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ALBERTO NORIYUKI KOJIMA
AVALIAÇÃO DO TIPO DE CARREGAMENTO, PELA ANÁLISE
DE ELEMENTOS FINITOS, SOBRE A RESISTÊNCIA DE
UNIÃO AO CISALHAMENTO DA INTERFACE
METAL/PORCELANA
(Ni-Cr/VITA OMEGA 900)
Dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia de São
José dos Campos, Universidade Estadual Paulista, como parte
dos requisitos para obtenção do título de Mestre, pelo
Programa de Pós-Graduação em ODONTOLOGIA
RESTAURADORA, Especialidade em Prótese Dentária
Orientador Prof. Dr. Renato Sussumu Nishioka
SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
2005
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2
Dedicatória
A meus pais: Akinori e Aurea Kojima
À minhas irmãs Cíntia e Eloiza
A minha namorada Patricia Nagaoka
Dedico este trabalho.
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3
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Renato Sussumu Nishioka, que sempre
primou por transmitir sabedoria, experiência profissional e ponderação,
jamais faltando com sua amizade e apoio, meus sinceros agradecimentos
pela oportunidade concedida de aprimorar meus conhecimentos.
Ao Prof. Adj. Marco Antonio Bottino, a quem tive a
oportunidade e o privilégio de conhecer e receber ensinamentos, minha
gratidão pela amizade, apoio e incentivo no acompanhamento e
sugestões prestadas durante a elaboração deste trabalho.
Ao Diretor da Faculdade de Odontologia de São José
dos Campos, Prof. Adj. Paulo Villela Santos Júnior.
Ao Prof. Adj. Clovis Pagani, Coordenador do
Programa de Pós-Graduação em Odontologia Restauradora.
Ao Chefe do Departamento de Materiais Odontológicos
e Prótese, Prof. Adj. Estevão Tomomitsu Kimpara pela oportunidade e
apoio durante o curso de Pós-Graduação.
Aos Docentes do Departamento de Materiais
Odontológicos e Prótese da Faculdade de Odontologia de São José dos
Campos – UNESP, pela amizade e convívio agradável.
Ao Prof. Ivan Balducci, pela valiosa ajuda durante a
realização da análise estatística.
4
Ao Eng. Sussumu Nohara pela realização das
análises de elementos finitos.
Aos amigos Gilberto Duarte Filho, Alfredo Mikail Melo
Mesquita, Renato Morales Jóias, Rubens Nisie Tango, Rander Pereira
Avelar, Vanessa Zulema Ccahuana Vasquez, Leonardo Buso, Fabíola
Pessoa Pereira Leite pela colaboração na realização deste trabalho.
Aos amigos do Programa de Pós-Graduação,
Fernanda Camargo Pelógia, Graziela Ávila Prado Galhano, Renata
Marques Melo, Renata Faria, Guilherme de Siqueira Ferreira Anzaloni
Saavedra, Karine Tenório Landim, Alexandre Abdalla Alonso, Oswaldo
Daniel Andreatta Filho , Diego Klee Vasconcellos, Luiz Felipe Valandro,
Denise Kanashiro Oyafuso, Elza Maria Valadares da Costa e Edson
Hilgert.
A Sra. Ângela de Britto Bellini, Diretora Técnica de
Serviços de Biblioteca e Documentação da Faculdade de Odontologia de
São José dos Campos – UNESP, pela revisão e correção das normas
bibliográficas.
As Sras. Suzana e Eliane, secretárias do
Departamento de Materiais Odontológicos e Prótese, pela atenção e
carinho.
5
As secretárias do departamento de Pós-Graduação,
Sras. Rosemary, Erena e Maria Aparecida, sempre dispostas a ajudar.
As funcionárias da Biblioteca da Faculdade de
Odontologia de São José dos Campos, Sras. Silvana, Dora, Neide,
Renata, Deise, Sonia pela ajuda.
A todos os funcionários da faculdade de Odontologia de
São José dos Campos.
Aqueles que de forma direta ou indireta ajudaram na
realização deste trabalho.
6
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS............................................................................
9
LISTA DE TABELAS...........................................................................
12
LISTA DE QUADROS.........................................................................
13
LISTA DE ABREVIATURAS................................................................
14
RESUMO.............................................................................................
17
1 INTRODUÇÃO.................................................................................
18
2 REVISÃO DA LITERATURA............................................................
21
3 PROPOSIÇÃO.................................................................................
44
4 MATERIAL E MÉTODO...................................................................
45
4.1 Material..........................................................................................
45
4.2 Método...........................................................................................
46
4.2.1 Obtenção dos corpos-de-prova..................................................
46
4.2.1.1 Fundição..................................................................................
46
4.2.1.2 Tratamento das superfícies.....................................................
49
4.2.1.3 Aplicação da porcelana...........................................................
50
7
4.2.2 Teste de cisalhamento...............................................................
52
4.2.2.1 Cinzel.......................................................................................
52
4.2.2.2 Fita...........................................................................................
53
4.2.2.3 Pistão.......................................................................................
54
4.2.3 Análise com microscopia eletrônica de varredura (MEV)...........
55
4.2.4 Modelo dos elementos finitos.....................................................
56
4.2.4.1 Construção do modelo geométrico..........................................
57
4.2.4.2 Propriedades dos materiais.....................................................
59
4.2.4.3 Carregamento do objeto..........................................................
59
4.2.5 Análise estatística dos dados.....................................................
61
5 RESULTADO....................................................................................
62
5.1 Análise estatística..........................................................................
62
5.2 Avaliação da região de ruptura......................................................
65
5.3 Avaliação pela análise de elementos finitos..................................
67
6 DISCUSSÃO....................................................................................
74
7 CONCLUSÃO...................................................................................
85
8 REFERÊNCIAS................................................................................
86
APÊNDICES........................................................................................
95
8
ABSTRACT.........................................................................................
98
9
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - a) Matriz metálica.........................................................
47
b) Preenchimento da matriz com cera..........................
47
c)Matriz metálica com padrão em cera.........................
47
d) Desenho esquemático da estrutura metálica
do corpo-de-prova........................................................
47
FIGURA 2 - Padrões de cera e anel de silicone .............................
48
FIGURA 3 - a) Máquina de indução................................................
48
b) Fundição da liga......................................................
48
FIGURA 4 - a) Desinclusão..............................................................
49
b) CP metálico.............................................................
49
FIGURA 5 - Forno Vacumat 40........................................................
50
FIGURA 6 - a) Opaco cerâmico.......................................................
51
b) Cerâmica dentina.....................................................
51
c) Dispositivo utilizado para aplicação de cerâmica....
51
d) Aplicação de camada de porcelana dentina.............
51
e) CP após a primeira cocção de porcelana dentina....
51
f) CP após segunda cocção para correção..................
51
FIGURA 7 - a) Estrutura metálica para fixação dos CP vista
frontal..........................................................................
53
b) Vista lateral...............................................................
53
10
FIGURA 8 - a) Esquema do teste de cisalhamento......................
53
b) Dispositivo para teste de cisalhamento ISO...........
53
FIGURA 9 - a) Esquema do teste de cisalhamento com fita ........
54
b) Dispositivo para teste de cisalhamento com fita....
54
FIGURA 10 - Esquema do teste de cisalhamento pistão..................
55
FIGURA 11 - a) Dispositivo para realização dos ensaios
mecânicos, vista frontal...............................................
55
b) Vista lateral.............................................................
55
FIGURA 12 - Gráfico tensão X deformação.....................................
56
FIGURA 13 - Modelo com as malhas...............................................
58
FIGURA 14 - Modelo geométrico......................................................
58
FIGURA 15 - Carregamento para o ensaio com cinzel.....................
60
FIGURA 16 - Carregamento para o ensaio com fita.........................
60
FIGURA 17 - Carregamento para o ensaio pistão............................
61
FIGURA 18 - Ilustração gráfica das médias e desvios-padrão.........
63
FIGURA 19 - a) CP após ensaio mecânico com cinzel....................
65
b) MEV com 75X de aumento....................................
65
c) MEV com 2.220X de aumento................................
65
FIGURA 20 - a) CP após ensaio mecânico com a fita......................
66
b) MEV com 33X de aumento.....................................
66
c) MEV com 1.220X de aumento................................
66
FIGURA 21 - a) CP após ensaio mecânico com o pistão................
67
b) MEV com 75X de aumento.....................................
67
FIGURA 22 - Simulação do ensaio com cinzel: a) visão lateral; b)
11
visão frontal................................................................
68
Secção transversal: c) região da base metálica; d)
região da cerâmica.....................................................
69
FIGURA 23 - Simulação do ensaio com fita: a) visão lateral; b)
visão frontal.................................................................
70
Secção transversal: c) região da base metálica; d)
região da cerâmica.....................................................
71
FIGURA 24 - Simulação do ensaio com pistão: a) visão lateral;
b) visão frontal ...........................................................
72
Secção transversal: c) região da base metálica; d)
região da cerâmica.....................................................
73
12
LISTA DE TABELAS
62
64
64
95
96
97
13
LISTA DE QUADROS
45
46
53
14
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ADA
American Dental Association
Ag
Prata
Al
Alumínio
ASTM
American Society of Testing and
Materials
Au
Ouro
B
Boro
Be
Berílio
Cd
Cádmio
Ce
Cério
cm/min
Centímetro por minuto
Co
Cobalto
CPs
Corpos-de-prova
Cr
Cromo
Cu
Cobre
CV
Coeficiente de variação
et al.
Colaboradores
Fe
Ferro
h
Hora
15
HV
10
Dureza Vickers
ISO
International Standartization
Organization
lb/pol
2
Libra por polegada quadrada
MEV
Microscopia Eletrônica de
Varredura
min
Minuto
mm/min
Milímetro por minuto
Mn
Manganês
Mo
Molibdênio
MPa
Mega Pascal
N
Newton
Ni
Níquel
Pd
Paládio
ph
Concentração de íons hidrogênio
s
Segundo
Si
Silício
Ti
Titânio
W
Tungstênio
%
Porcentagem
°
Grau
°C
Grau Celsius
°F
Grau Farenheit
16
!g/cm3
Micrograma por centímetro
cúbico
!m
Micrometro
!m/cm
2
Micrometro por centímetro
quadrado
!m/cm
3
Micrometro por centímetro
cúbico
17
KOJIMA, A. N. Avaliação do tipo de carregamento, pela análise de
elementos finitos, sobre a resistência de união ao cisalhamento da
interface metal/porcelana (Ni-Cr/Vita Omega 900). 2005. 98f.
Dissertação (Mestrado em Odontologia Restauradora, Especialidade em
Prótese Dentária) – Faculdade de Odontologia de São José dos Campos,
Universidade Estadual Paulista, São José dos Campos, 2005.
RESUMO
O propósito deste estudo foi comparar a influência dos dispositivos de carregamento
pistão, fita de aço inoxidável e cinzel, usados em ensaios de união ao cisalhamento, para
verificar a resistência na interface material restaurador/metal. Os valores dependem de
uma complexa combinação de tensões e resultantes produzidas durante a aplicação das
forças nas amostras sendo que as variações nas metodologias dos testes resultam em
diferentes valores de resistência ao cisalhamento, o que dificulta a padronização e a
comparação direta entre diferentes pesquisadores. Foram utilizados 36 corpos-de-prova
(Ni-Cr, Wiron 99 – Bego e porcelana Vita Omega 900 - Vita ) divididos em 3 grupos (n =
12). Os corpos-de-prova foram submetidos aos ensaios de resistência ao cisalhamento
em uma máquina de ensaio universal EMIC (modelo DL-2000, São José dos Pinhais –
PR), com velocidade constante de 0,5 mm/min. Em seguida, os corpos-de-prova
representativos de cada grupo foram examinados em microscopia eletrônica de
varredura para a observação dos modos de falhas. A análise de elementos finitos foi
utilizada para a verificação da distribuição de tensões sobre os corpos-de-prova. Os
resultados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey em nível de 5%
de significância, verificou-se que houve diferença estatísticamente significante entre os
três dispositivos usados. O presente estudo mostrou que o dispositivo pistão obteve
melhores resultados que o método convencional ISO 11405 e fita.
PALAVRAS-CHAVE: Resistência de união ao cisalhamento; ligas de
níquel-cromo; porcelana dentária, análise de elementos finitos
18
1 INTRODUÇÃO
Na elaboração de uma prótese parcial fixa temos, na
maioria das vezes, uma estrutura metálica fundida sobre a qual o material
estético é aplicado (CARTER et al.
11
, 1979; ANUSAVICE
3
, 1998;
ROSENSTIEL et al.
51
, 2002). Potencialmente, a união entre a porcelana e
o metal constitui um ponto fraco nas restaurações. Isto pode direcionar ao
insucesso clínico, devido a incompatibilidade entre os próprios materiais
ou à ocorrência de fenômenos físicos-químicos, sendo a durabilidade da
união um fator importante a ser considerado (WIGHT et al.
63
1977;
DAFTARY & DONAVAN
17
, 1986; KERN & THOMPSON
36
, 1993;CRAIG et
al.
16
, 2002;).
A qualidade da união das restaurações metalo-
cerâmicas é freqüentemente verificada por vários testes de laboratório,
usando ensaios de flexão, tração ou cisalhamento sob certas limitações
(ALMILHATTI et al.
1
, 2003; ISO
33
, 2003; CRAIG & POWERS
15
, 2004).
