Influência de óxidos metálicos de revestimentos refratários para troquéis
na cor de restaurações cerâmicas livres de metal
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
Faculdade de Odontologia
Dissertação de Mestrado
Influência de revestimentos refratários na
cor de restaurações cerâmicas feldpáticas.
Gloria Beatriz de Azevedo Cubas
Orientador: Prof. Dr. Guilherme Brião Camacho
Co-orientadora: Profa. Dra. Tatiana Pereira Cenci
Gloria Beatriz de Azevedo Cubas
Influência de revestimentos refratários na cor de restaurações cerâmicas
felspáticas.
Dissertação de mestrado
apresentada
como
requisito
para obtenção do título de
mestre em Odontologia, área de
concentração
em
Dentística
pelo
Programa
de
Pós-Graduação em Odontologia da
Faculdade de Odontologia da
Universidade
Federal
de
Pelotas.
Orientador: Prof. Dr. Guilherme Brião Camacho
Co-orientadora: Profa. Dra. Tatiana Pereira Cenci
Banca examinadora
Prof. Dr. Guilherme Brião Camacho (Orientador)
Profa. Dr Luis Felipe Jochims Schneider
Prof. Dr. Rafael Ratto de Morais
Agradecimentos
Aos meus pais, Antonio Carlos Cubas e Clarice Maria de Azevedo Abraão, que
cada um a seu modo, não mediram esforços em me auxiliar na transposição de
todas as dificuldades. Ao meu Pai que sempre repetia: que independente das
dificuldades que surgissem ele sempre estaria por perto.
À CAPES pela bolsa de estudo concedida, que viabilizou a concretização desta
etapa. Ao programa de Pós Graduação em Odontologia da Ufpel por toda
estrutura cedida em prol da educação.
Ao Prof Guilherme Camacho pela orientação, amizade e confiança depositada
em mim, concedendo-me liberdade para desenvolver o estudo da forma que
julguei adequada.
Aos Professores Alexandre Masotti, Noeli Boscato, Renato Waldemarin pelas
contribuições e pelo convívio.
Ao Prof Flávio Demarco pela sua capacidade de motivação e boa vontade em
intervir quando necessário.
A Prof Tatiana Pereira-Cenci pela orientação, auxílio constante e
principalmente pela amizade sincera. Esta que fortaleceu em mim a motivação
para prosseguir no aprimoramento discente, caminho que eu acreditava ser
minha vocação, auxiliando-me a enxergar sempre as melhores perspectivas.
Aos meus amigos Silvia Fontes, Raquel Fernandez, Paula Bennete, Sônia
Saeger, Renata Barbosa, Laureci Alves, Ciríaco Alves que fizeram os dias bons
inesquecíveis e os tristes mais alegres.
Ao meu noivo, companheiro de todas as horas, que com certeza dividiu os
momentos bons mais particularmente os mais difíceis, que fizeram parte da
empreitada da minha vida e deste projeto. Sempre carinhoso, amorteceu
impactos e ajudou a equilibrar oscilações emocionais, tornando minha vida
mais feliz e tranqüila.
A todos os meus colegas e professores da Pós graduação que no conjunto
social converteram as atividades do mestrado em campo de educação,
influênciando na criação de hábitos, comportamentos e atitudes.
Doe o melhor de ti, na execução das tarefas que te cabem.
Se erraste, recomeça.
Desânimo é a ausência de aceitação do que ainda somos, ante a pressa de ser o que
outros, pelo esforço próprio nas estradas do tempo, já conseguem ser.
Não te ausentes dos próprios encargos
Coragem é a força que nasce da nossa própria disposição de aprender e de servir.
Toda realização nobre se levanta na base da perseverança no bem
Resumo
CUBAS, Glória Beatriz de Azevedo. Influência de revestimentos refratários
na cor de restaurações cerâmicas feldspáticas. 2008. 20f
.
Projeto de
Qualificação – Programa de Pós Graduação em Odontologia. Universidade
Federal de Pelotas, Pelotas.
O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de óxidos metálicos presentes
na composição de revestimentos refratários, utilizados no preparo de troquéis
para confecção de restaurações cerâmicas livres de metal, na coloração de
cerâmicas. Para a avaliação, foram utilizadas cinco cerâmicas (Vitadur Alpha,
Vision Esthetic, Noritake, Halo Vintage e IPS Classic V) e quatro revestimentos
refratários para troquel (Duravest, Vitadurvest, Ducera Lay e Fortune). Com o
auxílio de uma gelatina duplicadora elástica (Duplicador VIPI) foram
confeccionados 100 corpos de prova com 3 cm de diâmetro e 2 cm de altura,
os quais serviram de molde para vazamento dos revestimentos, com os quais
foram confeccionados 25 troquéis refratários com cada um dos revestimentos,
constituindo quatro grupos. Os troqueis foram submetidos a uma queima inicial
para eliminação de gases e óxidos. Posteriormente, foi realizada a aplicação
das cerâmicas sobre os troquéis. Para cada revestimento, cinco troquéis foram
confeccionados para cada cerâmica testada (n=5), resultando em 20 grupos
experimentais. As cerâmicas foram queimadas e glazeadas conforme
orientação dos fabricantes. Ainda, 5 espécimes de cada cerâmica foram
confeccionados sem o uso de revestimento refratário, servindo como controles.
