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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Kit zur Herstellung eines
Dentalproduktes. Weiter betrifft die Erfindung ein Gerät,
welches die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ermöglicht.
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Unter
einem Dentalprodukt im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere
eine kieferorthopädische Schiene, eine Bissschablone, eine Miniplastschiene,
eine Knirscherschiene, eine Verbandplatte, eine Aufbissschiene,
eine Bissführungsschiene, eine Fluidierungsschiene, eine
Bleachingschiene, eine Übertragungsschiene, ein Mundschutz, ein
Positioner oder ein Medikamententräger aus einem thermoplastischen
Material verstanden. Ein Dentalprodukt kann aber auch ein Zahnabdruck
sein, d. h. eine Negativform der Zahnsituation, die beispielsweise
in Form einer erstarrten thermoplastischen Folie erhalten wird.
Von einer solchen Abformung kann dann analog den klassischen Zahnabdruckmaterialien
durch Ausgießen mit einem Modellmaterial, wie Gips, ein
Arbeitsmodell zur weiteren Anfertigung von Zahnersatz hergestellt
werden.
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Ein
als eine Schiene ausgebildetes Dentalprodukt zur kieferorthopädischen
Behandlung ist beispielsweise aus der
US 2006/0093983 A1 bekannt. In
der
DE 103 49 047
B3 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dentalschiene
beschrieben, wobei ein Abdrucklöffel mit einem plastisch
verformbaren Material beschickt ist, auf welchem eine thermoplastische Folie
vorgesehen ist, die zusammen mit dem plastisch verformbaren Material
oder getrennt hiervon, beispielsweise in einem Wasserbad, erwärmt
wird. In diesem erwärmten Zustand ist die thermoplastische Folie
plastisch verformbar und kann zur Herstellung der Dentalschiene
direkt in den Mund eines Patienten appliziert werden. Die thermoplastische
Folie wird hierzu mittels des plastisch verformbaren Materials an die
Zähne und/oder das Zahnfleisch angelegt. Nach dem Erkalten
der thermoplastischen Folie auf Körpertemperatur verfestigt
diese und kann in diesem Zustand leicht aus dem Patientenmund entnommen
werden.
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In
der
WO 2005/113675
A2 ist ein Verfahren zum individuellen Anpassen einer vorgefertigten Dentalschiene
beschrieben. Hierzu soll die Dentalschiene in einem Wasserbad oder
in ein befeuchtetes Tuch eingewickelt in einem Mikrowellenofen erhitzt
werden, bevor sie im Mund angepasst wird. Weiter sind aus der
US 5,076,791 und aus der
US 6,364,665 Verfahren bekannt,
bei welchen ein dünnes thermoplastisches Material beispielsweise
in kochendem Wasser erhitzt wird, um dann auf den Zähnen
im Mund adaptiert zu werden. Diese Verfahren bergen die Gefahr,
dass ein erhöhter Wärmeeintrag durch die stark
erhitzte Schiene im Patientenmund als unangenehm empfunden wird
oder gar zu Verletzungen führt.
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Die
ERKODENT Erich Kopp GmbH, 72285 Pfalzgrafenweiler, Deutschland,
bietet zudem unter der Bezeichnung ”Erkoform 3d” ein
Tiefziehgerät an, mit welchem sich Dentalschienen aus einer
Platte oder Folie aus thermoplastischem Material an einem Gipsmodell
herstellen lassen. Dieses Gerät ist mit einem Heizstrahler
ausgestattet, unter welchem das thermoplastische Material in einem
Rahmen eingespannt erwärmt und plastifiziert werden kann.
Das thermoplastische Material kann in diesem Zustand auf das Gipsmodell
aufgelegt werden, um in Tiefziehtechnik unter Vakuum eine an die
Außenkonturen des Gipsmodells angepasste Schiene herzustellen. Dieses
Gerät ist zwar für den Einsatz in einem zahntechnischen
Labor geeignet, nicht jedoch um eine Schiene oder dgl. Dentalprodukt
intraoral, d. h. im Patientenmund, herzustellen.
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In
der
DE 10 2006
056 983 A1 wird zur Herstellung eines Dentalprodukts die
Verwendung eines thermoplastischen Material vorgeschlagen, das aus der
folgenden Gruppe ausgewählt ist: Copolymeren von Ethylen-
und Vinylacetat, Po lycaprolacton, Polypropylen, Polyethylen, Polybutenen,
Styrol-Isopren-Styrol bzw. Styrol-Butadien-Styrol-Copolymeren, thermoplastischen
Elastomeren, amorphen Polyolefinen, linearen thermoplastischen Polyurethanen,
Copolyestern, Polyamidharzen, Polyamid/EVA-Copolymeren, Polyaminoamiden
auf Basis von Dimerfettsäuren, Polyesteramiden, Polyetheramiden
oder einem Formgedächtniskunststoff.
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E/VA
(Ethylen/Vinylacetat-Copolymer) und PCL (Poly(epsilon-caprolacton))
sind hinsichtlich ihrer thermischen und rheologischen Eigenschaften grundsätzlich
zur Verwendung in einem thermoplastischen Schienensystem, d. h.
zur Herstellung eines Dentalprodukts, geeignet. Reines E/VA ist
wegen seiner geringen Härte und seinem niedrigen E-Modul
jedoch nur sehr eingeschränkt für solche zahnmedizinische
Indikationen geeignet, die harte Materialien erfordern. Reines PCL
weist dagegen zwar sehr gute mechanische Eigenschaften auf, ist
jedoch nicht transparent, was aus ästhetischen Aspekten
sowie ggf. bei einer Behandlung unter Verwendung von Licht als nachteilig
empfunden wird. Das optisch hoch transparente und mittelharte E/AA
(Ethylen/Acrylacetat-Copolymer) ist aufgrund seiner sehr hohen elastischen
Anteile im erweichten Zustand bei 85°C nicht für
die Abformung einer Dentalschiene im Patientenmund geeignet.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein
verbessertes Kit zur Herstellung eines Dentalproduktes bereitzustellen,
mit welchen ein Dentalprodukt mit hoher Passgenauigkeit intraoral
herstellbar ist, ohne dass dies von Patienten in Bezug auf den Wärmeeintrag
als unangenehm empfunden wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst: Zunächst
wird ein mit einer Stempelmasse beschickter Abdrucklöffel
bereitgestellt, wobei auf oder in dem Abdrucklöffel und/oder
der Stempelmasse ein thermoplastisches Material zur Herstellung
ei nes Dentalproduktes vorgesehen ist. Anschließend wird
das auf oder in dem Abdrucklöffel und/oder der Stempelmasse
liegende thermoplastische Material auf eine Temperatur, die unterhalb
von 200°C und oberhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen
Materials liegt, erwärmt. Besonders bevorzugt liegt diese
Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 40°C und etwa
80°C. Daraufhin wird das thermoplastische Material mit
dem mit der Stempelmasse beschickten Abdrucklöffel in einen
Patientenmund appliziert, wo das thermoplastische Material unter
Ausbildung eines Dentalproduktes an wenigstens einen Zahn und/oder
das Zahnfleisch für eine Zeitspanne angelegt wird, bis
das thermoplastische Material auf eine Temperatur unterhalb seiner
Erweichungstemperatur abgekühlt ist. Anschließend
werden der Abdrucklöffel, die Stempelmasse und das aus
dem thermoplastischen Material gebildete Dentalprodukt aus dem Patientenmund
entnommen. Die Erwärmung des thermoplastischen Materials
erfolgt dabei derart, dass dieses stärker erwärmt
wird als der Abdrucklöffel und/oder die Stempelmasse. Dies
erfolgt insbesondere durch die Zufuhr von gerichteter Energie.
