Equipment 1_2005 dt.
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Equipment 1_2005 dt.
05/2009 Ivoclar Vivadent AG Bendererstrasse 2 FL-9494 Schaan Liechtenstein www.ivoclarvivadent.com Informazione scientifica Tematica: Cooling Shock Protection CSP riduce le tensioni nella ceramica Titolo: Basi scientifiche per la funzione CSP nel nuovo forno per ceramica Programat P700/G2 Autore: Dr. rer. nat. Harald Bürke, ing. scienze merceologiche, Ivoclar Vivadent AG, Bendererstrasse 2, 9494 Schaan/Liechtenstein Il forno per ceramica è lo strumento più importante per l’odontotecnico ceramista. In seguito ad una temperatura di cottura errata, si annulla rapidamente il lavoro di ore. Pertanto è necessario controllare regolarmente la potenza di cottura del forno dentale. Nella norma DIN 13905 parte 1 e 2, per esempio, viene descritta la calibratura della potenza di cottura e della temperatura finale. Ci s’impegna pertanto a rispettare esattamente le direttive per quanto riguarda il grado di riscaldamento, la temperatura di tenuta ed il tempo di tenuta. Un odontotecnico esperto riconoscerà rapidamente dall’aspetto il suo restauro, qualora la potenza del forno diminuisca. Volentieri tuttavia non si bada al fatto che il processo dopo il tempo di tenuta non sia ancora terminato. Finora si attribuisce ancora poca importanza al processo di raffreddamento. Questa fase può essere critica, poiché eventuali errori non sono rilevabili visivamente. La funzione CSP rende più sicuro il processo di raffreddamento. Il processo di raffreddamento Con il processo di raffreddamento inizia una fase molto poiché al sopra di Tg le tensioni si riducono in seguito ad un importante per il restauro. Durante la fase di raffreddamento processo di scorrimento viscoso. Al di sotto di Tg durante il si forma il profilo di tensione nel restauro e ciò può essere raffreddamento si creano esternamente delle tensioni da tra- determinante per la sua affidabilità. zione temporanee, che spariscono nuovamente, non appena A questo proposito si devono differenziare fra tensioni des- il restauro si raffredda completamente a temperatura iderate ed indesiderate. Per la formazione di tensioni interne ambiente. di primo tipo - si tratta di tensioni macroscopiche che agiscono su determinate aree del restauro senza un influsso esterno di forze – vi sono principalmente tre meccanismi che interferiscono nella prassi [1]. 3. Tensioni di raffreddamento oppure tensioni residue La formazione di tensioni di raffreddamento è legata strettamente alle particolarità del vetro ed alla fase di passaggio del 1. Tensioni di fusione vetro. Trovano i loro paralleli nella pretensione termica del vetro in lastre. In questo processo, attraverso un’elevata velo- Le tensioni, che si creano in seguito a diversi coefficienti di cità di raffreddamento nel campo di temperatura intorno al espansione termica (CET) sono a vantaggio dei sistemi a più Tg si raggiunge una pretensione di compressione della super- strati. In seguito ad una minima contrazione del materiale da ficie del vetro. L’aumento di tensione inizia quanto il profilo strutture, rispetto al materiale da rivestimento estetico, nella della temperatura si trova al di sotto di Tg in cui la superficie ceramica da rivestimento si crea una tensione da compres- del vetro passa dallo stato viscoso-elastico a quello puramen- sione e quindi una tensione da trazione nel materiale da te elastico. Il nucleo caldo invece può scaricare le tensioni struttura. Il motivo è da ricercarsi nel fatto che il materiale da termiche transitorie che si sviluppano ancora attraverso lo struttura, sia ceramica che metallo, di regola può tollerare scorrimento viscoso, in modo tale che la superficie fredda si tensioni da trazione maggiori rispetto alla ceramica da rive- trova in equilibrio meccanico con il nucleo caldo. Di conse- stimento estetico, che come di consueto presenta un’elevata guenza ne risulta una diversa contrazione della superficie e componente vetrosa. Inoltre anche la glasura viene regolata della zona del nucleo; il nucleo si contrae maggiormente, in modo tale che dopo il raffreddamento si trovi sotto ten- creando tensioni da compressione all’esterno e tensioni da sione di