In der folgenden Case Study berichten Arbnor Saraci, Lukas Wichnalek und Norbert Wichnalek von Zahntechnik Wichnalek aus Augsburg über den Einsatz von kaltem atmosphärischem Plasma im Dentallabor. Das umweltzahntechnische Labor hat sich auf metallfreien Zahnersatz spezialisiert und versucht so weit wie möglich, die Materialvielfalt im Patientenmund zu reduzieren, um die Nebenwirkungen der Behandlung möglichst gering zu halten.
Einen besonderen Augenmerk legt Norbert Wichnalek auf die hohe Qualität des individuellen Zahnersatzes und deren Reinheit – an dieser Stelle kommt die Plasmatechnologie ins Spiel: „In unserem Labor ist die Plasmatechnologie schon seit über 6 Jahren tagtäglich im Einsatz. Die Plasmatechnologie ist unschlagbar und effizient. So reicht eine Behandlung von nur 30 Sekunden bei der Vorbehandlung des Zahnersatzes vor dem Beschichten oder Verkleben, um die Qualität erheblich zu verbessern oder um die porentiefen Endreinigung aller prothetischen Arbeiten zu gewährleisten, welche unser Labor verlassen.“
Plasmatechnologie im Dentallabor
Als Plasmatechnologie kommt unter anderem das kleine und effiziente Plasma Handgerät piezobrush® PZ3 von relyon plasma zum tagtäglichen Einsatz. Hierbei wird kaltes Atmosphärendruckplasma mit einer Temperatur von weniger als 50°C zur Oberflächenvorbehandlung des Zahnersatzes verwendet. Durch die Vorbehandlung wird die Oberfläche aktiviert, so dass sich die Oberflächenenergie und somit die Benetzbarkeit erhöht. Dies ist besonders wichtig, wenn z.B. Hochleistungskunststoffe wie PEEK mit Komposit oder PMMA Kunststoffen verklebt werden oder beim Beschichten von Keramiken.
Neben der Aktivierung der Oberfläche findet auf dem Zahnersatz eine Feinstreinigung von Verunreinigungen statt, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Für Arbnor Saraci liegen die Vorteile auf der Hand: „Dank der Plasmabehandlung benötigt man keine Nasschemie und langwierige mechanische Reinigungsprozesse. Plasma ist somit ein umweltfreundliches Verfahren zur kontrollierten, effizienten, wirtschaftlichen und keimfreien Feinstreinigung und das per Knopfdruck im zahntechnischen Labor.“
Suface ennobeling und Farb-Individualisierung von Zahnersatz
Ein weiteres Einsatzgebiet der Plasmatechnologie im Labor ist Farb-Individualisierung der Zahnersatzoberflächen zur patientenindividuellen Farbanpassung. In der Regel lässt sich die Hochglanzpolitur der Zirkon-, Keramik-, Lithiumsilikat-, Komposit- oder PMMA-Oberfläche sehr schwer benetzen. Dies führt dazu, dass die unterschiedlichen Fluide, die hier zum Einsatz kommen, von der Oberfläche abperlen. Dadurch sammeln sich die darin befindlichen Farbpigmente an irgendeinem Punkt des Zahnersatzes an. Dadurch entsteht wiederum ein ungleichmäßiges Farbbild. Durch eine vorherige Plasmabehandlung ist die Hochglanzpolitur hochbenetzbar, wodurch der Zahnersatz komplett und gleichmäßig mit dem Fluid benetzt. Somit entsteht eine zusammenhängende Oberfläche. „Durch die Reinheit und hohe Benetzbarkeit durch Plasma ist der Verbund zwischen den Materialien besser und somit wird die Oberflächenveredelung des Zahnersatzes sicher und reproduzierbar.“ stellte Lukas Wichnalek fest.
Aufbissschiene mit harter Basis aus Polycarbonat und weicher Aufbisse aus Silikon
Im Dentallabor in Augsburg fertigt das Team um Norbert Wichnalek eine spezielle adjustierte Aufbissschiene mit elastischem Aufbisskern. Dabei sind die Anforderungen an Materialien, Strapazierfähigkeit und Qualität aufgrund der Umgebungsbedingungen enorm. So müssen die Materialien gegenüber der 100 % Feuchtigkeit und den schwankenden pH-Werten im Mundmilieu beständig sein. Darüber hinaus müssen diese extremen Temperaturschwankungen von extra kalt z. B. beim Eis essen bis hin zu extrem heiß z. B. Tee trinken, standhalten. Hinzu kommen extremer Druck, der beim Pressen und Knirschen bis zu 480 Kilogramm pro Quadratzentimeter beträgt und Torsionskräfte, die auf die Aufbissschiene wirken.