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Unter
einer gerichteten Energie zur selektiven Erwärmung von
im Wesentlichen nur dem thermoplastischen Material wird eine gezielte
Wärmezufuhr verstanden, die beispielsweise im Wesentlichen aus
einer Richtung erfolgt. Anders als bei einer Erwärmung
in einem Wasserbad oder in einem Ofen, beispielsweise einem Mikrowellenofen,
lässt sich die Wärmeenergie somit gezielt auf
das thermoplastische Material ausrichten, so dass dieses nahezu ausschließlich
oder zumindest stärker als der Abdrucklöffel bzw.
die Stempelmasse erwärmt wird. In Bezug auf die vorliegende
Erfindung ist eine anfänglich stärkere Erwärmung
des thermoplastischen Materials bis zum Erreichen seiner Erweichungstemperatur
verglichen mit der Erwärmung des Abdrucklöffels
und/oder der Stempelmasse relevant, unabhängig davon, ob
sich bei einer ausreichend langen Wärmezufuhr die Temperaturen
des thermoplastischen Materials, des Abdrucklöffels und
der Stempelmasse aneinander annähern. Mit anderen Worten
wird erfindungsge mäß anfänglich das thermoplastische
Material stärker als der Abdrucklöffel und/oder
die Stempelmasse erwärmt, bis die zur Ausbildung des Dentalproduktes
erforderliche Verformbarkeit erreicht wird. Das thermoplastische
Material wird dann möglichst rasch, d. h. ohne dass das
thermoplastische Material zu stark abkühlt und/oder sich
der Abdrucklöffel und/oder die Stempelmasse zu stark erwärmen, appliziert.
Das selektive stärkere Erwärmen des thermoplastischen
Materials ist auch so zu verstehen, dass bei einer gerichteten Wärmezufuhr
diese zu einem Zeitpunkt unterbrochen bzw. abgebrochen wird, bevor
sich auch der Abdrucklöffel und/oder die Stempelmasse zu
stark erwärmen.
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Als
eine Energiequelle zur selektiven Erwärmung des thermoplastischen
Materials eignen sich erfindungsgemäß insbesondere
ein Heizstrahler, eine Lampe und/oder eine Warmluftquelle.
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Zusätzlich
zu der gezielten Erwärmung des thermoplastischen Materials
kann dieses mit einem Stoff ausgerüstet werden, der den
Wärmeeintrag in das thermoplastische Material verbessert
und/oder den Wärmeeintrag in den Abdrucklöffel
und/oder in die Stempelmasse vermindert. In gleicher Weise können
der Abdrucklöffel und/oder die Stempelmasse mit einem Stoff
ausgerüstet werden oder aus einem Stoff bestehen, der den
Wärmeeintrag in den Abdrucklöffel und/oder in
die Stempelmasse vermindert. Derartige Stoffe können als
Aktivator oder Rezeptor auf eine bestimmte Energiequelle abgestimmt
sein, um die selektive Erwärmung eines Materials zu unterstützen
bzw. die Erwärmung eines anderen Materials zu vermindern.
Derartige Stoffe sind beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung
PCT/EP2007/010414 beschrieben,
auf welche vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Die
stärkere Erwärmung des thermoplastischen Materials
im Vergleich zu der Stempelmasse und/oder dem Abdrucklöffel
kann dadurch weiter unterstützt werden, dass zwischen dem
thermoplastischen Material und der Stempelmasse wenigstens eine
Isolierschicht und/oder Isolierlösung vorgesehen ist. Diese
Isolierschicht oder Isolierlösung kann eine thermische
Entkopplung zwischen dem thermoplastischen Material und der Stempelmasse
bewirken und/oder ein Ablösen des thermoplastischen Materials
von der Stempelmasse erleichtern. Zusätzlich oder alternativ
zu der Isolierschicht und/oder der Isolierlösung kann zwischen
dem thermoplastischen Material und der Stempelmasse ein Luftpolster
vorgesehen sein, welches die Wärmeübertragung
von dem thermoplastischen Material auf die Stempelmasse erschwert
oder verzögert.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
erfolgt die Erwärmung des thermoplastischen Materials nur
bis zu einer definierten Temperatur, die durch einen Temperaturindikator in
und/oder an dem Abdrucklöffel, der Stempelmasse, dem thermoplastischen
Material und/oder der Isolierschicht insbesondere durch einen Farbumschlag
angezeigt werden kann. Somit ist es für einen Benutzer
leicht möglich, die ausreichende Erwärmung des
thermoplastischen Materials zu erkennen und eine weitere Wärmezufuhr
zu unterbinden, die entweder das thermoplastische Material zu stark
erwärmt oder eine zu große Wärmemenge
auch in die Stempelmasse und/oder den Abdrucklöffel einbringt.
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Die
Handhabung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
dadurch erleichtert werden, dass das thermoplastische Material und
die Stempelmasse vorkonfektioniert bereitgestellt werden und vor dem
ersten Schritt des Verfahrens lediglich in den Abdrucklöffel
eingebracht werden müssen. Hierzu kann das thermoplastische
Material bspw. als ein wursthüllenartiger Schlauch ausgebildet
sein, in welchem die Stempelmasse aufgenommen ist. Das Dentalprodukt
kann dann nach dem Erkalten des thermoplastischen Materials aus
dem wursthüllenartigen Schlauch herausgeschnitten werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders
einfach durchführen, wenn der Abdrucklöffel, die
Stempelmasse und das thermoplastische Material bzw. das aus diesem
gebildete Dentalprodukt gemeinsam als eine Einheit aus dem Patientenmund
entnommen werden. In einigen Anwendungsfällen kann es jedoch
auch vorteilhaft sein, zunächst nur den Abdrucklöffel
und/oder die Stempelmasse zu entnehmen, während zumindest
das thermoplastische Material noch zum weiteren Adaptieren und/oder
Aushärten im Patientenmund verbleibt.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter durch ein Kit
zur Herstellung eines Dentalproduktes gelöst, welches sich
insbesondere auch zur Verwendung in dem oben beschriebenen Verfahren
eignet. Ein Kit oder Set ist dabei eine insbesondere vorkonfektionierte
Kombination mehrerer Elemente. Das erfindungsgemäße
Kit weist hierzu einen Abdrucklöffel, der aus einem bei
Temperaturen unter etwa 110°C, insbesondere unter etwa
150°C, festen Material besteht, und der einen einer Kieferform
angepassten Boden und von diesem wegragende Seitenwände
aufweist, eine in oder auf dem Abdrucklöffel vorgesehene
Stempelmasse, die zumindest bei Temperaturen zwischen 10°C
und etwa 90°C plastisch verformbar ist, und eine thermoplastische Folie
zur Herstellung eines beispielsweise schienenartigen Dentalproduktes
auf, die bei Körpertemperatur fest und bei einer Temperatur
zwischen Körpertemperatur und etwa 150°C manuell
plastisch verformbar ist. Die thermoplastische Folie ist hierbei
mit einem ersten an die Kieferform angepassten Abschnitt ausgebildet,
der auf der dem Boden des Abdrucklöffels abgewandten Seite
der Stempelmasse angeordnet ist, und von dem Randabschnitte wegragen,
die zumindest bereichsweise die Seitenwände des Abdrucklöffels überlappend
bzw. überdeckend innen oder außen an dem Abdrucklöffel
anliegen. Zwischen dem ersten Abschnitt der thermoplastischen Folie
und der Stempelmasse kann nach einem Ausführungsbeispiel
zumindest bereichsweise ein Luftpolster ausgebildet sein, welches
bspw. ein durchgängiges Luftpolster sein kann oder aus
mehreren kleineren Luftpolstern oder -blasen bestehen kann. Dieses
Luftpolster ermöglicht es, dass die Wärmeübertragung
zwischen der thermoplastischen Folie und der Stempelmasse erschwert
und/oder verzögert wird. Dies bewirkt, dass sich insbesondere
bei Zu fuhr von gerichteter Wärmeenergie auf die thermoplastische
Folie, diese stärker und/oder rascher erwärmt
als der Abdrucklöffel und/oder die Stempelmasse.
