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Dokumentenidentifikation DE69107915T2 07.09.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0464951
Titel Verfahren zur Erzeugung einer Zahnrestauration sowie eine Substruktur dafür.
Anmelder Elephant Edelmetaal B.V., Hoorn, NL
Erfinder van der Zel, Joseph Maria, NL-1689 DD Zwaag, NL
Vertreter Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Frohwitter, Geissler & Partner Patent- und Rechtsanwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69107915
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.07.1991
EP-Aktenzeichen 912016995
EP-Offenlegungsdatum 08.01.1992
EP date of grant 08.03.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.1995
IPC-Hauptklasse A61C 5/08
IPC-Nebenklasse A61K 6/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Substruktur für eine Zahnrestauration, wie z. B. eine Krone oder eine Brücke, welche eine Substruktur aus im wesentlichen einem Dental-Metall und eine gebrannte Beschichtung aus einer im wesentlichen Dental- Keramik umfaßt, wobei das Verfahren ein Aufbringen eines Materials enthaltend ein Gemisch aus einem Dental-Metall-Pulver und einem thermoplastischen polymeren, einen Schmelzpunkt oberhalb von 50ºC aufweisenden Material, durch beheizbares Instrument, wie z. B. ein Wachsmesser, in der Gestalt der zu formenden Zahnrestauration auf ein feuerfestes Modell und Erhitzung der entstandenen Zusammenstellung bis zur einer ausreichend hohen Temperatur zur Sinterung des Dental-Metall- Pulvers zu einer festen Metallmasse.

Solch ein Verfahren ist in der FR-A-2036946 offenbart.

Das bisher meistens verwendete Verfahren zur Herstellung von Zahnrestaurationen aus Metall mit einer gebrannten Beschichtung aus Porzellan umfaßt ein Gießen der Legierung nach dem sogenannten "Wachsausschmelzverfahren"(Lost Wax Methode), in dem eine geschmolzene Legierung in eine feuerfeste Form gegossen wird, die die Gestalt des ausgebrannten Wachsmodells hat. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

1. Der Zahnarzt nimmt zuerst einen Abdruck von der Präparation im Mund durch Verwendung einer üblicherweise aus Sillikonmaterial bestehenden Modellmasse.

2. Danach wird von dem Abdruck ein positives Gießmodell aus Gips angefertigt.

3. Danach gießt der Zahntechniker ein Wachsmodell aus dem Gipsmodell.

4. Das Wachsmodell wird mit Zuführleitungen aus Wachs versehen und in einer feuerfesten Masse eingebettet.

5. Die Gußform aus feuerfestem Material wird auf eine Temperatur von 600ºC bis 1000ºC erhitzt.

6. Danach wird in dem ausgeformten Hohlraum flüssiges Metall eingegossen. Während der Abkühlung erfährt der Guß eine thermische Schrumpfung, welche kompensiert werden muß durch Ausdehnung der feuerfesten Masse während der Erwärmung der Gußform.

7. Die Gußarbeitsstücke können nun fertig bearbeitet werden mit keramisch gebundenen Stein- oder Hartmetallschneidern; möglicherweise gefolgt von Beschichtungen mit Porzellan (oder generell mit keramischem Material, welches für Dentalapplikationen geeignet ist und hiernach weiter als Dentalkeramiken bezeichnet wird).

Laut verschiedenen neueren Publikationen können die Verfahrensschritte 3 bis 6 durch drei Schritte ersetzt werden, nämlich:

- Der Abdruck ist in ein feuerfestes Material anstatt in Gips abgegossen, und das Modell ist bei einer Temperatur von 1000ºC bis 1200ºC gebrannt;

- Das feuerfeste Material kann aus einer Mischung aus Quarzsand mit einer vorgegebenen Kornverteilung und Magnesiumoxid und Biammoniumphosphat als Binder zusammengesetzt sein;

- Das Pulver ist zur Ausbildung eines Schlammes mit colloid Sillika gemischt;

- der Schlamm wird in den Abdruck gegossen und dann verbindet er sich zu einer festen Masse innerhalb von 5 min bis 10 min;

- Nun wird das Metall in Pulverform an den Orten angebracht, wo es zur Verstärkung notwendig ist

- Das verwendete Pulver wird bei einer Temperatur von 1000ºC bis 1300ºC zur Bildung einer festen Metallmasse gesintert.

Um eine Oxidation zu verhindern, erfolgt der letzte Schritt überlicherweise unter Vakuum, wodurch dieser nur in einem sehr speziell für diese Zwecke ausgestalteten Ofen, wie er in dem US-Patent Nr. 4,702,696 beschrieben ist, erfolgen kann. Das letztere ist ökonomisch nicht für jedes Labor machbar. Die hohen Kosten machen das Verfahren unattraktiv für die Einsetzung in den Laboren.

US-Patent 3,502,466 und FR-A-2036946 beschreiben die Herstellung von Artikeln, insbesondere Dental-Kronen, unter Verwendung Metallpulvers, insbesondere Edelmetallpulver. Das Metallpulver wird zunächst mit einem Binder zur Schaffung einer Paste oder eines Kitts gemischt. Der zu verwendende Binder besteht aus einem Kleber, (z. B. Äthylzellulose) und einem Lösungsmittel (z. B. Propylenglykol). Der Binder wird aus der geformten Metallpulvermixtur durch Erwärmung bis zu einer Temperatur in dem Bereich von 427ºC bis 649ºC entfernt. Der flüssige Binder macht das Gießen schwierig und die Möglichkeit von markanten Porositäten in dem Endprodukt sind substantiell.

