Thermoplastische und duroplastische Harze im Vergleich: Vor- und Nachteile

Synthetische Harze werden derzeit zur Herstellung von Prothetikkomponenten wie provisorischen Kronen, provisorischen Brücken, Gerüsten und Haken für Zahnersatz sowie zur Herstellung von kieferorthopädischen Apparaturen und gnathologischen Vorrichtungen verwendet.

Um in all diesen klinischen Situationen eingesetzt werden zu können, müssen die Harze folgende Eigenschaften aufweisen:

• Chemische und Dimensionsstabilität
• Kosmetische Eigenschaften, die das Gewebe der Mundhöhle nachahmen können
• Die für den vorgesehenen Einsatzzweck erforderlichen mechanischen Eigenschaften. Genauer gesagt müssen sie elastisch sein, um den Belastungen beim Kauen standhalten zu können.
• Unlöslich in Flüssigkeiten in der Mundhöhle
• Geschmacksneutral, geruchlos und ungiftig
• Geringes spezifisches Gewicht
• Einfach zu verarbeiten und zu reparieren
• Kostengünstig

Thermoplastische und duroplastische Harze sind zwei Arten von Polymeren, die sich in ihrer Reaktion auf Wärmezufuhr unterscheiden.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass duroplastische Harze nach dem Erhitzen und anschließenden Abkühlen nicht mehr verändert oder modelliert werden können, während thermoplastische Harze bei Raumtemperatur hart sind, aber beim Erhitzen formbar und modellierbar werden, bis sie abkühlen; dabei verändert sich ihre chemische Struktur nicht und der Vorgang kann mehrfach wiederholt werden.

Thermoplastische Harze haben einen niedrigeren Schmelzpunkt, während duroplastische Harze höheren Temperaturen standhalten können, ohne ihre strukturelle Integrität zu verlieren.

Thermoplastische Harze

Thermoplastische Harze werden bei Erwärmung weich und mit zunehmender Wärmezufuhr immer flüssiger. Der Vorgang ist vollständig reversibel, es entstehen keine neuen chemischen Bindungen. Es handelt sich um Polymere mit linearer oder verzweigter Molekülstruktur, die bei Erwärmung allmählich weicher werden und durch plastische Verformung verarbeitet werden können. Bei Abkühlung nehmen sie wieder ein starres Verhalten an und behalten die ihnen gegebene Form bei. Der Übergang vom starren in den plastischen Zustand ist somit reversibel und findet jedes Mal statt, wenn das Material einem Erhitzungszyklus ausgesetzt wird.

Die meisten thermoplastischen Harze bieten eine hohe Widerstandsfähigkeit und eine gewisse Flexibilität, eine Eigenschaft, die diese Harze besonders für Zahnersatz beliebt macht.

Sie haben eine Reihe von Vorteilen: Sie sind widerstandsfähig, leicht, kostengünstig und einfach zu handhaben.

Zu ihren Nachteilen zählen ein sehr niedriger Schmelzpunkt und eine geringe Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln und polaren Lösungsmitteln.

Außerdem neigen sie bei dauerhafter Belastung – beispielsweise durch Kauen – zu bleibenden Verformungen und Ausfällen. Die Verformungsneigung des Materials wird durch seinen niedrigen Schmelzpunkt noch verstärkt.

Die Indikationen für thermoplastische Harze sind: Teilprothesen, vorgeformte Haken, Vollprothesenstrukturen, provisorische Brücken und Kronen sowie kieferorthopädische Apparaturen. Sie sind monomerfrei und daher ungiftig und nicht allergen; sie werden per Injektion appliziert, sind biokompatibel, haben hervorragende kosmetische Eigenschaften und sind angenehm zu tragen.

Die Kategorie thermoplastische Harze umfasst:

• Acetalharze
• Polyamidharze
• Polystyrolharze
• Acrylharze

Aufgrund ihrer hohen Abrieb- und Bruchfestigkeit in Verbindung mit guter Elastizität eignen sich Acetalharze ideal für vorgeformte Haken, künstliche Zähne und Gerüste für Zahnersatz sowie für provisorische Brücken und Aufbissschienen. In kosmetischer Hinsicht weisen sie jedoch eine schlechte Lichtdurchlässigkeit auf, die der von Acryl- oder Polycarbonatharzen weit unterlegen ist.

