DE102015112494B4

DE102015112494B4 - Verfahren und Anordnung zum Verblenden von Kronen und Brücken

Info

Publication number: DE102015112494B4
Application number: DE102015112494.7A
Authority: DE
Inventors: Claudia Petroll; Thomas Klinke
Original assignee: SELECTION - DENTAL - GmbH; SELECTION DENTAL GmbH
Current assignee: DEUTSCHE AURUMED EDELMETALLE GMBH, DE
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: DE102015112494A1

Abstract

Verfahren zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Dentalstrukturen (3) mit Keramikmassen, bei dem die Keramikmasse auf den Dentalstrukturen (3) aufgebracht und anschließend in einem Brennofen gebrannt wird, wobei die Dentalstruktur (3) mit der aufgebrachten Keramikmasse vor dem Brand erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung für 2 bis 60 Minuten in zwei Stufen erfolgt, nämlich erste Erwärmung auf 90°C bis 120°C und zweite Erwärmung auf 300°C bis 400°C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Dentalstrukturen mit Keramikmassen, bei dem die Keramikmasse auf den Dentalstrukturen aufgebracht und anschließend in einem Brennofen gebrannt wird, wobei die Dentalstruktur mit der aufgebrachten Keramikmasse vor dem Brand erwärmt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Dentalstrukturen mit Keramikmassen mit einem Brennofen zur Durchführung des Keramikbrandes.
Beim Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehendem Zehnersatz, wie Kronen und Brücken, mit Keramikmassen wird auf des Zahnersatzgerüst in geeigneter Weise die Keramikmasse aufgetragen und in einem Brennofen auf die für den Keramikbrand erforderliche Temperatur erhitzt und gebrannt. Die Qualität des so erstellten Zahnersatzes ist stark abhängig von der richtigen Materialauswahl, den entsprechend geeigneten Werkzeugen, sorgfältig vorgewählten Verfahrensparametern und der Erfahrung des Zahntechnikers. Bei kleinsten Abweichungen von den Idealwerten können fatale Fehler am Zahnersatz entstehen, die zu einer hohen Ausschussrate bei der Herstellung und zu Reklamationen von den beauftragenden Zahnärzten oder den Patienten führen. Typische Schadensfälle sind:

– schlechter Metall-Keramik-Verbund,
– Sprung in der Keramik (eventuell auch später auftretend),
– Abplatzungen von Keramikscherben,
– Entstehung von Blässchen, teils offen, die auch „Froschaugen” genannt werden, und
– Verzug des Dentalwerkstücks (Gerüst), insbesondere bei großspannigen Brücken.

Früher wurde der Zahnersatz ausschließlich aus hochgoldhaltigen Legierungen hergestellt. Auf diesem aus hochgoldhaltigen Legierungen bestehenden Zahnersatz, wie Brücken, Kronen, wurde dann eine dünne Keramikschicht aufgebrannt. Die dabei verwendete Keramik hatte gegenüber der heute meist verwendeten sehr feinen und gleichmäßigen Nano-Keramik eine breitere Korngrößenverteilung, wodurch sich eine gröbere und daher für auszutreibende Bestandteile, wie Wasserdampf und Lösungsmittel, eine erheblich durchlässigere Masse darstellte.
Als Ersatz für die hochgoldhaltigen Legierungen wurden dann metallische Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramische Werkstoffe zur Herstellung des Zahnersatzes entwickelt. Gleichzeitig wurden immer feinere, mit einer gleichmäßig kleinen Korngröße (nano-Partikel) erstellte Keramik-Beschichtungen entwickelt. Damit wurde der Brennvorgang immer schwieriger. Bei kleinsten Abweichungen von den optimalen Verfahrensparametern entstanden dann die oben genannten Schadensfälle.
Meist werden die aus Dentalwerkstoffen hergestellten Kronen und Brücken zur Keramikverblendung so vorbereitet, dass sie auf einem Brenngutträger, der in Form einer keramischen Wabenplatte ausgebildet ist, platziert werden. Dabei sind in der keramischen Wabenplatte einsteckbare Haltestifte vorgesehen, die durch das Einstecken in die Wabenplatte verrutschsicher fixiert sind und an ihrer Oberseite beispielsweise konisch zulaufende Zylinderform oder Hakenform haben, so dass darauf die vorbereiteten Kronen und/oder Brücken sicher gehaltert werden können. Diese Haltestifte sind aus Metall oder Keramik.
