Prensagem Uniaxial de Cerâmica

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6 - DISCUSSO DOS RESULTADOS

Artigo resumido da Tese de Mestrado em Engenharia Metalrgica e de Materiais, de Sergio Pietro La Croix, defendida em 24 de julho de 1998, na COPPE - UFRJ.

PRENSAGEM UNIAXIAL DE CERMICA DENTAL

La Croix, Sergio PietroM.Sc. Metalurgia e Materiais, COPPE - UFRJ

Joo, MrioPh.D. Prof. Diretor da Faculdade de Odontologia UGFNbrega, Maria CecliaD.Sc. Metalurgia e Materiais, COPPE - UFRJSINOPSE

Foi desenvolvido um novo processamento de cermica dental, atravs de uma etapa de prensagem uniaxial, com objetivos de aumentar a tenacidade fratura do material cermico, quando utilizado em prtese dental toda cermica, padronizar e simplificar as etapas de conformao e condensao no seu procedimento de execuo. Est apoiado no uso de um lquido aditivo ligante, substituindo a gua do processo convencional. Foi comprovado um aumento significativo de tenacidade fratura do produto cermico prensado, quando comparado com os produtos cermicos obtidos pelo processo convencional.

ABSTRACT

Was developed a new dental ceramic processing, through an uniaxial pressing step, with objectives of fracture toughness enhance of ceramic material, when used to all-ceramic restoration, standard and simplify the conformation and condensation steps in your execution procedures. Its supported on the use of a binder additive liquid, replacing the water from the conventional process. Was confirmed a significant enhance of fracture toughness of pressing ceramic product, when compared with the ceramic product obtained from dental conventional process.

1. INTRODUO

Uma evoluo irreversvel nas tcnicas de restaurao dental vem sendo estabelecida pelo uso de materiais cermicos e compsitos. Esses novos materiais apresentam vantagens relativas, devidas ao timo desempenho das suas propriedades funcionais. Principalmente, esttica, biocompatibilidade, resistncia qumica e reduo do peso das prteses (1). A tendncia das tcnicas de cermica dental eliminar a subestrutura metlica das prteses, utilizando cermicas de maior tenacidade fratura. Desse modo, busca-se resolver o problema de friabilidade, observado nas restauraes dentais feitas inteiramente de material cermico. Os processos de execuo podem ser realizados pelo modo convencional de escultura da massa cermica, ou por alguns processos avanados j existentes, que utilizam os mais variados mtodos de conformao. Mtodos como centrifugao de cermica fundida, usinagem de um bloco cermico, cermica infiltrada e modelagem de cermica sob presso a quente, tm sido propostos. Entretanto, por utilizar equipamentos especiais de processamento, apresentam um alto custo de aquisio, o que resulta no custo elevado da prtese cermica para o cliente final. O presente trabalho introduz um novo e simples mtodo de obteno de uma restaurao dental toda cermica, pelo uso de um processo de prensagem uniaxial. A utilizao de um lquido aditivo, adicionado ao p cermico, viabiliza uma etapa de prensagem da massa cermica formada (2). Desse modo busca-se suprir a necessidade do emprego de equipamentos sofisticados, o que pode reduzir os custos de aquisio de informao e tecnologia, e o custo final de uma prtese toda cermica.

2. REVISTA BIBLIOGRFICA

2.1- CARACTERIZAO DA CERMICA DENTAL

Desde a introduo do sistema de porcelana fundida sobre metal, no incio da dcada de sessenta, a demanda pela cermica como material de restaurao dental vem crescendo (3). Estimativas de 1990 indicam que 70% das coroas dentais restaurativas, colocadas por dentistas privados, tm porcelana como um dos seus componentes (3). Esta popularidade pode ser resultado da excelente qualidade esttica obtida pela porcelana.

A porcelana dental o material sinttico que mais se aproxima da aparncia natural do dente. disponvel em ampla faixa de sombras e translucncias, para obter naturalidade da restaurao dental. Entretanto, a friabilidade caracterstica dos materiais cermicos entra como fator de limitao. Defeitos de fabricao e trincas de superfcie devem ser evitados para minimizar os mecanismos de falha clnica das prteses totalmente cermicas.

As cermicas dentais podem ser classificadas pelo tipo (porcelana feldsptica, porcelana reforada com leucita, porcelana aluminosa, de alumina, de alumina infiltrada com fase vtrea, de espinlio infiltrado com vidro e vitro-cermicas), pelo uso (em dentaduras, restauraes metal-cermica, blocos, coroas e pontes), pelo mtodo de processamento (sinterizao, consolidao por fluxo viscoso e usinagem), ou pelo material do ncleo (metal fundido, metal forjado, vitro-cermica, cermica aluminosa, de alumina e a cermica para o sistema CAD-CAM (computer aided design - computer aided manufacture)) (1). Os mtodos de fabricao de restauraes cermicas incluem condensao e sinterizao, modelagem sob presso e sinterizao, colagem em modelo de gesso e sinterizao, infiltrao vtrea e sinterizao, e por usinagem controlada por computador. As unidades simples de coroas podem ser uma coroa metal-cermica, coroa de jaqueta de porcelana pura, baseada em um ncleo de porcelana aluminosa, ou nas mais recentes coroas de jaqueta cermica, baseada em ncleo de porcelana reforada com leucita, obtida por injeo, alumina modelada por prensagem, alumina infiltrada com vidro, ou vitro-cermica centrifugada a partir de vidro fundido (1).

