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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Departamento de Física e Química
Pós-Graduação em Ciência dos Materiais
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
“Estudo de propriedades físico-químicas de resinas odontológicas:
grau de conversão, dureza e expansão térmica.”
Renata Sanches Ferreira Rocha
Orientador: Prof. Dr. João Carlos Silos Moraes
Dissertação apresentada à Faculdade
de Engenharia do Campus de Ilha
Solteira – SP, Universidade Estadual
Paulista - UNESP, Departamento de
Física e Química, como parte das
exigências para a obtenção do Título
de Mestre em Ciência dos Materiais.
Ilha Solteira – SP
2006
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FICHA CATALOGRÁFICA
Elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação/Serviço Técnico
de Biblioteca e Documentação da UNESP-Ilha Solteira
Rocha, Renata Sanches Ferreira.
R672e Estudo de propriedades físico-químicas de resinas odontológicas : grau de conversão,
dureza e expansão térmica / Renata Sanches Ferreira Rocha – Ilha Solteira : [s.n.], 2006
73 p. : il.
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha
Solteira, 2006
Orientador: João Carlos Silos Moraes
Bibliografia: p. 58-64
1. Resinas dentárias. 2.Fourier, Espectroscopia de infravermelho por transformada de.
3. Dureza – Propriedades mecânicas. 4. Dilatação linear.
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DEDICATÓRIA
A Deus, por ter me permitido trilhar este caminho, protegendo-me com Seu Amor e
orientando-me com Sua Sabedoria.
Aos meus pais, José e Vera
“De vocês recebi o dom da vida. Só por ela me sentiria infinitamente grata, mas vocês
me presentearam com mais; revestiram-me de carinho, amor e dedicação. Trabalharam
para que meus sonhos pudessem ser realizados, sacrificando os seus sonhos em favor
dos meus, sempre se mostrando fortes e prontificados a me estimular nos momentos de
fraqueza e insegurança.¨
Aos meus irmãos, Luciana e Júnior, pelo companheirismo, apoio e o prazer da
convivência fraterna.
Ao meu esposo Antônio, cujo apoio e incentivo tornaram a caminhada mais leve.
Ao meu filho Caio, que é o grande impulsor desta conquista e tem tornado tudo mais
significativo.
Dedico a vocês que compartilharam comigo a alegria desta conquista e se
realizam com minha felicidade.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Dr. João Carlos Silos Moraes, meu orientador, pelos
conhecimentos transmitidos, atenção e amizade. Agradeço a oportunidade que você me
proporcionou e o aprendizado que tanto enriqueceram minha formação. Sua
competência na arte de ensinar e compreensão das minhas limitações tornaram possível
a realização deste trabalho. A você expresso minha admiração e respeito.
A todos os professores do Departamento de Física e Química, e em especial aos
Professores Cláudio Luiz Carvalho, Darcy Hiroe Fujii Kanda, Devaney Ribeiro do
Carmo, Edinilton Morais Cavalcante, Eudes Borges Araújo, Hermes Adolfo de Aquino,
Keizo Yukimitu, José Antônio Malmonge, Laércio Caetano, Luiz Francisco Malmonge,
Maria Ângela Cordeiro, Victor Ciro Solano Reynoso, Walter Katsumi Sakamoto, que
de um modo ou outro contribuíram para a realização deste trabalho, estando sempre
dispostos a ajudar.
Aos Professores João Manuel Marques Cordeiro e Cláudio Luiz Carvalho por
comporem a comissão examinadora do exame de qualificação.
Ao Professor Jean Richard Dasnoy Marinho pela simpatia e atenção dispensada
sempre que procurado.
Às secretárias do Departamento de Física e Química, Nancy de Fátima Villela
Torres e Rosimary Galana Gerlin e à servidora Elza Coletti dos Santos pela gentileza e
carinho.
Aos servidores administrativos da biblioteca, João Josué Barbosa, Cleide Maria
da Silva Ferreira, Neide Aparecida Palombo da Silva e Terezinha Alves de Souza, pelo
atendimento e atenção.
Aos técnicos de laboratório Erlon Batista Nogueira, Gilberto Antônio de Brito,
Mário Pinto Carneiro Júnior e Levi Jacinto Vieira Júnior, que não pouparam esforços na
elaboração deste trabalho.
Aos alunos da iniciação científica Augusto e Ana Paula, pela colaboração nos
experimentos laboratoriais.
Aos colegas do departamento de Física e Química: Antônio Rafael, Augusto,
Célio, Cleber, Élio, Érick, Egiane, Fábio, Fernanda, Giovana, Idalci, Luiz Henrique,
Joelson, Luciene, Michela, Moisés, Nair, Nylcinéia, Patrícia, Patrini, Paulo, Raphael,
Reginaldo, Renato, Rudi, Salmo, Sílvia, Vabson, Willian. Muito obrigada pelo auxílio,
carinho e momentos felizes compartilhados na convivência diária. Vocês estão
guardados em meu coração.
Ao amigo Alailson, pela amizade sincera que cultivamos durante o curso e apoio
nas horas de desânimo.
Ao amigo Cristiano pela amizade e valiosa ajuda na realização deste trabalho.
A Faculdade de Odontologia de Araçatuba, na pessoa do professor Dr. Alberto
Carlos Botazzo Delbem, que permitiu a utilização do aparelho para as medidas de
microdureza.
Ao meu sogro, sogra, tios, tias, primos, primas, cunhados e cunhadas, pela ajuda,
amizade e estarem sempre a torcer por mim. Em especial minha tia Maria, que não ficou
até o término deste trabalho, mas deixou meu coração marcado pelo seu carinho e com
saudades.
A todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram para o
desenvolvimento deste trabalho.
Enfim, a todos vocês meu reconhecimento e eterna gratidão.
RESUMO
As resinas compostas vêm sendo estudadas de longa data, sempre na procura de
propiciar aos clínicos um melhor entendimento do seu processo de polimerização e a
obtenção de melhores resultados nos procedimentos restauradores. A proposta deste
trabalho foi determinar o grau de conversão, a microdureza e o coeficiente de expansão
térmica das resinas restauradoras TPH Spectrum (Dentsply) e Filtek P60 (3M), em
função da profundidade. Os materiais foram polimerizados por uma fonte de luz
halógena durante 40 segundos em anéis de alumínio em diferentes espessuras (1, 2, 3 e
4 mm). O grau de conversão foi determinado através da espectroscopia no
infravermelho próximo com transformada de Fourier, utilizando a razão entre bandas de
absorção correspondentes às ligações duplas alifáticas e aromáticas. Para tanto, foram
confeccionadas pastilhas contendo 20mg de resina e 150mg de KBr e os espectros
foram obtidos em um espectrômetro Nexus 670 (Nicolet). As medidas de microdureza
Vickers foram obtidas com um aparelho HMV 2000 (Shimadzu), utilizando uma
amostra de cada espessura. A expansão térmica foi estudada através da técnica da
extensometria. Os resultados mostraram que para as duas resinas ocorre uma diminuição
no grau de conversão e na microdureza à medida que se aumenta a profundidade, como
esperado. Para as medidas de expansão térmica, a resina Filtek P60 não apresentou
diferenças significativas nas quatro profundidades, enquanto para a resina TPH
Spectrum houve um aumento no coeficiente de expansão térmica com a profundidade.
Não foi observada uma correlação entre o grau de conversão e a microdureza nas duas
resinas estudadas. A determinação do grau de conversão através de espectros de
absorção no infravermelho próximo mostrou-se mais preciso do que quando
determinado a partir de espectros na região infravermelho médio.
ABSTRACT
The composite resins have been widely studied allowing a better understanding
of the process of polymerization. As consequence, better results in the clinical
procedures have been obtained. The purpose of this work was to study the degree of
conversion, the hardness and the thermal expansion of the TPH Spectrum (Dentsply)
and Filtek P60 (3M) resins in different depths. Samples were prepared for each resin
using aluminum rings 10 mm in internal diameter and with different thickness (1, 2, 3,
and 4 mm). Resin composites were cured with a halogen light curing unit for 40 s. The
degree of conversion was determined from FTIR spectra by comparison of the aliphatic
=CH
2
bond at 4743 cm
-1
with that of the aromatic component at 4623 cm
-1
for the cured
and uncured states. For that, pellets containing 20 mg of resin powder (cured or
uncured) and 150 mg of KBr powder were made. The near infra-red spectra were
obtained in a FT-IR spectrophotometer (model Nexus 670, Nicolet). The Vickers
hardness was measured with a Micro Hardness Tester (model HMV 2000, Shimadzu).
The thermal expansion was studied through the strain gauge technique. The results
showed a decrease in the value of DC and hardness as increases the depth. For Filtek
P60 resin, it was not observed significant difference in the coefficient of thermal
expansion at different depths. On the other hand, an increase was observed in the
coefficient as it increases the depth for the TPH Spectrum resin. There is not correlation
between the conversion degree and the microhardness for the two studied resins. DC
values more accurate were obtained from near infra-red spectra when compared with
those obtained from medium infra-red spectra.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Monômeros mais utilizados como matrizes orgânicas das resinas
odontológicas.................................................................................................................. 18
Figura 2: Mecanismo de formação de radicais livres após a ativação por luz. .............. 20
Figura 3: Espectro Eletromagnético. .............................................................................. 23
Figura 4: (A) e (B) Modos de deformação axial simétrica e assimétrica na molécula de
CO
2
, respectivamente; (C) Modo de deformação angular.............................................. 25
Figura 5: Espectro do ¨background¨ na região do infravermelho médio........................ 29
Figura 6: Coincidência entre linha de absorção da água (linha tracejada) presente no ar e
banda de absorção (linha contínua) . .............................................................................. 29
Figura 7: Espectro do ¨background¨ na região do infravermelho próximo. ................... 30
Figura 8: Espectros de absorção de uma resina composta. A linha contínua representa o
espectro da resina não polimerizada e a linha tracejada da resina polimerizada............ 31
Figura 9 : Penetrador de Vickers e a impressão na superfície do material testado. ....... 34
Figura 10: Esquema de um extensômetro com indicativo das principais partes............ 37
Figura 11: Ponte de Wheatstone..................................................................................... 37
Figura 12: Resinas compostas utilizadas........................................................................ 39
Figura 13: Fotopolimerizador CL-K50 (Kondortech).................................................... 40
Figura 14: Arranjo experimental utilizado na confecção das amostras.......................... 41
Figura 15: (A) Sistema utilizado no desgaste da resina acoplado na morsa da máquina
fresadora; (B) visualização da amostra sendo desgastada.............................................. 42
Figura 16: Espectrômetro Nexus 670 ( Nicolet)............................................................. 43
Figura 17: (A) Microdurômetro; (B) detalhe da indentação do disco de resina............. 44
Figura 18: Representação das localizações das indentações na face irradiada e não-
irradiada dos corpos-de-prova. ....................................................................................... 44
Figura 19: Amostra com extensômetro colado em sua superfície.................................. 45
Figura 20: Circuito meia ponte de Wheatstone utilizado para o estudo de expansão
térmica. ........................................................................................................................... 46
Figura 21: (A) Sistema utilizado para medidas de expansão térmica; (B) detalhe da
amostra na estufa. ........................................................................................................... 47
Figura 22: Representação gráfica do grau de conversão e profundidade das resinas
Filtek P60 e TPH Spectrum............................................................................................ 48
Figura 23:Representação gráfica da dureza e profundidade das resinas Filtek P60 e TPH
Spectrum......................................................................................................................... 51
Figura 24: Mudança do coeficiente de deformação em função da temperatura............. 54
Figura 25: Expansão em função da temperatura da resina TPH Spectrum em quatro
diferentes profundidades. ............................................................................................... 56
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Informações dos compósitos estudados....................................................................39
Tabela 2: Grau de conversão (%) das resinas Filtek P60 e TPH Spectrum. A espessura 0 mm
corresponde à face da amostra irradiada...................................................................................48
Tabela 3: Medida de microdureza Vickers (Kgf/mm
2
) das resinas estudadas. A espessura 0
mm corresponde à face por onde a amostra foi irradiada.........................................................51
Tabela 4: Relação entre a dureza da superfície irradiada e não irradiada (%). ........................52
Tabela 5: Coeficiente de expansão térmica da resina Filtek P60, em µstrain /°C, e temperatura
de transição vítrea (Tg).............................................................................................................54
Tabela 6: Coeficiente de expansão térmica da resina TPH Spectrum, em µstrain /°C, e
temperatura de transição vítrea (Tg).........................................................................................54
SUMÁRIO
1. Introdução.........................................................................................................................13
2. Fundamentos teóricos.......................................................................................................15
2.1. Resinas restauradoras diretas........................................................................................15
2.1.1. Classificação das resinas compostas.........................................................................21
2.2. Espectroscopia no infravermelho .................................................................................23
2.2.1. Espectrômetro infravermelho ...................................................................................25
2.3. Grau de conversão (GC)...............................................................................................26
2.4. Ensaio de dureza...........................................................................................................32
2.5. Coeficiente de expansão térmica e extensometria........................................................35
3. Metodologia......................................................................................................................39
3.1. Material.........................................................................................................................39
3.2. Método..........................................................................................................................40
3.2.1. Confecção das amostras ...........................................................................................40
3.2.2. Análise de grau de conversão (GC)..........................................................................41
3.3. Ensaio de microdureza .................................................................................................43
3.4. Expansão térmica..........................................................................................................44
4. Resultados e discussão .....................................................................................................48
4.1. Grau de conversão ........................................................................................................48
4.2. Ensaio de microdureza .................................................................................................50
4.3. Expansão térmica..........................................................................................................53
5. Conclusão .........................................................................................................................57
6. Referências .......................................................................................................................58
Anexo 1: Dados de grau de conversão..................................................................................... 66
Anexo 2: Dados de microdureza.............................................................................................. 69
Anexo 3: Dados de expansão térmica............................................................................. 70
13
1. INTRODUÇÃO
A busca por um material que reparasse a morfologia, a função e a estética aos dentes
restaurados sempre foi uma preocupação da Dentística Restauradora, especialidade da
Odontologia responsável por procedimentos preventivos e restauradores. Atualmente, dentre
os materiais restauradores diretos utilizados as resinas compostas são as que mais têm se
destacado. A exigência estética da sociedade atual, o desenvolvimento de novas técnicas
restauradoras e o aprimoramento das resinas compostas tem levado a um desenvolvimento
crescente no uso destes materiais. Com isso, suas indicações foram ampliadas e hoje é cada
vez mais comum o uso das resinas tanto nos dentes anteriores quanto nos posteriores.
