CH650399A5

CH650399A5 - Mineralzahn mit silangekoppeltem plasthaftteil und verfahren zu dessen herstellung.

Info

Publication number: CH650399A5
Application number: CH4006/80A
Authority: CH
Inventors: Alfred Prof Dr Sc Me Breustedt; Heinz Dipl-Ing Taeschner; Rainer Dipl-Ing Korf; Renate Lorenz
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-05-22
Publication date: 1985-07-31
Also published as: JPS568049A; NL8003713A; DE3019539A1; DE3019539C2; US4523912A; DD148857A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Mineralzahn mit silange-koppeltem Plasthaftteil, der eine chemische Verbindung mit in der Zahnprothetik üblichen Basismaterialien, wie Me-thylmethacrylaten, zu bilden vermag. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zu dessen industrieller Herstellung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Mineralzähne mit Stiftverankerungen, diatorischen oder schwalbenschwanzartigen Verankerungen und deren Herstellungsverfahren sind bekannt. Der Nachteil besteht in der durch die anwendbaren Verankerungsmöglichkeiten bedingten Schwächung der mineralischen Zahnkörper, der Begrenzung der vollanatomischen Ausbildung derselben und insbesondere in der mit solchen Zähnen nur realisierbaren mechanischen Verbindung zwischen Mineralzahn und Basismaterial.

Diesen Nachteilen stehen für die künstlichen Zähne besonders günstige Werkstoffeigenschaften ausgewählter Mineralien und die Beherrschung ausgereifter technologischer Prozesse zur Herstellung von Mineralzähnen gegenüber.

Bekannt ist auch die Herstellung von Plastzähnen aus Methylmethacrylaten im thermo- oder chemoplastischen Verfahren, die eine chemische Verbindung mit den zahnpro-thetischen Basismaterialien ermöglichen. Die Nachteile solcher künstlicher Zähne bestehen in einer zu schnellen Abrasion, Empfindlichkeit gegen chemische Substanzen und leichte Wasseraufnahme. Sie führen zu unerwünschten Alterungserscheinungen, die sich neben der Abrasion auch in Verfärbungen und Ansatz von Belägen (Bakterienansied-lung) darstellen.

Durch die Beimischung von Vernetzern (z.B. Glykoldi-methylacrylat oder Butandiol-l,4-dimethacrylat) besteht die Möglichkeit, diesen negativen Eigenschaften der Plastzähne teilweise entgegenzuwirken. Bei Überschreitung eines bestimmten Vernetzungsgrades wird jedoch eine solche chemische Resistenz erreicht, die nur noch eine mechanische Verbindung mit dem Basismaterial ermöglicht und somit ein wesentlicher Nachteil wie bei herkömmlichen Mineralzähnen eintritt.

Mit der Entwicklung von Silanen, durch deren Anwendung als Haftmittel die Affinität von mineralischen Körpern und Plastmaterialien ermöglicht wurde, ergaben sich auch für die Zahnprothetik neue Aspekte.

Nach der DE-OS 1 566 206 ist ein künstlicher Zahn bekannt, der aus einem zahnkeramischen und einem synthetischen Harzteil besteht, wobei wenigstens ein Teil der auf dem Zahn sich erstreckenden Kantenläppchen und Wand-flächen aus synthetischem Harz besteht und dieser völlig an den keramischen Teil des Zahnes durch Silanstoffe gebunden ist. Die Beanspruchungsverteilung des zusammengesetzten Zahnes ist günstig, wenn der Harzteil als Auflage statt als Einlage aufgebracht ist. Der Harzteil erstreckt sich mindestens über die halbe Länge der Lingualfläche des ungeschützten Zahnes oder inzisal von der Kantenläppchenfläche des Zahnes.

Bekannt ist nach der DE-OS 1 903 935 ein künstlicher Zahn, der aus einer äusseren Schale aus ästhetischem Porzellan und einem inneren Kern aus einem synthetischen Harz besteht. Der Kern aus Harz und die Porzellanschale sind an ihrer Grenzfläche durch eine polymerisierbare Organo-Sili-zium-Verbindung chemisch verbunden.