A tecnologia das cermicas dentais uma das reas de mais rpido crescimento em pesquisa e desenvolvimento de materiais dentais. Essas cermicas avanadas representam uma significativa evoluo entre as tcnicas de restaurao dental. O emprego deste material na odontologia ocorre principalmente em implantes, coroas unitrias, prteses parciais fixas, blocos e laminados de aparncia na bateria labial (1). O bom desempenho das propriedades requeridas para este material dental alcana esttica refinada e acuracidade dentro dos mais exigentes padres de aceitao clnica (4). As principais marcas de porcelanas encontradas no mercado dental so Vita, Ceramco, Creation, Duceram, Crystar, Noritach e outras.

O sucesso na construo dos dentes com cermicas, alm das caractersticas estticas, est relacionado com a alta resistncia degradao qumica deste material, no agressivo meio bucal. Resultando em prteses durveis, biocompatveis e resistentes ao ataque microbiano e variaes de pH (4). O material base da porcelana dental a slica (SiO2), que pode existir na forma cristalina como o quartzo, cristobalita e tridimita, ou como um vidro amorfo chamado slica fundida. As propriedades das cermicas so afetadas pelos tipos de cristais formados na sua micro-estrutura e pela quantidade de crescimento dos gros (1).

A porcelana dental um material composto de fases heterogneas. Apresenta uma fase cristalina e outra fase vtrea ao seu redor. A maioria das cermicas dentais possui o composto mineral feldspato, formado pelo xido de potssio (K2O), alumina (Al2O3) e slica (SiO2). O feldspato, quando misturado com vrios outros xidos metlicos e queimado na alta temperatura, pode dar origem a uma fase cristalina chamada leucita, juntamente com uma outra fase vtrea lquida, denominada fase euttica. Esta fase promove a coalescncia das partculas do p cermico quando sinterizadas no estado slido. Isto , a fase lquida envolve as partculas remanescentes, formando um slido denso atravs de um processo que chamado de sinterizao por fase lquida.

Ao iniciar o resfriamento das porcelanas feldspticas, ocorrem trocas inicas entre os tomos dos diferentes elementos colocados em contato. Essas trocas vo ocasionar um rearranjo eletrnico, buscando a eletro-neutralidade do material, at atingir seu nvel de energia interna mnimo, ou energia de equilbrio. A partir do ncleo formado, este novo arranjo promove o crescimento dos gros do mineral cristalino chamado leucita (K2O Al2O3 4SiO2), originando a fase cristalina, a qual pode ser identificada no diagrama ternrio da figura 1.

Figura 1 - Diagrama de equilbrio ternrio SiO2 - Al2O3 - K2O . Porcelanas dentais so formuladas na regio onde formada a leucita. Intervalo de1000 e 1600 oC. (5)

Muito tem sido escrito sobre o bom desempenho das propriedades das cermicas. Entretanto, existem dois problemas noticiados sobre seu comportamento no meio bucal. A sua friabilidade, ocasionando fraturas catastrficas, e o potencial abrasivo (rugosidade) de sua superfcie, que acarreta o desgaste do dente antagonista. A fratura geralmente atribuda rpida propagao de trincas, atravs de um volume de material cermico, geralmente comeando num defeito ou falha do material. O aumento da tenacidade fratura objetivo das tcnicas recentemente desenvolvidas, que empregam porcelanas contendo disperso de partculas de xidos reforadores como Al2O3 , ZrO2 e MgO, ou mesmo cermicas a base desses xidos. A utilizao dessas cermicas envolve o uso de tcnicas avanadas para a execuo das peas dentais inteiramente de cermica.

O sistema todo cermico atualmente disponvel em cinco tipos de processos distintos: processo convencional por escultura da porcelana feldsptica, processo de cermica usinada (Cerec), processo de cermica moldada sob presso (IPS Empress), processo de cermica infiltrada (In-Ceram) e processo de cermica injetada por centrifugao (Dicor) (3). Com exceo do processo convencional, as tcnicas citadas utilizam cermicas de alto ponto de sinterizao. Devido aos avanos significativos dessas cermicas de nova gerao, a partir de 1990, tornou-se possvel a execuo de prteses dentais sem a subestrutura metlica. H uma tendncia natural de substituio da subestrutura metlica por cermicas de maior resistncia mecnica (1,3). A translucncia, a iridescncia e a opacidade, obtidas por uma pea dental toda cermica bem prxima ao dente natural, superando a prtese metal-cermica. 2.2 - CARACTERIZAO DO ADITIVO

A introduo de aditivos na etapa de manipulao dos ps cermicos permite obtermos uma viscosidade especfica, que resulte no comportamento reolgico requerido para um determinado sistema cermico. Os principais aditivos normalmente empregados num processo de prensagem so os ligantes, plastificantes e lubrificantes. O ligante providencia ao corpo prensado adequada resistncia para o manuseio, e o plastificante modifica o ligante para torn-lo mais flexvel. Os lubrificantes reduzem a frico interpartculas e na parede do molde. Os efeitos combinados dos aditivos so de permitir as partculas de p cermico deslizarem para um novo arranjo mais empacotado, e promover presso equivalente em todas as regies do granulado cermico (6,7).

