con micro-relleno [37]. Al término de la prueba, aparecieron grietas formadas por fatiga, así como micro-partículas derivadas de micro-rompimientos superficiales, a la cual le precedió el desprendimiento de la mayoría de las partículas de relleno y astillado en forma de desprendimiento de hojuelas [44].
El comportamiento tribológico de compuestos dentales usado en posteriores fue determinado a partir de la influencia debido a la exposición en sustancias a valores de pH diferentes y tiempo de envejecimiento. Asimismo, se estimó el desgaste que experimentan cuando se encuentran en contacto con esmalte dental o vidrio, fueron efectuados en una máquina de movimiento recíproco por [48] y [49], respectivamente.
En el futuro, la aplicación de la química, ciencia de los materiales y de la nanotecnología, por parte de los desarrolladores, será fundamental en la creación de nuevos materiales compuestos base-resina, pues deberán contener características antimicrobianos, capacidad para auto-repararse y para responder a estímulos externos, e incluso, podrían participar en la regeneración de tejidos adyacentes [50].
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3.5 Cerámicos (Porcelanas)
Las cerámicas son una mezcla de elementos metálicos y no metálicos (óxidos de sílice, aluminio, calcio y magnesio) sometidos a temperaturas elevadas, (ver tabla 5.3 y punto 3.51) para lograr la difusión atómica necesaria, que ocurre por debajo de la temperatura de fusión. Poseen estructuras cristalinas de la forma AX, donde
A representa el anión y X el catión, de la misma carga, como la unión de NaCl, MgO, MnS, LiF y FeO, unidas mediante enlaces iónicos y o covalentes. Existen también con estructuras AmXp, con aniones y cationes con carga diferentes, encontrado en fluorita (CaF2) [51].
Las porcelanas no pueden ser deformadas antes de sufrir fractura, pero sufren degradación mecánica debido a su naturaleza frágil. Ésta es la causa principal de falla, ocasionada por la aplicación de esfuerzos y cargas cíclicas. Al ocurrir, en planos inmediatos a la superficie se generan grietas, mismas que se propagan en la matriz, ocasionando fracturas y, posteriormente, desprendimiento de material. La presencia de poros y favorece el crecimiento de las grietas. Resistencia, módulo de elasticidad, dureza y tenacidad a la fractura son los parámetros mecánicos que están relacionados con el desempeño y predicción de falla de porcelanas.
Las porcelanas dentales por naturaleza presentan excelentes propiedades ópticas y estéticas (apariencia similar a esmalte dental), pero son malas conductoras de electricidad y calor. Dentro de la cavidad oral suelen sufrir daño mínimos debido a su condición de susceptibilidad a ser atacadas químicamente [52], básicamente por los enlaces iónicos que requieren de mucha energía para ser degradados [51] En contraste con los metales, las porcelanas tienen apariencia natural similar al esmalte dental, condición adquirida por la adición de óxidos y pigmentos. Además, poseen excelentes propiedades biológicas, ópticas y baja conductividad térmica y eléctrica. Se caracterizan por resistir a la aplicación de grandes esfuerzos de compresión y a pequeños esfuerzos de tensión.
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3.5.1 Clasificación
Por el proceso que se utiliza para su fabricación, las porcelanas dentales se clasifican en coladas, prensadas, para maquinado, y de formación a base de mezcla polvo-líquido modelador, seguido de un aglutinamiento a base de fuego [53]. Es la temperatura de fusión lo que las caracteriza, las hay de: alta-1300 ˚C
(2372 F), mediana - 1101-1300˚C (2013-2072 F), baja - 850-1100 ˚C (1562-2012
F) y muy baja <850 ˚C (1562 F) [54].
3.5.2 Aplicación
Las porcelanas se utilizan en restauraciones dentales indirectas. Algunas de ellas, como fundas de recubrimiento para dar mejor apariencia en restauraciones hechas con base de metal, para fabricar coronas completas a partir de la técnica CAD/CAM, como fundas para ser colocadas en la estructura dental mediante un compuesto, etc.