Desde a introdução dos materiais compostos em 1960, avanços significativos
trouxeram melhorias nas propriedades das resinas, tais como resistência ao desgaste, às
fraturas, à infiltração marginal, menor contração térmica e uma melhor estabilidade de cor
1
.
Uma outra importante evolução nas resinas compostas ocorreu em relação ao seu sistema de
ativação. As primeiras resinas compostas quimicamente ativadas foram substituídas
inicialmente pelas resinas compostas ativadas com luz ultravioleta, e posteriormente ativadas
por luz visível.
Atualmente, as resinas fotopolimerizáveis têm sido largamente utilizadas na clínica
odontológica, por permitir um tempo de trabalho controlado pelo profissional
2
, fácil manuseio
e inserção na cavidade, boa propriedade mecânica e excelente estética. Apesar de todo o
desenvolvimento alcançado deficiências nas restaurações diretas ainda persistem como uma
inerente contração de polimerização
3
, microinfiltração e uma profundidade de polimerização
limitada
4
. Entre várias características essenciais para um material restaurador, as resinas
devem possuir uma adequada resistência à compressão, resistência à tração, resistência ao
desgaste e estabilidade dimensional sob todas as condições de uso, principalmente mudanças
de temperatura. As grandes mudanças térmicas ocorridas na cavidade bucal tornam o
coeficiente de expansão térmica relevante no uso dos materiais odontológicos e estudos têm
sido feitos na tentativa de encontrar materiais que possuam o coeficiente de expansão térmica
próxima ao das estruturas dentárias
5,6
.
A adequada polimerização das resinas compostas é um fator fundamental para a
obtenção de boas propriedades físicas e um melhor desempenho clínico das restaurações.
Uma polimerização insuficiente desses materiais pode reduzir a dureza, a estabilidade de cor,
a resistência, além de componentes não polimerizados poderem se desprender da restauração
contribuindo para o aparecimento de cáries secundárias e causar danos pulpares
7,8
. Diversos
14
trabalhos têm demonstrado a importância do grau de polimerização sobre as propriedades
físicas e mecânicas das resinas compósitas
9,10
.
Para a análise da profundidade de polimerização das resinas restauradoras métodos
diretos e indiretos têm sido propostos. Como métodos indiretos utilizam-se a microscopia
óptica, o método da raspagem e os testes de microdureza. Os métodos diretos, como a
espectroscopia no infravermelho e espectroscopia Raman, determinam o grau de conversão do
monômero durante o processo de polimerização
11,12
.
A espectroscopia no infravermelho vem se mostrando como o método mais confiável
para analisar a profundidade de cura das resinas fotoativadas por determinar diretamente a
quantidade de monômero que é convertido durante o processo de polimerização
13
. Duas
regiões espectrais são utilizadas para a obtenção de espectros de absorção: regiões de
infravermelho médio (MIR) e infravermelho próximo (NIR)
14
. A determinação do grau de
conversão a partir da análise quantitativa de espectros NIR tem demonstrado ser mais preciso
devido à ausência de absorção de água. O método indireto de microdureza tem como
vantagens o fato de ser relativamente simples e por apresentar, para alguns materiais, uma
correlação com o grau de conversão
15,16,17
.
Este trabalho teve como proposta estudar o grau de conversão na polimerização de
duas resinas em função da profundidade de cura, e o seu efeito em propriedades físicas como
dureza e expansão térmica. Além disso, verificar se há correlação entre a dureza e o grau de
conversão. Como conseqüência, busca-se conhecer melhor o comportamento das resinas
estudadas visando obter melhores resultados no dia a dia dos clínicos, orientando estes quanto
à otimização dos procedimentos restauradores.
15
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.1. RESINAS RESTAURADORAS DIRETAS
As primeiras resinas para restaurações dentais diretas foram lançadas no mercado por
Blumenthal, em 1936 durante a II Guerra Mundial. A composição deste material era um pó
(metacrilato de glicidila) e um líquido (ácido acrílico) que polimerizava pelo processo de
óxido-redução. As resinas acrílicas baseadas nos metacrilatos apresentavam boas
características estéticas para a época, resistência e insolubilidade em fluídos orais, tornando-as
superiores aos cimentos de silicato, materiais até então existentes. No entanto, a excessiva
contração de polimerização, o elevado coeficiente de expansão térmica, porosidades e o
manchamento resultavam em fracassos clínicos após um período curto de tempo
18
. No intuito
de melhorar as propriedades físicas das resinas acrílicas, vários pesquisadores iniciaram seus
estudos. Por volta de 1940, Paffenbarger adicionou partículas inorgânicas (partículas de
cargas) à resina acrílica tentando diminuir o coeficiente de dilatação e aumentar a sua
resistência mecânica. Em 1948, Ward alterou o sistema de polimerização para diminuir os
problemas de óxido-redução e porosidade superficial, introduzindo um sistema de
polimerização com o ácido sulfínico e não mais o ácido acrílico
18
. Em 1951, Knok e Glenn,
baseados nas experiências de Paffenbarger adicionaram 15% de silicato de alumínio à resina
acrílica, obtendo o que foi considerado na época como resina composta, uma vez que o
produto obtido era formado por outros dois que não reagiam entre si. Porém este material não
obteve sucesso, pois o silicato funcionava como cunha na resina acrílica, fraturando-se com
facilidade.
Um maior avanço na história das resinas ocorreu com os estudos de Raphael Lee
Bowen. Motivado pelas limitações das resinas acrílicas, iniciou suas experiências
desenvolvendo as resinas epoxídicas, e em 1951, reforçou as resinas epoxídicas com
partículas de carga. As deficiências das resinas epoxídicas, como a lenta velocidade de
polimerização e a instabilidade de cor, estimularam este pesquisador em combinar as
vantagens das resinas epoxídicas com as resinas acrílicas
19
. O produto da reação entre um
Bisfenol A e o metacrilato de glicidila (GMA) formou a molécula de dimetacrilato de bisfenol
A-bis-glicidila (Bis-GMA) ou molécula de Bowen, que ainda hoje é matriz orgânica em
vários materiais de aplicações odontológicas.
Em 1963, Bowen
20
sugeriu que o aumento da parte inorgânica e o tratamento da
superfície das partículas inorgânicas com um vinil silano resultariam no aumento da
16
resistência mecânica e no módulo de elasticidade e uma relativa redução da contração de
polimerização e do coeficiente de expansão térmica. Este achado fez com que os compósitos
ou resinas compostas rapidamente substituíssem os cimentos de silicato e as resinas acrílicas,
até então utilizados.
O material compósito é geralmente formado de dois ou mais constituintes insolúveis
um no outro e, esta combinação, possui propriedades superiores ou intermediárias daquelas
dos componentes originais. Compósito, em odontologia, se refere à estrutura que apresenta
uma combinação de fase orgânica e inorgânica em sua composição. As resinas compostas
representam um bom exemplo, uma vez que são compostas principalmente por uma matriz
orgânica, cargas inorgânicas e um silano (agente de união entre as duas fases)
18
. O termo
resinas compostas é mais frequentemente utilizado para denominação dos compósitos
restauradores.
As resinas compostas são baseadas em sistemas multicomponentes de monômeros
metacrilatos. Estes monômeros são usualmente difuncionais, embora os monômeros
monofuncionais também sejam usados. A funcionalidade é baseada nos grupos metacrilatos
reativos na polimerização
7
.
O componente orgânico de um compósito dental polimerizado é a matriz polimérica.
O polímero é uma macromolécula formada pela união de várias unidades estruturais
recorrentes chamadas monômeros. O processo pelo quais os monômeros são unidos e
convertido em polímero é chamado de polimerização. Os monômeros usados na Odontologia
são geralmente líquidos que se convertem em sólidos durante o processo de polimerização
21
.
A polimerização dos monômeros dimetacrilatos ocorre através de um mecanismo de
poliadição iniciado por radicais livres, que ocorre em três estágios distintos e concomitantes:
iniciação, propagação e terminação.
Os monômeros dimetacrilatos polimerizam formando cadeias tridimensionais com
grande quantidade de ligações cruzadas, as quais conferem grande resistência mecânica à
cadeia reticulada
22
.
A maioria das resinas compostas emprega como matriz orgânica monômeros que são
substâncias aromáticas como o Bis-GMA e/ou diacrilatos alifáticos como os uretanos
dimetacrilatos.
A molécula de Bis-GMA, principal monômero formador da maioria dos compósitos
disponíveis comercialmente, pode ser descrita como um éster aromático de um dimetacrilato,
sintetizado a partir de uma resina epoxídica (etilenoglicol de bisfenol A) e metilmetacrilato.
Apresenta alto peso molecular e reduzida flexibilidade, devido à presença de dois grupos
17
aromáticos no centro da cadeia
21
. Os monômeros de alto peso molecular, como o Bis-GMA,
são altamente viscosos à temperatura ambiente. O uso de monômeros diluentes é essencial
para produzir pastas de melhor consistência na prática clínica bem como aumentar a
incorporação de partículas de carga. Os monômeros de baixa viscosidade frequentemente
empregados como diluentes são o TEGDMA (trietilenoglicol dimetacrilato) e o EGDMA
(etilenoglicol dimetacrilato). A adição do TEGDMA ou outra molécula de baixo peso
molecular aumenta o grau de conversão do compósito, mas também a contração de
polimerização, um fator que limita a quantidade de monômero de baixo peso molecular que
pode ser adicionado em um composto
19
.
Entre os produtos que empregam os monômeros uretanos dimetacrilatos, o
dimetacrilato de isooctil-bis-etilenoglicouretano (UEDMA), mais conhecido por etileno
uretano dimetacrilato, é o mais utilizado. Estes monômeros também apresentam alto peso
molecular, mas menor viscosidade e uma grande flexibilidade devido à ligação uretano
21
.
Alguns compósitos associam monômeros de Bis-GMA com UEDMA, além de outras
matrizes orgânicas, como o Bis-EMA (dimetacrilato de bisfenol A bis-etilenoglicol). O Bis-
EMA é um homólogo do Bis-GMA, sem a presença dos grupos hidroxila, o que promove
significativa redução nas pontes de hidrogênio intermoleculares, resultando em maior
mobilidade
21
. A Figura 1 mostra os monômeros mais utilizados.
A incorporação das partículas inorgânicas à matriz orgânica melhora
consideravelmente as propriedades físicas e mecânicas dos materiais. Assim, há uma
diminuição na contração de polimerização e no coeficiente de expansão térmica e um
aumento na resistência a abrasão e a compressão
18
. Além disso, o volume, tamanho e a
distribuição por tamanho das cargas inorgânicas são fatores determinantes nas propriedades e
no desempenho clínico do compósito. As partículas inorgânicas mais utilizadas são os vidros
de bário, boro, zinco, estrôncio, quartzo, zircônia, sílica pirolítica e o silicato-lítio-alumínio.
18
CH
3
C
CH
2
CO
O
CH
2
CH
OH
CH
2
OC
CH
3
CH
3
OCH
2
CH
OH
CH
2
OC
O
C
CH
2
CH
3
Bis-GMA
CH
2
C
CH
3
CO
O
CH
2
CH
2
OC
O
NH C CH
2
CH
2
CH
3
CH CH
2
CH
2
NH C
O
OCH
2
CH
2
OC
O
C
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
UEDMA
CH
2
C
CH
3
C
O
OCH
2
CH
2
OC
CH
3
CH
3
OCH
2
CH
2
OC
O
C
CH
3
CH
2
2
2
Bis-EMA
CH
3
C
CH
2
C
O
OCH
2
CH
2
OCH
2
CH
2
OCH
2
CH
2
OC
O
C
CH
2
CH
3
TEGDMA
.
Figura 1: Monômeros mais utilizados como matrizes orgânicas das resinas odontológicas.
As partículas inorgânicas são tratadas com agentes de união como os silanos
orgânicos, que são usados para promover a adesão entre a carga inorgânica e a matriz da
resina, provendo uma estabilidade hidrolítica e prevenindo a penetração de água na interface
resina/carga. Pequenas quantidades de outros aditivos como um sistema ativador–iniciador é
necessário para a polimerização. Inibidores como a hidroquinona aumentam a estabilidade de
armazenagem e previnem a polimerização prematura do produto. Pigmentos fornecem
tonalidades de cores semelhantes às estruturas dentárias. Os radiopacificadores permitem a
detecção das restaurações num exame radiológico.
