Due diversi ossidi di zirconio possono convivere nella medesima struttura? Certo che sì!

Benvenuti nell’affascinante mondo della cinetica di sinterizzazione. Ivoclar Vivadent si occupa da tempo del comportamento di sinterizzazione della ceramica in generale e degli ossidi di zirconio in particolare. I risultati di questa attività di ricerca confluiscono continuamente in nuovi e ulteriori sviluppi dell’azienda e talvolta rendono possibile ciò che fino a quel momento sembrava impossibile. Il migliore esempio in questo senso è IPS e.max ZirCAD Prime.

La nuova soluzione in ceramica integrale è la combinazione di due materie prime in ossido di zirconio: 3Y-TZP^[1] (ossido di zirconio ad alta resistenza) e 5Y-TZP^[2] (ossido di zirconio ad alta traslucenza). A causa delle differenti proprietà fisiche, fino ad oggi non si era riusciti a combinare tra loro questi due materiali in modo tale da potere realizzare manufatti senza tensioni o distorsioni durante il processo di pre-sinterizzazione e sinterizzazione di densificazione. Ivoclar Vivadent è tuttavia riuscita a sviluppare una procedura speciale per l’adattamento delle curve di densificazione e ne ha già brevettato una parte. Questa procedura è ora una componente essenziale della cosiddetta Gradient Technology (GT), che è il cuore di IPS e.max ZirCAD Prime.

La Gradient Technology

La Gradient Technology unisce tre innovative fasi del processo di produzione, che consentono la combinazione di 3Y-TZP e 5Y-TZP, conferendo a IPS e.max ZirCAD Prime le sue notevoli caratteristiche.

1. Il sofisticato condizionamento della polvere consente la combinazione ottimale delle materie prime in riferimento al comportamento di densificazione, tenendo conto di diverse composizioni cromatiche. Ne risulta una precisione dimensionale straordinaria.
2. L’innovativa tecnologia di riempimento crea un decorso di colore e traslucenza uniforme e senza strati, consentendo la realizzazione di restauri ad alto valore estetico con decorso privo di stratificazioni, paragonabile a quello del dente naturale, malgrado l’elevata differenza di traslucenza tra dentina e smalto.
3. Nel processo di produzione denominato “Pressatura Isostatica a freddo” (Cold Isostatic Pressing, CIP) il disco viene sottoposto contemporaneamente da tutti i lati ad una pressione molto elevata, portando alla creazione di una microstruttura uniforme e migliorata all’interno del materiale, che si traduce anche in una maggiore traslucenza e in cicli di sinterizzazione più rapidi (2 ore e 26 minuti per corone singole nel forno Programat S1 1600).

Fattori che influiscono sul comportamento di sinterizzazione

Il comportamento di sinterizzazione dei materiali ceramici è influenzato da numerosi fattori. Tra i parametri dipendenti dal materiale figurano, ad es., la composizione chimica e la densificazione per compressione, ma soprattutto la dimensione, la distribuzione, la struttura e la morfologia delle particelle. Già la colorazione di un materiale in polvere ne modifica la composizione e il comportamento di sinterizzazione, in quanto la parte principale degli ioni coloranti agisce come attivatore di sinterizzazione. Per questo motivo, fin dallo sviluppo del cosiddetto ossido di zirconio multistrato, cioè di grezzi con diverse gradazioni di colore, la sfida è stata quella di fare coincidere il comportamento di sinterizzazione degli strati di diverso colore. In caso contrario, la sinterizzazione preliminare e la sinterizzazione di densificazione provocherebbero tensioni e distorsioni, che a loro volta pregiudicherebbero la precisione dimensionale del restauro. Pertanto non soltanto le diverse materie prime in quanto tali rendono necessario un adattamento della cinetica di sinterizzazione.

La sfida

IPS e.max ZirCAD Prime è composto per oltre il 60% dal 3Y-TZP ad alta resistenza e clinicamente sperimentato. Questo materiale presenta valori tipici di resistenza pari a 1200 MPa e resilienza di 5 MPa m^1/2. Il nuovo processo di produzione GT ne consente la combinazione con la materia prima in ossido di zirconio ad alta traslucenza 5Y-TZP.