Für eine Keramikbeschichtung wird auf der aus dem Dentalwerkstoff hergestellten Krone oder Brücke, gegebenenfalls nach einer Oberflächenvorbereitung, das mit der Trägerflüssigkeit vermischte Keramikpulver dünn aufgetragen. Die so beschichtete Krone bzw. Brücke wird auf den vorher ausgerichteten Haltestiften (Brennguthaltern) aufgelegt. Anschließend wird der Brenngutträger mit den darauf platzierten zu brennenden Kronen und Brücken in den Brennofen eingeführt. Dabei sind langsame Aufheizraten und entsprechend lange Rückkühlzeiten erforderlich, damit die Keramikmasse schadenfrei auf dem aus dem Dentalwerkstoff gebildeten Grundkörper aufgebrannt werden kann.
Die DE 1 963 886 U zeigt einen metallischen Brenngutträger, der mit Einstecklöchern für entsprechende Haltestifte ausgerüstet ist. Die Haltestifte weisen so genannte Tragbunde auf, damit die Stifte eine definierte Eindringtiefe in die im Brenngutträger vorgesehenen Einstecklöcher einnehmen.
Die US 4,184,840 A zeigt einen Haltestift für dentalkeramischen Zahnersatz, der die Form eines kegelförmigen Dorns aufweist. Auch hier werden die Haltestifte in im Brenngutträger vorgesehenen Löchern eingesteckt.
Die US 3,861,867 A zeigt eine aus einer hitzebeständigen Legierung hergestellte Brenngutträgerplatte, die mit Aufnahmeöffnungen, hier mit darin eingeschnittenen Gewinden, ausgestattet ist. Die darin einsteckbaren beziehungsweise einschraubbaren Haltestifte können unterschiedliche Gestalt, beispielsweise auch Kegelform aufweisen.
Die EP 2 495 520 A1 beschreibt einen Dentalbrenn- oder Pressofen, der im Brennraum einen Wärmeleitkörper aufweist, der bevorzugt aus Siliciumcarbid hergestellt ist. Auf dem Wärmeleitkörper ist dann zur Halterung von Kronen oder Brücken ein herkömmlicher Brenngutträger mit darin eingesteckten Haltestiften aufgelegt. Der Wärmeleitkörper soll die in der Brennkammer wirkende Wärmestrahlung aufnehmen und somit die Erwärmung von Dentalformteilen, die in einem herkömmlichen Brenngutträger mit Wabenstruktur aus Keramik eingesteckt sind, auch von unten erwärmen. Daher soll der Wärmeleitkörper eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit von größer 100 W/mK aufweisen.
Die DE 38 31 539 C3 zeigt, dass Dentalöfen im Allgemeinen als Vorwärmeöfen verwendet werden, wobei gemäß den diversen Programmvorgaben stets auf eine Temperatur von 250°C bis 400°C und danach höher erhitzt oder nach der ersten Erwärmung auf 250°C bis 400°C abgekühlt auf 60°C bzw. 80°C und danach auf 600°C bis 700°C erhitzt wird.
Die DE 10 2012 213 279 A1 beschreibt einen Sinterofen für Dentalbauteile und ein Verfahren zur Sinterung derartiger Bauteile, bei der es um ein schnelles Einführen der Dentalstruktur in den Brennofen geht. Ferner werden besondere Vorkehrungen für den Abkühlvorgang nach dem Brand beschrieben.
Die DE 199 05 666 A1 zeigt einen Brennofen, bei dem zusätzlich auf der Brennplattform ein gesondertes Heizelement vorgesehen ist, das zu einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung im gesamten Heizbereich des Brennofens führen soll.