Estes testes in vitro mostraram valores de resistência que dificultam a
padronização e impossibilitam a comparação direta por diferentes
pesquisadores (HAMMAD & TALIC
28
, 1996; RASMUSSEN
48
, 1996;
SINHORETI
55
, 1997). A variação na metodologia dos testes resultam em
diferentes valores de resistência ao cisalhamento, sendo que os valores
dependem de uma complexa combinação de tensões e resultantes
produzidas durante o carregamento das amostras (PAPAZOGLOU &
BRANTLEY
45
, 1998; OCHSNER & GEGNER
43
, 2001; PECORA et al.
46
,
2002).
O desenvolvimento científico na melhora da porcelana
dental e o aumento no preço do ouro nos anos 60 impulsionaram a
pesquisa de ligas alternativas como ligas a base de paládio e de metais
19
não nobres (BERTOLOTTI
7
, 1985
,
COUNCIL ON DENTAL MATERIALS,
INSTRUMENTS, AND EQUIPMENT
13
, 1985; COVINGTON
14
, 1985). O
sucesso das restaurações metalocerâmicas dependem da forte união
entre a cerâmica e a subestrutura metálica, pela compatibilidade química,
térmica, mecânica e estética (BARGHI et al.
6
, 1987; BULLARD et al.
9
;
IBRAHIM
32
, 1995).
Os materiais metálicos utilizados para a confecção das
próteses dentárias devem cumprir as seguintes exigências: resistência à
corrosão na cavidade bucal, estabilidade frente as forças físicas e
mecânicas às quais são submetidas (ANUSAVISE
3
, 1998).
Os testes clínicos são considerados os mais confiáveis
para o estudo do comportamento da interface de união, embora os testes
laboratoriais também apresentem reconhecido mérito na avaliação desses
materiais (ESTRELA et al.
23
, 2001). Entretanto, muitos estudos
laboratoriais não podem ser extrapolados diretamente às situações
clínicas, porém, são sempre úteis no estabelecimento do protocolo de um
estudo clínico, prevendo a eficácia e o comportamento dos materiais
empregados. Além disso, as modificações constantemente impostas na
composição dos materiais tornam-se um fator complicador quando se
considera que um teste clínico pode se estender por mais de três anos,
período de tempo julgado inevitável para o produto deixar o mercado e
ser substituído pelo sucessor. Portanto, os testes laboratoriais consomem
menos tempo e permitem avaliar a resistência de união, infiltração
marginal e a dimensão da fenda na interface da restauração (CALLISTER
JUNIOR
10
, 2002).
Os ensaios in vitro algumas vezes também apresentam
dificuldades. Diferentes métodos ou ainda modificações no mesmo ensaio
são procedimentos comumente adotados por vários pesquisadores,
visando objetivos semelhantes, ou seja, determinar os valores de
resistência da união. Por esta razão, diferentes dados a respeito de união,
para um mesmo material ensaiado, são encontrados (BERTOLOTTI
7,
20
1985; COUNCIL ON DENTAL MATERIALS, INSTRUMENTS, AND
EQUIPMENT
13
, 1985).
A International Organization for Standardization
33
(ISO)
criou uma norma com o objetivo de padronizar os ensaios de adesão à
estrutura dental, incluindo o teste de cisalhamento. Apesar disso, o que se
encontra na literatura é uma heterogeneidade nos testes. Assim sendo,
seria procedente estabelecer um estudo para comparar o teste
especificado pela ISO (cinzel) com os não especificados (fita metálica e
pistão), bem como as características da união na interface
cerâmica/metal, provocadas pela fratura.
Os testes de cisalhamento são os mais relatados na
literatura (Craig & POWERS
15
, 2004). Entretanto a sua distribuição de
tensões podem ser complexas resultando em diferentes resultados em
testes semelhantes. As análises de resistência de união têm mostrado
vários problemas com relação aos testes mais comumente utilizados e
sugerem uma falta de confiabilidade na mensuração do comportamento
adesivo destes materiais.
21
2 REVISÃO DA LITERATURA
Sced & McLean
53
(1972) avaliaram a resistência de
união entre metal/cerâmica com metais básicos contendo cerâmica. Para
isso desenvolveram um dispositivo com uma interface metal/cerâmica
onde foram comparados a resistência de união das ligas de Ni-Cr, Co-Cr
e áurica, além de se estudar o efeito da camada de óxido na liga de Ni-Cr.
Encontraram para a liga de ouro uma resistência de união de 28,0 ± 7,05
MPa, para o Co-Cr 25,4 ± 5,3 MPa e para o Ni-Cr 23,8 ± 4,02 MPa. Com
a redução da camada de óxido observaram que houve uma diminuição da
resistência em comparação com a obtida em atmosfera normal.
Concluíram que a liga áurica obteve uma resistência satisfatória e que as
ligas básicas tiveram uma resistência semelhante.
O objetivo de Anusavice et al.
4
(1980) foi avaliar
comparativamente, utilizando a análise de elementos finitos, os testes de
resistência de união utilizados em metal/cerâmica. Estudaram 11 testes
de resistência de união com relação a distribuição de tensão, sendo que,
observaram uma alta probabilidade de falha dentro da porcelana ou na
região da interface em oito dos 11 testes analisados.
Chong et al.
12
, (1980) estudaram a resistência ao
cisalhamento da interface entre ligas a base ouro e não nobres, e
materiais cerâmicos. Utilizaram uma ponta de aço para promover a
ruptura entre os materiais, aplicando força com trajetória paralela ao plano
formado pela interface dos materiais com velocidade de 1mm/min.
Sugeriram que um teste de cisalhamento deveria apresentar os seguintes
requisitos: a) avaliar somente a resistência ao cisalhamento; b) simples
performance; c) amostras com desenhos simples; d) ter poucas variáveis;
22
e) o único tipo de aderência deveria ser a união das faces; f) avaliação
quantitativa dos dados.
O objetivo de Malhotra & Maickel
38
(1980) foi avaliar a
resistência ao cisalhamento entre as restaurações metalo-cerâmicas, para
isto, eles utilizaram uma liga áurica (Ceramco gold) e uma porcelana
(Ceramco porcelain) em um dispositivo adaptado para a realização dos
ensaios mecânicos (Shell-Nielsen), tanto em “push test” quanto em “pull
test”. Encontraram os seguintes valores para o “push test” não isolado de
124 MPa e isolado de 82 MPa. Para o “pull test” não isolado encontraram
97 MPa e isolado 66 MPa. Concluíram que o “push test” mostrou maiores
valores que o método “pull test”, e que a união entre o gesso e o metal foi
eliminado pelo isolamento.
Kelly & Rose
35
, em 1983, revisaram cinco tópicos de
interesse sobre ligas não preciosas para uso em prótese fixa: a)
constituição; b) propriedades físicas; c) biocompatibilidade; d) adesão à
porcelana; e) corrosão. As relações entre constituição, propriedades
físicas e características de manuseio das ligas de metais básicos foram
pesquisados. Quatro tipos de ligas foram estudadas: I. Ni, 75% a 80% e
Cr 11% a 15%; II. Co 40% a 70% e Cr 20% a 30%; III. Fe 59% e Cr 26% e
IV. Ti e Cu experimental. As propriedades físicas das ligas não preciosas
poderiam diferir significativamente daquelas ligas contendo uma alta
porcentagem em ouro. Em certos casos, essas ligas seriam superiores às
ligas áuricas tradicionais para o uso com porcelanas. As ligas não
preciosas poderiam ser fundidas com precisão aceitável e os pacientes
poderiam ficar mais confortáveis com elas devido à sua decrescente
transmissão térmica e sua menor ação galvânica que o ouro. A
toxicidade do Ni e Be, e seus compostos foi discutida com atenção.
Alergia por dermatite de contato parecia um risco de saúde para certos
pacientes portadores de próteses contendo Ni. O pó de Be
aparentemente não seria um risco em ambientes ventilados. A
insuficiência de dados relacionados à problemas de saúde relatados
23
sobre Ni em laboratórios dentais deveriam ser interpretados com
cuidado.
O objetivo de Drummond et al.
22
(1984) foi avaliar, com
um teste de cisalhamento simples, a resistência de união entre uma
porcelana (Vita – Zahnfabrik) e ouro (PG+, Englehard Minerals &
Chemical Corp.) e um metal não precioso (Uniobond – Unitek) após
armazenagem de um ano em água destilada a 37
0
C. Foi observado uma
redução da resistência adesiva de 7,4% e 18,1% após quatro e 12 meses,
respectivamente, para o ouro; e uma redução de 21,2% e 21,4% após
quatro de 12 meses, respectivamente, para o metal não precioso. Uma
diferença significativa foi observada entre a resistência de união: 51,17 ±
11,29 MPa para o ouro e 31,83 MPa para o metal não precioso.
Em 1985, o “Council on Dental Materials,Instruments
and Equipment”
13
, relatou sobre ligas de metais básicos para aplicações
em coroas e pontes enfocando os benefícios e riscos. Embora o aumento
na aceitação das ligas de metais básicos tenha sido influenciado pela
rápida flutuação internacional das ligas áuricas e outros metais nobres, o
recente declínio no custo de metais nobres apresentava pouco efeito na
reversão daquela tendência. Esse dado forneceu uma avaliação crítica
dos benefícios e riscos das ligas de metais básicos comparada com os
benefícios e riscos das ligas de ouro. Comparado com o certificado da
ADA tipoIV para ligas áuricas, as ligas básicas apresentavam menor
custo, menor densidade, maior rigidez e dureza, e comparável resistência
clínica à perda do brilho e corrosão. Pequenas diferenças na composição
ou adição de certos metais básicos, tais como Be, Si, Bo e Al, produziam
significativas mudanças nas propriedades e microestruturas das ligas de
metais básicos. O potencial para efeitos sistêmicos e dermatológicos que
poderiam ocorrer em pacientes e profissionais por causa da exposição às
ligas de basicas também não deveria ser desprezado. Fabricantes,
laboratórios e dentistas deveriam ser encorajados a identificar as ligas
usadas na fabricação de dispositivos protéticos com relação aos
24
elementos que poderiam afetar a saúde do paciente (Ni, Cr e Co e
outros). Dentistas e administradores de laboratórios dentais também
deveriam ser encorajados a informar aos empregados, os quais
trabalhavam como técnicos, de que seria necessário evitar a inalação do
pó provindo de ligas. A história médica deveria incluir a documentação
dos pacientes os quais fossem sensíveis à metais.
Covington et al.
14
, em 1985, determinaram a quantidade
de Ni e Be, em ligas de metais básicos, liberados por meio de corrosão
após 120 dias de exposição à soluções salivares a fim de postular os
riscos para a saúde. Catorze ligas dentais (oito de NiCrBe e seis de NiCr)
foram analisadas quanto a liberação de Ni e Be in vitro em soluções
salivares ácidas. Variação das taxas de corrosão quanto aos níveis de ph
(ph 2, ph 4, e ph 6) e tempo foram calculadas no intervalo de 120 dias e a
possível significância dessas taxas com relação a reações alérgicas ou
outros riscos para a saúde foram postulados. Os resultados mostraram
que as ligas que continham ambos elementos, Ni e Be, apresentaram um
efeito pontencializado com a dissolução de Be muitas vezes maior do que
aquela esperada. Foi concluido que ligas que continham Ni e Be poderiam
levar a um maior risco.
Hammad et al.
29
(1987) avaliaram a resistência adesiva
metal/cerâmica utilizando um teste de cisalhamento de “interface circular”
desenhado para prevenir o movimento durante a aplicação e as queimas
da cerâmica. A idéia principal foi dirigir as forças diretamente sobre a
interface. O sucesso da união metal/cerâmica dependia do entendimento
do efeito dos tempos de queima, tratamento da superfície de união, e
comportamento das ligas que eram importantes na resistência adesiva
destas restaurações. Estudaram o efeito de várias temperaturas de
queima, textura de superfície e tipos de metais na resistência ao
cisalhamento de metalocerâmicas. Duas ligas para metalocerâmica foram
utilizadas: uma liga preciosa (Olympia – J.F. Jelenko) e uma liga básica
(Talladium – Talladium Inc.). Sendo que cada liga foi preparada de modo
25
similar antes da aplicação da porcelana para alcançar uma superfície
uniforme, e um grupo de Talladium teve sua superfície condicionada
eletroliticamente após o jateamento. Cada categoria foi dividida em dois
grupos. A porcelana opaca foi coccionada de acordo com as instruções
do fabricante em um grupo e em outro 65º F acima. As resistências de
união foram comparadas estatisticamente e as amostras examinadas em
microscopia eletrônica de varredura após o teste. Concluíram que nas
duas ligas a resistência ao cisalhamento aumentou pela elevação da
temperatura de cocção da cerâmica, que a liga jateada Talladium obteve
melhores resultados do que a liga jateada Olympia em ambas
temperaturas de queima da porcelana. Sendo verificado que o jateamento
aumentou a resistência de união em comparação com a superfície
condicionada na temperatura recomendada.
Uusalo et al.
59
, 1987 avaliaram a resistência ao
cisalhamento da união metal/cerâmica com um teste simplificado de
cisalhamento (“pull test”). Utilizaram quatro ligas áuricas e três não-
preciosas (entre elas a de Ni-Cr, Wiron 77, Bego), foram confeccionadas
seis a dez amostras por grupo, com 7mm de diâmetro, sendo que esta
superfície foi jateada e lavada com água destilada por 20min seguido de
uma oxidação. O teste foi realizado em uma máquina de ensaio universal
com velocidade de 8mm/min até a fratura das amostras. Encontraram
para a liga de Ni-Cr uma resistência de união de 89,6 ± 35,9MPa (CV
40%). Concluíram que a resistência de união em ligas não preciosas
foram menores do que as obtidas pelas ligas auricas, e que aquelas eram
mais sensíveis aos procedimentos laboratoriais.
