DD213573A1 - Plasma-reaktor zur behandlung von in der zahnmedizin verwendeten formteilen - Google Patents

Abstract

Der Plasma-Reaktor ist zur Bildung einer Haftmittlerschicht auf der Oberflaeche von Metallgrundkoerpern geeignet, die insbesondere als Prothetikteile in der Zahnmedizin Verwendung finden. Ziel der Erfindung ist eine Anordnung, die die Herstellung derartiger Teile mit erhoehter Haltbarkeitsdauer ermoeglicht. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Plasma-Reaktors, der die Bildung von Haftmittlerschichten mit solchen Eigenschaften gewaehrleistet, die entstehende Spannungen zwischen den Metallgrundkoerpern und einer zur Verblendung vorgesehenen Kunststoffschicht auszugleichen oder aufzunehmen imstande ist. Geloest wird diese Aufgabe durch einen Plasma-Reaktor, in dem die zu bearbeitenden Formteile derart angeordnet sind, dass sie gegenueber dem Plasma ein negatives Potential aufweisen. Dabei koennen sie selbst die negative Elektrode in einem Plasma beliebiger Frequenz darstellen. Die Formteile koennen zum Zwecke einer Temperaturerhoehung waehrend der Plasmabehandlung thermisch isoliert sein. Vorteilhaft ist der Aufbau der Gaszu- und Gasabfuehrung nach dem Radial-Flow-Prinzip. Der Plasma-Reaktor ist vorteilhafterweise mit einer Vielzahl von Elektroden ausgeruestet, um die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Formteile zu ermoeglichen.

Description

Titel . V. .' ;: ::; .':.,...v-.:·;^--' 'W'A-.-:.·'/": ,'. , A .' -" . .

Plasma-Reaktor zur Behandlung von In der Zahnmedizin verwendeten Formteilen . ··;..^;'^; .V:^; .:,.. ^:, '/: ϊ^: _;.? : ·,';.^:' V-. '' " . Y ' ' .- ';" /^; .· . ;

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft 'ein^jη Plasma-Reaktor zur Bildung einer Haftmittlerschicht auf der QbeHlächö von in der prothetischen Zahnmedizin verwendeten FOrmteilen, insbesondere Metallgrundkörpern, wobei die Haftmittlerschicht aus dem Material des Grundkörpers und/oder aus dem verwendeten Plasmagas gebildet- wird. Wesentliches Anwendungs<gebiet ist die Herstellung vbriPröthetikteilen, deren Grundkörper aus einem Metall oder einer Metallegierung bestehen und deren Oberfläche mit einer Kunststoffschicht verblendet werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Prothetfkteile aus Metall, die mit Kunststoffen verblendet werden sowie Verfahren zu deren Herstellung sind bekannt (Dentallabor 8^ (1968), S. 4'ΐ ^-42Q)^^ Ö)e'' ·^;a^:n1 ^ ':m.^^:'s teή;'angew;eη deteri Verfahren der Heißpolymerisation und der Photopolymerisation sind jedoch nicht geeignet, PröthetlkteHe mit einer längeren Haltbarkeit zu erreichen. Der Grund für die geringe tragfähigkeit liegt bereits in der Verfahrenstechnik bei der Herstellung d<sr Teile begründet, Die bereits durch die Polymerisations- bzw;, Abkühlbngsschrurripfung entstehenden Mikrospalten zwischen Grundkörper und Verblendungsschicht werden durch unterschiedliche thermische Expansion beim Aufenthalt im Mundmilieu sowie durch Wasseraufnahme ständig erweitert und ermöglichen

das Eindringen von Mundflüssigkeit und Mikroorganismen. Dadurch wird die Haltbarkeitsdauer dieser technischen Lösungen trotz aller Bemühungen zur Verbesserung der Plasthaftung auf der Metalluntei— lage auf etwa 5 *- 6 Jahre begrenzt. Das liegt vor allem möglicherweise darin begründet, daß bei Verwendung einer haftvermittelnden Zwischenschicht diese zwar eine chemische Bindung mit genügender Festigkeit sowohl an die Metall-Unterlage wie auch an die Plastverblendung aufweist^ daß aber diese Haftmittlerschicht in sich keine ausreichende Festigkeit aufweist* Diese Schicht hat praktisch die Eigenschaften einer Flüssigkeit mit etwas erhöhtem Vernetzungsgrad. Für eine ausreichende Festigkeit der Haft^tttierschicht in sich, also mit ausreichender Elastizität konnte bisher keine befriedigende Lösung angegeben werden. '

