Comparative evaluation of thermal fatigue degradation of light-curing composites

• Autorzy: Pieniak D. , Walczak A. , Kordos P. , Gil L.

Warianty tytułu

PL

Analizy porównawcze termicznej degradacji zmęczeniowej kompozytów światło-utwardzalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Implementation of light-curing composites in dental fillings is connected with exposure of material to various factors, the effect of which may be ongoing degradation of filler material. One of exposures is cyclic thermal stress caused by the physiological functions such as drinking hot coffee and ice water. Thermal degradation is revealed by loss of adhesive bonding between matrix and ceramic filler. The tension created at phase boundary is an effect of a.o. different values of thermal expansion coefficients of composite phases. Another important factor is matrix depolymerisation. In this situation the ability of matrix to transfer load onto reinforcement is reduced, as can be seen in results of residual strength tests. This phenomenon is differentiated in composites of other ratio of filler to matrix and is dependent on the size of the particles of the filler and proper dispersion in the structure. In this article was made an attempt to determine the impact of thermal cyclical effects on residual strength on bending and strength reliability. Strength test was carried out in accordance with the procedure stipulated in the technical standard ISO 4049.

PL

Zastosowanie kompozytów światło utwardzalnych na uzupełnienia stomatologiczne wiąże się z narażeniem materiału wypełnienia na działanie różnych czynników, skutkiem działania których może być postępująca degradacja materiału uzupełnienia. Jednym z obciążeń materiału jest cykliczne oddziaływanie termiczne powodowane realizacją funkcji fizjologicznych np. picia gorącej kawy i wody z lodem. Degradacja termiczna przejawia się poprzez utratę więzi adhezyjnej pomiędzy osnową i wypełniaczem ceramicznym. Naprężenie powstające na granicy faz są skutkiem m.in. odmiennych wartości współczynników rozszerzalności temperaturowej faz kompozytu. Innym istotnym czynnikiem jest depolimeryzacja osnowy. W takiej sytuacji zdolność osnowy do przenoszenia obciążenia na wzmocnienie jest zredukowana, co uwidacznia się w wynikach badań wytrzymałości resztkowej. Zjawisko to jest zróżnicowane w kompozytach o innych proporcjach wypełniacza do osnowy oraz zależy od wielkości cząstek wypełniacza i właściwego zdyspergowania w strukturze. W artykule podjęto próbę określenia wpływu cyklicznych oddziaływań cieplnych na resztkową wytrzymałość na zginanie i niezawodność wytrzymałościową. Badania wytrzymałościowe przeprowadzono zgodnie z procedurą przedstawioną w normie technicznej ISO 4049.

Słowa kluczowe

EN

light-curing composites; thermal degradation; strength tests

PL

kompozyty światło-utwardzalne; degradacja termiczna; badania wytrzymałościowe

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 3/103
• Strony: 105--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pieniak D.

• Mechanics and Machine Design Section, University of Economic and Innovation in Lublin

autor

Walczak A.

• Applied Mechanics Section, The Main School of Fire Service

autor

Kordos P.

• Institute of Transport, Combustion Engines and Ecology, Lublin University of Technology

autor

Gil L.

• Transport Section, University of Economic and Innovation in Lublin

Bibliografia

• [1] Pieniak D., Niewczas A., Kordos P. Influence of thermal fatigue and ageing on the microhardness of polymer-ceramic composites for bio-medical applications. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012;14(2):181–188.
• [2] Pieniak D., Niewczas A.M., Niewczas A., Gil L., Kordos P., Walczak A. Wpływ długotrwałego zmęczenia cieplnego na mikrotwardość i zużycie trybologiczne biomateriałów kompozytowych światło utwardzalnych. VII-th International Symposium on Mechanics of Materials and Structures 1-4.06.2013 Augustow, Poland.
• [3] ISO 4049:2010 Stomatologia - Materiały polimerowe do odbudowy.
• [4] Kubo S. Longevity of resin composite restorations. Japanese Dental Science Review 2011;47:43—55.
• [5] Fenner D.N., Robinson P.B., Cheung P.M-Y. Three-dimensional finite element analysis of thermal shock in a premolar with a composite resin MOD restoration. Medical Engineering & Physics 1998;20:269–275.
• [6] Stewardson, D.A., Shortall, A.C., Marquis, P.M.. The effect of clinically relevant thermocycling on the flexural properties of endodontic post materials. J. Dent. 2010;38:437–442.
• [7] Morresi A.L., D’Amario M., Capogreco M., Gatto R., Marzo G., D’Arcangelo C., Monaco A. Thermal cycling for restorative materials: Does a standardized protocol exist in laboratory testing? A literature review. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials 2014;29:295–308.
• [8] Özel-Bektas, Ö., Eren D., Herguner-Siso S., Akin G.E. Effect of thermocycling on the bond strength of composite resin to bur and laser treated composite resin. Lasers in Medical Science 2012:27:723–728.
• [9] Ulker M., Ozcan M., Sengün A., Ozer F., Belli S. Effect of artificial aging regimens on the performance of self-etching adhesives. Journal of Biomedical Materials Research Part. B: Applied Biomaterials 2010;93:175–184.
• [10] Van Nieuwenhuysen J.P., D’Hoore W., Carvalho J., Qvist V. Long-term evaluation of extensive restorations In permanent teeth. Journal of Dentistry 2003;31:395–405.
• [11] Opdam N.J., Bronkhorst E.M., Loomans B.A, Huysmans M.C. 12-Year survival of composite vs. amalgam restorations. Journal of Dental Research 2010;89:1063–7.
• [12] Leprince J.G., Palin W.M., Hadis M.A., Devaux J., Leloup G. Progress in dimethacrylate-based dental composite technology and curing efficiency. Dental Materials 2013;29:139–156.
• [13] Warszyński M. Niezawodność w obliczeniach konstrukcyjnych. PWN Warszawa 1988.
• [14] Ayatollahi M.R., Yahyba M.Y., Karimzadeh A., Nikkooyifar M., Ayob A. Effects of temperature change and beverage on mechanical and tribological properties of dental restorative composites. Materials Science and Engineering C 2015;54:69-75.
• [15] Butikofer L., Stawarczyk B., Ross M. Two regression methods for estimation of a two-parameter Weibull distribution for reliability of dental materials. Dental Materials 2015;31:e33-e50.
• [16] Niewczas A.M., Pieniak D., Ogrodnik P. Reliability analysis of strength of dental composites subjected to different photopolymerization procedures. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012;14 (3);249-255.