US-Patent Nr. 4,661,071 beschreibt auch ein Verfahren bei dem Pulver oder Mischungen aus Pulvern, die für die Verwendung in dem vorstehend beschriebenden Prozeß zur Herstellung von Zahnrestaurationen verwendet werden. Wie auch immer das dort auch beschriebene Verfahren benötigt die Verwendung eines kostenspieligen Hochvakuumofens, welcher nicht ökonomisch für jedes Labor ist. Des weiteren wird zur Mischung des Pulvers, welche zu einer pastösen Substanz führt, Propylenglykol verwendet. Die Abbildung mit dieser Flüssigkeit ist nicht einfach, da kein Übermaß durch Putzen mit einem Schleifpapier entfernt werden kann. Es ist daher schwer, eine dichte Packung aus dem Metallpulver kontrolliert zu verwirklichen, und die Möglichkeiten einer großen Porösität ist substantiell gegeben.

Die DE 35 32 331 A1 und DE 38 41 902 C1 beschreiben im wesentlichen den gleichen Prozeß, ausgenommen, daß ein Startmaterial, eine Mischung aus nicht oxidierbaren Pulvern sowie aus oxidierbaren Pulvern verwendet wird, welche in einem üblichen Porzellanofen unter einer Graphitglocke gesintert werden. Ein wichtiger Nachteil der Verwendung einer abdeckenden Graphitglocke ist der, daß die Restauration während des Prozesses außerhalb einer Beobachtungsmöglichkeit liegt. Als Folge davon kann nicht gesehen werden, ob vielleicht die Restauration in Kontakt mit der Graphitglocke oder dem Boden kommt. Legierungen, die einen Palladiumgehalt über 35% aufweisen, nehmen Kohlenstoff während des Kontaktes mit Graphit bei Temperaturen wie sie während der Heizzyklen entstehen auf und oxidieren die Restauration und backen das Porzellan. Ein zweiter Nachteil ist das Ausbrennen der äußeren Wand der Graphitglocke, welches mit der Entstehung von Graphitstaub einhergeht, die das Dentalporzellan kontaminieren und sich in dem Ofen verteilen. Graphitstaub auf der Restauration können zur Ausbildung von Gasblasen im Porzellan durch Bildung von Kohlenmonoxidgasen während des Backens des Porzellans führen. Ein weiterer Nachteil in dem letztgenannten Patent ist, daß die Metallpulver mit Bindern gemischt werden, die im wesentlichen aus Wasser bestehen. Die Verwendung von Wasser führt dazu, daß das Metallpulver genauso schwierig in das Modell einzubringen ist wie das dentale Porzellan, wenn nicht sogar schwieriger, so doch im Hinblick darauf, daß die Metallkörner übereinanderrollen. Obwohl die Vibrationstechnik und das Eindrücken einen Grad an Verdichtung ermöglicht, bedarf es speziellen Trainings zur Verdichtung des Metallpulvers, so daß ein praktisch porosionsfreies Produkt erhältlich ist.

Eine bedeutende Konsequenz der Restporosität ist ein brüchiges Produkt mit geringer Duktilität. Zur Duktilität, die Dehnung bis zum Bruch der Legierung ist standartisiert.

US-Patent Nr. 4,742,861 beschreibt ein Verfahren zur Formung einer Zahnrestauration umfassend eine Kombination aus hochschmelzbaren Metallkomponenten, insbesondere eine Kombination aus Gold, Platin und Palladium, in den meisten Präparationen und einer niedrigschmelzenden Komponente, vorzugsweise in Gold. Ein Binder wird verwendet zur Ausbildung einer kittartigen Masse. Für diesen Zweck kann jedes organische oder synthetisches Harz verwendet werden, so z. B. Äthylen oder Polyäthylenglykol. Ein Nachteil dieser Prozedur ist, daß der flüssige Binder zu einer Mischung führt, die schwer zu gießen und polieren ist und die Gefahr einer Restporosität besteht.

In dem US-Patent Nr. 4,814,008 wird Gebrauch gemacht von einem Aggregat aus zwei Edelmetallpulvern. Eine Komponente, die zwischen 1% bis 15% des Volumens der Mischung ausmacht, besteht aus einem Pulver aus Platin oder Palladium, welches eine Korngröße aufweist, die vorzugsweise 5 bis 10 Mal größer ist als ein zweites feines Pulver, welches vorzugsweise aus Gold besteht. Während der Sinterung wird die Mischung zum festen Metall umgewandelt. Ein Binder wird verwendet, welcher dem Material eine pastenartige Konsistenz verleiht. Für diese Zwecke kann jedes organisches oder synthetisches Harz verwendet werden, so z. B. Äthylen oder Polyäthylenglykol. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß der flüssige Binder zu einer Mischung führt, die schwer zu gießen und zu polieren ist und die Gefahr einer Restporosität besteht.

DE 38 11 628 A1 beschreibt ein Verfahren in welchem metallischer Zahnersatz durch ein pastenförmiges Metallpulver aus Palladium, Gold und Silberpulver mit einem mittleren Korndurchmesser zwischen 0,5 und 1,5 um und Bindern realisiert wird. Als Folge dieser extremen Feinheit, kann das Pulver nur in sehr dünnen Schichten verwendet werden. Dies macht es unmöglich, Okklusionen, Brückenteile oder andere feste Teile in einem Schritt zu erschmelzen.