Segundo Bertolotti
7
, em 1985, no “International
Symposium on Ceramics’, muitas das ligas de metais básicos eram
baseadas em Ni e Cr. Como elas eram não nobres, a resistência à
corrosão dependeria de outras propriedades químicas. Uma fina camada
de óxido de cromo forneceria um completo e impenetrável filme que
passivaria a superfície da liga. As ligas não preciosas teriam propriedades
26
físicas diferentes dos grupos de ligas de metal nobre. As mais
significantes seriam a sua alta dureza, alta resistência à tensões, e o alto
módulo de elasticidade. O alongamento seria o mesmo das ligas áuricas,
mas as altas resistências à tensões, fariam-nas difíceis ou impossíveis de
trabalhar. Quando usadas para restaurações oclusais metálicas, as ligas
não preciosas teriam poucas vantagens. Os valores de alta dureza
poderiam ser importantes quando a resistência ao desgaste fosse
necessária. As propriedades carcinogênicas e alergênicas dos metais
básicos, especialmente o Ni seriam controversas. Alguns pesquisadores
não relataram qualquer resposta alérgica ao Ni, mesmo em pacientes
sabidamente alérgicos, ao passo que outros relataram uma alta
freqüência de reações alérgicas em casos similares. Uma alta incidência
de câncer no aparelho respiratório teria sido bem documentada em
pessoas as quais teriam exposição ocupacional ao Ni. O Ni também seria
conhecido como indutor de tumores em tecido muscular de ratos, sendo
que outros metais como Mn, Cr, Cu e Al não induziriam tumores nos
mesmos animais. Segundo o autor, até que o pontencial de risco das ligas
dentais fosse melhor entendido, precauções deveriam ser tomadas para
se evitar a inalação do pó de metais básicos e a realização de
restaurações com ligas contendo Ni em pacientes com alergia conhecida.
VAN NOORT et al.
60
, em 1989, examinaram os
métodos atuais para mensurar a resistência de união ao substrato dental.
Para isso, utilizaram amostras de dentina que foram desgastadas até se
obter uma área plana onde foram construídos blocos de resina composta,
com 6 mm de altura por 6 mm de largura. Sobre estas amostras foram
exercidos carregamento de tração e cisalhamento e as forças resultantes
verificadas utilizando uma análise de esforços de elementos finitos. Os
autores observaram que os esforços de tração e cisalhamento eram
altamente dependentes da geometria e arranjo do teste, bem como dos
materiais envolvidos. Com isso, concluíram que quando uma resina
composta unida a uma superfície plana de dentina era carregada, seja em
27
tração ou cisalhamento, a distribuição de esforços ao longo da interface
era não uniforme. Pequenas variações na metodologia alteravam ainda
mais a distribuição destes esforços, e provavelmente havia um desacordo
dos valores de resistência de união alcançados por muitos pesquisadores
sendo necessária uma padronização dos testes para que estes valores
pudessem ser comparados.
Atta et al.
5
(1990) avaliaram a resistência adesiva por
tração e cisalhamento de sistemas adesivos a uma liga de NiCr. Foram
empregados os cimentos Panavia Ex (Kuraray Co.) que é um cimento
resinoso adesivo com um monômero do éster fosfórico como promotor de
adesão, o SuperBond C&B (Sun Medical) que é um cimento resinoso
com o monômero 4-META como promotor de adesão e o cimento
resinoso ABC (Vivadent) associado a um primer para metal (Metal
Primer) à base de grupos fosfatos como promotores de adesão. Os
conjuntos após a cimentação foram armazenados em água a 25° C por
uma semana. O testes de tração e cisalhamento executados
apresentaram os seguintes resultados em MPa (média) respectivamente:
Panavia EX 43,49 e 40,46 SuperBond C&B 25,53 e 25,19 e ABC 24,86 e
13,30. Segundo os autores, o microjateamento promoveria uma superfície
altamente microrretentiva sugerindo que qualquer adesão do cimento
resinoso seria devida a uma capacidade de molhamento dessa superfície
microjateada e uma capacidade em formar uniões quimicas. A união do
Panavia Ex foi quase 95% melhor que a adesão dos outros dois cimentos.
Isto seria devido à afinidade de seu monômero adesivo aos óxidos
presentes na liga de NiCr microjateada. Já a pequena adesão do ABC
seria devida ao seu primer para metal que não produziu uma união
química adequada. Da mesma maneira para o SuperBond a sua boa
adesão a liga de NiCr oxidada seria devida à afinidade de seu monômero
4-META a esses óxidos. Nos testes de tração todas as falhas observadas
para o Panavia EX foram coesivas no cimento, enquanto para o
SuperBond C&B e ABC metade das falhas foi adesiva e metade coesiva
28
nos cimentos. Como conclusão final os autores acreditaram que esses
cimentos resinosos adesivos seriam merecedores de avaliação clínica a
longo prazo.
Stannard et al.
57
, 1990 estudaram o efeito de várias
queimas da porcelana na resistência de união entre metal/porcelana.
Foram avaliados duas combinações diferentes de opacos e metal que
foram avaliados em teste de resistência ao cisalhamento após uma, três,
cinco, sete e nove ciclos de cocção da cerâmica. Para a combinação de
Will Ceram/W1 e Vita/Olympia, não houve diferença estatística entre os
materiais e após as queimas. Concluíram que não houve redução na
resistência de união durante a queima do opaco ao metal.
Geis-Gerstorfer et al.
25
, em 1991, mediram, in vitro a
liberação de íons metálicos, quanto ao tipo e a quantidade, de quatro ligas
de NiCrMo e quatro ligas de CoCrMo disponíveis no mercado para a
realização de fundições. As quatro ligas de NiCrMo (Ticon, Ticonium Co,
Albany, New York; Supranium, Krupp, Essen, Germany; Wiron 88 Bego,
Bremen, Germany e Remanium CS ,Ispringen, Germany) e as quatro
ligas de CoCrMo ( Bondiloy e Dentitan, Krupp, Essen, Germany;
Wirobond, Bego, Bremen, Germany e Remanium CD, Dentaurum,
Ispringen, Germany) foram examinadas usando uma solução de 0,1mol/l
de ácido lático e 0,1mol/l de cloreto de sódio. Os íons dissolvidos foram
analisados sob um período de cinco semanas usando-se um
espectroscópio de absorção atômica. Como resultado, a variação nos
valores, após 35 dias, foi de 0,54 e 3,261 !m/cm" para as ligas de NiCrMo
e de 0,43 e 34,9!m/cm" para as ligas de CoCrMo. As conclusões,
considerando os limites apresentados na literatura para a quantidade
máxima tolerável para o Ni, foram de que o uso de ligas contendo Be não
era recomendado devido a altíssima liberação de íons sob as condições
de corrosão usadas no estudo.
Em 1991, Retief
49
, descreveu em seu estudo alguns
aspectos sobre a necessidade de se padronizar os testes de adesão em
29
laboratório. Ele verificou que para avaliar os valores de resistência de
união, muitos fatores exerciam influência marcante nos resultados, como
tipo e face do dente, tempo de estocagem, meio de imersão, preparação
da superfície e tipo de teste utilizado. No entanto, as forças exercidas
clinicamente sobre as restaurações ou sobre o dente eram de natureza
complexa e nem tração ou cisalhamento simulavam as forças intra-orais.
Quando uma resina composta unida a uma superfície plana era carregada
em tração ou cisalhamento, a distribuição através da interface de união
era extremamente irregular. O autor verificou ainda que variáveis dentro
de um mesmo teste afetavam os valores de resistência de união. Quando
o carregamento foi feito com uma ponta de base retangular de 1,8mm, os
valores foram cerca de 40% inferiores aos valores alcançados quando um
cinzel com ponta de 0,5mm de largura foi usado. A ponta de base
retangular aplicou um carregamento com forças em balanço e o cinzel um
carregamento de “abrir à força”. O autor concluiu afirmando que por causa
da grande variação nas metodologias dos testes, os resultados obtidos de
diferentes laboratórios não poderiam ser comparados. Ainda, os
resultados de adesão encontrados em testes de laboratório, não deveriam
ser extrapolados para a clínica, e sim apenas como orientação.
Wu et al.
64
, em 1991, avaliaram o efeito do tratamento
térmico de oxidação na resistência de união da porcelana em ligas de
metais básicos. Segundo os autores, as ligas de metais básicos foram
largamente utilizadas na década passada por causa das vantagens das
suas propriedades mecânicas e o alto custo do ouro. A superior
resistência permanente a deformação e o módulo de elasticidade dessas
ligas deram-nas a vantagem da espessura do “coping” com menos
material e a rigidez requerida para a longevidade das próteses parciais
fixas. As ligas de Ni-Cr e Co-Cr teriam sido as mais comumente usadas
em odontologia restauradora. Uma desvantagem das ligas metálicas
básicas seria o difícil controle da formação do óxido de cromo que
resultaria em menor resistência entre a porcelana e o metal. O tratamento
30
térmico de oxidação do metal seria usado para remover o gás que teria
ficado preso, eliminar contaminantes da superfície e formar uma camada
de óxido. Esse tratamento seria um passo controverso no preparo da
superfície do metal para a adesão da porcelana podendo liberar tensões e
causar distorção na estrutura. Este estudo determinou o efeito do
tratamento térmico de oxidação na resistência da adesão de ligas
metálicas básicas sob condições variáveis de tempo e atmosfera e
também investigou a difusão de íons na zona de interação entre
porcelana e o metal. Duas ligas de Ni-Cr , NP2 e NP2 com Be e duas Co-
Cr Vicomp e Neobond II Special foram usadas neste estudo. Concluíram
que o tratamento térmico de oxidação, as variáveis de temperatura,
vácuo, e tempo de tratamento térmico de oxidação não tiveram um efeito
significativo na resistência de união da porcelana nas ligas de metais
básicos.
Scaranelo & Muench
52
(1994) estudaram a resistência
de união, de materiais encontrados no mercado nacional, entre duas
porcelanas (Vita VMK – Vita Zahnfabrik e Duceram – Ducera) e duas ligas
de níquel-cromo (Durabond II – Odonto Comercial Ltda. e Resistal P –
Degussa) por meio de ensaio de tração. Foram utilizados opaco ou
mistura de opaco + dentina, jateamento ou não após desgaseificação e
uso ou não de vácuo. Os resultados mostraram que a maior resistência
de união foi obtida pela combinação da liga Durabond II com a porcelana
Duceram, jateamento e opaco (329 Kp/cm
2
). Sendo que esta também
atingiu boa resistência com a combinação porcelana Vita VMK, opaco +
dentina e vácuo (290 Kp/cm
2
). Concluíram que a utilização de jateamento,
opaco + dentina e vácuo aumentou a média geral.
Watanabe & Nakabayashi
62
, em 1994, descreveram
alguns fatos sobre os métodos utilizados no Japão para se mensurar a
união de compósitos sobre a dentina. Os métodos mais utilizados eram o
teste de tração e o de cisalhamento, apesar de existir um terceiro teste
chamado push-out test. Segundo os autores, o teste de tração era o mais
31
usado, apesar de ser mais difícil conseguir corpos-de-prova
perpendiculares ao substrato em estudo. Com isso, poderia haver uma
distorção nos valores devido ao movimento de deslocamento lateral das
amostras. Para o teste de cisalhamento, a obtenção dos corpos-de- prova
era mais fácil, além deles sofrerem menor influência durante o
carregamento. No entanto, a fratura parecia sempre começar no ponto em
que o bisel atingia a amostra. Portanto ficava difícil padronizar um método
mais adequado já que ambos tinham vantagens e desvantagens.
Concluíram que todos os métodos e metodologia existentes tentavam
alcançar completamente in vitro as mesmas condições que os materiais
teriam in vivo e, que isso poderia ser o alvo de futuras investigações.
Com a utilização da análise de elementos finitos, Dehoff
et al.
19
(1995) avaliaram os efeitos da espessura do agente de união, e
condições de carregamento na distribuição de tensão na dentina
adjacente à interface agente de união/dentina. Utilizaram para os cálculos
o programa ANSYS com um modelo cilíndrico de resina unido ao
substrato dentinário. Os resultados mostraram grande concentração de
tensão na interface do agente de união/dentina próximo a aplicação da
força. A tensão vertical máxima geralmente ocorria aproximadamente
0,3mm abaixo do local de aplicação de carga e então diminuia em todas
as direções. Concluíram dizendo que muitos pesquisadores utilizavam os
ensaios de tração e cisalhamento para prever os efeitos de variáveis de
processos e materiais mas nenhuma evidência mostrou que estas
resistências eram relevantes para o sucesso clínico.