Weiterhin ist nach der DE-OS 1 944 830 ein künstlicher Zahn aus Porzellan bekannt, der mit einer tiefen Aushöhlung oder Ausnehmung versehen ist. Die Aushöhlung liegt in der Mitte der Bindefläche des Zahnes und trennt diesen in zwei Bereiche. Ein erster Bereich besteht aus einer peripheren Zahnrandfläche und der zweite Bereich ist eine zentral weit nach innen reichende Bindefläche, die die Aushöhlung bildet. Auf die Bindefläche wird im Labor eine haftende Silanschicht aufgebracht, die eine feste Verbindung zwischen Porzellanzahn und Kunststoffbrücke bewirkt. Die Aushöhlung ist grösser als der Teil, den der Labortechniker im ungünstigsten Falle entfernen muss.

Die Aushöhlung kann zusätzlich mit einer Einlage aus Kunststoff gefüllt sein, der eine feste Haftung an der Kunststoffbrücke gewährleistet.

Vertiefungen, Einschnitte oder Unterschnitte schwächen jedoch wie bei mechanisch verankerten Mineralzähnen den Zahnkörper und erhöhen die Bruchgefahr. Derart konstruierte Zähne bringen auch keinen Vorteil bei der Anferti5

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gung von Pressformen für die industrielle Herstellung von Mineralzähnen und schränken die Annäherung der Zahnformen an das vollanatomische natürliche Vorbild wesentlich ein. Zum Aufbringen der Plastteile auf silanisierte Mineralzähne werden die bei der Verarbeitung von Kalt- und Heiss-polymerisaten üblichen Verfahren beschrieben. Der Nachteil besteht darin, dass diese Verfahren für die rationelle Herstellung und somit für die industrielle Nutzung nicht geeignet sind und die absolute Sicherheit der Verbindung zwischen silanisierten Mineralzähnen und Plastmaterial in der Massenfertigung nicht zuverlässig reproduzierbar ist. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das unterschiedliche Spannungsverhalten von mineralischen Körpern und Methacryla-ten. Der nicht überschaubare Aufwand für die Ausrüstungen und Pressformen, die komplizierten technologischen Lösungsmöglichkeiten und die Unsicherheit der Reproduzierbarkeit einer stabilen Verbindung zwischen silanisierten Mineralzähnen und Plastmaterial sind die entscheidenden Gründe, dass die Nutzung nur begrenzt in zahntechnischen Einrichtungen und nicht industriell erfolgt.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Lösungen zu beseitigen und einen künstlichen Mineralzahn mit einem Plasthaftteil zu entwickeln, der im Dentallabor ohne zusätzlichen Aufwand wie ein Plastzahn verarbeitet werden kann, sowie ein Verfahren zu entwickeln, das die industrielle Herstellung des Mineralzahnes mit Plasthaftteil erlaubt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den künstlichen Mineralzahn nahezu vollanatomisch und mit einer hohen Festigkeit zu gestalten, ein in seiner Zusammensetzung ausgewähltes Plasthaftteil durch eine chemische Verbindung auf den Mineralzahn aufzubringen, sowie ein Verfahren zur industriellen Herstellung der Verbindung von Plasthaftteil und Mineralzahn zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahnes Korngrössen einer Fraktionierung < 60 um bis <100 jj.m aufweisen, wodurch ein Spannungsabbau von labial nach dorsal gegeben ist, dass das Plasthaftteil an der auf der dorsalen bzw. basalen Fläche des Mineralzahnes liegende Silanschicht aufgebracht ist, und dass das Plasthaftteil aus einem Mehrkomponentengemisch besteht, das Polymethacrylsäu-remethylester, Dioxan, Methacrylsäuremethylester, einen Sensibilisator und einen Dampfdruckminderer aufweist. Das Mehrkomponentengemisch enthält im allgemeinen zudem 1-5 Gew.% mineralische Füllstoffe mit Korngrössen < 60 um oder silikatisch gebundene Farbpigmente.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird dadurch gelöst, dass durch Fritten der Grundmassen, aus denen die einzelnen Schichten des Mineralzahnes aufgebaut sind, im Temperaturbereich zwischen 600 °C und 900 °C diese Grundmassen eine Korngrösse einer Fraktionierung < 60 (im bis <100 |j.m erhalten und ein Spannungsabbau von labial nach dorsal bewirkt wird, dass der Mineralzahn mehrmalig in eine essigsaure Silanlösung eingebracht und bewegt und anschliessend sofort getrocknet wird und dass das Mehrkomponentengemisch vorzugsweise auf die dorsale bzw. basale Fläche des silanisierten Mineralzahnes drucklos aufgebracht und unter Einwirkung einer Strahlenwärmequelle bei Temperaturen von 20 °C-50 °C und einer Zeitdauer von 3-6 min drucklos aufpolymerisiert wird.