A análise da cor das cerâmicas foi realizada com o auxílio de um
espectrocolorímetro. Os revestimentos produziram alterações de cor
significativas (p<0.05) nas cerâmicas testadas. Foram detectadas alterações de
cor significativas (∆E*) na cerâmica Vision Esthetic para todos os
revestimentos.Também foram encontradas alterações significativas nos
parâmetros a*, b* e L* utilizando dois revestimentos (Duravest e Fortune) em
três das cinco cerâmicas testadas, variando o parâmetro de cor afetado
conforme a combinação do revestimento e da cerâmica. Conclui-se que houve
influência dos revestimentos sobre a coloração das cerâmicas testadas,
resultando em alterações cromáticas clinicamente inaceitáveis (∆E*).
Abstract
CUBAS, Glória Beatriz de Azevedo. Influence of investments materials on
the colour feldspáthic ceramics 2008. 20f
.
Projeto de Qualificação –
Programa de Pós Graduação em Odontologia. Universidade Federal de
Pelotas, Pelotas.
The aim of this study was to evaluate the influence of metallic oxides present in
the composition of casting investments, used for the preparation of cast’s for
making metal free ceramic restorations, on the colour of ceramic. For the
evaluation, five ceramics (Vitadur Alpha, Vision Esthetic, Noritake, Halo Vintage
and IPS Classic V) and four casting investments (Duravest, Vitadurvest, Ducera
Lay and Fortune) were used. A hundred specimens were made using an elastic
jelly (Duplicador VIPI) with 3 cm of diameter and 2 cm of height, which served
as moulds for the four investments under study. Thus, 25 casts were
manufactured and resulting in four groups. These were submitted to burn out
process for elimination of gas and metallic oxides. Next, ceramics will be
applied with five casts (n=5) for each ceramic tested, resulting in 20
experimental groups. Ceramics were applied and glazed according to the
manufacturers' instructions. Ceramic specimens without the use of investments
served as controls. The colour analysis of the applied ceramics was performed
with a colorimeter. The investments produced significant alterations on a*, b*
and L* colour parameters of the ceramics tested. Only one ceramic was
influenced by the type of investments in all colour parameters (Vision Esthetic,
p<0.05). Two investments (Duravest and Fortune) produced alterations in the a
*, b * and L* parameters in three of the five ceramics tested, varying the colour
parameter affected according to the combination of the investment and ceramic
materials used. The investment materials produced alterations on the ceramic
colour parameters, resulting in clinically unacceptable chromatic alterations
(∆E*).
Sumário
RESUMO ...
6
ABSTRACT...
7
1.
PROJETO DE PESQUISA: Influência de óxidos metálicos de
revestimentos refratários para troquéis na cor de restaurações
cerâmicas livres de metal...
8
2.
ARTIGO.
The effect of investment materials on the colour of
feldspathic ceramics………..
...
Projeto de Pesquisa: Influência de óxidos metálicos de revestimentos
refratários para troquéis na cor de restaurações cerâmicas livres de
metal.
e óxidos metálicos de revestimentos
refratários cor de restaurações cerâmicas livres
de metal
INTRODUÇÃO
A demanda estética por tratamentos restauradores que restabeleçam o
aspecto natural dos dentes vem crescendo na prática odontológica (GRIGGS,
2007, LEINFELDER, 2000, SADOWSKY, 2006). Dentre os materiais
disponíveis para a confecção de restaurações estéticas, as cerâmicas
constituem uma excelente opção por apresentarem vantagens estéticas,
estabilidade química, resistência à compressão e biocompatibilidade (KELLY,
2004, LEINFELDER, 2000, TRUSKOWSKY; BURGES, 2002). Adicionalmente,
a evolução dos sistemas adesivos e cimentos resinosos possibilitou uma maior
aplicação clínica de restaurações cerâmicas livres de metal, aumentando sua
resistência (CONRAD; SEONG; PESUN, 2007, PERGORARO; DA SILVA
CARVALHO, 2007, ROSENTIEL LAND; CRISPIN, 1998, TRUSHKOWSKY,
BURGUESS, 2002). Entretanto, o aspecto final de uma restauração cerâmica
pode não corresponder às expectativas iniciais tanto do profissional quanto do
paciente com relação à estética (OKUBO et al.; 1998), já que vários fatores
estão envolvidos na sua confecção. Cabe ressaltar que aspectos relacionados
tanto à espessura quanto à repetidas queimas da cerâmica podem influenciar a
cor final da restauração cerâmica (ULUGAD et al.;2007). Portanto, a obtenção
da cor desejada pode constituir um desafio clínico.
Dentre as etapas laboratorias, os revestimentos refratários são
importantes uma vez que são usados como auxiliar na fundição de copings
metálicos e na confecção de troquéis para aplicação de restaurações
cerâmicas como inlays, onlays, coroas totais e facetas estéticas (GRIGGS
2007, LIM; IRONSIDE, 1997, TRAINI et al.; 2003). Vários estudos analisaram
as propriedades de expansão térmica dos revestimentos refratários
relacionando-os à possíveis distorções relacionadas à copings metálicos para
coroas metalocerâmicas (HUTTON; MARSHALL, 1993, KONSTANTOULAKIS
et al.; 1998, TRAINI, et al.; 2003). Ainda, alguns estudos relatam aumento de
rugosidade de superfície das cerâmicas causada pelo contato com os
revestimentos refratários (JOHNSON et al.; 2003, KONSTANTOULAKIS, et al.;
1998) problemas de adaptação marginal causados pela remoção do
revestimento remanescente de facetas cerâmicas com óxido de alumínio (LIM;
IRONSIDE, 1997).
