Dental Tribune Switzerland

KATANA Zirconia: Die Wissenschaft hinter den herausragenden Produkteigenschaften

By Mathias Fernandez Y Lombardi
October 20, 2020

Die Anwender von Dentalzirkonoxid haben heutzutage wirklich die Qual der Wahl. Zahllose Hersteller bieten Zirkonmaterialien an, die sich in ihren mechanischen und optischen Eigenschaften sowie ihrem Indikationsbereich unterscheiden. Auf den ersten Blick sieht man jedoch nicht, dass sich die erhältlichen Produkte auch im Hinblick auf die Qualität der angebotenen CAD/CAM-Discs und -Blöcke unterscheiden. Die Qualität dieser Materialien hängt stark von der Qualität des Rohstoffs ab und wird während der Rohstoffverarbeitung, Pressung und Vorsinterung durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Das hat enorme Auswirkungen auf Oberflächenqualität, Kantenstabilität, Passgenauigkeit und Verarbeitungsanforderungen der gefrästen Restaurationen.

Bei Kuraray Noritake Dental wird das Pulver hausintern produziert.

Rohstoffproduktion

Voreingefärbtes Zirkon besteht in der Regel aus Metalloxiden, darunter Zirkonoxid, Yttriumoxid und Aluminiumoxid, sowie Zusätzen wie Bindemittel und Farbpigmente oder Ionen. Die meisten Hersteller von Dentalzirkonoxid beziehen vorgefertigtes Pulver von einem externen Lieferanten, der beliebteste davon Tosoh Corporation. Im Gegensatz dazu setzt Kuraray Noritake Dental auf einen Produktionsprozess, der von Anfang bis Ende im eigenen Haus erfolgt. Dazu gehören die Produktion und der Zusatz von Komponenten, auf denen die innovative Multilayer-Technologie des Unternehmens beruht. Sie macht es möglich, die Tönung der polychromatischen Blöcke genau an die Farben der VITA classical A1–D4 Farbskala anzupassen.

Da mehr Produktionsschritte hausintern erfolgen, hat das Unternehmen die volle Kontrolle über die Qualität der Rohstoffe, ihre Körnung und die Reinheit der Formulierung. Dies ermöglicht außerdem eine präzise Abstimmung auf die mechanischen und optischen Produkteigenschaften. Zu den Eigenschaften von Zirkonrestaurationen, die von der Qualität und Zusammensetzung des Pulvers abhängen, gehören Transluzenz und Farbwirkung, Biegefestigkeit, Alterungsverhalten und Sinterleistung.

Blockpressung

Zirkonoxid-Discs und -Blöcke, die für die CAD/CAM-Bearbeitung verwendet werden, werden normalerweise durch uniaxiale und isostatische Pressung hergestellt. Beim uniaxialen Kompressionsprozess wird aus einer Richtung (uniaxial) oder zwei Richtungen (biaxial) Druck auf das Pulver ausgeübt, während beim isostatischen Kompressionsprozess von allen Seiten ein nahezu gleicher Druck angewendet wird. Die isostatische Pressung führt daher in der Regel zu einer gleichmäßigeren Dichteverteilung innerhalb des gesamten Blocks und zu einer höheren Homogenität des Materials. Diese Faktoren sind Voraussetzungen für ein vorhersehbares Verarbeitungs- und Sinterverhalten und wirken sich auch auf die Passform der fertigen Restauration aus. Für optimale mechanische und optische Eigenschaften des Zirkonmaterials ist es von entscheidender Bedeutung, Großporigkeit, Lufttaschen und Verunreinigungen zu vermeiden, die entstehen können, wenn Partikel aus der Luft während des Pressens in den Block eingeschlossen werden.

Bei Kuraray Noritake Dental erreichen wir durch einen einzigartigen und extrem sorgfältigen Pressprozess eine einheitliche Druckverteilung und ein geringes Kontaminationsrisiko durch Schwebestaub. Dieses spezielle Verfahren reduziert die Gravitationskräfte und trägt zu einer höchstmöglichen Dichte des Zirkonmaterials bei. All diese sorgfältigen Vorbereitungsprozesse von der Rohstoffproduktion bis zur Pressung sind verantwortlich für die hohe Kantenstabilität und Oberflächenqualität der Restaurationen aus KATANA Zirconia.

KATANA Zirconia-Block, bereit zum Fräsen.

Vorsinterung

Die Vorsinterung ist deshalb erforderlich, weil sie den gepressten Blöcken die nötige Stabilität verleiht, um sie anschließend mit Fräswerkzeugen bearbeiten zu können. Das ausgewählte Temperaturprofil und die Dauer des Vorsinterungszyklus bestimmen über die Stärke und die Bearbeitungseigenschaften des Materials und wirken sich auch auf den finalen Sinterprozess aus.