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Wenn
die thermoplastische Folie wie oben beschrieben mit ihren Randabschnitten über
die Seitenwände des Abdrucklöffels gezogen ist,
kann ein unbeabsichtigtes Austreten der Stempelmasse aus dem Abdrucklöffel
vermieden werden. Zudem können auch der Zahnhals und/oder
das Zahnfleisch gut abgebildet werden, was insbesondere bei der
Verwendung des aus der thermoplastischen Folie hergestellten Dentalproduktes
als eine Dentalschiene relevant ist. Wenn die thermoplastische Folie
mit einer engen Passung, d. h. im Wesentlichen ohne Spiel, außen
auf dem Abdrucklöffel anliegt, verzieht sich die thermoplastische
Folie bei der Erwärmung nicht oder allenfalls geringfügig.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Material
der thermoplastischen Folie aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt
ist: Ethylene-Acrylic Acid Copolymer (bspw. Nucrel® 2806
(DuPontTM)) Copolymeren von Ethylen- und
Vinylacetat, Copolymere von Ethylen und Methylethacrylat, Polycaprolacton,
Polypropylen, Polyethylen, Polybutenen, Styrol-Isopren-Styrol bzw.
Styrol-Butadien-Styrol-Copolymeren, thermoplastischen Elastomeren,
amorphen Polyolefinen, linearen thermoplastischen Polyurethanen,
Copolyestern, Polyamidharzen, Polyamid/EVA-Copolymeren, Polyaminoamiden
auf Basis von Dimerfettsäuren, Polyesteramiden, Polyetheramiden,
Polyvinylchlorid, Celluloseester, wie Celluloseacetat, Celluloseproprionat, Cellulosebutyrat,
Polymilchsäure, Polyhydroxibutyrate oder einem Formgedächtniskunststoff
und Mischungen der genannten Kunststoffe. Diese Materialien erlauben
bei ausreichender Erwärmung eine plastische Verformung
und bewahren nach dem Erkalten eine gewisse Elastizität,
welche die Entnahme aus dem Mund erleichtert, ohne die Form des
Dentalproduktes zu zerstören.
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Die
thermoplastische Folie muss zur Herstellung eines Dentalproduktes
eine ausreichende Dicke aufweisen, um ein Einreißen oder
Durchbeißen der Folie zu vermeiden. Andererseits darf die
thermoplastische Folie auch nicht zu dick sein, so dass eine rasche
Erwärmung und Abkühlung möglich ist.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die thermoplastische Folie eine Schichtdicke
zwischen etwa 0,1 mm und etwa 4 mm, insbesondere zwischen etwa 0,5
mm und etwa 2,5 mm aufweist.
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In
Abhängigkeit des Dentalproduktes, welches mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt werden soll, kann es vorteilhaft sein, wenn
sich das thermoplastische Material und die Stempelmasse leichter
oder schwerer voneinander ablösen lassen. So wird es zur
Herstellung eines Zahnabdrucks als Dentalprodukt bevorzugt, wenn
die Stempelmasse derart klebrig formuliert ist, dass der Haftverbund zwischen
Stempelmasse und thermoplastischem Material größer
ist als die bei der Entnahme des Dentalproduktes aus dem Patientenmund
auftretenden Abzugskräfte. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens
wird es bevorzugt, wenn die Stempelmasse auch derart klebrig formuliert
ist, dass der Haftverbund zwischen Stempelmasse und Abdrucklöffel
größer ist als die bei der Entnahme des Dentalproduktes aus
dem Patientenmund auftretenden Abzugskräfte. Der Haftverbund
zwischen der Stempelmasse und dem Abformlöffel und/oder
der thermoplastischen Schiene kann auch mit mechanischen und/oder
mit chemischen Verbindungsmitteln erreicht werden.
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Dagegen
wird es bei der Herstellung einer Dentalschiene als Dentalprodukt
bevorzugt, wenn lediglich der Abdrucklöffel und die Stempelmasse
miteinander beispielsweise haftverbunden sind, während
sich das thermoplastische Material leicht von der Stempelmasse und
dem Abdrucklöffel ablösen lässt. Zur
Herstellung einer Dentalschiene wird es weiter bevorzugt, wenn das
Material der thermoplastischen Folie und/oder die Stempelmasse derart
gewählt und/oder ausgerüstet sind, dass zwischen
der thermoplastischen Folie und der Stempelmas se zumindest im Wesentlichen
keine Adhäsionskräfte ausgebildet werden. Das
Ablösen einer aus der thermoplastischen Folie gebildeten
Dentalschiene von der Stempelmasse kann auch dadurch weiter erleichtert werden,
dass zwischen der thermoplastischen Folie und der Stempelmasse wenigstens
eine als Isolierfilm, Isolierfolie und/oder Isolierlösung
ausgebildete Isolierschicht vorgesehen ist.
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Um
ein ungewolltes Herauslösen der Stempelmasse aus dem Abformlöffel
insbesondere während der Entnahme zu vermeiden, ist es
nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen,
dass der Abformlöffel und die Stempelmasse durch eine mechanische
Retention und/oder durch einen klebenden Haftverbund miteinander
verbunden sind.
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Die
Stempelmasse dient im Wesentlichen dazu, die thermoplastische Folie
auch in Hinterschneidungsbereichen gut an die Zahnsituation bzw. den
Zahnfleischrand anzupassen. Unter einer Stempelmasse wird dabei
vorliegend jedes geeignete Material verstanden, welches ausreichend
elastisch oder plastisch verformbar ist, um die thermoplastische
Folie an Zähne anzulegen und zu adaptieren. Hierzu weist
die Stempelmasse vorzugsweise eine Viskosität von über
etwa 1.000 Pas, bevorzugt etwa 1.000 bis etwa 150.000 Pas, auf.
Diese Viskositäten entsprechen Konsistenzen gemessen in
Anlehnung an die Konsistenzmessung der ISO 4823 von
15 bis 30 mm, insbesondere zwischen 20 und 25 mm.
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Wenn
der Abdrucklöffel, die Stempelmasse, die thermoplastische
Folie und/oder das Isoliermittel bzw. die Isolierschicht Mittel
zur Temperaturanzeige aufweisen, lässt sich für
einen Benutzer rasch erkennen, wann die thermoplastische Folie eine
für die Verarbeitung ausreichende Temperatur erreicht hat. Zudem
kann auch angezeigt werden, wenn die Temperatur des Abdrucklöffels,
der Stempelmasse oder der thermoplastischen Folie so hoch ist, dass
eine Verarbeitung nicht optimal möglich ist oder gar die Gefahr
einer Verletzung eines Patienten besteht. Diese Mittel zur Temperaturanzeige
können beispielsweise ein Thermostreifen oder eine Thermofarbe
oder dgl. Temperatursensor sein.
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Unabhängig
von den zuvor genannten Merkmalen besteht ein erfindungsgemäßes
Dentalprodukt, welches bspw. aus einem Kit der oben genannten Art
hergestellt wird, aus einem thermoplastischen Material, welches
aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Compounds und
Elends aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (E/VA) und Poly(epsilon-caprolacton)
(PCL), Compounds und Elends aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (E/VA)
und Ethylen/Acrylacetat-Copolymer (E/AA), Compounds und Elends aus Ethylen/Acrylacetat-Copolymer
(E/AA) und Poly (epsilon-caprolacton) (PCL), sowie Trans-1,4-Polyisopren.
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Der
Erfindung liegt dabei der Gedanke zu Grunde, dass an die niedrigschmelzenden
Kunststoffe zum Einsatz in einem Dentalprodukt, bspw. einer Schiene,
unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, die durch die oben
genannten Materialien besonders gut erfüllt werden. Neben
einem patientenverträglichen Erweichungspunkt von 65 bis
85°C werden weiterhin je nach Indikation und Einsatzgebiet
des Dentalprodukts unterschiedliche mechanische Eigenschaften (Shore-Härte,
E-Modul, Biegefestigkeit) benötigt. Hierbei ist es insbesondere schwierig
Kunststoffe zu finden, die bei niedrigem Schmelzpunkt gleichzeitig
eine hohe Härte, E-Modul, Biegefestigkeit aufweisen. Weiterhin
sollten für eine gute Ästhetik der späteren
Schiene die Kunststoffe möglichst transparent sein.