Na prática laboratorial é rotina a utilização de diferentes fornos, sendo
um forno de queima para aplicação de cerâmica em restaurações
metalocerâmicas e outro para confecção de restaurações cerâmicas metal free,
já que sabe-se que ocorre contaminação da cuba interna do forno usado para
restaurações metalocerâmicas por óxidos metálicos. Estes óxidos são resíduos
de revestimento refratário dos copings metálicos ou da própria liga que o
constitui. Na técnica slip-casting para confecção de troquéis refratários para
aplicação de restaurações livres de metal, a recomendação dos fabricantes é
de que haja a eliminação de óxidos metálicos presentes na composição dos
revestimentos através do processo de degaseificação, antes da aplicação da
cerâmica. Este processo consiste na queima dos troquéis refratários em forno
comum de fundição em altas temperaturas.
A coloração das cerâmicas é dada por óxidos metálicos e não existem
estudos que avaliem se ocorre influência dos óxidos metálicos provenientes
dos revestimentos refratários sobre à coloração das restaurações cerâmicas.
Esta avaliação torna-se importante visto que a aplicação da cerâmica sobre o
troquel de revestimento refratário ocorre em contato íntimo durante toda a
queima da cerâmica. Da mesma forma, a eficácia do processo de
degaseificação realizado para eliminação dos óxidos dos revestimentos
permanece desconhecida.
JUSTIFICATIVA
Embora a influência do contato dos revestimentos refratários sobre a
rugosidade de superfície das cerâmicas tenha sido descrita na literatura,
estudos que analisem se o contato íntimo dos troquéis refratários usados na
confecção de restaurações livres de metal pode influenciar na coloração final
destas restaurações ainda são escassos.
OBJETIVO
O objetivo deste estudo será avaliar se há alteração de cor das
restaurações cerâmicas livres de metal devido à contaminação por óxidos
metálicos presentes nos revestimentos refratários utilizados para a construção
das mesmas.
HIPÓTESE NULA
A hipótese nula a ser testada é a de que não haverá alteração de cor
nas cerâmicas aplicadas sobre os troquéis confeccionados com os diferentes
tipos de revestimento refratário.
MATERIAIS E MÉTODOS
Confecção dos moldes com duplicador
Para a confecção dos moldes, será utilizada uma matriz de resina
acrílica autopolimerizável (Artigos Odontológicos, Classico Ltd, São Paulo,
Brazil) e um hidrocolóide reversível (Fig 1) (Duplicador VIPI, Dental VIPI). A
matriz possuirá dimensões de 3 cm de diâmetro por 2 cm de altura, com uma
porção central mais elevada de 1 cm de diâmetro e 1,5 mm de altura, o que
permitirá a posterior aplicação da cerâmica em seu interior, simulando um
troquel refratário, de modo que a pastilha cerâmica terá 1,5 mm de espessura e
1 cm de diâmetro. O duplicador será aquecido em um cadinho em água à uma
temperatura de 45
oC até atingir o estado líquido, e será despejado nesta
matriz. Após o endurecimento do duplicador, serão obtidos moldes circulares
que servirão para o vazamento dos revestimentos refratários para troquéis.
Este processo será repetido até a obtenção de 100 corpos de prova.
Vazamento dos revestimentos
Os moldes obtidos com o duplicador servirão para o vazamento dos
revestimentos refratários, permitindo a obtenção de um espaço circular central
com 1 cm de diâmetro e 1,5 mm de profundidade, que servirá de espaço para a
aplicação das cerâmicas com estas dimensões, resultando em pastilhas
(Figura 1). As cerâmicas utilizadas serão Vitadur Alpha (Vita Zanhfabrik), Super
Porcelain EX- 3 (Noritake), Halo Vintage (Shofu), Vision Esthetic (Servo-dental)
e IPS Classic V (Ivoclair Vivadent). O conjunto de moldes de revestimento e
pastilhas cerâmicas (após sua queima) corresponderão à simulação de
troquéis refratários utilizados para confecção de restaurações livres de metal.
Serão vazados 25 moldes com cada tipo de revestimento refratário para
restaurações livres de metal. Os revestimentos utilizados serão Vitadurvest
(Vita Zahnfabrik), Ducera Lay Superfit (Dentsplay), Duravest (Polidental) e
Fortune (Ivoclair Vivadent), desta forma constituindo quatro grupos de
revestimento em estudo. Cada revestimento (pó/líquido) será proporcionado e
espatulado em espatulador à vácuo conforme as orientações dos fabricantes,
em seguida serão despejados sobre os moldes sob vibração, com o auxílio de
um vibrador de gesso e uma espátula n
o7, evitando desta forma a
incorporação de bolhas. Os moldes de revestimento serão removidos dos
moldes de duplicador após 1 hora para adquirirem resistência adequada.
Figura 2. Molde de revestimento com a pastilha de cerâmica construída em íntimo contato, simulando um troquel.
Processo de degaseificação
O processo de degaseificação é um procedimento indicado pelos
fabricantes para a liberação de óxidos metálicos e gases (como a amônia),
presentes na composição dos revestimentos e importantes para manutenção
de suas propriedades físico-químicas. Ele também é importante para que o
troquel de revestimento refratário adquira resistência adequada para poder ser
realizada as queimas da cerâmica sobre o mesmo. A degaseificação será
realizada em um forno comum de fundição, onde os corpos de prova de
revestimento serão colocados de acordo com a temperatura indicada por cada
fabricante. Em seguida o forno será desligado e aguardaremos o resfriamento
gradual das peças ainda no seu interior. Este processo deverá evitar a
contaminação por óxidos metálicos da cuba do forno utilizado exclusivamente
para aplicação de cerâmica (sem metal como copings), no qual se aplicará as
diferentes cerâmicas.
