Verwerking van zirkoniumoxide door Bas Leempoel

Zirkoniumoxide heeft zijn plek in de tandheelkunde als sterk, esthetisch en bio-inert keramisch materiaal verworven.¹ Elk materiaal kent zijn eigen verwerkingsvereisten. Zo ook zirkoniumoxide. In dit artikel gaan we in op meerdere essentiële zaken om tot de beste resultaten te komen. We geven onder andere antwoord op vragen als: Hoe voorkom je witte vlekken? Waarom de sinterkamer niet te overvullen?  En waarom is het zo belangrijk dat de oven de juiste temperatuur bereikt?

Ruim veertig jaar al staat zirkoniumoxide als keramisch biomateriaal in de belangstelling binnen de tandheelkunde. In eerste instantie als vervanging van metaal en nu steeds meer als een monolithische oplossing. Zirkoniumoxide kenmerkt zich door zijn uitstekende chemische en dimensionale stabiliteit, evenals door indrukwekkende mechanische sterkte en breuktaaiheid. Bovendien ligt de Young's modulus in dezelfde orde van grootte als die van metaallegeringen.

Met de komst van meer translucent en multi-layered zirkoniumoxide werd het ook in de esthetische zone uitstekend toepasbaar. Zirkonium biedt tegenwoordig niet alleen veel mogelijkheden in het laboratorium, maar ook direct aan de stoel (chairside). Dit is met name te danken aan de optie om met verkorte sintertijden te werken. Zirkoniumoxide heeft een strikt verwerkingsprotocol, omdat soms kleine afwijkingen in de verwerkingsprocedure al leiden tot een esthetisch ongewenst eindresultaat.
Hoe verwerk je zirkoniumoxide op de juiste wijze?

FREZEN
Kies je voor nat of droog frezen? Beide opties hebben voor- en nadelen, maar droog frezen is eerste keus en geeft de mooiste resultaten. Verschillende freesstrategieën hebben een significant ander effect op de optische eigenschappen van hoogtranslucent zirkoniumoxide. Droog frezen geeft de hoogste translucentie, terwijl een natte freesstrategie een lagere translucentie geeft.^[1] Maar let wel, schoon werken is in alle gevallen essentieel. Bovendien, gebruik voor elk materiaal een specifieke set frezen of boren en ander toebehoren.

Nat
Modern, translucent zirkonium is uitstekend monolithisch inzetbaar. Toch wordt er nog regelmatig geklaagd over de te witte kleur en de te hoge opaciteit van gesinterde werkstukken. De oorzaak daarvan ligt vaak in het nat slijpen van de restauraties. In de voorgesinterde fase, ook wel krijtfase of green-state genoemd, dringt koelwater en tegelijkertijd eventuele verontreiniging, gemakkelijk in het materiaal.

Na het nat frezen is voordrogen vóór het sinteren belangrijk. Toch bestaat er een reële kans dat nat geslepen zirkoniumoxide ook na voordrogen nog te opaak is. Wanneer in de slijpeenheid meerdere, verschillende materialen verwerkt worden, zullen de slijpresten van eerder gefreesde werkstukken het werkstuk vervuilen. Met name silica, uit lithiumdisilicaat en veldspaat, zorgt voor een ongewenst resultaat.³ Voor de mooiste eindresultaten is droog slijpen het beste! Niet alle (chairside) freesapparaten beschikken over de mogelijkheid om droog te slijpen. Ook bieden ze niet allemaal de optie om te worden omgebouwd naar ‘nat/droog’.

Reinig en droog na elke slijpcyclus de slijpkamer met een zachte doek en reinig ook het filter. Gebruik een separate watertank gevuld met (gedemineraliseerd) water zonder Dentatec of een ander smeermiddel en een schoon filter om de freeseenheid te spoelen. Zelfs bij gebruik van zirkoniumsoorten met onderling afwijkende merken en/of samenstelling, 3-, 4-, of 5y, is het sterk aan te raden om na het slijpen de watertank en het filter uit te spoelen.