Die US-A-4,011,291 beschreibt generell ein Verfahren zur Präparation gesinterter Produkte, bei welchen eine Mischung aus einem pulvrigen Basismaterial, z. B. Metall, und einem schmelzbaren Binder verwendet wird. Diese Mixtur wird durch Erhitzung verflüssigt in eine Gußform gegossen. Während des Abkühlschrittes verfestigt sich das verflüssigte Gemisch. Der Binder wird teilweise durch Entfernung der Gußform, Einbringung der gegossenen Artikel in ein absorbtives Material und kontrolliertes Erwärmen der eingepackten Artikel, entfernt. Auf diesem Wege erhält man Artikel mit einer gewünschten Porosität.

Die Erfindung löst die Nachteile der vorstehend beschriebenen Verfahren durch Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer Substruktur für eine Zahnrestauration, wie z.B. eine Krone oder eine Brücke, die Zahnrestauration umfaßt eine Substruktur aus einem im wesentlichen dentalen Metall und eine gebrannte Beschichtung aus im wesentlichen Dental- Keramik, wobei das Verfahren umfaßt ein Aufbringen eines Werkstoffes enthaltend ein Gemisch aus einem Pulver aus Dentalmetall und einem thermoplastischen polymer Material, das einen Schmelzpunkt oberhalb von 50ºC aufweist, durch ein bebeizbares Instrument, z. B. ein Wachsmesser, in der Gestalt der zu formenden Zahnrestauration, auf einem feuerfesten Modell, und Erwärmung der entstandenen Zusammenstellung auf eine ausreichend hohe Temperatur um ein Sintern des Dentalmetallpulvers zu einer festen Metallmasse zu erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch Aufbringen des Gemisches aus dem Dentalmetallpulver und dem thermoplastischen polymeren Material auf ein Modell aus einem porösen feuerfesten Material, Erwärmung der so erhaltenen Zusammenstellung bis zu einer Temperatur, bei welcher das thermoplastische polymere Material sich verflüssigt und von der Beschichtung in das Modell gesaugt wird, gefolgt von einer Erhöhung der Temperatur der Zusammenstellung bis zu einer Temperatur, bei der das thermoplastische polymere Material verschwindet und eine weitere Erhöhung der Temperatur bis zur Sintertemperatur.

Nach der Erfindung wird vorzugsweise ein Gemisch bestehend aus 75-99 Gewichtsprozenten des Dentalmetalls und aus 1-25 Gewichtsprozenten eines thermoplastischen polymeren Materials, das einen Schmelzpunkt oberhalb von 50ºC aufweist, als das ein metallisches Dentalpulver aufweisendes Materials, verwendet. Es wird noch mehr ein Gemisch, bestehend aus 85-97 Gewichtsprozenten des Dentalmetalls und von 3-15 Gewichtsprozent des thermoplastischen polymeren Materials mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 50ºC, als das ein metallisches Dentalpulver aufweisendes Material, bevorzugt.

Obwohl jedes thermoplastische Material mit einem Schmelzpunkt oberhalb 50ºC, vorzugsweise oberhalb 60ºC, als thermoplastisches polymere Materials verwendet werden kann, ist es insbesondere bevorzugt, und im Einklang mit der Erfindung, als thermoplastisches polymeres Material einen Wachs mit einem Schmelzpunkt oberhalb 60ºC zu verwenden, z. B. ein hochschmelzendes Amidwachs. Beispiele für andere verwendbare thermoplastische polymere Werkstoffe sind Agar-Agar, Parffine Polyäthylene, Polypropene, Polybutene, Polystyrene, Äthylvenylacetatcopolymere isotaktische Polypropene/Wachs /Sterate/Kopolymere isotaktische Polypropene/ataktische Polypropylene/Sterate Coploymere, Methylzellulose, Zelluloseacetate, Hydroxyläthylzellulose Acrylharze. Polyvenylalkohol, Polyvenylpyrolidon und dergleichen.

Hinsichtlich des Pulvers des Dentalmetalls, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Dentalmetallpulvers mit einer Partikelgröße von höchstens 100 um, vorzugsweise von höchstens 75 um, bevorzugt. Etwas spezieller wird die Verwendung eines Pulvers aus Dentalmetall mit einer mittleren Partikelgröße von 5 um bis 50 um, vorzugsweise 10 um bis 35 um, bevorzugt.

Obwohl jedes konventionelle Dentallmetallpulver verwendet werden kann, wird erfindungsgemäß ein Dentalmetallpulver für den Gebrauch bevorzugt, wie es in der niederländischen Patentanmeldung 90.00189 des Anmelders definiert ist. Folglich wird nach der Erfindung ein Dentalmetallpulver vorzugsweise eingesetzt, welches einen Kern umfaßt, der im wesentlichen aus einem Dentalmetall besteht. Der Kern ist mit einer oder mehreren im wesentlichen aus einem Metall bestehenden Schichten, beschichtet. Diese Schichten schützen das Dentalmetall des Kerns gegen eine Oxidation während der Sinterung und/oder um die Temperaturen unter denen eine Sinterung des Pulvers erfolgt, herabzusetzen. Etwas genauer ist es vorzuziehen, daß die Beschichtung des Kernes aus Dentalmetall aus einer oder mehreren Metallschichten besteht, umfassend wenigstens eine Schicht bestehend aus entweder (a) einem Metall, der einen geringeren Schmelzpunkt hat als das Metall des Kernes oder (b) einem mit dem Dentallmetall des Kernes oder mit einem Metall einer benachbarten Beschichtungsschicht reaktionsfähigen Metall zur Bildung eines Werkstoffes mit einem tieferen Schmelzpunkt als dem Dentalmetall des Kerns.