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Zentrale
Meßmethode zur Charakterisierung der niedrigschmelzenden
Kunststoffe sind temperaturabhängige Oszillations-Rheometer-Tests,
mit denen das elastische und viskose Verhalten der Kunststoffe bei
verschiedenen Temperaturen in Aufheiz- und Abkühlkurven
dargestellt werden können und mit denen Rückschlüsse
auf das tatsächliche Verhalten der verschiedenen Kunststoffe
in den realen Prozessschritten „Erweichung im Erwärmungsmodul”, „Abformung
im Mund” und „Tragen der Schiene im Mund” gezogen
werden können.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform ist das thermoplastische
Material des Dentalprodukts ein Elend oder Compound aus etwa 99
bis etwa 30 Gew.-%, insbesondere etwa 95 bis etwa 70 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
(E/VA) und etwa 1 bis etwa 70 Gew.-%, bspw. etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Poly(epsilon-caprolacton)
(PCL). Dabei wird ein Anteil von etwa 5 Gew.-% PCL bei etwa 95 Gew.-% E/VA
sowie etwa 25 Gew.-% PCL bei etwa 75 Gew.-% E/VA besonders bevorzugt.
Derartige Elends aus E/VA und PCL weisen bei noch akzeptabler Transparenz
eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gegenüber
reinem E/VA und einen Rückgang der Geltemperaturen in den
rheologischen Aufheiz- und Abkühlkurven auf, was sich positiv
auf die Abformung und die Trageeigenschaften der Schiene auswirkt.
Zudem zeigen E/VA, PCL und deren Elends sehr positive Eigenschaften
im temperaturabhängigen rheologischen Verhalten. In der
Aufheizkurve, die den Vorgang des Erweichens in einem Erwärmungsmodul
(„gerichtete Wärme”) simuliert sind alle
Materialien bei der maximal vom Patienten verträglichen
Temperatur von 85°C ausreichend plastisch für
eine Abformung und weisen nur geringe störende elastische
Anteile auf.
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Alternativ
hierzu kann das thermoplastische Material ein Elend oder Compound
aus etwa 99 bis etwa 30 Gew.-%, insbesondere etwa 95 bis etwa 70 Gew.-%
Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (E/VA) und etwa 1 bis etwa 70 Gew.-%,
insbesondere etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Ethylen/Acrylacetat-Copolymer (E/AA)
sein.
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In
der Abkühlkurve sind bei diesen besonders geeigneten Materialien
sogenannte Plateaus zu erkennen. Trotz fortschreitender Abkühlung
erstarrt das Material nicht so schnell wie es aus der Aufheizkurve
zu erwarten wäre (Hysterese). Die Plastizität bleibt
bis zu tieferen Temperaturen (z. B. bis etwa 60°C) erhalten.
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Grundsätzlich
wird es bevorzugt, wenn das Aufheiz- und Abkühlverhalten
des thermoplastischen Materials einen Hysterese-Effekt aufweist,
der bei der Abkühlung eine plastische Verformbarkeit bei niedrigeren
Temperaturen als bei dem Aufheizen zeigt. Dies kommt dem Abformvorgang
bei der Schienenerstellung entgegen, da sich die Materialien auf dem
Weg aus dem Erwärmungsmodul oder dgl. bis in den Patientenmund
bereits abkühlen können, dann aber immer noch
für den Abformvorgang geeignet, d. h. ausreichend plastisch
sind und die niedrigere Temperatur noch besser vom Patienten akzeptiert
wird. Die Materialien sind bei Mundtemperatur d. h. mit Sicherheitsabstand
bei 45°C wieder soweit erstarrt, dass sie der mechanischen
Belastung im Mund ohne bleibende Verformung standhalten können.
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Für
eine gute Verarbeitung wird es bevorzugt, wenn das thermoplastische
Material bei einer Temperatur von etwa 60°C bis etwa 90°C,
insbesondere bei etwa 85°C, ausreichend plastisch für
eine Abformung ist und nur geringe elastische Anteile aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Kit ist vorzugsweise dadurch
gekennzeichnet, dass der Abdrucklöffel und die thermoplastische
Folie derart gestaltet und angeordnet sind, dass die Folie zumindest
im Frontzahnbereich nicht an der Kante der äußeren
(vestibulären) Löffelwand aufliegt. Mit anderen
Worten besteht ein vorzugsweise mit Stempelmasse gefüllter
Abstandsbereich zwischen dem dem Boden des Löffels abgewandten
umlaufenden Rand und der Innenseite der Folie (Vorform). Dies kann
erreicht werden über eine im Vergleich zu der Höhe
der äußeren Seitenwand zumindest abschnittsweise
größeren Höhe eines Seitenwandbereichs
der Folie. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann zu bevorzugen,
wenn die Folie mit ihren Seitenwandbereichen auf der Innenseite der
Löffelwände, also zwischen der Stempelmasse und
der Löffelwand, angeordnet ist. Eine Kante eines Seitenwandbereichs
der Folie kann hierbei auf dem Boden des Löffels aufliegen.
Alternativ kann sich ein Seitenwandbereich der Folie auch die Löffelwand von
außen überlappend auf dem Löffel, bspw.
auf nach radial außen vorstehenden Vorsprüngen und/oder
dem Griff des Löffels abstützen. Durch diese Gestaltung
der Folie (Vorform) und des Löffels wird ein Nachfließen
der Folie während der Abformung erleichtert.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Gerät zu selektiven Erwärmung
eines thermoplastischen Materials, welches insbesondere in einem
Verfahren der oben genannten Art verwendbar ist. Das erfindungsgemäße
Gerät weist eine Energiequelle, insbesondere in Form eines
Heizstrahlers, wie Infrarotstrahler in Form von Kontur-, Flächen-
oder Omegastrahlern, oder einer Lampe, bspw. einer Leuchtstoffröhre,
Halogenlampe, Metalldampflampe, Gasentladungslampe, Leuchtdiode
oder Glühlampe, und/oder einer Warmluftquelle, und eine
Aufnahmeeinrichtung für ein Kit auf, welches beispielsweise
ein Kit der oben genannten Art sein kann, und zumindest einen Abdrucklöffel,
eine Stempelmasse und das zu erwärmende thermoplastische
Material aufweist. Dabei ist die Aufnahmeeinrichtung erfindungsgemäß der
Energiequelle derart zugeordnet, dass im Wesentlichen nur das thermoplastische
Material der unmittelbaren Wärmestrahlung der Energiequelle
ausgesetzt ist. Die Zuordnung zwischen dem Kit und der Energiequelle
ist also derart, dass das thermoplastische Material der Energiequelle
zugewandt ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Geräts sind zwischen der Energiequelle und der Aufnahmeeinrichtung
Mittel zum gerichteten Leiten der Wärmestrahlung der Energiequelle
auf das thermoplastische Material vorgesehen. Diese Mittel können
beispielsweise bei der Verwendung einer Warmluftquelle als Energiequelle als
eine Leitung ausgestaltet sein, welche die warme Luft auf das thermoplastische
Material leitet.
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Dem
erfindungsgemäßen Gerät kann weiter eine
Steuerung- oder Regeleinrichtung zugeordnet sein, welche die Erwärmung
des Kits bei einer bestimmten Temperatur entweder in Abhängigkeit
eines beispielsweise voreinstellbaren Zeitwerts und/oder in Abhängigkeit
einer Messgröße, die einen definierten Zustand
des thermoplastischen Materials wiedergibt, ein- oder ausgeschaltet
werden. Derartige Messgrößen können z.
