Polymerization shrinkage kinetics of resin cements

Objective: To contribute to the understanding of the basic shrinkage phenomena exhibited by contemporary resin-cements with varying cure. Methods: Variolink 2 (VL2), Multilink Automix (MA), Multilink Sprint (MS, all Ivoclar-Vivadent), Nexus 2 (NX2), Maxcem (MX, both Kerr) and RelyX Unicem (RX; 3M Espe) were tested for shrinkage-strain VS and shrinkage-stress SZ. MS, MX and RX are self-adhesive; others require additionally etching and bonding. All materials were tested self-cured only (sc) and dual-cured (dc); NX2 and VL2 additionally light-cured only (lc). Light-cure was achieved by a QTH-lamp at circa 500 mW/cm2. VS was measured by the bonded-disk method (Watts and Cash, 1991), SZ by the Bioman device (Watts et al., 2003). Shrinkage-strain and -stress rates with the respective time were calculated. Data were analysed by One-Way ANOVA with Bonferroni's adjustment and T-Test at p<0.05. Results: Ranged from 1.77 to 5.29% for shrinkage-strain and 3.36 to 10.37 MPa for shrinkage-stress. NX2 and VL2 were not significantly different, light-cured only (p>0.05). VS: MX showed the highest VS, RX the lowest, sc as well as dc. When sc, RX initially expanded up to a maximum of <0.5% at t5 min. Dc did generally not result in a higher VS compared to sc. Except for RX, sc and dc varied maximally 0.4%. SZ: The highest stress with sc was exerted by MX, with dc by MS. RX exerted in both groups the lowest stress, whereas no expansion stress was measured. Sc resulted for all materials, except MX, in statistically lower shrinkage-stress values (p<0.05). This is in line with the rate of polymerization, which was for all materials significantly higher by lc and dc than by sc (p<0.001). Significance: Shrinkage data of resin cements are of intrinsic clinical importance. Considering the results of this study, RX represents an alternative to the non-self-adhesive resin cements. As assessed by the pattern of shrinkage-strain, dual-curing is not required for optimal setting, whereas the it leads to higher stresses compared to self-curing. Polymerization-rate and shrinkage-stress development are related to cure mode.Ziel: Das Ziel dieser Studie war, über die Bestimmung von Volumenschrumpfung (VS) und der dabei auftretenden Schrumpfspannung (SZ) zum Verständnis des Polymerisationsvorgangs von Kunststoffzementen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Aushärtungsverfahren beizutragen. Materialien und Methodik: Die getesteten Materialien waren Variolink 2 (VL2), Multilink Automix (MA), Multilink Sprint (MS; alle Ivoclar-Vivadent), Nexus 2 (NX2), Maxcem (MX; beide Kerr) and RelyX Unicem (RX; 3M Espe). MX, MS und RX waren selbst-adhäsiv, die anderen, MA, VL2 und NX2, verlangen zur adhäsiven Befestigung zusätzlich Ätzen und Bonden. Alle Materialien wurden selbst-härtend (sc) und dual-härtend (dc) getestet, NX2 und VL2 außerdem licht-härtend allein (lc). Die Photopolymerisation erfolgte mittels einer QTH-Lampe bei einer Intensität von ca. 500 mW/cm2. Die VS wurde nach der Bonded-Disk-Methode gemessen (Watts und Cash, 1991), während zur Bestimmung der SZ der sog. Bioman verwendet wurde (Watts et al., 2003). Daraus wurde anschließend die maximale Schrumpfungsrate mit dem entsprechenden Zeitpunkt des Auftretens errechnet. Die statistische Auswertung erfolgte mittels One-Way Anova (Bonferroni Korrektur) und T-Test bei einem Signifikanzniveau von p<5. Ergebnisse: Die ermittelten Werte lagen zwischen 1,77 und 5,29% für die VS, bzw. zwischen 3,36 und 10,37 MPa für die SZ. Kein signifikanter Unterschied hinsichtlich beider Messwerte wurde zwischen NX2lc und VL2lc gefunden (p>0.05). VS: MX erzielte die höchsten Werte, RX die niedrigsten, sowohl sc als auch dc. Bei sc zeigte RX in der initialen Phase eine Expansion mit einem Maximum von <0.5% bei t5min. Dc führte generell nicht zu signifikant höherer VS als sc. SZ: Sc übt MX die höchste Schrumpfspannung aus, dc ist dies MS. RX erzielt jeweils die niedrigste SZ. Expansionskraft wurde keine festgestellt. Photopolymerisation führt bei allen Materialien, ausgenommen MX, zu signifikant höheren Spannungswerten verglichen mit sc. Dies steht mit der Polymerisationsgeschwindigkeit im Einklang. Diese war bei lc oder dc bei allen Materialien signifikant höher als bei sc (p