Auch unter Zuhilfenahme einer mechanischen Retention (R. Petschauer, Diss. Jena - Berlin 1981) entstehen vom mechanistischen Standpunkt aus nur Nachteile, da keine Haftung der Retentionsmjttel zum Metallgrundkörper vorhanden ist und keine Zwischenschicht besteht, die imstande wäre, die Spännungsun^^^ Folge ist wiederum eine SpaltbSI durigι mit den bereits dargestellten nachteiligen Folgen. : ^; . ' ',;, ' ... ''^VY. · ^;:7^:"^' "^Vi" ' '':'' ' ":' ' :'. .' ''. ^{: :}. ' ' . Es muß also hinsichtlich einer Haftmittlerschicht mit zufriedertstelienden Eigenschaften ein Versagen der Fachwelt festgestellt werden. Das gleiche gilt auch für eine mögliche Übertragung einer brauchbaren Lösung aus einem anderen Fachgebiet, Es ist nämlich bekannt, mit Hilfe einer Plasma-Reäkt|ön auf Kunststoffen Haftmittlerschichten .für die Aufbringung von Metallschichten zu bilden. Diese Lösung ist jedoch nicht durch eine einfache Umkehrung auf das vorliegende Problem übertragbar ,da der Mechanismus ,mit dem die Haftmittlung irn umgekehrten Fall erreicht wird, ein anderer ist. Es wird in das Gefüge des Kunststoffes in ganz anderer" Weise eingegriffen als in das Gefüge des Metalls .

Es hat sich aber auch gezeigt, daß die Existenz einer derartigen Zwischenschicht an sich noch nicht ausreichend ist, sondern daß die Maftmjpttlerschicht drei Fprderungen unbedingt genügen muß. Es ist dies zum ersten eine entsprechend feste Bindung zum Grundmaterial (Metall) ,zweitens eine ebensolche zum Kunststoff und drittens

eine entsprechend hohe innere Festigkeit und Elastizität der '-S um Spannungen im Grenzschichtbereich aufzufangen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt dasV Ziel, eine Anordnung anzugeben, die die Herstellung von Prothetiktejlen mit einer verlängerten Haltbarkeitsdauer gestattet. ;.-..' -. -.' .'VV-V; ./ : : ... '' V V v'" .' _; ·...' '·' ;' . .: .V--¹ . -

Darlegung des Wesens der Erfindung ,

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Plasmareaktor zu entwickeln, der die Bildungι einer Haftmittlerschicht zwischen einem Metällgrundkörper und einer zur Verblendung vorgesehenen Kunststoffschicht mit solchen Eigenschaften gewährleistet, daß die Haltbarkeit gegenüber vergleichbaren bekannten Lösungen bedeutend gesteigert wird..' - '..·,' '. ' " V- ·.' '' ' '." ·'.. : V-.V/;.¹.· V'.'^::' ' .· - .' '."'[ -.. ' " -^:

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Plasmä-Reaktor zur Bildung einer Haftmittlerschicht auf der Öberfiäche von in der prothetis'chen'-. Zahnmedizin verwendeten Formteilen, insbesondere Metallgrundkörpern aus deren Material und/oder aus dem verwendeten Plasmagas erfindungsgemäß dadurch, daß die zu bearbeitenden Formteile derart angeordnet sind, daß sie gegenüber' dem Plasma ein negatives Potential aufweisen.

Dabei ist es vorteilhaft, die Formteile als negative Elektrode in einem Plasma beliebiger Frequenz anzuordnen und ihnen ein gegenüber dem Plasma negatives, in. seirter Größe veränderliches, vom Elektrodenpotenlial unabhängiges Potential, aufzuprägen.

Vorteilhafterweise Ist vorgesehen, daß zum Zweck einer Temperaturerhöhung im Verläufe der Pläsmabehandiung die Formteile thermisch isoliert sind. ..'' < _: '' ''-.}.. l·' ;,'' ._: '. \ : .' .. -, ".-;·.." ' ,

Die Gaszu- und -abführung sollte bei Verwendung mehrerer Formteile zu allen Formteilen symhietriscn liegen, wozu der Reaktor beispielsweise nach dem Radial-Flow-Prinzip aufgebaut werden kann. Vorteilhaft ist für die Verwendung mehrerer Formteile auch, wenn der Plasma-Reaktor eine Vielzahl von Elektroden enthält, denen jeweils ein Formteil zugeordnet wird.

Die Erreichung einer Zwischenschicht mit den geforderten Bedingungen erfordert eine ausreichende Einflußnahme auf die Oberfläche des Grundkörpers ,.. d... h. es muß für eine notwendige Mindestenergje der auf die Metalloberfläche einwirkenden lohen gesorgt werden. Der Plasma-Reaktor muß also damit für eine ausreichende "Verzahnung" zwischen der Oberfläche des Metäll-Gründkörpers und der Haftmittlerschicht sorgen. Damit wird die erste Forderung erfüllt, da der Abtrag und die Wiederäbscheiduhg der Metallionen bereits gemeinsam mit dem Auftrag der Kunststoffschicht geschieht. Dadurch wird ein fließender Übergang und eine feste, aber elastische Verbindung zwischen Metall und Kunststoff erreicht. Bei d<sr Erreichung einer guten Haftung an der Piastöberfläche macht man sich eine Eigenschaft zunutze, die solche plasmabehandelten Plastoberflächen generell aufweisen, nämlich einen hohen Gehalt an Radikalen und ungesättigten Gruppen. Die dritte Forderung nach einer entsprechend hohen inneren Festigkeit einerseits und einer ausreichenden Elastizität andererseits kann dadurch erfüllt werden, daß die Haftmittierschicht einen relativ hohen Vernetzungsgrad erfährt. Erreicht werden kann dies durch eine entsprechend geeignete Potentialbeaufiagung. Diese kann durch ein Hochfrequenzplasma wie auch mittels Gleichspannung oder unter Zuhilfenahme einer niederfrequenten Wechselspannung realisiert werden. Die Haftmittlerschicht wird damit in die Lage versetzt, unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten und evtl i entstehende Spannungsunterschiede auszugleichen. ' ' -_: -·/.. ' ;·/·' νΛ-^ν'-":.· . ' ' /.· . · ·' ' '