Bei der adjustierten Unterkiefer-Aufbissschiene mit elastischem Aufbisskern besteht die feste Basis aus Polycarbonat und die Gegenkiefer Einbisse aus Silikon mit Shor Härte 50. Somit handelt es sich hierbei um zwei unterschiedliche chemische Werkstoffe mit völlig unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, die miteinander verbunden werden müssen.
Vor-Versuche im Praxistest
Bei Vor-Versuchen im realistischen Praxistest unter Arbeitslaborbedingungen wird ein handelsüblicher Polycarbonat Blank einseitig für ca. 30 Sekunden mit Plasma behandelt, um den Einfluss der Oberflächenbehandlung auf die Adhäsion zu untersuchen. Anschließend wird auf beiden Seiten ein Bonder auf Basis von Methylmetacrylat und Ethylacetat und danach klares additionsvernetztes Silikon mit Zulassung im Mundbereich aufgebracht. Um die realen Bedingungen im Mund nachzustellen erfolgt anschließend ein Härtetest bei dem der Blank fünfzig Mal abwechselnd in kochendes Wasser und anschließend in Eiswasser getaucht wird.
Abzugstests zeigen, dass durch eine vorherige Plasmabehandlung der Verbund Poycarbonat-Bonder-Silikon wesentlich stärker ist. So tritt bei den Proben ohne Plasmabehandlung beim Abzugstest ein sogenannter Adhäsionsbruch zwischen dem Polycarbonat und dem Silikon auf, was bedeutet, dass sich das Silikon vom Polycarbonat löst. Auf der plasmabehandelten Seite hingegen ist die Verbindung so stark, dass das Silikon bei erheblichem Kraftaufwand in sich bricht.
Um normalerweise eine Verbindung zwischen den beiden Materialien in der Aufbissschiene herzustellen, werden die Mulden, in die das Silikon später aufgetragen wird, zuerst mit einem groben Diamant-Schleifkörper angeraut. Anschließend wird ein entsprechender Bonder aufgetragen und danach das Silikon.
Plasmabehandlung mit dem piezobrush® PZ3
Um die Verbindung noch stärker und verlässlicher zu machen, werden die Mulden nach dem Aufrauen lediglich je 30 Sekunden mit dem piezobrush® PZ3 plasma-behandelt. Hierdurch wird die Oberfläche aktiviert und ist dadurch besser benetzbar für den Bonder, so dass dieser selbst in die feinsten Rillen im Material vordringt.
Durch die vorherige Plasmaaktivierung verteilt sich nun auch das Silikon gleichmäßig, ohne Spaltbildung, in den Mulden. Dadurch entsteht eine stärkere Adhäsion zwischen Polycarbonat und Silikon. Ein Ablösen des Silikons ist nun nur mit erheblichem Kraftaufwand möglich. Dabei tritt dann ein teilkohäsives Versagen innerhalb des Silikons auf und kein reiner Adhäsionsbruch zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien.
Somit kann durch die vorherige Plasmabehandlung eine haltbare Verbindung zwischen den Materialien sichergestellt werden. Um den hohen Qualitätsstandards von Arbnor Saraci, Lukas Wichnalek und Norbert Wichnalek gerecht zu werden, wird die Aufbissschiene vor der Auslieferung in der Plasma-Box feinstgereinigt und desinfiziert. Anschließend wird sie in steriler Einwegverpackung verpackt und versendet.
