Bor bileşikleri ilavesinin feldspatik porselenin mekanik özelliklerine etkilerinin değerlendirilmesi

Abstract

Dental seramikler kuvvetli ve ısıya dirençli olsa da bu materyaller kırılgandır ve büküldüklerinde, ani kuvvet ve ısı değişikliklerinde kırılabilirler. Porseleni fırınlama sırasında, fırınlama sonrası soğuma sırasında hacimsel büzülmelere bağlı olarak yapı içerisinde mikro çatlaklar oluşur. Araştırmacılar, mikro çatlakların oluşumunu engellemek ya da en aza indirebilmek için yıllardır seramikler üzerinde güçlendirme çalışmaları yapmaktadırlar. Bu çalışmada, çeşitli bor bileşiklerinin (boraks, borik asit) ilave edilmesiyle, dentin seramiğinin iç yapısında oluşacak mikro çatlakların azaltılması ve mekanik direncin arttırılması amaçlanmaktadır. Gereç ve Yöntem: Çalışmada, geleneksel feldspatik porselen tozuna ayrı ayrı ağırlığının %1,2 ve 3'ü oranında borik asit veya boraks ilave edilerek, çatlak boyları, esneme direnci ve kırılma tokluğu değerleri incelendi. Deneylerde elde edilen veriler istatistiksel olarak One-way ANOVA yöntemiyle analiz edildi. Deneysel gruplar arasındaki farklılıklar Tukey HSD yöntemi ile belirlendi. Bulgular: Borik asit ilave edilen grupların tamamında çatlak boyunun azaldığı ve kırılma tokluğunun arttığı gözlendi. Ancak gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı (p>0.05). Öte yandan %1 ve %2 boraks ilaveli gruplarda da değerlendirilen parametrelerde benzer davranış gözlenirken, %3 boraks ilaveli grupta çatlak boyunun arttığı ve kırılma tokluğunun azaldığı belirlendi. Bununla birlikte, gruplar arasındaki farkın istatistiksel olarak anlamlı olmadığı saptandı(p>0.05). Deneysel gruplar biaksiyel esneme direnç testi ile değerlendirildiğinde, veriler %1 borik asit ilaveli grupta kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı bir azalma olduğunu gösterdi (p=0,034; p<0,05); diğer gruplar arasındaki fark anlamsız bulundu. Ayrıca, %1 boraks ilaveli grubun Vickers sertlik değerinin istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde düştüğü gözlendi (p=0.042; p<0.05). Borik asit ve boraks ilaveli grupların SEM ve EDS analizleri değerlendirildiğinde borik asit ve boraksın yapıya girdiği, yapıyı bozmadığı ve homojen olarak dağılım gösterdiği görüldü. Bu bulgular XRD analizi ile de desteklendi. Sonuç: Boraks ve borik asitin değişik oranlardaki ilavesinin dentin seramiğinde çatlak oluşumunu azalttığı, kırılma tokluğunu arttırdığı fakat oluşan farklılığın istatistiksel olarak yeterli olmadığı gözlendi. Biaksiyel esneme direncinin ağırlıkça %1, %2 ve %3 borik asit ilave edilen gruplarda, kontrol grubuna göre azaldığı tespit edilirken, sadece %3 boraks ilaveli grupta arttığı tespit edildi. Sertliğin tüm boraks ilaveli gruplarda ve ağırlıkça %3 borik asit ilaveli grupta azaldığı tespit edildi.

Even though the dental ceramics are strong and heat-resistant, they are brittle and can be broken in a sudden change of force and temperature. Micro-cracks are formed in the ceramic structure as a result of volumetric shrinkage during porcelain firing and cooling after firing. These micro-cracks would unfavorably affect the mechanical behavior of the structures. One of the factors that positively affect the mechanical behavior of the ceramics against force is the presence of crystal structures added to the ceramic. The aim of this study is to improve the mechanical strength and to reduce the micro-cracks that occur in the microstructure of the dentin ceramic, by adding various boron compounds (borax, boric acid) to the dentin ceramic. Materials and Methods: Crack lengths, flexural strength and fracture toughness values of borax and boric acid (1,2,3% of the weight percent) added traditional feldspathic porcelain were analyzed in this study. The data obtained in the study were statistically analyzed by one-way ANOVA (p <0.05). Differences between groups were determined by the Tukey HSD method. Results: The crack lengths were decreased, and the fracture toughness values were increased in all boric acid added groups. However, the difference between groups was not statistically significant. Also, while the crack lengths were decreased and the fracture toughness values were increased in 1% and 2% borax added groups, the addition of 3% borax had increased the crack length, and reduced the fracture toughness. However, the difference between groups was not statistically significant. On the other hand, the group containing 1% boric acid had statistically significantly decreased the biaxial flexural strength value compared to the control group (p = 0.034, p <0.05). Differences in biaxial values between the other groups were not statistically significant. Besides, the Vicker's hardness value of the group containing 1% borax was found to be statistically significantly lower (p = 0.042, p <0.05). Conclusions: It was observed that various proportions of borax and boric acid addition in dentin ceramic had reduced the formation of cracks but this finding was not statistically significant.