Della Bona & Van Noort
20
, em 1995, verificaram o efeito
da distribuição de esforços durante a realização dos testes de resistência
ao cisalhamento sobre porcelana, utilizando a análise de esforços de
elementos finitos, bem como o tipo de falha ocorrida, quando uma
variedade de arranjos nos testes era utilizada. Para isso, foram
confeccionadas amostras de porcelana e resina composta que foram
incluídas em resina acrílica. Sobre estas superfícies foram construídos
32
cilindros de resina composta ou porcelana de acordo com o tratamento
realizado, ou seja, no grupo A, foram construídos cilindros de resina
composta sobre a base de porcelana; no grupo B, a base era de resina
composta e o cilindro de porcelana; e no grupo C, tanto a base quanto o
cilindro foram construídos com resina composta. Para o ensaio de
cisalhamento foi utilizada uma máquina de testes universal Lloyd M5K e o
carregamento nos cilindros foi realizado com um cinzel posicionado o
mais próximo possível da interface base-cilindro. Paralelamente, neste
estudo, os autores também verificaram a resistência de união à tração
para os mesmos materiais. Pelos resultados eles observaram que os
valores de resistência ao cisalhamento para as amostras do grupo A
foram inferiores estatisticamente aos valores dos grupos B e C. Quanto
ao tipo de falha ocorrida, metade das amostras do grupo A tiveram falha
coesiva na base de porcelana e a outra metade falha adesiva. No grupo
B, 80% das falhas foram coesivas na base de resina composta e os 20%
restantes foram falhas adesivas. No grupo C, 100% das amostras tiveram
falha coesiva na base de resina composta. Já no teste de tração, as
falhas sempre foram adesivas e isso levou os autores a concluir que o
teste de tração seria o mais indicado, já que o teste de cisalhamento
pareceu ser inadequado para mensurar a resistência de união da
interface porcelana-resina composta. Pequenas variações neste tipo de
teste como geometria da amostra, ponto de carregamento e tipo de
carregamento, forneciam valores de resistência de união diferentes, fato
este atribuído à não uniformidade dos esforços induzidos na interface
durante o carregamento. Segundo os autores, o teste de tração teria um
arranjo menos complexo e mais apropriado para se avaliar a resistência
de união da interface porcelana-resina composta.
O objetivo de Ibrahim
32
(1995) foi analisar a interface de
união entre porcelana (Vita Porcelain) e uma base metálica de Ni-Cr
(Wiron 88) após cinco diferentes tratamentos de superfície deste metal,
encontrou evidências de formação de NiO e Cr
2
O
3
com evidência de
33
maior migração de NiO em direção da cerâmica. Foram usados a liga de
Ni-Cr Wiron 88 e Vita Porcelain. Um total de vinte padrões de cera foram
preparados usando uma matriz de aço de 3X6X8X1 mm com
convergência de 10 graus. Foi dividido em cinco grupos: A – superfície do
metal (controle), B – superfície do metal após oxidação, C – superfície do
metal após queima da porcelana, D – superfície do metal após jateamento
com Al
2
O
3
e oxidação, E – camada de óxido na porcelana após
separação. Encontraram como resultado após análise em MEV com um
analisador eletrônico microprob, com um aumento de 50X. GRUPO B – os
picos de Ni, Cr, Si, Ca and Fe diminuíram em relação a A. GRUPO C – o
pico de cromo aumentou em relação ao de Ni porque a migração de óxido
de níquel para a porcelana era maior do que a do óxido de cromo.
GRUPO D – os picos de Ni e Cr foram aumentados, isto é devido à ação
do jateamento e aparecimento da estrutura mais cristalina do níquel e
cromo. GRUPO E – os óxidos foram formados e migraram para a
interface da porcelana. Concluíram que as variáveis de temperatura,
vácuo, e tempo de tratamento térmico de oxidação não teve um efeito
significante na resistência de união da porcelana nas ligas de metais
básicos.
Hammad & Talic
27
(1996) ao realizar uma análise dos
testes para avaliação da aderência metal/cerâmica determinaram que os
mecanismos da união metal/cerâmica ainda estvam em discussão teórica,
devido à complexidade do uso dos testes. Estes eram classificados pela
natureza das forças submetidas aos corpos de prova estudados. Em
muitas investigações foram utilizados os seguintes testes: cisalhamento,
tensão, cisalhamento com tensão, flexão e torsão. Os estudos
experimentais podiam diminuir as variáveis que agiam no último estresse
residual da interface metal/cerâmica.
Persson & Bergman
47
(1996) avaliaram a resistência de
união metal/cerâmica combinando os resultados obtidos com uma análise
de elementos finitos de uma coroa idealizada, para possibilitar a
34
comparação de diferentes sistemas metalocerâmicos. Utilizaram o titânio
fundido (Duceratin) e usinado (Procera), e o ouro (Vita VMK 68).
Observaram que o titânio, tanto o fundido quanto o usinado, apresentou
maiores valores de resistência de união ao cisalhamento (48,9 ± 12,6 e
47,5 ± 6,1 N/mm
2
respectivamente) do que o ouro (35 ± 7,1 N/mm
2
),
concluíram que a união titânio/cerâmica era bastante satisfatória para os
trabalhos de coroas e pontes fixas.
O objetivo de Deger & Caniklioglu
18
(1998) foi avaliar a
resistência de união metal/cerâmica de superfícies tratadas. Eles
avaliaram a profundidade de difusão do estanho e a resistência de união
após teste de cisalhamento. Encontraram a união mais fraca nos grupos
onde foi realizado o estanhamento diretamente, e a mais resistente foi
encontrada nos grupos onde o estanho foi difundido. Concluíram que a
difusão em ambiente com argônio foi onde houve uma maior resistência
de união. A taxa de oxidação do metal deveria se aproximar da taxa de
vitrificação da cerâmica, e a taxa de difusão dos elementos metálicos
deveria ser menor que a taxa de vitrificação para se obter a maior união
metal/cerâmica.
Graham et al.
26
, 1999 compararam o efeito de sete
diferentes tipos de tratamentos de superfície na resistência de união ao
cisalhamento. Utilizaram para este estudo o teste de cisalhamento
recomendado pela British Standards Instituition. Os corpos-de-prova
foram confeccionados com uma liga de Ni-Cr (Wiron 99, Bego) onde foi
utilizado o revestimento fosfatado (Bellavest T, Bego) para a realização
das fundições, que ocorreu num forno por indução. Estas amostras
receberam sete tipos de tratamentos de superfície (1 – jateamento +
grinding, 2 – jateamento + grinding + jateamento, 3 – jateamento +
grinding + jateamento + oxidação, 4 – jateamento + grinding + jateamento
+ oxidação + jateamento, 5 – jateamento + grinding + jateamento +
oxidação + grinding + jateamento, 6 – jateamento + grinding + jateamento
+ oxidação + grinding + jateamento + oxidação, 7 – jateamento + grinding
35
+ jateamento + limpeza com vapor + oxidação). Encontraram que o
tratamento do grupo 3 foi o que obteve maior resistência de união com o
grupo sete ficando em último lugar. Concluíram que a oxidação do metal
antes da aplicação da porcelana aumentou a resistência de união e que o
excesso de grinding e vapor diminuíram a resistência de união.
Itinoche et al.
34
(1999) avaliaram a resistência ao
cisalhamento entre ligas metálicas (Au, NiCr e CoCr) e materiais estéticos
indiretos (Artglass – Heraeus/Kulzer e Targis – Ivoclar) utilizando vinte
estruturas metálicas de cada tipo de liga cuja superfície foi jateada com
óxido de alumínio (250µm) antes da aplicação do sistema adesivo do
correspondente polímero. Após a aplicação do cerômero e do polímero,
os corpos de prova foram armazenados (H
2
Odest, 37ºC, 24hs) e
submetidos à ciclagem térmica (5º - 60ºC, 30seg, 500ciclos). Após o
ensaio mecânico foi observado que o tipo de liga utilizada não influenciou
os resultados e que o cerômero Targis apresentou a maior resistência ao
cisalhamento do que o polímero de vidro Artglass em todas as ligas
testadas.
Oliveira et al.
44
(2000) avaliaram a resistência de união ao
cisalhamento de cinco diferentes tratamentos superficiais realizados em
discos metálicos de Ni-Cr (Durabond), cimentados com dois cimentos
resinosos (Comspam Opaque e Enforce). Após a confecção, as amostras
foram armazenadas em água destilada a 37º C por 24 horas antes da
realização do ensaio mecânico. Encontraram que os maiores valores de
resistência de união foram com a técnica de macrorretenção, sendo que o
embricamento apresentou menores valores.
Sjögren et al.
56
, em 2000, avaliaram a citotoxicidade de
ligas dentais, metais e cerâmicas com ênfase sobre os efeitos das
alterações nas suas composições e seu pré tratamento. Foram usados
fibroblastos de ratos para que o teste overlay (positivo quando células
mortas ou danificadas apareciam descoradas em comparação às células
saudáveis controles), filtro Milliporo (positivo quando havia redução da
36
atividade de tingimento) e teste MTT (tetrazolina) no estudo da
citotoxicidade de ligas metálicas e cerâmicas usadas em restaurações
dentais. Efeitos na alteração da composição de uma liga áurica altamente
nobre e o pré tratamento de uma liga para cerâmica também foram
estudados. Além disso, a liberação de elementos em cultura de células
pelos materiais estudados foi mensurada usando-se um
espectrofotômetro. A liberação de Cu e Zn pareceu ser importante para o
efeito citotóxico sendo que os autores concluíram que as alterações na
composição e o pré tratamento poderiam ter grande influência na
citotoxicidade devendo-se seguir cuidadosamente as intruções dos
fabricantes quando do manuseio de materiais dentais. As implicações
clínicas foram afetadas marcantemente pelo pré tratamento e a
composição das amostras. As restaurações cujas ligas tiveram sua
composição original modificada não deveriam ser usadas clinicamente.
Hara et al.
30
(2001) estudaram a influência da
velocidade na resistência de união entre resina e dentina. Para isso
utilizaram 120 incisivos bovinos onde, após preparados, foram utilizados o
sistema adesivo Single Bond (3M) e a resina composta Z-100 (3M).
Foram divididos aleatoriamente em quatro grupos (n = 30) e depois
realizou-se o teste de resistência ao cisalhamento com quatro
velocidades: 0,50 (A), 0,75 (B), 1,00 (C) e 5,00mm/min (D), sendo
encontrado uma média de resistência ao cisalhamento em MPa de: A –
11,78 (3,91); B – 11,82 (4,78); C – 16,32 (6,45) e D – 15,46 (5,94) e após
análise estatística verificaram que A=B<C=D e que a porcentagem de
fratura adesiva foram: A – 92,5%; B – 91,6%; C – 70,0% e D – 47,0%.
Concluíram que a velocidade afetou a resistência à fratura e o padrão de
fratura, sendo preferível as velocidades de 0,50 e 0,75 mm/min.
Estrela et al.
23
(2002) em Metodologia científica –
ensino e pesquisa em odontologia, escreveram à respeito de ensaios
mecânicos onde o objetivo destes seria o de predizer o comportamento
do material sendo que cada ensaio teria a finalidade de quantificar uma
37
determinada propriedade, fazendo com que os testes fossem
complementares não existindo um ensaio capaz de determinar todas as
propriedades mecânicas dos materiais. Segundo os autores, na maioria
das vezes, a forma do corpo-de-prova seria diferente do elemento dental
mas seria possível estimar o desempenho do instrumento. Com relação
ao ensaio de tração, o mesmo poderia ser considerado como o mais
importante dos ensaios mecânicos devido a sua facilidade de realização,
reprodução de resultados e grande número de propriedades dos materiais
possíveis de serem determinadas. Para a execução do ensaio, o corpo-
de-prova deveria ser fixado em um máquina que aplica esforços uniaxiais
crescentes na direção longitudinal do corpo-de-prova, o qual deveria
apresentar uma forma que permitisse, durante o tracionamento, um
estado de tensão uniaxial, isto é, o carregamento em uma única direção.
Ainda o corpo-de-prova deveria ser usinado com bom acabamento
superficial e não apresentar marcas de usinagem, as quais poderiam
atuar como concentradores de tensão.
Segundo Craig & Powers
16
(2002) , as ligas para a
fundição de coroas e pontes exibiriam uma dureza e módulo de
elasticidade maiores do que as ligas nobres, mas seriam mais difíceis de
provar e soldar. Também seriam tecnicamente mais sensíveis devido à
sua maior contração de solidificação produzindo uma restauração com
uma adapatação mais difícil satisfatoriamente. Precauções deveriam ser
tomadas para se evitar a exposição ao vapor metálico e ao pó de Be e Ni.
O padrão de segurança para o pó de Be seria de 2!g/m# no ar por um
tempo de 8 horas/dia. A taxa limite seria de 25!g/m# em uma exposição
menor que 30 minutos. Respostas fisiológicas poderiam ir de uma simples
dermatite de contato à uma pneumonia severa. Portanto, um local com
exaustão eficiente e um sistema de filtração deveriam ser usados durante
a fundição, acabamento e polimento de ligas contendo Be. A presença do
Ni seria de maior importância por causa da alergia conhecida. A
incidência de sensibilidade alérgica ao Ni teria sido relatada como cerca
38
de 5 a 10 vezes maior em mulheres. Entretanto, nenhuma correlação foi
encontrada entre a presença de ligas básicas de Ni intraoralmente e
sensibilidade.
Callister Junior
10
, 2002 relata que deveria existir uma
consistência na maneira segundo o qual os ensaios são conduzidos e na
interpretação de seus resultados, sendo que eles são conseguidos
mediante ensaios técnicos padronizados. Existem três maneiras principais
segundo as quais uma carga pode ser aplicada: tração, compressão e
cisalhamento.
Garcia et al.
24
, 2002 realizaram uma revisão da
literatura a respeito dos testes mecânicos utilizados laboratorialmente na
avaliação da resistência de união, que se fundamentam na aplicação de
forças de deslocamento sobre a união (teste de tração, microtração,
cisalhamento e microcisalhamento). Com relação ao teste de
cisalhamento relatam como principal desvantagem a indução da fratura
em um plano determinado pelo próprio teste e não pelas características
da interface adesiva, isto é, o início da fratura ocorreria no local de
aplicação da força; nem sempre ocorrendo no local mais fraco.
Hegedus et al.