Atmosphärendruckplasma und Niederdruckplasma im Vergleich
Im Zahntechniklabor kommen sowohl Atmosphärendruckplasma als auch Niederdruckplasmaanlagen zum Einsatz. Die Vorteile des Atmosphärendruckplasmas liegen auf der Hand: „Wir stellten sehr schnell fest, dass der piezobrush® PZ3 gegenüber der Niederdruckplasmaanlagen einige Vorteile hat. Er ist immer griff- und einsatzbereit und passt durch seine geringe Größe in jede Schublade am Arbeitsplatz. Außerdem sind die Anschaffungskosten signifikant geringer, ebenso die Betriebs- und Wartungskosten, da keine externe Gasversorgung notwendig ist.“
„Zusammenfassend kann man sagen – REIN – HOCHBENETZBAR – AKTIVIERBAR.“
Einen besonderen Augenmerk legt Norbert Wichnalek auf die hohe Qualität des individuellen Zahnersatzes und deren Reinheit – an dieser Stelle kommt die Plasmatechnologie ins Spiel: „In unserem Labor ist die Plasmatechnologie schon seit über 6 Jahren tagtäglich im Einsatz. Die Plasmatechnologie ist unschlagbar und effizient. So reicht eine Behandlung von nur 30 Sekunden bei der Vorbehandlung des Zahnersatzes vor dem Beschichten oder Verkleben, um die Qualität erheblich zu verbessern oder um die porentiefen Endreinigung aller prothetischen Arbeiten zu gewährleisten, welche unser Labor verlassen.“
Plasmatechnologie im Dentallabor
Als Plasmatechnologie kommt unter anderem das kleine und effiziente Plasma Handgerät piezobrush® PZ3 von relyon plasma zum tagtäglichen Einsatz. Hierbei wird kaltes Atmosphärendruckplasma mit einer Temperatur von weniger als 50°C zur Oberflächenvorbehandlung des Zahnersatzes verwendet. Durch die Vorbehandlung wird die Oberfläche aktiviert, so dass sich die Oberflächenenergie und somit die Benetzbarkeit erhöht. Dies ist besonders wichtig, wenn z.B. Hochleistungskunststoffe wie PEEK mit Komposit oder PMMA Kunststoffen verklebt werden oder beim Beschichten von Keramiken.
Neben der Aktivierung der Oberfläche findet auf dem Zahnersatz eine Feinstreinigung von Verunreinigungen statt, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Für Arbnor Saraci liegen die Vorteile auf der Hand: „Dank der Plasmabehandlung benötigt man keine Nasschemie und langwierige mechanische Reinigungsprozesse. Plasma ist somit ein umweltfreundliches Verfahren zur kontrollierten, effizienten, wirtschaftlichen und keimfreien Feinstreinigung und das per Knopfdruck im zahntechnischen Labor.“
Suface ennobeling und Farb-Individualisierung von Zahnersatz
Ein weiteres Einsatzgebiet der Plasmatechnologie im Labor ist Farb-Individualisierung der Zahnersatzoberflächen zur patientenindividuellen Farbanpassung. In der Regel lässt sich die Hochglanzpolitur der Zirkon-, Keramik-, Lithiumsilikat-, Komposit- oder PMMA-Oberfläche sehr schwer benetzen. Dies führt dazu, dass die unterschiedlichen Fluide, die hier zum Einsatz kommen, von der Oberfläche abperlen. Dadurch sammeln sich die darin befindlichen Farbpigmente an irgendeinem Punkt des Zahnersatzes an. Dadurch entsteht wiederum ein ungleichmäßiges Farbbild. Durch eine vorherige Plasmabehandlung ist die Hochglanzpolitur hochbenetzbar, wodurch der Zahnersatz komplett und gleichmäßig mit dem Fluid benetzt. Somit entsteht eine zusammenhängende Oberfläche. „Durch die Reinheit und hohe Benetzbarkeit durch Plasma ist der Verbund zwischen den Materialien besser und somit wird die Oberflächenveredelung des Zahnersatzes sicher und reproduzierbar.“ stellte Lukas Wichnalek fest.
Aufbissschiene mit harter Basis aus Polycarbonat und weicher Aufbisse aus Silikon
Im Dentallabor in Augsburg fertigt das Team um Norbert Wichnalek eine spezielle adjustierte Aufbissschiene mit elastischem Aufbisskern. Dabei sind die Anforderungen an Materialien, Strapazierfähigkeit und Qualität aufgrund der Umgebungsbedingungen enorm. So müssen die Materialien gegenüber der 100 % Feuchtigkeit und den schwankenden pH-Werten im Mundmilieu beständig sein. Darüber hinaus müssen diese extremen Temperaturschwankungen von extra kalt z. B. beim Eis essen bis hin zu extrem heiß z. B. Tee trinken, standhalten. Hinzu kommen extremer Druck, der beim Pressen und Knirschen bis zu 480 Kilogramm pro Quadratzentimeter beträgt und Torsionskräfte, die auf die Aufbissschiene wirken.
