Abformmaterialien für die Zahnmedizin: Vinylsilikonharz

In der Implantatzahnmedizin und der präzisen festsitzenden Prothetik bestimmt die Qualität der Zahnabformung direkt die Passung und Langzeitstabilität der endgültigen Restauration. Seit Jahren vergleichen Studien verschiedene klinische Techniken, wie PVS-„Putty-Wash“-Verfahren versus intraorale Scanner, hauptsächlich im Hinblick auf die Genauigkeit.

Gut entwickelte Polyvinylsiloxan (PVS)-Abformungen auf Basis von Vinylsilikonpolymeren und Silikonharz können hohe Genauigkeitsanforderungen für Einzelimplantate und hochpräzise festsitzende Fälle erfüllen und sind oft mit modernen digitalen Abformungen vergleichbar.

Für vorgelagerte Silikonrohstoffhersteller und Dentalmaterialproduzenten ist jedoch der wichtigere Punkt nicht nur, “welche Abformmethode besser ist,” sondern: wie man bessere Basispolymere wie Vinylsilikonharz, Silikonöl und flüssigen Silikonkautschuk verwendet, um Dentalabformmaterialien eine höhere Genauigkeit, einfachere Handhabung, besseren Patientenkomfort und robustere Stabilität zu verleihen, damit sie die Aufwertung der gesamten Dentalindustrie wirklich unterstützen.

• Einführung in Silizium, Silikone und Dichte
• Hauptvorteile von Vinylsilikon in PVS-Dentalabformmaterialien
• Welches Vinylsilikon braucht die Dentalindustrie wirklich?
• Anwendungsmöglichkeiten für Vinylsilikon im Dentalbereich und darüber hinaus
• Wie wählt man Dental-Silikonmaterial aus?

1 Einführung in Silizium, Silikone und Dichte

Aus materialwissenschaftlicher Sicht gehört Vinylsilikon zur Familie der Silikone, bei denen es sich um Polymere auf Basis von Silizium und Sauerstoff handelt. In der Natur kommt elementares Silizium nicht als flüssiges Silizium vor, sondern hauptsächlich in Form von Kieselerde und Silikatmineralien; in der’Erdkruste ist es mit Sauerstoff zu harten, gesteinsähnlichen Verbindungen verbunden.

Auf atomarer Ebene bildet elementares Silizium eine Kristallstruktur mit tetraedrischer Koordination der Siliziumatome, ähnlich wie Germanium. Einkristalline Wafer mit präzise kontrollierten Verunreinigungsgraden und Dotierungen sind das Herz moderner integrierter Schaltkreise, bei denen selbst winzige Abweichungen in der Atomanordnung die elektrische Leistung stark beeinflussen können.

Unter Standardbedingungen für Temperatur und Druck hat dieser kristalline Feststoff eine Dichte von etwa 2,33 g/cm³. In einem Kubikmeter eines solchen Materials lässt sich die Masse auf mehr als zwei Tonnen berechnen.

Silikonmaterialien sind sehr unterschiedlich. In Silikonen sind Siliziumatome an Sauerstoff und organische Gruppen gebunden, um flexible Polymere zu bilden, die sich eher wie Gummi und Kunststoffe verhalten. Silikonkautschuk und flüssiger Silikonkautschuk sind weiche, inerte Elastomere mit einzigartigen Eigenschaften wie hoher Dielektrizitätskonstante, gutem Fließverhalten während des Aushärtungsprozesses und ausgezeichneter Stabilität bei Einwirkung von Luft, Feuchtigkeit und Erwärmung. Handelsübliche Silikonflüssigkeiten werden oft durch die Viskosität in cSt (Zentistokes) charakterisiert und können mit anderen Materialien oder Additiven gemischt werden, um Verarbeitung und Leistung abzustimmen.

XJY-8206 Vinylmethylsilikonharz ist ein Polykondensat aus vier funktionellen Gruppen Siloxan (Q) und einer funktionellen Gruppe Methylsiloxan (M). Die Molmasse liegt im Allgemeinen bei 2500-5000 g/mol. Das Molekulargewicht des M- und Q-Kettenverhältnisses und die strukturelle Beschaffenheit der M-Entscheidung bestimmen die Anwendungen des Harzes.