^[1] P. Mourouzis and K. Tolidis, Effects of milling method and artificial ageing on optical properties of high translucent zirconia for chairside restorations, Dental Materials, https://doi.org/10.1016/j.dental.2021.10.015 

GEFREESDE WERKSTUKKEN

Bewerken
Na het frezen is het belangrijk om zorgvuldig met het nu nog erg kwetsbare materiaal om te gaan. Draag altijd schone handschoenen bij de verwerking van ongesinterd zirkonium. Huidvet is een belangrijke contaminatiebron. Verwijder de sprue voorzichtig met een geschikte hardstalen frees of een hoge kwaliteit diamantboor. Gebruik instrumenten die nergens anders voor gebruikt worden dan voor het gebruikte soort zirkoniumoxide.

Slijpstof kan je het best verwijderen met een zachte borstel. Vermijd overmatige druk en gebruik geschikte en scherpe instrumenten. Wees voorzichtig met perslucht. Hoge druk of mogelijke verontreiniging, zoals olie, kan schade aan het werkstuk toebrengen en/of leiden tot een minder mooi resultaat.

SINTEREN

Ovenkeuze
Bij het sinteren gebruik je een sinterprogramma dat op het specifieke zirkoniumoxidetype is afgestemd. Verschillende materialen vereisen vaak verschillende sintercycli met een specifieke minimum- en hold-temperatuur. Wanneer er nat geslepen is, dient uiteraard eerst een voordroog- (pre-dry) programma geselecteerd te worden. Het gebruik van de juiste, voorgeschreven duur en de hoogte van de opwarm-, hold- en afkoeltemperatuur is belangrijk om de gewenste sterkte en translucentie te bereiken. Lang (over-night) sinteren resulteert vaak in een iets translucenter eindresultaat, Houd bij de aanschaf van een sinteroven rekening met de maximaal haalbare temperatuur en de mogelijke snelheid van de temperatuurop- en afbouw. Bedenk ook dat bij verschillende merken en types ook de grootte van de sinterkamer vaak verschilt. De grootte van de restauratie(s) en het aantal restauraties dat tegelijk gesinterd wordt, is medebepalend voor de keuze van een geschikte oven.
Sinter echter nooit te veel restauraties tegelijkertijd. Bij een te volle sinterkamer kan de sintertemperatuur plaatselijk kritisch afwijken. Zo wordt de minimaal noodzakelijke temperatuur niet (overal) bereikt. Dat geeft een minder mooi resultaat. Overvul de sinterkamer daarom nooit.

Effect van temperatuurverschillen tijdens het sinteren op restauraties gemaakt van KATANA™ Zirconia UTML: De restauraties werden bij dezelfde nominale temperaturen in drie verschillende ovens gesinterd!

Ovenkalibratie
Om te controleren of de oven ook daadwerkelijk de temperatuur bereikt die hij aangeeft is het zaak hem periodiek te controleren en eventueel te kalibreren. Dit doet u of zelf, wat bij de meeste ovens kan, of gebeurt wanneer de oven zijn krijgt. Tijdens de kalibratie doorloopt de oven een kalibratiecyclus met een geschikte, zogeheten kalibratie-ring. Deze ring wordt na het sinterproces met een digitale schuifmaat op meerdere punten nagemeten om de volumeverandering van het materiaal te bepalen. De gemeten diameter is een maat voor de bereikte temperatuur waarmee vervolgens de oven geijkt wordt.

Onderhoud van de oven
Vervuiling kan ervoor zorgen dat de oven de noodzakelijke temperatuur niet bereikt – en het werkstuk dus niet het gewenste resultaat bereikt. Daarom is niet alleen een periodieke kalibratie, maar ook een frequente reiniging van de sinteroven van groot belang. Daarnaast moeten de verwarmingselementen regelmatig worden gecontroleerd en indien nodig vervangen, want deze zijn uiteraard aan gebruiksslijtage onderhevig.

