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Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestimmung der Polymerisationskinetik und des Konversionsgrades von fünf verschiedenen lichthärtenden Kompositen nach der Polymerisation mit Plasmabogenlampen im Vergleich zu Standard Halogenlampen und Soft-Start Verfahren. Zu diesem Zweck wurde die Polymerisationsschrumpfung mit der von Watts & Cash (1991) beschriebenen Deflecting Disk Technique gemessen. Die Konversionsrate wurde indirekt über die Härtemessung nach Knoop bestimmt, die nach 24 Stunden Lagerung bei 37° C auf der Unterseite der 1,5 mm hohen Proben gemessen wurde. Es wurden vier Feinhybridkomposite (Definite, Herculite XRV, Solitaire 2 und Z250) und ein Mikrofüllerkomposit (Silux Plus) untersucht. Die verwendeten Polymerisationsverfahren beinhalten Standard Halogenlampen mit drei verschiedenen Lichtintensitäten (Elipar Trilight, ESPE), Exponentialhärtung (dito), Stufenhärtung (Elipar Hilight, ESPE), Pulse Härtung (VIP, Bisco) und zwei Xenon Plasmabogenlampen (Apollo95E, DMDS; PAC, ADT). Die Standard Halogenlampen mit geringer Lichtintensität verzögern den Startpunkt und verlangsamen den Ablauf der Polymerisationsreaktion. Sie erreichen aber für fast alle Komposite geringere Härtewerte. Lediglich bei Z250 ergeben sich keine signifikanten Unterschiede bei der Konversionsrate. Die Soft-Start Verfahren erzielen hingegen dieselben günstigen Schrumpfungskinetikwerte der Niedrigenergie Polymerisation und vergleichbar hohe Konversionsraten wie mit den Standard Härtungsverfahren. Die Härtung mit den Plasmabogenlampen führt zu einem sofortigen Start und raschen Ablauf der Polymerisationsreaktion. Sie kann aber die Komposite Definite und Solitaire 2 nicht ausreichend polymerisieren. Die Härtungseigenschaften der untersuchten Komposite unterscheiden sich untereinander sehr stark und beeinflussen den Erfolg der verschiedenen Polymerisationsprotokolle. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die Verwendung von Soft-Start Verfahren ein großes Potential bietet, die auftretenden Kontraktionsspannungen während der Polymerisation durch das Nachfließen von Komposit zu kompensieren. Dieser Effekt führt nicht zu Einbußen der Konversionsrate und kann zu einer besseren Randqualität der Kompositrestauration beitragen. Bei der klinischen Anwendung von Kompositmaterialien sollte die Wahl der Polymerisationslampe und des Polymerisationsverfahrens individuell auf das benutzte Komposit abgestimmt werden. Nur so lässt sich dann das bestmögliche Ergebnis in Bezug auf gute Materialeigenschaften erzielen.
Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberflächen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren Die ‘registrierende Härteprüfung‘ nach dem Kraft-Eindringtiefen-Verfahren hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen, um mechanische Materialparameter vor allem dünner Filme und beschichteter Oberflächen im Nanometermaßstab zu messen. Das kontrollierte Eindringen einer Meßspitze in eine Oberfläche mit definierter Kraft bei gleichzeitiger Registrierung der zurückgelegten Wegstrecke ermöglicht die Aufzeichnung sogenannter Kraft-Weg-Kurven. Deren Auswertung liefert quantitative Daten der mechanischen Materialeigenschaften wie Härte (H), Elastizitätsmodul (E), Bruchfestigkeit oder Kriechanteil. Im Laufe eines pharmazeutischen Herstellungsprozesses müssen fast alle eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe zerkleinert werden. Die dabei geforderten Feinheitsgrade lassen sich oft nur durch den Einsatz effizienter Maschinen, wie zum Beispiel der Luftstrahlmühlen erreichen. Dieser energie- und kostenaufwendige Zerkleinerungsprozeß ist bis heute noch nicht vollständig kontrollierbar. Das makroskopische Verhalten von partikulären Schüttgütern, wie etwa deren Bruchfestigkeit, benötigte Bruchkraft oder -energie, wird weitgehend von den elastisch-plastischen Materialeigenschaften mitbestimmt. Demnach sollten Härte und Elastizität einen entscheidenden Einfluß darauf haben, ob und in welchem Ausmaß ein Partikelkollektiv zerkleinert wird. Die Eindruckexperimente wurden an vier verschiedenen, handelsüblichen, kristallinen Schüttgütern durchgeführt (CaCO3, Natriumascorbat, NaCl, Saccharose). Dabei konnte gezeigt werden, daß sich die einzelnen Proben z.T. erheblich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Alle untersuchten Materialien sind durch ausgeprägtes elastoplastisches Verhalten charakterisiert. Während der elastische Anteil an der Gesamtverformung für Calcit, Natriumascorbat und Saccharose etwa 30% beträgt, zeigt Natriumchlorid nahezu vollständig plastische Deformation. Die elastische Rückfederung in der Entlastungsphase liegt für Kochsalz jeweils unter 10%. Ebenso schwanken die gemessenen Härtewerte der pharmazeutischen Schüttgüter in einem Bereich von 0,4GPa und 3,0GPa. Dabei erweist sich das Calciumcarbonat als härtestes und sehr sprödes Material (H»3,0GPa und E»85GPa). Im Gegensatz dazu ist das Natriumchlorid sehr weich und leicht plastisch verformbar (H»0,5GPa und E»42GPa). Weiterhin kann der bei einer Vielzahl von kristallinen Materialien nachgewiesene ‘indentation size effect’, also die Abhängigkeit der Härte von der Eindruckgröße, bestätigt werden. Bei geringen Eindringtiefen ist die Härte signifikant erhöht, wogegen sie mit zunehmender Indenttiefe auf konstante Werte absinkt. Die Energiezufuhr in Form einer äußeren mechanischen Beanspruchung beeinflußt ebenfalls die Härte. Art und Ausmaß der Beanspruchung spielen dabei die entscheidende Rolle. Partikel, welche in einer Luftstrahlmühle zerkleinert wurden, zeigen im Vergleich zu unbeanspruchten Teilchen signifikant höhere Werte. Der Grund für diesen Härtezuwachs liegt in der Kaltverfestigung des Materials. Die hohe Prallenergie und in deren Folge die Veränderung der partikulären Mikrostruktur führen vor allem bei kleinen, stark beanspruchten Partikeln zu einer gesteigerten Härte. Die elastisch-plastischen Parameter sind eng mit der Kristallstruktur und der Orientierung der Atome im Kristallgitter verknüpft. Jedoch kann eine Anisotropie bezüglich der mechanischen Kennwerte für die kristallinen Materialien nicht bestätigt werden. Eindruckexperimente unter wechselnden Rotationswinkeln ergaben keine statistisch unterscheidbaren Meßwerte.