Die Anmelderin hat in der WO 2014/094725 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zum Verblenden von Kronen und Brücken entwickelt, bei dem bzw. bei der eine planebene und geschlossen ausgebildete Brenngutträgerplatte eine wärmeleitende Erwärmung der Dentalstrukturen von innen begünstigt. Untersuchungen einer Vielzahl von Schadensfällen führten zu der überraschenden Erkenntnis, dass die im Brennofen stattfindende Erwärmung der zu verblendenden Krone bzw. Brücke über die im Ofen vorherrschende Wärmestrahlung ein Auftrocknen der mit der Trägerflüssigkeit aufgetragenen Keramikmasse von außen nach innen bewirkt, was bei zu schneller Aufheizzeit, zu dickem Auftrag und/oder sonstigen Abweichungen von den Idealparametern zu Fehlern im Keramikbrand führen. Durch das Erwärmen der Kronen und Brücken im Brennofen über wärmeleitenden Kontakt von innen nach außen, können in Verbindung mit der hohen Masse und damit der Wärmeaufnahmekapazität der Brenngutträgerplatte und anschließender Wärmeleitung über die Haltestifte an die aus dem Dentalwerkstoff erstellten Kronen und Brücken eine gleichmäßige Durchtrocknung der Keramikmasse von innen nach außen erreicht werden.
Entgegen der Auffassung der Fachwelt, die gerade eine Erwärmung über Wärmeleitung und ein Einbringen von „unnötigen Massen” in den Brennraum als schädlich ansieht, können durch das Ersetzen der leichten, kaum Wärme aufnehmenden und leitenden Brenngutträgern in Form von keramischen Wabenplatten nun mit den als massive Brenngutträgerplatte ausgebildeten Brenngutträgern und der wärmeleitenden Erwärmung von der Innenseite der Kronen und Brücken überraschend qualitätiv hochwertige Ergebnisse erzielt werden. Dabei können auch schnellere Aufheizraten und kürzere Rückkühlzeiten schadenfrei ausgeführt werden. Aufgrund der Erwärmung über Wärmeleitung von innen nach außen treten keine Blässchen (Froschaugen) mehr auf. Diese Froschaugen dürften beim Auftrocknen der Keramik im bisherigen Verfahren immer dann auftreten, wenn die Keramik von außen schneller auftrocknet, als innen die Trägerflüssigkeit, insbesondere der Wasseranteil verdampft. Entsprechend wird vermutet, dass die Froschaugen hydrothermale Schlote sind, die durch das geänderte Erwärmungsverhalten über die Brenngutträgerplatte von innen nach außen vermieden werden.
Gleichwohl kann mit diesem Verfahren noch keine stets gleichmäßige und hohe Qualität erreicht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Anordnung der beschriebenen Art so weiterzubilden, dass eine Keramikverblendung effizienter ohne Schäden und in stets wiederholbarer, hoher Qualität möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Vorrichtungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Anordnung nach Anspruch 7 gelöst.
Dadurch, dass die Erwärmung in zwei Stufen erfolgt, nämlich erste Erwärmung auf 90°C bis 120°C und zweite Erwärmung auf 300°C bis 400°C, treten bei Temperaturen ab ca. 80°C zunächst wässrige Bestandteile in Form von Wasserdampf aus der Keramikmasse aus. Bei weiterer Erwärmung treten dann auch die in der Dentalkeramikmasse enthaltenen Lösungsmittel, wie ungesättigte Alkohole, Glycerin oder ölige Bestandteile, aus. Bei diesem Verfahrensschritt bleibt die Temperatur deutlich unterhalb der Keramikbrandtemperatur, so dass die aufgebrachte Keramikmasse getrocknet wird. Beim anschließenden Keramikbrand wird im Bereich üblicher Brenntemperaturen um zum Beispiel 950°C in einem herkömmlichen Dentalbrennofen mit elektrischer Beheizung und Wärmeübertragung insbesondere über Strahlungswärme die Dentalkeramik fertiggestellt. Durch das vorherige Abtrocknen der Trägerflüssigkeit kann die Keramikmasse gleichmäßig gebrannt werden, ohne des Bläschen (Froschaugen) oder hydrothermale Schlote in der Keramik auftreten. Somit wird eine stets wiederholbare hohe Qualität der gebrannten Dentalkeramik erreicht.
Vorrichtungsgemäß ist zur Vorerwärmung neben dem Brennofen ein separates Heizgerät vorgesehen, das eine elektrisch beheizte Heizplatte hat, auf der die Dentalstrukturen wärmeleitend aufgelegt sind und vorerwärmt werden.
