DE10061630B4 - Vollkeramischer Zahnersatz mit einem Gerüst aus einem Cerstabillisierten Zirkonoxid - Google Patents

Vollkeramischer Zahnersatz mit einem Gerüst aus einem Cerstabillisierten Zirkonoxid Download PDF

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Abstract

Vollkeramischer Zahnersatz mit einem Gerüst, das aus einem Gerüstmaterial aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) mit einem Anteil von bis zu 25 Gew% Aluminiumoxid (AlZO3) bezogen auf den Anteil an ZrO2 aufgebaut ist und einem Infiltrationsglasanteil im Gerüst von 0-40 Vol% bezogen auf das Volumen des Gerüsts sowie einer auf das Gerüstmaterial abgestimmten Verblendkeramik.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen vollkeramischen Zahnersatz mit einem Gerüst aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid gemäß Anschpruch 1, ein Gerüstmaterial gemäß Anschpruch 3, das aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) aufgebaut ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Gerüstes in dem erfindungsgemäßen vollkeramischen Zahnersatz gemäß Anschpruch 5 oder 6, sowie die Verwendung von Cer-stabilisiertem ZrO2 zur Herstellung von Gerüstmaterialien gemäß Anschpruch 11.
  • Vollkeramische Massen sind heutzutage indiziert für Frontzähne, Inlays, Onlays und Veneers und max. 3-gliedrige Seitenzahnbrücken. Größere Arbeiten sind bisher nur mit dichtgesintertem Zirkonoxid möglich. Die Nachteile hier liegen in dem opaken Erscheinungsbild und der schweren Bearbeitbarkeit dichtgesinterten (teilweise yttriumstabilisierter) Zirkonoxds.
  • Aus der DE 40 20 893 A1 sind anorganische Materialien bekannt, bei denen ein kristallisiertes Glas oder Kalziumphosphatkristalle in einer Matrix aus teilstabilisiertem Zirkonoxid und/oder Aluminiumoxid dispergiert sind. Die Glasanteile sind nicht untereinander verbunden, sondern bilden "Inseln" in der Matrix.
  • Gegenstand der EP 0 241 384 B1 sind Verfahren zur Herstellung von keramischen Zahnprothesen. Dabei erfolgt eine Sinterung einer festen Phase aus Metalloxidpartikeln, wonach der gesinterte Unterbau mit einem Glas infiltriert wird. Der gesinterte Unterbau besteht hauptsächlich aus SiO2 und/oder Al2O3.
  • Die DE 42 07 180 A1 betrifft ein Verfahren, bei dem ein dichtgesintertes Gerüstmaterial formbearbeitet wird.
  • Die EP 0 824 897 A2 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Gerüstmaterial porös gesintert und dann formbearbeitet wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vollkeramischen Zahnersatz z. B. mehrgliedrige Seitenzahnbrücken mit möglichst hoher Zuverlässigkeit (d. h. hoher Bruchfestigkeit K1c und hohe Biegfestigkeiten) zahntechnisch herzustellen. Mit den bisherigen vollkeramischen Verfahren wird nur eine Bruchzähigkeit mit K1c-Werten von 3 – 6 erreicht. Aufgrund der Sprödigkeit und dem ungünstigen Ermüdungsverhalten von Keramiken benötigt man für mehrgliedrige Seitenzahnbrücken ein Material mit möglichst hohen Bruchzähigkeiten (K1c) mit gleichzeitig hohen Biegefestigkeiten.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Gerüstmaterial für diesen vollkeramischen Zahnersatz zu schaffen, Verfahren zur Herstellung des Gerüstmaterials zu entwickeln und die Verwendung von Cer-stabilisisierten ZrO2 zu realisieren.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem wird gelöst durch einen vollkeramischen Zahnersatz mit einem Gerüst, das aus einem Gerüstmaterial aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) mit einem Anteil von bis zu 25 Gew% Aluminiumoxid (Al2O3) bezogen auf den Anteil an ZrO2 aufgebaut ist und einem Infiltrationsglasanteil im Gerüst von 0–40 Vol% bezogen auf das Volumen des Gerüsts sowie einer auf das Gerüstmaterial abgestimmten Verblendkeramik.
  • Die Aufgabe wird ferner für das Gerüstmaterial durch die Merkmale des Anspruchs 3, für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 5 oder 6 und für die Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
  • Überraschenderweise ergab sich bei Verwendung von Mischungen von Cer-dotiertem Zirkonoxid zu Aluminiumoxid (α-Al2O3) eine Steigerung des K1c-Wertes unter Verwendung passender Infiltrationsgläser.
  • Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße vollkeramische Zahnersatz 5,5–16 mol % CeO2 in ZrO2.
  • Die Vorteile liegen hier in der Reproduzierbarkeit der Metastabilität der tetragonalen Phase des Cer-stabilisierten Zirkonoxides (Ce-ZrO2).
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Gerüstmaterial, das aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) mit einem Anteil von bis zu 25 Gew% Aluminiumoxid (Al2O3) bezogen auf den Anteil an ZrOZ aufgebaut ist.
  • Das erfindungsgemäße Gerüstmaterial enthält vorzugsweise 5,5–16 mol % CeO2 in ZrO2.
  • Vorteilhaft ist die leichte Bearbeitbarkeit des Gerüstmaterials vor dem Infiltrieren. Die Zugabe von Al2O3 (Aluminiumoxid) gewährleistet die Kompatibilität zu bisher existierenden Verblendkeramiken.
  • In einer Alternative geht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gerüstes in dem erfindungsgemäßen vollkeramischen Zahnersatz davon aus, dass das erfindungsgemäße Gerüstmaterial als dichtgesintertes Material formbearbeitet wird.
  • Der Vorteil ist hier die formtreue Bearbeitung. Ein aus diesem Material hergestellter vollkeramischer Zahnersatz hätte eine deutlich höhere Bruchzähigkeit (K1c) als vergleichbare yttriumstabilisierte Zirkonoxide.
  • In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gerüstes in dem erfindungsgemäßen vollkeramischen Zahnersatz wird das erfindungsgemäße Gerüstmaterial zunächst porös gesintert und danach formbearbeitet.
  • Die über die Zwischenstufe durch Reaktionsbinden in Abgrenzung zu einem Sinterprozess hergestellten porösen vollkeramischen Gerüste haben den Vorteil der einfachen Maschinenbearbeitbarkeit oder des einfachen manuellen Modellierens unter Beibehaltung der Form und einer beschädigungsfreien Oberfläche. Diese Vorteile führen zu einer hohen Passgenauigkeit und einer verbesserten Biegefestigkeit des daraus hergestellten Zahnersatzes.
  • Hieran schließt sich dann eine Verfestigung durch Dichtsinterung oder Infiltration mit einem Infiltrationsglas an.
  • Durch Infiltration ergibt sich die formtreue Wiedergabe ohne Schädigung der Oberfläche.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Infiltrationsglas zur Infiltration des erfindungsgemäßen porösen Gerüstes 15 bis 35 Gew% La2O3, 10–25 Gew% SiO2, 10–25 Gew% Al2O3, 5–20 Gew% B2O3, 5–20 Gew% CaO, 0–10 Gew% ZrO2, 0–10 Gew% TiO2 und 0–15 Gew% CeO2.
  • Das Infiltrationsglas enthält vorzugsweise weitere Metalloxide in einer Oxidationsstufe, die ZrO2 stabilisieren kann. Dazu gehören als Metalloxide insbesondere MgO und Y2O3. Vorzugsweise sind bis zu 10 Gew% MgO und bis zu 10 Gew% Y2O3 in dem Infiltrationsglas vorhanden.
  • Die Vorteile der Zugabe von Mg, Ce, Y ist die Stabilisierung der tetragonalen Phase bei Raumtemperatur und somit zu einer deutlichen Erhöhung des K1c-Wertes. Das Aufnahmevermögen des Glases von Ceroxid beeinflusst die Verspannung zwischen Glas und Matrix.
  • Das Infiltrationsglas kann auch erfindungsgemäß Pigmente enthalten.
  • Durch Zugabe von Pigmenten kann man von der rein weißen Farbe des Oxides in Richtung der natürlichen Zahnfarbe gehen.
  • Der Erfindung liegt als allgemeiner Gedanke die Verwendung von Cer-stabilisiertem ZrO2 zur Herstellung von Gerüstmaterialien, die als Restauration im Dentalbereich einsetzbar sind, zugrunde. Diese Verwendung ist auch Gegenstand der Erfindung.
    •
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
  • Beispiel 1:
  • Ein Zirconia/Alumina Gemisch mit der Zusammensetzung 30,8 Gew% ZrO2, 62,5 Gew% Al2O3 mit einer Korngröße d50 = 2,7 μm und 6,7 Gew% Al2O3 mit einer Korngröße d50 = 0,7 μm wird hergestellt. Das verwendete ZrO2 ist Cer-stabilisiert mit einem Anteil von 15,5 Gew% CeO2. Diese Pulvermischung wurde geformt und bei 1180°C gesintert. Die dabei entstehende Porosität liegt bei ca. 20 Vol%. Die Probe wird bei 1150°C mit einem Lanthanglas infiltriert. Das Lanthanglas enthält 3,95 % CeO2. Die resultierende Bruchzähigkeit beträgt 7 MPam1/2.
  • Beispiel 2:
  • Ce-stab. pures ZrO2 (ca. 15.5 Gew% CeO2) wurde gepresst und gesintert bei 1500°C.
  • Bruchzähigkeit lag bei > 11 MPam1/2.
  • Beispiel 3:
  • Ein Zirconia/Alumina Gemisch mit der Zusammensetzung 50 Gew% ZrO2, 50 Gew% Al2O3 mit einer Korngröße d50 = 2,5 μm der Mischung wird hergestellt. Das verwendete ZrO2. ist Cer-stabilisiert mit einem Anteil von 15,5 Gew% CeO2. Die Pulvermischung wird geformt und bei 1180°C gesintert. Die Probe wird bei 1150°C mit einem Lanthanglas infiltriert. Die resultierende Biegezugfestigkeit liegt bei 622 MPa. Der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des infiltrierten Materials liegt bei 7,9 × 10–6 1/K.