Na ausncia de ligaes fortes como inicas, covalentes e metlicas, todos tomos e molculas exibem fracas atraes. Essas foras so resultantes de um potencial eltrico de um tomo ou molcula numa curta faixa de distncia entre outros tomos ou molculas. So chamadas foras de Van der Waals e so foras secundrias fracas, que tambm contribuem para a atrao inter-atmica. As foras de Van der Waals originam-se de dipolos eltricos. O dipolo formado por uma molcula assimtrica que provoca um desbalanceamento eltrico, permitindo um fraca ligao entre outras molculas (8,9). Esse desbalanceamento forma-se devido aos eltrons compartilhados circundarem mais eficazmente o ncleo de um elemento da molcula do que um outro. Isto , o centro de carga positiva no coincide com o centro de carga negativa, e desse modo ocorre a formao de um dipolo eltrico. As molculas que apresentam este comportamento so chamadas de molculas polares (9). Foras de Van der Waals so responsveis pela condensao de gases em lquidos, e o congelamento de lquidos em slidos, na ausncia de mecanismos fortes de ligao. Portanto, aspectos semelhantes das propriedades do comportamento da matria como frico entre partculas, tenso superficial, viscosidade, adeso, coeso e tantos outros, tambm so notados como efeitos do potencial de Van der Waals, sempre que as molculas estejam dispostas muito prximas umas das outras. No processamento de aditivos cermicos as caractersticas da deformao e a dureza do ligante orgnico so dependentes das foras de Van der Waals. As variaes de temperatura e umidade influenciam a magnitude dessas foras de atrao(6,7). O aditivos empregados podem ser ligantes orgnicos como gomas naturais, polisacardeos, alginatos refinados, ter celulose, lcoois polimerizados, resinas acrlicas e glicol (6,7).

O desenvolvimento de um comportamento reolgico cermico aperfeioado, com finalidade especfica de prensagem, o objetivo da introduo de aditivos ligantes no processo de conformao cermica. Embora muitas destas substncias adicionadas em pequenas quantidades, e que sero eliminadas posteriormente, no apaream no produto final, so essenciais no processamento de um produto cermico. A seleo e controle dos aditivos so freqentemente a chave para o sucesso na obteno de um produto cermico sem defeitos.

2.3 - SISTEMA DE PRENSAGEM UNIAXIAL DE CERMICA DENTAL

2.3.1 - Moldagem

Para execuo de uma restaurao cermica dental pelo processo de prensagem, o cirurgio dentista deve realizar o preparo do dente de modo similar a uma coroa metal-cermica. Isto , ombro com ngulo de 90o com a linha da margem gengivo-axial e ngulos agudos arredondados para evitar concentrao de tenses. Porm a reduo do dente deve ser maior, prximo de 1,5 mm para as superfcies vestibular, lingual e inter-proximal. A reduo da base do dente deve ser reta para gerar uma coroa sem cortes inferiores. A tcnica da cera perdida empregada para obtermos a anatomia do dente. Um revestimento refratrio acondicionado num muflo metlico para prensagem. Aps a incluso do modelo de cera, o muflo fechado, e totalmente preenchido com revestimento, que endurece por cristalizao. Quando o conjunto aberto, obtemos o muflo e o contra-muflo para a prensagem. A cera removida em seguida com jatos de vapor. O espao antes ocupado pela cera torna-se um molde fiel da coroa restauradora, a qual se deseja reproduzir inteiramente em material cermico. O molde de revestimento refratrio, aps ser submetido ao tratamento trmico adequado para sua consolidao, estar pronto para receber a massa cermica formada pela mistura aditivo-cermica.