1 cm
1,5 mm
Confecção das pastilhas cerâmicas dos grupos controles
Com o auxílio de uma matriz metálica (Fig 2) serão confeccionadas 5
pastilhas com cada uma das 5 cerâmicas, sem a associação com revestimento
refratário, as quais constituirão os grupos controles, com 1 cm de diâmetro e
1,5 mm de altura.
Fig 3. Matriz metálica
Aplicação das cerâmicas
Os troqueis de revestimento serão hidratados por 10 s em água
destilada, e secados suavemente com lenço de papel absorvente. Com o
auxílio de um pincel de pêlo de camelo e água destilada será realizada a
aplicação das cerâmicas sobre os troquéis dos revestimentos refratários, estes
já com sua queima inicial em forno comum (degaseificação). As cerâmicas
serão queimadas e glazeadas conforme a recomendação dos fabricantes de
cada cerâmica utilizada (Tabela1). As pastilhas em cerâmica do grupo controle
serão submetidas ao mesmo processo de confecção, porém utilizando uma
matriz metálica sem revestimento. Cada cerâmica será aplicada sobre cinco
troquéis refratários de cada revestimento, constituindo, ao final, 25 grupos,
sendo 20 grupos experimentais e 5 grupos controle.
Tabela 1. Características de Temperatura Inicial de queima (Ti),
Temperatura Final de queima (Tf) e Velocidade de aquecimento (V) tanto para
queima quanto para o glaze das cerâmicas.
Cerâmicas
Características
QUEIMA
GLAZE
Super
Porcelain
(Ti ºC)
600
650
(V ºC/min)
45
50
(Tf ºC)
930
930
Vision-Esthetic
(Ti ºC)
400
400
(V ºC/min)
45
45
(Tf ºC)
770
740
Vitage Halo
(Ti ºC)
450
450
(V ºC/min)
60
60
(Tf ºC)
910
900
IPS-Classic
(Ti ºC)
403
403
(V ºC/min)
60
60
(Tf ºC )
920
900
Vitadur Alpha
(Ti ºC)
600
600
(V ºC/min)
58
58
(Tf ºC)
950
940
Avaliação da cor das cerâmicas
A avaliação da cor será realizada através do sistema de cores CIE L*a*b
(CIE, 1976) baseado nas três cores primárias. Neste sistema o local de uma
cor no espaço é definido através de 3 coordenadas: L*, a* e b*. L* descreve a
luminosidade do objeto avaliado. O valor de a* define a cor no eixo
vermelho-verde e b* no eixo amarelo-azul. A medida da diferença de cor total entre 2
objetos é descrita por ∆E. Diferenças de cor acima de 3.7 unidades de ∆E são
visualmente detectáveis. Com o auxílio de espectrocolorímetro portátil (modelo
Color Guide 45/0, BYK - Gardner GmbH, Geretsried, Germany) será registrada
a cor de todos os corpos de prova cerâmicos que foram aplicados sobre
troquéis refratários com os diferentes revestimentos ou não, registrando
possíveis alterações geradas devido à influência dos óxidos metálicos
presentes na composição dos revestimentos utilizados.
Análise estatística
Os dados obtidos serão verificados quanto à sua homogeneidade e
distribuição amostral para se determinar o modelo estatístico mais adequado,
paramétrico ou não paramétrico, para análise e comparação dos resultados.
REFERÊNCIAS
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systems with clinical recommendations: a systematic review J Prosthet Dent,
v.98, n.5, p.389-404, 2007.
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KELLY, J. R. Dental ceramics: current thinking and trends Dent Clin North Am,
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Marginal fit and surface roughness of crowns made with an accelerated casting
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LEINFELDER, K. F. Porcelain esthetics for the 21st century J Am Dent Assoc,
v.131 Suppl, p.47S-51S, 2000.
LIM, C.; IRONSIDE, J. G. Grit blasting and the marginal accuracy of two
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OKUBO, S. R.; KANAWATI, A.; RICHARDS, M. W.; CHILDRESS, S. Evaluation
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PEGORARO, T. A.; DA SILVA, N. R.; CARVALHO, R. M. Cements for use in
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ROSENSTIEL, S. F.; LAND, M. F.; CRISPIN, B. J. Dental luting agents: A
review of the current literature J Prosthet Dent, v.80, n.3, p.280-301, 1998.
SADOWSKY, S. J. An overview of treatment considerations for esthetic
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investment to Au-Pd-Ag alloy using a vacuum-argon pressure casting machine
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TRUSHKOWSKY, R. D.; BURGESS, J. O. Complex single-tooth restorations
Dent Clin North Am, v.46, n.2, p.341-365, 2002.
ULUDAG, B.; USUMEZ, A.; SAHIN, V.; ESER, K.; ERCOBAN, E. The effect of
ceramic thickness and number of firings on the color of ceramic systems: an in
vitro study J Prosthet Dent, v.97, n.1, p.25-31, 2007.