Wenn die Dentalstruktur mit der aufgebrachten Keramikmasse nach der Erwärmung unmittelbar in den Brennofen eingeführt und gebrannt wird, wird die von der Trägerflüssigkeit getrocknete Keramikmasse möglichst rasch dem Brennprozess zugeführt. Es wird damit vermieden, dass die Keramikmasse wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann.
Um zunächst die wässrigen Bestandteile, die bei 100°C verdampfen und anschließend die Lösungsmittelkomponenten auszutreiben, wird bei einer Ausführung der Erfindung die erste Erwärmung solange durchgeführt, bis Wasserbestandteile der aufgebrachten Keramikmasse verdampft sind, sowie die zweite Erwärmung solange durchgeführt wird, bis Lösungsmittelbestandteile der aufgebrachten Keramikmasse verdampft sind. Die Beobachtung der Verflüchtigung der Wasserbestandteile bzw. Lösungsmittelbestandteile kann dabei optisch durch die Bedienperson oder mittels geeigneter Sensorik erfolgen.
Alternativ wird die erste Erwärmung für 3 bis 10 Minuten und die zweite Erwärmung für 5 bis 15 Minuten durchgeführt. Dabei sind die Erwärmungszeiten anhand von Erfahrungswerten festgelegt und ermöglichen so einen rein zeitgesteuerten Verfahrensablauf.
Dadurch, dass eine Brenntemperatur von 880 bis 1000°C im Brennofen mit einer Aufheizzeitrate von über 80°C/min, bevorzugt 99°C/min erreicht wird, wird eine relativ schnelle Aufheizung im Brennofen und Erreichen der Brenntemperatur erreicht, so dass der gesamte Brennvorgang besonders effizient ist. Da auch die Abkühlrate mit einem ähnlichen Temperaturgradienten gewählt werden kann, wird die Bearbeitungszeit erheblich reduziert. Die relativ hohen Aufheizraten schaden jedoch nicht der Qualität der Dentalkeramik, da durch die vorherige Vorerwärmung keine Bläschen und/oder Risse in der aufgebrannten Keramik entstehen.
In weiterer vorrichtungsgemäßer Ausgestaltung ist eine Brenngutträgerplatte, auf der die Dentalstrukturen mit der aufgebrachten Keramikmasse aufgestellt sind, vorgesehen, wobei die Brenngutträgerplatte aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit größer 30 W/(m·K), bevorzugt größer 100 W/(m·K) besteht. Eine derartige Brenngutträgerplatte wird somit insbesondere aus geeigneten Metalllegierungen oder Metallen bestehen, so dass neben der hohen Wärmeleitfähigkeit auch eine hohe Wärmekapazität besteht, so dass die von einer Heizplatte elektrisch beheizte Brenngutträgerplatte mit den darauf aufgestellten Dentalstrukturen entsprechend der Vorerwärmung mit entsprechend hoher Temperatur in den Brennofen eingestellt wird und nachfolgend die Erwärmung über die elektrische Beheizung des Brennofens erfolgt. Aufgrund der geeigneten Metallegierungen entsteht bei der Erwärmung kein Verzug der Brenngutträgerplatte und der Haltestifte. Dabei erfolgt weiterhin eine Erwärmung der Dentalstruktur über wärmeleitenden Kontakt von der vorerwärmten und durch Strahlungswärme weiter erwärmten Brenngutträgerplatte auf die Dentalstrukturen. Es wird also die Dentalstruktur weiterhin gleichmäßig auch bei unterschiedlichen Wandstärken der Gerüste (Krone, massives Zwischenglied) zumindest anteilig wärmeleitend von innen beheizt, wohin gegen die Strahlungswärme der elektrischen Beheizung des Brennofens von außen auf die Dentalstrukturen einwirkt.