Aus praktischer Materialperspektive sprechen Ingenieure oft über Silikondichte, spezifisches Gewicht und relative Dichte. Unter Standardbedingungen zeigen die meisten Silikonkautschuke und flüssigen Vinylsilikonverbindungen eine durchschnittliche Dichte im Bereich von etwa 0,95–1,25 g/cm³, nahe an Wasser. Pro Kubikmeter entspricht dies einem Gewicht von etwa 950–1250 kg. Die in technischen Daten angegebenen genauen Werte hängen von vielen Faktoren ab:

dem Vorhandensein von verstärkenden Füllstoffen wie Silica oder sogar schweren Pigmenten;

der Art des Vinylsilikon-Polymers und anderer in der Formulierung verwendeter Materialien;

den Methoden des Mischens und Entgasens, die Hohlräume und eingeschlossene Luft reduzieren und unter höheren Drücken weiter verbessert werden können;

Das endgültige Volumen wird nach Aushärtung und Schrumpfung erreicht.

Diese Dichtewerte werden oft bezeichnet als “Silikondichte” und werden üblicherweise verwendet, um Chargen zu steuern, die Produktionsleistung zu berechnen und die mechanischen Eigenschaften von Charge zu Charge konsistent zu halten. Bei Abdruckmassen kann das Material bei zu geringer Dichte möglicherweise nicht vollständig in enge Sulcusbereiche eindringen; bei zu hoher Dichte können übermäßige Masse und Härte die Handhabung negativ beeinflussen. Dieses Gleichgewicht zusammen mit der Viskosität und der Vernetzungsdichte richtig zu finden, ist eines der Hauptmerkmale einer guten Vinylsilikon-Formulierung.

All diese Hintergrundinformationen über Silicium, Silikone und Dichte erklären, warum PVS-Systeme auf Vinylsilikonbasis für den Dentalgebrauch so attraktiv sind: Sie kombinieren die Stabilität auf atomarer Ebene von Silicium-Sauerstoff-Netzwerken mit der makroskopischen Flexibilität und Fließfähigkeit von technischen Polymeren.

2. Hauptvorteile von Vinylsilikon in PVS-Dentalabformmaterialien

PVS-Dentalabdruckmassen basieren auf einem Netzwerk von vinylfunktionellen Silikonpolymeren und Vinylsilikonharzen. Für Formulierungschemiker entscheidet dieses Netzwerk darüber, ob die Abdruckmasse ist “einfach und zuverlässig” im Mund.

2.1 Dimensionsstabilität, Hitzebeständigkeit und geringer Schrumpf

Vinylsilikonsysteme härten durch eine platinkatalysierte Additionsreaktion aus und geben keine flüchtigen Nebenprodukte ab. Daher ist die Volumenschrumpfung im Vergleich zu kondensationsvernetzenden Systemen und vielen traditionellen Kautschuken sehr gering. Gleichzeitig bieten sie eine hervorragende Hitzebeständigkeit und Witterungsbeständigkeit, was für Lagerung, Transport und Langzeitleistung wichtig ist.

Durch die Auswahl von Vinylsilikonpolymeren mit geeignetem Molekulargewicht, Vinylgehalt und Vernetzungsdichte bildet das ausgehärtete PVS ein stabiles dreidimensionales Netzwerk. Dadurch behält der Abdruck seine Abmessungen während:

• der Entnahme aus dem Mund
• des Gipsgießens
• des Transports ins Labor
• der Lagerung vor dem Scannen oder erneuten Gießen des Modells

Für Dentallabore, die Arbeiten über weite Strecken versenden oder mehr als ein Modell gießen, ist diese Dimensionsstabilität zusammen mit vorhersagbarer Dichte und Haltbarkeit entscheidend.

2.2 Mechanische Eigenschaften: elastische Rückstellung, Reißfestigkeit und Zugfestigkeit

Ein Zahnabdruck muss über Unterschnitte, Kontaktpunkte und Implantatkomponenten gleiten und dann ohne bleibende Verformung in seine ursprüngliche Form zurückfedern. Gleichzeitig muss er in dünnen Bereichen um den Gingivalrand reißfest sein.

