SE519990C2 - Pulvermaterial samt keramiskt material framställt därav - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 519 990 2 P1621 .Mt r. hydratiseringsvätska före applicering av materialet eller in situ i en kavitet, t.ex. en tandkavitet.

Senare har det visats i SE 502 987, att för cementsystem fullständig hydratisering (vilket då ansågs minska risken för dimensionsförändringar) kan ske om fullständig blöt- läggning och efterföljande kompaktering av cementsystemet sker med hjälp av en specialkonstruerad stopper. Åter senare har det visats i SE 514 686, att ett cementsystem av den typ som avses i SE 463 493 eller SE 502 987 kan bringas att uppvisa dimensionsstabila långtidsegenskaper då materialet innefattar ett eller flera expansionskompenserande additiv.

Material som tillverkas enligt SE 463 493, SE 502 987 eller SE 514 686 har förvisso visat sig uppfylla de flesta krav som, enligt ovan kan ställas på tandfyllnadsmaterial.

Dock har det visat sig att estetiken för materialet blir lidande, trots tandfärghet, genom att materialet är opakt, vilket gör att materialet ej har tillräckliga optiska egenskaper för att se naturligt ut. Naturlig tand transmitterar ljus, speciellt emaljen. Det sätt som ljuset sprids genom tanden beskrivs som translucent, vilket skall skiljas från transparent. En definition av ett translucent material lyder: ”Ett material som reflekterar, transmitterar och absorberar ljus. Objekt kan inte ses tydligt genom materialet när materialet placeras mellan objektet och observatören” (Lemire, Burk, Color in dentistry, J. M. Ney Company (l975))”. Ett sätt att mäta translucens är att bestämma förhållandet mellan mängd reflekterat ljus med en vit bakgrund och med en svart bakgrund (ISO 9917). Ett material beskrivs som translucent om det uppvisar opacitet mellan 35 och 90%, opakt över 90% och transparant under 35%. Naturlig dentin uppvisar en opacitet av ca 70% medan naturlig emalj uppvisar en opacitet av omkring 35%. Förmågan hos ett tandfyllnadsmaterial att efterlikna utseende hos den naturliga tanden är till stor grad beroende av att materialet är translucent.

I abstract till JP 57209871 nämns att translucens kan uppnås i ett material av Portlandcement och vattenglas.

I JP 51111828 beskrivs en metod för framställning av 3CaOIAl2O306H2O. I metoden blandas redan råvarorna för bindefasen med ett överskott av vatten under 1-20 timmar och lätt värmning, från rumstemperatur till 100°C. Det anges att det därvid bildas hydratiserad kalciumaluminat i form av 3CaO0Al2O306H2O. Denna hydratiserade kalciumaluminat värmes till mellan rumstemperatur och 100 °C och pressas samtidigt 10 15 20 25 30 35 519 990 f; d P162l samman vid 50-800 MPa under 10-60 minuter, eventuellt efter tillsats av ytterligare vatten, till en keram som därefier torkas vid 60-250 °C utan att klistallvatten drives av. I den i JP 51111828 beskrivna metoden utföres således den mekaniska sammanpress- ningen av redan hydratiserat material. Det påstås dock att den bildade keramen uppvisar translucens.

Ett relaterat problem är att samtidigt med translucens uppnå radioopacitet, vilket erfordras hos ett tandfyllnadsmaterial för att det tydligt skall kunna skiljas från naturlig tand respektive kariesangrepp, vid röntgen. Problemet beror på att de röntgenkontrast- medel som idag är vanliga, t.ex. ZrOQ och SnOg, stör translucensen. Ännu ett problem är att samtidigt med translucens och radioopacitet uppnå andra optiska effekter (lurniniscens) hos materialet, vilka optiska effekter eñerliknar optiska effekter hos naturlig tand. En naturlig tand fluorescerar t.ex. vid belysning i ljus som innehåller UV-ljus, t.ex. dagsljus. Fluorescens innebär att ett material uppvisar för- mågan att absorbera ljus av en kort våglängd (hög energi) och sedan sända ut ljus av en annan, längre våglängd (lägre energi). Denna egenskap gör att tanden får liv och upplevs som vitare i dagsljus än i rumsbelysning (som inte innehåller UV). Enligt Monsénégo, Burdairon, Clerjaud, Fluorescence of dental porcelain, The journal of prosthetic dentistry, Vol. 69, No. 1, Jan 1993 har naturlig tand sitt emissionsmaximum vid en ljusvåglängd av 450 nm, vilket motsvarar blått ljus.

Fluorescens i kombination med translucens hos tänder gör att det fluorescerande ljuset ser ut att komma inifrån materialet. Det är önskvärt för ett material ärrmat för tand- fyllningar att kombinera translucens och fluorescens för att det skall upplevas likt naturlig tand. Det är som sagt även önskvärt att dessa egenskaper kombineras med förmåga att ge röntgenkontrast då detta används för att kontrollera lagningens kvalitet. Även andra optiska effekter såsom t.ex. lyster hos materialet och så kallad opaleffekt, dvs simulerad translucens, kan vara efiersträvansvârda för att uppnå önskad estetik hos ett tandfyllnadsmaterial som utgöres av ett kemiskt bundet keramiskt material vars bindefas huvudsakligen utgöres av ett cementbaserat system.