Claims (11)

  1. Vollkeramischer Zahnersatz mit einem Gerüst, das aus einem Gerüstmaterial aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) mit einem Anteil von bis zu 25 Gew% Aluminiumoxid (AlZO3) bezogen auf den Anteil an ZrO2 aufgebaut ist und einem Infiltrationsglasanteil im Gerüst von 0-40 Vol% bezogen auf das Volumen des Gerüsts sowie einer auf das Gerüstmaterial abgestimmten Verblendkeramik.
  2. Vollkeramischer Zahnersatz nach Anspruch 1, mit einem Anteil von 5,5–16 mol % CeO2 in ZrO2.
  3. Gerüstmaterial, das aus einem Cer-stabilisierten Zirkonoxid (Ce-ZrO2) mit einem Anteil von bis zu 25 Gew% Aluminiumoxid (Al2O3) bezogen auf den Anteil an ZrO2 aufgebaut ist.
  4. Gerüstmaterial nach Anspruch 3, mit einem Anteil von 5,5–16 mol % CeO2 in ZrO2.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Gerüstes in einem vollkeramischen Zahnersatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gerüstmaterial nach einem der Ansprüche 3 oder 4 als dichtgesintertes Material formbearbeitet wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Gerüstes in einem vollkeramischen Zahnersatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gerüstmaterial nach einem der Ansprüche 3 oder 4 porös gesintert wird, danach formbearbeitet wird, gefolgt von einer Verfestigung durch Dichtsinterung oder Infiltration mit einem Infiltrationsglas.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Infiltrationsglas 15 bis 35 Gew% La2O3, 10–25 Gew% SiO2, 10–25 Gew% Al2O3, 5–20 Gew% B2O3, 5 –20 Gew% CaO, 0–10 Gew% ZrO2, 0–10 Gew% TiO2 und 0–15 Gew% CeO2 enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Infiltrationsglas weitere Metalloxide in einer Oxidationsstufe zur Stabilisierung des ZrO2 enthält.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Infiltrationsglas 0–10 Gew% MgO und/oder 0–10 Gew% Y2O3 enthält.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Infiltrationsglas Pigmente enthält.
  11. Verwendung von Cer-stabilisiertem ZrO2 zur Herstellung von Gerüstmaterialien, die als Restauration im Dentalbereich einsetzbar sind.
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