Bei der adjustierten Unterkiefer-Aufbissschiene mit elastischem Aufbisskern besteht die feste Basis aus Polycarbonat und die Gegenkiefer Einbisse aus Silikon mit Shor Härte 50. Somit handelt es sich hierbei um zwei unterschiedliche chemische Werkstoffe mit völlig unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, die miteinander verbunden werden müssen.
Vor-Versuche im Praxistest
Bei Vor-Versuchen im realistischen Praxistest unter Arbeitslaborbedingungen wird ein handelsüblicher Polycarbonat Blank einseitig für ca. 30 Sekunden mit Plasma behandelt, um den Einfluss der Oberflächenbehandlung auf die Adhäsion zu untersuchen. Anschließend wird auf beiden Seiten ein Bonder auf Basis von Methylmetacrylat und Ethylacetat und danach klares additionsvernetztes Silikon mit Zulassung im Mundbereich aufgebracht. Um die realen Bedingungen im Mund nachzustellen erfolgt anschließend ein Härtetest bei dem der Blank fünfzig Mal abwechselnd in kochendes Wasser und anschließend in Eiswasser getaucht wird.
Abzugstests zeigen, dass durch eine vorherige Plasmabehandlung der Verbund Poycarbonat-Bonder-Silikon wesentlich stärker ist. So tritt bei den Proben ohne Plasmabehandlung beim Abzugstest ein sogenannter Adhäsionsbruch zwischen dem Polycarbonat und dem Silikon auf, was bedeutet, dass sich das Silikon vom Polycarbonat löst. Auf der plasmabehandelten Seite hingegen ist die Verbindung so stark, dass das Silikon bei erheblichem Kraftaufwand in sich bricht.
Um normalerweise eine Verbindung zwischen den beiden Materialien in der Aufbissschiene herzustellen, werden die Mulden, in die das Silikon später aufgetragen wird, zuerst mit einem groben Diamant-Schleifkörper angeraut. Anschließend wird ein entsprechender Bonder aufgetragen und danach das Silikon.
Plasmabehandlung mit dem piezobrush® PZ3
Um die Verbindung noch stärker und verlässlicher zu machen, werden die Mulden nach dem Aufrauen lediglich je 30 Sekunden mit dem piezobrush® PZ3 plasma-behandelt. Hierdurch wird die Oberfläche aktiviert und ist dadurch besser benetzbar für den Bonder, so dass dieser selbst in die feinsten Rillen im Material vordringt.
Durch die vorherige Plasmaaktivierung verteilt sich nun auch das Silikon gleichmäßig, ohne Spaltbildung, in den Mulden. Dadurch entsteht eine stärkere Adhäsion zwischen Polycarbonat und Silikon. Ein Ablösen des Silikons ist nun nur mit erheblichem Kraftaufwand möglich. Dabei tritt dann ein teilkohäsives Versagen innerhalb des Silikons auf und kein reiner Adhäsionsbruch zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien.
Somit kann durch die vorherige Plasmabehandlung eine haltbare Verbindung zwischen den Materialien sichergestellt werden. Um den hohen Qualitätsstandards von Arbnor Saraci, Lukas Wichnalek und Norbert Wichnalek gerecht zu werden, wird die Aufbissschiene vor der Auslieferung in der Plasma-Box feinstgereinigt und desinfiziert. Anschließend wird sie in steriler Einwegverpackung verpackt und versendet.
Atmosphärendruckplasma und Niederdruckplasma im Vergleich
Im Zahntechniklabor kommen sowohl Atmosphärendruckplasma als auch Niederdruckplasmaanlagen zum Einsatz. Die Vorteile des Atmosphärendruckplasmas liegen auf der Hand: „Wir stellten sehr schnell fest, dass der piezobrush® PZ3 gegenüber der Niederdruckplasmaanlagen einige Vorteile hat. Er ist immer griff- und einsatzbereit und passt durch seine geringe Größe in jede Schublade am Arbeitsplatz. Außerdem sind die Anschaffungskosten signifikant geringer, ebenso die Betriebs- und Wartungskosten, da keine externe Gasversorgung notwendig ist.“
„Zusammenfassend kann man sagen – REIN – HOCHBENETZBAR – AKTIVIERBAR.“