REDoGöRELsE ÖVER UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett keramiskt material av i inledningen angiven typ, vilket material uppvisar translucens. Helst skall materialet samtidigt uppvisa radioopacitet samt eventuellt också andra optiska egenskaper som efterliknar utseendet hos naturlig tand, t.ex. fluorescens, lyster och/eller opaleífekt. 10 15 20 25 30 35 519 990 4 P162l Uppfinningen syftar också till att tillhandahålla ett pulvermaterial som uppvisar förmågan att efter genomdränkning med en med bindefasen reagerande vätska hydratisera till ett kemiskt bundet keramiskt material av den enligt uppfinningen avsedda typen.

I följande beskrivning avses med termen ”materialet” såväl pulvermaterialet som det kemiskt bundna keramiska materialet, om ej annat anges specifikt.

Med begreppet bindefas avses en cementandel i materialet, oavsett om det handlar om pulvermaterialet eller den hydratiserade keramiska produkten.

De önskade och andra egenskaper uppnås enligt uppfinningen genom att materialet har en sammansättning och/eller struktur ägnad att ge det keramiska materialet translucens, i hydratiserat tillstånd.

Enligt en aspekt av uppfinningen är bindefasen optimerad för translucens hos det keramiska materialet, företrädesvis i termer av fysiska eller kemiska egenskaper hos bindefasen. Altemativt är materialet optimerat for translucens hos det keramiska materialet i form av egenskaper hos ett eller flera tillsatsmedel ägnade att ge det kerarniska materialet translucens.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen uppvisar det keramiska materialet en trans- lucens motsvarande 35 - 90%, företrädesvis 40 - 85% och än mer föredraget 50 - 80% opacitet, i hydratiserat tillstånd.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen är det föredraget att materialet innefattar ett tillsatsmedel som är ägnat att ge det keramiska materialet radioopacitet, med samtidigt bibehållen eller förhöjd translucens hos det keramiska materialet.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen har materialet en sammansättning och/eller struktur som även är ägnad att ge det keramiska materialet andra optiska effekter som efterliknar optiska efiekter hos naturlig tand, vilka optiska effekter utgöres av någon effekt i gruppen som består av fluorescens, lyster, opalescens, iridiscens och opalefiekt.

Pulvermaterialet skall vidare uppfylla ovan angivna krav på formbarhet och hållbarhet, samt vara enkelt att hantera i samband med dess vätande och applicerande i kavitet, tex. en tandkavitet. Det bildade keramiska material bör vidare, för dentala tillämpningar, 10 15 20 25 30 35 519 990 5 P1621 uppfylla de krav som enligt ovan ställs på sådana material. Speciellt föredraget är det att pulvermaterialet föreligger i form av en råpresskropp som uppvisar en kompaktgrad av 55-67 volym-% fast fas, företrädesvis 57-63 volym-% fast fas och än mer föredraget 58- 61 volym-% fast fas, före hydratisering, på så sätt som beskrivs i SE 463 493. Uppfin- ningen är dock också fullt tillämpbar i samband med ett våtforrnat material som föreligger i lös pulverform före hydratisering, såsom det pulverrnaterial som beskrives i SE 502 987. Materialet kan också innefatta ett eller flera expansionskompenserande additiv ägnade att ge det keramiska materialet dimensionsstabila långtidsegenskaper, såsom beskrivs i SE 514 686. Det gäller därvid generellt att sagda bindefas åtminstone huvudsakligen utgöres av kalciumaluminatcement. Dock kan tillsats av annan eller andra cementbindefaser i sammanlagda halter understigande 30 vol-% utnyttjas, företrädesvis 1-20 vol-% och än mer föredraget 1-10 vol-%. Med fördel används tillsatser av vanlig Portlandcement (OPC-cement) eller finkristallin kiseldioxid. Vidare är det önskvärt att det keramiska materialet uppvisar en hårdhet av minst 50 HV, i hydratiserat tillstånd, företrädesvis minst 100 HV och än mer föredraget 120-300 HV.

DETALIERAD REDOGÖRELSE ÖVER UPPFINNINGEN I det följande kommer olika aspekter som syfiar till att uppnå translucens, radioopacitet, fluorescens eller andra optiska egenskaper hos ett keramiskt material avi inledningen nänmd typ, att beskrivas i större detalj.

Vithet hos bindefasen För kalciumalurninatcement kan translucensen förbättras genom utnyttjande av pulverråvara för bindefasen, dvs kalciumaluminaten, som har ett vithetsvärde över 70, företrädesvis över 74 enligt ASTM E313. I vita råvaror är nämligen absorptionen av ljus låg, vilket bidrager till förbättrad translucens. Speciellt övergångsmetaller (i metall- eller oxidform) ger ett gråare eller färgat pulver, vilket således ej är önskvärt. Därför är det föredraget att halten övergångsmetaller i pulverblandningen är under 0,6 vikts- procent, företrädesvis under 0,5 viktsprocent. Små halter av oxider av övergångsmetal- ler kan dock användas för att färga materialet till att eñerlikna naturlig tandfärg.

Speciellt jämoxider kan användas i detta syfte, men då i halter understigande 0,5 viktprocent, företrädesvis understigande 0,3 viktprocent.

Brytningsindex Brytningsindex i synligt ljus hos tillsatsmedel i materialet påverkar också translucensen.