31
(2002) testaram a hipótese que os
detalhes do processo da interface poderia ser descrito num modelo de
difusão química. O desenvolvimento das fases interfacial foi investigado
pelo microscópio eletrônico de transmissão analítica (CTEM) entre NiCr
(Wiron 99) e três cerâmicas (Carat, Vita VMK 95 e Vision). Todos os
sistemas foram investigados em temperatura normal de queima e
temperaturas aumentadas. As conclusões foram baseadas nos resultados
que a formação de camada nano cristalinas Cr
2
O
3
e inclusões amorfas de
óxido de silício foram detectadas nos primeiros estágios da queima em
todos os processos investigados, e que, no caso de Carat e Vision, a
formação de óxido complexo Ni-Cr e NiCrTi foi também observado em
tempos de cocção maiores.
39
O propósito do estudo de Mazzetto & Baptista
39
(2002)
foi avaliar a resistência ao cisalhento da união metalocerâmica com uma
liga de Ni-Cr (Durabond MS II – Odonto Comercial Importadora Ltda.) e
quatro sistemas cerâmicos (IPS – Ivoclar, Noritake, Duceram e Ceramco)
com as seguintes variações: opaco pasta (G1), agente de união + opaco
pasta (G2), opaco convencional + opaco pasta (G3) e opaco convencional
(G4). Encontraram que a resistência ao cisalhamento foi influenciada pela
marca comercial das cerâmicas com IPS = 22,91, NORITAKE = 28,68,
DUCERAM = 33,31 e CERAMCO = 33,74 MPa. Também foi observada a
influência da interação entre as cerâmicas e tipos de opacos.
Almilhatti et al.
1
2003 estudaram a resistência de união
ao cisalhamento de quatro materiais de recobrimento estético (porcelana
feldspática – Noritake EX, Artglass – Kulzer, Solidex – Shofu, Targis –
Ivoclar) utilizados em ligas de Ni-Cr (Wiron 99, Bego). Após a confecção
dos corpos-de-prova, estes foram armazenados em água destilada por
sete dias a 37
0
C. O ensaio foi realizado seguindo as recomendações da
norma ISO 11405 com uma velocidade de 0,5 mm/min. Os dados de
resistência de união foram analisados estatisticamente e mostraram um
valor maior para a porcelana Noritake EX (42,90 ± 7,82 MPa), entre as
resinas compostas de uso laboratorial a maior resistência foi observada
para o Targis (12,30 ± 1,57 MPa), seguido pelo Solidex (11,94 ± 1,04
MPa) e Artglass (10,04 ± 0,75 MPa). Após a fratura os corpos de prova
foram examinados em uma lupa estereomicroscópica com 40X de
aumento e constatou-se uma falha mista para Targis e Noritake EX e
uma falha principalmente adesiva para Artglass e Solidex.
O objetivo de Della Bona et al.
21
, 2003, foi utilizar os
príncipios de fractografia para classificar o modo de falha entre uma
resina composta e uma cerâmica após o teste de microtração. Para este
estudo utilizaram uma porcelana leucitica (IPS Empress I) e uma
porcelana a base de dissilicato de lítio (IPS Empress II) com os seguintes
tratamentos de superfície: ácido hidrofluorídrico (HF) por 2 min (9,5%),
40
flúor fosfato acidulado (APF) por 2 min, silano (S), HF + S, APF + S. Vinte
barras para cada grupo foram preparadas e armazenadas durante 30 dias
à 37
o
C antes da realização do teste de microtração. Após realizou-se
análise estatística ANOVA, teste múltiplo de Duncan e análise de Weibull.
Encontraram que todas as falhas ocorreram na interface de união e que
os resultados não deveriam ser analisados apenas baseado na
resistência de união, sendo o modo de falha e a fractografia informações
importantes para uma previsão clínica.
Em 2003, a ISO
33
com o propósito de padronizar os
procedimentos laboratoriais de teste de resistência de união descreveu
uma norma específica. Este documento descreve alguns tipos de testes
como o de resistência de união (tração e cisalhamento), formação de
fenda na interface dente restauração, microinfiltração e teste clínico. Entre
os testes de resistência de união estão o teste de tração e o de
cisalhamento. Com relação ao teste de cisalhamento, a norma descreve
um aparelho constituído parte por uma estrutura metálica que aloja a
amostra e parte por uma chapa metálica com 5 mm de espessura, fixada
paralelamente à luva metálica que possui três orifícios com diâmetro de 3,
5 e 10 mm, utilizados de acordo com o tamanho da amostra. Cada orifício
possui uma angulação de 45
o
e a parte que faz a punção na amostra é
plana e com 1 mm de largura, formando um ângulo reto. Além disso, a
preparação das amostras, estocagem dos dentes, tratamento estatístico
dos resultados, estão sendo também padronizados para facilitar a
comparação direta dos valores alcançados por diferentes pesquisadores.
Bondiolli & Bottino
8
(2004) utilizando o mesmo
dispositivo avaliaram a resistência ao cisalhamento de 2 porcelanas e
titânio comercialmente puro injetado em revestimento com três
temperaturas diferentes. Usando titânico comercialmente puro grau 1,
fundido a 1668º C e com temperatura de revestimento de 430º C, 700º C
e 900º C, 60 corpos de prova foram usinados com dimensões de 4X4 mm
com uma base de 5X1 mm. Sendo que foi jateado com 100 µm de óxido
41
de alumínio antes de passar o agente de união e avaliar as duas
porcelanas (Triceram/Triline tc e Vita Titankeramik). As amostras foram
preparadas para cada temperatura e combinação de porcelana. Sendo
testada numa máquina de ensaio universal, com célula de carga de 500
kg e velocidade de 0,5 mm/min até a quebra. A interface da amostra
fraturada de cada grupo foi examinada com MEV e espectrometria de
energia dispersiva (EDS). Os resultados mostraram diferenças para a
interação metal/porcelana. Não houve diferença para as duas porcelanas.
Houve diferença significante entre o par Ti 430º C Triceram e Ti 900º C
Triceram, com valores médios de 59,74 ± 11,62 e 34,03 ± 10,35 MPa.
Craig & Powers
15
(2004), escreveram sobre a
mensuração da resistência de união enfatizando que o teste de
resistência de união seria uma das análises mais populares conduzidas
nas avaliações dos materiais dentários. Não haveria resistência absoluta
de união. Esta seria influenciada por concentrações de defeitos criados na
formação da interface e pelas variáveis experimentais de teste as quais
poderiam ou não ser controladas. Diferentes pesquisadores e distintos
tipos de testes produziriam valores diferentes. Embora a ADA e a ISO
tenham padronizado os procedimentos, diferentes valores de resistência
de união seriam mensurados em laboratórios desiguais. Em um modelo
clínico simulado, por exemplo, uma restauração cerâmica seria aderida
com cimento resinoso a dentes humanos ou bovinos extraídos, e a
resistência de união in vitro seria testada por cisalhamento ou tração. O
teste mais fundamental é o modelo de interface isolado, no qual, por
exemplo, a união da interface dente-cimento resinoso seria estudada
separadamente da interface cerâmica-cimento resinoso. Um teste
reproduzível, de resistência à tração, para o modelo de interface isolada
seria o teste de cone truncado invertido. Os diâmetros das interfaces de
união variariam tipicamente de 3,0 a 4,5mm, parecendo que nos testes
que utilizaram interfaces de 3,0mm houve menor variação na resistência
de união. Os coeficientes de variação dos testes de união ao
42
cisalhamento variariam de 20 a 60%, enquanto nos de tração de 20 a
40%. Ainda, para todos os testes de resistência de união, as velocidades
mais elevadas tenderiam a aumentar as resistências de união observadas
e os testes com maiores temperaturas poderiam contribuir para a pós-
polimerização e fortalecer o adesivo. As amostras úmidas, geralmente,
são mais frágeis que as secas devido a água absorvida.
A resistência de união ao cisalhamento entre
metal/cerâmica e metal/compósito após longa termociclagem foi avaliada
por Shimoe et al.
54
, em 2004. Eles utilizaram uma liga áurica (Pontor LFC)
com uma cerâmica (Duceragold) e uma resina composta (New Metacolor
Infis). As superfícies metálicas que receberam a resina foram tratadas
com Rocatec, camada de estanho, primer ou sem tratamento (controle).
Os corpos-de-prova foram submetidos aos ensaios mecânicos antes e
após termociclagem de 20000 e 100000 ciclos. Encontram uma
resistência de união em MPa, antes da ciclagem, para a cerâmica de
40,5; para o Rocatec 33,2; para o tratamento com estanho de 31,0; para o
primer de 20,9 e controle de 11,9. Após 20000 ciclos os grupos que
apresentaram redução na resistência de união foram o controle e o com
primer. E ao término dos 100000 ciclos o grupo metalocerâmico
apresentou a maior resistência (28,5 MPa), seguido pelo Rocatec (23,9
MPa) e pelo grupo tratado com estanho (22,1 MPa). Concluíram que a
resistência do metal/cerâmica foi maior que a união metal/compósito, e
que a utilização de Rocatec e tratamento com estanho eram indicados
para a união metal/resina.
Kojima et al.
37
, 2005 compararam, pela análise de
elementos finitos, três diferentes tipos de dispositivos utilizados para o
ensaio de resistência de união ao cisalhamento. Três dispositivos foram
avaliados G1 – ISO 11405, G2 – fita, G3 – pistão. As regiões mais
solicitadas foram determinadas com a utilização do programa
MSC/NASTRAN onde verificou-se uma concentração de tensão muito
43
intensa no dispositivo preconizado pela norma ISO, seguido pela fita, e
com uma distribuição melhor e mais homogenea o pistão.
Melo et al.
42
, 2005 estudaram a resistência de união ao
cisalhamento de uma cerâmica (IPS d.Sign) e quatro ligas de metais
alternativos, duas de Ni-Cr (Wiron 99, 4 ALL) e duas de Co-Cr (IPS d.Sign
20, Argeloy NP), utilizando a mesma metodologia do dispositivo de pistão.
Encontraram os seguintes resultados em MPa: 4 ALL – 54,0 ± 20,0; Wiron
99 – 63,0 ± 13,5; IPS d.Sign 20 – 70,7 ± 19,2; Argeloy NP – 55,2 ±13,5;
sendo que não houve diferença estatisticamente significante entre os
grupos testados. Concluíram que nenhuma das ligas utilizadas
demonstrou uma resistência de união ao cisalhamento superior.
44
3 PROPOSIÇÃO
Este estudo se propõe, baseado nos testes de
resistência ao cisalhamento, comparar:
a) o efeito dos dispositivos (cinzel, fita e pistão) nos valores de
resistência de união ao cisalhamento, da interface material
restaurador;
b) verificar pela análise de elementos finitos a distribuição das
tensões;
c) o aspecto morfológico da região de fratura na interface, por
meio de microscopia eletrônica de varredura.
45
4 MATERIAL E MÉTODO
4.1 Material
Para a execução deste trabalho foi utilizado a liga de Ni-
Cr Wiron 99 (Bego, Alemanha) sendo aplicado sobre estas bases
metálicas o sistema cerâmico Vita Omega 900 (VITA Zahnfabrik,
Alemanha). Suas características são apresentadas no Quadro 1.
Quadro 1. Característica da cerâmica Vita Omega 900
Propriedades
Valor
CET (25 – 600º C) da dentina
13,1-13,9 (10
-6
.K
-1
)
Solubilidade da dentina
9,8 µg/cm
2
Densidade
2,4 g/cm
2
Resistência à flexão da dentina
101 MPa
Tamanho médio do grão de dentina
17,6 µm
Dureza (Vickers) do esmalte
420 HV
10
A composição (% em peso) da liga de Ni-Cr segundo o
fabricante é: 65% de Ni (níquel), 22,5% de Cr (cromo), 9,5% de Mo
(molibidênio), 1% de Si (silício), 0,5 % de Fe (ferro), 0,5% Ce (cério) e no
máximo 0,02% C (carbono). Suas propriedades são apresentadas no
Quadro 2.
46
Quadro 2. Característica da liga Wiron 99
Característica
Valores padrões
Coeficiente de expansão 20-600º C
25-500º C
14,0 10
-6
K
-1
13,8 10
-6
K
-1
Cor
Prata
Densidade
8,2 (g/cm
2
)
Intervalo de fundição
1310-1250º C
Temperatura de queima
Aproximadamente 1420º C
Módulo de elasticidade
Aproximadamente 250.000 (Mpa)
Dureza Vickers
180 HV
10
4.2 Método
4.2.1 Obtenção dos corpos-de-prova
A confecção dos corpos-de-prova foi dividida em duas
fases: fundição da estrutura metálica e aplicação do revestimento
cerâmico. Foram seguidas as normas recomendadas pelo fabricante para
as fundições e acabamento das ligas de Ni-Cr, e para a aplicação da
cerâmica.
4.2.1.1 Fundição
Foram confeccionados 36 padrões em cera (Occlusal
Wax Bego - 40116) obtidos com ajuda de uma matriz metálica usinada
47
em latão (Figura1 a, b, c) com as dimensões predefinidas de 5mm de
comprimento por 4mm de diâmetro sendo que numa das extremidades
havia uma porção de 1mm com 5,0mm de diâmetro (Figura 1 d).
Esses padrões foram adaptados em um anel de silicone
e na base formadora de cadinho de cada anel foi fixado um conduto de
alimentação com 3mm de diâmetro, no qual foram unidos 12 padrões em
cera (Figura 2). Em seguida foi aplicado um redutor de tensão superficial
(Waxit, Degussa, Brasil).