Durch die Kombination verschiedener Strukturen von Vinylsilikonflüssigkeiten, Vinylsilikonharz, MQ-Harz und verstärkenden Füllstoffen können Formulierer die Vernetzungsdichte einstellen und ein Gleichgewicht erreichen zwischen:

• Weichheit und Härte (Patientenkomfort und einfaches Entfernen des Löffels)
• elastischer Rückstellung und Zugfestigkeit (originalgetreue Wiedergabe von Details)
• Reißfestigkeit (Schutz von feinen Rändern und Grenzflächen unter hoher lokaler Belastung)

Die resultierenden physikalischen Eigenschaften bestimmen, wie sich das Produkt in realen Anwendungen verhält. Gut konzipierte Vinylsilikonsysteme ergeben einen Abdruck, der leicht zu entnehmen ist und dennoch die für Implantat- und Kronenränder erforderliche scharfe Detailwiedergabe bietet.

2.3 Kontrollierbares Fließverhalten, Viskosität und Thixotropie

Klassische PVS-Systeme umfassen Putty-, Medium-Body- und Light-Body-Viskositäten. Die Rheologie jeder Qualität wird stark von den Vinylsilikon-Rohstoffen beeinflusst.

Niedrigviskoses Silikonöl und Vinylsilikonflüssigkeiten verbessern Fließverhalten und Benetzung für Light-Body- “Wash-” Materialien, indem sie ihnen helfen, in den Sulcus und feine anatomische Strukturen einzudringen.

Höherviskose, verzweigte oder teilweise harzmodifizierte Basispolymere verleihen Löffelmaterialien Körper und Stabilität und halten den Abdruck unter Druck stabil.

Durch die Bereitstellung eines Portfolios von Vinyl-Silikon-Polymeren mit unterschiedlichen Viskositäten und Vinylfunktionalitäten ermöglichen Rohstoffhersteller Dentalunternehmen die Entwicklung von Putty-Wash-Systemen, die Arbeitszeit, Abbindezeit und intraorale Handhabung ausbalancieren. Zusatzstoffe wie Tenside und Thixotropiemodifikatoren können kombiniert werden, um das Verarbeitungs- und Beschichtungsverhalten abzustimmen, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.

2.4 Chemikalienbeständigkeit und Hydrophilie-Optionen

Traditionelle Silikonkautschuk-Abformungen sind hydrophob, was es erschweren kann, Details in Gegenwart von Speichel oder geringen Blutmengen zu erfassen. Moderne PVS-Produkte überwinden dies, indem sie hydrophile Seitenketten einführen oder spezielle Tensidsysteme in das Vinyl-Silikon-Netzwerk einmischen.

Gleichzeitig zeigen Vinyl-Silikon-Materialien eine sehr gute chemische Beständigkeit gegenüber vielen milden Säuren, Basen und Reinigungsmitteln, was dazu beiträgt, ihre Eigenschaften während der Desinfektion und Lagerung zu erhalten. Für Dentalhersteller ist der Zugang zu hydrophilen, aber chemisch robusten Vinyl-Silikon-Bausteinen ein entscheidender Schritt hin zu hochwertigen “hydrophilen PVS-” Abformmaterialien.

2.5 Kompatibilität mit Gips, Kunststoff und digitalen Workflows

Aufgrund ihrer chemischen Trägheit und ihrer Oberflächeneigenschaften zeigen Vinyl-Silikon-Abformmaterialien:

Gute Trennwirkung von Dentalgips,

geringe Wechselwirkung mit den meisten 3D-Druckharzen,

stabiles optisches Verhalten (einschließlich Brechungsindex) bei der Abtastung mit Laborscannern.

Dies macht Vinyl-Silikon-PVS nicht nur für traditionelle Gipsmodelle geeignet, sondern auch für Arbeitsabläufe, bei denen:

die Abformung ausgegossen,

das Gipsmodell gescannt,

und die Daten in CAD/CAM-Systeme importiert werden.

In vielen Kliniken und Laboren, die sich noch im Übergang von konventionellen zu vollständig digitalen Prozessen befinden, sind Vinyl-Silikon-Abformungen die Brücke zwischen zwei Welten.

3. Welches Vinylsilikon braucht die Dentalindustrie wirklich?

Aus Sicht eines Rohstofflieferanten’Aus der Perspektive, den Dentalabformungs- und Silikonkautschukmarkt zu bedienen, bedeutet dies, ein Vinyl-Silikon-Portfolio zu entwickeln, das direkt den Bedürfnissen der Dentalmaterialhersteller entspricht.