ORÇAMENTO
Material
Forma de
Apresentação
Custo
Revestimento refratário
Duravest (Polidental)
Pó
R$105,00
Líquido
R$ 40,00
Revestimento refratário
Vitadurvest (Vita VM7)
Pó
R$ 110,00
Líquido
R$ 43,00
Revestimento refratário
Ducera Lay (Superfit)
Pó
R$ 104,94
Líquido
R$ 49,68
Revestimento refratário
Fortune
(Ivoclair
vivadent)
Pó
R$ 96,00
Líquido
R$42,00
Duplicador Vipi
(Dental VIPI)
Gelatina
R$ 60,00
Cerâmica Vitadur Alpha
Pó
R$ 95,00
Cerâmica Halo Vintage
Pó
R$ 90,00
Cerâmica Noritake
Pó
R$ 90,00
Cerâmica Esthetic
Pó
R$ 85,00
Cerâmica ISP Classic V
Pó
R$ 80,00
Congressos para
apresentação de
resultados
_____
R$1000,00
Total = R$ 1742,62
CRONOGRAMA
Ano
2008/2009
Mês
N
D
J
F
M
Revisão de Literatura
X
X
X
X
Execução do Projeto
X
Avaliação dos resultados
X
Análise Estatística
X
Redação do artigo
X
The effect of investment materials on the colour of feldspathic ceramics
Authors
Gloria Beatriz de Azevedo Cubas, DDSa, Guilherme Brião Camacho, DDS, MSc, PhDb, Tatiana Pereira-Cenci, DDS, MSc, PhDb , Flávio Fernando Demarco DDS, MSc, PhDb.
School of Dentistry, Federal University of Pelotas, Brazil a Graduate Student, Department of Restorative Dentistry b Associate Professor, Department of Restorative Dentistry
Corresponding author: Tatiana Pereira-Cenci
School of Dentistry, Federal University of Pelotas Rua Gonçalves Chaves, 457, 2nd floor
Pelotas -RS -Brazil 96015560 phone/fax: +55 53 32226690 tatiana.cenci@ufpel.tche.br
Abstract Feldspathic ceramic specimens were produced using various investment materials. Specimens were constructed by the refractory die technique, using four investments to observe their effect on the colour of five commercially available ceramics. The colour analysis of the ceramics was performed with a colorimeter using the CIE L*a*b* colour coordinates. The investments produced significant alterations on a*, b* and L* colour parameters of the ceramics tested. Only one ceramic was influenced by the type of investments in all colour parameters (Vision Esthetic, p<0.05). Two investments (Duravest and Fortune) produced alterations in the a *, b * and L* parameters in three of the five ceramics tested, varying the colour parameter affected according to the combination of the investment and ceramic materials used. The investment materials produced alterations on the ceramic colour parameters, resulting in clinically unacceptable chromatic alterations (∆E*).
Introduction
The esthetic demand for restorative treatments that re-establish natural teeth’s aspects is a major concern in Dentistry [1]. Among the available options, ceramic restorations are an excellent alternative due to advantages as aesthetic, biocompatibility, chemical durability, fluorescence, compression and wear resistance, and thermal expansion coefficient similar to the dental structure [2-5]. Advances in resin based cements and adhesive systems technology allowed the increase of clinical applications of all-ceramic restorations [6, 7].
Replicating the appearance of tooth structure requires careful control of the form, surface texture, translucency and colour of the restoration [8]. Laboratory procedures that involve porcelain brand and batches [8-10], ceramic firing temperature and number of firings, and the condensation technique [11-13], could also affect the final shade of the porcelain. Therefore, the colour of the ceramic chosen may not correspond to the exact colour of the tooth [14].
Laboratory procedures involved in the construction of porcelain inlays, onlays, all-ceramic crowns and veneer restorations demand the use of refractory dies of dental phosphate-bonded investment forming materials that are used to built-up, sinter, cast and press these types of restorations [7, 15, 16]. When manufacturing metal free feldspathic ceramic restorations with the refractory die technique, the application and high burning temperature of the ceramic are accomplished in direct contact with dental phosphate-bonded refractory die products [7, 15]. Therefore, the ceramic is subject to suffer influences of the investment according to the investment’s composition, surface and physical-chemical properties [17,
18], e.g. the increase of surface roughness of glass-ceramic materials caused by the contact with investments [17].
As colour is considered a sensation obtained through propioceptive mechanisms, and thus considered subjective, standardized colorimetric techniques were developed with the objective of transforming colours in numeric values [8]. With this aim, the CIE L*a*b system of colours was created based on the primary colours already contained in pre-existent methods [19], eliminating inconsistencies inherent in colour perception and specification among observers [8].
Although studies have analysed the mechanical properties of refractory phosphate-bonded investment materials [16, 20-25],investment influence on the final colour of ceramics remain unclear [17, 18, 26], and deserves further investigation. This type of evaluation becomes important as the investment/ceramic relationship constitutes the base of the process of manufacturing ceramic restorations and is directly related to the final aesthetic quality of this type of restoration [7, 15].
The aim of this study was to evaluate the influence of investment type on the colour of various feldspathic ceramics. The null hypothesis tested assumed that there would be no colour alteration in the ceramics for all investments tested.
Materials and methods Specimens Preparation
An auto-polymerizing acrylic resin mould was machined as a master die for the fabrication of multiple substrates, duplicated with an elastic jelly (Duplicator VIPI, Pirassununga, Sao Paulo, Brazil). One hundred ceramic disks, each 11 mm in diameter and 1,5 mm in thickness were used for this experiment, with five feldspathic ceramics, shade A3 (n=20; Table 1). Four refractory investment materials were tested (Table 2). Each investment was placed into the jelly moulds, obtaining cylindrical refractory dies, with a central depression, where the ceramics were applied and fired, simulating a refractory die for fabrication of ceramic restorations. The investment was removed from the elastic jelly moulds after 1 hour, to acquireappropriate resistance.
