D. Welker, R. Göbel und M. Hinz:

Oberflächenqualität weicher Kunststoffe in Abhängigkeit von der Bearbeitung

Einleitung:
Aus Gründen der Biologie, Hygiene und je nach Applikationsgebiet auch der Ästhetik, sind bei weichen Kunststoffen glatte, praktisch 'strukturlose' Oberflächen gefordert. Weiche Kunststoffe lassen sich wegen ihrer elastischen Eigenschaften jedoch nicht polieren. Unabhängig von der Art des rotierenden Instruments entsteht ein typisches Riffelmuster, dass sich von Werkzeug zu Werkzeug lediglich in der Ausprägung unterscheidet. Die Strukturoptimierung der Oberflächen nach Formkorrektur ist immer noch ein Problem. Dieses betrifft den weichen Kunststoff an sich und die Grenzbereiche von Verbundkonstruktionen aus unterschiedlichen Werkstoffen, typischerweise aus hartem Prothesenkunststoff und weichem Kunststoff.

Zielsetzung:
In experimentellen Untersuchungen wird geprüft, welche Oberflächenqualität bei weichen Kunststoffen 1. ohne Bearbeitung in Abhängigkeit vom Kontermaterial, 2. bei Bearbeitung in Abhängigkeit vom Werkzeug und von verschiedenen Bearbeitungsparametern sowie 3. durch Konditionierung mit Lack erreicht werden kann.

Material und Methode:
Werkstoffe: 12 Produkte der aktuellen Palette weicher Kunststoffe, darunter die A-Silikone Mollosil plus, Mucopren soft, Ufi Gel C und harter Prothesenkunststoff (PMMA). Kontermaterial: speichelfeuchte Schleimhaut, Gips Typ IV ohne und mit Isolierung. Werkzeuge: Fräser GSQ und FSQ (Komet), Schleifkappe und Soft wizard (NTI), Lisco-Scheiben unterschiedlicher Graduierung (Erkodent).
Bearbeitungsbedingungen: statisch oder dynamisch; Drehzahl; Druck; Raumtemperatur oder Kühlung; Oberflächenfinish mit produktspezifischem Lack.
Rauhtiefenmessung: Hommel-Tester T 1000.

Resultate und Diskussion:
Die beste Oberflächengüte wird bei Kontakt mit der speichelfeuchten Mundschleimhaut erreicht (direkte Verarbeitung im Mund). Bei ungenügender Isolierung des Gipskonters (indirekte Verarbeitung im Labor) zeichnet sich die Kristallstruktur des Modellwerkstoffs im Silikon ab. Es gibt keine Werkzeuge, die sich gleichermaßen zum Abtragen und Glätten eignen. Eine etappenweise Bearbeitung mit verschiedenem Werkzeug ist nicht zu umgehen. Eine brauchbare Kombination ergeben Schleifkappen und Lisco fein. Dynamische Bearbeitung ist besser als statische. Kühlen des Kunststoffs verbessert die Oberflächengüte nicht. Druck und Drehzahl haben im praxisüblichen Bereich (5.000 - 10.000 U/min) wenig Einfluss auf die Oberflächenqualität. Bei Werkstoffverbunden (Übergangsbereich) sind Werkzeuge einzusetzen, die am weichen und harten Kunststoff etwa den gleichen Abtrag entwickeln, da sonst muldenförmige Defekte erzeugt werden. Als Auswahlkriterium für die Werkzeuge sind des weiteren Standfestigkeit/Verschleiß zu berücksichtigen. Mit geeigneten Werkzeugen lassen sich gegenwärtig Rauhtiefen zwischen 0,5 und 1 µm erreichen. Lacke für das Oberflächenfinish versagen bisher (keine chemische Verbindung zum weichen Grundmaterial, Reißverschlußeffekt an der Mikrostruktur).

Autorenadressen:
Univ.-Prof. Dr. Dieter Welker, Dr. rer. Nat. Roland Göbel
und Dr. med. Monika Hinz
Klinikum der FSU Jena
Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik und Werkstoffkunde
Bachstr. 18
D - 07740 Jena


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