2.3.2 - Mistura Aditivo-Cermica

A literatura sobre aditivos indica o intervalo de 1 a 5 % em peso de aditivo, o qual usualmente empregado num processamento cermico (2,5,6,7). A quantidade de p cermico necessria para a realizao de uma coroa unitria muito pequena, se comparada a processos automatizados de produo, requerendo apenas de 1,0 a 2,0 g de p para sua fabricao. A mistura do lquido aditivo ao p cermico significa o controle sobre o comportamento reolgico do sistema cermico na etapa de condensao. O aditivo ligante hidroflico, o que facilita a molhagem das partculas de p cermico, promovendo a mistura ligante-cermica. Proporciona manipulao simples da massa cermica formada, e permite sua conduo para o molde de revestimento refratrio, para em seguida ser submetida a etapa de prensagem

2.3.3 - Prensagem Uniaxial a Frio

A prensagem uma etapa do processamento cermico em que se efetua, simultaneamente, a conformao e a condensao do p cermico. A prensagem uniaxial idealizada impe uma condensao vigorosa e grande densidade s partculas cermicas antes da sinterizao. A prensagem uniaxial envolve a compactao da massa cermica, confinada num molde rgido de revestimento cermico refratrio pr-sinterizado, por uma presso aplicada ao longo de uma direo axial atravs de um puno metlico (6). A garantia de fidelidade e resistncia do molde refratrio tornou-se atualmente possvel, a partir da evoluo dos novos revestimentos significativamente mais resistentes. A prensagem inclui as etapas de preenchimento do molde, compactao e ejeo. Uma tenso transmitida massa cermica provoca deformao do granulado por deslizamento e rearranjo das partculas. Essas deformaes reduzem a porosidade e aumentam o nmero de contatos inter-granulares. O ar comprimido nos poros migra para o molde, onde eliminado. A compactao ocorre pela fratura e deformao do granulado, o que reduz o volume dos interstcios e elimina os poros no meio do granulado deformado, promovendo uma maior condensao das partculas cermicas (6,7).

2.3.4 - Secagem

Secagem a remoo de lquido do interior de um material poroso, por meio de transporte e evaporao, por um gs insaturado no meio. uma importante operao antes da sinterizao no processo de conformao dos ps cermicos. Deve ser cuidadosamente controlada, pois tenses produzidas pelo diferencial de contrao, ou pela presso de gs, podem causar defeitos no produto final (6). O transporte de energia trmica para o interior do material d origem aos mecanismos de secagem. O lquido transportado atravs dos vazios para os meniscos pelas foras dirigentes de evaporao, e atravs dos poros para a superfcie pelo vapor. As foras dirigentes so originadas pela diferena de presso, que existe no equilbrio entre a superfcie curva e o interior do material cermico. Entre o ar mvel e um material estacionrio existe uma camada esttica de ar e vapor. A migrao do lquido para esta superfcie ocorre por fluxo capilar, difuso qumica e difuso trmica (7). Com a remoo do lquido e conseqente reduo da distncia inter-partculas ocorre a primeira contrao do produto cermico.

Uma frao de volume de ligante orgnico deve ser removida do corpo cermico compactado, sem trincas ou distores. Tcnicas como evaporao, extrao por solvente e extrao capilar podem ser usadas para remoo do ligante orgnico. Para eliminar os orgnicos residuais utiliza-se decomposio e reaes de oxidao. Estas reaes ocorrem na temperatura maior do que a de evaporao, isto , acima de 600(C, e resultam em fases gasosas como H2O, CO e CO2. A temperatura deve ser reduzida lentamente, para permitir que o gs possa difundir-se para fora dos poros compactados, sem criar presso suficiente para causar trincas (6). Para a obteno de produtos sem defeitos objetiva-se uma contrao de comportamento isotrpico. Isto , a variao de volume deve possuir uma correlao com a contrao linear. Secagem no uniforme causa empenos no produto final, e o perodo de secagem no pode ser curto. Aps a secagem, o produto cermico referido como produto a verde (6,7).

2.3.5 - Sinterizao

Sinterizao o termo usado para descrever a consolidao do produto durante a queima. Esta consolidao significa que as partculas do material cermico vo ser unidas propriamente num agregado, para formar uma restaurao dental desejada. A sinterizao tambm pode ser interpretada como um indicativo de que a contrao e densificao ocorreram (6). Algumas reaes qumicas ocorrem durante a sinterizao. De particular importncia, so observadas mudanas no teor de leucita em porcelanas dentais. Resfriamentos lentos tendem a aumentar as fraes volumtricas de leucita, com relao aos teores de leucita encontrados nos resfriamentos rpidos.

As mudanas que ocorrem no material cermico na pr-sntese so a secagem, decomposio dos ligantes orgnicos e vaporizao da gua quimicamente combinada. As reaes de sinterizao ocorrem, quando a temperatura aplicada ao sistema alcana a faixa entre a metade e dois teros da temperatura de fuso do material. Esta energia suficiente para causar difuso atmica no estado slido e escoamento viscoso, quando uma fase lquida est presente (7). Produtos cermicos sinterizados representam um sistema de materiais que podem variar em nmero de componentes, caractersticas das partculas, complexidade das reaes qumicas envolvidas e mecanismos de contrao durante a sntese. As mudanas que ocorrem na micro-estrutura, quando realizada a sinterizao, so novas caractersticas de empacotamento das partculas.