The investment materials were mixed in a vacuum investor (Model A 300; Polidental, Pelotas, RS, Brazil) with speed time and liquid and powder proportions recommended by the manufacturers (Table 2). After setting, the refractory dies were placed into a dental laboratory burnout furnace (Model Edgcon 5P; EDG Equipments, São Paulo, Brazil) at room temperature, and heated at different rates (oC/min) according to each manufacturer’s instruction (Table 2) to allow complete wax burnout and
comply, with the investment manufacturer’s recommendations. The dies were cool benched at room temperature.
The ceramics were applied on the refractory dies of the 4 four investment materials according to the manufacturer’s recommendations (see table 1), resulting in 25 refractory dies for each investment, with 5 refractory dies for each ceramic evaluated. The discs were fired in a ceramic furnace (Titan 99, EDG Equipments Ltda, São Paulo, Brazil). Refractory dies were cooled, manually divested and the internal surfaces were airborne-particle abraded (Microjet III; EDG Equipments Ltda, São Paulo, Brazil) with 50-µm aluminum oxide abrasive (Aluminum Oxide 50; Almet GmbH, Fellbach, Germany). All discs were cleaned with distilled water in an ultrasonic cleanser for 10 minutes. The ceramic disks were finished with silicone polishers (Exa-cerapol, Edenta, Haauptrasse, Swiss) and glazed according to manufacturer’s recommendations.
For the control specimens, five ceramic specimens were fabricated with each ceramic using a circular stainless steel matrix, with 11 mm in diameter and 1,5 mm in thickness without contact with any investment material. Specimens were removed from the matrix and placed in a porcelain-firing oven (Titan 99, EDG Equipments Ltda, São Paulo, Brazil), fired, polished with silicone polishers and glazed, as described previously.
Colour Evaluation
The evaluation of the colour parameters were accomplished through the CIE Lab system of colours using a colorimeter (Color-Guide®, BYK-Gardner, Columbia, MD, USA).
To simulate the
colour of a underlying dental structure, a background disc with 30 mm diameter was
made with resin composite A3 colour; (Filtek Z-250
®, 3M-ESPE, St Paul, MN, USA).
In the CIELAB system, the place of a colour in the space is defined through 3 coordinates: L*, a*, and b*. The measure of the total difference of colour among 2 objects is described by ∆E. Colour differences above 3.7 units are visually detected. The formula used to calculate the ∆E was: ∆Eab* = [(∆L *)2
+ (∆a *) 2
+ (∆b *)2]1/2. The ∆E values are graded as follows: ∆E < 1 = not appreciable, ∆E < 2 = clinically
acceptable, ∆E > 2 = clinically unacceptable, ∆E > 3.7 = clinically unacceptable with very poor match [27-29]. The L*a*b* colour notation of each specimen was measured 3 times consecutively, and an average was calculated to give the initial colour of all substrata. The formula used to calculate the
lightness was: L * = L*f - L*i, with f representing the final value of L* and i the initial value of L* (control group).
Statistical analyses
The null hypotheses assumed no differences on ceramic colours. Statistical analyses were done employing a significance level fixed at 5%, and analyzed by two-way ANOVA, followed by Tukey post-hoc test. The influence of the different investments was analyzed on the final colour of the ceramic specimens.
Results
. The amount of alterations in a*, b* and L* colour parameters resulted in ∆E chromatic alterations of the tested ceramics (Table 3). Differences considered statistically significant (p=0.0001) were detected for all colour parameters (a*, b* and L*), among the control and experimental groups of Vision Esthetic (VE) ceramic applied on refractory investment dies with the four different investment materials, except for the investments Fortune and Vitadurvest for b* colour parameter, and Duravest for a* colour parameter.
Significant differences were detected in a* colour parameter among the control group of the ceramic Vintage Halo compared to the same ceramic applied on refractory dies made with Duravest (p=0.0009) and Fortune (p=0.0001) investments, with no statistical differences between the two investments. A significant colour difference was also found among the group control and the groups fabricated with Vitadur Alpha ceramic applied on refractory dies with the Fortune investment (p=0.0029) for L* and b* colour parameters, and with Duravest investment (p= 0.008) for b* colour parameter.
Significant statistical differences were detected for the colour parameters a* and b* between the IPS and VA control groups (p=0.0155), IPS and VH (p= 0.0015), VH and VA (p=0.0001), and VH and 3 (p=0.0001). For the a* colour parameter there were significant differences between the IPS and EX-3 control groups (p=0.0001). For the b* colour parameter, differences were observed comparing IPS and VE control groups (p =<.0001), and VH and VE (p= 0.0001). In relation to the L* colour parameter, statistically significant differences were found between VA and EX-3 (p= 0.0526), and VE (p=0.0179) and VH (p=0.001), (see table FIG 1,2 and 3).
Discussion
There is a concern on the final colour of ceramics commonly used for the fabrication of dental veneers to allow a clinically stable and esthetic final restoration. The results of this study support rejection of the null hypothesis, as statistical differences were observed in the colour parameters of the ceramics by the investment materials tested.
In agreement with the CIE Lab system in which was based the analysis of this study, The L* coordinate is a measure of the lightness-darkness of the specimen, therefore the greater the L*, the lighter the specimen. The a* coordinate is a measure of the chroma along the red-green axis. A positive a* relates to the amount of redness, and a negative a* relates to the greenness of a specimen. The b* coordinate is a measure of the chroma along the yellow-blue axis, where a positive b* relates to the amount of yellowness; a negative b* relates to the amount of blueness of the specimen. In this study, the colour of Vision Esthetic was overall influenced by all refractory investments used, resulting in colour alterations considered unacceptable, as ∆E values were higher than the visually perceptible limit (3.7 units). In general, the ceramic specimens were less red and less yellow due to a decrease in the values of colour parameters a* and b * respectively, when compared with the control group. In relation to the variation of lightness, the ∆L* values for this ceramic were negative (see Fig. 4), resulting in darker ceramic specimens. Ceramic specimens of Vintage Halo regarding Duravest and Fortune, were less red considering the small decrease in the a* values when compared with the control group.