Det är föredraget att tillsatsmedlens brytningsindex är så lik bindefasens brytningsindex i hydratiserat tillstånd, som möjligt. I detta syfte kan tillsatsmedel (filler) utnyttjas 10 15 20 25 30 35 519 990 6 P162l endast i syfte att förbättra translucens. Det är dock också möjligt att med endast något försämrad, bibehållen eller förbättrad translucens uppnå radioopacitet, genom utnyt- tjande av tillsatsmedel som ger radioopacitet, men som har ett brytningsindex som ligger nära bindefasens brytningsindex i hydratiserat tillstånd. Nedan anges 1,6 som kalciumalurninatens brytningsindex, vilket är ett medelvärde av fasema 3CaO0Al2O3~6H2O (1,63) och AI2O3O3HZO (1,57) vilka är slutfaser för den hydratiserade bindefasen. Det är föredraget att tillsatsmedlets brytningsindex inte avviker mer än 15 % från den hydratiserade bindefasens brytningsindex, företrädesvis inte mer än 10% och än mer föredraget inte mer än 5%.

För att radioopacitet skall erhållas skall tillsatsmedlet dessutom innehålla en atomtyp med densitet över 5 g/cms (räknat på rent grundämne), dvs tungmetaller från V och uppåt i det periodiska systemet, företrädesvis Ba, Sr, Zr, La, Eu, Ta och/eller Zn. En fördel med utnyttjande av ett tillsatsmedel som innefattar barium och/eller strontium är att efiersom barium och strontium ligger i samma atomgrupp som kalcium, så kan barium och/eller strontium gå in i bindefasen och ersätta kalcium på vissa ställen.

Generellt är detta ett önskemål, dvs utnyttjandet av tillsatsmedel som interagerar med bindefasen och/eller går i fast lösning i densamma.

Det är föredraget att tillsatsmedlet utgör ett glas, dvs amorf fas, mest föredraget ett silikatglas. Det är också föredraget att tillsatsmedlet även innehåller fluor.

Exempel på tillsatsmaterial som uppfyller ett eller flera av de angivna kraven är: silikatglas, barium aluminium-borsilikatglas, barium aluminiumfluorosilikatglas, bariumsulfat, bariumfluorid, zirconium-zink-strontium-borsilikatglas, apatit, fluorapatit och liknande material. I dessa material kan barium vara utbytt mot strontium och materialen kan även innehålla fluor. Tillsatsmaterialen kan vidare uppvisa vilken morfologi eller form som helst, inkluderande: sfärer, regelbundna eller oregelbundna former, whiskers, plattor eller liknande. Partiklar av tillsatsmaterialet bör vara mindre än 50 um, företrädesvis mindre än 20 um och ännu mer föredraget mindre än 10 um.

Partiklarnas storlek mäts med laserdiffraktion och beräknas som volymsmedelvärdet D[4,3].

Tillsatsmaterialen av denna typ kan föreligga i totala mängder av minst 3 vol-%, företrädesvis minst 5 vol-% och än mer föredraget minst 10 vol-%, men högst 55 vol-%, företrädesvis högst 50 vol-% och än mer föredraget högst 45 vol-%, i pulvermatexialet. 10 15 20 25 30 35 519 990 Pl62l Porositet Translucensen kan förbättras av en låg porositetsnivå i det färdiga keramiska materialet, företrädesvis en porositetsnivå under 20 %, än mer föredraget under 10% och ännu mer föredraget under 5%. Även detta beror på fenomen som har med brytningsindex att göra. I munnen är porema fyllda med saliv/vatten, som uppvisar ett brytningsindex av 1,33. Således -ju mindre porositet, desto mindre mängd saliv/vatten som avviker i brytningsindex i jämförelse med bindefasen. Storleken på porema bör vara mindre än 5 um, företrädesvis mindre än 1 um och ännu mera föredraget rnindre än 300 nm.

Porositeten kan påverkas genom malning av den pulverforrniga bindefasen samt kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet. Vid tillverkning av råpresskropp bör tex. det mekaniska trycket vara företrädesvis 40 - 300 MPa och än mer föredraget 70 - 250 MPa och kompaktgraden som uppnås därvid bör vara enligt det som ovan angivits för råpresskroppar. Vid tillverkning i form av uppslamning av löst pulverformigt material i den vätskeforrniga reagenten, utföres företrädesvis en inledande fördränering vid ett tryck understigande 10 MPa, till en kompaktgrad av 35-50 volym-% fast fas. Därefter utföres slutlig kompaktering under ett tryck av minst 20 MPa, företrädesvis minst 30 MPa, än mer föredraget minst 50 MPa och upp till 300 MPa, till en slutlig kompaktgrad av 47-70 volym-% fast fas, företrädesvis > 51 volym-% fast fas och än mer föredraget > 55 volym-% fast fas. Vid tillverkning från ett granulerat pulvermaterial utföres en samrnanpressning vid ett tryck av företrädesvis 40-3 00 MPa än mer föredraget 70-250 MPa, till en slutlig kompaktgrad av 47-70 volym-% fast fas, företrädesvis > 51 volym-% fast fas och än mer föredraget > 55 volym-% fast fas.

Partikelstorlek Partikelstorleken hos i materialet ingående faser, speciellt hos bindefasen, har betydelse eftersom ljuset sprids i korngränserna. Partikelstorleken bör därför optimeras med hänsyn till hållfasthet och ljusspridning. Det är föredraget med partikelstorlekar under 80 um, företrädesvis under 20 um och än mer föredraget under 15 um. Partikelstorleken mäts med laserdifiiaktion och det är volymsviktade medelvärdet som anges (även kallat D[4,3]).

