DD249183A1

DD249183A1 - Kernmasse fuer einen metallkeramischen verbund

Info

Publication number: DD249183A1
Application number: DD29053386A
Authority: DD
Inventors: Renate Lorenz; Rainer Korf; Detlef Pfennig; Claus Haessler
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-09-02
Also published as: DD249183B5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufbrennbare Kernmasse für einen metallkeramischen Verbund zur Herstellung von Zahnersatz aus einem Brückengerüst aus einer Nichtedelmetalllegierung und einem mehrschichtigen Aufbau mit aufbrennbaren dentalkeramischen Massen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen in der Verbesserung der hydrolytischen und chemischen Beständigkeit, der Temperaturwechselbeständigkeit und damit der klinischen Langzeitbewährung und der optisch-ästhetischen Eigenschaften. Die Kernmasse besteht aus einer homogenen Mischung aus 40-50 Gew.-% einer transparenten leicht flieîenden Benetzerfritte, 30-40 Gew.-% einer gesinterten Opakerkomponente I mit einem hohen Gehalt an TiO ind 2 und Al ind 2O ind 3 und 10-20 Gew.- % einer gesinterten Opakerkomponente II, die eine weniger deckende, kristalline Glasschmelze mit hoher Eigenfestigkeit ist. Eine bevorzugte Kernmasse weist folgende chemische Zusammensetzung auf: 7,46 Gew.-% Na ind 2O, 0,22 Gew.-% Li ind 2O, 8,12 Gew.-% K ind 2O, 0,36 Gew.-% CaO, 1,9 Gew.-% B ind 2O ind 3, 20,51 Gew.-% Al ind 2O ind 3, 3,4 Gew.-% ZrO ind 2, 22,68 Gew.-% TiO ind 2, 35,32 Gew.-% SiO ind 2.

Description

SiO₂	35-38 Gew.-%
AI₂O₃	20-22 Gew.-%
Na₂O	7-8 Gew.-%
Li₂O	0,1-1 Gew.-%
K₂O	8-9Gew.-%
CaO	0,1-1 Gew.-%
B₂O₃	1-2 Gew.-%
ZrO₂	3-4 Ge w.-%
TiO₂	22-24 Gew.-%

und daß die Kernmasse aus einer homogenen Mischung aus

a) einer transparenten leicht fließenden Benetzerfritte mit 13-14,5 Gew.-% Na₂O, 9-11,5 Gew.-% K₂O, 0,5-1,5Gew.-%CaO,

1-2 Gew.-% B₂O₃,10-11,5 Gew.-% AI₂O₃,7-8 Gew.-% ZrO₂,7-8Gew.-%TiO₂ und 48-52 Gew.-% SiO₂,

b) einer gesinterter Opakerkomponente I mit 1,5-2,5Gew.-% Na₂O 1,5-2,5Gew.-% K₂O, 0-0,1 Gew.-% CaO, 2-3Gew.-% B₂O₃, 33-36 Gew.-% AI₂O₃, 48-52 Gew.-% TiO₂ und 10-12Gew.-% SiO₂ und

c)—etner-ges+n-terteaOpakerkomponente Il mit 2-3Gew.-% Na₂0,16-18Gew.-% K₂O, 1-2 Gew.-% LiO₂,' 0-0,5 Gew.-% CaO, 20-22 Gew.-% AI₂O₃, 4-5Gew.-% TiO₂ und 52-54Gew.-% SiO₂ besteht, wobei der Bestandteil (a) zu 40-50 Gew.-%, der Bestandteil b) zu 30-40 Gew.-% und der Bestandteil c) zu 10-20Gew.-% in der Mischung enthalten ist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine aufbrennbare Kernmasse für einen matallkeramischen Verbund zur Herstellung von Zahnersatz, bestehend aus einem Kronen- und Brückengerüst aus einer Nichtedelmatallegierung des Grundtyos 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 undaufdiesich dental keramische Massen dauerhaft aufbrennen lassen.

Nach der DE-PS 1441 336 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dentalteil insbesondere 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 Mittel 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 Mittel 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 1441 346 beschrieben. Das darin benannte opake Grundemail stellt eine homogene dentalkeramische Masse folgender oxidischer Zusammensetzung dar: 53,64Gew.-% SiO₂, 18,18Gew.-% AI₂O₃, 2,98 Gew.-% TiO₂,1,32Gew.-% CaO, 9,35Gew.-% K₂O, 6,35Gew.-% Na₂0,1,36Gew.-% ZrO₂, 4,76Gew.-% SnO₂ und 1,34Gew.-% 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.-%, Zirkoniumoxid 4,4-8,74Gew.-% und der Rest ausflüssigem 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 1 200-1400°C haben.