B. die Temperatur des thermoplastischen Materials, seine Konsistenz
und/oder seine Farbe sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen schematisch:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines unbefüllten Abdrucklöffels,
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2 im
Querschnitt einen befüllten Abdrucklöffel nach
einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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3 im
Querschnitt einen befüllten Abdrucklöffel nach
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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4 eine
Draufsicht auf eine Dentalschiene,
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5 im
Querschnitt einen befüllten Abdrucklöffel nach
einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
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6 im
Querschnitt einen befüllten Abdrucklöffel nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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In
den 1 bis 3, 4 und 5 ist ein
Abdrucklöffel 1 dargestellt, der bspw. einem herkömmlichen
Abdrucklöffel zur Herstellung einer Gebissabformung mit
einer Dicke z. B. von 0,5 mm, 0,8 mm, 1,0 mm oder 1,5 mm entspricht,
aus wel cher ein Gipsmodell erstellbar ist. Der Abdrucklöffel 1 kann aus
Metall oder vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehen, der zumindest
bei Temperaturen unterhalb von 80°C, vorzugsweise auch
bei Temperaturen unter 120°C, steif und im Wesentlichen
nicht manuell verformbar ist. Wenn der Abdrucklöffel 1 auch
bei Temperaturen unterhalb von 140°C formstabil ist, kann
er in einem Autoklav sterilisiert werden. Der Abdrucklöffel 1 hat
einen Boden, der hufeisenförmig den Konturen eines Gebisses
nachempfunden ist, und weist sich in den Figuren von dem Boden nach
oben erstreckende Seitenwände auf, so dass der Abdrucklöffel 1 einen
etwa U-förmigen Querschnitt aufweist.
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Zur
Herstellung einer in 4 gezeigten Dentalschiene 2 oder
eines anderen Dentalproduktes wird der Abdrucklöffel 1,
wie in den 2 und 3 dargestellt,
mit einem knetbaren, plastisch verformbaren Material als Stempelmasse 3 mit
einer Ausgangsviskosität bei 23°C und/oder einer
Viskosität während der Verarbeitung von mehr als
1.000 Pas, bevorzugt 1.000 bis 150.000 Pas, insbesondere zwischen
1.000 und 100.000 Pas, besonders bevorzugt 1.000 bis 80.000 Pas
befüllt. Weiter wird auf bzw. in die Stempelmasse 3 eine
thermoplastische Folie 4 aufgelegt. Die thermoplastische
Folie 4 hat dabei eine Schichtdicke zwischen 0,1 mm und
etwa 4 mm, bspw. etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm. Bei Körpertemperatur
und bei Raumtemperatur ist die thermoplastische Folie 4 fest.
Erst bei Temperaturen, die oberhalb der Körpertemperatur
liegen, d. h. zwischen 40°C und 80°C oder bei
bis zu etwa 120°C wird die thermoplastische Folie 4 plastisch
verformbar. Das knetbare Material der Stempelmasse 3 erfährt
bei diesen Temperaturen keine oder nur geringfügige Viskositätsänderungen
oder kann im Ausgangszustand bei Raumtemperatur eine zähere
Konsistenz haben und erst bei den darüber liegenden Verarbeitungstemperaturen
eine knetbare Konsistenz erhalten.
-
Der
Abdrucklöffel 1 kann als ein perforierter Löffel
mit Öffnungen zumindest in dessen Boden ausgebildet sein.
Diese Öffnungen können so gestaltet sein, dass
sie das Austreten der Stempelmasse 3 derart gestatten,
dass überschüssige Stempelmasse aus dem Abdrucklöffel 1 entweichen
kann und dass sich eine mechanische Verbindung zwischen dem Abdrucklöffel 1 und
der Stempelmasse 3 bildet.
-
Die
thermoplastische Folie 4 ist nach der in 2 dargestellten
Ausführungsform näherungsweise als eine flache
Platte ausgebildet, die über den Abdrucklöffel 1 überstehen
kann oder im Wesentlichen an die Kontur des Abdrucklöffels 1 angepasst, hufeisenförmig
zugeschnitten sein kann. Alternativ hierzu ist es auch möglich,
dass die thermoplastische Folie 4 derart auf die Stempelmasse 3 und
den Abdrucklöffel 1 gelegt wird, dass sie, wie
in 3 gezeigt, im Querschnitt näherungsweise
U-förmig gestaltet ist. Hierzu ist die thermoplastische
Folie 4 mit einem etwa einer Kieferform angepassten Abschnitt versehen,
der auf der dem Boden abgewandten Seite der Stempelmasse 3 angeordnet
ist. Von dem ersten Abschnitt ragen Randabschnitte in den 3, 5 und 6 nach
unten weg, die zumindest bereichsweise die Seitenwände
des Abdrucklöffels 1 überdeckend innen
(6) oder außen (3 und 5) auf
dem Abdrucklöffel 1 anliegen. Wie in 5 gezeigt,
können die Randabschnitte der Folie 4 den Abdrucklöffel 1 auch
so weit überlappen, dass beide Seitenwände und
zumindest ein Teil des Bodens des Abdrucklöffels 1 überdeckt
sind. Diese Gestaltung und Anordnung der Folie schützt
die Stempelmasse und (bei außen liegender Folie gemäß 3 und 5)
den Abdrucklöffel. Bei der Zufuhr gerichteter Wärmeenergie
auf die Folie für eine nicht zu lange Zeitspanne können
die Stempelmasse und der Abdrucklöffel so zumindest vor
einer zu starken Erwärmung geschützt werden. Es
wird daher im Wesentlichen nur die Folie erwärmt.
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Die
thermoplastische Folie 4 wird zur Herstellung einer Dentalschiene 2 auf
eine Verarbeitungstemperatur erwärmt, die bspw. zwischen
40°C und 80°C liegen kann. Um eine definierte
Erwärmung der thermoplastischen Folie 4 zu erreichen,
ohne die Stempelmasse 3 bzw. den Abdrucklöffel 1 stark
zu erwärmen, ist in einem Ausführungsbeispiel
zwischen der Folie 4 und der Stempelmasse 3 zumindest
bereichsweise ein Luftpolster ausgebildet, durch das der Wärmeeintrag
in die Stempelmasse 3 vermindert wird. Zudem wird die Folie 4 gezielt
erwärmt, indem insbesondere nur der Folie 4 (gerichtet)
Wärmeenergie zugeführt wird.
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Sobald
die Folie 4 ihre Verarbeitungstemperatur erreicht hat und
ausreichend plastisch verformbar ist, kann die Folie direkt in dem
Mund eines Patienten appliziert werden. Hierzu wird die thermoplastische
Folie 4 gemeinsam mit dem Abdrucklöffel 1 und
der Stempelmasse 3 auf eine Zahnreihe oder einzelne Zähne
angelegt. Wenn der steife und mit knetbarem Material befüllte
Abdrucklöffel 1 gegen die Zahnreihe gepresst wird,
verformt sich die thermoplastische Folie 4 entsprechend
der Konturen der Zähne, wobei die Stempelmasse 3 allseits
einen gleichmäßigen Druck auf die thermoplastische
Folie 4 ausübt.
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Der
Abdrucklöffel 1 kann dann gemeinsam mit der Stempelmasse 3 und
der Dentalschiene 2 aus dem Mund entnommen werden. Die
Materialien der Stempelmasse 3 und der Schiene 2 sind
dabei so gewählt, dass sie sich bei der Verarbeitungstemperatur nicht
miteinander verbinden und leicht voneinander entfernt werden können.