Translucensen kan dessutom förbättras ytterligare om mängden partiklar i samma storlek som våglängden hos synligt ljus, dvs 300 - 800 nm, minimeras. Det är därvid föredraget med partikelstorlekar i materialet över 3 um, företrädesvis över 2 um och än mer föredraget över 1 um och/eller partikelstorlekar under 300 nm, företrädesvis under 10 15 20 25 30 35 519 990 8 Pl621 200 nrn. Detta kan t.ex. åstadkommas genom siktning av den pulverformiga bindefasen.

Siktning kan ske genom ett flertal olika tekniker som är kända i sig, t.ex. vindsiktning eller våtsiktning med duk.

F as-sammansättníng Genom att styra sammansättningen hos bindefasen kan antalet faser i slutprodukten minimeras, vilket leder till minskad opacitet. Detta på grund av att ljusbrytningen minskar efiersom skillnaden i brytningsindex mellan kom av samma fas är noll.

Speciellt föredraget är en blandning av faserna 3CaO0Al2O3 och CaOøAlzOg i pulvermaterialet med en samtidig minímering av CaO02Al2O3. Detta leder till att mängden Al2O3~3H2O i slutprodukten kan minimeras eller helt uteslutas, varvid istället enbart 3CaO~Al2O306H2O bildas av bindefasen. Enligt en aspekt av uppfinningen utgöres pulverrnaterialets bindefas till minst 70 vikt-%, företrädesvis minst 80 vikt-% och än mer föredraget minst 90 vikt-% av CaOflAlgOg och/eller 3CaO0A12O3.

Genom att på detta sätt i huvudsak enbart använda CaOßAlzOg och/eller 3CaOvAl2O3 som bindefas kan det hydratiserade materialet styras till att innehålla AI2O3O3H2O till 3CaO°Al2O306H2O i förhållanden av högst 2:1, företrädesvis mindre än 1:5 och än mer föredraget mindre än 1:10.

Yta Även det keramiska materialets yta, i hydratiserat tillstånd och efter eventuell efier- behandling av materialet, kan påverka translucensen. Företrädesvis uppvisar ytan en ytfinhet, mätt som R., vilken är lägre än 10 um, företrädesvis lägre än 2 um och än mer föredraget lägre än 1 um. Detta kan åstadkommas genom slipning/polering av ytan med tillräckligt fina slip/polerrnedel eller slip/polerverktyg.

Ett annat sätt att påverka ytan och därmed translucensen är att tillse att det färdiga keramiska materialet uppvisar ett ytskikt som fungerar brytningsindexmatchande mellan materialet och den omgivande lufien. Detta skikt kan vara en vätskefilrri, t.ex. vatten eller saliv. Bildandet av en dylik film på det hydratiserade materialet kan åstadkommas genom att materialet ges en hydrofil yta, vilket i sin tur kan åstadkommas genom förhydratisering av pulverrnaterialet, genom kemisk eller fysisk beläggning av ett hydrofilt ämne på materialet eller genom kemisk påverkan av materialet så att en hydrofil yta skapas. Vätvinkeln för saliv eller vatten på materialet är lämpligen mellan 130-160°, företrädesvis 130-150°, ännu mera föredraget 135-145°. 10 15 20 25 30 519 990 P162l T illsatsmedel som ger b/ster Keramiska skiktmaterial, det vill säga material med en given klyvyta t.ex. glimmer och faltspat, kan utnyttjas som tillsatsmedel för att ge materialet lyster och mekanisk styrka.

Speciellt föredraget är utnyttjande av fluorglimmer, eftersom det utgör en för tänderna välgörande källa till fluor. Lämpligen utnyttjas minst 1 vol-%, företrädesvis minst 5 vol- %, men högst 20 vol-%, företrädesvis högst 15 vol-% skiktmaterial, i pulvermaterialet.

Mekanisk styrka kan också uppnås med hjälp av ett dylikt keramiskt skiktmaterial tack vare dess lamellära struktur, vilket gör att den fungerar som armeringsmaterial. Partik- lama bör vara mindre än 50 um, företrädesvis mindre än 20 um och ännu mer före- draget mindre än 10 um.

F luorescerande tillsatsmedel För åstadkommande av fluorescens utnyttjas lämpligen fluorescerande tillsatsmedel, speciellt ämnen som irmehåller joner av sällsynta jordartsmetaller: Ce, Pr, Nd, Prn, Sm, Eu, Gd, Tb och Dy. Speciellt föredraget är tillsatsmedel som innehåller Eu-joner då de ger en fluorescens som liknar den naturliga tandens. Enligt en annan aspekt är det föredraget med fluorescerande tillsatsmedel som innehåller F-joner. Exempel på föredragna fluorescerande tillsatsmedel är fluorapatiter med inlöst lantanid samt oxider av lantanider.

Tillsatsmaterialen av denna typ kan föreligga i totala mängder av minst 0,1 vol-%, företrädesvis minst 0,5 vol-% och än mer föredraget minst 1 vol-%, men högst 15 vol- %, företrädesvis högst 10 vol-% och än mer föredraget högst 8 vol-%, i pulverrnaterialet.

Opaleflekten Opaleffekt, innebärande intryck av translucens kan uppnås genom utnyttjande av orange och blåa fargtoner i materialet eller på det färdiga keramiska materialets yta.