As primeiras resinas compostas eram ativadas quimicamente e eram fornecidas em
duas pastas. Os radicais livres gerados pela reação química entre o peróxido de benzoíla
como agente iniciador e a amina terciária como ativador, iniciavam a polimerização dos
metacrilatos. A desvantagem da incorporação de bolhas no interior da massa durante a
19
espatulação inibindo a polimerização, além do reduzido tempo de trabalho fez com que as
resinas ativadas quimicamente ou autopolimerizáveis fossem substituídas por materiais
ativados fisicamente (luz ou calor).
No início na década de 70 surgiram os compósitos polimerizados com o uso da luz,
denominados fotopolimerizáveis. Os primeiros sistemas fotoativados usavam luz ultravioleta
(comprimentos de onda de 10 nm a 380 nm), que agia como ativador e excitava o iniciador,
normalmente um éter, que por meio de energização quebrava as duplas ligações carbono-
carbono e gerava os radicais livres. Estes por sua vez, também buscavam novas ligações para
conseguirem estabilidade formando os polímeros
23
. Alguns inconvenientes como uma
limitada profundidade de penetração, preocupações com o efeito da luz ultravioleta sobre a
retina e tecidos orais não pigmentados levaram ao desenvolvimento do sistema de ativação
por luz visível (comprimentos de onda situados no espectro da cor visível entre 400 a 700
nm).
Os sistemas de iniciação nas resinas ativadas por luz visível consistem de uma
molécula fotoiniciadora, geralmente a canforquinona e uma amina terciária ativadora, a
dimetilaminoetilmetacrilato (DMAEMA). A canforquinona tem uma faixa de absorção óptica
entre 400 e 500 nm, zona azul do espectro visível, ocorrendo uma máxima absorção em 467
nm
24
. Quando submetida à radiação da luz visível, as moléculas de canforquinona passam
para um estado triplete excitado e reage com as aminas terciárias (DMAEMA), formando
“excíplexes” (excitações complexas), que convertem a canforquinona e o DMAEMA em
radicais livres. Estes, por apresentarem um elétron sem par, ficam muito reativos e excitam as
ligações duplas alifáticas existentes entre os átomos de carbono (C=C) do monômero,
formando um par com um dos elétrons da ligação dupla, deixando os outros membros do par
livres e igualmente reativos que darão continuidade à reação
25
. A Figura 2 ilustra esta reação.
Diferentemente das resinas compostas autopolimerizáveis que se polimerizam
de maneira uniforme, desde que a mistura seja correta, a polimerização das resinas
fotopolimerizáveis somente se efetiva onde houver uma incidência de luz capaz de ativar a
canforquinona. A luz visível é absorvida, dispersada e conseqüentemente atenuada durante a
sua passagem através do material. Portanto, superfícies mais próximas à fonte de irradiação de
luz podem se apresentar mais eficientemente polimerizadas do que aquelas mais profundas.
Desta forma, a inserção da resina em pequenas camadas (incrementos) é indicada e os
fabricantes costumam recomendar um tempo de exposição e uma espessura adequada para a
polimerização dos incrementos.
20
Figura 2: Mecanismo de formação de radicais livres após a ativação por luz
19
.
Desde o surgimento dos compósitos fotoativados por fontes de luz visível, diferentes
fontes foram introduzidas no mercado. Os equipamentos comumente utilizados atualmente
são os aparelhos de luz halógena convencional e a base de LEDs (diodos emissores de luz).
Os fotopolimerizadores baseados em luz halógena, por terem efetividade comprovada e custo
relativamente baixo, são os mais utilizados pelos profissionais de Odontologia
26
. A luz
21
halógena é gerada quando a corrente elétrica aquece um filamento de tungstênio, levando a
emissão de um feixe de luz com vários comprimentos de onda. Além da lâmpada, o aparelho
possui um sistema de refrigeração, um contador de tempo, um filtro e um cabo, geralmente de
fibras ópticas, que conduz a luz até a área de aplicação
27
. O filtro é posicionado entre a
lâmpada e o cabo condutor, tendo como função selecionar comprimentos de onda entre 400 e
500 nm
28
.
2.1.1. CLASSIFICAÇÃO DAS RESINAS COMPOSTAS
Vários sistemas de classificação têm sido propostos para as resinas restauradoras. Uma
das classificações
19
utilizadas considera o tamanho médio das partículas de cargas em maior
proporção na sua composição, sugerindo uma divisão em:
1- Compósitos tradicionais: Também denominados de convencionais ou macroparticulados.
Sua utilização nos últimos anos tem sido restrita, devido principalmente ao surgimento dos
compósitos híbridos. A carga comumente utilizada é o quartzo moído com tamanho médio de
8 a 12 µm, na proporção de 70 a 80% em peso. A grande quantidade de carga confere boas
propriedades mecânicas. Em relação a contração de polimerização são superiores às resinas
acrílicas e possuem baixo coeficiente de expansão térmica linear (CETL). Clinicamente
apresentam alta rugosidade superficial e tendência à descoloração.
2- Compósitos microparticulados: Atualmente ainda são muito utilizados. A sílica coloidal
ou pirolítica com um tamanho médio de 0.04 a 0,4 µm e 35 a 60 % em peso, representam as
partículas inorgânicas destes materiais. A grande quantidade de matriz traz alguns problemas,
tais como: baixa resistência mecânica, maior contração de polimerização e maior CETL em
relação às convencionais. Apresentam grande lisura superficial e facilidade de polimento,
sendo indicadas para restaurações estéticas de faces lisas dos dentes.
3- Compósitos de partículas de cargas pequenas: Foram desenvolvidos para alcançar a lisura
semelhante aos de micropartículas e obter as propriedades físicas e mecânicas dos
tradicionais. O tamanho médio das partículas varia de 1a 5 µm e contêm 80% em peso de
carga. Alguns compósitos usam o quartzo como carga, mas a maioria incorpora vidros que
contêm metais pesados. A sílica coloidal é geralmente adicionada em 55% em peso para
22
ajustar a viscosidade da pasta. Houve uma melhora na resistência desses compósitos; a
contração e o coeficiente de expansão térmica são menores que as resinas convencionais e
apresentam uma razoável lisura.
4- Compósitos híbridos: Surgiram da combinação das propriedades mecânicas das resinas
compostas convencionais e a textura superficial das resinas de partículas pequenas. As resinas
mais modernas possuem sílica coloidal preenchendo os espaços entre as partículas de vidros
moídos com tamanho médio de 0,6 a 1,0 µm, constituindo um conteúdo de carga de
aproximadamente 75 a 80% em peso (a sílica coloidal representa 10 a 20% em peso deste
conteúdo). O CETL e contração de polimerização são relativamente baixos quando
comparados aos macroparticulados. Apresentam uma lisura superficial razoável. Segundo
Busato
18
, ainda existe a possibilidade de fazer uma subdivisão neste grupo, dependendo do
tamanho das partículas convencionais em macrohíbridas e microhíbridas. Embora suas
propriedades mecânicas sejam um tanto inferior às dos compósitos de partículas pequenas e
ainda apresentem alto grau de desgaste em relação ao amálgama, os híbridos são os mais
utilizados atualmente.
A preocupação com a toxicidade em potencial do mercúrio contido no amálgama e o
maior interesse por restaurações estéticas nos dentes posteriores direcionaram pesquisas para
a obtenção de um material mais adequado para estes dentes. Uma maior resistência ao
desgaste tem sido alcançada modificando a composição, tamanho, formato e distribuição das
partículas de carga ou a própria matriz orgânica. Estas resinas receberam inicialmente a
denominação de condensáveis, mas como não reduzem de volume na sua compactação devem
ser denominadas de resinas de alta densidade ou até mesmo compactáveis
29
. As resinas
compactáveis apresentam alta viscosidade, melhores propriedades mecânicas e menor
contração de polimerização em relação às resinas compostas tradicionais. Devido a sua maior
viscosidade são inseridas na cavidade similarmente ao amálgama, diminuindo o tempo de
trabalho para o dentista.
Cada tipo de resina, porém, tem sua indicação, dependendo do tipo de restauração e
das características determinadas pelas partículas de carga. Os resultados clínicos serão
melhores à medida que o profissional considerar a correta indicação, o aprimoramento técnico
exigido para o procedimento restaurador e a higienização do paciente.
23
2.2. ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO
A radiação no infravermelho foi descoberta por Herschel em 1800 e, por volta de
1900, Colblentz obteve os espectros de absorção no infravermelho de grande número de
compostos orgânicos
30
. Disponível comercialmente desde 1940, os espectrômetros
infravermelho obtiveram um grande avanço na década de 60 com a introdução de
instrumentos interferométricos e dos computadores para realizar a transformada de Fourier. A
técnica apresenta várias vantagens, tais como uma melhor razão sinal-ruído, menor tempo
para obtenção dos espectros, além de maior ganho de energia ao detector
31
. O
desenvolvimento dos computadores também permitiu que moléculas complexas pudessem ser
estudadas com grande rapidez e refinamento. Na odontologia, a técnica da espectroscopia no
infravermelho vem sendo aplicada no monitoramento em tempo real das cinéticas de
polimerização dos monômeros
32,33
e na determinação do grau de conversão na polimerização
das resinas
15,16
.
A radiação infravermelha corresponde à parte do espectro eletromagnético situada
entre as regiões do visível e das microondas. O espectro infravermelho pode ser dividido em
três regiões: o infravermelho distante (400 - 25 cm
-1
), o infravermelho médio (4000 - 400 cm
-
1
) e o infravermelho próximo (14285 - 4000 cm
-1
). A Figura 3 ilustra o espectro
eletromagnético enfatizando as regiões do infravermelho.
Figura 3: Espectro Eletromagnético
34
.
A radiação eletromagnética é composta por dois campos que oscilam em planos
perpendiculares entre si, o campo elétrico e o campo magnético, ambos propagando em
direção perpendicular ao seu plano de oscilação. Uma radiação eletromagnética se propaga
com a velocidade da luz, portanto, constante para todas as regiões do espectro. A absorção no
infravermelho ocorre quando a freqüência da radiação, multiplicada pela constante de Planck,
tem o mesmo valor da diferença de energia entre dois estados vibracionais, ou seja, o processo
envolve uma ressonância entre a diferença de níveis de energia vibracional da molécula e a
freqüência da radiação eletromagnética
30
24
ν
hE
=
∆
(1)
sendo h a constante de Planck (h = 6,626×10
-34
Js ) e ν a freqüência.
Um espectro infravermelho é obtido pela passagem da radiação através amostra,
determinando a fração da radiação incidente que é absorvida pela amostra. A intensidade das
bandas pode ser expressa em transmitância ou absorbância. A transmitância é a razão entre a
energia radiante transmitida por uma amostra e a energia radiante que nela incide
35
. A
absorbância é o logaritmo decimal do recíproco da transmitância:
)(log)
1
(log
0
1010
I
I
T
A ==
(2)
A freqüência ou o comprimento de onda de uma absorção depende das massas
relativas dos átomos, das constantes de força das ligações e da geometria das moléculas.
As posições das bandas no espectro de infravermelho podem ser apresentadas em
comprimento de onda ou número de ondas. Os espectroscopistas costumam utilizar a unidade
número de ondas (cm
-1
) por ser a mesma diretamente proporcional à energia e à freqüência
ν
λ
ν
hc
hc
hE ===
(3)
sendo c a velocidade da luz (3×10
8
m/s) e
ν
o número de ondas.
Para que ocorra a absorção, além do acoplamento entre a freqüência da radiação
incidente com a freqüência vibracional molecular, é necessário que haja uma variação no
momento de dipolo elétrico total (
→
µ
) durante esta vibração. O momento de dipolo elétrico é
uma medida da assimetria de carga de uma molécula. A magnitude do momento dipolo pode
ser escrita pela equação:
rq
r
r
=
µ
(4)
sendo |
→
µ
| a magnitude do momento dipolo, q a carga e
r
r
a distância entre as cargas, que
formam o dipolo.
A absorção da radiação por um sistema é devida à variação periódica de seu momento
de dipolo elétrico, sendo a freqüência absorvida idêntica à da oscilação do dipolo. Assim,
desde que o momento de dipolo |
→
µ
|, ou uma de suas três componentes, possa oscilar com a
mesma freqüência da radiação incidente, a molécula absorverá esta radiação. Quanto maior
for a mudança no dipolo mais intensa será a banda de absorção. As oscilações normais que
não geram variações no momento de dipolo elétrico não contribuem para a absorção no
25
infravermelho. As freqüências que as moléculas vibram correspondem às freqüências normais
de vibração que, por sua vez, correspondem às freqüências que as moléculas absorvem.
Os dois principais tipos de vibrações moleculares são as deformações axiais
(stretching) e as deformações angulares (bending). Uma vibração de deformação axial é um
movimento rítmico ao longo do eixo da ligação, de forma que a distância interatômica
aumente e diminua alternadamente. As vibrações de deformação angular correspondem às
variações do ângulo de ligação.
Utilizando a molécula de CO
2
como exemplo, duas vibrações com deformações axiais
são possíveis, uma simétrica e outra assimétrica, como mostram as Figura 4A e 4B.
