Effect of various surface treatments by the sol-gel method on the bond and flexural strengths of zirconia-porcelain

Jae Hoon Shim; Min-Ho Hong

doi:10.14815/kjdm.2022.49.3.87

Effect of various surface treatments by the sol-gel method on the bond and flexural strengths of zirconia-porcelain

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Type: Academic journal

Author: Jae Hoon Shim (Gangneung-Wonju National University) Min-Ho Hong (Gangneung-Wonju National University)

Journal: Korean Society for Dental Materials Korean Journal of Dental Materials Vol.49 No.3(Wn.135) KCI Accredited Journals

Published: 2022.9

Pages: 87 - 95 (9page)

DOI: 10.14815/kjdm.2022.49.3.87

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Effect of various surface treatments by the sol-gel method on the bond and flexural strengths of zirconia-porcelain

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This study investigates the effect of a silica coating using the sol-gel method on the bonding between zirconia and porcelain. The specimens were manufactured by precise machining in accordance with the international standard (ISO 9693:2019) using commercially available zirconia (IPS-E-max-ZirCAD). The specimens were then classified into an untreated group (control), and 50 μm sandblasted, 110 μm sandblasted, 0.5 mol% sol-gel, and 0.25 mol% sol-gel treated groups. The control group was subjected to grinding treatment only, the sandblasted group used aluminum oxide, and the sol-gel group was impregnated with the test solution, dried, and sintered according to the manufacturer’s instructions. The sintered specimen underwent a grinding process, and after being layered on the zirconia specimen using a dedicated mold, it was fired according to the manufacturer"s instructions. In this study, the strength was measured using a universal testing machine by applying a load until fracture occurred at the center of the specimen. Comparison of the results for the poor bonding between the initial zirconia and porcelain revealed that the sol-gel groups showed the highest bonding strength. In the absence of silica treatment, the control and 110 μm sandblasted groups showed a significantly lower bonding strength that that of the sol-gel treated groups. The 50 μm sandblasted group showed a slightly higher bonding strength than the control and 110 μm sandblasted groups owing to the rough surface of the 50 μm sandblasted specimens. When a load was continuously applied and the zirconia was finally destroyed, the sol-gel group showed lower flexural strengths (different from the initial strength) owing to the change in the elastic modulus due to silica penetration. The flexural strengths exhibited by the sol-gel treated groups were statistically significantly lower than those of the control and 110 μm sandblasted groups. The remaining three groups showed flexural strengths that did not significantly exceed the manufacturer’s strength value. Thus, when zirconia and porcelain were combined and silica was penetrated by the sol-gel method, the bonding strength increased, but the final flexural strength of zirconia was lowered due to the change in the elastic modulus.

본 연구는 졸-겔법에 의한 실리카 코팅이 지르코니아와 포세린 간의 결합에 미치는 영향에 대해 조사하고자 하였다. 현재 상용화되어 있는 지르코니아(IPS, E-Max, ZirCAD)를 사용하여 국제 표준(ISO 9693:2019) 규격에 맞추어 정밀한 기계가공을 통하여 시편을 제작하였다. 시편은 미처리 그룹(대조군), 50 μm 샌드블라스터, 110 μm 샌드블라스터, 0.5 mol% 졸-겔, 및 0.25 mol% 졸-겔 처리한 그룹으로 분류하였다. 대조군은 연마 처리만 하였으며, 샌드블라스터 그룹은 산화 알류미늄을 사용하고, 졸-겔 그룹은 시험수용액에 함침과 건조과정 이 후 제조사의 지시대로 소결 과정을 거쳤다. 소결된 시편은 연마 과정을 거치고, 전용 몰드를 사용하여 지르코니아 시편 위에 축성 후 제조사의 지시대로 소성하였다. 본 연구에서는 만능시험기를 사용하여 시편 중앙 부위에서 파절이 일어날 때까지 하중을 가하여 강도를 측정하였다. 초기 지르코니아와 포세린과의 결합이 떨어지는 결과를 비교해보면, 0.5 mol% 졸-겔 그룹과 0.25 mol% 졸-겔 그룹은 다른 나머지 세 그룹에 비해 높은 결합강도 값을 나타냈으며, 특히 대조군 및 110 μm 샌드블라스터 그룹과 통계적 유의차를 보여주었다. 대조군 및 샌드블라스터 그룹들은 실리카를 처리하지 않아 상대적으로 낮은 결합강도 값을 보여주었지만, 이 중 50 μm 샌드블라스터 그룹은 거친 표면으로 인해 약간 높은 결과 값을 나타냈다. 이 후 꾸준히 하중을 가하여 최종적으로 지르코니아가 파괴되었을 때의 결과는 결합강도와는 다르게 실리카 침투로 인한 탄성계수의 변화로 인해 졸-겔 그룹들이 낮은 파절강도 값을 보여주었다. 이 또한 졸-겔 그룹들은 대조군 및 110 μm 샌드블라스터 그룹과 통계적 유의차를 보여주었다. 나머지 세 그룹들은 제조사에서 발표된 파절강도 값과 크게 상회하지 않은 값을 나타냈다. 이 결과로써 지르코니아와 포세린 결합시 졸-겔법에 의핸실리카 침투를 한 경우 결합강도 값은 높아지나 탄성계수 변화에 의해 지르코니아 최종 파절강도는 낮아지는 것으로 결론지었다.

#졸-겔 #지르코니아 #포세린 #결합강도 #파절강도 #Sol-gel #Zirconia #Porcelain #Bond strength #Flexural strength

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