Insbesondere kann zwischen diesen eine Isolierschicht (in den Figuren
nicht dargestellt) vorgesehen sein, die ein leichtes Ablösen der
Stempelmasse 3 von der Dentalschiene 2 ermöglicht,
ohne diese zu beschädigen. Es hat sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn die Isolierschicht als eine verglichen mit der thermoplastischen
Folie 4 dünne Folie (in den Figuren nicht gezeigt),
bspw. In der Art einer Frischhaltefolie, ausgestaltet ist, die ggf. zusätzlich
mit einer die Adhäsion verringernden bspw. flüssigen
Beschichtung versehen ist. Die Isolierschicht kann zusätzlich
den Wärmeeintrag von der Folie 4 in die Stempelmasse 3 und/oder
den Abdrucklöffel 1 vermindern. Weiter kann bei
sämtlichen Ausführungsformen zumindest bereichsweise
ein nur in 5 angedeutetes Luftpolster 5 zwischen
dem ersten Abschnitt der thermoplasti schen Folie 4 und der
Stempelmasse 3 ausgebildet sein. Das Luftpolster 5 kann
als ein durchgehendes Luftpolster gestaltet sein, welches sich zumindest
näherungsweise über die gesamte Hufeisenform erstreckt,
oder aus mehreren kleineren Luftpolstern bestehen.
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Alternativ
hierzu kann zunächst der Abdrucklöffel 1 mit
der Stempelmasse 3 aus dem Mund entnommen werden, während
die Dentalschiene 2 im Mund verbleibt und separat entnommen
wird. Hierbei kann der Abdrucklöffel 1 mit Adhäsiven
und/oder mechanischen Retentionen versehen sein, damit die Stempelmasse 3 leichter
gemeinsam mit dem Abdrucklöffel 1 aus dem Mund
entnehmbar ist.
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Nach
einem ggf. erforderlichen Beschneiden oder sonstiger Nachbearbeitung
kann die direkt im Patientenmund erstellte Dentalschiene 2 als
kieferorthopädische Schiene, Bissschablone, Miniplastschiene,
Knirscherschiene, Verbandplatte, Aufbissschiene, Bissführungsschiene,
Fluoridierungsschiene, Bleachingschiene, Übertragungsschiene,
Mundschutz, Positioner, Medikamententräger oder dgl. eingesetzt
werden.
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Durch
die stärkere Erwärmung der thermoplastischen Folie 4 im
Vergleich zu dem Abdrucklöffel 1 bzw. der Stempelmasse 3 ist
der Wärmeeintrag in den Patientenmund insgesamt geringer
als bei einer gleichmäßigen Erwärmung
der Folie, der Stempelmasse und des Löffels, selbst wenn
die thermoplastische Folie bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren auf höhere Temperaturen erwärmt werden
sollte. Die Herstellung einer Dentalschiene ist somit nicht mit
zu hohen Temperaturbelastungen im Patientenmund verbunden, die von
Patienten als unangenehm empfunden werden können.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert:
-
1. Stempelmasse
-
Beispiel 1
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In
einem Kneter werden 43 Gew% eines trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans
mit einer Viskosität bei 20°C von 2.000.000 mPas,
49 Gew% eines Polyethylenpulvers (LDPE) mit einer mittleren Korngröße
von 17 μm und 8 Gew% eines Weißöls mit
einer Viskosität von 200 mPas homogen gemischt.
-
Man
erhält eine weiße knetbare Paste, die eine Konsistenz
von 24 mm (gemessen in Anlehnung an ISO 4823) aufweist.
Diese Stempelmasse bildet ein plastisch verformbares Mittel zum
Adaptieren einer Folie und kann aufgrund ihrer zähen Konsistenz als
funktioneller Systembestandteil in einem erfindungsgemäßen
Kit zur Herstellung eines Dentalproduktes eingesetzt werden. Die
Stempelmasse ist auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung eines Dentalproduktes geeignet.
-
Beispiel 2
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In
einem Kneter werden 43 Gew% eines trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans
mit einer Viskosität bei 20°C von 1.000.000 mPas,
52,5 Gew% eines Polytetrafluorethylenpulvers (PTFE) mit einer mittleren
Korngröße von 12 μm und 4,5 Gew% eines
Weißöls mit einer Viskosität von 200
mPas homogen gemischt.
-
Man
erhält eine weiße knetbare Paste, die eine Konsistenz
von 24 mm (gemessen in Anlehnung an ISO 4823) aufweist.
Diese Stempelmasse bildet ein plastisch verformbares Mittel zum
Adaptieren einer Folie und kann aufgrund ihrer zähen Konsistenz und
wegen ihrer hohen Trennwirkung zum thermoplastischen Schienenkunststoff
(EVA) als funktioneller Systembestandteil in einem erfin dungsgemäßen Kit
bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erstellung
eines Dentalproduktes eingesetzt werden.
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Beispiel 3
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In
einem Kneter werden 60 Gew% eines trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans
mit einer Viskosität bei 20°C von 1.000.000 mPas
und 40 Gew% eines Polypropylenpulvers (PP) mit einer mittleren Korngröße
von 38 μm homogen gemischt.
-
Man
erhält eine weiße knetbare Paste, die eine Konsistenz
von 22 mm (gemessen in Anlehnung an ISO 4823) aufweist.
Diese Stempelmasse bildet ein plastisch verformbares Mittel zum
Adaptieren einer Folie und kann aufgrund ihrer zähen Konsistenz, wegen
ihrer hohen Formbeständigkeit und ihrer geringen Neigung
zur Ölseparation während der Lagerzeit als funktioneller
Systembestandteil in einem erfindungsgemäßen Kit
zur Erstellung eines Dentalproduktes bzw. dem erfindungsgemäßen
Verfahren eingesetzt werden.
-
2. Thermoplastisches Material (Vorform
als Vorstufe eines individuellen thermoplastischen Dentalprodukts)
-
Eine
Vorform, wie sie in den nachfolgenden Beispielen beschrieben wird,
kann ein beispielsweise folienartiges Element aus dem thermoplastischen Material
sein. Dieses Element kann bereits eine zur späteren Herstellung
eines Dentalprodukts geeignete Geometrie aufweisen, insbesondere
eine im Wesentlichen hufeisenartige Ausgestaltung mit einem näherungsweise
U-förmigen Querschnitt.
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Beispiel 4
-
95
Gew% eines granulierten Ethylen-Vinylacetat Copolymers mit einem
Vinylacetatanteil von 32% und einem Schmelzpunkt von 63°C
werden mit 5 Gew% eines Polycaprolactons mit einer mittleren Molmasse
von 80.000 g/Mol und ei nem Schmelzpunkt von 59°C, das in
Granulatform vorliegt, von Hand homogen vorgemischt und über
einen Extruder in eine Spritzgussanlage eingebracht. Die über
ein Aluminiumwerkzeug zur Erzeugung einer thermoplastischen Vorform
für die spätere Dentalschiene erhaltenen Spritzgussteile
weisen eine Shore A-Härte von 62, eine optische Transparenz
für sichtbares Licht bei einer Schichtdicke von 1,7 mm
von 86% auf.
-
Diese
thermoplastische Vorform lässt sich durch Bestrahlung mit
einer Wärmequelle auf ca. 70°C erwärmen,
ist dann thermoplastisch verformbar und erstarrt bei Abkühlung
auf ca. 37°C zu einem festen flexiblen Formkörper.
Ein auf diese Weise hergestellter thermoplastischer Kunststoff ist
für das erfindungsgemäße Verfahren zur
Herstellung eines Dentalproduktes, insbesondere der direkten Schienenerstellung
im Mund, geeignet. Das thermoplastische Material kann beispielsweise
in einem erfindungsgemäßen Kit zur Erstellung
eines Dentalproduktes eingesetzt werden. Das hier beschriebene Material
kann aufgrund seiner optischen Transparenz, seiner mechanischen
Eigenschaften bei Mundtemperatur und seines plastischen Verhaltens
nach der Erwärmung z. B. zur Erstellung einer Bleachingschiene
verwendet werden.