Figura 4: (A) e (B) Modos de deformação axial simétrica e assimétrica na molécula de CO
2
, respectivamente;
(C) Modo de deformação angular.
A resultante do momento de dipolo da molécula CO
2
, para a vibração com deformação
axial simétrica é nula, conseqüentemente, este modo não é ativo no infravermelho. Já na
deformação axial assimétrica, ocorre uma variação do momento de dipolo elétrico da
molécula, fazendo com que este modo vibracional seja ativo no infravermelho. A figura 4C
mostra a vibração de deformação angular, que é ativa no infravermelho, uma vez que há
variação do momento de dipolo elétrico.
2.2.1. ESPECTRÔMETRO INFRAVERMELHO
Os espectrômetros mais modernos baseiam-se na interferometria para a obtenção do
espectro, e a técnica é chamada de espectroscopia no infravermelho com transformada de
Fourier (FTIR). Estes equipamentos consistem em cinco partes principais: a fonte de radiação,
o compartimento de amostras, o banco óptico, o detector e o computador.
(A)
(B)
(C)
26
O banco óptico dos instrumentos FTIR é constituído basicamente de um
interferômetro de Michelson e um conjunto de espelhos responsáveis pela divisão e
recombinação dos feixes produzidos pela fonte que serão analisados antes e depois de terem
passado pela amostra
34
. O interferômetro de Michelson é o dispositivo fundamental no
espectrofotômetro. A radiação infravermelha produzida pela fonte é dividida em dois feixes,
perpendiculares entre si, por um separador de feixes (“beamspliter”). Um dos feixes incidirá
em um espelho fixo e o outro em um espelho móvel. Ambos os feixes retornam para o
“beamspliter” se recombinando, e uma diferença de fase entre eles é introduzida devido à
diferença de caminho ótico percorrido pelos dois feixes, gerando interferência construtiva ou
destrutiva. Após atravessar a amostra o feixe resultante é coletado por um detector, que
produz um sinal elétrico em resposta à intensidade de cada comprimento de onda que chega
nele. Como resultado, um interferograma é gerado e enviado para o computador que faz a
transformada de Fourier. Através da transformada de Fourier, o computador transforma o
sinal do interferograma em um espectro de absorção, caracterizando a amostra estudada
quanto à intensidade em função do comprimento de onda.
2.3. GRAU DE CONVERSÃO (GC)
Propriedades físicas e mecânicas das resinas são influenciadas pelos níveis de
conversão alcançados durante a polimerização. O grau de conversão corresponde a medida da
porcentagem de ligações duplas entre carbonos do monômero que se convertem em ligações
simples decorrente do processo de polimerização. No caso dos monômeros de alto peso
molecular como o Bis-GMA ou UEDMA, há sempre uma incompleta e significante
concentração de ligações duplas remanescentes no interior das resinas quando curados com
luz visível
17,36
. A limitada conversão encontrada em muitas cadeias poliméricas deve-se a
mobilidade restrita das cadeias terminais dos radicais, dos metacrilatos pendentes e a
ordenação dos monômeros em altas densidades de ligações cruzadas
37
. Nas reações de
ligações cruzadas, os monômeros residuais podem prender as cadeias e limitar a reação
adicional dos grupos funcionais pendentes de carbonos insaturados. A reação de
polimerização não apresenta uma terminação efetiva imediatamente após a irradiação ter
cessado e uma conversão adicional é possível após o tempo de exposição à luz, se houver
radicais livres que persistem na cadeia após a irradiação e a possibilidade de movimentação
do monômero dentro da massa reacional
9
. Durante a armazenagem no escuro, a conversão
27
pode aumentar de 5 a 10%, mesmo que o polímero formado seja muito vítreo; a natureza
heterogênea da cadeia polimérica permite uma conversão adicional. Stansbury e Dickens
14
não encontraram diferenças significativas no grau de conversão entre 24 horas e 7 dias.
Devido às limitações impostas durante a polimerização, o grau de conversão em
compósitos à base de Bis-GMA, analisado por diversos pesquisadores com a espectroscopia
no infravermelho, está em torno de 43 a 73%
4,17,36
. Isto não implica que o restante das
moléculas do monômero não tenham sido incorporadas na resina, pois um grupo metacrilato
da molécula de Bis-GMA pode ter reagido e estar unido covalentemente à estrutura do
polímero
19
. Independente disto, ainda existirá Bis-GMA não reagido (monômero residual).
Peutzfeldt
21
relatou que entre 25 a 50% dos grupos metacrilatos que aparecem como não
reagidos, aproximadamente um décimo está presente como monômero residual.
Diversos trabalhos têm demonstrado que muitas das propriedades físicas e químicas
das resinas compostas, como dureza, desgaste, resistência compressiva e de tensões,
resistência à flexão, estabilidade dimensional, solubilidade, reações de descoloração e
degradação, dependem do grau de polimerização dos seus componentes
7,10,15,17
. As reações de
degradação além da redução na estabilidade de cor e na resistência ao desgaste podem levar a
liberação de subprodutos como formaldeído e o ácido metacrílico, comprometendo a
biocompatibilidade das resinas
21
. Apesar de melhores propriedades físicas e mecânicas
através de maiores níveis de conversão sejam desejáveis, o elevado grau de conversão pode
acarretar uma alta contração de polimerização
36
. Portanto, é imprescindível que se leve em
consideração este efeito a fim de se minimizar as tensões de contração de polimerização e
preservar a integridade da interface dente-restauração.
Diversos fatores interferem no grau de conversão, como a matriz resinosa,
concentração de diluentes, concentração de fotoiniciador e amina, tonalidade e translucidez do
material, formato e quantidade das partículas inorgânicas, índices refrativos da matriz e das
partículas inorgânicas
38,39,40
. E ainda relacionados à fotoativação, podemos citar o
comprimento de onda e a intensidade da fonte de luz, o tempo de irradiação e a distância entre
a fonte de luz e a superfície da resina
24,41,42,43
.
A espectroscopia no infravermelho oferece uma aproximação direta na avaliação da
profundidade de cura dos compósitos fotoativados
13
. A técnica determina o grau de conversão
baseada na absorção da radiação no intervalo de freqüência infravermelho, devido às
vibrações moleculares dos grupos funcionais contidos nas cadeias poliméricas
17
.
Alguns métodos têm sido propostos para a análise do grau de conversão com a
espectroscopia de infravermelho nas resinas odontológicas. Técnicas na preparação das
28
amostras introduzidas por Ruyter, consistem num método de transmissão de um filme fino
desenvolvido inicialmente para selantes. Outros pesquisadores propuseram modificações nas
técnicas de preparação das amostras incluindo a medição da conversão dos polímeros em
blocos de resinas (¨bulks¨) ou ainda analisando espécimes de compósito utilizando pastilhas
com KBr prensadas, pelo método de transmissão FTIR
4
.
A determinação do grau de conversão dos metacrilatos utilizando o infravermelho
médio (MIR) baseia-se na diminuição da intensidade do modo stretching C=C do metacrilato,
em 1638 cm
-1
, durante o processo de polimerização. Este procedimento espectroscópico
necessita da presença de uma banda de absorção estável que não muda em conseqüência da
polimerização. Em resinas com composição baseadas no Bis-GMA (ou aquelas relacionadas
com monômeros aromáticos), bandas de absorção C=C aromáticas em 1608 ou 1583 cm
-1
podem servir como padrão interno de normalização, eliminando assim a necessidade de se
considerar a
espessura da amostra. Nas resinas baseadas em uretanos-dimetacrilatos, as
absorções N-H e C=O podem ser usadas como parâmetros internos. O percentual das
ligações duplas de carbono que não reagiram durante a polimerização é obtido pela equação:
[]
[]
100
(/)(
(/)(
)(% ×
==
=
=
==
monômero
polímero
CCaromáticaAbsCCalifáticaAbs
CCaromáticaAbsCCalifáticaAbs
CC (5)
)(%%100 CCGC
=
−
=
(6)
O grau de conversão (equação 6) é determinado pela subtração do percentual de
ligações duplas não convertidas (%C=C) de 100%.
A região espectral MIR, embora seja rotineiramente utilizada na análise do grau de
conversão das resinas, coincide com a região em que a molécula de água apresenta absorção.
Previamente a coleta dos espectros das amostras em estudo, um espectro sem amostra é obtido
(denominado de fundo ou ¨background¨), com a finalidade de zerar as condições do meio. A
Figura 5 mostra um ¨background¨ da região do infravermelho médio, onde se observa fortes
absorções de água.
Qualquer variação na umidade do ar dentro do espectrômetro, durante a obtenção dos
espectros do “background” e da amostra pode causar diferenças na intensidade das linhas de
absorção da água, gerando deformações principalmente na banda centrada em 1638 cm
-1
,
associada a C=C alifática.
A Figura 6 mostra o espectro do “background” (linha tracejada) e um espectro de uma
resina composta, no caso, a resina TPH (linha contínua), onde se observa uma absorção da
29
água coincidindo com a banda de absorção alifática C=C, causando visível deformação na
mesma.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Absorbância (u.a.)
Número de onda (cm
-1
)
Figura 5: Espectro do ¨background¨ na região do infravermelho médio.
1660 1640 1620 1600 1580 1560
Background
Resina TPH
Absorbância (u.a.)
Número de onda (cm
-1
)
Figura 6: Coincidência entre linha de absorção da água (linha tracejada) presente no ar e banda de absorção
(linha contínua)
25
.
O uso da região no infravermelho próximo (NIR) ainda tem sido pouco utilizado na
determinação do grau de conversão de monômeros odontológicos. Espectros no infravermelho
30
próximo são compostos principalmente de absorções baseadas em ligações contendo átomos
de hidrogênio (C-H, O-H, N-H). Bandas overtones da maioria das absorções fundamentais
fortes no MIR são muito fracas para o registro no NIR. Uma comparação de espectros NIR de
monômeros de Bis-GMA/TEGDMA e o seu polímero revelaram que bandas de absorção
nesta região podem ser úteis na determinação da conversão de monômeros metacrilatos
14
.
Estes apresentam a primeira banda overtone em 6165 cm
-1
, uma combinação de bandas =C-H
localizadas em 4743 cm
-1
e uma absorção aromática C-H em 4623 cm
-1
.
O grande interesse no estudo do grau de conversão utilizando a espectroscopia NIR é
atribuído à região utilizada para o estudo. No intervalo espectral em que estão localizadas as
bandas de absorção utilizadas para o cálculo do grau de conversão (6165 cm
-1
, 4743 cm
-1
e
4623 cm
-1
) não há absorção de água. Isto é ilustrado pela Figura 7, onde se observa o
“background” na região NIR.
7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000
0
10
20
30
40
Absorbância (%)
Número de onda (cm
-1
)
Figura 7: Espectro do ¨background¨ na região do infravermelho próximo.
A técnica da espectroscopia no NIR para medição da conversão das resinas dentárias
foi avaliada por Stansbury e Dickens
14
. O grau de conversão entre as regiões NIR e MIR
foram comparados. A análise revelou que a região NIR apresentou vantagens, como precisão,
em relação à região MIR. Os autores sugeriram que resultados de conversão obtidos usando
um pico aromático como referência interna geralmente tem boa concordância com valores de
conversão determinados pela intensidade em 6165 cm
-1
. Entretanto, para algumas resinas
31
foram encontrados valores de conversão anômalos com o uso de referência interna, devendo o
pico aromático em 4623 cm
-1
ser usado com cuidado.
Estudos realizados por Conti et al.
44
compararam o grau de conversão determinado
pela espectroscopia NIR utilizando as bandas em 6165 cm
-1
(=CH overtone) e em 4623 cm
-1
(C-H como referência interna) da resina composta comercial Esteht-X, baseada em Bis-
GMA, obtendo êxito na determinação do grau de conversão usando espectros nesta região.
A proposta do presente trabalho é um estudo com base na variação da intensidade da
banda alifática =CH
2
,
em 4743 cm
-1
, utilizando como padrão interno a absorção aromática
C−H, em 4623 cm
-1
. A Figura 8 apresenta espectros característicos de absorção de uma resina
odontológica na região entre 4500 a 4800 cm
-1
.
4800 4750 4700 4650 4600 4550
0,000
0,002
0,004
0,006
-CH aromática
=CH
2
alifática
resina não polimerizada
resina polimerizada
Absorbância (%)
Número de onda (cm
-1
)
Figura 8: Espectros de absorção de uma resina composta. A linha contínua representa o espectro da resina não
polimerizada e a linha tracejada da resina polimerizada.
O grau de conversão é obtido pela razão da intensidade de absorção entre os picos do
grupamento CH
2
alifáticos localizados em 4743 cm
-1
e os picos aromáticos localizados em
4623 cm
-1
antes e após a polimerização, utilizando as equações 5 e 6.
32
2.4. ENSAIO DE DUREZA
A dureza é definida como a resistência de um material à penetração em sua superfície.
Os ensaios de dureza são amplamente utilizados na caracterização de materiais e no estudo de
propriedades mecânicas. Conforme são conduzidos, os ensaios de dureza podem ser divididos
em três principais grupos: dureza por choque, por risco e por penetração.