Polyamidharze (Nylon) bieten eine hohe Flexibilität sowie mechanische, thermische und korrosionsbeständige Eigenschaften. Diese Eigenschaften machen Nylon zu einem hervorragenden Ersatz für Metall, und es wird vor allem in schleimhautgetragenen Prothesen verwendet. Aufgrund seiner Flexibilität kann es nicht als Aufbissschiene und zur Herstellung von künstlichen Zähnen verwendet werden. Es wird häufig bei Patienten eingesetzt, die überempfindlich auf Methacrylat reagieren.

Polystyrolharze sind in der Zahnmedizin sehr beliebt, da sie eine gute Bruchfestigkeit und Flexibilität aufweisen, jedoch nur eine geringe Abriebfestigkeit besitzen. Sie sind gut transluzent, lassen sich polieren und werden für provisorische Prothesen und Gerüste für Zahnersatz verwendet.

Acrylharze wurden für die Herstellung von Vollprothesen entwickelt. Sie sind unelastisch, weisen jedoch eine hohe mechanische Festigkeit auf. Sie verfügen über eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität und eine glatte, dichte Oberfläche. Sie werden zur Herstellung von provisorischen Kronen und Brücken, als Beschichtung für Kronen und Brücken, Zahnersatzgerüste und künstliche Zähne verwendet.

Der Hauptunterschied zwischen thermoplastischen Acrylharzen und klassischen Acrylharzen besteht darin, dass thermoplastische Harze keine Monomere freisetzen, wodurch sie ungiftig sind.

Polymethylmethacrylat (PMMA) wird häufig zur Herstellung von künstlichen Zähnen und den Basen von Vollprothesen verwendet.

Duroplastische Harze

Diese Harze haben eine vernetzte Struktur, die sie bei jeder Temperatur starr macht (sie haben keine Glasübergangstemperatur). Da sie in starrem Zustand nicht verarbeitet werden können, werden sie in der Industrie nicht in ihrer endgültigen Struktur hergestellt, sondern in zwei Schritten. In der ersten Phase der teilweisen Polymerisation nehmen diese Harze eine lineare Struktur an und weisen ähnliche Eigenschaften wie thermoplastische Harze auf, da sie bei Erwärmung von einem starren in einen plastischen Zustand übergehen können. In diesem Zustand können sie beispielsweise durch Formen bearbeitet werden.

Nach der Formgebung erfolgt durch Erhitzen eine zweite Polymerisationsphase, in der sich Querverbindungen zwischen den Molekülen bilden, die die endgültige vernetzte Struktur ergeben.

m Gegensatz zu thermoplastischen Harzen behalten duroplastische Harze nach dem Aushärten ihre hervorragenden physikalischen Eigenschaften und können nicht nachbearbeitet werden.

Sie können verschiedene Farben und Oberflächenausführungen haben. Sie bieten eine gute Leistung hinsichtlich der Gewichtsbelastbarkeit. Sie leiten Wärme. Sie sind korrosions- und wasserbeständig. Sie sind kostengünstig.

Sie weisen jedoch gewisse Nachteile auf – wie z. B. eine geringe Anfangsviskosität – und erfordern einen zweiten Arbeitsgang, um Überschüsse zu entfernen. Bei geringer Dicke neigen sie zu einer geringen Zugfestigkeit und zu guter Dehnbarkeit.

Epoxidharze beispielsweise verhalten sich duroplastisch und können nach dem Aushärten nicht mehr durch Wärme verändert werden. Sie werden zur Herstellung von Abutments und Modellen verwendet.

---

Literaturangaben

Rokaya, D., Srimaneepong, V., Sapkota, J., Qin, J., Siraleartmukul, K., & Siriwongrungson, V. (2018). Polymeric materials and films in dentistry: An overview. Journal of Advanced Research, 14, 25-34.

Ardelean, L., Bortun, C. M., Podariu, A. C., & Rusu, L. C. (2015). Thermoplastic resins used in dentistry. Thermoplastic Elastomers. Synthesis and Applications. Rjeka: InTech, 145-167.

Chuchulska, B., Yankov, S., Hristov, I., & Aleksandrov, S. (2018). Thermoplastic materials in the dental practice: a review. Int. J. Sci. Res, 6(12), 1074-1076.