La combinazione di due materie prime è sempre una sfida in quanto, in presenza di cinetica di sinterizzazione diversa e proprietà fisiche differenti, i risultati indesiderati possono essere numerosi

• I materiali hanno un buon legame, ma durante la densificazione termica si verifica un incurvamento,
• per effetto del quale nel rispettivo strato non vengono raggiunti i gradi di densificazione desiderati, con possibili ripercussioni negative sulle proprietà finali di tale strato.
• Durante e dopo la sinterizzazione, le proprietà termo-fisiche dei singoli strati si differenziano in modo tale da creare difetti e tensioni negli strati intermedi, fino a generare delaminazioni.
• Dopo il raffreddamento, le tensioni termiche residue rimangono all’interno del materiale “multistrato” a causa dell’incompatibilità termo-fisica.

Adattando tuttavia le materie prime in modo che mostrino lo stesso comportamento di sinterizzazione e possiedano proprietà termofisiche compatibili, il processo di sinterizzazione assume un andamento uniforme: il materiale si comporta quindi come un monolite.

La soluzione

La fornitura di una materia prima può influire sul comportamento di sinterizzazione. Non si può tuttavia generalizzare affermando che la cinetica di sinterizzazione di un materiale contenente una percentuale inferiore di ossido di ittrio sia sostanzialmente potenziata rispetto ad un materiale con una percentuale maggiore. Come già illustrato, numerosi altri fattori svolgono un ruolo rilevante, in particolare ad es. la dimensione delle particelle primarie e secondarie, la densificazione e la composizione chimica. Solitamente le particelle sono più fini e presentano una superficie specifica più elevata nel caso di 3Y-TZP rispetto a 5Y-TZP. Durante il processo di sinterizzazione l’elevata energia superficiale diminuisce. Quanto maggiore è la superficie specifica, tanto più elevata è l’energia superficiale intrinseca del sistema. Per questo motivo, le materie prime con maggiore superficie specifica e basso tenore di ossido di ittrio iniziano a sinterizzare più rapidamente. Aggiungendo ulteriori componenti, tuttavia, il processo di sinterizzazione può essere ulteriormente controllato, vale a dire accelerato o decelerato in modo mirato. Le differenze nel comportamento di ritiro delle due materie prime in ossido di zirconio contenute in IPS e.max ZirCAD Prime vengono compensate dal processo, già in parte brevettato, di Ivoclar Vivadent per l’adattamento delle curve di densificazione. Grazie alla corrispondenza ottimale, la cinetica di sinterizzazione delle due polveri è praticamente identica nell’andamento della curva durante l’intero processo di sinterizzazione. Ne consegue che le materie prime utilizzate si differenziano soltanto per le caratteristiche finali cromatiche e meccaniche. Il processo di produzione controllato e altamente evoluto in termini di cinetica di sinterizzazione determina la realizzazione di manufatti in IPS e.max ZirCAD Prime con un’eccellente precisione dimensionale dopo la sinterizzazione.

Cosa rende IPS e.max ZirCAD Prime così speciale

Con i grezzi in ossido di zirconio realizzati da una sola materia prima, l’utilizzatore raggiunge rapidamente il limite meccanico (qualora sia presente una buona traslucenza a fronte di una resistenza ridotta) o il limite estetico (qualora sia presente una resistenza elevata a fronte di una bassa traslucenza). IPS e.max ZirCAD Prime offre invece una combinazione ideale: le proprietà desiderate del restauro si trovano esattamente dove devono essere: 3Y-TZP condizionato ad alta resistenza nella regione della dentina e 5Y-TZP condizionato ad alta traslucenza nella zona incisale. La minore resistenza di 650 MPa è tuttavia superiore a quella, ad esempio, della ceramica al disilicato di litio, che da oltre dieci anni continua a fornire ottimi risultati in ambito clinico (per restauri di denti singoli persino nella regione latero-posteriore). IPS e.max ZirCAD Prime consente di realizzare ponti completamente anatomici e (parzialmente) ridotti da tre a più elementi per la regione anteriore e latero-posteriore. La nuova soluzione in ceramica integrale presenta una resistenza affidabile al carico massimo presente sia nella regione inferiore che nell’area dei componenti intermedi. Si deve semplicemente verificare che la superficie minima del connettore si trovi all’interno dell’area dentinale ad alta resistenza.

Tutto questo rende IPS e.max ZirCAD Prime la vera e propria One-Disc Solution per le situazioni cliniche e le tecniche di lavorazione più disparate. Questo materiale unisce in un solo disco risultati estetici di altissimo livello, alta resistenza e flessibilità. Il materiale copre quindi un’ampia varietà di indicazioni e offre inoltre innumerevoli possibilità di lavorazione.