１Een molybdeendisilicide-verwarmingselement met een aangetaste beschermlaag. Het schoonhouden van de oven en het vermijden of beperken van gebruik van zure materialen heeft een positieve invloed op de levensduur van de verwarmingselementen

Tijdens de reinigingscyclus worden de verwarmingselementen schoongebrand. Het is aan te bevelen om een paar stukjes ongesinterd, ongekleurd zirkoniumoxide (bijvoorbeeld KATANA Zirconia HT 10) mee te sinteren tijdens het doorlopen van deze cyclus. Vervuiling die vrijkomt tijdens het reinigen wordt door het ongepigmenteerde zirkoniumoxide opgenomen. Door periodiek, met een vast interval, te reinigen (afhankelijk van het gebruik circa 1x per maand), is de mate van verontreiniging eenvoudig vast te stellen door het gesinterde stuk witte zirkoniumoxide op kleur te vergelijken met die van een vorige cyclus. Als de oven lang niet gereinigd is, is het handig om deze cyclus eenmalig een aantal maal achter elkaar te doorlopen.
Borstel stof en vuil dagelijks uit de brandkamer met een zachte die uitsluitend voor dit werk gebruikt wordt. Dit voorkomt verontreiniging en kruisvervuiling bij het gebruik van verschillende zirkoniumoxidesoorten en -merken.

Vervuilingsbron
Wordt de sinteroven ook gebruikt om stain en glaze te kristalliseren, of wordt er gebruik gemaakt van inkleurvloeistoffen, dan raakt de oven sneller vervuild. Metalen uit de pigmenten in stains maar ook uit inkleurvloeistoffen slaan tijdens het kristalliseren neer op de verwarmingselementen. Vermijd het gebruik van inkleurvloeistoffen. Hierdoor boet de oven langzaamaan in op nauwkeurigheid. Deze vervuiling heeft ook invloed op de uiteindelijke kwaliteit van de zirkoniumrestauratie. Doffe en te donkere restauraties zijn het gevolg. Wanneer er gekozen wordt om een inkleurvloeistof te gebruiken, gebruik er dan een op waterbasis, zoals ESTHETIC COLORANT.

Het is de overweging waard om naast een sinteroven een porseleinoven aan te schaffen om stains en glazes te bakken en zo het kritische sinterproces niet te compromitteren. Bijkomend voordeel van een extra oven: bij verwerking van verschillende materialen kan sneller worden doorgewerkt.

GESINTERDE WERKSTUKKEN

Afwerken
Nadat de restauratie gesinterd is, wordt hij gepolijst en indien gewenst, in een extra cyclus gekleurd en/of geglazed. Vóór het kleuren en glazen moet het oppervlak onder lage druk gezandstraald worden. Het oppervlak wordt hierdoor opgeruwd en tegelijkertijd de oppervlakte-energie en daarmee de bevochtigingscapaciteit verhoogd. Zo wordt de hechting van de inkleur- en glaze-porselein geoptimaliseerd. Polijst ten slotte de contactvlakken met de antagonist.

KATANA™ Zirconia Block

Met zijn excellente mechanische eigenschappen en hoge esthetische kwaliteit, levert KATANA™ Zirconia Block het beste van twee werelden. KATANA™ Zirconia Block biedt oplossingen voor een verscheidenheid aan klinische uitdagingen.
Met Dentsply Sirona’s CEREC system incl. de CEREC speedfire oven is het mogelijk om in iets meer dan een half uur een volzirkoniumrestauratie te vervaardigen, inclusief de sintertijd van slechts 18 minuten.

Verkleuringen

Mogelijke ongewenste resultaten zijn onder meer blauwgrijze verkleuringen en een lage chroma, groengele verkleuringen en witte vlekken gepaard gaand met variaties in kleur en translucentie. Waar ontstaan deze door?

• Een grijsachtige gloed van de restauraties en een lage chroma

Blauwgrijze verkleuring en een lage chroma ontstaan vaak door de aanwezigheid van minerale resten in de sinterkamer afkomstig van tijdens het frezen gebruikte vloeistoffen.

• Groene, gele, blauwe of grijze sporen in de restauraties

Dit komt meestal door verouderde, aangetaste verwarmingselementen. Reinig de oven periodiek door gebruik te maken van een reinigingsprogramma.

Restauraties met groenachtige pigmentatie (links).

• Witte vlekken op het oppervlak en variaties in kleur en translucentie

Dit is meestal het gevolg van vervuilde sinterparels. Vervang dan ook met regelmaat de aluminiumoxide of zirkoniumoxide sinterparels. Achtergebleven slijpstof op de gefreesde restauratie is ook een potentiële bron voor de vorming van witte vlekken.

Sinterparels moeten regelmatig vervangen worden, om de vorming van witte vlekken op het werkstuk te voorkomen.

• 23 apr. 2024

Over de auteur

Bas Leempoel