Bei den genannten Verfahren sind aufwendige und komplizierte Vorbehandlungen des dentalen Gußstückes wie Aufbringen und Aufbrennen von Bindemitteln, mechanisches Anbringen von Rententionen 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.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Angabe einer aufbrennbaren Kernmasse auf ein dentales Gußteil aus einer Nichtedelmetallierung 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	1-2Gew.-%
ZrO₂	3-4Gew.-%
TiO₂	22-24 Gew.-%

Die Kernmasse besteht aus einer homogenen Mischung aus

a) einer transparenten leicht fließenden Benetzerfritte mit 13-14,5 Gew.-% Na₂0,9-11,5Gew.-% K₂0,0,5-1,5Gew.-% CaO, 1-2Gew.-% B₂O₃,10-11,5Gew.-% AI₂O₃, 7-8Gew.-% ZrO₂, 7-8Gew.-% TiO₂ und 48-52Gew.-% SiO₂,

b) einer gesinterten Opakerkomponente I mit 1,5-2,5 Gew.-% Na₂O 1,5-2,5 Gew.-% K₂0,0-0,1 Gew.-%CaO, 2-3Gew.-% B₂O₃, 33-36Gew.-% AI₂O₃,48-52Gew.-%TiO₂ und 10-12Gew.-% SiO₂ und

c) einer gesinterten Opakerkomponente Il mit2-3Gew.-% Na₂0,16-18Gew.-% K₂0,1-2Gew.-% LiO₂,0-0,5 Gew.-% CaO, 20-22Gew.-% AI₂O₃,4-5Gew.-% TiO₂ und 52-54Gew.-% SiO₂.

In der Mischung sind der Bestandteil a) zu 40-50Gew.-% der Bestandteil b) zu 30-40Gew.-% und der Bestandteil c) zu 10-20Gew.-% enthalten.

Diese Kernmasse wird mit einem Gemisch aus Aqua destillata/Ethanol im Verhältnis 2:1 angezeigt und in dünnsahniger Konsistenz gleichmäßig auf ein Kronen- oder Brückengerüst aufgetragen. Nach Durchführung der in der Metallkeramik üblichen Verfahrensschritte erfolgt der Brand bei T = 750-960⁰C aufsteigend unter Vakuum von -0,96 bar im Vakuumbrennofen.

Ausführungsbeispiel

In einem System aufbrennfähiger dentalkeramischer Massen zum Anfertigen von festsitztendem 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 45,5 Gew.-%, 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:

Na₂O 13-14,5 Gew.-% AI₂O₃ 10-11,5 Gew.-%

K₂O 9-11,5 Gew.-% ZrO₂ 7-8Gew.-%

CaO 0,5-1,5 Gew.-% TiO₂ 7-8Gew.-%

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 fest 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:

Na₂O 1,5-2,5 Gew.-% Al₂O₃ 33-36 Gew.-%

K₂f0 1,5-2,5 Gew.-% . TiO₂ 48-52 Gew.-%

CaO 0-0,1 Gew.-% SiO₂ 10-12 Gew.-%.

Durch den hohen Gehalt an TiO₂ wird eine gute Abdeckung des metallischen Grundkörpers erreicht. Die opake Wirkung wird

noch durch den hohen AI₂O₃-Anteil unterstützt.

Die Opakerkomponente Il weist folgende chemische Zusammensetzung auf:

Na₂O 2-3Gew.-% AI₂O₃ 20-22 Gew.-%

K₂O 16-18Gew.-% TiO₂ 4-5Gew.-%

Li₂O 1-2Gew.-% SiO₂ 52-54 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:

Na₂O 7,46 Gew.-% AI₂O₃ 20,51 Gew.-%

Li₂O 0,22Gew.-% ZrO₂ 3,40Gew.-%

K₂O 8,12Gew.-% TiO₂ 22,68 Gew.-%

CaO 0,36Gew.-% 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 GrenzschichtBereicHTlTrd-dre

Prozesse der Kristallumwandlung bzw. Kristallneubildungen und dabei speziell die Ausbildung von Leuzitkristallen mit der sich daraus ergebenden gravierenden Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kernmasse. Die aufgebrannte Kernmasse weist eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit auf.

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 Biegebruchfestigkeit der gebrannten Kernmasse beträgt bei Einhaltung der Brenntemperaturen <r_bB = 81 Nrnm"² und die Schlagfestigkeit, ermittelt nach DIN 51155 1180 N. Die Kernmasse ist biokompatrbel und weist keine toxisch wirkenden Oxide im Masseversatz auf. Ihre physikalischchemischen Eigenschaften und ihre Masse- bzw. Oberflächenstruktur sind so ausgelegt, daß ein problemloses Aufbrennen weiter dentalkeramische Massen zur Realisierung eines spaltlosen und langzeitstabilen Mehrschichtaufbaus von Kronen und Brücken gewährleistet ist.

Claims

- I - £.HrV I OO

Erfindungsanspruch:

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: