DD249183B5 - Kernmasse fuer einen metallkeramischen Verbund - Google Patents

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DD249183B5
DD249183B5 DD29053386A DD29053386A DD249183B5 DD 249183 B5 DD249183 B5 DD 249183B5 DD 29053386 A DD29053386 A DD 29053386A DD 29053386 A DD29053386 A DD 29053386A DD 249183 B5 DD249183 B5 DD 249183B5
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Renate Lorenz
Rainer Dipl-Ing-Oek Korf
Detlef Pfenning
Claus Dipl-Chem Haessler
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Keradenta Wilde Gmbh
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Description

18,18 Gew.-% AI2O3,2,98 Gew.-% TiO2,1,32 Gew.-% CaO, 9,35 Gew.-% K20,6,35 Gew.-% Na20,1,36 Gew.-% ZrO2,4,76 Gew.-% SnO2 und 1,34 Gew.-% B2O3. Die opake Wirkung des Grundemails wird vorzugsweise durch den Einbau von SnO2 und TiO2 in die aufbrennfähige Masse erreicht.
Eine Lösung des Haftproblemes zwischen einer Nichtedelmetallegierung für Zahnrestaurationen und Porzellan über ein erfindungsgemäßes Bindemittel gibt die DE-OS 2525274 an. Es wird ein Bindemittel vorgeschlagen, daß in Form einer Aufschlämmung aufgestrichen und gebrannt wird, um so die Oberfläche für eine Bindung mit dem Porzellan zu bilden. Das Bindemittel ist dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen besteht: Goldpulver 34-52Gew.-%, Porzellan 13,1-30,6Gew.-%,Zirkoniumoxid4,4-8,74Gew.-% und der Rest aus flüssigem Flußmittel besteht, daß fähig ist zur Umsetzung unter Bildung von Schichten aus zähfesten Oxiden auf einer Legierung, an denen Porzellan haftet.
Das flüssige Flußmittel soll dabei ein niedrig schmelzendes Flußmittel (Borsäureanhydrid, Boroxid, Natriumborat) sein, das in einem Trägerstoff, wie Glyzerin oder Alkohol löslich ist. Durch Zugabe eines thixotropen Mittels sollen die Auftrageeigenschaften des Gemisches verbessert werden. Das Bindemittel ist für Legierungen, die als Hauptkomponenten Nickel und Chrom enthalten, vorzugsweise geeignet.
Das Porzellan, das auf die erfindungsgemäße Bindemittelschicht aufgebracht werden kann, soll dabei einen Erweichungspunkt von etwa 1200-14000C haben.
Bei den genannten Verfahren sind aufwendige und komplizierte Vorbehandlungen des dentalen Gußstückes, wie Aufbringen und Aufbrennen von Bindemitteln, mechanisches Anbringen von Retentionen und Haftelementen, Auftragen von Metallschichten im Vakuum durch Bedampfen bzw. durch galvanotechnische Verfahren, chemische Oberflächenaktivierung,
z. B. Anätzen mit Flußsäure oder elektrochemisches Korrodieren der Oberfläche im Dentallabor notwendig.
Ein weiterer Nachteil der angeführten Metallkeramiken ist darin zu sehen, daß diese Feldspatkeramiken sind. Feldspat ist ein Naturprodukt, das selbst innerhalb einer Lagerstätte Schwankungen in seiner mineralogischen und chemischen Zusammensetzung aufweist. Häufige Verunreinigungen sind Quarz, Glimmer und Kaolin und teilweise radioaktive Substanzen.
Kali- und Natronfeldspäte sind in jedem Verhältnis mischbar und treten vergesellschaftet auf.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Angabe einer aufbrennbaren Kernmasse auf ein dentales Gußteil aus einer Nichtedelmetallegierung zur Herstellung eines mehrschichtigen Zahnersatzaufbaus mit bekannten dentalkeramischen Massen mit einer guten klinischen Langzeitbewährung und hohen optisch-ästhetischen Eigenschaften.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kernmasse für einen metallkeramischen Verbund zu entwickeln, die sehr dünn auftragbar und biokompatibel ist, eine hohe Verbundfestigkeit und Bruchfestigkeit gewährleistet, eine gute hydrolytische und chemische Beständigkeit und eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufweist und keine toxisch wirkenden Oxide im Masseversatz enthält.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kernmasse folgende Zusammensetzung hat:
SiO2 35-38 Gew.-%
AI2O3 20-22 Gew.-%
Na2O 7-8 Gew.-%
Li2O 0,1-1 Gew.-%
K2O 8-9 Gew.-%
CaO 0,1-1 Gew.-%
B2O3 1-2 Gew.-%
ZrO2 3-4 Gew.-%
TiO2 22-24 Gew.-%.
Die Kernmasse besteht aus einer homogenen Mischung aus
a) einer transparenten leicht fließenden Benetzerfritte mit 13-14,5Gew.-% Na20,9-11,5Gew.-% K20,0,5-1,5 Gew.-% CaO, 1-2Gew.-% B2O3,10-11,5 Gew.-% AI2O3,7-8 Gew.-% ZrO2,7-8 TiO2 und 48-52 Gew.-% SiO2,
b) einer gesinterten Opakerkomponente I mit 1,5-2,5Gew.-% Na20,1,5-2,5 Gew.-% K20,0-0,1 Gew.-% CaO, 2-3 Gew.-% B2O3, 33-36 Gew.-% AI2O3,48-52 Gew.-% TiO2 und 10-12 Gew.-% SiO2 und
c) einer gesinterten Opakerkomponente Il mit 2-3 Gew.-% Na20,16-18 Gew.-% K20,1-2 Gew.-% LiO2,0-0,5 Gew.-% CaO, 20-22 Gew.-% AI2O3,4-5 Gew.-% TiO2 und 52-54 Gew.-% SiO2.
In der Mischung sind der Bestandteil a) zu 40-50 Gew.-% der Bestandteil b) zu 30-40Gew.-% und der Bestandteil c) zu 10-20 Gew.-% enthalten.
Diese Kernmasse wird mit einem Gemisch aus Aqua destillata/Ethanol im Verhältnis 2:1 angeteigt und in dünnsahniger Konsistenz gleichmäßig auf ein Kronen- oder Brückengerüst aufgetragen. Nach Durchführung der in der Metallkeramik üblichen Verfahrensschritte erfolgt der Brand bei T = 750-960°C aufsteigend unter Vakuum von -0,96 bar im Vakuumbrennofen.
Na2O 13-14,5 Gew.-%
K2O 9-11,5Gew.-%
CaO 0,5-1,5Gew.-%
B2O3 1,0-2,0 Gew.-%
Na2O 1,5-2,5 Gew.-%
K2O 1,5-2,5 Gew.-%
CaO 0-0,1 Gew.-%
B2O3 2-3Gew.-%.
Ausführungsbeispiel
In einem System aufbrennfähiger dentalkeramischer Massen zum Anfertigen von festsitzendem Kronen- und Brückenersatz, bestehend aus einem metallischen Grundkörper auf der Basis einer dentalen Nichtedelmetallegierung des Grundtyps Nickel-Chrom oder Kobalt-Chrom und einer mehrschichtigen keramischen Verblendung bildet die erfindungsgemäße Kernmasse die erste Schicht der Verblendung. Die Kernmasse besteht aus einer homogenen Mischung aus einer transparenten leicht fließenden Benetzerfritte mit einem Anteil am Gemisch von 45,5Gew.-%, aus einer gesinterten Opakerkomponente I mit einem Anteil am Gemisch von 36,4% und aus einer gesinterten Opakerkomponente Il mit einem Anteil am Gemisch von 18,1 %. Die im Tiegel erschmolzene, klar ausfließende Benetzerschmelze weist folgende chemische Zusammensetzung auf:
AI2O3 10-11,5 Gew.-%
ZrO2 7-8 Gew.-%
TiO2 7-8Gew.-%
SiO2 48-52 Gew.-%.
Die Benetzerfritte zeichnet für das Ablaufen von Redox-Reaktionen im Grenzschichtbereich mit der sich beim Brennregime ausbildenden limitierten Oxidschicht des Nichtedelmetallsubstrats verantwortlich. Die chemische Zusammensetzung der Benetzerfritte garantiert trotz der Bestandteile von 7-8 Gew.-% TiO2,7-8 Gew.-% ZrO2 und 10-11,5 Gew.-% AI2O3 ein transparentes Ausfließen, eine Eigenschaft, die für die physikalisch-chemische Wirkung der Kernmasse zur Erreichung maximaler Haftfestigkeit bedeutsam ist. Weiterhin ermöglicht sie ein für die intensive Benetzung des Nichtedelmetallsubstrats beim Aufbrennprozeß notwendiges gesteuertes Viskositätsverhalten trotz eines AI2O3-Anteils von 10-11,5Gew.-%. Mit Hilfe der Benetzerfritte wird beim Aufbrennprozeß eine feste Bindung mit den Partikeln der Opakerkomponenten hergestellt, was letztlich u.a. in einer hohen Biegefestigkeit der Kernmasse seinen Niederschlag findet. Die gesinterte Opakerkomponente I weist folgende chemische Zusammensetzung auf:
AI2O3 33-36 Gew.-% TiO2 48-52 Gew.-%
SiO2 10-12Gew.-%
Durch den hohen Gehalt an TiO2 wird eine gute Abdeckung des metallischen Grundkörpers erreicht. Die opake Wirkung wird noch durch den hohen АІгОз-Anteil unterstützt.
Die Opakerkomponente Il weist folgende chemische Zusammensetzung auf:
Na2O 2-3Gew.-% AI2O3 20-22 Gew.-%
K2O 16-18 Gew. -% TiO2 4-5Gew.-%
Li2O 1-2Gew.-% SiO2 52-54 Gew.-%
CaO 0-0,5 Gew.-%.
Die Opakerkomponente Il ist eine weniger deckende, kristalline Glasschmelze mit hoher Eigenfestigkeit. Sie dient unter anderem der Ausbildung einer definierten Oberflächenrauhigkeit nach dem Aufbrennprozeß. Eine bevorzugte Kernmasse besteht aus folgender chemischer Zusammensetzung:
AI2O3 20,51 Gew.-%
ZrO2 3,40 Gew.-%
TiO2 22,68 Gew.-%
SiO2 35,32 Gew.-%
Mit dieser Lösung konnte die Vielzahl der physikalisch-chemischen, medizinischen und verarbeitungstechnischen Anforderungen derart optimiert werden, daß eine Langzeitbewährung im Mundmilieu garantiert ist. Von entscheidender Bedeutung sind die Redox-Reaktionen zwischen Kernmasse und Nichtedelmetallegierung im Grenzschichtbereich und die Prozesse der Kristallumwandlung bzw. Kristallneu bildung und dabei speziell die Ausbildung von Leuzitkristallen, die an sich nur durch den Kalifeldspat gebildet werden. Die Höhe des Leuzitanteiles bestimmt den Wärmeausdehnungskoeffizienten, das Erweichungsverhalten und die Trübung des Systems. Die aufgebrannte Kernmasse weist eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit auf.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es sich bei der Kernmasse um eine synthetische Metallkeramik handelt. Die drei Komponenten - die Benetzerfritte, die Opakerkomponente I und die Opakerkomponente Il -werden in einem vorangegangenen Schmelzprozeß aus hochreinen Oxiden erschmolzen. Durch diese chemische Zusammensetzung und eine genau festgelegte Temperaturbehandlung bildet sich eine definierte Menge Leuzit und damit ein stets gleichbleibendes Ausdehnungsverhalten der Schmelzen. Unkontrolliert auftretende Fehler durch die Verunreinigungen des natürlichen Feldspates (z.B. Spätsprünge) werden dadurch vermieden.
Der relativ geringe Gehalt an Alkalien und Erdalkalien und die vergleichbar hohen Anteile an SiO2, TiO2, AI2O3 und ZrO2 garantieren eine gute hydrolytische und chemische Beständigkeit der Kernmasse. Die Schlagfestigkeit, ermittelt nach DIN 51155, beträgt 1180 N. Die Biegebruchfestigkeit und der Wärmeausdehnungskoeffizient werden vergleichend in tabellarischer Form dargestellt:
Na2O 7,46Gew.-%
Li2O 0,22 Gew.-%
K2O 8,12Gew.-%
CaO 0,36Gew.-%
B2O3 1,90Gew.-%.
Bezeichnung der Masse/ LAK Biegebruchfestigkeit
Hersteller O6OO-C σ
Grundmasse VMK 15,9 x 1(ΓβΚ~1 85Nmm"2
Vita
Grundmasse Biodent 14,5 x 10-6K"1 51 Nimm"2
DeTrey
Grundmasse Duceram 14,3 x 10~βΚ"1 79Nmm"2
Ducera
Grundmasse Compasit C 14,7 x 10-6K"1 eONmrrr2
Wilde-Dental
Kernmasse 14,8 x 10-6K"1 81 Nimm"2.
Die Kernmasse ist biokompatibel und weist keine toxisch wirkenden Oxide im Masseversatz auf. Ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften und ihre Masse- bzw. Oberflächenstruktur sind so ausgelegt, daß ein problemloses Aufbrennen weiterer dentalkeramischer Massen zur Realisierung eines spaltlosen und langzeitstabilen Mehrschichtauf baus von Kronen und Brücken sowohl für Nichtedelmetalle als auch für Edelmetalle gewährleistet ist.

Claims (1)

  1. Kernmasse für einen metallkeramischen Verbund zur Herstellung von Zahnersatz, bestehend aus einem Kronen- und Brückengerüst aus einer Nichtedelmetallegierung der Grundtypen Nickel-Chrom und Kobalt-Chrom und einem mehrschichtigen Aufbau mit weiteren aufbrennbaren dentalkeramischen Massen, gekennzeichnet dadurch, daß die Kernmasse folgende Zusammensetzung hat:
    und daß die Kernmasse aus einer homogenen Mischung aus
    a) einer transparenten leicht fließenden Benetzerfritte mit 13-14,5Gew.-% Na20,9-11,5Gew.-% K2O, 0,5-1,5 Gew.-% QaO, 1-2 Gew.-% B2O3,10-11,5 Gew.-% AI2O3,7-8 Gew.-% ZrO2,7-8 Gew.-% TiO2 und 48-52 Gew.-% SiO2,
    b) einer gesinterten Opakerkomponente I mit 1,5-2,5Gew.-% Na2O 1,5-2,5Gew.-% K20,0-0,1 Gew.-% CaO, 2-3 Gew.-% B2O3,33-36 Gew.-% AI2O3,48-52 Gew.-% TiO2 und 0-12 Gew.-% SiO2 und
    c) einer gesinterten Opakerkomponente Il mit 2-3 Gew.-% Na20,16-18Gew.-%K20,1-2Gew.-%üO2, 0-0,5 Gew.-% CaO, 20-22 Gew.-% AI2O3,4-5 Gew.-% TiO2 und 52-54 Gew.-% SiO2 besteht, wobei der Bestandteil a) zu 40-50 Gew.-%, der Bestandteil b) zu 30-40 Gew.-% und der Bestandteil c) zu 10-20 Gew.-% in der Mischung enthalten ist.
    Anwendungsgebiet der Erfindung
    Die Erfindung betrifft eine aufbrennbare Kernmasse für einen metallkeramischen Verbund zur Herstellung von Zahnersatz, bestehend aus einem Kronen- und Brückengerüst aus einer Nichtedelmetallegierung des Grundtyps Nickel-Chrom oder Kobalt-Chrom und einem mehrschichtigen Aufbau mit weiteren aufbrennbaren dentalkeramischen Massen.
    Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
    Die Metallkeramik gewann in den letzten Jahrzehnten seit Einführung des Vakuum-Brennverfahrens sprunghaft an Bedeutung. Aus ökonomischen Gründen, aber auch aus der Sicht werkstoffkundlicher Aspekte wurden dentale Brückengerüste aus Nichtedelmetallegierungen entwickelt, die sich durch ausreichende Korrosionsfestigkeit im Mundmilieu auszeichnen, hohe Festigkeit aufweisen, unter den Bedingungen eines zahntechnischen Labors verarbeitbar sind und auf die sich dentalkeramische Massen dauerhaft aufbrennen lassen.
    Nach der DE-PS 1441336 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dentaiteiis, imbesondere aus einer Metallunterlage und einer Porzellankappe bekannt, bei dem die Zusammensetzung der Porzellanmasse herkömmlichen quarzverstärkten dentalkeramischen Massen entspricht und als Hauptkomponente Orthoklas-Feldspat enthält. Die Porzellanmasse weist außer dem mit dem Feldspat eingebrachten Aluminiumoxid keine weiteren Opakerkomponenten auf. Zur Abdeckung des Metallgerüstes muß deshalb die Porzellanmasse in einer relativ starken Schicht aufgebracht werden. Die DE-AS 2632871 gibt ein Verfahren zur Herstellung einer porzellanüberzogenen Metallkrone an, bei dem man vor dem Aufbringen des Porzellanüberzuges auf die Metallkrone eine Schicht aus einem Bindemittel, eine Schicht aus einem Gemisch aus einem Bindemittel und einem keramischen Material oder eine Schicht aus einem keramischen Material, und eine Schicht aus einem Gemisch aus einem keramischen Material und einem Porzellan aufdampft. Als Bindemittel werden Molybdän, Tantal, Niob, ein pulverförmiges Gemisch von Nickel, Chrom und Aluminium oder ein pulverförmiges Gemisch von Nickel und Aluminium verwendet. Das keramische Material kann dabei aus Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid oder ein Gemisch von Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid und Porzellan bestehen. Zur Herstellung der Metallkronen können nach den genannten Verfahren Kobalt-Chrom, Nickel-Chrom, jedoch auch Edelmetallegierungen verwendet werden. Das direkte Aufbrennen von dentalkeramischen Materialien in mehreren Schichten auf Legierungen auf der Grundlage, hauptsächlich von Gold, Platin und Palladium sowie auf der Basis einer Rhenium enthaltenen Legierung zum Anfertigen von individuell geformten keramischen Zahnersatzteilen wird in der DE-OS 1441346 beschrieben. Das darin benannte opake Grundemail stellt eine homogene dentalkeramische Masse folgender oxidischer Zusammensetzung dar: 53,64 Gew.-% SiO2,
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