Os ensaios de dureza por risco foram os primeiros a serem realizados e são baseados
em minerais naturais, com uma escala construída unicamente em função da habilidade de um
material em riscar um outro. Um sistema qualitativo e arbitrário de indexação da dureza
surgiu em 1822, conhecido por escala de Mohs
45
. Esta escala consiste em uma tabela de 10
minerais padrões arranjados em ordem crescente quanto à possibilidade de ser riscado pelo
mineral seguinte. A escala se apresenta da seguinte forma: talco, gipsita, calcita, fluorita,
apatita, ortoclásio, quartzo, safira e diamante. A dureza por risco é mais utilizada no ramo da
mineralogia ou em certos estudos de pesquisa mais especializados.
O ensaio de dureza por choque consiste de um ensaio dinâmico cuja impressão na
superfície do material é causada pela queda livre de um êmbolo com uma ponta padronizada
de diamante. Nos ensaios de dureza dinâmica, o valor da dureza é proporcional à energia de
deformação consumida para formar a marca no corpo de prova e representada pela altura
alcançada no rebote do êmbolo. Nessas condições, um material dúctil consome mais energia
na deformação do corpo de prova e o êmbolo alcançará uma altura menor no retorno,
indicando, consequentemente, uma dureza menor. Desses métodos destaca-se a dureza Shore.
O equipamento de dureza Shore é leve e portátil, sendo adequado para ensaios em campo e
determinação de dureza de peças grandes e de alta dureza.
Os ensaios de dureza por penetração ou indentação são os mais utilizados no ramo da
Metalurgia e da Mecânica e citados nas especificações técnicas. Nestes ensaios, um
penetrador ou indentor é forçado contra a superfície do material testado, sob condições
controladas de carga e taxa de aplicação. A área da marca superficial formada ou a sua
profundidade são medidas e correlacionadas com um valor numérico que representa a dureza
do material. Esta correlação é baseada na tensão de que o penetrador necessita para vencer a
resistência da superfície do material e depende diretamente das forças de ligações entre os
átomos, íons ou moléculas, assim como da resistência mecânica
46
. Quanto mais macio o
material, maior e mais profunda é a impressão e menor é o valor de dureza.
A dureza é definida como a razão entre a carga aplicada (P) e a área superficial da
impressão (A) provocada na superfície do material.
33
A
P
Dureza =
(7)
A carga e a forma do penetrador variam para cada tipo de ensaio. Cada teste apresenta
uma equação para o cálculo da dureza que leva em consideração a carga aplicada e
parâmetros da figura impressa pelo penetrador na superfície da amostra. Os testes de dureza
mais utilizados são os de dureza Brinell (HB), Rockwell (HR), Knoop (HK) e o Vickers
(HV). Os dois últimos testes são conhecidos como testes de microdureza por causar uma
impressão microscópica no material testado. São ideais para medir a dureza de materiais
frágeis, de peças pequenas ou extremamente finas.
O ensaio de dureza Brinell, inicialmente proposto em 1900, foi o primeiro ensaio de
penetração padronizado e reconhecido industrialmente. Consiste em comprimir uma esfera de
aço temperado ou de carboneto de tungstênio, na superfície do material a ser testado com
carga de 500 a 3000 kgf e tempo de 10 a 15 segundos, formando uma calota esférica. O
diâmetro da impressão é medido por meio de microscópio.
O ensaio de dureza Rockwell foi introduzido em 1922 e é o método mais utilizado
internacionalmente. O penetrador pode ser um diamante esferocônico com ângulo de 120° e
ponta ligeiramente arredondada ou uma esfera de aço endurecida de diâmetros variados. A
carga pode variar entre 3 a 150 kgf.
A dureza Vickers, introduzida em 1925, usa como penetrador uma pirâmide de
diamante de base quadrada e com um ângulo de 136° entre faces opostas. Durante os ensaios
de microdureza a carga pode variar de 0,01 a 1kgf e é mantida constante por um tempo
específico entre 10 a 30 s. O penetrador de Vickers, como mostra a Figura 9, é pressionado na
amostra deixando uma pirâmide de base quadrada em sua superfície. O número da dureza
Vickers é uma função da carga aplicada (P) e da diagonal (d) da base quadrada da impressão
na superfície do material, conforme a equação abaixo:
2
854,1
d
P
HV = (8)
Como a carga é dada em kgf ou N e a diagonal em mm, a dimensão da dureza Vickers
é geralmente expressa em N/mm
2
ou kgf/mm
2
.
34
O teste de microdureza Knoop é semelhante à microdureza Vickers, permitindo
aplicação de cargas entre 0,01 e 1 kgf, diferenciando basicamente pela forma piramidal
alongada do penetrador.
Os ensaios de microdureza requerem uma preparação cuidadosa dos corpos de prova
(lixamento e polimento) para que a impressão seja nítida. Quando o corpo-de-prova é muito
pequeno é recomendável embuti-lo em baquelite, para uma maior fixação e tornar a sua
superfície perpendicular ao penetrador
47
.
Figura 9 : Penetrador de Vickers e a impressão na superfície do material testado.
Os ensaios de microdureza Knoop e Vickers são muito utilizados para a análise dos
materiais odontológicos. A profundidade de cura das resinas compostas têm sido
frequentemente avaliadas por testes de microdureza. Estes testes apresentam as vantagens de
serem relativamente baratos, não destrutivos, rápidos e de ter boa correlação com o método de
grau de conversão de espectroscopia infravermelha
15,16,38,48
. Conti et al.
44
avaliaram a
microdureza Vickers e o grau de conversão com a espectroscopia NIR da resina composta
Esthet X e mostraram que os dois parâmetros estão relacionados.
35
2.5. COEFICIENTE DE EXPANSÃO TÉRMICA E EXTENSOMETRIA
Uma boa adaptação marginal entre o material restaurador e a estrutura dental é um
fator importante para o sucesso do tratamento clínico. As condições clínicas a que são
submetidos os materiais restauradores, relacionadas às mudanças térmicas intra-orais, podem
produzir alterações volumétricas e comprometer a integridade da interface dente-restauração.
A cavidade bucal é um meio que está constantemente sofrendo variações de temperatura.
Spierings et al.
49
relataram uma temperatura mínima de 14°C e máxima de 56 °C no meio
bucal. Palmer et al.
50
sugeriram valores de 0 °C a 67 °C para as variações de temperatura no
meio bucal, associadas à dieta alimentar. Mediante as variações de temperatura na cavidade
bucal, uma importante propriedade dos materiais de uso odontológico é o coeficiente de
expansão térmica, definido como a razão entre a variação percentual de uma de suas
dimensões e a variação de temperatura.
Grandes diferenças entre o coeficiente de expansão térmica das estruturas dentárias e
dos materiais restauradores podem levar as diferentes mudanças dimensionais e causar
fraturas, microinfiltrações, sensibilidade, cáries secundárias e exposições pulpares. Bullard et
al.
51
, demonstraram uma correlação entre microinfiltração e o coeficiente de expansão
térmica, sugerindo que com o uso de materiais restauradores de baixo coeficiente de expansão
térmica controla-se melhor a microinfiltração. Assim, um importante critério a ser
considerado para a seleção de um material restaurador em sua aplicação clínica é um
coeficiente de expansão térmica com valores próximos às estruturas dentais. O coeficiente de
expansão térmica dos compósitos dentais tem sido estudado por diversos pesquisadores e está
entre 20 e 80 µstrain/ °C
52,53,54
. Já o coeficiente de dilatação térmica de dentes humanos foi
estudado por Henchang
55
apresentando os seguintes valores: 17 µstrain /°C (ou 17×10
-6
/°C)
para o esmalte, 11 µstrain / °C para dentina e 9 µstrain /°C para a raiz.
O coeficiente de expansão térmica linear é uma propriedade física inerente a cada
material. A dilatação térmica é dada pela equação:
TLL
∆
=∆
α
0
(9)
sendo ∆L a variação do comprimento do material, L
0
o seu comprimento inicial e α o
coeficiente de dilatação (ou expansão) linear.
Para se determinar o coeficiente de expansão térmica, técnicas como dilatometria
55
,
análise termomecânica (TMA)
52,53,56
e a extensometria
6,57,58
têm sido utilizadas.
A extensometria tem sido empregada com certa freqüência no estudo de expansão
térmica de materiais odontológicos. Versluis et al.
57
utilizaram a extensometria para avaliar o
36
coeficiente de expansão térmica de resinas compostas, fazendo uma variação de temperatura
entre 26°C e 75°C. Para os autores, a técnica demonstrou facilidade de uso e eficiência,
devido à alta sensibilidade dos extensômetros, capazes de medir qualquer variação na
expansão ou contração das resinas. Sakagushi et al.
59,60
utilizaram a extensometria para medir
a contração de polimerização das resinas, verificando que a técnica também é eficiente para
estudar o processo de cura dos materiais e, consequentemente, estudar a cinética de
polimerização. Santos
6
utilizou a extensometria para avaliar a expansão térmica do cimento
endodôntico MTA e de um cimento endodôntico experimental (intitulado de CER). Seixas
58
através da técnica determinou o coeficiente de expansão térmica de compósitos utilizados na
colagem ortodôntica.
Na técnica de extensometria, são utilizados dispositivos conhecidos com
extensômetros ou ¨strain gauge¨, que consistem em elementos resistivos sensíveis, capazes de
transformar pequenas variações de dimensões em variações equivalentes de sua resistência
elétrica
61
.
O surgimento da extensometria ocorreu em 1856, quando William Thompson
percebeu a variação da resistência elétrica de um condutor quando submetido à força de
tração. Na década de 1930 a 1940, Roy Carlson aplicou este princípio na construção do
extensômetro de fio livre. Em 1937, Edward Simmons e Arthur Ruge, trabalhando
independentemente, utilizaram pela primeira vez, fios metálicos colados à superfície de um
corpo de prova para a medida de deformações, o que levou ao desenvolvimento dos
extensômetros atualmente utilizados.
A técnica da extensometria possui grande aceitação e aplicações em diversas áreas
apresentando grande confiabilidade nos resultados. Algumas das vantagens em relação à
dilatometria são: alta precisão de medida, baixo custo, facilidade de uso, possibilidade de se
efetuar medidas à distância, em meio aquoso ou gasoso, além de permitir variação do formato
da amostra e no tipo de material. Uma desvantagem é o não reaproveitamento do
extensômetro.
O extensômetro é basicamente formado por uma base, grade com um elemento
resistivo e terminais (Figura 10).
37
Figura 10: Esquema de um extensômetro com indicativo das principais partes.
O princípio de funcionamento desta técnica baseia-se num circuito elétrico do tipo
Ponte de Wheatstone (Figura 11) e no fato da resistência elétrica de um material ser
diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional a área transversal,
ou seja,
(
)
A
L
R
ρ
= (10)
sendo L o comprimento da resistência do extensômetro, A é a área da secção transversal do
fio da resistência que compõe o extensômetro e
ρ
a resistividade do material com que é feito
o extensômetro.
A ponte de Wheatstone foi descrita pela primeira vez por Christie em 1833, a qual é
formada por quatro resistências, uma fonte de alimentação e um galvanômetro
61
.
Figura 11: Ponte de Wheatstone.
38
A característica principal deste circuito é que quando esta ponte está em equilíbrio, ou
seja, quando o produto das resistências opostas for igual (R
1
R
4
= R
2
R
3
), a diferença de
potencial (V
g
) entre os pontos A e B é igual à zero. Se por algum motivo, o valor da
resistência de um dos elementos que faz parte desta ponte é modificado, aparecerá uma
diferença de potencial V
g
diferente de zero. A medida de expansão térmica por extensometria
baseia-se exatamente neste fato.
Na técnica, o extensômetro é colado na amostra da qual se deseja estudar a expansão
térmica e o conjunto formado será um dos braços da ponte de Wheatstone. Quando ocorrer
qualquer variação na resistência do extensômetro devido a variação térmica da amostra, uma
tensão V
g
será registrada. A tensão V
g
, neste caso pode ser descrita como:
R
RE
K
E
V
g
∆
==
44
ε
(11)
sendo E a tensão de alimentação do circuito, K o fator do extensômetro, ε (∆L/L
0
) a
deformação,
∆
R a variação da resistência e R a resistência inicial do extensômetro.
39
3. METODOLOGIA
3.1. MATERIAL
As resinas utilizadas (ambas na cor A3) são apresentadas na Figura 12 e informações
das mesmas são apresentadas na Tabela 1.
Figura 12: Resinas compostas utilizadas.
Tabela 1: Informações dos compósitos estudados.
Composição
Partículas Inorgânicas
Material
Matriz Orgânica
Tipo
Peso
(%)
Volume
(%)
Tamanho
Médio
(µm)
TPH
Spectrum
Bis-GMA Uretano
Modificado
Boro Silicato de
Alumínio, Bário
Silanizado e
Sílica Pirolítica
79
*
57
*
0,8
*
Filtek P60
Bis-GMA, UDMA e
Bis-EMA
Zircônia / Sílica 83
**
61 0,19 a 3,3
*Dados obtidos em contato com o fabricante: www.dentsply.com.br
** Dados obtidos em contato com o fabricante: www.3m.com.br
A resina TPH Spectrum é um material micro-híbrido, indicado para dentes anteriores e
posteriores. Sua recomendação técnica é de incremento máximo de 2 mm com ciclos de
polimerização de no mínimo 20 segundos.
40
A resina Filtek
TM
P60 é um material indicado para dentes posteriores. Sua
recomendação técnica é de incrementos em espessura inferior a 2,5 mm com
fotopolimerização de 20 segundos por incremento.