Ein besonders effektiv wirkender, wärmeleitender Kontakt wird dadurch erreicht, dass die Brenngutträgerplatte planeben und geschlossen ausgebildet ist und Haltestifte mit einem Standfuß mit einer ebenen Unterseite zum Aufstellen in wärmeleitendem Kontakt auf der Brenngutträgerplatte und Halten der Dentalstrukturen vorgesehen sind. Durch die gleichmäßigere Erwärmung sowohl des Dentalwerkstoffes durch Wärmeleitung von der Brenngutträgerplatte über die Haltestifte in die Kronen beziehungsweise Brücken auf der einen Seite und die Erwärmung durch Wärmestrahlung von außen nach innen werden auch die beim Erwärmen und später beim Abkühlen entstehenden Materialspannungen aufgrund von unterschiedlicher Wärmeausdehnung minimiert. Zwar wurde im Stand der Technik bereits versucht, den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Dentalwerkstoffe mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der aufzubringenden Keramikmasse in einen engen Toleranzbereich nahe beieinander zu bringen, jedoch nützt dieser theoretische Wert wenig, wenn die beiden aneinander grenzenden Materialien während des Brennvorgangs, insbesondere beim Aufheizen beziehungsweise beim Rückkühlen deutlich unterschiedliche Temperaturen zueinander aufweisen.
Auf der planebenen und geschlossenen Oberseite der Brenngutträgerplatte können die Haltestifte beliebig auf der Brenngutträgerplatte durch einfaches Aufstellen positioniert werden. Sollten sich gleichwohl beim Brennvorgang unterschiedliche Wärmeausdehnungen an den aneinanderliegenden Materialien ergeben, können die Haltestifte durch Verrutschen Wärmeausdehnungsunterschiede ausgleichen. Damit wird eine übermäßige Beanspruchung des auf den Haltestiften aufgelegten Dentalwerkstücks (Gerüst) und somit auch die Gefahr eines Verzugs beispielsweise an großspannigen Brücken, die ein nachträgliches Anpassen beim Patienten oder gar eine Neuerstellung erfordern, vermieden. Ferner können die mit einer ebenen Unterseite ausgebildeten Standfüße der Haltestifte einen möglichst großflächigen, wärmeleitenden Kontakt haben. Die ebene Unterseite des sich nach unten verbreiternden Standfußes stellt mit der Brenngutträgerplatte einen guten, relativ großflächigen Wärmeleitkontakt her. Gleichzeitig ist eine gute Standfestigkeit des auf der Brenngutträgerplatte aufgestellten Haltestiftes erreicht.
Alternativ zu einer nur passiv beheizten Brenngutträgerplatte kann diese auch aktiv elektrisch beheizbar ausgebildet sein und somit die elektrisch beheizte Heizplatte ergeben. Es ist dann möglich, die Vorerwärmung der mit der aufgebrachten Keramikmasse versehenen Dentalstrukturen auf der Brenngutträgerplatte innerhalb des Brennofens bei geöffneten Brennofen durchzuführen. Sobald die Vorerwärmung mit dem gewünschten Temperatur- und Zeitprofil durchgeführt worden ist, kann dann der Brennofen geschlossen und die Temperatur bis zur Brenntemperatur erhöht werden. Dabei kann parallel die Brenngutträgerplatte weiterhin elektrisch aktiv beheizt werden, so dass die Aufheizzeit weiter reduziert und der durch Wärmeleitung erbrachte Wärmeeintrag von innen in den Zahnersatz weiter gesteigert werden kann. Damit wird eine besonders intensive Erwärmung der Dentalstrukturen von deren Innenseite her über wärmeleitenden Kontakt von der elektrisch aktiv beheizten Brenngutträgerplatte erreicht. Die Strahlungswärme des Brennofens übernimmt dann die weitere Erwärmung der Keramikmasse bis zum Abschluss des Brennvorgangs. Die Qualität der Dentalkeramik wird dabei durch die definierte Vorerwärmung und die unmittelbar anschließende Keramikbrennstufe optimal erreicht.
Selbstverständlich kann auch eine aktiv beheizbare Brenngutträgerplatte herausnehmbar aus dem Brennofen gestaltet werden, wenn sie beispielsweise einen elektrischen Heizdraht enthält, der über elektrische Kontakte beim Einstecken der Brenngutträgerplatte in den Brennofen kontaktiert wird.
Wenn das Metall oder die Legierung der Brenngutträgerplatte und/oder der Haltestifte eine Dichte größer 4,5 kg/dm³, bevorzugt größer 8,0 kg/dm³ haben, wird eine relativ große Masse hoher Wärmeleitfähigkeit und damit eine große Wärmekapazität bereitgestellt. Die Brenngutträgerplatte wird durch Wärmestrahlung aufgrund seiner hohen Masse schneller als die Keramikmasse im Brennofen erwärmt, wobei die Wärme über Wärmeleitung gleichmäßig über die Haltestifte an die Brücke oder Krone abgegeben wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Anordnung in teils geschnittener Ansicht und
2 einen erfindungsgemäßen Brenngutträger in räumlicher Ansicht.