A densificao do produto cermico durante a sinterizao ocorre atravs dos mecanismos de transporte de massa. Entre os mecanismos de transporte existentes alguns no causam densificao diretamente. o caso da difuso de superfcie, que um mecanismo de transporte que promove o alisamento da superfcie dos gros, unio das partculas e arredondamento dos poros, mas no produz contrao de volume ou densificao. Outro mecanismo que tambm no causa densificao o transporte de vapor do interior para a superfcie do produto, onde apresenta menor presso de vapor. Os principais mecanismos de difuso, que causam contrao, so difuso de contorno dos gros e difuso de rede. O mecanismo de difuso ao longo do contorno dos gros produz o crescimento do pescoo entre as partculas. Este crescimento do pescoo reduz o tamanho dos vazios e desloca-os para regies cncavas do granulado. O mecanismo de difuso de rede transporta os vazios para a superfcie, com um concomitante escoamento de tomos em direo oposta. O efeito combinado destes dois mecanismos de difuso vai provocar a contrao dos interstcios, promovendo um empacotamento mais denso e uniforme do material cermico sinterizado. Os mecanismos de escoamento viscoso e deformao plstica so efetivos somente quando uma fase lquida estiver presente e uma presso for aplicada. Estes ltimos mecanismos tambm causam contrao, devido a uma reduo do espaamento interpartculas e decrscimo da quantidade de vazios (7).3 - PROPOSIO

Desenvolver um processo de prensagem e sinterizao da cermica dental, de modo que a torne mais funcional e resistente fratura, do que a obtida pelo processo convencional, e comprovar o aumento de tenacidade fratura das peas cermicas prensadas em relao s convencionais.

4 - MATERIAIS E MTODOS

4.1- PROCESSO DE PRENSAGEM UNIAXIAL A FRIO DE CERMICA DENTAL

O processo de prensagem uniaxial realizado por muflos metlicos, que so usados para acondicionar o molde da pea cermica em revestimento refratrio, e proporcionar resistncia adequada a esse molde no momento da compresso. O molde de revestimento refratrio fabricado pelo processo de cera perdida, considerado de alta preciso na rea dental. Um aditivo ligante misturado a porcelana dental, formando uma massa de baixa viscosidade. Esta massa conduzida ao molde refratrio e o conjunto submetido a uma carga de compresso de 40 MPa. Em seguida o muflo aberto, a porcelana levada ao forno para uma etapa de secagem, e na sequncia, utiliza-se um forno a vcuo para sua sinterizao. Da etapa inicial de moldagem, at a sinterizao do produto cermico, apenas o lquido aditivo um novo material introduzido no processo, quando comparado com a tcnica convencional usada pelos profissionais protticos dentais. Os equipamentos necessrios, para a execuo do processo de prensagem uniaxial de cermica dental, so os j existentes nos melhores laboratrios de prtese dental. Esse processo experimental apresentado foi realizado no laboratrio de prtese dental Honrio Massuda, RJ, Brasil. O objeto do processo em estudo a obteno de uma coroa total restauradora, feita inteiramente de material cermico. A seguir apresentado um resumo dos materiais e equipamentos utilizados no processo. Maiores detalhes do procedimento prtico podem ser solicitados.

Resumo dos materiais utilizados no processo de consolidao de cermica dental:

Cermica dental feldsptica; marca Creation, distribuda por Jensen Industries Incorporated, North Haven, USA; partculas de tamanho 5,0; 30,0; 70,0; 90,0 (m (10).

Aditivo ligante experimental a base de lcool polimerizado para prensagem.

Cera slida; marca Kerr.

Revestimento cermico refratrio Fortune; marca Williams, USA.

Silicone extra duro Zetalabor; marca Zhermack, Itlia.

Resumo dos equipamentos:

Instrumentos protticos de espatulao e corte.

Balana eletrnica; marca Tanita, sensvel 0,1g.

Muflo metlico para prensagem n. 1; marca Uraby.

Vibra-molde; marca Rhos.

Prensa manual de bancada; marca Bravac, 2 toneladas.

Forno do tipo mufla; marca Bravac.

Forno a vcuo; modelo Phoenix; marca Dentsply; USA.

4.2 - TESTE COMPARATIVO DE TENACIDADE FRATURA

O teste de tenacidade fratura foi empregado, para comprovar um possvel aumento de resistncia mecnica, da nova micro-estrutura do produto cermico, quando feito pelo processo de prensagem uniaxial. A concepo do teste est apoiada na comparao direta de peas cermicas feitas pelo processo convencional e pelo de prensagem apresentado. Para o teste comparativo foram utilizados corpos de prova na forma de pequenos blocos de cermica dental, de dimenses 4,0 x 8,0 x 8,0 mm. Para o teste de tenacidade fratura foi empregada uma carga de 30,0 Kgf com identador Vickers. Em materiais cermicos a impresso de dureza acompanhada da ocorrncia de trincas. O tamanho das trincas est associado carga empregada e pode ser relacionado diretamente com o valor de tenacidade fratura do material ( KIC ) (11,12,13,14). Portanto, a medida da extenso da trinca possibilita estimar o valor de tenacidade fratura do material. empregado um microscpio tico para medir a extenso da trinca como mostra o desenho da figura 2. O teste de tenacidade fratura obtido por esse mtodo de medio direta da fratura realizado de forma rpida com amostras processadas em escala de laboratrio.