Vorteilhafterweise ist der das Plasthaftteil aufnehmende dorsale bzw. basale Bereich des Mineralzahnes seitlich umlaufend begrenzt.

Vorzugsweise besteht die Silanlösung aus y-Aminopro-pyltriäthoxisilan, y-Glycidyloxyipropyltrimethoxisilan, oder y-Methacryloxipropyltrimethoxisilan in essigsaurem Medium.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Mineralzahn in Seitenansicht,

Figur 2 den Mineralfrontzahn aus Figur 1 in Rückansicht,

Figur 3 einen Mineralbackenzahn in Seitenansicht,

Figur 4 den Mineralbackenzahn aus Figur 3 in Rückansicht,

Figur 5 einen Mineralfrontzahn in herkömmlicher Pressform hergestellt,

Figur 6 einen Mineralbackenzahn in herkömmlicher Pressform hergestellt.

Der in Figur 1 dargestellte Mineralfrontzahn 1 und der in Figur 3 dargestellte Mineralbackenzahn 2 ist annähernd vollanatomisch gestaltet. Die dorsale 3 bzw. basale 4 Fläche weist eine seitlich umlaufende Begrenzung 5 auf. Auf diese dorsale 3 bzw. basale 4 Fläche wird eine Silan-Lösung aufgebracht, die aus y-Aminopropyltriäthoxisilan, y-Glycidyloxi-propyltrimethoxisilan oder y-Methacryloxipropyltrimeth-oxisilan in einem essigsauren Medium besteht. Die Silanschicht 6 bewirkt eine feste chemische Bindung zwischen dem Mineralzahn 1,2 und einem Plasthaftteil 7. Das Plasthaftteil besteht aus einem Mehrkomponentengemisch aus 30-33 Gew.% Polymethacrylsäuremethylester, 3-6 Gew.-% Dioxan, 64-66 Gew.-% Methacrylsäuremethylester, 1-2 Gew.-% eines Sensibilisators und 0,5 Gew.-% eines Dampfdruckminderers.

Das Mehrkomponentengemisch enthält 1-5 Gew.-% mineralische Füllstoffe oder 1-5 Gew.-% vorsilanisierte miner raiische Füllstoffe, wie Quarz oder Aluminiumoxid A1203 mit Korngrössen < 60 (im.

Das Plasthaftteil 7 ermöglicht eine einfache chemische Verbindung der Mineralzähne 1,2 an ein in der Zahnprothetik übliches Basismaterial und ist so gestaltet, dass trotz maximalen Beschleifens der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Flächen zwecks Anpassung an eine Kunststoffprothese (nicht dargestellt) noch eine feste Verbindung zwischen Mineralzahn 1,2 und Prothese gewährleistet ist.

Für die Erreichung hoher und konstanter Zugbiegefestigkeitswerte kommt sowohl dem Spannungsverhalten der mineralischen Schichten eines Zahnkörpers untereinander als auch dem Spannungsverhalten zwischen der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Schicht des Mineralzahnes 1,2 und des darauf aufgebrachten Plasthaftteils 7 grosse Bedeutung zu.

