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