FIGURA 1 – Procedimentos para confecção dos padrões em cera a) matriz Metálica;
b) preenchimento da matriz com cera; c) matriz metálica com padrão em
cera; d) desenho esquemático da estrutura metálica do CP.
B
4 mm
1 mm
Ø 5 mm
Ø 4 mm
C
D
A
48
FIGURA 2 – Padrões de cera e anel de silicone
Foi utilizado o revestimento fosfatado Bellavest T –
Bego, sendo seguida a proporção pó/líquido recomendada pelo
fabricante. Inicialmente foi realizada a espatulação manual por 15s, e
depois finalizada com uma espatulação mecânica e a vácuo (20psi) por
30s com 425rpm na espatuladora Polidental A300 (Polidental, Brasil).
Após 20 min do término da inclusão de cada anel, foram removidos a
base formadora de cadinho e o anel de silicone. Os anéis de revestimento
foram levados ao forno para fundição (EDG 1800), pré-aquecido à
temperatura de 800
o
C, sendo mantidos por 30 minutos à temperatura de
900
o
C. Após esse período, foram realizadas as fundições em uma
máquina por indução Ducatron série 3 - Ugin Dentaire, França (Figura 3 a,
b).
Figura 3 - Fundição dos padrões a) máquina de indução b) fundição da liga
A
B
49
Aguardou-se o resfriamento dos blocos de revestimento
até a temperatura ambiente para a desinclusão e jateamento com óxido
de alumínio de granulação 110µm (Figura 4 a). Com discos de
carborundum montados em peça reta e girando em baixa rotação, as
estruturas metálicas foram separadas dos condutos de alimentação e
usinadas (Figura 4 b).
FIGURA 4 – Blocos do revestimento: a) desinclusão; b) CP metálico
4.2.1.2 Tratamento das superfícies
As superfícies das bases dos cilindros metálicos de
4mm foram jateadas com óxido de alumínio (110µm) durante 10
segundos à distância de 2,0cm, pressão de 2 bar e angulação
aproximada de 45°. Sendo a limpeza realizada com álcool isopropílico em
ultra-som durante 5 minutos (Vitasonic – Vita)
A
B
50
4.2.1.3 Aplicação da porcelana
Todas as fases de cocção do revestimento estético
foram realizadas em forno computadorizado Vacumat 40, Vita, Germany
(Figura 5). Sendo que entre as cocções, os corpos-de-prova
permaneceram sobre uma bancada até atingir a temperatura ambiente.
FIGURA 5 – forno Vacumat 40
Com auxílio de um pincel, foi aplicada a primeira
camada de opaco Vita Omega 900, Vita, Alemanha (Figura 6 a) sendo
utilizado uma vibração suave para espalhar o material, formando uma
camada fina e uniforme, para ser coccionada a seguir. Foi realizada a
aplicação de uma segunda camada.
A incorporação da massa de cerâmica dentina (Figura 6
b) contou com o auxilio de um dispositivo de teflon (Figura 6 c, d) onde
havia um orifício para justaposição da estrutura metálica. A aplicação do
material foi realizada utilizando uma vibração suave para que o excesso
de umidade fosse eliminado com um papel absorvente, e então a cocção
foi realizada (Figura 6 e). Uma segunda cocção da porcelana foi realizada
51
para compensar a contração (Figura 6 f). No Quadro 3 é apresentado o
ciclo de cocção da cerâmica Vita Omega 900 .
FIGURA 6 – a) opaco cerâmico; b) cerâmica dentina; c) dispositivo utilizado para a
aplicação da cerâmica; d) aplicação de camada de porcelana dentina; e) CP
após a primeira cocção de porcelana dentina; f) CP após segunda cocção
para correção
A
B
C
D
E
F
52
Quadro 3 - Ciclo de cocção da Cerâmica Vita Omega 900
° C
° C/min
Temp.
Aprox. ºC
VAC
Opaco
600
2’
4’
75
900
1’
4’
Dentina
600
6’
6’
50
900
1’
6’
4.2.2 Teste de cisalhamento
Os ensaios para verificar a resistência de união ao
cisalhamento foram realizados em uma máquina de ensaio EMIC
(modelo DL-2000, São José dos Pinhais – PR) com uma célula de carga
de 500 kg. A força exercida ocorreu gradativamente a uma velocidade
constante de 0,50 mm/min, até a fratura da amostra, obtendo assim o
valor máximo de carga aplicada na interface metalocerâmica em MPa.
4.2.2.1 Cinzel
Cada corpo-de-prova foi alojado horizontalmente numa estrutura
metálica, com 4mm de diâmetro interno por 4mm de espessura, fixada à
base inferior da máquina de ensaio universal (Figura 7 a, b). No mordente
superior foi fixada a extremidade do dispositivo utilizado para o
carregamento axial, um dispositivo de carregamento contendo um cinzel
com 1,0 mm de borda ativa reta, seguindo as recomendações da norma
ISO 11405. (Figura 8 a, b).
53
Figura 7 - Estrutura metálica para fixação dos CP: a) vista frontal; b) vista lateral
FIGURA 8 – Teste de cisalhamento (ISO 11405): a) esquema do teste; b) dispositivo
para teste de cisalhamento ISO
4.2.2.2 Fita
Cada corpo-de-prova foi alojado horizontalmente na
mesma estrutura metálica utilizada para o teste ISO, com 4mm de
diâmetro interno por 4mm de espessura, fixada à base inferior da
máquina de ensaio universal (Figura 7 a, b). No mordente superior foi
fixada a extremidade do dispositivo utilizado para o carregamento axial,
A
B
A
B
54
uma fita metálica de aço de 5mm de largura por 10 cm de comprimento
(Figura 9 a, b).
FIGURA 9 – Cisalhamento com fita: a) esquema do teste de cisalhamento com fita;
b) dispositivo para teste de cisalhamento fita
4.2.2.3 Pistão
Para este teste foi utilizado um dispositivo cilíndrico com
adaptação planificada em uma das paredes, contendo no seu interior,
outro cilindro do mesmo formato justaposto, possuindo, um orifício de 4,0
mm de diâmetro na superfície plana do dispositivo externo e interno; onde
foram posicionados os corpos-de-prova para o teste de cisalhamento
(FIGURA 10; 11 a, b) .
A superfície plana do dispositivo externo, com 4,0 mm
de espessura, possui a mesma medida da porção metálica dos corpos de
prova, com 4,0mm de diâmetro. Assim, quando os corpos-de-prova foram
introduzidos, a porção metálica situou-se no dispositivo externo e o
material estético, no dispositivo interno.
A
B
55
FIGURA 10 - Desenho esquemático do dispositivo para realização dos ensaios
mecânicos de cisalhamento (Pistão)
FIGURA 11 - Dispositivo para realização dos ensaios mecânicos: a) vista frontal; b) vista
lateral
4.2.3 Análise com microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Neste estudo, com o objetivo de se verificar o tipo de
falha ocorrida e a morfologia da região fraturada, após o ensaio de
cisalhamento, as superfícies foram analisadas em microscópio eletrônico
de varredura (MEV).
Dispositivo Interno
Dispositivo Externo
Ø 4 mm
Ø4 mm
Orifício de
adaptação do
dispositivo interno
A
B
56
4.2.4 Modelo dos elementos finitos
A análise de elementos finitos foi utilizada com a
seguinte hipótese: as propriedades dos materiais foram consideradas
lineares sem a presença de deformação permanente (Figura 12).
FIGURA 12 – Gráfico tensão X deformação
A construção do modelo dos elementos finitos foi
dividida em: construção do modelo geométrico, propriedades dos
materiais e carregamento do objeto.
A elaboração do modelo dos elementos finitos, é a
reprodução em desenho do objeto a ser analisado. Foram calculados
somente os deslocamentos de alguns pontos, que são os nós do modelo.
Porém, o número de pontos discretos escolhidos é suficiente para
representar o deslocamento do conjunto inteiro de forma aproximada.
Assim a partir do conhecimento dos deslocamentos dos nós, foi calculado
o comportamento interno de cada elemento. Quanto melhor especificado
for esse comportamento interno, mais a resposta do modelo se aproxima
do comportamento real da estrutura. Ou seja, o elemento discreto que
representa um dado trecho da estrutura entre os nós deve ser muito bem
57
definido. Esta foi a questão mais importante na definição dos elementos
finitos.
A montagem de elementos, que constituiu o modelo
matemático, teve o seu comportamento especificado por um número finito
de parâmetros. Nos problemas de análise estrutural, os parâmetros foram
os deslocamento nodais, que foram as incógnitas do problema.
Ao representar um determinado comportamento físico
por intermédio de um modelo de análise, o modelo proposto deve
representar em cada segmento o que ocorreu na estrutura real. A
equivalência trecho a trecho entre a estrutura real e o modelo pôde ser
obtida, ainda que em caráter aproximado, por intermédio da igualdade de
energias dos sistemas contínuos e discreto para os elementos.
4.2.4.1 Construção do modelo geométrico
A construção do modelo geométrico foi realizada
inicialmente com auxílio de um esquema das dimensões do corpo de
prova.
O IDEAS (UGSPLM Solutions) foi o programa utilizado
para auxiliar nos cálculos e análises do comportamento mecânico de
diversas estruturas. Com o objetivo de representar as tensões sofridas
nas amostras foi realizado um modelo tri-dimensional. Sendo que a partir
do esquema foram construídos os modelos de elementos finitos utilizando
elementos cúbico (“Brick”), com 1884 nós e 1570 elementos. (Figura 13 e
14)
58
FIGURA 13 - Modelo com as malhas
FIGURA 14 – Modelo geométrico
59
4.2.4.2 Propriedades dos materiais
As informações sobre as propriedades físicas dos
materiais utilizados na análise do modelo dos elementos finitos foram:
a) Ni-Cr: módulo de elasticidade (MPa) 205.000
Coeficiente de Poisson 0,33
b) Cerâmica: módulo de elasticidade (MPa) 68,9 x 10
3
Coeficiente de Poisson 0,28
4.2.4.3 Carregamento do objeto
O carregamento foi realizado simulando as condições a
que os corpos de prova foram submetidos sob a ação dos três
dispositivos (Figura 15, 16 e 17). O carregamento simulou as condições
externas possíveis que podiam provocar algum tipo de alteração do
estado básico do conjunto. Sendo que as tensões atuantes no sistema
foram geradas durante a aplicação de forças cisalhantes.
60
FIGURA 15 - Carregamento para o ensaio com cinzel
FIGURA 16 - Carregamento para o ensaio com fita
61
FIGURA 17 - Carregamento para o ensaio pistão
4.2.5 Análise estatística dos dados
Os resultados foram levados à análise de variância e as
médias comparadas pelo teste de Tukey em nível de significância de 5%.
62
5 RESULTADOS
5.1 Análise estatística
Após a obtenção dos dados relativos ao momento de
ruptura (em MPa) de todas as amostras, calculou-se a média de cada
grupo, incluindo o desvio padrão e o coeficiente de variação. Como
variáveis foram consideradas os tipos de dispositivos para o teste de
resistência de união ao cisalhamento.
Esse experimento forneceu três condições de ensaios
contendo 12 amostras em cada grupo, num total de 36 corpos-de-prova.
Os dados foram submetidos à Análise de Variância – One-Way, nível de
significância de 5%, por ser indicada para comparar grupos com dados
numéricos com distribuição normal dentro de cada grupo e que
apresentam a mesma variância e independência. Verificamos que houve
diferença estatísticamente significante entre os dispositivos utilizando o
teste de Tukey.
Tabela 1 – Médias, desvios-padrão e coeficiente de variação (CV) em
porcentagem para a resistência de união ao cisalhamento (MPa)
Dispositivo
Grupo
Média
Desvio-padrão
CV
ISO
A
38,74
7,62
19,69
Fita
B
23,34
4,21
18,06
Pistão
C
58,16
14,84
25,51
63
Na Tabela 1 constam os valores das médias e desvios-
padrão para os dados de cisalhamento e na Figura 18 a ilustração gráfica
destes valores. Os dados da variável dependente, correspondentes à
resistência de união de cada amostra registrados no ensaio estão
representados no Apêndice A.
FIGURA 18 - Ilustração gráfica das médias e desvios-padrão
O resultado do teste ANOVA (1 fator) está apresentado
na Tabela 2. Os dados originais (Apêndice A) com estatística descrita na
Tabela 1, quando submetidos ao teste de Análise de Variância,
permitiram-nos rejeitar a hipótese de igualdade entre os grupos
experimentais (F=37; p-valor = 0,0000).
Fonte de
Variância
Graus de
liberdade
Soma de
quadrados
Quadrado
Médio
F
P
Entre os grupos
2
7309,5
3654,74
37
0,0000
*
Resíduo
33
3259,3
98,77
Total
35
10568,8
64
Tabela 2 - ANOVA para os dados (MPa) obtidos no ensaio de cisalhamento *p<0,05
Por meio do teste de comparação múltipla de Tukey
(5%) estabelecemos na Tabela 3 a qual apresenta uma comparação dos
grupos experimentais entre si, permitindo-nos a formação de dois grupos
homogêneos.
Pelo Teste de Tukey pode-se verificar que houve
diferença significativa entre as combinações.
Tabela 3 - Resultados do Teste de Tukey para a interação entre os grupos experimentais
Grupos
Média
Conjunto
Pistão
58,167
A
ISO
38,740
B
Fita
23,341
C
Letras iguais representam médias estatisticamente semelhantes. p<0.05
5.2 Avaliação da região de ruptura
Durante a aplicação da força máxima de ruptura,
verificou-se o local em que primeiro houve a separação entre o
revestimento estético e o metal. Sendo que a avaliação em MEV mostrou
a semelhança de separação dos materiais dentro dos grupos.