Vitadur Alpha underwent significant alterations in a* and L* parameters when considering one of the investments tested (Fortune). However, the alterations were restricted to parameter b* when Duravest refractory dies were used. For the ceramic specimens applied on refractory dies of Fortune, the ceramic discs were more red and lighter (increase in parameters a* and L* (Fig. 4) when compared with the control group. For Duravest, ceramic discs were less yellow because of the decrease in b* values when compared with the control group. After analyzing these results, it can be understood that the colour of ceramic is dependent on the choice of the investment material. Therefore in this study there was significant influence of the investment on the variation of colour of the ceramic tested, resulting in chromatic alterations clinically unacceptable.
Although phosphate-bonded dental casting investment materials have been successfully used in dentistry for more than 40 years, there are still unknown characteristics of these materials that remain unclear [24]. Dental refractory die products are used to construct models and dies for casting dental alloys
and ceramic restorations [16]. A variety of factors have an important role on the appropriate performance of the investment materials that include their setting and thermal expansion [20], mould temperature[31], air bubbles pores [25], casting procedures [32],investment technique [15] and deformation of investment materials at elevate temperatures [16]. In relation to procedures for casting dental alloys certain defects in the final metal dental alloys superstructures may result from the casting process, such as porosity due to poor filling, shrinkage, or dissolved gases, chemical segregation that results in non-uniform properties due to the physical chemistry of solidification, and contamination due to mould-casting interactions [33]. The diffusion of elements from the investment into the interior of the titanium castings, due to reactivity of titanium at high temperatures, produces a contaminated surface layer that may result in heterogeneous microstructure due to segregation during solidification, increasing the susceptibility to corrosion or decreasing the biocompatibility of the alloy [23, 33].
In spite of the few studies in the literature that evaluated investment influence on ceramic properties [18, 26], it has been shown that investment materials surface can react with the ceramics and affect the surface and shrinkage crystallization [34, 26], surface roughness [17], biaxial flexural strength and the fit of ceramic restorations [31]. A rough or irregular texture surface will reflect an irregular and diffuse pattern of light, therefore modifying the colour of esthetic restorations [35]. Surface topography also can influence the colour of porcelain, especially the CIE L* value [36]. Hence, colour alterations detected in the ceramics tested in our study can be attributed to possible alterations in ceramic surface topography from the interaction with the refractory investment materials in high temperatures.
Despite all the laboratorial and clinical factors that can interfere with the final colour of ceramic restorations, colour differences among ceramics with the same shade, but from different manufacturers can occur [8]. The results of this study corroborates these findings, as significant colour differences were detected among the colour parameters a*, b* and L* when comparing controls (no contact with the investment materials) of the five ceramics tested (table 3). In general, Vintage Halo ceramic used in the control group had the higher a* value (higher red value), while Vision Esthetic and IPS Classic ceramics showed the lower a* values with all ceramics presenting positive values. Regarding parameter b*, Vintage Halo ceramic showed the higher b* values (more yellow), while Vitadur Alpha and IPS Classic, the lower b* values (less yellow). When considering ceramics lightness, Super Porcelain EX, Vision Esthetic and Vintage Halo were the lighter ceramics (higher L* values); however, Vitadur Alpha and IPS Classic were the darkest ceramics, presenting the smaller L* values.
To enable the reproduction of indistinguishable restorations with a natural and esthetic aspect, mimicking the natural dentition, besides a perfect anatomy, texture, and marginal adaptation the perfect final match in colour must be achieved.Little consideration has been given to the refractory die materials, and the laboratory techniques used during the construction of ceramic restorations. This study found a wide range of chromatic colour alterations on veneering ceramics occurring through refractory die methods with investments. These materials are recommended for the construction of inlays, onlays and veneer metal free ceramic restorations that are esthetic restoring treatments largely used in dentistry.It is important to take into account that during the laboratorial process of constructing metal free ceramic restorations with refractory die techniques, intimate contacts of the investments occur with the ceramic surfaces [7, 15] in high temperatures, contact that varies from some hours to days. Therefore, it is interesting to develop studies that could explore the potential interactions that occur among these materials, especially the ones that can result in alterations of mechanical resistance, surface and colour of ceramics, which directly influence their quality and longevity.
One of the limitations of this study is that there was no analysis of the composition and differences of thermal expansion coefficients among the investment materials and ceramics tested, which could have resulted in a better understanding of their influence on the performance of the unit investment-ceramic during the construction process of a investment-ceramic restorations. In laboratorial practice, investment-ceramics and refractory materials routinely used are usually purchased from independent manufacturers, with some combinations having different thermal expansion coefficients, but in general not resulting in differences of performance from matched ceramic and refractory products [37]. Therefore, further investigations are necessary to evaluate the composition, structure and performance relationships of these related systems, as there are no recommendation protocols of combinations of these materials (ceramics versus investments) [37]. Notwithstanding that such information would be important in understanding the processes involved in the construction of ceramic restorations, a guideline for daily practice for products selection, specifying comparative or standard compliance tests are mandatory.
Clinical studies are necessary to evaluate the influence of refractory investment materials on the properties of ceramics, especially on the colour of ceramic restorations, made by visual and colorimetric evaluation, in a way to quantify and understand the clinical relevance of the results found.