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Beispiel 5
-
90
Gew% eines granulierten niedermolekularen Polyvinylchlorids und
10 Gew% eines Polycaprolactons mit einer mittleren Molmasse von
80.000 g/Mol und einem Schmelzpunkt von 59°C, das in Granulatform
vorliegt, werden von Hand homogen vorgemischt und über
einen Extruder in eine Spritzgussanlage eingebracht. Die über
ein Aluminiumwerkzeug zur Erzeugung einer thermoplastischen Vorform
für die spätere Dentalschiene erhaltenen Spritzgussteile
weisen eine hohe Steifigkeit und Shore A-Härte und eine
nahezu vollständige optische Transparenz für sichtbares
Licht bei einer Schichtdicke von 1,7 mm auf.
-
Diese
thermoplastische Vorform lässt sich durch Bestrahlung mit
einer Wärmequelle auf ca. 65°C erwärmen,
ist dann thermoplastisch verformbar und erstarrt bei Abkühlung
auf ca. 37°C zu einem festen Formkörper. Ein auf
diese Weise hergestellter thermoplastischer Kunststoff ist für
das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines Dentalproduktes und für ein erfindungsgemäßes
Kit geeignet. Das hier beschriebene Material kann aufgrund seiner
optischen Transparenz, seiner mechanischen Eigenschaften bei Mundtemperatur
und seines plastischen Verhaltens nach der Erwärmung z.
B. zur Erstellung einer Dentalschiene hoher mechanischer Festigkeit verwendet
werden.
-
3. Isolierschicht (Trennmittel)
-
Beim
Aufbau eines Kits zur Herstellung eines Dentalproduktes bestehend
aus einem starren Basislöffel, einer darin eingefüllten
Stempelmasse und dem darüber angebrachten thermoplastischen Schienenmaterial
(Vorform) kann zwischen die Stempelmasse und das thermoplastische
Schienenmaterial eine Isolierschicht (Trennmittel) eingebracht werden,
das in den Beispielen 6 und 7 dargestellt ist.
-
Beispiel 6
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Es
wird eine Polyethylenfolie (z. B. Haushaltsfolie Melitta Toppits
2in1) verwendet, die auf der Unterseite direkt auf der Stempelmasse
aufliegt und auf der Oberseite mit einem dünnen Film eines
trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität
bei 20°C von 10.000 mPas beschichtet ist und mit dieser
beschichteten Seite teilweise mit der Unterseite der thermoplastischen
Schienenmaterials in Kontakt seht.
-
Mit
dieser Anordnung lässt sich nach Anwendung des thermoplastischen
Schienensets im Mund ein sehr leichtes, verformungs- und rückstandsfreies Abziehen
der geformten Dentalschiene vom Stempelmaterial erreichen.
-
Beispiel 7
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Es
wird eine irreversibel plastisch verformbare Folie Hytrel 5556 von
Dupont in der Schichtdicke 50 μm verwendet, die auf der
Unterseite direkt auf der Stempelmasse aufliegt und auf der Oberseite
mit einem dünnen Film eines trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans
mit einer Viskosität bei 20°C von 10.000 mPas
beschichtet ist und teilweise mit der Unterseite der thermoplastischen
Schienenmaterials in Kontakt seht.
-
Mit
dieser Anordnung lässt sich nach Anwendung des thermoplastischen
Schienensets im Mund ein sehr leichtes, verformungs- und rückstandsfreies Abziehen
der geformten Dentalschiene vom Stempelmaterial erreichen, wobei
die verwendete Folie den Vorteil aufweist, dass sie sich zusammen
mit dem thermoplastischen Schienenkunststoff bei der Formgebung
im Mund plastisch verformt und somit keine elastischen Rückstellkräfte
aufbringt, die zu einer schwach konturierten und damit schlecht
sitzenden Zahnschiene führen könnten.
-
4. Gesamtsystem (Kit zur Herstellung eines
Dentalproduktes)
-
Beispiel 8
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Es
wird ein thermoplastisches Schienenset, d. h. ein Kit zur Herstellung
eines Dentalproduktes, aufgebaut, bestehend aus einem im Spritzguss
hergestellten starren Basislöffel aus Polypropylen, einer darin
eingefüllten Stempelmasse gemäß Beispiel
3, einem über der Stempelmasse angeordneten Trennschicht gemäß Beispiel
6 und einer darüber angebrachten thermoplastischen Vorform
gemäß Beispiel 4.
-
Die
Vorform und der Löffel sind dabei so gestaltet, dass, insbesondere
im Frontzahnbereich, die Folie der Vorform nicht an der Kante, d.
h. dem dem Boden des Löffels abgewandten umlaufenden Rand, der äußeren
(vestibulären) Löffelwand aufliegt. Dies könnte
ein Nachfließen der Folie während der Abformung
erschweren oder gar verhindern und damit die Qualität der
Abformung verschlechtern.
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Diese
auf 23°C temperierte Anordnung wird für 90 s mit
einem Gebläse mit Heißluft mit einer Temperatur
von 130°C bestrahlt. Dabei erwärmt sich die thermoplastische
Folie selektiv auf eine Temperatur von 65°C und wird somit
plastisch verformbar. Nach dieser Zufuhr von Heißluft liegt
die Temperatur der anderen Systembestandteile wesentlich niedriger. Der
Abformlöffel weist 37°C und die Stempelmasse 40°C
auf.
-
Dieses
selektiv erwärmte Kit wird bei einer Versuchsperson auf
dem Unterkiefer durch Andrücken auf die Zahnreihe appliziert.
Nach kurzer Abkühlphase von ca. einer Minute wird das Schienenset aus
dem Mund entnommen. Die Zahnkonturen haben sich durch den gleichmäßigen
Anpressdruck der Stempelmasse deutlich in der thermoplastischen Schiene
abgeformt. Die thermoplastische Schiene wird vom Basislöffel
und der Stempelmasse abgezogen, wobei das gemäß Beispiel
6 vorher eingebrachte Trennmittel ein verzugs- und rückstandsfreies
Abziehen erlaubt. Die abgezogene thermoplastisch geformte Folie
wird entlang des abgebildeten Zahnfleischsaumes mit einer Schere
abgeschnitten und zu einer fertigen Schiene angepasst. Beim Reponieren
auf die Zahnreihe sitzt die erstellte Schiene saugend auf den Zähnen
fest.
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Durch
die hohe optische Transparenz wird die Ästhetik der Zähne
beim Patienten nur wenig beeinträchtigt. Die nach diesem
Beispiel erfindungsgemäß hergestellte Schiene
kann als Matrize zur Herstellung von provisorischen Kronen und Brücken
und wegen ihrer niedrigen Shore A-Härte und Flexibilität vorzugsweise
als Bleachingschiene zur Zahnaufhellung verwendet werden.
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5. Erstellung von Zahnabdrücken
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Beispiel 9 (klebrige Stempelmasse)
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In
einem Kneter werden 50 Gew% eines trimethylsilylendgestoppten Polydimethylsiloxans
mit einer Viskosität bei 20°C von 1.000.000 mPas,
40 Gew% eines Polyethylenpulvers (LDPE) mit einer mittleren Korngröße
von 17 μm und 10 Gew% einer vor Einsatz intensiv getrockneten,
hochdispersen Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche
von 170 m2/g homogen gemischt.
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Man
erhält eine weiße knetbare Paste, die eine Konsistenz
von 24 mm (gemessen in Anlehnung an ISO 4823) aufweist.
Durch den Einsatz der hochdispersen Kieselsäure erhält
die Stempelmasse eine hohe Klebrigkeit gegenüber Polypropylen
und Ethylen-Vinylacetat-Copolymer. Die gute Klebrigkeit äußert
sich auch darin, dass die Stempelmasse sich von der Kontaktfläche
nur mit Werkzeugen oder mit Lösemittel entfernen lässt.