EXENIPEL 1 En serie försök utfördes för att studera inverkan av olika translucens- eller radioopa- citetsbefrämjande additiv på ljusopacitet och radioopacitet hos det hydratiserade keramiska materialet. 20 25 30 Pl62l 519 990 :ö Beskrivning av råvaror Kalciumalurninat av faserna CaOvAlzOg och CaO02Al;O3 ingående i t.ex. Ca- aluminatcement (Alcoa alternativt LaFarge) BaFQ, BaSO4 (Merk), AlgOg (Baikalox), SnG; (Aldrich), Dentalglas (Schottsvenska), Silikatglas (Schottsvenska) Försöken a)-]) nedan beskriver: a) Hydratiserade kalciumalmuniatens opacitet, utan åtgärd eller additiv, men med radioopacitets givande filler (referens). b) Inverkan av borttagande av filler på a) c) Inverkan av radioopacitetsgivande filler på b), BaSO4 d) Inverkan av radioopacitetsgivande filler på b), Bali; e) Inverkan av radioopacitetsgivande filler på b), BaO-Si02-B2O3-A12O3 glas. t) Inverkan av radioopacitetsgivande filler på b), BaO-F-SiO2-B2O3-A12O3 glas g) Inverkan av radioopacitetsgivande filler på b), SiO2-B2O3-Al2O3-F-SrO-NazO-CaO- ZnO-La2O3-ZrO2 glas. h) Inverkan av hårdhetsgivande filler på b), A120; i) Inverkan av opacitets minskande filler på b), silikatglas j) Inverkan av kombination av olika additiv på b) Kalciumaluminater, CaO-AIZO; och CaO02Al2O3, med molfórhållandet 1:1 blandas med fillerpartiklar och sekundära additiv (alla haltangivelser i relation till halten kalciumaluminat) enligt nedan. a) Tillsats av filler, 15 vol-% SnOg (brytningsindex 2) b) Ingen tillsats av filler. c) Tillsats av 15 vol-% BaSO4 (brytningsindex 1,6) d) Tillsats av 15 vol-% BaFg (brytningsindex 1,48) e) Tillsats av 40 vol-% glas med sammansättningen 30 vikt% BaO-50 vikt% SiOz-IO vikt% B;O3-1O vikt% AlgOg, (brytningsindex 1,55) i) Tillsats av 40 vol-% glas med sammansättningen 30 vikt% BaO-l vikt% F-49 vikt% SiOz-lO vikt% B203-10 vikt% A120; (brytningsindex 1,55) g) Tillsats av 40 vol-% glas med sammansättningen 30 vikt% SiOg-S vikt% B;O3-5 vikt% Al203-2 vikt% F-25 vikt% SrO-5 vikt% NazO-S vikt% CaO-10 vikt% ZnO-5 vikt% La2O3-10 vikt% ZrO2 (brytningsindex 1.606). h) Tillsats av 40 vol-% A120; (brytningsindex 1,76) i) Tillsats av 40 vol-% silikatglas (brytningsindex 1,46) j) Tillsats av sekundära faser i form av 10 vol-% silikatglas samt 30 vol-% BaO-SiO2- glas. 10 15 20 519 990 ll» P1621 Blandningarna är malda i kulkvarn med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efter avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och l mm höjd, vilka vättes med vatten. Materialen hölls därefter fuktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av translucens/ljusopacitet eller radioopacitet. Mätningama av opacitet utfördes enligt ISO 9917 (100% innebär opakt och 35% till 90% translucens) och mätningarna av radioopacitet enligt AN SI/ADA Specification No. 27 (1 mm provkropp lika opakt som 2mm Al). Resultaten redovisas i tabell l.

Tabell l Provbeteckning Opacitet (%) Radioopacitet (C010) A 100 Ja B 73 Nej C 75 Ja D 77 Ja E 65 Ja F 65 J a G 55 J a H 73 Nej I 63 Nej J 63 Ja Av resultaten framgår att en translucent och radioopak produkt kan framställas. Vidare framgår att brytningsindex for tillsatsmaterialet är avgörande for att både radioopacitet och translucens skall kunna erhållas samtidigt.

EXEMPEL 2 Försök gjordes for att studera inverkan av komstorlek hos kalciumaluminaten samt porositet hos det hydratiserade materialet på det hydratiserade materialets opacitet.

Beskrivning av råvaror Kalciumaluminat av fasema CaO~Al2O3 och CaOø2Al2O3 ingående i t.ex. Ca- aluminatcement (Alcoa alternativt LaFarge). 10 15 20 25 30 35 519 990 12 P1621 Exemplen nedan a)-g) bes/Wiver a) Kalciumalmuminatens opacitet hos hydratiserad aluminat (referens). b) Inverkan av minskad medelkomstorlek av kalciumaluminaten på a). c) Inverkan av minskad medelkornstorlek av kalciumaluminaten jämfört med b) på a). d) Inverkan av siktning av c på a). e) Inverkan av minskad porositet av det fardighydratiserade materialet på a). f) Inverkan av ökad porositet av det fardighydratiserade materialet på a) g) Inverkan av d) och e) på a) Kalciumaluminater, CaOfiAlgOg och CaO02Al2O3, med molförhållandet 1:1 användesi exemplen.

Materialen är malda i kulkvarn med inerta malkulor av kiselnitrid med lyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. För att variera kornstorleken av kalciumaluminaten varierades maltiden. Komstorleken mättes med laserdiflraktion och bestämdes viktad mot volymsmedelvärdet D[4,3]. Porositeten hos det hydratiserade materialet varierades genom att olika mekaniskt tryck användes vid tillverkningen av provkroppama. Porositeten mättes med hjälp av svepelektronmikroskop och bildanalys.

Efter avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. Materialen hölls därefter fuktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av opacitet. Mätningama av opacitet utfördes enligt ISO 9917.