Es ist empfehlenswert, wenn die Beschichtung des Kernes aus Dentalmetall, die aus einer oder mehreren Schichten besteht, wenigstens eine Schicht aus einem Edelmetall oder aus einer nicht oxidierenden Edelmetallegierung, umfaßt. Vorzugsweise umfaßt die Beschichtung des Kernes des Dentalmetalls, die aus einer oder mehreren Schichten besteht, wenigstens eine Schicht aus Gold, Palladium, Platin, Irridium, Rodium oder Rutenium. Etwas genauer, die Beschichtung des Kernes des Dentalmetalls, die aus einer oder mehreren Schichten besteht, umfaßt wenigstens eine an der Innenseite vorgesehene Schicht aus Kupfer, Nickel, Indium, Zinn, Gallium oder Zink sowie wenigstens eine an der Außenseite vorgesehene Schicht aus Gold, Palladium, Platin, Irridium, Rodium oder Rutenium. Folglich ist es ganz konkret möglich, daß die Beschichtung des Kerns des Dentalmetalls aus einer oder mehreren Metallschichten besteht, umfassend wenigstens eine an der Innenseite vorgesehenen Schicht aus Palladium sowie wenigstens eine an der Außenseite vorgesehenen Schicht aus Gold.

Das Dentalmetall des Kernes besteht vorzugsweise aus einer Dental- Platin-Gold-Legierung, einer Dental-Palladium-Gold-Legierung, einer Dental-Hoch-Palladium-Legierung, einer Dental-Silber-Palladium-Legierung oder einem Titan-Metall. Eine geeignete mögliche Zusammensetzung des Kerns ist eine Platin-Gold-Dental-Legierung, eine Palladium-Gold-Dental- Legierung, eine Hoch-Palladium-Dental-Legierung oder eine Silber-Palladium-Dental-Legierung, der Kern ist aufeinanderfolgend mit einer Schicht aus Palladium und einer Schicht aus Gold beschichtet. Eine weitere reelle Möglichkeit ist jedoch, daß der Kern aus Titan-Metall besteht und der Kern darüber mit einer Schicht aus Kupfer oder Nickel, einer Schicht aus Palladium und optionsweise mit einer Schicht aus Gold versehen ist.

Es wird bevorzugt, daß die Kernbeschichtung aus einer oder mehreren Schichten besteht, die 1% - 50% des Pulvervolumens, vorzugsweise 5% - 25% des Pulvervolumens, bildet, und daß die Kernbeschichtung umfassend eine oder mehrere Schichten eine Dicke von 1 um bis 75 um, vorzugsweise 5 um bis 65 um, hat.

Erfindungsgemäß wird die Verwendung eines Dentalpulvers bevorzugt, welche ein Gemisch einer Dentallegierung in Pulverform mit einer mittleren Partikelgröße zwischen 5 um - 50 um und 1 - 15 Gewichtsprozenten eines chemisch ausgefällten sphärischen Goldpulver mit einer Korngröße von 0,5 um bis 15 um ist. Die Verwendung eines solchen Gemisches verhindert die Bildung von Rissen in dem gesinterten Produkt. Das Vermischen mit einem thermoplastischen Polymer verhindert die Trennung des relativ feinen chemisch ausgefällten Goldpulvers und des groben Legierungspulvers, welches z. B. durch Versprühen der Schmelze unter Zuhilfenahme einer Gasdüse gebildet wird.

Eine insbesondere sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Aufbringung des Dentalmetallpulvers auf das Modell nachdem zunächst eine dünne Verbindungsschicht auf das Modell aufgebracht wurde, die eine Mischung aus einem Dentalmetall und einem glasartigen oder keramischen Werkstoff enthält.

In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Verbindungsschicht eine Mischung bestehend aus 10 - 90 Gewichtsprnzent vorzugsweise 20 - 80 Gewichtsprozenten, eines Dentalmetallpulvers und aus 10 - 90 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 20 - 80 Gewichtsprozenten, eines Pulvers aus glasartigen oder keramischen bevorzugt verwendet.

Der glasartige oder keramische Werkstoff ist vorzugsweise ein hochschmelzendes Porzellan. Alle auf dem Gebiet der Dentaltechnik bekannten Porzellanarten sind für diesen Zweck geeignet.

Das Pulver aus einem glasartigen oder keramischen Werkstoff und das Dentalmetallpulver weisen vorzugsweise eine Partikelgröße von höchstens 10 um, vorzugsweise von höchstens 5 um auf.

Diese Mischung wird vorzugsweise im flüssigen Zustand, der durch Mischung des Gemisches aus dem Dentalmetallpulver und dem Pulver eines glasartigen oder keramischen Werkstoffes mit einem flüssigen Träger, wie z. B. Polyäthylenglykol, erhältlich ist, auf das Modell aufgebracht.

Die Verbindungsschicht hat vorzugsweise eine Dicke von höchstens 50 um, vorzugsweise von höchstens 30 um.

Nachdem die Verbindungsschicht aufbracht wurde, wird die Temperatur des Modells mit der auf dieses aufgebrachten Verbindungsschicht bis zu einer Temperatur, bei der der flüssige Träger verschwindet, erhöht und weiter bis zur Sintertemperatur, z. B. einer Temperatur von 900 ºC bis 1300ºC, weiter erhöht.