Como fonte de luz fotopolimerizadora foi utilizada o aparelho de luz halógena
convencional (CL-K50 da Kondortech), com comprimento de onda de 400 a 500 nm, ponteira
com diâmetro de 9,5 mm e densidade de potência de 233 mW/cm
2
(Figura 13).
Figura 13: Fotopolimerizador CL-K50 (Kondortech).
3.2. MÉTODO
3.2.1. CONFECÇÃO DAS AMOSTRAS
Para a obtenção das amostras, anéis de alumínio de 1, 2, 3 e 4 mm de espessura e 9,5
mm de diâmetro foram preenchidos com a resina não polimerizada. Uma placa de vidro foi
revestida por um plástico preto sobre o qual foi posicionada uma lamínula de vidro e em
seguida o anel (Figura 14). Com o auxílio de uma presilha o anel foi preso à placa de vidro
impedindo a movimentação deste durante a inserção da resina.
41
Figura 14: Arranjo experimental utilizado na confecção das amostras.
Após o preenchimento dos anéis com o compósito, outra lâmina e placa de vidro
foram posicionadas sobre o anel para regularização das superfícies. Após esta regularização, a
placa de vidro foi removida e a resina polimerizada com tempo de exposição de 40 segundos.
A fonte de luz foi mantida o mais próximo possível do material a ser polimerizado. Após a
fotoativação, as amostras foram armazenadas em ambiente escuro durante 24 horas.
Decorrido este período, os discos de resina foram removidos dos anéis e submetidos às
análises de grau de conversão, ao ensaio de microdureza e medidas de expansão térmica.
3.2.2. ANÁLISE DE GRAU DE CONVERSÃO (GC)
Para facilitar a compreensão, as medidas de grau de conversão foram divididas em 3
etapas.
1ª Etapa: Desgaste das amostras
Nesta etapa, o objetivo é retirar material das superfícies (irradiada e não irradiada) de
cada amostra, controlando a profundidade de extração. Para tanto, os discos de resina foram
colados em um dispositivo, confeccionado no próprio laboratório, acoplado a um micrômetro
Mitutoyo de precisão de 0,01mm. Tal dispositivo foi preso a uma furadeira fresadora com
coordenada XY, marca Cardoso modelo FFPC-35 (Figura 15A) e com uma fresa de topo da
OSG modelo EMS D844 de 3,0 mm de diâmetro (Figura 15B) realizou-se o desgaste
uniforme das amostras em dois décimos de milímetro a uma rotação de 500 rpm.
Lamínulas
de vidro
Placa de Vidro
Anel de Al
Plástico preto
Luz
42
Figura 15: (A) Sistema utilizado no desgaste da resina acoplado na morsa da máquina fresadora; (B) visualização
da amostra sendo desgastada.
2ª Etapa: Confecção das pastilhas
Para a preparação das pastilhas, misturou-se 20 mg do compósito não polimerizado
com 150 mg de brometo de potássio (KBr), utilizando um almofariz e pistilo de ágata durante
50 minutos. O pó resultante foi colocado em um pastilhador e prensado em um anel de
alumínio com uma pressão de 10MPa, obtendo-se, desta forma, pastilhas com espessuras
variando entre 0,5 e 0,6 mm. Para pastilhas do compósito polimerizado foi realizado o mesmo
procedimento, porém utilizando-se 20 mg do pó da resina extraído das superfícies dos discos
de resina.
3ª Etapa: Obtenção e análise dos espectros
Os espectros de absorção no infravermelho foram obtidos num espectrômetro FTIR da
Nicolet, modelo Nexus 670 (Figura 16), na região espectral entre 5.000 e 4.500 cm
-1
, com
resolução de 4 cm
-1
e 64 varreduras, utilizando o método de transmissão.
A análise dos espectros foi feita em um programa do próprio espectrômetro
denominado Omnic, no qual se obteve as intensidades das bandas de absorção. Para a
determinação percentual do grau de conversão (GC) dos monômeros em polímero, foram
utilizadas as equações 5 e 6.
43
Figura 16: Espectrômetro Nexus 670 ( Nicolet).
Para medidas de grau de conversão foram feitas três amostras de cada espessura. Para
cada amostra foram coletadas 15 corridas, obtendo-se uma média destas 15 repetições para
cada amostra.
3.3. ENSAIO DE MICRODUREZA
Para a análise de microdureza foi preparada uma amostra para cada espessura. Os
testes foram realizados no aparelho HMV 2000, da Shimadzu (Figura 17), utilizando o
método de Vickers, com carga de 50 gramas por 15 segundos.
Para a realização das indentações nos corpos-de-prova, as superfícies foram limpas
com papel toalha. As medidas de microdureza Vickers foram realizadas nas superfícies
irradiadas (faces voltadas à fonte de luz) e nas superfícies não irradiadas (faces opostas à fonte
de luz) correspondentes às profundidades entre 1 e 4 mm, em cinco diferentes pontos (Figura
18). Após cada indentação, foram mensuradas as diagonais da base da pirâmide impressa no
material, sendo transformadas em valores de microdureza Vickers (HV) diretamente pelo
aparelho. Em seguida, obteve-se a média das cinco leituras realizadas em cada superfície
analisada.
44
Figura 17: (A) Microdurômetro; (B) detalhe da indentação do disco de resina.
Figura 18: Representação das localizações das indentações na face irradiada e não-irradiada dos corpos-de-
prova.
3.4. EXPANSÃO TÉRMICA
Para o estudo de expansão térmica foi preparada uma amostra para cada espessura de
resina (1, 2, 3 e 4 mm). Decorrido o período de 24 horas, extensômetros (KFG-02-120-C1-11,
KYOWA) foram colados na base das amostras (superfície não irradiada diretamente)
seguindo recomendações do fabricante. Inicialmente as amostras foram lixadas, no intuito de
obter uma superfície plana com ranhuras transversais para melhorar adesão do extensômetro;
em seguida as amostras foram limpas com gaze e clorethene VG para remoção de qualquer
resíduo que possa ter permanecido na sua superfície. Para a colagem foi usada uma cola
45
apropriada (M Bond AE 10, da Measurements Group, INC), que suporta temperaturas entre -
195°C e 95ºC. A base do extensômetro foi posicionada no centro de cada amostra. Tanto a
amostra como a base do extensômetro recebeu uma camada de cola. O conjunto foi colocado
entre duas barras de silicone, as quais foram mantidas prensadas por uma pinça por um
período de 12h. Para finalizar o preparo das amostras, os cabos do extensômetro foram
soldados a terminais próprios e estes, por sua vez, a fios com medidas padronizadas (diâmetro
de 0,62 mm). A Figura 19 mostra o extensômetro colado na superfície da amostra de resina e
soldado nos terminais.
Figura 19: Amostra com extensômetro colado em sua superfície.
Para determinação do coeficiente de expansão térmica, estudou-se a variação de
deformação térmica do material em função da temperatura, mais especificamente no intervalo
de temperatura de 30 a 66°C. No entanto, neste caso, faz-se necessário eliminar a expansão
térmica do próprio extensômetro. Para tanto, utilizou-se uma amostra de quartzo como
referência, fixando em sua superfície um extensômetro do mesmo tipo e resistência. O quartzo
possui um coeficiente de expansão térmica muito baixo (0,55 µstrain/
°C) quando comparado
ao da amostra em estudo. Consequentemente, um circuito meia ponte de Wheatstone foi
utilizado (Figura 20), onde duas resistências eram externas, ou seja, extensômetros colados na
amostra e no quartzo, e outras duas são fixas e contidas internamente ao equipamento
indicador.
46
Figura 20: Circuito meia ponte de Wheatstone utilizado para o estudo de expansão térmica.
Neste caso, como duas resistências do circuito são submetidas à variação de
temperatura, a equação da tensão V
g passa a ser:
)(
4
qag
K
E
V
εε
−= (12)
sendo ε
a
e ε
q
são o coeficiente de expansão térmica da amostra mais do extensômetro e do
quartzo mais do extensômetro, respectivamente. Como o coeficiente de expansão térmica do
quartzo é conhecido, o coeficiente de expansão térmica da amostra é determinado a partir de
Vg.
O indicador de deformação usado para realizar tais medidas foi um TRANSDUTEC,
modelo TMDA. O sistema amostra e quartzo, ambos com extensômetro, foi posicionado no
interior de uma estufa odontológica (Figura 21) e as leituras no indicador de deformação
foram feitas a cada 3°C, no intervalo de 30 a 66°C. A temperatura foi monitorada por um
termopar de cromel-alumel (tipo K) ligado a um multímetro digital Icel, modelo 5770A com
precisão de 1°C. Para cada amostra foram realizados cinco ciclos de medidas, procurando
sempre partir das mesmas condições de temperatura. Para uma melhor acomodação das
tensões, geralmente existentes no material referência, na amostra, na película de cola entre
extensômetro e material, e na solda dos fios
62
, os dois primeiros ciclos não foram
considerados.
Além disso, mudanças no coeficiente de expansão térmica entre o primeiro e o
segundo ciclo térmico pode ser resultado de uma polimerização adicional durante o primeiro
ciclo de aquecimento
63
.
47
(A) (B)
Figura 21: (A) Sistema utilizado para medidas de expansão térmica; (B) detalhe da amostra na estufa.
48
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. GRAU DE CONVERSÃO
Os resultados de grau de conversão obtidos são apresentados na Tabela 2 e
representados graficamente na figura 22. Estas medidas foram realizadas nas profundidades
de 1, 2, 3 e 4 mm. Os valores da tabela são as médias entre os valores de DC de 3 amostras de
cada espessura. O valor de DC de cada amostra é a média entre valores obtidos de 15
espectros. O anexo 1 apresenta a razão das alturas das bandas de absorção utilizadas na
determinação do grau de conversão.
Tabela 2: Grau de conversão (%) das resinas Filtek P60 e TPH Spectrum. A espessura 0 mm corresponde à face
da amostra irradiada.
0 1 2 3 4
Filtek P60
63,6 ± 0,3 62,9 ± 0,2 61,9 ± 0,1 60,4 ± 0,1 57,4 ± 0,1
TPH Spectrum
58,8 ± 0,2 57,1 ± 0,6 56,5 ± 0,5 54,2 ± 0,5 52,0 ± 0,2
1234
52
54
56
58
60
62
64
P60
TPH
DC (%)
Profundidade (mm)
Figura 22: Representação gráfica do grau de conversão e profundidade das resinas Filtek P60 e TPH Spectrum.
Nota-se uma diminuição no grau de conversão em profundidade para as duas resinas.
A resina Filtek P60 apresentou diferenças significativas entre as profundidades, demonstrando
uma maior diminuição no grau de conversão a partir da profundidade de 3 mm. Para a resina
Espessuras (mm)
Resina
49
TPH Spectrum, houve também uma redução no grau de conversão nas profundidades
estudadas e diferença significativa só foi observada a partir da profundidade 2 mm. A
diminuição do grau de conversão em profundidade das resinas fotoativadas já era esperada,
tendo em vista que a intensidade da radiação decai exponencialmente com a espessura do
material. Desta forma, as moléculas de canforquinona localizadas em regiões mais profundas
receberão menor intensidade de radiação. Consequentemente, menos radicais livres serão
formados acarretando menor grau de conversão
38,64
. A polimerização em diferentes
profundidades utilizando fontes de luz com diferentes densidades de potência foi estudada por
Rueggeberg et al.
41
. A variação de DC com a profundidade aqui reportada concorda com os
resultados de Rueggeberg et al. quando utilizaram fonte de luz de mesma densidade de
potência do presente trabalho.
A técnica da espectroscopia no infravermelho médio (MIR) foi utilizada por Bala et
al.
65
no estudo do grau de conversão de algumas resinas restauradoras usando amostras na
forma de ¨bulk¨ de 2 mm de espessura. As resinas foram polimerizadas por 40 segundos com
uma fonte de luz halógena com uma ponteira de diâmetro de 8 mm e intensidade de
600mW/cm
2
. Dentre as resinas estudadas a Filtek P60 apresentou um valor médio de grau de
conversão de (55,6±0,7)%, portanto não concordando com os nossos resultados. Esperar-se-ia
que com uma densidade maior de energia a média obtida no ¨bulk¨ fosse maior que na
profundidade de 2 mm.
Alguns fatores relacionados à composição da resina podem interferir no grau de
conversão. A resina Filtek P60 apresentou valores de grau de conversão superiores àqueles
obtidos com a TPH Spectrum em todas as profundidades. O maior grau de conversão, neste
caso, pode ser atribuído à presença do monômero Bis-EMA na composição da resina Filtek
P60. Sideridou et al.