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Beispiel 10 (Thermoplastische Vorform
als Vorstufe zur Abformung)
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95
Gew% eines granulierten Ethylen-Vinylacetat Copolymers mit einem
Vinylacetatanteil von 32% und einem Schmelzpunkt von 63°C
werden mit 5 Gew% eines Polycaprolactons mit einer mittleren Molmasse
von 80.000 g/Mol und einem Schmelzpunkt von 59°C, das in
Granulatform vorliegt, von Hand homogen vorgemischt und über
einen Extruder in eine Spritzgussanlage eingebracht. Die über
ein Aluminiumwerkzeug zur Erzeugung einer thermoplastischen Vorform
für die spätere Abformung erhaltenen Spritzgussteile
weisen eine Shore A-Härte von 62, eine optische Transparenz
für sichtbares Licht bei einer Schichtdicke von 1,7 mm
von 86% auf.
-
Diese
thermoplastische Vorform erwärmt sich bei Bestrahlung mit
Infrarotlicht auf ca. 130°C, ist dann thermoplastisch verformbar
und erstarrt bei Abkühlung auf ca. 37°C zu einem
festen flexiblen Formkörper.
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Ein
auf diese Weise hergestellter thermoplastischer Kunststoff ist für
das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven
Erwärmung durch gerichtete Energie und unabhängig
davon zur Abdrucknahme im Mund geeignet.
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Beispiel 11 (Gesamtsystem eines thermoplastischen Abdruckmaterials)
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Es
wird ein Kit aufgebaut, bestehend aus einem im Spritzguss hergestellten
starren Basislöffel aus Polypropylen, einer darin eingefüllten
Stempelmasse gemäß Beispiel 9 und einer darüber
angebrachten thermoplastischen Vorform gemäß Beispiel 10.
Diese auf 23°C temperierte Anordnung wird durch gerichtete
Wärmeenergie auf eine Temperatur von 130°C gebracht.
Dabei erwärmt sich die thermoplastische Folie selektiv
auf eine Temperatur von 65°C und wird somit plastisch verformbar.
Nach dieser Erwärmung liegt die Temperatur der anderen Systembestandteile
wesentlich niedriger. Der Abformlöffel weist 37°C
und die Stempelmasse 40°C auf. Dieses selektiv erwärmte
Kit wird bei einer Versuchsperson auf dem Unterkiefer durch Andrücken auf
die Zahnreihe appliziert. Nach kurzer Abkühlphase von ca.
einer Minute wird das Kit aus dem Mund entnommen.
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Die
Zahnkonturen haben sich durch den gleichmäßigen
Anpressdruck der Stempelmasse präzise in der thermoplastischen
Folie abgeformt. Das Kit wird gemäß üblichen
zahntechnischen Verfahren mit Gips ausgegossen. Man erhält
ein Gipsmodell als identisches Abbild der abgeformten Zahnsituation
des Unterkiefers, anhand dessen in der Folge der Zahnersatz angefertigt
werden kann.
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6. Gerät zum Erwärmen
von thermoplastischem Material
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Ein
erfindungsgemäßes Gerät zur selektiven Erwärmung
eines thermoplastischen Materials weist eine Energiequelle, insbesondere
in Form einer Edelstahlheizung mit bspw. Laser-geschnittenen Heizleitern
mit Makanitisolation, auf. Alternativ können auch ein Heizstrahler,
eine Lampe (bspw. Infrarotstrahler, Halogenstrahler mit/ohne Reflektortechnik),
ein PTC-Heizelement, ein offenes Drahtheizsystem auf Makanitträger,
eine Ceranfeldheizung und/oder eine Warmluftquelle als Energiequelle
verwendet werden.
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Weiter
ist eine Aufnahmeeinrichtung für ein Kit, bestehend aus
einem Abdrucklöffel, einer Stempelmasse und dem zu erwärmenden
thermoplastischen Material, vorgesehen. Die Aufnahmeeinrichtung
ist der Energiequelle derart zugeordnet, dass im Wesentlichen nur
das thermoplastische Material der unmittelbaren Wärmestrahlung
der Energiequelle ausgesetzt ist. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass
die Form der Energiequelle an die des zu erwärmenden Materials
angepasst ist. So kann die Energiequelle zur Erwärmung
des Kits etwa hufeisenförmig an die der Kieferform nachempfundene
Gestaltung des Kits bzw. des thermoplastischen Materials angepasst
sein. Falls auch ein für die Abformung der Gaumenplatte
geeigneter Bereich des thermoplastischen Materials vorgesehen ist,
kann, ggf. zusätzlich ein halbkreisförmiger Bereich
der Energiequelle zugeschaltet werden.
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In
dem erfindungsgemäßen Gerät kann zusätzlich
eine oder mehrere der nachfolgenden Einheiten vorgesehen sein:
- – Erwärmungseinheit für
Wachse (dies kann mit einem selbstregelnden PTC Heizelement realisiert
werden),
- – Elektroanschlusseinheit für Bearbeitungswerkzeuge,
wie Fräsen, Schneiden, etc.,
- – Einheit für thermisches Trennen, d. h. ein
beheiztes Messer bzw. eine beheizte Schere zum Beschneiden des thermoplastischen
Materials (einschließlich Anschluss und Aufnahme für
das Trenngerät),
- – Aufnahmeeinrichtung zum Fixieren des Kits so, dass
dieses bspw. mit dem thermischen Trenngerät beschnitten
werden kann,
- – Erwärmungseinheit für thermoplastisch
verformbare Abformlöffel,
- – Heizkammer für Agar-Agar-Spritzen bzw. Hydrokolloid-Abformmaterial,
Leseeinheit zum Einlesen von Produkt- und/oder Verarbeitungsparametern,
insbesondere ein Barcodeleser, der ggf. zusammen mit einer Steuerungseinrichtung
einen Originalitätsnachweis, das Identifizieren der Materialgruppe
bzw. des Materialtyps, der Materialstärke, der Prozesstemperatur
für die Energiequelle, der Heizzeit (ggf. für
verschiedene Erwärmungsphasen), der maximalen Warmhaltezeit und/oder
der maximalen Zykluszeit durchführen kann (Ein solcher
Strichcode kann in Kombination mit dem Artikel-Code auf der Verpackung
angebracht werden oder als einzelner Code nur für die Einstellung
des Erwärmungsprozesses z. B. auf der Folie für
die Verpackung der thermoplastischen Schiene angebracht werden).
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Vorzugsweise
ist der Energiequelle eine Steuereinrichtung zur temperaturgesteuerten
Erwärmung des thermoplastischen Materials zugeordnet. Dabei
kann die Steuereinrichtung derart eingerichtet sein, dass die Energiequelle
das thermoplastische Material in einem ersten Schritt bei einer
vorbestimmten Temperatur erwärmt (Erwärmungsphase
1 bei einer definierten Mindesttemperatur) und in einem darauffolgenden
zweiten Schritt (Erwärmungsphase 2: Nachheizen im Taktzyklus)
mit verminderter Leistung der Energiequelle das thermoplastische
Material durchwärmt. Diese zweite Erwärmungsphase
dient der Tiefenerwär mung des thermoplastischen Materials
und erfolgt bspw. mit einer gegenüber der ersten Phase
auf 20% reduzierten Leistung der Energiequelle. Das Gerät
kann ferner auch so eingerichtet sein, dass eine Schublade, in welche
das Kit eingelegt wird, erst bei Erreichen der Mindesttemperatur für
die Erwärmungsphase 1 geöffnet werden kann. Nach
der zweiten Erwärmungsphase kann für eine vorgebbare
Zeit ein Warmhaltephase erfolgen, falls das Kit nicht sofort entnommen
wird. Zur Vermeidung von Schäden an dem Kit und/oder dem
Gerät kann dieses den Erwärmungsprozess nach einer
voreinstellbaren Zeit und/oder bei Überschreiten einer
kritischen Temperatur abbrechen bzw. das Kit auswerfen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2006/0093983
A1 [0003]
- - DE 10349047 B3 [0003]
- - WO 2005/113675 A2 [0004]
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- - EP 2007/010414 [0012]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 4823 [0024]
- - ISO 4823 [0058]
- - ISO 4823 [0060]
- - ISO 4823 [0062]
- - ISO 4823 [0079]