Durch geeignete, unterschiedliche Wahl der Korngrösse mit einer Fraktionierung < 60 (im bis < 100 (im für den Schichtaufbau der Mineralzähne, bestimmter Zeit- und Temperaturführung im Bereich zwischen 600 °C und 900 °C beim Fritten der Massen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes können nach dem Finalbrand innere Spannungen im Zahnkörper erzeugt werden, die zu einer hohen Festigkeit führen.

Notwendig ist, dass für die dorsale bzw. basale Schicht des Zahnes, die das Plasthaftteil aufnimmt, eine Struktur gewählt wird, die durch ihre spezielle chemische Zusammensetzung an das Ausdehnungsverhalten des Plasthaftteils ange-passt ist und eine möglichst grosse Oberfläche ergibt. Die gegenüber herkömmlichen Mineralzähnen bis zu dreifach grössere Oberfläche wird durch definierte Mischung vorgefritte-ter Massen mit unterschiedlicher Fraktionierung erreicht.

Vor dem Silanisieren sind die Mineralzähne 1, 2 z.B. mit Xylol mittels Ultraschall zu waschen, um eine absolut fettfreie und saubere Oberfläche zu garantieren. Anschliessend werden die Mineralzähne 1,2 mindestens zweimal in die Silanlösung eingebracht und in dieser bewegt. Nach jeder Sila-nisierung werden die Mineralzähne 1,2 getrocknet. Durch

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die Nachbehandlung kann erreicht werden, dass eine unerwünschte Affinität ausserhalb der Plasthaftzone aufgehoben wird. Das auf den silanisierten dorsalen 3 bzw. basalen 4 Bereich aufzutragende, in seinem Viskositätsverhalten gesteuerte Mehrkomponentengemisch für das Plasthaftteil 7 besitzt eine Konsistenz, die gewährleistet, dass das Gemisch nicht verfliesst und flächen- bzw. bereichsgesteuert auftragbar ist. Das Mehrkomponentengemisch wird drucklos auf den Mineralzahn 1,2 aufgebracht. Die seitlich umlaufende Begrenzung 5 der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Fläche erleichtert das definierte Aufbringen des Plasthaftteils 7 auf den Mineralzahn 1,2. Mittels einer Strahlenwärmequelle wird das Mehrkomponentengemisch bei Temperaturen zwischen 20 °C und 50 °C während einer Zeitspanne von 3 bis 6 min drucklos aufpolymerisiert. Fügt man dem Mehrkomponentengemisch für das Plastteil beispielsweise vorsilanisierte mineralische Füllstoffe oder silikatisch gebundene Farbpigmente mit Korngrössen < 60 (xm bei, kann das Spannungsverhalten zwischen Mineralzahn und Plasthaftteil einerseits und zwischen Plasthaftteil und Prothesenbasis andererseits beeinflusst werden. Dabei wirken diese silanisierten, beigemischten Partikel gegenüber dem Basismaterial wie Reten-tionsperlen. Durch die Beimischung von silikatisch gebundenen Farbpigmenten besteht die Möglichkeit, das Plasthaft-teil farbig an die Farbe des Mineralzahnes anzupassen. Es ist aber auch möglich, die bereits vorhandenen Pressformen ohne grössere Umarbeitung einzusetzen. Figur 5 zeigt einen in einer herkömmlichen Pressform hergestellten Mineralfrontzahn 1', der analog zum annähernd vollanatomischen Mineralfrontzahn 1 mit einer Silanschicht 6 und einem Plasthaftteil 7 verbunden ist. Der in Figur 6 dargestellte Mineralbackenzahn 2' ist ebenfalls in einer herkömmlichen Pressform ohne diatorischen Unterschnitt gepresst. Dabei füllt das Plasthaftteil 7 die Aushöhlung 8 vollständig aus.