3.5.3 Propiedades y composición
Las porcelanas dentales se caracterizan por contener gran cantidad de vidrio y su aplicación se hace de acuerdo a las propiedades mecánicas (resistencia en la base) y ópticas (translucidez y color). Su composición se caracteriza por contener principalmente sílice, vidrio y aluminosilicatos de sodio y potasio (K2O Al2O3
6SiO2; Na2O Al2O3 6SiO2) llamados feldespatos, de menor punto de fusión,
mezclados con SiO2, Al2O2 y pigmentos a base de óxidos de Cr, Co, Ti y Fe (II).
Para evitar la propagación de grietas, se suele agregar a la mezcla, alúmina cristalina (Al2O3), leucita (KAlSi2O6) u óxido de circonio (ZrO2). La primera se
adiciona en mayores proporciones, y confiere mejores propiedades mecánicas a la compresión, tensión y flexión, aunque su translucidez decrece. La leucita es un componente que constituye la mayoría de las porcelanas, como el ejemplo que se muestra en la tabla 3.1.
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Tabla 3.1. Composición típica de porcelana de mediana fusión con contenido de leucita [55].
Componente Contenido (% en peso)
SiO2 57-66 Al2O3 7-15 K2O 7-15 N2O 7-12 Li2O 0.5-3 CaO 0-3 MgO 0-7 F 0-4 CeO2 0-1
La leucita mejora la resistencia a la fatiga, pero incrementa su potencial abrasivo, pero si lo que se agrega es óxido de circonio (ZrO2), la formación y crecimiento de
grietas disminuye.
Las que se fabrican a base de una mezcla de una suspensión líquida-polvo, inicialmente se mezclan y funden todos los compuestos con sílice, se enfrían repentinamente y se trituran al tamaño deseado.
Al mezclar los óxidos con el líquido modelador que contiene surfactantes, es necesario ejercer presión sobre su superficie (compactar) para que el acomodo de las partículas sea el adecuado. Preferentemente, el proceso debe hacerse mediante la aplicación de movimiento vibratorio, que ayude a separar el exceso de agua y disminuya la contracción del material. En proceso de fusión a presión atmosférica, puede alcanzar valores de 30 a 40 % (por presencia de burbujas de aire), mientras que en vacío los valores disminuyen a 0.5 % aproximadamente [2]. Material de un solo tamaño puede producir porosidades de hasta 45 % en volumen. En la medida que se agreguen en la mezcla materiales de tamaños diferentes, el acomodo será mejor, y evitará la formación de espacios vacíos e imperfecciones, como su muestra en la figura 3.7.
Figura 3.7. Compactación (acomodo) de partículas de diferente tamaño en una mezcla de materiales de porcelana [10].
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3.5.4 Proceso de fusión
Una vez hecha la mezcla a base de polvo/agua (agentes de unión), el material se deposita en un molde para que tome la forma deseada antes de llevarlo al proceso de sinterizado. A fin de reducir la contracción de las porcelanas y evitar porosidad, el proceso de fusión se hace en horno eléctrico que opera en vacío.
Inicialmente, el calentamiento es progresivo, para eliminar el agua. Durante este periodo de tiempo, la puerta del horno permanece abierta para permitir la salida de vapor y productos de combustión. Antes de alcanzar la temperatura de fusión, hay un periodo de calentamiento a temperatura constante, debido a la baja conductividad térmica de la porcelana. A partir del incremento de temperatura, se alcanza tres etapas: baja, media y alta cocción. Durante la primera etapa, los materiales de flujo inician su movimiento, mientras que el resto de los materiales aún se encuentran sin cambios de fase; para la segunda, la porcelana es caracterizada por la buena cohesión entre sus partículas, y hay poca porosidad. En la última, la mezcla ya no contiene espacios entre su estructura [2].
3.5.5 Desgaste (Porcelanas)
Similarmente a la forma en que se produce el desgaste en el esmalte o dentina, el desgaste de cerámicos dentales es debido, principalmente, a las cargas cíclicas de oclusión.
Los materiales cerámicos son abrasivos, muestran gran resistencia al desgaste. Por ello, ocasionan daño a su contraparte [56], [57], pues su superficie se caracteriza por contener porosidad y defectos, características que modifica sus propiedades de resistencia al desgaste y de tenacidad a la fractura. Una manera para contrarrestar lo anterior, consiste en agregar una capa de material de vidrio de partículas más pequeñas sobre el material base, pero su permanencia es temporal, ya que se desgasta con rapidez, dada su condición de fragilidad [58].
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