I exemplen utfördes följande åtgärder: a) Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla kom under 40 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 10% hos det fardighydratiserade materialet. b) Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla korn under 20 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 10% hos det fardighydratiserade materialet. c) Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla kom under 10 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 10% hos det fardighydratiserade materialet. 10 15 20 25 Pl62l d) Q 519 990 n 13 Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla kom under 10 rnikrometer. Efier malning vindsiktades de flesta av komen under 3 rnikrometer bort. Efter siktning återfanns 90 % av komen mellan 3 och 10 rnikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 10% hos det fardighydratiserade materialet.

Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla kom under 40 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 5% hos det fardighydratiserade materialet.

Kalciumaluminaten maldes till en komstorleksfördelning med alla kom under 40 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 20% hos det fardighydratiserade materialet.

Kalciumaluminaten maldes till en kornstorleksfordelriing med alla kom under 10 mikrometer. Efter malning siktades de flesta av komen under 3 rnikrometer bort.

Efier siktning återfanns 90 % av komen mellan 3 och 10 mikrometer. Genom kontroll av det mekaniska trycket vid tillverkningen av det hydratiserade materialet styrdes porositeten till 5% hos det färdighydratiserade materialet.

Resultaten redovisas i tabell 2.

Tabell 2 Provbeteckning Opacitet (%) (C010) A 74 B 70 C 86 D 64 E 66 F 96 G 60 Resultaten visar att en låg porositet och en snäv komstorleksfordelning är fördelaktigt för att uppnå en lägre opacitet.

EXEMPEL 3 Försök utfördes för att studera inverkan av ytfinheten på opaciteten hos materialet. 10 15 20 25 30 519 990 H P1621 Beskrivning av råvaror Kalciumaluminat av fasema CaO-AIZO; och CaO02Al2O3 ingående i t.ex. Ca- aluminatcement (Alcoa altemativt LaFarge).

Beskrivning av slipning och polering För att framställa ytor med olika råhet slipades det hydratiserade materialet med slippapper från 80 mesh (SiC) ned till 1 mikrometer diamantpartiklar på duk. Före mätning av translucens uppmättes ytans råhet (IQ-värde) med hjälp av en släpnål (Alpha-step, Tencor Instruments).

Exemplen nedan aj- e) beskriver a) Kalciumalmuniatens translucens hos hydratiserad aluminat, grovt slipad med 80 mesh SiC-papper. b) Inverkan av slipning med 320 mesh SiC-papper på a) c) Inverkan av slipning med 500 mesh SiC-papper på a) d) Inverkan av slipning med 1200 mesh SiC-papper på a) e) Inverkan av polering med diamantpasta (en mikrometers diamantkom) på a) Kalciumaluminater, CaO-AIQO; och CaOOZAI2O3, med molforhållandet 1:1 användes i exemplen.

Blandningama är malda i kulkvam med inerta malkulor av kiselriitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efter avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. De hydratiserade provkroppama slipades sedan med slippapper enligt testschemat. Materialen hölls därefier fiiktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av opacitet. Mätningama av opacitet utfördes enligt ISO 9917. Resultaten redovisas i tabell 3. 10 15 20 25 30 519 990 P 162 1 /5 Tabell 3 Provbeteckning Opcitet (%) Ra (um) (C070) A 1 00 1 5 B 76 2 C 71 0,5 D 67 0, 1 E 63 0,04 Resultaten visar att en translucent produkt kan erhållas genom att ytans råhet kontrolleras.

EXEMPEL 4 Försök utfördes för att studera inverkan av sammansättningen på bindefasen på det hydratiserade materialets opacitet.

Beskrivning av råvaror Kalciumalurninat av faserna CaOvAlzOg och Ca002A12O3 och 3CaO0A12O3.

Försöken a)-aD nedan beskriver: a) Opacitet hos hydratiserad kalciumaluminat, hydratiserad från en pulverblandning med molförhållandet CaOvAlgOg : CaO~2A12O3 = 1:1 (referens). b) Opacitet hos hydratiserad kalciumaluminat, hydratiserad från en pulverblandning bestående av CaO0Al2O3. c) Opacitet hos hydratiserad kalciumaluminat, hydratiserad från en pulverblandning med molfcirhållandet 3CaO0Al2O3 : CaO-AIZO; = 1:1. d) Opacitet hos hydratiserad kalciumaluminat, hydratiserad från en pulverblandning bestående av 3CaO0Al2O3 Blandningama är malda i kulkvam med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efier avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. Materialen hölls därefter firktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av opacitet. Mätningama av opacitet utfördes enligt ISO 9917. Resultaten redovisas i tabell 4. 10 15 20 25 30 519 990 P1621 i agg: få 14, i Tabell4 Provbeteckning Opacitet (%) (Cor/o) A 74 B 60 C 55 D 40 Av resultaten framgår att en translucent produkt kan framställas. Vidare fiamgår det att opaciteten kan minskas genom val av fassammansättriing hos bindefasen.

EXEMPEL 5 Försök utfördes för att studera inverkan av glimmer på lystem hos materialet.

Beskrivning av råvaror Kalciumaluminat av fasema CaOßAlgOg och Ca002Al2O3 ingående i t.ex. Ca- aluminatcement (Alcoa alternativt LaFarge), Glimmer (Chernieniineralien).