3.1 Vinyl-Silikon-Fluide und Basispolymere

Niedrigviskose Vinyl-Silikon-Fluide werden verwendet, um die Fließfähigkeit anzupassen und die Benetzung bei dünnfließenden Materialien zu verbessern. Höhermolekulare oder leicht verzweigte Basispolymere werden eingesetzt, um Elastizität und Rückstellung zu erhöhen.

Durch die Bereitstellung eines breiten Viskositätsbereichs und eines klar spezifizierten Vinylgehalts können Lieferanten Formulierern helfen, schnell die richtige Kombination zu finden für:

Putty,

schwerfließende / Löffelmaterialien

Materialien für die mittlere und leichte Körperwaschung

Die Kombination von Dichtewerten, Viskositätsdaten und anderen Eigenschaften in einem Informationspaket erleichtert es Herstellern, Rezepturen und Verarbeitungsbedingungen zu entwickeln.

3.2 Vinyl-MQ-Silikonharze und Silikonharze

Vinyl-MQ-Silikonharze fungieren als “hartes Skelett” und Verstärkungspunkte im Netzwerk. Sie tragen dazu bei, den Eindruck zu erzeugen:

Beständigkeit gegen Zusammenfallen unter Tray-Druck

Halten Sie das Tray-Material bei verschiedenen Temperaturen maßstabsgetreu stabil

Verbesserung der Kantenschärfe und Detailwiedergabe

Durch Anpassung des M/Q-Verhältnisses, des Vinylgehalts und des Lösungsmitteltyps (z. B. Systeme auf Xylol- oder anderen kompatiblen Lösungsmittelbasis) können Lieferanten Harze für Folgendes optimieren:

Knetmaterialien mit hoher Härte

Tray- oder Monophasenmaterialien mittlerer Härte

Beschichtungen und Vergussmassen, bei denen mechanische Festigkeit und Isolierung erforderlich sind

Diese Harze bieten Herstellern zusammen mit geeigneten Füllstoffen in Mikrometergröße leistungsstarke Werkzeuge zur Feinabstimmung mechanischer Eigenschaften und des spezifischen Gewichts.

3.3 Platinkatalysierte Systeme und Vernetzungsdichte

Zahnärztliche Abformmaterialien müssen strenge klinische Zeitvorgaben erfüllen: eine verarbeitbare Mischzeit, eine vorhersehbare intraorale Abbindezeit und eine zuverlässige Haltbarkeit. Vinylsilikon-Formulierungen werden im Allgemeinen durch einen Platinkatalysator gehärtet, und die Reaktion verläuft als Additionshärtung zwischen Vinylgruppen und Si-H-Gruppen.

Vinylsilikon-Lieferanten können dies unterstützen, indem sie aufeinander abgestimmte platinkatalysierte Systeme und Inhibitorpakete anbieten, die:

Vernetzungsdichte und Härte steuern

Haltbarkeit während der Lagerung an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort stabil halten

eine Katalysatorvergiftung durch übliche dentale Klebstoffe oder andere am Behandlungsstuhl verwendete Materialien vermeiden

Ein gut abgestimmtes Vernetzungssystem reduziert die Chargenvariabilität und bietet dem Zahnarzt ein gleichmäßigeres Erlebnis am Behandlungsstuhl.

3.4 Funktionelle Vinylsilikoneinheiten für hydrophile und Spezialqualitäten

Durch den Aufbau von PEG-Segmenten, Hydroxylgruppen oder anderen hydrophilen Einheiten in die Vinylsilikonkette können Rohstofflieferanten funktionelle Polymere bereitstellen, die:

die Oberflächenbenetzbarkeit des Abdrucks erhöhen

die mechanische Festigkeit akzeptabel halten

die Detailwiedergabe unter feuchten Bedingungen verbessern

Solche funktionellen Vinylsilikonpolymere sind die Basis für die nächste Generation hydrophiler PVS-Abdruckmaterialien. Sorgfältig ausgewählte Additive und Verarbeitungsmethoden ermöglichen es Herstellern, die Leistung für eine Vielzahl klinischer Anwendungen maßzuschneidern.