Figura 2 - A medida da extenso da trinca (C) permite a determinao direta da tenacidade fratura do material ( KIC ).

Os corpos de prova aps submetidos a carga de impresso de dureza (30,0Kgf), so cortados justamente no plano da trinca formada pela impresso. Este plano da amostra lixada com lixas 300, 400, 500 e 600. Em seguida polida com pasta de diamante 7, 3 e 1 (m. O plano da trinca imposta pela impresso alcanado possibilitando a medio do comprimento da trinca no microscpio tico. O microscpio usado foi da marca Leica, modelo DMRM, de at 1000 vezes de aumento. Deste modo, obtm-se os comprimentos das trincas de todos os corpos de prova submetidos a impresso de dureza. Com o emprego da frmula de clculo da tenacidade fratura pela medio direta da trinca, desenvolvida por Anstis et al.,[21] obtemos os valores de KIC pela equao 1.

KIC = 0,016 ( E / HV )0,5 . ( P / C1,5 ) (Equao 1)

Onde, ( E ) Mdulo de elasticidade da cermica;

( HV ) Dureza Vickers;

( P ) Carga aplicada;

( C ) Comprimento da trinca imposta pela impresso de dureza.

5 - RESULTADOS

5.1 - PROCESSO DE PRENSAGEM UNIAXIAL DE CERMICA DENTAL

Foram encontrados os intervalos de trabalho das principais variveis que influem no processo de prensagem uniaxial de cermica dental, tais como: tempo de prensagem (2h); tempo de secagem (2h); temperatura de secagem (200 C) e sinterizao (960 C). A foto de uma coroa toda cermica obtida pelo processo de prensagem uniaxial pode ser vista na figura 3.

Figura 3 - Foto de uma coroa toda cermica obtida por prensagem. ( fig 27 da tese)

5.2 - TESTE COMPARATIVO DE TENACIDADE FRATURA (KIC).

Tabela 1 - Comprimentos das Trincas ( C ) e KIC calculado para cada amostra.CERMICAAMOSTRASC ( mm )KIC (MPa.m0,5 )

C10,750,51

ConvencionalC20,750,51

C31,350,21

P10,391,26

PrensadaP20,272,19

P30,451,02

Tabela 2 - Resultado do Teste de Tenacidade Fratura.

KIC (conv)KIC (prens)

MDIA(Amostras)(MPa.m0,5 )

0,411,49

DESVIO P.(Mdia)(MPa.m0,5 )

0,170,62

CVTM *

42 %42 %

Diferena

(MPa.m0,5 )

1,08

% Diferena

265 %

* CVTM - Coeficiente de variao em torno da mdia.

Figura 4 - Grfico dos valores de tenacidade fratura (MPa. m0,5) das amostras cermicas convencionais e prensadas. No eixo X, o nmero ( 1) representa as amostras C1 e P1; ( 2 ) amostras C2 e P2; ( 3 ) amostras C3 e P3.

Figura 5 - Fotomicrografia digitalizada da trinca originada pela impresso de dureza na amostra convencional. Atravs de dois padres de 1,0 mm do microscpio tico, pode ser feita a medio do comprimento dessa trinca. Aproximadamente C = 1,35 mm. Aumento 48x.

Figura 6 - Fotomicrografia digitalizada da trinca originada pela impresso de dureza na amostra prensada. Atravs de um padro de 1,0 mm do microscpio tico, pode ser feita a medio do comprimento dessa trinca. Aproximadamente C = 0,27 mm. Aumento 48x.

6 - DISCUSSO DOS RESULTADOS

O teste de tenacidade fratura vai determinar realmente se h um avano significativo da pea cermica dental, quando obtida pelo processo de prensagem, pois a friabilidade ou baixa tenacidade da cermica, noticiada em dentstica, como uma fratura catastrfica que ocorre no meio bucal do paciente.[11] Portanto, o aumento significativo de tenacidade fratura das peas cermicas prensadas, como indicado na tabela 2, representa um avano na segurana do cirurgio dentista, ao conduzir a prtese restauradora para a prova, e aps sua cimentao no dente de seu paciente. A diferena entre as amostras convencionais e prensadas foi em mdia 265 %. Entretanto, pode-se comprovar se este aumento significativo, com o emprego da anlise de varincia, onde calcula-se a varincia da mdia das amostras e estima-se a varincia de tenacidade fratura das populaes de peas cermicas convencionais e prensadas. Pela razo de varincia entre as populaes prensadas e convencionais, obtemos F calculado = 12,97. Para o grau de liberdade do numerador de 1 e graus de liberdade do denominador de 4, temos na tabela de Fischer, para um erro estimado de 5 %, F tabelado = 7,71. Ento temos, Fcalculado > F tabelado. Este resultado indica que a hiptese das amostras serem diferentes verdadeira. Isto , existe diferena significativa de tenacidade fratura entre os valores das amostras cermicas convencionais e prensadas. O aumento significativo de tenacidade fratura de peas cermicas dentais possibilita ao cirurgio dentista, reavaliar as opes de emprego do material cermico como prtese dental. A obteno de uma pea toda cermica, pelo processo de prensagem, oferece um intervalo de confiana de 95%, da pea possuir mais de 265 % de tenacidade fratura, do que uma pea de cermica convencional. Desse modo, pode-se reduzir para estatsticas quase nulas, a ocorrncia de fraturas catastrficas da prtese toda cermica, no meio bucal de um paciente. Este o principal avano obtido pelo processo de prensagem uniaxial estudado, que pode ser oferecido aos profissionais dentais envolvidos com a fabricao de prteses cermicas.