Nachdem das Pulvergemisch aus Dentalmetall und thermoplastischen Polymermaterial auf den gesinterten Aufbau des Modells aufgebracht und die dünne Verbindungsschicht auf diese aufgebracht wurde, wird die Temperatur zunächst bis etwa 50 bis 100ºC erhöht, so daß das thermoplastische polymere Material in die Poren des Modells durch Kapillarwirkung abgesaugt wird, danach wird die Temperatur bis etwa 150 bis 500ºC erhöht, so daß das thermoplastische polymer Material durch Verbrennung verschwindet und danach wird die Temperatur weiter erhöht bis zu einer Sintertemperatur von z. B. 900 bis 1300ºC. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Sintervorgang in einem Ofen ausgeführt, in dem das Teil, welches gesintert werden soll, am Graphitboden angeordnet wird, während es von der umgebenden Atmosphäre durch eine Quarzglasglocke getrennt ist. Eine Oxidation des Metallpulvers kann hierdurch vermieden werden und die Restauration ist während der Herstellung sichtbar. Gleichzeitig wird die Umgebung des Ofens weniger durch Graphitstaub kontaminiert.

Es ist selbstverständlich, daß sich die Erfindung desweiteren auf Verfahren zur Herstellung einer Zahnrestauration, wie z. B. eine Krone oder eine Brücke erstreckt, bei der eine Substruktur im wesentlichen aus einem Dentalmetall besteht, welche durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde und mit einer an für sich bekannten gebrannten Beschichtung aus einer Dentalkeramik versehen ist.

Zusammenfassend beinhaltet hier beschriebene Erfindung die Anwendung eines Sinterprozesses von einem Metallpulver bestehend aus einer konventionellen Dentallegierung mit einer angepaßten Kornverteilung, welche mit einem thermoplastischen Binder wie z. B. hochschmelzendes Wachs, vermischt ist. Als Basis wird eine besonders feinkörnige und poröse feuerfeste Masse verwendet. Während der Erhitzung der Restauration schmilzt der Wachs bei einer Temperatur von z. B. 80 bis 100ºC und dringt in die poröse Basis infolge der Kapillarkräfte der feinporigen feuerfesten Masse ein. Als Folge des Verschwindens des Wachses von der Restauration in die feuerfeste Basis ist das Metallpulver stark verdichtet und eine scheinbar perfekte Kornpackungsdichte erhältlich, welche in anderen Verfahren, wie z. B. Eindrücken, Verzahnen nur mit Schwierigkeiten erreicht werden kann. Nach dem weiteren Ausbrennen des Wachs es wird die Restauration unter einer Glocke, die aus einem Quarzglas (1) geringer Dehnung und einer Graphitplatte (2) als Boden (siehe Fig. 1) angeordnet. Der Graphitboden liegt in einer Schüssel aus feuerfesten Material (3) um einer Graphitkontimination innerhalb des Ofens vorzubeugen. Da das Graphit insbesondere keinen Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre hat, brennt die Bodenplatte nur langsam ab. Die Glasglocke muß fest gegen die Graphitplatte befestigt werden um zu verhindern, daß Sauerstoff aus der Luft in diese hineintritt. Eine Oxidation der Legierungen führt zu einem spröden Produkt mit geringer Sinterdichte.

Für das Metallpulver, wird vorzugsweise Pulver aus Dentellegierungen verwendet, mit Pulverkörnern, deren äußere Oberfläche mit einem oder mehreren dichten Metallschichten oder Legierungen oder Metallen mit geringer Oxidationsneigung und einem tieferen Schmelzpunkt als die Legierung des Metalls des Pulvers selbst, beschichtet, wie dies in der niederländischen Patentanmeldung 90.00189 des Anmelders beschrieben ist.

In dem Verfahren können alle Dentallegierungen verwendet werden, welche für die Porzellan-Metall-Technik in der vergangenen Zeit entwikkelt wurden. Diese Legierungen haben sich unter klinischen Bedingungen bewährt und sind gut dokumentiert hinsichtlich deren Zusammensetzung und der biologischen Eigenschaften. Die mit Galvanisierungseinrichtungen oder mittels Katodenzerstäubungstechnik aufgebrachten Schichten bestehen vorzugsweise bestehend aus Gold oder Palladium oder aus einer Mischung der beiden. Andere nicht oxidierende Elemente können genauso gut eingesetzt werden, solange deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der zur abdeckenden Legierung liegt. Durch die Dichte der aufgebracht en Schicht oder Schichten ist es nicht mehr länger notwendig unter Hochvakuum zu Sintern und der Sintervorgang kann unter Verwendung eines üblichen Porzellanofens erfolgen was zu einem wichtigen ökonomischen Vorteil im Hinblick auf spezielle Apparaturen führt. Des weiteren ist es aufgrund der in des Anmelders getätigten niederländischen Patentanmeldung 90.00189 offenbarten Erfindung, möglich, Legierungen oder Metall zu verwenden, die schwer, wenn überhaupt, zu gießen sind. Das Pulver muß eine Packungsdichte von vorzugsweise etwa 75% haben, so daß ein befriedigender Kapillarstrom des thermoplastischen Binders durch das Pulver während der Fortsetzung des Prozesses möglich ist. Auch geringe Kornpackungen führen zu einer geringen Produktdichte, während eine höhere Kornpackung oder auch eine zu feine Kornpackung zu einer geringeren Mobilität des thermoplastischen Binders führt.

