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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.23.2011.tde-07112011-105946
Document
Author
Full name
Maico Dutra de Araújo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Cesar, Paulo Francisco (President)
Arrais, César Augusto Galvão
Fredericci, Catia
Silva, Nelson Renato Franca Alves da
Souza, Grace Mendonça Dias de
Title in Portuguese
Efeito do processamento e da inclusão de fibras nas propriedades mecânicas e ópticas de uma porcelana odontológica
Keywords in Portuguese
Cerâmicas odontológicas
Fibras
Processamento
Abstract in Portuguese
O objetivo dessa tese foi avaliar o efeito da adição de fibras e tipo de processamento (sinterização versus injeção) na microestrutura, propriedades mecânicas (resistência à flexão f e parâmetros de Weibull m, 0 e 5%), parâmetros de crescimento subcrítico (n e f0) e propriedades ópticas de razão de contraste (RC), parâmetro de translucidez (PT) e índice de opalescência (IO) de uma porcelana odontológica à base de leucita. Fibras de hexatitanato de potássio foram misturadas a uma porcelana à base de leucita que foi processada por sinterização e por injeção (com e sem fibras). Por meio de um estudo piloto realizado, variando-se temperaturas de sinterização e de injeção com 5% ou 10% de fibras, em massa, foram escolhidos o grupo controle (CS) sinterizado conforme recomendações do fabricante; o grupo sinterizado com fibras (SF), o grupo injetado sem fibras (ISF) e o grupo injetado com fibras (IF). A adição de fibras à porcelana processada por sinterização resultou em um material com fração volumétrica de poros mais do que duas vezes maior do que aquela encontrada para o grupo controle e a área média desses poros também foi mais do que o dobro da área média dos poros do controle. Outro problema apresentado pelo grupo sinterizado com fibras foi o aumento significativo da sua opacidade, representada pela razão de contraste que aumentou de 0,7 no controle para 1,0 no grupo sinterizado com fibras. Além disso, adição de fibras ao material processado por sinterização, apesar de ter causado aumento significativo da densidade e coeficiente de Poisson, não causou alterações significativas no módulo de elasticidade, dureza e tenacidade à fratura. Com relação à resistência à flexão biaxial, a adição de fibras na porcelana sinterizada causou aumento significativo da resistência média (f), porém os parâmetros da análise de Weibull (módulo de Weibull, m, resistência característica, 0, e resistência correspondente à probabilidade de falha de 5%, 5%) não foram alterados significativamente em relação ao grupo controle. Os parâmetros de crescimento subcrítico (coeficiente de susceptibilidade ao crescimento subcrítico, n, e resistência inicial, f0) também não foram alterados significativamente após a adição de fibras no material sinterizado. Embora o processamento por injeção sem adição de fibras não tenha afetado significativamente (em relação ao grupo controle) algumas propriedades como tenacidade à fratura, dureza, módulo de elasticidade, módulo de Weibull e 5%, houve um aumento significativo de parte das propriedades avaliadas como a resistência média, resistência característica e parâmetros de crescimento subcrítico. Com relação às propriedades ópticas, o processamento por injeção resultou em aumento da translucidez da porcelana, o que foi comprovado pela queda significativa no valor de razão de contraste e no aumento significativo no valor do parâmetro de translucidez em comparação com o grupo controle. Uma característica importante observada para o grupo injetado sem fibras foi seu baixo grau de porosidade em relação ao controle e também em relação aos outros dois grupos experimentais (SF e IF). Com relação ao grupo IF, o mesmo problema de alto grau de porosidade observado para o grupo sinterizado com fibras (SF) foi notado. Entretanto, os poros do grupo IF apresentaram área média significativamente menor e tamanho de poro aproximadamente 3 vezes menor do que os dos poros do grupo SF. Dentre as propriedades que não se alteraram comparando-se os grupos controle e injetado com fibras estão o módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson, tenacidade à fratura, 5%, e as propriedades ópticas de razão de contraste e parâmetro de translucidez. Entretanto, é importante ressaltar que o grupo injetado com fibras obteve maiores valores médios em relação ao grupo controle para os seguintes parâmetros: densidade, dureza, resistência média, resistência característica, coeficiente de susceptibilidade ao crescimento subcrítico (foi o maior de todo o experimento) e resistência inicial (f0).
Title in English
The effect of processing methods and fibers incorporation on the optical and mechanical properties of a dental porcelain
Keywords in English
Dental ceramics
Fibers
Sinterig process
Abstract in English
The objective was to evaluate the processing methods (conventional sintering and heat pressing) and fibers incorporation on the microstructure, mechanical properties (flexural strength f, and Weibull parameters m, 0 e 5%), slow crack growth parameters (n e f0) and contrast ratio (CR), translucency parameter (TP), opalescence parameter (OP) optical properties. Potassium Titanate fibers were mixed with a feldspathic porcelain, and then processed with conventional sintering and heat pressing (with or without fibers). A pilot study was carried out varying the sintering and heat pressing temperature with 5 or 10 wt% of fibers. The selected groups were the control group (CG), conventionally sintered processes following manufactures recommendations; conventionally sintered with fibers (SF); heat pressed without fibers (HP) and heat pressed with fibers (HPF). The hypothesis were: 1) The incorporation of fibers to the conventionally processed porcelain would improve the mechanical properties and slow crack growth parameters and would not affect the optical properties; 2) heat pressing the porcelain without fibers would improve the mechanical properties and slow crack growth parameters and would not affect the optical properties. 3) heat pressing the porcelain with fibers would improve the mechanical properties and slow crack growth parameters and would not affect the optical properties. Specimens were tested for biaxial flexural strength in water. Weibull analysis was used to determine m, 0 and 5% and the dynamic fatigue test was used to determine n e f0 values. The SF group showed percentage of porosity two times higher than the CG, higher values of f, but had no improvement on the Weibull parameters m, 0 and 5% values and slow crack growth parameters n and f0. It presented significant optical changes reaching 100% of opacity. The first hypothesis was partially accepted because there was increase only in f. The HP group presented 10 times lower porosity than CG. It showed higher values of f, and 0 but had no improvement on m and 5%. The HP group also showed higher values of n and f0 and significantly higher TP, and lower CR and OP. The second hypothesis was partially accepted as well because there were mechanical properties increases and changes in optical properties. The HPF group showed porosity two times higher than the CG, higher values of f, and showed an improvement on the Weibull parameters 0 and 5% and slow crack growth parameters n and f0. It presented significant changes OP.
 
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Corrigida.pdf (10.14 Mbytes)
Publishing Date
2012-05-31
 
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