Die Vorteile der erfmdungsgemässen Lösung bestehen darin, dass durch den Mehrschichtenaufbau des Mineralzahnes ein Spannungsabbau von labial nach dorsal erreicht wird und dass die dorsale bzw. basale Schicht des Mineralzahnes so an das Spannungsverhalten des Plasthaftteils angepasst ist, dass gezielt wirkende Spannungen zwischen silanisiertem mineralischem Zahnkörper und Plasthaftteil eine hohe Haftfestigkeit erwirken.

Die ständige Bewegung der Mineralzähne in der Silanlösung und eine mehrfache Silanisierung sind die Voraussetzungen für das Erreichen einer hohen Affinität.

Die Zusammensetzung des Mehrkomponentengemisches für das Plasthaftteil und dessen Viskositätsverhalten bedingt bei geeigneten Lagerbedingungen eine Verarbeitungszeit bis zu 120 Stunden.

Der Mineralzahn ist annähernd vollanatomisch gestaltet, und das auf seine dorsale bzw. basale Fläche aufgebrachte Plasthaftteil geht mit ihm eine Verbindung ein. Der industriell nach dem erfmdungsgemässen Verfahren hergestellte Mineralzahn mit Plasthaftteil kann ohne zusätzlichen Aufwand in einem Dentallabor an eine Kunststoffprothesenbasis angepasst und wie ein bekannter Plastzahn mit ihr chemisch verbunden werden.

Die erfmdungsgemässen Mineralzähne weisen keine edlen oder unedlen Metallverankerungselemente und auch keine diatorischen oder andere die Bruchfestigkeit des mineralischen Körpers herabsetzende Verankerungsformen auf.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Mehrschichtiger Mineralzahn mit einem silangekoppel-ten, mit Basismaterialien der Zahnprothetik chemisch verbindbarem Plasthaftteil, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahns (1, 2) Korngrössen einer Fraktionierung < 60 um bis <100 um aufweisen, wodurch ein Spannungsabbau von labial nach dorsal gegeben ist, dass das Plasthaftteil (7) an der auf der dorsalen (3) bzw. basalen (4) Fläche des Mineralzahns (1,2) liegende Silanschicht (6) aufgebracht ist, dass das Plasthaft-teil (7) aus einem Mehrkomponentengemisch besteht, das Polymethacrylsäuremethylester, Dioxan, Methacrylsäure-methylester, einen Sensibilisator und einen Dampfdruckminderer aufweist.

2. Mineralzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Plasthaftteil (7) aufnehmende dorsale (3) bzw. basale (4) Fläche eine seitlich umlaufende Begrenzung (5) aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Mineralzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silanschicht (6) aus y-Aminopropyltriäthoxisi-lan, Y-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder y-Methacryl-oxipropyltrimethoxisilan besteht.

4. Mineralzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkomponentengemisch 1-5 Gew.-% mineralische Füllstoffe oder vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrösse < 60 um wie Quarz, Aluminiumoxid A1203 oder vorsilanisiertes Quarz und/oder silikatisch gebundene Farbpigmente enthält.

5. Mineralzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkomponentengemisch 30-33 Gew.% Po-lymethacrylsäuremethyl-ester enthält.

6. Mineralzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkomponentengemisch 3-6 Gew.%

Dioxan enthält.

7. Verfahren zur Herstellung eines Mineralzahnes mit si-langekoppeltem Plasthaftteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Fritten der Grundmassen, aus denen die einzelnen Schichten des Mineralzahnes (1, 2) aufgebaut sind, im Temperaturbereich zwischen 600 °C und

900 °C, diese Grundmassen eine Korngrösse einer Fraktio-nierang < 60 um bis <100 |im erhalten und ein Spannungsabbau von labial nach dorsal bewirkt wird, dass der Mineralzahn (1,2) mehrmalig in eine essigsaure Silanlösung eingebracht und bewegt und anschliessend sofort getrocknet wird und dass das Mehrkomponentengemisch auf den Mineralzahn (1,2) drucklos aufgebracht und unter Einwirkung einer Strahlenwärmequelle bei Temperaturen von 20 °C-50 °C und einer Zeitdauer von 3-6 min drucklos auf-polymerisiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzähne während der Silanisierung ständig bewegt werden.