Das Metallpulver ist mit 1 - 25 Gewichtsprozenten eines hochschmelzbaren Wachses, z. B. mit 4% - 5% Wachs, gemischt. Für diesen Zweck ist das Metallpulver in einem Kelch mit dem ausgewogenen Betrag des Wachses erhitzt, bis der Wachs schmilzt und das Gemisch wird bis zu einer homogenen Verteilung in dem Metall gerührt. Dieses Gemisch erlaubt Applikationen an porösen, feinkörnigen feuerfesten Modell, wie es von einem Dental-Techniker beim Gießen eines Wachsmodells an einem Gipsmodell gegenwärtig erfolgt. Ein vorzugsweise elektrisch beheizbares Wachsmesser mit einer Temperatur von z. B. etwa 150ºC, wird zur Aufbringung und Formung des Metall/Wachs-Gemisches verwendet. Nach dem Gießen kann das Metall/Wachs-Modell poliert werden, bis dessen äußere Oberfläche glatt ist. Modifikationen sind zu jedem Zeitpunkt möglich, sollten solche notwendig sein, so sollten diese unter ständigen Überprüfung des Modells erfolgen in diesem Fall, ist das Modell unter an seinem offenen Ende geöffneten und auf eine Temperatur von 450ºC vorgeheizten Ofen, angeordnet. Sobald die Temperatur des Modelles steigt, verringert sich die Viskosität des Wachses ausreichend, was einen Kapillarstrom ermöglicht. Dank der hohen Porosität und der feinen Korngröße der verwendeten feuerfesten Modellmasse, fließt das Wachs von dem Metallpulver in die feuerfeste Masse durch Kapillarwirkung. Die Kapillarwirkung zwischen den Metallkörnern wird erreicht durch die Migration des Binders in eine Richtung (rechtwinklig zu der feuerfesten Oberfläche). Fig. 2 zeigt wie das Wachs von dem Metallpulver (5) in das feuerfeste Modell (4) aus der Wachs/Metall-Zone (6) in eine Impregnierzone (7) wandert.

Beispiel

Ein feuerfestes Modell wurde nach den Standart-Labor-Methoden hergestellt. Zunächst wurde eine Duplikat-Gußform mit zusätzlichen härtenden Sillikonmasse angefertigt. Die Duplikat-Form wurde dann mit einem Oberflächen vergrößernden Mittel behandelt und der Überschuß wurde weggeblasen. Der Duplikat-Stummel wurde dann in eine Modellmasse gemischt mit Kolloidalsillika, bestehend aus Quarz, gebunden mit 15% Magnesiumoxid und 15% Biammoniumphosphat, gegossen. Die Korngrößenverteilung der feuerfesten Masse ist bestimmt gewesen durch den Anteil der hinzugefügten gesiebten Fraktion. Hierdurch kann die notwendige hohe Porosität der feuerfesten Masse erreicht werden.

Zu allererst wurden unter Vakuum für 30 sek 20 g feuerfeste Modellmasse mit 4 ml Mischungsflüssigkeit (20% Kolloidalsillika) vermischt. Die gemischte Einbettungsmasse ist unter Vibration in die Duplikat-Form gegossen worden. Nach 30 min ist das Modell durch Preßluft aus der Form entfernt worden. An allen Stellen des Modells, wo später Metall aufgebracht werden sollte, wurde eine dünne Bindenschicht eines Bindemittels aufgebracht, bestehend aus einem Gemisch aus hochschmelzendem Porzellan und feinem Metallpulver. Das hochschmelzende Porzellan hatte die folgende Zusammensetzung: 65% SiO&sub2;, 16% Al&sub2;O&sub3;, 12% K&sub2;O, 6% Na&sub2;O und 1% CaO. Nachdem die Komponenten in einem Schmelztiegel aus Platin bei einer Temperatur von 1600ºC für vier Stunden geschmolzen wurden, ist das Porzellan ins Wasser gegossen worden. Danach ist es in einer Reibungsmühle zu einer Feinheit kleiner 1 um gemahlen worden. Das Metallpulver kann aus feinkörnigem Legierungspulver mit einer Korngröße kleiner als 10 um oder aus einem durch chemische Fällung aus einer Lösung hergestelltes Edelmetallpulver mit einer Korngröße von vorzugsweise kleiner als 5 um bestehen. Besonders geeignet war eine 60:40-Mischung (auf Gewichtsbasis) von chemisch gefällten Gold und Palladium. Das Porzellan wurde mit solch einem Metallpulver in einem Volumenverhältnis von 1:1 vermischt. Das Gemisch wurde mit Polyäthylenglykol zur Ausbildung einer cremigen Substanz vermischt und auf das Modell in einer dünnen Schicht aufgebracht und für 10 min in einer offenen auf eine Temperatur von 700ºC vorgeheizten unter einer Ofenkammer vorgetrocknet, gefolgt von 2 min Backen, bei 1100ºC.

Ein Legierungspulver mit einer Korngröße von höchstens 45 um und einer mittleren Korngröße von 27 um ist ausgewählt worden. Die Zusammensetzung der Legierung war 53,5% Palladium, 37,5% Silber, 8,5% Zinn und 0,5% Indium. Diese Legierung wurde mit chemisch ausgefälltem sphärischem Goldpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 10 um gemischt. Die Packungsdichte war 75%.