No teste realizado com o cinzel ocorreu a fratura
inicialmente na porcelana, na região onde havia o contato do cinzel.
Pequenas ilhotas de cerâmica, permaneceram sobre o metal na região
65
onde ocorreu o carregamento, caracterizando uma fratura coesiva.
(Figura 19 a, b, c)
’
FIGURA 19 – Avaliação da região de ruptura a) CP após ensaio mecânico com cinzel;
b) MEV com 75 X de aumento c) MEV com 2.200 X de aumento
No teste realizado com a fita grandes quantidades de
ilhotas de cerâmica, quando comparada com os outros grupos,
permaneceram sobre o metal (fratura em meia lua), indicando uma falha
coesiva. Esta característica pode ser explicada pela existência de uma
alavanca, ou momento neste teste, além da ocorrência de deformação da
fita de aço. (Figura 20 a, b, c)
66
FIGURA 20 – Avaliação da região de ruptura a) CP após ensaio mecânico com a fita;
b) MEV com 33 X de aumento c) MEV com 1.200 X de aumento
No teste realizado com o pistão foi observado em
alguns corpos-de-prova uma fina quantidade de opaco, demonstrando
que houve uma melhor distribuição das forças e melhor capacidade de
avaliação da interface de união, desta forma os tipos de falhas foram
classificadas como adesivas. (Figura 21 a, b)
67
FIGURA 21 – Avaliação da região de ruptura a) CP após ensaio mecânico com o
pistão; b) MEV com 75X de aumento
5.4 Avaliação pela análise de elementos finitos
Os cálculos das tensões pela análise de elementos
finitos, pela presente hipótese, confirmaram a presença de grande
concentração de tensão no teste de resistência ao cisalhamento
preconizado pela norma ISO (Figura 22 a, b, c, d), seguido pelo teste da
fita (Figura 23 a, b, c, d) e com uma distribuição melhor e mais
homogênea para o dispositivo pistão (Figura 24 a, b, c, d). O presente
estudo mostrou que o dispositivo pistão obteve melhores resultados que o
método convencional ISO 11405 e fita.
O local, para o teste ISO onde ocorreu maior
concentração de tensão foi na região de aplicação da força. No teste
realizado com a fita pudemos verificar uma formação de tensão
semelhante a da norma ISO porém com uma menor intensidade (Figura
28. E, com a utilização do pistão o que observamos é uma pequena
concentração de tensão com uma melhor distribuição das forças.
68
FIGURA 22 - Simulação do ensaio com cinzel: a) visão lateral; b) visão frontal
A
B
69
FIGURA 22 - Secção transversal: c) região da base metálica; d) região da cerâmica
C
D
70
FIGURA 23 - Simulação do ensaio com fita: a) visão lateral; b) visão frontal
B
A
71
FIGURA 23 - Secção transversal: c) região da base metálica; d) região da cerâmica
C
D
72
FIGURA 24 - Simulação do ensaio com pistão: a) visão lateral; b) visão frontal
A
B
73
FIGURA 24 - Secção transversal: c) região da base metálica; d) região da cerâmica
C
D
74
6 DISCUSSÃO
O propósito do presente estudo foi avaliar a resistência
de união entre metal e cerâmica, utilizando três dispositivos (ISO, Fita e
Pistão) para o ensaio de cisalhamento, que é um dos testes de união
mais prevalentes, e por isso foi aqui utilizado. (CRAIG et al.
16
, 2002;
BONDIOLLI & BOTTINO
8
, 2004; MELO et al.
42
, 2005 ). O primeiro teste
de resistência ao cisalhamento foi desenvolvido por Shell & Nielsen em
1962. Hammad et al.
27
, 1987 que utilizaram o mesmo ensaio de
cisalhamento “pull test” no qual a grande crítica era que os resultados
encontrados mais pareciam verificar a qualidade da cerâmica do que a
interface de união. Desde então, inúmeros são os testes de cisalhamento
descritos para esta finalidade (ANUSAVICE et al.
4
, 1980; HAMMAD &
TALIC
27
, 1996; ITINOCHE et al.
34
, 1999).
Embora os objetivos dos trabalhos que verificam
resistências de união sejam semelhantes, diferentes métodos e/ou
modificações para um mesmo teste são procedimentos de rotina nas
investigações científicas e os resultados fornecem dados que dificultam a
comparação por falta de padronização técnica (VAN NOORT et al.
60
,
1989; ESTRELA et al.
23
, 2001; DELLA BONA et al.
21
, 2003).
Consideramos que a metodologia de ensaio é uma das condições
experimentais mais importantes para gerar distribuição homogênea de
tensões na união a fim de solicitar mecanicamente a interface de união.
A análise dos ensaios, têm revelado muitos problemas
associados as inúmeras variáveis dos testes (dispositivo, confecção e
forma do CP, velocidade) e a grande variação nos resultados dos testes
de cisalhamento têm sido questionada. Della Bona & Van Noort
20
, 1995
sugerem que existe uma falta de confiabilidade em medir a resistência de
75
união entre os materiais odontológicos, sendo necessário um esforço para
a sua padronização (ANUSAVICE et al.
4
, 1980; CHONG et al.
12
, 1980;
HAMMAD & TALIC
27
, 1995; CALLISTER JUNIOR
10
, 2002). Quando uma
investigação científica se propõe a avaliar a resistência de união entre
diferentes substratos, um dos aspectos fundamentais diz respeito ao
método de avaliação empregado e que possa expressar realmente a
capacidade de união entre os materiais (ESTRELA et al.
23
, 2001).
Os testes laboratoriais de resistência de união, têm
como princípio a aplicação de carga em corpos-de-prova, visando gerar
tensões na interface entre os materiais testados até que haja o
rompimento da união (CALLISTER JUNIOR0
10
, 2002). A interface de
união deve ser a região que receberá a maior tensão, independente do
ensaio empregado (VAN NOORT et al.
60
, 1989).
Estes aspectos têm sido profundamente discutidos em
diversos estudos de análise de distribuição de tensões na área de união,
de modo que alguns ensaios têm sido considerados incapazes de avaliar
fielmente a interface. Por exemplo, o teste de cisalhamento, embora seja
de fácil execução técnica, é criticado pelo fato de distribuir as tensões de
maneira não uniforme na interface, solicitando mais os substratos
(DEHOFF et al.
19
, 1995; DELLA BONA & VAN NOORT
20
, 1995). Dessa
forma, o ensaio de cisalhamento pode sub-estimar a verdadeira
resistência de união. Anusavice
3
, 1998 ressalta dois graves problemas
com relação aos testes de resistência de união. Primeiro, que não ocorre
um cisalhamento puro na interface de união, e que, há tensões
descontinuadas entre a porcelana e o metal. Ainda mais, as amostras
podem conter tensões residuais de contração térmica devido a diferença
de coeficientes expansão térmica entre a cerâmica e o metal (COUNCIL
ON DENTAL MATERIALS, INSTRUMENTS, AND EQUIPMENT
13
, 1985;
DRUMMOND et al.
22
, 1984).
Raramente observamos no meio bucal tensões
puramente trativas, compressivas ou cisalhantes. O que ocorre é um
76
carregamento complexo que gera um estado de tensão com a presença
das três tensões (ESTRELA et al.
23
, 2001). Durante a mastigação, cria-se
nos elementos dentários, forças de cisalhamento e compressivas. Os
ensaios de flexão, segundo alguns autores, também poderiam influenciar
no padrão de falha, mas se aproximariam mimetizando as condições onde
uma prótese parcial fosse utilizada .
O cisalhamento, assim como os outros testes
mecânicos, têm como objetivo predizer o comportamento do material ou
até mesmo avaliar os novos materiais desenvolvidos. Cada ensaio tem
por objetivo quantificar uma determinada propriedade, fazendo com que
os testes sejam complementares. Não existe um ensaio capaz de
determinar todas as propriedades mecânicas dos materiais.Quanto maior
o número de propriedades que se deseja quantificar mais diversificados
devem ser os ensaios (ESTRELA et al.
23
, 2001).
Os testes laboratoriais são importantes para o rápido
desenvolvimento dos materiais, sendo importante encontrar um teste que
seja rápido, fácil e eficiente, pois testes clínicos são demorados e caros
(HARA et al.
30
, 2001).
O teste de resistência ao cisalhamento consiste em
resistir ao deslizamento de uma porção de um corpo sobre outro A
resistência de união corresponde a força necessária para a separação e
consiste de dois fatores: adesão química e união mecânica (GRAHAM et
al.
26
, 1999; HEGEDUS et al.
31
, 2002).
A ISO
33
recomenda que a utilização de determinado
teste seja de acordo com o propósito de uso do material. E que os dados
devem ser convertidos em unidades de tensão (por exemplo MPa). Sendo
que os requisitos para a seleção do teste devem ser:
a) a facilidade de montagem dos espécimes nos dispositivos e na
máquina de ensaio universal, sem que haja a aplicação de forças
sobre a amostra;
77
b) a capacidade de aplicar uma força numa área definida e numa
posição na amostra, para que seja assegurado uma exata
posição durante o carregamento até a ocorrência da fratura, e
um mínimo de fricção durante o movimento de aplicação de
força (CHONG et al.
12
, 1980);
c) uma construção rígida para não haver a deformação elástica
(ou deslocamento) do dispositivo.
Esse último requisito não foi observado no teste da
FITA, onde constatou-se em alguns ensaios o deslocamento, deformação
e/ou ruptura da matriz de aço utilizada para a aplicação da força. Isto
pode explicar o tipo de fratura ocorrido, em meia lua, que caracteriza uma
falha coesiva e que demonstra a formação de uma força de deflexão nos
corpos-de-prova testados.
Para avaliar a real confiabilidade de alguns dispositivos,
escolhemos três comumente citados na literatura. Uma metodologia para
a utilização de um mesmo CP, nos três dispositivos, foi desenvolvida,
sendo a interface de união circunferêncial de 4mm (ISO
33
, 2003) o que
permitiu uma reprodução da posição das forças de cisalhamento, (ATTA
et al.
5
, 1990). Na maioria das vezes, a forma do corpo-de-prova a ser
testado é diferente daquela do instrumento dentário ou da prótese, mas
com os resultados obtidos nos ensaios mecânicos é possível estimar o
desempenho do instrumento.
Também teve-se o cuidado na metodologia de se
realizar as amostras com um desenho simples, que pudessem ser
produzidas sem equipamentos complexos ou caros, tendo o menor
número de variáveis (CHONG et al.
12
, 1980).
Na verdade comparar metodologias diferentes as quais
apresentam diferentes valores de resistência de união, não teria sentido
se os corpos de prova fossem diferentes. Malhotra & Maickel
38
,1980;
constataram que a modificação de um mesmo teste produzia resultados
diferentes utilizando os mesmos corpos de prova “push e pull test”.
78
Para obter as estruturas metálicas dos corpos-de-prova
optou-se pela técnica da cera perdida, onde foi desenvolvido um
dispositivo que permitiu obtê-las primeiro em cera, para posterior fundição
das ligas, diferente dos corpos-de-prova torneados, preconizado por
Itinoche et al.
34
(1999). Este procedimento está mais próximo da realidade
de um laboratório de prótese, que obtém suas estruturas metálicas pela
da técnica da cera perdida. Acredita-se que a contração da cera e da liga
fundida é contra-balanceada pela expansão do revestimento, levando à
obtenção de bons resultados na adaptação das estruturas metálicas dos
corpos-de-prova.
Os padrões foram incluídos adequadamente em
revestimento indicado pelo fabricante da liga e fundidos por um mesmo
operador na mesma máquina de fundição por indução pois as ligas não
preciosas precisam ser aquecidas na mesma taxa para produzir uma
fundição uniforme. A condutibilidade térmica no níquel é
aproximadamente 4 vezes menor que o ouro, mesmo na temperatura
necessária para a fundição dessas ligas, os metais não preciosos não irão
trocar energia de fusão com a facilidade das ligas áuricas. Uma chama de
acetileno é contra indicada por ser muito contaminada por produtos da
combustão do carbono como também por ser extremamente quente
(CRAIG et al.
16
, 2002).
Nenhum grupo de ligas se apresenta para todas as
indicações, mesmo as nobres (COUNCIL ON DENTAL MATERIALS
13
,
1985). Por outro lado, sempre existem alternativas para ligas de metais
básicos e metais nobres. A questão não é se todas as restaurações
devem ser realizadas com um único tipo de liga mas sim se a liga
apresenta propriedades adequadas às necessidades de um caso em
particular, razão foi utilizada uma liga de NiCr sem Be (Wiron 99 -
BEGO).
Importante também, é a compatibilidade do coeficiente
de expansão térmica da porcelana com o metal. Para este trabalho foi
79
escolhida a cerâmica Vita Omega 900 que é indicada pelo próprio
fabricante da liga utilizada e que apresenta como um aspecto favorável
um coeficiente discretamente menor do que o da liga de Ni-Cr. Isto é, a
liga contrai discretamente mais que a porcelana, para assegurar que o
risco de fratura seja minimizado durante o resfriamento ou durante a
mastigação, ou seja, o CET do metal deve ser aproximadamente 0,5X10
-6
/ ºC maior que o da porcelana. (CRAIG & POWERS
15
, 2004).
A qualidade de união metal/cerâmica está relacionada
com a formação da camada de óxidos que podem agir facilitando o
umedecimento da superfície da liga e interagindo com a porcelana,
evitando a formação de porosidades (ROSENSTIEL et al.