Exemplen nedan a)- e) beskriver a) Kalciumaluminatens blankhet hos hydratiserad aluminat, utan åtgärd eller additiv. b) Inverkan av tillsats av glimmer på a) Kalciumaluminater, CaO0A12O3 och CaO02Al2O3, med molförhållandet 1:1 blandas med sekundära additiv (alla haltangivelser i relation till halten kalciumaluminat) enligt nedan. a) Ingen tillsats. b) Tillsats av 10 vol-% glimmer Blandningarna är malda i kulkvam med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efter avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. Materialen hölls därefter fixktade vid 37 °C i en vecka före visuell kontroll av utseendet.

Resultaten visar visuellt att en större lyster erhålls hos materialet. 10 15 20 25 30 519 990 P1621 ' li? EÉGÉMPEL 6 Försök utfördes for att studera inverkan på fluorescens hos materialet av olika fluorescensbefrämjande additiv.

Beskrivning av råvaror Kalciumalurninat av faserna Ca00Al2O3 och CaO02Al2O3 ingående i tex. Ca- aluminatcement (Alcoa altemativt LaFarge), CaFz (Aldrich), fluorapatit med lantanid inlöst, oxid av lantanid Exemplen nedan a)- e) beskriver a) Kalciumalmuniatens fluorescens hos hydratiserad aluminat (referens). b) Inverkan av sekundär fas på a), CaFg c) Inverkan av sekundär fas på a), fluorapatit med inlöst lantanid (Eu) d) Inverkan av sekundär fas på a), oxid av lantanid e) Inverkan av kombination av olika additiv på a Kalciumaluminater, CaO-AIQO; och CaO02Al2O3, med molforhållandet 1:1 blandas med fillerpartiklar och sekundära additiv (alla haltangivelser i relation till halten kalciumaluminat) enligt nedan. a) Ingen tillsats av filler. b) Tillsats av 5 vol% CaFg c) Tillsats av 5 vol% fluorapatit med inlöst Eu d) Tillsats av 5 vol% ceriumoxid e) Tillsats av 3 vol% CaFg och 3 vol% fluorapatit med inlöst Eu Blandningama är malda i kulkvam med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efter avdrivning av lösningsmedlet framställdes cylindriska råpresskroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. Mateiialen hölls därefter fuktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av fluorescens. Mätningama av fluorescens utfördes på en spektrofotometer (Minolta).

Resultaten redovisas i tabell 5. 10 l5 20 25 519 990 P1621 l8 Tabell 5 Provbeteckning Fluorescens, exiterad med UV-ljus 7L<4OO nm.

A Nej B Ja, blå C Ja, blå D Ja, blå-grön E Ja, blå Resultaten visar att ett fluorescerande produkt kan erhållas genom tillsats av fluorescerande ämne.

EXEMPEL 7 Försök utfördes för att studera effekten av olika vithet hos råvaror på opaciteten hos materialet.

Råvarorna som användes var kalciumaluminat av fasema CaO0Al203 och CaO02Al2O3 ingående i t.ex. Ca-aluminatcement (Alcoa altemativt LaFarge).

Försöken a-b) beskriver inverkan av vithet (enligt ASTM E313) hos råvaroma på opaciteten för det hydratiserade materialet. a) Kalciumaluminat med en vithet av 60 b) Kalciumaluminat med en vithet av 72 Blandningama är malda i kulkvarn med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Efier avdrivning av lösningsmedlet flamställdes cylindriska provkroppar med 10 mm diameter och 1 mm höjd, vilka vättes med vatten. Materialen hölls fuktade vid 37 °C i en vecka före mätningar av opacitet.

Mätningarna av opacitet utfördes enligt ISO 9917 (l00% innebär opakt och 35% till 90% translucens). Resultaten redovisas i tabell 6, Tabell 6 Provbeteckning Opacitet (%) (Coflo) A 98 B 73 519 990 P1621 'af -. _ i 'i i š": l CI Resultaten visar att vitheten hos råvarorna har inverkan på opaciteten hos materialet, på så sätt att en vitare råvara ger en lägre opacitet.