compressione. Con ciò si contrasta una formazione trazione all’interno. Le tensioni residue appaiono soltanto di incrinature mediante un carico di pressione puntiforme verso la fine del processo di sulla superficie, aumentando così la resistenza al cambia- raffreddamento, nel mento termico. momento in cui la superficie si è già raffreddata a 2. Tensioni termiche o transitorie temperatura ambiente, tuttavia la zona del nucleo Le tensioni termiche transitorie si formano in seguito a riscal- continua a raffreddarsi, damento o raffreddamento disomogeneo durante la fase di contraendosi. Le tensioni di riscaldamento o raffreddamento. Queste tensioni tempora- compressione σD risultanti nee sono tanto più elevate quanto più elevato è il grado di sulla superficie sono pro- riscaldamento o raffreddamento, e quanto più elevato è il porzionali al quadrato dello CET. Anche la conduttività di accumulare energia termica del spessore dei campioni ed materiale assumono un ruolo importante. Le tensioni massi- alla velocità di raffredda- me si formano nelle zone più voluminose del restauro, poi- mento (fig. 1). ché qui la compensazione della temperatura è la più lenta. Fig. 1: Distribuzione delle tensioni sullo spessore del vetro in un disco di vetro raffreddato rapidamente Durante il processo di cottura la ceramica è priva di tensioni, Tg = temperatura di trasformazione vetrosa CSP verso raffreddamento lento Qual’è la differenza fra raffreddamento lento e Cooling- di raffreddamento di un restauro IPS e.max CAD senza CSP e Shock Protection? con CSP. Senza CSP la velocità di raffreddamento massima è Nel raffreddamento lento abitualmente si esegue un raff- incontrollate nei materiali, il cui passaggio del vetro si trova a superiore ai 200 °C/min. Ciò può provocare tensioni residue reddamento lento un pó al di sotto della temperatura di cot- questa temperatura. Con CSP invece il raffreddamento viene tura oppure si inserisce un ulteriore tempo di tenuta. A que- linearizzato, la velocità di raffreddamento massima è sempre sta temperatura il processo di sinterizzazione è già concluso di 100 °C al minuto, tuttavia con una temperatura al di sot- ed è fissata la geometria esterna del restauro. Tuttavia a livel- to della temperatura del passaggio del vetro. In tal modo si lo microscopico possono maturare determinate componenti riducono nettamente le tensioni residue. del reticolo, poiché fra la fase vetrosa e le componenti cristalline di una vetroceramica vi è un equilibrio che dipende dalla temperatura. Per esempio nelle ceramica vetrose contenenti leucite si può influenzare miratamente il CET attraverso un raffreddamenLT 700/CSP LZ 700/apertura standard to lento, facendo precipitare più o meno cristalli di leucite. Con la funzione CSP si riduce drasticamente la velocità di raffreddamento nel campo della temperatura di transizione del vetro, che consente la riduzione di tensioni resi- Tempo [min] due. Nella figura 2 si rappresenta la velocità Fig. 2: Raffronto della velocità di raffreddamento con CSP e senza CSP (sopra: decorso della temperatura sul restauro in °C, sotto: 1. derivazione = grado di variazione della temperatura in °C/min.) Visualizzazione ottica delle tensioni Con l’ausilio di un apparecchio per misurazione di tensioni si quello di destra è stato attivato il CSP. Il colore giallo e rosso possono evidenziare otticamente le tensioni residue [2]. La significano che sono presenti tensioni residue, il blu ed il ver- figura 3 illustra la differenza in una corona interamente ana- de sono zone senza rispettivamente con tensioni residue tomica. Il campione a sinistra è stato cotto regolarmente, in molto basse. Fig. 3: Raffronto delle tensioni residue: a destra con CSP ed a sinistra senza CSP Conclusioni Con la Cooling Shock Protection si riduce il grado di raffreddamento nel campo della temperatura di passaggio del vetro, evitando tensioni di raffreddamento indesiderate. CSP rende sicuro il raffreddamento. Bibliografia [1] aus: Günther Nölle, Technik der Glasherstellung, 3. überarb. Aufl. Stuttgart: Dt. Verl. für Grundstoffindustrie, 1997 1209/i [2] Henning Katte, ilis GmbH, Erlangen; Präzise Messung der Spannungsdoppelbrechung in optischen Gläsern; Photonik 5/2008