51
, 2002).
Quando a porcelana é coccionada na superfície da liga, ocorre uma
reação química entre o óxido do metal e a porcelana que permite a união
da porcelana ao metal. Não existem barreiras distintas entre o metal, o
óxido do metal e a porcelana, mas sim uma mistura gradual das três fases
(SCED & MCLEAN
53
, 1972; DEGER & CANIKLIOGLU
18
, 1998; GRAHAM
et al.
26
, 1999; CRAIG et al
16
,2002; HEGEDUS et al.
31
, 2002;)
Nenhuma oxidação inicial foi realizada nos metais antes
da aplicação do opaco cerâmico, a qual é preconizada como um método
de tratamento de superfície da liga para a aplicação da porcelana. A fina
camada de óxido ocorre na liga de Ni-Cr porque elas contêm elementos
que facilmente formam a camada de óxidos. De acordo com o fabricante,
o desenvolvimento de uma camada de óxido espessa, nesta fase, poderia
obstruir a união mecânica, que é importante para a união forte na
interface.
Neste trabalho, para o preparo da superfície metálica
dos corpos-de-prova para receber o material de revestimento estético, foi
usado o microjateamento com pó de óxido de alumínio (110!m). Segundo
Craig & Powers
15
, 2004, a maioria das técnicas para esta união,
combinadas ou isoladas, fornecem um relativo aumento na resistência de
80
união (18 a 30Mpa) e o molhamento, sendo um método simples, rápido e
barato.
A norma ISO
33
11405 recomenda para o teste de
resistência ao cisalhamento uma velocidade entre 0,45 e 1,05 mm/min.
que é semelhante ao indicado por Hara et al.
30
(2001), onde os autores
recomendam as velocidades de 0,50 e 0,75mm/min. Isso porque
velocidades muito altas podem criar uma má distribuição das tensões,
resultando em falhas do tipo coesiva o que influenciaria os resultados.
Velocidades elevadas resultam em valores de resistência maiores pois
ocorreria a transferência das tensões da região da interface para outra
parte do corpo-de-prova.
Os coeficientes de variação encontrados no presente
estudo ficaram por volta de 25% (ISO - 19,69; FITA - 18,06; PISTÃO -
25,51) o que está de acordo com a norma ISO que indica um coeficiente
com variação inferior a 50%. De uma forma geral, os coeficientes de
variação dos ensaios de união ao cisalhamento variam de 20 a 60%,
enquanto aqueles à tração de 20 a 40% (Craig & Powers
15
, 2004).
Foi demonstrado pela análise de elementos finitos que
a distribuição não uniforme das tensões geradas durante os testes
convencionais de tração e cisalhamento levam ao início da fratura a partir
de falhas, defeitos na interface de união ou em locais de grande
concentração de tensões. O teste de tração tem sido utilizado por mostrar
uma distribuição mais homogenia das tensões (DELLA BONA et al.
21
,
2003).
A análise de elementos finitos utilizada em nosso
estudo, observou uma grande concentração de tensão no teste de
resistência ao cisalhamento preconizado pela norma ISO, seguido pelo
teste FITA e com uma melhor e mais homogênea distribuição o de
PISTÃO (KOJIMA et al.
37
, 2005). O ensaio com a fita de aço deveria ser
considerado um teste melhor em relação a norma ISO pela distribuição
das tensões. Entretanto verificou-se que houve somente falhas do tipo
81
coesiva, com a presença de grande quantidade de cerâmica aderida ao
substrato metálico. O deslocamento das interfaces ocorreu pelo processo
de formação e propagação de rachaduras e subsequente falha da união.
Uma interpretação cuidadosa do modo de falha é
requerido para prevenir conclusões inapropriadas sobre a utilização
destes ensaios e o fenômeno de união. A compreensão do mecanismo de
fratura e a análise da fratura com base na fractografia reduz o risco de
interpretação errônea, como por exemplo que a resistência de união foi
maior que a força coesiva da porcelana, quando a falha ocorre longe da
interface de união. (MECHOLKY JUNIOR
40
, 1995; MECHOLKY
JUNIOR
41
, 1995; DELLA BONA et al.
21
, 2003).
Sced & McLean
53
, 1972 observaram que embora a
resistência de união entre as ligas testadas tenham sido semelhantes, o
tipo de fratura, através da porcelana ou inter-facial, poderia ser tão
importante quanto a resistência.
Com uma metodologia diferente Graham
et al.
26
, 1999
utilizando um tratamento de superfície semelhante nas ligas de NiCr
conseguiu um valor de resistência de união de 36,8 ± 19,3 MPa.
Scaranelo & Muench
52
(1994) encontraram, frente ao teste de tração uma
resistência de 290 Kp/cm
2
para a liga Durabond II e de 110 Kp/cm
2
para a
liga Resistal P. Mazzetto & Baptista
39
(2002) encontroram uma resistência
de união ao cisalhamento utilizando opaco convencional para a cerâmica
IPS = 22,61, NORITAKE = 26,24, DUCERAM = 33,13 E CERAMCO =
34,39 MPa, ao passo que Hammad et al.
29
(1987) obteveram uma
resistência de união em Kg/cm
2
entre ligas em NiCr e cerâmicas de 174,0
(temperatura recomendada) e 209,3 (temperatura acima). Esse autor
relatou, como vantagens para o dispositivo desenvolvido naquele
trabalho, que as tensões foram dirigidas principalmente para interface
entre a porcelana e o metal e que a resistência friccional não foi tão
crítica como no teste pull through.
82
Shimoe et al.
54
, 2004; encontraram uma resistência de
união para o teste ISO entre ligas de NiCr e cerâmica de 40,5 MPa. E
Deger e Caniklioglu
17
, 1998; relataram uma resistência de união de 133,2
± 73,1 Kg/cm
2
(13,04 MPa ± 7,16)
Chong et al.
12
(1980) com uma superfície metálica de
NiCr não tratada: Victory/Vita 1,7 (0,95) CV 57; Ultrateck/Vivodent PE 4,3
(1,3) CV 30; Ceramalloy/Ceramco POP 12,1 (3,0) CV 25.
Esses resultados se comparados com os obtidos neste
trabalho (ISO - 38,74; FITA - 23,34; PISTÃO - 58,16) são diferentes e uma
possível explicação para isto seria a evolução dos materiais empregados
ou a influência do dispositivo para o ensaio mecânico.
A variação na conduta do ensaio é provavelmente uma
causa contribuidora para o desacordo nos valores reportados de
resistências de união. Conseqüentemente, neste estudo laboratorial estas
considerações também se constituíram em fatores determinantes na
obtenção dos diferentes valores de resistência de união ao cisalhamento.
Os dados obtidos à partir de variações no mesmo método de ensaio de
resistência ao cisalhamento mostraram uma diferença significante
(p<0,05).
Pelo presente estudo, para se obter maior resistência
de união ao cisalhamento foi importante utilizar o sistema PISTÃO (58,16
MPa). O sistema de carregamento não produziu ponto de apoio (fulcro ou
momento) no cilindro de cerâmica e nem deflexão superficial. A força
aplicada promoveu um deslizamento entre as duas superfícies. Nesse
caso, os esforços de tração e compressão produzidos
perpendicularmente na interface foram menores do que os obtidos nos
sistemas ISO e FITA.
A predominância das falhas nos corpos-de-prova
testados com o dispositivo PISTÃO, foram do tipo mista com mínima área
de falha coesiva da cerâmica. As áreas de falha coesiva da porcelana
podem ser resultantes de vários fatores podendo indicar a presença de
83
concentração de estresse residual na cerâmica nas áreas de falha
coesiva, o que diminui a carga externa necessária para causar a fratura .
Com a utilização do mesmo dispositivo (PISTÃO) Melo
et al.
42
, 2005 encontraram uma resistência de união ao cisalhamento de
uma cerâmica (IPS d.Sign) e duas ligas de NiCr (Wiron 99, 4 ALL) em
MPa: 4 ALL – 54,0 ± 20,0; Wiron 99 – 63,0 ± 13,5; sendo que não houve
diferença estatisticamente significante entre os grupos testados.
A principal crítica para o teste de cisalhamento ISO é a
produção de falhas longe da zona de união. Muitos estudos
demonstraram uma distribuição não uniforme ao longo da interface (VAN
NOORT et al.
59
, 1989; DELLA BONA & VAN NOORT
20
, 1995), sendo que
esta característica também foi observada no presente estudo. A avaliação
da resistência de união ao cisalhamento, onde deve haver controle da
posição da lâmina de faca, é muito sensível, podendo haver certo
envolvimento de deflexão acarretando certa variabilidade.
O cinzel desenvolveu um esforço de deflexão, o qual se
concentrou inicialmente na área de aplicação da carga. Neste ponto, a
cerâmica fraturou-se e a propagação da clivagem atingiu a interface,
promovendo o rompimento da união. De fato, este tipo de carregamento
produziu esforços complexos, envolvendo clivagem, tração e compressão,
instantes antes da ruptura da união, com valores médios de 38,74 MPa.
Os mais baixos valores médios de resistência ao
cisalhamento, ou seja, 23,34 MPa, foram obtidos com o método da fita de
aço inoxidável, evidenciando que o mecanismo de esforço neste teste é
mais complexo determinando um padrão de distribuição de esforços por
flexão. Assim, a magnitude das tensões de tração e compressão,
ocorridos na interface, aumenta com o aumento da distância entre o ponto
de aplicação da carga e a superfície da união. Esta situação é devida ao
aumento do valor do momento de flexão, criado pelo distanciamento do
ponto de aplicação da carga em relação à interface (CARTER et al.
11
,
1979; MALHOTRA & MAICKEL
38
,
1980; KERN & THOMPSON
36
, 1993).
84
De acordo com a proposição deste trabalho ficou
evidente que a busca pelo aprimoramento da mensuração da resistência
de união ao cisalhamento ocupa um lugar de destaque na Odontologia
Restauradora. Seria ideal que, houvesse um consentimento entre os
ensaios para uma comparação direta entre os pesquisadores.
85
7 CONCLUSÃO
Considerando os resultados obtidos foi possível concluir
que a resistência de união ao ensaio de cisalhamento entre a liga
metálica de Ni-Cr (Wiron 99) e o material de revestimento estético
cerâmico (Vita Omega 900):
a) foi melhor avaliada com o dispositivo pistão;
b) pela análise de elementos finitos, os dispositivos ISO e fita de aço
inoxidável, tiveram uma distribuição das tensões menos homogênea;
c) as falhas foram consideradas coesivas nos ensaios realizados com os
dispositivos ISO e fita de aço inoxidável, e adesiva, na maior parte dos
corpos-de-prova, para o pistão.
86
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95
Apêndice
Tabela 4 - Resultados dos valores de resistência de união ao
cisalhamento (MPa) obtidos para o Ensaio ISO.
CP
Resistência (MPa)
1
47,74
2
43,01
3
26,75
4
22,67
5
44,12
6
38,86
7
45,57
8
35,59
9
45,11
10
38,61
11
40,94
12
35,91
media
38,74
mediana
39,90
DP
7,62
96
Tabela 5 - Resultados dos valores de resistência de união ao
cisalhamento (MPa) obtidos para o Ensaio com FITA.
CP
Resistência (MPa)
1
19,35
2
23,02
3
20,34
4
20,07
5
21,02
6
22,06
7
21,78
8
20,67
9
31,83
10
29,26
11
29,09
12
21,60
media
23,34
mediana
21,69
DP
4,21
97
Tabela 6 - Resultados dos valores de resistência de união ao
cisalhamento (MPa) obtidos para o Ensaio com PISTÃO.
CP
Resistência (MPa)
1
88,91
2
66,89
3
54,60
4
54,65
5
55,01
6
76,07
7
50,81
8
43,75
9
52,11
10
71,84
11
38,72
12
44,64
media
58,16
mediana
54,62
DP
14,84
98
KOJIMA, A. N. Loading type evaluation, with finite element analysis,
on the shear bond strength of metal porcelain interface (Ni-Cr/VITA
OMEGA 900). 2005. 98f. Dissertação (Mestrado em Odontologia
Restauradora, Especialidade em Prótese Dentária) – Faculdade de
Odontologia de São José dos Campos, Universidade Estadual Paulista,
São José dos Campos, 2005.
ABSTRACT
The purpose of this study was to compare the devices influence piston, stainless steel
strip and chisel, used in shear bond tests to verify the resistance in the metal/porcelain
interface. The values depend on a complex tensions combination and resultants
produced during the application of the forces in the specimens and the variations in the
methodologies of the tests result in differents resistances values to shear bond strength,
what complicates the standardization and the direct comparison between different
researchers. They were used 36 specimens (Ni-Cr, Wiron 99 – Bego and porcelain Vita
Omega 900 - Vita ) divided into three groups (n = 12). The specimens were submitted to
the shear bond strength in a universal testing machine EMIC (model DL-2000, São José
dos Pinhais – PR), with a crosshead speed of 0,5 mm/min. After, the representative sets
of each group were examined in scanning electronic microscopy for the observation of
the failures. The finite elements analysis was used to verifiy the tensions distribution on
the specimens. The results were submitted to the analysis of variance and to Tukey's
Test in the level of 5%, it was verified that there was significant statistically difference
between the three devices used. The present study showed that the piston device
obtained better results than the conventional method ISO 11405 and strip.
KEY WORDS: Shear bond strength; nickel- chromium alloys; dental porcelain, finite
element analysis.
99
Autorizo a reprodução xerográfica deste trabalho
São José dos Campos, 17 de junho de 2005.
_____________________________
Alberto Noriyuki Kojima
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