A utilizao de cermica como um componente na restaurao dental est apoiada nas patentes US 3,052,982, US 3,052,983 (15,16). A tcnica desenvolvida de prensagem uniaxial de cermica apresenta no plano dental alguns aspectos de interesse do cirurgio dentista. Pode ser citado como exemplo o aspecto de adaptao da prtese cermica ao dente restaurado, que est relacionado a contrao de queima do material cermico na etapa de sinterizao. A adaptao de uma pea dental restauradora qualquer considerada aceitvel, pelos profissionais dentais, por critrios visuais e de manipulao da pea dental com o modelo de gesso, que simula as condies iniciais de adaptao da pea ao dente restaurado. Portanto, quantificar a adaptao das peas cermicas dentais restauradoras prensadas, comparando-as com outras peas cermicas, obtidas por outras tcnicas, configura-se num trabalho futuro necessrio, para determinar a magnitude do espaamento limite entre a prtese e o dente restaurado, o que vai resultar em parmetros de uma adaptao ideal para todo tipo de prtese.

O processo de prensagem obtm inicialmente peas cermicas feitas de apenas uma cor. O prottico dental pode caracterizar e aprimorar os detalhes da oclusal, se o requerimento personalizado for rigoroso. Este procedimento envolve outra queima da pea cermica e configura-se em um trabalho futuro ser desenvolvido, j que uma nova camada vtrea ser aplicada na superfcie da pea. Desse modo, pode-se quantificar um novo aumento de resistncia mecnica e a reduo da rugosidade superficial. A rugosidade um problema apontado na cermica, que causa o desgaste por abraso do dente antagonista (3).

Rosenblum et al. (3); no seu artigo sobre o panorama atual das tcnicas de execuo de restauraes cermicas, publicado no jornal da Associao Dental Americana, edio de maro de 1997, compara os processos existentes quanto a abraso dos dentes antagonistas, equipamentos especiais necessrios e caractersticas particulares de cada processo. Quanto aos equipamentos necessrios, Rosemblum cita os processos: Cerec Vitablocs, que utiliza o programa CAD-CAM para a usinagem de lingotes cermicos, por um sistema de leitura tica digitalizada; o processo de moldagem sob presso IPS Empress, que emprega um forno especfico, materiais especiais e equipamentos de modelagem exclusivos; processo de cermica infiltrada In-Ceram, que necessita de materiais especiais e forno especfico de alta temperatura; processo de centrifugao Dicor, que necessrio revestimento de alta temperatura e equipamentos especiais para fundio e centrifugao da cermica. O processo convencional possui a complexidade conhecida para a realizao da escultura da massa cermica, com seus detalhes peculiares da morfologia dental. Portanto, no aspecto de equipamentos necessrios, o processo de prensagem pode ser considerado muito simples, pois utiliza apenas uma prensa manual, j existente nos laboratrios de prtese dental. Custos adicionais de fabricao so considerados pelos profissionais dentais, como desvantagens dos novos processos de obteno de uma prtese dental toda cermica.

A inovao introduzida na rea dental pelo processo de prensagem uniaxial de cermica, est apoiada na incorporao do aditivo orgnico ao p cermico, na etapa de prensagem e na etapa de secagem da massa cermica prensada. A utilizao da tcnica de moldagem por cera perdida, no se constitui numa inovao, porm sua nova forma de emprego, utilizando revestimento cermico refratrio, acondicionado em muflos metlicos para prensagem, e consolidado trmicamente, de certo modo um avano no emprego dessa tcnica no setor dental. O lquido aditivo ligante o nico material novo, introduzido pelo processo de prensagem uniaxial, em relao ao processo convencional. De composio simples, o aditivo estudado pode ser utilizado em qualquer cermica feldsptica, ou em novas cermicas dentais de composies avanadas, recentemente desenvolvidas, pois no interfere nas propriedades estticas, nem reage quimicamente com pigmentos orgnicos contidos nos ps cermicos. Alm do que, aps as etapas de secagem e sinterizao, as substncias presentes no lquido aditivo ligante so quase totalmente eliminadas.

