LS9.2 Verbundsysteme

Ganz klassisch werden Kompositeverblendungen mit mechanischen Retentionen am Metallgerüst befestigt. Dazu gibt es mehrere, teilweise parallel nutzbare Möglichkeiten:

• "Uhrglasfassung" am Rand der Verblendfläche.
• Kugelförmige Retentionen auf der Verblendfläche.
• Splitterförmige Retentionen auf der Verblendfläche.
• Aufrauhen der Verblendfläche durch Abstrahlen.

Der rein retentive mechanische Verbund zwischen einer Kunststoffverblendung und dem Metallgerüst kann chemisch unterstützt werden. Die Firma 3M Espe bietet z.B. seit vielen Jahren mit Rocatec ein Verfahren an, das eine solche chemische Unterstützung bietet.

Dieser werkstoffkundliche Artikel zum Rocatec-Verfahren ist ein prima Grundlage zum genauen Verständnis der Vorgänge bei der Anwendung.

Vereinfacht geschieht dabei folgendes:

1. Die Oberfläche des Metallgerüstes wird mit 110mμ Korund abgestrahlt. Sie wird so gesäubert und mit sehr feinen Retentionen versehen.
2. Die Oberfläche wird mit keramisiertem 110mμ Korund abgestrahlt. Das bedeutet, das Strahlgut ist mit einer Silizionoxidschicht beschichtet. Diese Schicht bleibt beim Aufprall auf der Gerüst-Oberfläche teilweise dort "hängen". Die Bewegungsenergie des Strahlgutes sorgt für diese Übertragung. Einen solchen Vorgang, bei dem Kräfte (die Bewegungsenergie) eine chemische Reaktion (Anhaftung des Siliziumoxids an der Gerüst-Oberfläche)auslösen, nennt man tribochemisch.
3. Nun wir die Oberfläche silanisiert. Dabei werden Moleküle aufgetragen, die ein anorganisches Ende und ein organisches Ende haben. Das anorganische Ende verbindet sich mit dem Siliziomoxid auf der Gerüst-Oberfläche, das organische Ende kann sich mit jedem methacrylhaltigen Kunststoff verbinden.
4. Nun kann der methacrylhaltigen Kunststoff zur Verblendung aufgetragen werden. Er vebindet sich mit dem organischen Ende der silanisierten Oberfläche.

Cool, oder ;-)!

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Hier noch zusätzlich die exaktere, aber auch komplexere Beschreibung:

Das Rocatec-Verfahren von 3M ESPE ist ein tribochemisches Verfahren zur Silikatisierung von Oberflächen, das in der Zahntechnik zur Herstellung eines chemischen Verbunds zwischen Metall/Keramik und Kunststoff eingesetzt wird.

Chemischer Mechanismus und Ablauf:

Das Verfahren basiert auf der tribochemischen Beschichtung.

1. Dabei wird die Oberfläche zunächst mit Rocatec Pre (Aluminiumoxid-Partikel, 50–110 µm Korngröße) bei 2,5–4 bar Druck gereinigt und aktiviert.
2. Anschließend erfolgt die Beschichtung mit Rocatec Plus, einem Strahlmittel aus Aluminiumoxid-Partikeln, die mit einer dünnen Schicht Siliziumoxid (SiO2) überzogen sind. Durch die hohe kinetische Energie beim Aufprall der Partikel wird Silizium in die Oberfläche implantiert. Die Partikel schmelzen lokal auf oder lagern sich in die Oberfläche ein. Dies erzeugt eine SiO₂-reiche Schicht, die etwa 15 Mikrometer tief in die Oberfläche eindringt. Diese Silikatschicht bietet Hydroxylgruppen (-OH), die für die nachfolgende chemische Bindung entscheidend sind.
3. Nach dem Strahlprozess wird die Oberfläche mit einem Haftsilan (Rocatec Sil/ESPE Sil) behandelt. Dieses besteht aus Methacrylsilan, typischerweise 3-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan. Das Silan reagiert mit den Hydroxylgruppen der SiO2-Schicht unter Abspaltung von Alkohol, wodurch eine kovalente Bindung entsteht.
4. Anschließend werden Opaker und Verblendkomposit aufgetragen, die sich durch die Sauerstoffinhibitionsschicht chemisch mit dem Silan verbinden.

Chemische Komponenten:

• Strahlmittel: Aluminiumoxid (Al2O3) mit SiO2-Beschichtung
• Haftsilan: Methacrylsilan (z. B. 3-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan)
• Reaktionsprodukt: Kovalente Si-O-Si-Bindungen zwischen Silikatschicht und Silan
• Anwendungsbereich: Metalllegierungen (Edel- und Nichtedelmetalle), Keramik (Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid) und Kunststoffe.

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Zusätzliche Informationen:

• Universeller Primer für den Haftverbund zwischen Gerüst und Kompositeverblendung