4. Anwendungsmöglichkeiten für Vinylsilikon im dentalen Bereich und darüber hinaus

Über klassische PVS-Abdruckmaterialien hinaus haben Vinylsilikonsysteme ein breiteres Potenzial in der Zahnmedizin und verwandten Branchen.

4.1 Dentale Unterfütterungen, Vergussmassen und Elektronik im Mundbereich

Durch Verringerung der Vernetzungsdichte und Verwendung weicherer Füllstoffe und Weichmacher können Vinylsilikonelastomere formuliert werden als:

weiche Unterfütterungen und elastische Prothesenuntermaterialien

Verguss- und Verkapselungsverbindungen für kleine Elektronik in der Nähe der Mundhöhle, wo Isolierung, Chemikalienbeständigkeit und Flexibilität erforderlich sind

Schutzschichten auf kleinen Leiterplatten, die in medizinischen und dentalen Geräten verwendet werden

Diese Produkte profitieren von denselben Isolations-, Witterungs- und mechanischen Eigenschaften, die Silikonharze in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen und in der allgemeinen Elektronik attraktiv machen.

4.2 Temporäre Dichtungs- und Barrierewerkstoffe

Dank ihrer Elastizität und niedrigen Oberflächenenergie können Vinylsilikonmaterialien verwendet werden als:

temporäre Dichtungsmaterialien während der endodontischen Behandlung

Gingivabarrieren oder Isolationsschichten bei Bleichverfahren

Schutzabdeckungen bei verschiedenen restaurativen Verfahren

Sie bieten kontrollierte Abdichtung und einfache Entfernung ohne Beschädigung der Zahnsubstanz.

4.3 Unterstützung der digitalen Zahnmedizin und des 3D-Drucks

Mit dem Wachstum der digitalen Zahnmedizin verwenden immer mehr Labore 3D-Druckharze zur Herstellung von Modellen und individuellen Schalen. Stabile Vinylsilikonabformungen in Kombination mit scanfreundlichen Oberflächen sind ein wichtiger Einstieg in den digitalen Workflow.

In Zukunft besteht zudem das Potenzial, flexible Druckmaterialien auf Vinylsilikonbasis für individuelle orale Geräte, Schienen oder Schutzmundstücke zu entwickeln, was die Rolle von Vinylsilikon in der digitalen dentalen Fertigung weiter ausbaut.

4.4 Mundschutz und medizinisches Zubehör

Aufgrund ihrer Biokompatibilität und weichen Elastizität werden Silikonsysteme bereits in Bisregistriermaterialien, Mundschutzen und Geräten gegen Schlafapnoe eingesetzt. Die Vinylsilikonchemie kann helfen, Härte, Zugfestigkeit und Haltbarkeit für solche langlebigen Mundgeräte fein abzustimmen und Designern so eine bessere Kontrolle über Komfort und Leistung zu ermöglichen.

5. Wie wählt man dentales Silikonmaterial aus?

Der Fortschritt in der dentalen Abformtechnologie hängt nicht nur von besseren Techniken oder fortschrittlicheren Scannern ab. Er beruht auch auf kontinuierlichen Verbesserungen des Vinylsilikon-Materialsystems, das den Kern von PVS-Abformmaterialien bildet.

Polyvinylsiloxanabformungen auf Basis von Vinylsilikonpolymeren haben in der klinischen Praxis bereits ihre Maßgenauigkeit und Langzeitstabilität bewiesen. Durch die sorgfältige Gestaltung von Vinylsilikonflüssigkeiten, Vinylsilikonharzen, MQ-Harz, Füllstoffen und passenden Platin-Katalysatorsystemen können Rohstoffhersteller Folgendes weiter optimieren:

• mechanische Eigenschaften und Reißfestigkeit
• Hydrophilie und chemische Beständigkeit
• Verarbeitungszeit und Abbindeprofile
• Verträglichkeit mit Gips, 3D-Druck-Workflows und anderen Materialien

XJY Silicones ist einer der führenden Hersteller von MQ-Silikonharzen und VMQ-Silikonen in China. Wir verfügen über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Forschung und Entwicklung sowie in der Herstellung von Silikonen und können auf mehr als 15 Patente und technischen Support verweisen. Unsere Silikonrohstoffprodukte erfüllen die Anforderungen der Silikonkosmetikbranche und unterstützen die Bereitstellung diverser kundenspezifischer Lösungen.