Laboratory studies of the influence of thermal cycling on anti-wear properties of composites used in biotribological friction PAIRS

This paper presents the problems associated with changes in resistance to the tribological wear of light-cured polymer matrix ceramic composites (LC PMCCs) used in conservative dentistry and in dental prosthetics (fillings of carious cavities, dental bridges, structural reinforcements of the dental arch). Wear resistance of the surface layer of PMCCs depends on the time of exposure to the conditions of the oral environment, such as alternating temperatures and the exposure to liquids. The aim of the study was to assess changes in the mechanical properties of the surface layer under thermal cycling in liquid. Indentation hardness tests and scratch tests were performed before and after conditioning. Conditioning included 10,000 cycles of step temperature changes (10–70°C). The results of the scratch tests showed that universal composites that had relatively high filler contents were more resistant to scratching than flow type composites with lower filler contents. It was found that cyclic changes in ambient temperature reduced the wear resistance of universal composites but improved the resistance of flow type composites. In addition, in the case of flow type composites, the hardness of the surface layer was also increased.

W pracy zaprezentowano problematykę zmian odporności na zużycie tribologiczne światłoutwardzalnych kompozytów polimerowo-ceramicznych (LC PMCCs–light-cured polymer matrix ceramic composites) stosowanych w stomatologii zachowawczej oraz w protetyce stomatologicznej (wypełnienia ubytków próchnicowych w zębach, mosty stomatologiczne, wzmocnienia konstrukcyjne łuku zębowego). Odporność na zużycie warstwy wierzchniej PMCCs jest cechą zależną od czasu oddziaływania środowiska jamy ustnej, między innymi zmiennej temperatury i obecności płynów. Celem pracy była ocena zmian właściwości mechanicznych warstwy wierzchniej ze względu na cykliczne oddziaływanie płynów o zmiennej temperaturze. Badano twardość indentacyjną i ślad zarysowania przed i po kondycjonowaniu. Kondycjonowanie obejmowało 10 tys. cykli skokowej zmiany temperatury (10–70°C). Wyniki testu zarysowania wykazały, że materiały typu uniwersalnego o względnie dużej zawartości wypełniacza są bardziej odporne na zarysowania niż materiały typu flow o mniejszej zawartości wypełniacza. Stwierdzono, że cykliczne zmiany temperatury otoczenia zmniejszają odporność na zużycie kompozytów uniwersalnych, natomiast poprawiają odporność kompozytów typu flow. Ponadto w przypadku kompozytów typu flow obserwowano umocnienie warstwy wierzchniej polegające na wzroście twardości.