Das Pulver wurde mit 3,5% ACRAWAX B vermischt (ein Handelsprodukt der Glyco Chemicals, Inc., USA, welches eines Reaktionsprodukt der Stearinsäure und Monoethanolamin ist und einen Schmelzpunkt zwischen 83 und 86ºC und einen Flammpunkt in Luft bei 235ºC hat; dieses thermoplastische Polymer bildet mit Kerosin einen Gel). Das Pulver wurde mit einem warmen Wachsmesser gerührt bis das Wachs innerhalb des Metallpulvers homogen verteilt war. Danach wurde das Pulver mit einem elektrischen Wachsinstrument (auf 150ºC gesetzt) auf das feuerfeste Modell aufgebracht. Die Krone wurde vollständig gegossen und deren Gestalt in einem Artikulator überprüft. Die fertiggeformte Krone verblieb auf dem Stummel den ganzen Sintervorgang hindurch. Um das Wachs zu verdampfen, wurde die Restauration auf einem Graphitboden unter einer geöffneten auf 450ºC vorgeheizten Ofenkammer (danach herrschte auf einem Tisch eine Temperatur von 75ºC vor) angeordnet, bis ein Wechsel der Farbe des Pulvers eintrat und der Guß sich auf der Oberfläche "glättete". Zu diesem Zeitpunkt wanderte das Wachs in das feuerfeste Modell. Die Temperatur des Ofens ist auf 1000ºC (korrespondierend zu einer Temperatur von 360ºC am Tisch) erhöht worden. Bei einer Ofentemperatur von 700ºC werden kleine Rauchwolken sichtbar. Als die Temperatur auf 1000ºC anstieg, stieg die Rauchentwicklung an bis sie praktisch nach ca. 5 min aufhörte. Danach war eine 15 bis 25 min dauernde Pause und eine Quarzglasglocke ist oberhalb der Graphitbodenplatte angeordnet worden. Das Pulver ist unter Vakuum bei 1130ºC für 15 min gesintert worden. Nachdem der Sintersvorgang beendet war, ist der Ofen geöffnet worden und die Restauration unter der Quarzglasglocke abgekühlt worden. Auf diese Art sind fünf Teststäbe mit 2 x 16 x 14 mm gesintert und einem Drei-Punkt-Biegetest (Befestigungsabstand 10 mm) unterworfen worden. Eine deutliche plastische Deformation ist vor dem Bruch der Stäbe bei einer Biegespannung von 700 MPa (Standartabweichung = 120 MPa) beobachtet worden.


Anspruch[de]

1.Verfahren zur Herstellung einer Substruktur für eine Zahnrestauration, wie z. B. eine Krone oder eine Brücke, welche Zahnrestauration eine Substruktur aus einem im wesentlichen Dentalmetall und einer darauf gebrannten Beschichtung aus einer im wesentlichen Dentalkeramik umfaßt wobei das Verfahren Aufbringen eines Materials. enthaltend ein Gemisch aus einem Dentalmetallpulver und einem thermoplastischen Polymeren einen Schmelzpunkt oberhalb 50ºC habenden Material durch ein beheizbares Instrument, z. B. Wachsmesser, in der Gestalt der zu formenden Zahnrestauration auf ein feuerfestes Modell und Erhitzung der erhaltenen Zusammenstellung bis zu einer ausreichend hohen Temperatur zur Sinterung des Dentalmetallpulvers zu einer festen Metallmasse umfaßt, gekennzeichnet durch Aufbringen des Gemisches aus dem Dentalmetallpulver und dem thermoplastischen polymeren Material auf ein Modell aus einem porösen feuerfesten Material,

Erwärmung der so erhaltenen Zusammenstellung auf eine Temperatur, bei welcher das thermoplastische polymere Material flüssig und von der Beschichtung in das Modell abgesaugt wird,