66
analisaram a influência da estrutura química sobre o grau de conversão
dos monômeros dimetacrilatos usados na preparação das resinas dentais. Em seu estudo,
afirmaram que os monômeros à base de Bis-EMA, apresentam uma maior mobilidade. O Bis-
EMA é estruturalmente análogo ao Bis-GMA com um anel central rígido, sem dois grupos
hidroxila pendentes, que são responsáveis pela sorção de água e alta viscosidade do Bis-
GMA, devido as fortes ligações de hidrogênio. A menor viscosidade do Bis-EMA promove
um aumento na mobilidade das moléculas dos monômeros e na flexibilidade da cadeia
polimérica e, consequentemente na freqüência e probabilidade de reação entre os monômeros,
condição que contribuiria para um maior grau de conversão. As partículas de cargas também
exercem um importante papel na atenuação da luz e consequentemente sobre a profundidade
de cura. Quanto maior a proporção das partículas inorgânicas, maior a dificuldade de
50
penetração da luz
64
. Ruyter e Oyased
4
relataram que o máximo espalhamento da luz ocorre
quando o tamanho das partículas inorgânicas corresponde à metade do comprimento de onda
da luz ativadora. O pico de comprimento de onda da luz incidente é de aproximadamente 0,47
µm, portanto o máximo espalhamento ocorreria para partículas com tamanho de
aproximadamente 0,24 µm. Este espalhamento pode reduzir a quantidade de luz que é
transmitida através da resina. O tamanho de partículas inorgânicas da Filtek P60 está no
intervalo entre 0,19 e 3,3 µm e a resina TPH Spectrum contem partículas com tamanho médio
de 0,8 µm. Apesar da distribuição de tamanho de partículas ser desconhecida, tudo indica que
a resina Filtek P60 contém um maior número de partículas com dimensões mais distantes de
0,24 µm. Consequentemente, as partículas espalhariam menos luz o que contribui para um
maior grau de conversão.
O grau de conversão utilizando espectros na região do infravermelho médio (MIR) foi
determinado por Moraes
25
. Não foi possível comparar os valores de grau de conversão aqui
apresentados com àqueles obtidos por Moraes
25
. Apesar de ter sido utilizada a mesma fonte,
observamos que a mesma não fornecia a mesma potência que antes. Mesmo se este fato não
ocorresse, a comparação só seria possível para a resina Filtek P60, já que a composição de
TPH Spectrum foi alterada entre um trabalho e outro. De qualquer maneira, é importante
ressaltar a diferença na precisão dos valores obtidos. Os erros do grau de conversão das
medidas de Moraes
25
são da ordem de ± 3%. Acreditamos que este maior erro é devido à
presença de transições de absorção da água na região MIR. Moraes
25
mediu um número
elevado de espectros de uma mesma amostra até obter uma quantidade de espectros que
permitissem determinar o grau de conversão. Nós não tivemos a mesma dificuldade devido a
baixa dispersão dos resultados (ver os dados no anexo 1).
Os resultados de grau de conversão utilizando a espectroscopia no infravermelho
próximo apresentaram um erro de décimo de per cento, mostrando que a região NIR é melhor
para a determinação do grau de conversão. A não existência da absorção de água permitiu a
obtenção de espectros com bandas bem definidas (sem deformações) e a reprodutibilidade dos
resultados.
4.2. ENSAIO DE MICRODUREZA
Os resultados obtidos da microdureza Vickers das resinas Filtek P60 e TPH Spectrum
na superfície irradiada e nas profundidades de 1 a 4 mm estão resumidos na Tabela 3 e
representados graficamente na Figura 23. Os valores correspondem ao valor médio das 5
51
leituras realizadas para cada amostra. O anexo 2 apresenta todas as medidas realizadas para
cada face (irradiada e não irradiada) das amostras.
Tabela 3: Medida de microdureza Vickers (Kgf/mm
2
) das resinas estudadas. A espessura 0 mm corresponde à
face por onde a amostra foi irradiada.
0 1 2 3 4
Filtek P60
89 ± 1 88 ± 2 87 ± 3 77 ± 2 62± 4
TPH Spectrum
58 ± 2 56 ± 2 54 ± 1 54 ± 2 42 ± 2
1234
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
P60
TPH
Dureza (kgf/mm
2
)
Profundidade (mm)
Figura 23:Representação gráfica da dureza e profundidade das resinas Filtek P60 e TPH Spectrum.
A resina Filtek P60 apresentou maiores valores de microdureza quando comparada
com a resina TPH Spectrum. Tal fato poderia ser explicado pelo maior conteúdo de partículas
inorgânicas da resina Filtek P60, 61% em volume contra 57% na resina TPH Spectrum.
Alguns autores
10,15
encontraram uma correlação positiva entre a fração em volume de
partículas inorgânicas e a microdureza Knoop. Além disso, a resina Filtek P60 apresenta
como partículas inorgânicas a zircônia que possui dureza superior às partículas de vidro
contidas na resina TPH Spectrum. A zircônia na escala Mohs apresenta dureza entre 7 e 8,
enquanto os vidros apresentam dureza entre 4,5 e 6,5 na mesma escala
67
. Outro provável fator
que contribuiu para o aumento da dureza é o maior grau de conversão encontrado para Filtek
P60.
Espessuras (mm)
Resina
52
Os valores de microdureza da resina Filtek P60 até a profundidade de 2 mm não
apresentaram diferenças significativas em relação à superfície irradiada. Por outro lado, para a
resina TPH Spectrum diferença significativa só foi observada para a profundidade acima de 3
mm. Estes resultados são discordantes com os estudos de Rueggeberg e Craig
16
, onde a
dureza Knoop iniciou a discriminação na profundidade de polimerização de 1 mm, enquanto
as diferenças no grau de conversão ocorreram acima de 2 mm.
Estudos utilizando a técnica de espectroscopia no infravermelho (FTIR) foram
realizados por Yoon et al.
64
que comprovaram que a técnica se apresentou mais eficiente em
verificar o grau de polimerização em relação aos testes de dureza superficial que, medem
apenas indiretamente o processo. Dewald e Ferracane
13
compararam a técnica de dureza com
a de FTIR e concluíram que a melhor técnica para avaliar o grau de conversão é a FTIR, visto
que este método é mais sensível do que a técnica da dureza para avaliar as mudanças
ocorridas nos primeiros estágios da polimerização. Além disso, Ferracane
15
relatou que um
número absoluto de dureza não pode ser utilizado para prever um valor de grau de conversão,
pois as propriedades mecânicas das resinas são também dependentes da formação da cadeia
polimérica, o que pode não ser equivalente à conversão do material.
Para uma correta indicação das resinas é importante uma análise de todas as
propriedades, tais como resistência flexural, abrasão, fratura, dureza, entre outras. Vários
autores procuram relacionar a dureza com outras propriedades mecânicas das resinas. Embora
a dureza seja um típico parâmetro para se indicar o grau de polimerização das resinas
compostas, uma elevada dureza superficial não assegura a adequada polimerização em todo
corpo da restauração. Assim, faz-se necessária uma avaliação da dureza nas camadas
profundas da restauração. Estudos realizados por Yap
68
comprovaram a eficiência da
polimerização em profundidade por meio da razão entre a dureza na profundidade e a dureza
na superfície irradiada, considerando uma polimerização adequada em profundidade quando
essa razão alcançasse valores de no mínimo 80% em relação à dureza superficial. No presente
estudo, quando se avalia a relação dureza profundidade/superfície pôde se observar que as
resinas alcançariam uma dureza adequada até a profundidade de 3 mm.
Tabela 4: Relação entre a dureza da superfície irradiada e não irradiada (%).
0 1
2
3 4
Filtek P60
100,0 99,2 98,1 86,8 69,9
TPH Spectrum
100,0 96,6 93,1 93,1 72,4
Espessuras
Resina
53
A dureza Knoop da resina Filtek P60 com diferentes métodos de fotoativação foi
avaliada por Obici et al.
69
, que independente do método utilizado, relataram não haver
decréscimo na dureza até a profundidade de 2 mm, confirmando o resultado aqui obtido.
No estudo de dureza Knoop com a resina Filtek P60 com fonte de 620mW/cm
2
de
densidade de potência, Herrero et al.
70
obtiveram uma razão entre a microdureza na
profundidade a 2 mm e a superfície irradiada de 91,9%, diferindo do resultado encontrado
em nosso estudo (98,1%), valor inferior mesmo utilizando fonte de luz com densidade de
potência três vezes maior.
Os resultados aqui reportados não permitiram estabelecer uma correlação entre o grau
de conversão e a microdureza.
4.3. EXPANSÃO TÉRMICA
As curvas de expansão térmica em função da temperatura mostraram claramente
mudança de inclinação entre 40 - 45°C (Figura 24). Este mesmo comportamento foi
observado por Sideridou et al.
71
, que associaram este fato à temperatura de cristalização vítrea
do material (Tg). Assumindo que as resinas TPH e P60 possuem uma Tg em torno desta
temperatura, os coeficientes de expansão térmica foram determinados antes e após a Tg. O
valor de Tg foi determinado igualando-se as funções lineares de expansão térmica obtidas
antes e após a mudança de inclinação. Para confirmar que a mudança observada é devido à
transição vítrea faz-se necessário realizar medidas térmicas através de técnicas como TMA
(análise termomecânica) e relaxações anelásticas.
Os coeficientes de expansão térmica e as Tg obtidas são apresentadas nas Tabelas 5 e
6. Os valores correspondem ao valor médio de três ciclos realizados para cada material nas
quatro diferentes profundidades. O anexo 3 apresenta todas as medidas realizadas para cada
amostra.
54
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Expansão térmica (µstrain)
Temperatura (
o
C)
Figura 24: Mudança do coeficiente de deformação em função da temperatura.
Tabela 5: Coeficiente de expansão térmica da resina Filtek P60, em µstrain /°C, e temperatura de transição vítrea
(Tg).
Filtek P60
Espessura
(mm)
30°C - Tg Tg - 66°C Tg (°C)
1
42,4 ± 0,3 54,9 ± 0,7 41,4 ± 0,8
2
42,0 ± 1,0 54,3 ± 0,9 41,0 ± 3,0
3
46,0 ± 1,0 55,4 ± 0,4 47,0 ± 2,0
4
41,0 ± 0,6 55,1 ± 0,4 44,5 ± 0,4
Tabela 6: Coeficiente de expansão térmica da resina TPH Spectrum, em µstrain /°C, e temperatura de transição
vítrea (Tg).
TPH Spectrum
Espessura
(mm)
30°C - Tg Tg - 66°C Tg (°C)
1
30,2 ± 0,7 45,6 ± 0,4 44,8 ± 0,6
2
43,0 ± 1,0 52,0 ± 1,0 43,0 ± 3,0
3
41,0 ± 1,0 53,0 ± 1,0 43,6 ± 0,6
4
48,7 ± 0,8 68,3 ± 0,4 42,7 ± 0,4
55
Como a maioria dos valores obtidos apresenta erro maior que 0,5
µstrain /°C, o valor
do coeficiente da referência (quartzo) não foi levado em consideração na determinação dos
coeficientes das resinas.
Ambas as resinas apresentaram um valor médio de Tg por volta de 43ºC. Acima da Tg
foi encontrado um maior coeficiente de expansão térmica. Isto ocorre devido à mudança no
volume livre da resina após a Tg. O volume livre abaixo da Tg é menor permitindo somente
vibrações das ligações, enquanto que acima da Tg (estado borrachoso) o volume livre é maior
e vários tipos de movimentos dos segmentos das cadeias podem ocorrer
71
. Sideridou et al.
71
,
estudando o coeficiente de expansão térmica de algumas resinas comerciais com a análise
termomecânica, também encontraram uma Tg entre 40 e 45ºC e maiores valores na expansão
térmica após a Tg.
A resina Filtek P60 apresentou um coeficiente de expansão térmica semelhante nas
quatro diferentes profundidades após a Tg. O mesmo foi observado antes da Tg, exceção para
a amostra de 3 mm que apresentou um coeficiente maior. Para a resina TPH Spectrum,
observa-se um aumento no coeficiente de expansão térmica com o aumento da profundidade
antes e após a Tg, apesar de não haver diferença significativa nos coeficientes para as
profundidades de 2 e 3 mm.
O grau de conversão não afetou o coeficiente de expansão térmica para a resina Filtek
P60, pois com o decréscimo no grau de conversão o coeficiente de expansão térmica
permaneceu constante. A resina TPH Spectrum não apresentou um decréscimo nas medidas
de grau de conversão nas mesmas proporções em que houve um aumento no coeficiente de
expansão térmica. Tal resultado poderia ser justificado pelo fato do aumento no grau de
conversão diminuir a mobilidade de algumas cadeias poliméricas durante o aquecimento e
reduzir a expansão térmica da matriz polimérica
63
.
Vários fatores relacionados à composição das resinas podem influenciar a expansão
térmica nas resinas. Sideridou et al.
71
, demonstraram que a estrutura química da matriz
orgânica influencia o coeficiente de expansão térmica. As duas resinas estudadas apresentam
em sua composição os mesmos monômeros, sendo que a resina Filtek P60 possui
adicionalmente o monômero Bis-EMA. Este monômero, embora apresente tamanho similar
ao Bis-GMA, não apresenta os dois grupos pendentes hidroxila presente no Bis-GMA, os
quais podem formar fortes ligações intermoleculares de hidrogênio. A não existência destas
ligações de hidrogênio e uma estrutura relativamente mais flexível do Bis-EMA seria
provavelmente responsável pelo maior coeficiente de expansão térmica da resina Filtek P60.
Além disso, os diferentes tipos de partículas inorgânicas, sua diferente aglomeração e a
56
distribuição destas nas resinas seria uma possível explicação para as diferenças encontradas
nos coeficientes de expansão térmica
63
. Yamaguchi et al.
53
não encontraram correlação entre a
expansão térmica e quantidade de partículas inorgânicas, e sugeriram que a expansão térmica
é também afetada por outros fatores em potencial. Dentre estes fatores, as características
térmicas das partículas inorgânicas, as condições de silanização entre as partículas inorgânicas
e a matriz orgânica, e a composição química da matriz resinosa.