In 1 ist eine Anordnung mit Heizgerät 4 und Brennofen 1 auf einer Arbeitsplatte A dargestellt. Das Heizgerät 4 weist eine elektrisch beheizte Heizplatte 41 auf, auf die eine Brenngutträgerplatte 2 in wärmeleitendem Kontakt aufgelegt ist. Die Brenngutträgerplatte 2 weist eine planebene Ober- und Unterseite auf. Die Unterseite der Brenngutträgerplatte 2 liegt direkt auf der Heizplatte 41 des Heizgerätes auf. Auf der Oberseite der Brenngutträgerplatte 2 sind Haltestifte 21 aufgestellt, auf die ein Dentalwerkstück 3 fixiert ist.
Der Brennofen 1 weist eine zylinderförmige Brennkammer 11 auf, die in 1 geschnitten dargestellt ist. Um die zylinderförmige Brennkammer 11 sind Heizelemente 13 angeordnet. Unten weist die Brennkammer 11 eine Öffnung auf, die mit einer Verschlussplatte 12 während des Brennvorgangs verschlossen wird. Die Verschlussplatte 12 des Brennofens 1 ist an einer Konsole 15 für den Brennofen 1 anheb- und absenkbar montiert, wie mit Pfeil Z dargestellt. Auf der Verschlussplatte 12 ist ein Brennsockel 14, beispielsweise aus Schamotte angeordnet, auf dem der Brenngutträger 2 aufliegt, der wiederum die mit einer keramischen Verblendung zu versehenden Dentalwerkstücke, nämlich Kronen bzw. Brücken 3 mit auf dem Brenngutträger 2 aufgestellten Haltestiften 21 trägt.
In 2 ist in räumlicher Ansicht der Brenngutträger 2 in Form einer kreisrundscheibenförmigen Brenngutträgerplatte 2 dargestellt. Die Brenngutträgerplatte 2 ist an Ober- und Unterseite planeben geschliffen und besteht aus einer geeigneten metallischen Legierung hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise mit einer Wärmeleitfähigkeit größer 100 W/(m·K). Die Dichte der Brenngutträgerplatte ist größer als 8,0 kg/dm³.
Der Haltestift 21 weist einen nach unten sich in Tortenstückform verbreiternden Standfuß 22 auf, der auf seiner Unterseite flach und planeben ausgebildet ist, um einen möglichst guten thermischen Kontakt zur Brenngutträgerplatte 2, einen sicheren Stand und eine Verschiebbarkeit auf dieser zu erzielen. Jeder Haltestift 21 weist einen Dorn 23 auf, der in annähernd Zylinderform im Wesentlichen normal von der Oberfläche der Brenngutträgerplatte 2 aufsteht. Der Dorn 23 kann auch konisch oder für besondere Anwendungen hakenförmig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt hat der Dorn 23 eine sich nach oben hin konkav verjüngende Kegelstumpfform, um ein unerwünschtes Verspannen des Dorns 23 in der Krone bzw. Brücke 3 zu vermeiden. In 2 ist die Dentalstruktur 3 der Übersicht halber nicht dargestellt. Die Krone oder Brücke 3 liegt somit nur auf dem Dorn 23 auf. Für eine gute Wärmeleitung hat der Stumpf der Kegelstumpfform jedoch eine möglichst große Auflage- und Berührungsfläche. Der Dorn 23 steht exzentrisch auf dem Standfuß 22, nämlich an der Spitze der Tortenstückform im Wesentlichen normal zur planebenen Fläche der Brenngutträgerplatte 2 vorstehend, damit zwei nebeneinander gestellte Haltestifte 21 mit ihren Dornen 23 trotz der größeren Standfüße 22 möglichst nahe beieinander gestellt werden können.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise mit der in 1 dargestellten Anordnung und dem in 2 dargestellten Brenngutträger beschrieben.