gefolgt durch Steigerung der Temperatur der so erhaltenen Zusammenstellung bis zu einer Temperatur bei der das thermoplastische polymeren Material verschwindet, und weitere Steigerung der Temperatur bis zu einer Sintertemperatur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Gemisches bestehend aus 75-99 Gewichtsprozent des Dentalmetalls und von 1-25 Gewichtsprozent des thermoplastischen polymeren, einen Schmelzpunkt oberhalb 50ºC aufweisenden, Materials als das ein Dentalmetallpulver aufweisende Material.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Verwendung eines Gemisches bestehend aus 85-97 Gewichtsprozent des Dentalmetalls und von 3-15 Gewichtsprozent des thermoplastischen polymeren, einen Schmelzpunkt oberhalb 50ºC aufweisenden Materials als das ein Dentalmetallpulver aufweisende Material.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines einen Schmelzpunkt oberhalb von 50ºC aufweisenden Wachses als das thermoplastische polymere Material.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines Dentalmetallpulvers mit einer Teilchengröße von höchsten 100 um, vorzugsweise von höchstens 75 um.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Verwendung eines Dentalmetallpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5-50 um, vorzugsweise 10-35 um.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines Dentalmetallpulvers, welches einen im wesentlichen aus einem Dentalmetall bestehenden Kern aufweist, welcher mit einer oder mehreren Schichten aus im wesentlichen Metall bestehen, beschichtet ist, welche das Dentalmetall des Kerns gegen Oxidation während der Sinterung schützt und/oder die Temperatur der Sinterung herabsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Dentalmetallkerns bestehend aus einer oder mehreren Metallschichten, wenigstens eine Schicht umfaßt aus entweder (a) einem Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das Dentalmetall des Kerns oder (b) einem mit dem Dentalmetall des Kerns oder mit einem Metall einer benachbarten Beschichtungslage reaktionsfähigen Metall zur Bildung eines Werkstoffes mit einem tieferen Schmelzpunkt als der des Dentalmetalls des Kerns.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Dentalmetallkernes aus einem oder mehreren Metallschichten bestehend aus wenigstens einer Schicht aus einem Edelmetall oder einer nicht oxidierenden Edelmetallegierung umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Dentalmetallkerns bestehend aus einer oder mehreren Schichten, wenigstens eine Schicht aus Gold, Palladium, Platin, Iridium, Rodium oder Rutenium enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Dentalmetallkernes bestehend aus einer oder mehreren Schichten, wenigstens eine auf der Innenfläche vogesehene Schicht aus Kupfer, Nickel, Indium, Zinn, Gallium oder Zink sowie wenigstens eine auf der Außenfläche vorgesehene Schicht aus Gold, Palladium, Platin, Iridium, Rodium oder Rutenium umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Dentalmetallkernes, bestehend aus einer oder mehreren Schichten, wenigstens eine an der Innenfläche vorgesehenen Schicht aus Palladium sowie wenigstens einer auf der Außenfläche vorgesehenen Schicht aus Gold enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dentalmetall des Kerns aus einer Platin-Gold- Dental-Legierung, einer Palladium-Gold-Dental-Legierung, einer Hoch-Palladium-Dental-Legierung, einer Silber-Palladium-Dental-Legierung oder einem Titan-Metall besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Platin-Gold-Dental-Legierung, einer Palladium-Gold-Dental- Legierung, einer Hoch-Palladium-Dental-Legierung oder Silber-Palladium-Dental-Legierung besteht, wobei der Kern darauffolgend mit einer Schicht aus Palladium oder einer Goldschicht beschichtet ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Titan-Metall besteht und der Kern nacheinander mit einer Schicht aus Kupfer oder Nickel, einer Schicht aus Palladium und gegebenenfalls einer Schicht aus Gold, beschichtet ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern bestehend aus einer oder mehreren, 1-50% des Volumens, vorzugsweise 5-25% des Volumens des Pulvers bildet.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Kerns bestehend aus einer oder mehreren Schichten eine Dicke von 1-75 um, vorzugsweise 5-65 um, hat.

18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines Dentalmetallpulvers, daß ein Gemisch aus einer pulverförmigen Metallegierung mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5-50 um und 1-15 Gewichtsprozenten chemisch gefällten sphärischen Goldpulvers mit einer Korngröße von 0,5 -15 um, ist.

19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dentalmetallpulver auf das Modell aufgebracht ist, nachdem zunächst eine dünne Verbindungsschicht auf das Modell aufgebracht wurde, welche ein Gemisch aus einem Dentalmetall und einem glasartigen oder keramischen Werkstoff enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Verwendung eines Gemisches aus 10-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20-80 Gewichtsprozent eines Dentalmetallpulvers und von 10-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20-80 Gewichtsprozent, eines Pulvers aus glasartigem oder keramischem Werkstoff, als Verbindungsschicht.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der glasartige oder keramische Werkstoff aus einem hochschmelzenden Porzellan besteht.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver des glasartigen oder keramischen Werkstoffes und das Dentalmetallpulver eines Partikelgröße von höchstens 10 um, vorzugsweise von höchstens 5 um, haben.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet durch Aufbringung des Gemisches auf das Modell in einem flüssigen Zustand erhalten durch Mischung eines Gemisches des Dentalmetallpulvers und des Pulvers aus glasartigem oder keramischem Werkstoff mit einem flüssigen Träger, wie z. B. Polyethylenglykol.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht eine Dicke von höchstens 50 um, vorzugsweise von höchstens 30 um, hat.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Modells mit der auf dieses aufgebrachten Verbindungsschicht bis zu einer Temperatur gesteigert wird, bei welcher der flüssige Träger verschwindet und dann weitergesteigert wird bis zur Sintertemperatur, z. B. eine Temperatur von 900- 1300ºC.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem das Pulvergemisch des Dentalmetalls und des thermoplastischen polymeren Materials auf die zu sinternde Anordnung des Modells und darauf die dünne Verbindungsschicht aufgebracht wurde, die Temperatur zum Absaugen des thermoplastischen polymeren Materials in die Poren des Modells durch Kapillarkraft zunächst auf ca. 50-100ºC gesteigert wird, die Temperatur dann um das thermoplastische polymere Material durch Verbrennung zu entfernen, bis auf ca. 150-500ºC erhöht und danach wird die Temperatur bis zur Sintertemperatur, von z. B. 900-1300ºC, weiter erhöht wird.

27. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterverfahren in einem Ofen ausgeführt wird, in dem das zu sinternde Teil auf einem Graphitboden (2) angeordnet wird, während es von der umgebenden Atmosphäre durch eine Quarzglasglocke (1) getrennt wird.

28. Verfahren zur Herstellung einer Zahnrestauration, wie z.B. einer Krone oder einer Brücke, wobei die Zahrestauration eine Substruktur aus einem im wesentlichen Dentalmetall und einer gebrannten Beschichtung aus im wesentlichen einer Dentalkeramik besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Substruktur im wesentlichen aus einem Dentalmetall, hergestellt durch das Verfahren wie es in einem der vorstehenden Ansprüche beansprucht wird, besteht mit einer gebrannten Beschichtung aus Dentalkeramik versehen ist.







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