Das einzigartige Vorsinterverfahren in der Produktion von Kuraray Noritake Dental ergibt sehr stabile Blöcke. Trotz dieser Stabilität kann KATANA Zirconia jedoch mit den üblichen diamantbeschichteten Fräswerkzeugen bearbeitet werden, ohne dass ein erhöhtes Bruchrisiko besteht oder die Werkzeuge stärker verschleißen.

Schneller Sintervorgang im Labor

Das einzigartige eindrucksvolle Herstellungsverfahren hat zudem positive Auswirkungen auf die Oberflächenglätte nach dem Fräsen und kann die Sinterzeiten erheblich verkürzen. Das Speed-sinterprogramm für alle Varianten von KATANA Zirconia ist sogar das kürzeste auf dem Markt. Im Dentallabor können die Sinterzeiten auf 90 Minuten für Einzelzahn-Restaurationen und Brücken bis zu drei Einheiten reduziert werden.

Überblick über die empfohlenen Sinterprotokolle.

Schnellsinterung für zahnärztliche Restaurationsbehandlungen

Mit dem KATANA Zirkonoxidblock mit dem CEREC-System von Dentsply Sirona ist es sogar möglich, Einzelkronen und Brücken mit bis zu drei Einheiten in 18 bis 30 Minuten zu sintern, ohne Abstriche bei den mechanischen oder optischen Eigenschaften machen zu müssen.

Der KATANA Zirkonoxidblock weist nach 18 Minuten Sintern bessere optische Eigenschaften auf als die Produkte der meisten Wettbewerber nach einem von Kuraray Noitake Dental nach Herstellerempfehlungen entwickelten Sinterprogramm von 30 oder 60 Minuten.

Einzigartige Eigenschaften von KATANA Zirconia

All diese Bemühungen von Kuraray Noritake Dental, ein Dentalzirkonoxid höchster Güte zu produzieren, machen am Ende den enormen Unterschied in der Qualität aus. Die KATANA Zirconia-Serie – KATANA Zirconia Ultra Translucent Multi Layered (UTML), Super Translucent Multi Layered (STML), High Translucent Multi Layered (HTML) und KATANA Zirconia High Translucent Mono Layered (HT) – zeichnet sich durch eine homogene, hochdichte Struktur mit geringer Porosität und einem hohen Reinheitsgrad aus. Auf diese Weise wird das Verhalten der Blöcke während der Bearbeitung optimiert.

Oberflächenrauheit

SEM-Bilder von nicht poliertem KATANA Zirconia und dem Material eines Wettbewerbers bei 33-facher Vergrößerung. (Abbildung mit freundlicher Genehmigung der Kunkela Research Academy von Dr. Josef Kunkela)

Ein optimiertes Bearbeitungsverhalten ergibt beständig gleichmäßige Restaurationsränder, glatte Oberflächen und einen präzisen Sitz der Restaurationen. Letzteres ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Fräsverhalten und die Volumenschrumpfung während des finalen Sinterprozesses sehr vorhersehbar sind, sodass ein Anwender, der einen Zementspalt von 20 µm konzipiert, genau das bekommt, was er wollte. Dank der fantastischen Kontrolle über die optischen Eigenschaften und der präzisen Abstimmung auf die VITA classical A1–D4 Farbskala gilt KATANA Zirconia als eine der ästhetisch ansprechendsten Dentalzirkon-Optionen auf dem Markt.

Ausgezeichnete marginale Passgenauigkeit

SEM-Bilder zeigen die Passgenauigkeit von Restaurationen aus zwei verschiedenen Materialien (Lithiumdisilikat und KATANA Zirconia Block STML) auf einem Pfeilerzahn. Die Restauration aus KATANA Zirconia weist einen regelmäßigeren Rand und einen präziseren Sitz (mit einem Zementspalt von 19–21 µm) auf als die Krone aus Lithiumdisilikat (Zementspalt 26–45 µm). (Abbildung mit freundlicher Genehmigung der Kunkela Research Academy von Dr. Josef Kunkela)

Um alle gewünschten Materialeigenschaften einschließlich Ästhetik und Stärke gewährleisten zu können, ist eines von entscheidender Bedeutung: Die Bearbeitung im Dentallabor – Fräsen und Sintern – muss nach den empfohlenen Protokollen erfolgen. Das bedeutet, dass die Fräsmaschine und der Ofen regelmäßig gereinigt und kalibriert werden sollten, damit die Voraussetzungen für eine optimale Verarbeitung des Zirkonoxids vom Pulver bis zum Endprodukt, einer besonders natürlich aussehenden Restauration, gegeben sind.

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