A etapa de prensagem uniaxial da cermica dental ou porcelana dental rende sua conformao e condensao simultaneamente, resultando numa compactao otimizada da massa cermica formada, devido ao vigoroso empacotamento das partculas cermicas imposto pela carga de compresso (17,18). Vrias consequncias positivas podem ser apontadas a partir deste procedimento, como aumento significativo da tenacidade fratura e dureza das peas cermicas prensadas, obteno de prteses cermicas dentais confiveis, com esttica refinada e padronizao do processo de produo, reduzindo a complexidade na fabricao de prteses desse tipo. Portanto, a substituio da etapa de escultura da massa cermica do processo convencional, pela etapa de prensagem uniaxial do processo apresentado, proporciona ao profissional prottico a obteno da morfologia do dente, e a condensao da massa cermica, num s procedimento. Essa inovao aproxima-se do novo conceito de produo material - processo - produto, numa s operao (19). Pode revelar uma tcnica de baixo custo, entre os processos de fabricao de prteses dentais inteiramente de cermica atualmente existentes.

A etapa de secagem tambm considerada de grande importncia no processo estudado, pois vai ser responsvel pela obteno de produtos cermicos sem falhas, trincas, empenos e porosidades. O aumento gradativo da temperatura e longos intervalos de tempo de secagem so indispensveis ao sucesso da fabricao de peas cermicas. No caso de peas dentais, com pequenas dimenses e necessidade de grande preciso de encaixe e utilizao, a secagem deve ser executada com muito critrio, e cuidadosamente controlada, para resultar numa prtese dental sem os defeitos citados acima.

Uma comparao direta dos custos dos novos processos citados inevitvel. Excluindo-se o processo convencional, a aquisio de qualquer outro processo custa no mnimo 30.000 US$. O processo de prensagem uniaxial vai reduzir custos, porque utiliza os equipamentos j existentes no laboratrio de prtese dental. Portanto, no h custos com novos equipamentos, nem com novas cermicas especiais, necessrios para a conformao da cermica, que so empregados em outros novos processos avanados. Os custos com aquisio de tecnologia do processo de prensagem estudado, devem ser sensivelmente menores, do que os custos de processos avanados de moldagem sob presso, usinagem com fresadeiras informatizadas, fornos especiais de alta temperatura, equipamentos especiais para injeo e centrifugao de cermica fundida a 1300 C. O processo de prensagem uniaxial necessita, basicamente, apenas do lquido aditivo ligante.

O aspecto de padronizao na execuo da prensagem pode possibilitar uma reavaliao da funcionalidade do laboratrio de prtese dental. A padronizao reduz a complexidade no processo e permite fabricar peas toda cermica, por protticos no to especializados, como necessrio para o domnio da tcnica de cermica convencional. Para o profissional prottico dental que domina a tcnica convencional, o processo de prensagem uniaxial de cermica pode ampliar sua produo diria, ao obter em srie vrias peas cermicas restauradoras. Portanto, pode-se esperar uma possvel reduo do custo da mo de obra, na execuo de prteses dentais desse tipo. O efeito da reduo dos custos de fabricao das peas dentais obviamente a diminuio do custo dessas prteses restaurativas para o cliente final. Esse fenmeno proporciona uma maior possibilidade de escolha dos materiais, que sero empregados no setor dental por parte da sociedade.

7 - CONCLUSO

Foram encontrados os intervalos de trabalho das variveis que influem no processo de prensagem, tais como: tempo de prensagem e secagem, temperatura de secagem e sinterizao. O teste comparativo de tenacidade fratura mostrou em mdia um aumento significativo de 265% das amostras prensadas, em relao as amostras feitas pelo modo convencional. Este resultado pode reduzir para estatsticas quase nulas, o risco de uma fratura catastrfica de uma prtese dental toda cermica, na boca de um paciente.

8 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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4- HENCH, Larry - Bioceramic: from concept to Clinic. Department of Materials Science and Engineering. University of Florida. Gainesville - USA - 1993.

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7- REED, James - Introduction to the Principles of Ceramic Processing. John Wiley & Sons. New York - USA - 1988.

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13- VARNER, James et al. - Fractography of Glasses and Ceramics - The American Ceramic Society, Inc., New York - USA - 1988.

14- CALLISTER, William - Materials Science and Engineering. John Wiley & sons, Inc., 4 th edition. New York - USA - 1997.

15- WEINSTEIN, M. ; KATZ, S. - Fused porcelain-to-metal teeth. US Patent 3,052,982. Sept. 11, 1962.

16- WEINSTEIN, M. ; KATZ, S. - Porcelain-covered metal-reinforced teeth. US Patent 3,052,983. Sept. 11, 1962.

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18- BARREIRO, M. et al. - Kinetics of isothermal phase transformations in a dental porcelain. The Journal of Prosthetic Dentistry; p. 431-436 ; October, 1992. USA.

19- COHENDET, Patrick et al. - New Advanced Materials. Springer Verlag Editor. Brussels, Luxembourg. Print in Germany. 1988.