Uppfinningen är ej begränsad till de redovisade utforingsforrnema utan kan varieras inom ramen for patentkraven.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 519 990 P1621 i .ZÖ PATENTKRAV . Pulvermaterial, vars bindefas huvudsakligen utgöres av ett cementbaserat system, vilket pulverrnaterial uppvisar förmågan att efter genomdrärilciing med en med bindefasen reagerande vätska hydratisera till ett kemiskt bundet keramiskt material, företrädesvis för dentala ändamål, k ä n n e t e c k n a t a v att pulvermaterialet har en sammansättning och/eller struktur ägnad att ge det keramiska materialet trans- lucens i hydratiserat tillstånd. _ Pulvermaterial enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda bindefas åtminstone huvudsakligen utgöres av kalciumaluminatcement. . Pulverrnaterial enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda sammansättning och/eller stmktur är ägnad att ge det keramiska materialet en translucens motsvarande 35 - 90%, företrädesvis 40 - 85% och än mer föredraget 50 - 80% opacitet. . Pulvennaterial enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att det föreligger i form av en råpresskropp som uppvisar en kompaktgrad av 55-67 volym- % fast fas, företrädesvis 57-63 volym-% fast fas och än mer föredraget 58-61 volym-% fast fas. . Pulverrnaterial enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n at a v att det föreligger i lös pulverforrn eller i form av granuler. . Pulverrnaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att bindefasen är optimerad för translucens hos det keramiska materialet, företrädesvis i termer av fysiska eller kemiska egenskaper hos bindefasen och/eller av att pulvermaterialet är optimerat för translucens hos det keramiska materialet, företrädesvis i form av ett eller flera tillsatsmedel ägnade att ge det keramiska materialet translucens. . Pulvermaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a t a v att pulvermaterialets bindefas år optimerad för translucens hos det keramiska materialet, företrädesvis i tenner av vithetsvärde och/eller partikelstorlek och/eller val av fassammansättning hos bindefasen. 10 15 20 25 30 35 P162l 519 990 .2/Å Pulverrnaterial enligt krav 7, k ä n n e t e c k n at a v att vithetsvärdet hos bindefasen överstiger 70, företrädesvis överstiger 74 enligt ASTM E313. Pulvermaterial enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att partikelstorleken hos huvuddelen partiklar understiger 80 um, företrädesvis understiger 20 um och än mer föredraget understiger 15 um, men överstiger 1 um, företrädesvis överstiger 2 um och än mer föredraget överstiger 3 um eller understiger 300 nm, företrädesvis understiger 200 nm. 10. Pulvermaterial enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att bindefasen huvudsakligen ll. utgöres av 3CaO0Al2O3 och/eller CaOøAlgOg. Pulvermaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n at a v att det innefattar ett eller flera tillsatsmedel som uppvisar ett brytningsindex i synligt ljus som avviker högst 15%, företrädesvis högst 10% och än mer föredraget högst 5% från bindefasens brytningsindex då bindefasen är hydratiserad. 12. Pulvermaterial enligt krav I 1, k ä n n e t e c k n at a v att sagda tillsatsmedel 13. 14. 15. utgöres av glaspartildar, företrädesvis partiklar av silikatglas. Pulverrnaterial enligt krav 1 1, k ä n n et e c k n a t a v att sagda tillsatsmedel även är ägnat att ge det keramiska materialet radioopacitet, varvid sagda tillsatsmedel innehåller en atomtyp med densitet över 5 g/cma, företrädesvis Zr, La, Ta, Zn, Ba och/eller Sr, och vilket tillsatsmedel företrädesvis utgör ett glas, mest föredraget ett silikatglas, och/eller vilket tillsatsmedel företrädesvis även innehåller fluor. Pulverrnaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n at a v att dess sarrunansättning och/eller struktur även är ågnad att ge det keramiska materialet luminiscens eller andra optiska effekter som eflerliknar optiska effekter hos naturlig tand, varvid sagda lurniniscens eller optiska eifekter utgöres av någon effekt i gruppen som består av lyster, fluorescens, opalescens, iridiscens och opaleffekt. Pulverrnaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n at a v att det innefattar ett eller flera tillsatsmedel som är ägnade att ge det keramiska materialet fluorescens, företrädesvis ett eller flera tillsatsmedel som innefattar joner av sällsynta jordartsmetaller, företrädesvis joner av Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb och/eller Dy, mest föredraget joner av Eu och/eller ett eller flera fluorescerande 10 15 20 25 30 35 P1621 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 519 990 22 tillsatsmedel som innefattar fluoridjoner. Pulvermaterial enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att det innefattar ett eller flera tillsatsmedel som ger det keramiska materialet lyster, företrädesvis ett tillsatsmedel som innefattar ett keramiskt skiktmaterial, och/eller att pulverrnaterialet innefattar ett eller flera tillsatsmedel som ger det keramiska materialet opaleffekt i form av blå och orange färger. Kemiskt bundet keramiskt material vars bindefas huvudsakligen utgörs av ett cementbaserat systern, företrädesvis för dentala ändamål, k ä n n e t e c k n a t a v att materialet har en sammansättning och/eller struktur som ger materialet translucens. Keramiskt material enligt krav 17, k ä n n e t e c k n at a v att sagda bindefas åtminstone huvudsakligen utgöres av kalciumaluminatcement. Keramiskt material enligt krav 18, k ä n n e t e c k n at a v att sagda bindefas uppvisar ett molförhållande Al2O303H2O till 3CaO0Al2O306H2O av högst 2:1, företrädesvis mindre än 1:5 och än mer föredraget mindre än 1:10. Keramiskt material enligt något kraven 17-19, k ä n n e t e c k n at a v att det uppvisar translucens motsvarande 35 - 90%, företrädesvis 40 - 85% och än mer föredraget 50 - 80% opacitet. Keramiskt material enligt något av kraven 17-20, k ä n n e t e c k n at a v att det uppvisar en hårdhet av minst 50 HV, företrädesvis minst 100 HV och än mer föredraget 120-300 HV. Keramiskt material enligt något av kraven 17-21, k ä n n e t e c k n a t av att det uppvisar en porositet under 20%, företrädesvis under 10% och än mer föredraget under 5%. Keramiskt material enligt något av kraven 17-22, k ä n n e t e c k n a t a v att det uppvisar en yta, vilken yta ger materialet translucens, varvid sagda yta företrädesvis uppvisar en ytfinhet, mätt som Ra, lägre än 10 um, företrädesvis lägre än 2 um och än mer föredraget lägre än 1 um, och/eller uppvisar ett ytskikt som matchar 519 990 P1621 ' f 2.3 brytningsindex mellan materialet och luft. 24. Keramiskt material enligt något av kraven 17-23, k ä n n et e c k n a t a v att det uppvisar en vätvinkel for saliv eller vatten på materialet mellan 130-160°, företrädesvis 13 0-150°, ännu mera föredraget 13 5-145°. 25. Keramiskt material enligt något av kraven 17-24, k ä n n e t e c k n a t a v att det är sammansatt av ett hydratiserat pulvermaterial enligt något av kraven 4-16.