Conclusions
Within the limitations of this study, the following conclusions can be drawn:
- There was a significant influence of the investment refractory materials on the colour parameters a*, b* and L* on the ceramics tested, resulting in chromatic alterations clinically unacceptable for some of the ceramic groups tested.
- Significant colour differences among the control groups of ceramics, with the same shade (A3) resulting in different colour outcomes.
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Table 1. Manufacturers’ recommendations for initial burning temperature (Ti), heating rate – ºC/min (Hr) and sintering temperature (St) for burning and glaze of the ceramics tested.
Product name Manufacturer Characteristics Dentin
Burn Glaze Super Porcelain EX3 (EX-3) Noritake, Nishi-Ku Nagoya, Japan (Ti ºC) 600 650 (Hr ºC/min) 45 50 (St ºC) 930 930 Vision Esthetic (VE)
Servo dental, Cologne, Germany
(Ti ºC) 400 400
(Hr ºC/min) 45 45
(St ºC) 770 740
Vintage Halo
(VH) Shofu, Shangai, Japan
(Ti ºC) 450 450 (Hr ºC/min) 60 60 (Si ºC) 910 900 IPS Classic (IPS) Ivoclar Vivadent, Liechtenstein, Germany (Ti ºC) 403 403 (Hr ºC/min) 60 60 (Si ºC ) 920 900 Vitadur Alpha (VA)
Vita Zanhfabrik, Bad Sackingen, Germany
(Ti ºC) 600 600
(Hr ºC/min) 58 58 (St ºC) 950 940
Table 2. Details of the investment materials tested.
Vitadurvest (VITA) Duravest (DURA) Duceralay Superfit
(DUC) Fortune (FOR) Water-powder ratio (ml g-1) 6:30 25:100 10.5:30 6.6:30 Mixing time (s) 30 60 45 30 Expansion during prey % 0.2 0,6 0.4 0.5 Burnout
temperature (oC) 1200 max 1200max 1100 max 1000 max
Colour White White White White
Batch no. powder 55042032 05012005 609000945 -
Batch no. liquid 55041 05012005 33089 -
Silica form Quartz and Cristobalite Quartz and Cristobalite Crystalline Quartz and Cristobalite Manufacturer Vita Zanhfabrik, Spitalgasse Bad Säckingen Germany Polidental, São Paulo,Brazil Dentsplay,Degudent GmbH, Hanau-Wolfgang, Germany IvoclairVivadent,, Amherst,NY, USA
Table 3 – Mean (SD) colour coordinate differences (a*, b*,L*) and ∆E colour variation among groups evaluated
.
Color Parameters Investments Ceramics Vitadur Alpha Vintage Halo Vision Esthetic IPS Classic Super Porcelain EX Vitadurvest 64.52 0.9 65.61 0.6 59.86 0.6 64.21 1.3 63.90 0.7 L* Duravest 64.33 1.1 64.33 0.3 60.00 0.9 64.21 1.2 64.71 0.5 Fortune 65.32 1.1 65.27 1.1 60.24 2.9 64.82 0.9 64.58 0.6 Duceralay 64.33 1.3 65.87 0.9 60.05 1.0 64.27 0.4 65.30 0.9 Control 62.45 1.0 65.48 0.6 65.00 1.1 64.21 1.5 64.78 0.2 Vitadurvest 4.47 0.1 5.74 0.3 2.71 0.5 3.87 0.1 4.51 0.2 a* Duravest 4.92 0.2 4.92 0.2 3.18 0.1 4.05 0.4 4.52 0.3 Fortune 4.97 0.0 4.97 0.4 2.89 0.6 4.17 0.1 4.61 0.2 Duceralay 4.71 0.0 6.25 0.2 2.87 0.2 4.05 0.3 4.43 0.3 Control 4.68 0.2 5.67 0.3 3.63 0.2 3.83 0.4 4.56 0.1 Vitadurvest 18.46 0.4 22.83 0.9 17.58 0.2 20.40 0.80 21.49 0.6 b* Duravest 18.01 0.7 18.01 0.2 18.18 0.5 20.28 0.7 20.28 0.2 Fortune 17.72 0.9 17.72 1.1 17.71 0.4 20.17 0.4 19.81 0.2 Duceralay 18.41 0.8 21.97 0.3 17.98 0.2 20.15 0.6 20.28 0.6 Control 19.49 0.4 22.63 0.6 65.0 1.1 20.35 1.2 20.59 0.2 Vitadurvest 2.40 0.5 0.54 0.5 20.89 1.3 1.01 0.9 1.13 0.5 ∆ E Duravest 3.40 0.9 1.17 0.3 14.55 5.6 1.02 1.4 0.22 0.2 Fortune 5.44 0.5 1.80 1.0 17.57 15.2 0.66 0.6 0.49 0.3 Duceralay 2.70 1.2 0.82 0.6 20.89 4.2 0.82 0.3 0.66 0.4Fig 1. Differences a* values control groups
Fig 2. Differences b* values control group
18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 N VA VH VE IPS b* 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 N VA VH VE IPS a* EX3 EX3
Fig 3. Differences L* values control group
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4VA VH EX-3 IPS VE VA VH EX-3 IPS VE VA VH EX-3 IPS VE VA VH EX-3 IPS VE
VITADURVEST DURAVEST FORTUNE DUCERALAY
Fig 4. Lightness variation (∆L*) of the 5 ceramics tested. 60.0 60.5 61.0 61.5 62.0 62.5 63.0 63.5 64.0 64.5 65.0 65.5 66.0 66.5 N VA VH VE IPS L* EX3