As duas resinas apresentaram um coeficiente de expansão muito maior do que o
observado por Hengchang et al.
55
para o esmalte dental (17 µstrain/°C) e a dentina (11
µstrain/°C). Em condições de variações de temperatura, comuns ao meio bucal, tais diferenças
podem contribuir para formação de fendas entre o dente e restauração, comprometendo o
selamento marginal das restaurações.
Os resultados obtidos de expansão térmica para a resina TPH Spectrum são
apresentados graficamente na Figura 25. Observou-se que com o aumento da profundidade há
uma maior inclinação da reta, o que implica no aumento do coeficiente de expansão térmica.
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
0
500
1000
1500
2000
2500
Deformação (µstrain)
Temperatura (
o
C)
1 mm
2 mm
3 mm
4 mm
Figura 25: Expansão em função da temperatura da resina TPH Spectrum em quatro diferentes profundidades.
57
5. CONCLUSÃO
Como conseqüência da investigação do grau de conversão, dureza e expansão
térmica nas resinas Filtek P60 e TPH Spectrum podemos concluir:
•
A resina Filtek P60 apresenta um grau de conversão aproximadamente 10% maior do
que a TPH Spectrum. Há diferença significativa no valor de DC a partir da
profundidade 1 mm e 2 mm para as resinas P60 e TPH, respectivamente.
•
Para a resina Filtek P60, a propriedade mais afetada pela variação de DC com a
profundidade foi a dureza. Não foi observado variação no coeficiente de expansão
térmica nas espessuras de 1 a 4 mm. Por outro lado, para a resina TPH Spectrum, a
variação de DC afetou mais a expansão térmica. Apesar de não haver diferença
significativa nas profundidades 2 e 3 mm, o coeficiente de expansão térmica aumentou
com a profundidade.
•
O uso de espectros na região NIR permitiu obter valores de DC com erros dez vezes
menores do que aqueles obtidos de espectros na região MIR. Para eliminar o principal
fator que causa os altos erros de DC no uso de espectros na região MIR é necessário
purgar o equipamento com gás inerte.
•
Não foi possível estabelecer uma correlação entre o grau de conversão e a dureza para
as duas resinas investigadas.
58
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Operative Dentistry, Washington, v.27, n. 2, p.192-198, 2002.
70 HERRERO, A.A; YAMAN, P.; DENNISON, J.B.Polymerization shrinkage and depth of
cure of packable composites.
Quintessence International, Berlin, v.36, n.1, p.25-31, 2005.
71 SIDERIDOU, I.; ACHILIAS, D.S.; KYRIKOU, E. Thermal expansion characteristics of
light-cured resins and resins composites.
Biomaterials, Surrey, v.25, p.3087-3097, 2004.
65
ANEXOS
66
ANEXO 1: DADOS DE GRAU DE CONVERSÃO
Resina não polimerizada
FILTEK P60
TPH SPECTRUM
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 1,420 1,447 1,448 1 1,106 1,099 1,092
2 1,475 1,444 1,448 2 1,129 1,099 1,082
3 1,491 1,454 1,450 3 1,118 1,088 1,087
4 1,407 1,458 1,449 4 1,107 1,100 1,083
5 1,448 1,451 1,448 5 1,096 1,089 1,083
6 1,458 1,460 1,436 6 1,136 1,089 1,094
7 1,419 1,454 1,442 7 1,115 1,077 1,102
8 1,424 1,444 1,464 8 1,105 1,101 1,097
9 1,441 1,451 1,446 9 1,136 1,101 1,086
10 1,441 1,448 1,445 10 1,123 1,090 1,103
11 1,415 1,439 1,454 11 1,126 1,079 1,115
12 1,452 1,442 1,446 12 1,091 1,089 1,094
13 1,492 1,443 1,458 13 1,105 1,101 1,089
14 1,484 1,451 1,454 14 1,096 1,101 1,103
15 1,467 1,448 1,446 15 1,107 1,112 1,106
Média
1,449 1,449 1,449
Média
1,113 1,094 1,094
Resina polimerizada
FILTEK P60 – SUPERFÍCIE IRRRADIADA
FILTEK P60 - 1 mm
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 0,534 0,533 0,525 1 0,546 0,549 0,532
2 0,535 0,541 0,535 2 0,542 0,535 0,527
3 0,534 0,530 0,517 3 0,545 0,532 0,536
4 0,529 0,538 0,538 4 0,540 0,535 0,534
5 0,517 0,541 0,532 5 0,538 0,534 0,544
6 0,536 0,534 0,523 6 0,544 0,535 0,557
7 0,515 0,532 0,526 7 0,541 0,543 0,528
8 0,525 0,533 0,520 8 0,541 0,535 0,549
9 0,523 0,530 0,525 9 0,547 0,537 0,522
10 0,520 0,532 0,523 10 0,548 0,544 0,542
11 0,520 0,520 0,519 11 0,541 0,542 0,540
12 0,522 0,540 0,525 12 0,532 0,544 0,524
13 0,522 0,518 0,520 13 0,539 0,543 0,535
14 0,514 0,534 0,515 14 0,528 0,532 0,525
15 0,532 0,530 0,517 15 0,532 0,546 0,529
Média
0,525 0,532 0,524
Média
0,540 0,539 0,535
67
FILTEK P60 - 2 mm FILTEK P60 - 3 mm
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 0,555 0,545 0,550 1 0,575 0,574 0,575
2 0,561 0,546 0,547 2 0,573 0,563 0,566
3 0,536 0,553 0,555 3 0,580 0,569 0,576
4 0,550 0,570 0,562 4 0,575 0,570 0,571
5 0,556 0,550 0,546 5 0,575 0,572 0,582
6 0,571 0,552 0,552 6 0,579 0,573 0,565
7 0,549 0,566 0,556 7 0,579 0,572 0,573
8 0,538 0,546 0,562 8 0,569 0,577 0,565
9 0,551 0,541 0,551 9 0,576 0,567 0,580
10 0,549 0,550 0,556 10 0,569 0,571 0,571
11 0,552 0,554 0,562 11 0,572 0,575 0,568
12 0,539 0,544 0,556 12 0,576 0,577 0,567
13 0,546 0,561 0,540 13 0,573 0,580 0,570
14 0,552 0,552 0,550 14 0,575 0,578 0,571
15 0,550 0,556 0,552 15 0,575 0,586 0,575
Média
0,550 0,552 0,553
Média
0,575 0,574 0,572
FILTEK P60 - 4 mm
TPH SPECTRUM - SUPERFÍCIE IRRADIADA
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 0,636 0,618 0,625 1 0,458 0,453 0,451
2 0,632 0,624 0,620 2 0,458 0,453 0,455
3 0,630 0,630 0,626 3 0,455 0,452 0,451
4 0,619 0,630 0,618 4 0,456 0,455 0,455
5 0,612 0,618 0,617 5 0,460 0,456 0,447
6 0,609 0,624 0,622 6 0,463 0,451 0,448
7 0,620 0,623 0,625 7 0,456 0,452 0,455
8 0,615 0,610 0,615 8 0,455 0,454 0,448
9 0,613 0,606 0,617 9 0,458 0,452 0,452
10 0,605 0,623 0,613 10 0,460 0,452 0,447
11 0,613 0,623 0,614 11 0,453 0,454 0,449
12 0,613 0,624 0,612 12 0,455 0,454 0,449
13 0,610 0,613 0,613 13 0,451 0,453 0,452
14 0,612 0,619 0,611 14 0,449 0,455 0,453
15 0,604 0,618 0,612 15 0,447 0,455 0,452
Média
0,616 0,620 0,617
Média
0,456 0,453 0,451
68
TPH SPECTRUM - 1 mm TPH SPECTRUM - 2 mm
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 0,472 0,483 0,474 1 0,480 0,482 0,472
2 0,467 0,48 0,474 2 0,482 0,481 0,471
3 0,471 0,475 0,472 3 0,485 0,479 0,477
4 0,472 0,481 0,477 4 0,481 0,482 0,491
5 0,465 0,481 0,471 5 0,485 0,477 0,464
6 0,466 0,479 0,481 6 0,486 0,480 0,467
7 0,467 0,476 0,478 7 0,482 0,482 0,470
8 0,468 0,481 0,474 8 0,482 0,480 0,480
9 0,468 0,476 0,471 9 0,477 0,477 0,473
10 0,466 0,482 0,474 10 0,483 0,480 0,458
11 0,465 0,482 0,478 11 0,484 0,481 0,480
12 0,466 0,477 0,471 12 0,485 0,478 0,479
13 0,466 0,479 0,479 13 0,489 0,477 0,475
14 0,463 0,483 0,475 14 0,487 0,479 0,480
15 0,466 0,482 0,475 15 0,480 0,479 0,474
Média
0,467 0,480 0,475
Média
0,483 0,480 0,474
TPH SPECTRUM - 3 mm TPH SPECTRUM - 4 mm
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
REPETIÇÃO
AMOSTRA
1
AMOSTRA
2
AMOSTRA
3
1 0,484 0,501 0,500 1 0,532 0,533 0,525
2 0,488 0,501 0,509 2 0,535 0,532 0,530
3 0,486 0,495 0,498 3 0,531 0,532 0,520
4 0,483 0,496 0,501 4 0,533 0,53 0,529
5 0,485 0,502 0,500 5 0,524 0,525 0,519
6 0,484 0,499 0,499 6 0,527 0,532 0,525
7 0,482 0,501 0,494 7 0,528 0,534 0,529
8 0,485 0,491 0,498 8 0,529 0,532 0,53
9 0,480 0,496 0,494 9 0,533 0,519 0,526
10 0,482 0,499 0,506 10 0,53 0,531 0,526
11 0,481 0,490 0,509 11 0,527 0,520 0,530
12 0,482 0,491 0,498 12 0,529 0,517 0,521
13 0,480 0,496 0,501 13 0,536 0,527 0,528
14 0,483 0,503 0,500 14 0,532 0,531 0,522
15 0,478 0,505 0,499 15 0,535 0,532 0,532
Média
0,483 0,498 0,500
Média
0,531 0,528 0,526
69
ANEXO 2: DADOS DE MICRODUREZA
FILTEK P60
Espessuras Posição
indentação
0 1 2 3 4
centro 88 90 89 78 68
frente 88 88 89 79 59
fundo 89 89 85 77 59
direita 89 86 84 74 66
esquerda 90 86 90 78 59
TPH SPECTRUM
Espessuras Posição
indentação
0 1 2 3 4
centro 61 56 56 53 45
frente 58 57 53 53 41
fundo 57 54 54 53 41
direita 56 58 54 56 43
esquerda 57 57 55 56 40
70
ANEXO 3: DADOS DE EXPANSÃO TÉRMICA
FILTEK P60 1 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 174 158 194
33 292 280 322
36 412 406 452
39 556 538 578
42 730 690 736
45 874 836 914
48 1038 988 1036
51 1196 1166 1202
54 1354 1314 1372
57 1534 1476 1510
60 1704 1630 1694
63 1876 1804 1864
66 2030 1976 2020
FILTEK P60 2 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 208 220 184
33 328 344 318
36 460 460 442
39 602 592 558
42 746 722 728
45 910 872 884
48 1064 1016 1040
51 1244 1174 1212
54 1410 1324 1372
57 1578 1494 1536
60 1750 1664 1714
63 1880 1818 1884
66 2024 1992 2024
71
FILTEK P60 3 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 62 96 112
33 200 216 234
36 326 366 360
39 470 512 498
42 604 644 646
45 762 792 788
48 904 936 946
51 1064 1090 1094
54 1222 1258 1256
57 1380 1414 1420
60 1574 1566 1574
63 1720 1758 1758
66 1892 1950 1940
FILTEK P60 4 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 258 286 266
33 376 406 386
36 486 532 510
39 624 658 638
42 758 794 766
45 882 946 920
48 1036 1092 1064
51 1198 1250 1210
54 1350 1420 1366
57 1518 1566 1544
60 1704 1742 1704
63 1858 1922 1870
66 2026 2088 2042
72
TPH SPECTRUM 1 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 108 144 106
33 186 226 190
36 280 312 290
39 386 410 376
42 486 528 486
45 600 634 600
48 710 750 710
51 824 870 828
54 964 988 972
57 1100 1144 1104
60 1244 1270 1228
63 1388 1426 1382
66 1526 1570 1520
TPH SPECTRUM 2 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 216 398 178
33 336 518 300
36 474 656 432
39 592 794 564
42 752 930 696
45 886 1086 832
48 1050 1240 976
51 1190 1384 1114
54 1356 1526 1274
57 1508 1678 1420
60 1666 1836 1584
63 1822 1998 1760
66 1966 2156 1926
73
TPH SPECTRUM 3 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 240 226 158
33 360 336 252
36 484 456 384
39 624 592 514
42 764 732 636
45 904 866 778
48 1046 1012 928
51 1212 1160 1070
54 1370 1326 1232
57 1520 1464 1402
60 1692 1624 1542
63 1854 1792 1704
66 2016 1944 1874
TPH SPECTRUM 4 mm
CICLOS
TEMPERATURA ( ° C )
1
2 3
30 174 158 194
33 292 280 322
36 412 406 452
39 556 538 578
42 730 690 736
45 874 836 914
48 1038 988 1036
51 1196 1166 1202
54 1354 1314 1372
57 1534 1476 1510
60 1704 1630 1694
63 1876 1804 1864
66 2030 1976 2020
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