Ausführungsbeispiel

Das Wesen der Erfindung soll an zwei im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

eig ⁿ Fig. 1 eine Ausführung des erfindungsgemäßen

Plasma^Reäktors in Diodenahordnung

und Fig. 2 eine Ausführung^ in Rohrform.

Bei der üiodenanordnung 1st |n einem Gehäuse 1 eine gekühlte Elektrode 2 enthalten, die Halterungen aus Metall, ζ . B. in Form von Stiften 4 enthält, auf die die Formteile 5 aufgesteckt werden können.

'- ' ; ' ' . ·' .:: . . ..,' . '' ' ' · » 5 _·'·

Die Form und Ausführung dieser Halterungen ist aber nicht wesentlich für die Erfindung. Der gekühlten Elektrode gegenüber ist eine großflächige Gegenelektrode 6 angeordnet. Die Gaszufuhr erfolgt durch einen mit der Elektrode 2 verbundehen Gaseinlaß 3, ein Rohr 7, das zur Gasabsaugung VOrgesehen ist, umschließt den Gasejnlaß 3 könzehtrischy '''; ' . .: ' '.;·: . ,.; '.-\ .'. -.' ·;·.·^:";^:.. : . -^; '·' ' '.' ' ^; . ". . . '..'

Verwendet wird ζ , B .ein Hochfrequehzplasma mit einer Frequenz von 2 MHz und einer Leistungsdichte von 0,5 Wem , mit einer Behandlungsdauer von 5 Min .ist elniB Schichtdicke der Haftmittlerschieht von 0,2 ,um zu erreichen . Der Silan- und der Sauerstoffdrück betragen jeweils G, 2 Torr , :"^:" . '." ' ^:'\.' :'" ' /] ' '' \ '.'; ' '', ' ·. . ' '

In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Plasma-Reaktor in Rohraüsführung dargestellt. Im Inneren eines Rohres 8, z.B. aus Quarz ist ein Haltering 9 angeordnet, auf den die zu behandelnden Metallgrundkörper 5 aufgesteckt vyerden können. Der rohrförmlge Raum ist durch Außenelektroden 10 abgeschiossen. Um das Rohr ist ein zusätzlicher Heizmantel 11 angeordnet, der dazu dient, die für die gewünschte innere Festigkeit der Haftmittlerschieht erforderliche Temperatur zu erreichen. Diese nötwendige Temperatur kann durch eine entsprechend hohe Potentialbeäufschliagung und daraus folgender Erwärmung der MetallgruncikÖrper Erfolgen oder durch die genannte zusätzliche Heizung. In diesem Fall sind die Metallgrundkörper isoliert auf der Elektrocje aufgebracht. Der Sllan- bzw . Sauer stoff druck betragen 0., 1 bzw. 0,2 Torr .Verwendet wird ein Hochfrequenzplasma mit 2 MHz, die Behandlungsdauer beträgt 5 Min. Bei einer Heiztemperatur von 400° C ist eine Haftmittlerschieht von 0,1 pm Dicke zu'.erreichen. :: ^;. ' :. :'^^^.:_:-^:'-r .;:';' '.:-^::- .' . ' -' .. \ . : - ' :. .' , .

Claims (5)

1. Erflhdungsanspruch

   1. Plasma-Reaktor zur Bildung einer Haftmittlerschicht auf der Oberfläche von in der pröthetischen Zahnmedizin verwendeten Formteilen, Insbesondere MetaUgrundkörpern aus deren Material und/oder aus dem verwendeten Pläsmagäs , dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Formteile derart angeordnet sind, daß sie gegenüber dem Plasma ein negatives Potential aufweisen.

   .Plasma-Reaktor nach Punkt 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile als negative Elektrode in einem Plasma beliebiger Frequenz angeordnet sind.
2. 3. Plasma-Reaktor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Formteilen ein gegenüber dem Plasma negatives, in seiner Größe veränderliches, vom Elektrodenpotenial unabhängiges Potential aufgeprägt ist. \ / ._:'_:"y./:"^:'- .;?;:; ^:-"';]\ ' '.:';:_/ . .' -.'
3. 4. Plasma-Reaktor nach den Punkten 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck einer Temperaturerhöhuhg im Verlaufe der Plasmabehandluhg die, Formteile thermisch isoliert sind.
4. 5. Plasma-Reaktor nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasiu- und -abführung nach dem Rädial-Flow-Prinzip aufgebaut
5. 6. Plasrha-Reaktor nach den Punkten 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine A/ieJzahl von Elektroden enthält, denen jeweils ein Formteil zugeordnet ist - Ϊ