Zunächst werden auf der Brenngutträgerplatte 2 in der gewünschten Anordnung die Haltestifte 21 aufgestellt und darauf die zu verblendenden Dentalwerkstücke, Kronen und Brücken 3 in an sich bekannter Weise aufgelegt. Die Abstände zwischen zwei oder mehreren Dornen 23 der Haltestifte 21 kann durch das einfache Aufstellen auf der planebenen Fläche der Brenngutträgerplatte 2 beliebig verschoben werden ohne Beachtung eines Rastermaßes, wie bei den bekannten keramischen Wabenplatten.
Wenn die Brenngutträgerplatte 2 mit ihren darauf aufstehenden Haltestiften 21 mit den Kronen bzw. Brücken 3, die in der entsprechenden Form mit Keramikmassen bestrichen sind, belegt sind, wird der Brenngutträger 2 auf die elektrisch beheizte Heizplatte 41 des Heizgerätes 4 aufgelegt. Das Heizgerät wird dabei auf eine Temperatur von ca. 100°C eingestellt, der Heizvorgang abgewartet und die erreichte Temperatur von 100°C solange gehalten, bis die wässrigen Bestandteile der aufgetragenen Keramikmasse verdampft sind. Alternativ kann auch eine bestimmte Heizdauer vorgewählt werden, beispielsweise 3 bis 10 Minuten.
Danach wird das Heizgerät 4 auf eine deutlich höhere Temperatur von beispielsweise 340°C bis 360°C gestellt. Sobald die Temperatur auf der Heizplatte 41 erreicht wird, wird diese Temperatur solange gehalten, bis alle Lösungsmittelbestandteile aus der aufgebrachten Keramikmasse verdampft sind. Alternativ wird das Heizgerät bei der eingestellten höheren Temperatur für 5 bis 15 Minuten betrieben.
Nach Beendigung dieser Vorwärmung, bei dem die wässrigen und flüchtigen Bestandteile von Wasser und Lösungsmitteln verdampft sind, wird die Brenngutträgerplatte 2 mit darauf aufliegenden Haltestiften 21 und dem Dentalwerkstück 3 oberhalb der Arbeitsplatte A vom Heizgerät 4 in den Brennofen 1 überführt. Bevorzugt erfolgt das Herüberheben unmittelbar nach Ablauf der zweistufigen Vorerwärmung, so dass die Brenngutträgerplatte 2 noch eine Temperatur nahe an der Maximaltemperatur der Vorerwärmung von beispielsweise 340°C bis 360°C aufweist.
Der Brenngutträger 2 wird auf den Brennsockel 14 des Brennofens 1 zentriert abgestellt und die Verschlussplatte 12 des Brennofens 1 mit der entsprechenden Mechanik in der Konsole 15 in die Brennkammer 11 bis zum Verschluss der Brennkammeröffnung eingefahren. Gleichzeitig werden die Heizelemente 13 des Brennofens 1 aktiviert, so dass die Brennraumtemperatur, beispielsweise mit einer Aufheizrate von ca. 100°C/min, zunimmt.
Die bereits durch die Vorwärmung vorgeheizte Brenngutträgerplatte 2 nimmt aufgrund der hohen Dichte und der durch die Plattengröße und -dicke bestimmten Masse die im Brennofen 1 herrschende Wärme, insbesondere mittels Strahlungswärme schnell auf und gibt diese über den Standfuß 22 der Haltestifte 21 über deren Dorn 23 an die darauf aufliegende Krone bzw. Brücke 3 durch Wärmeleitung weiter. Parallel wird auch das Dentalwerkstück (Krone bzw. Brücke) von außen durch die in der Brennkammer 11 vorherrschende Wärmestrahlung erwärmt. Gleichwohl hat sich gezeigt, dass die über Wärmeleitung von der Brenngutträgerplatte 2 in das darauf gehalterte Dentalwerkstück 3 eingekoppelte Wärmemenge größer ist, als die durch Wärmestrahlung von außen zugeführte Wärmemenge. Entsprechend erfolgt der Keramikbrand der auf dem Dentalwerkstück 3 aufgestrichene Keramikmasse von innen nach außen, so dass restliche flüchtige Bestandteile austreten können und hydrothermale Schlote, die in Form von Froschaugen sichtbar werden, vollständig vermieden werden. Ebenso werden Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung bzw. Schrumpfung durch die gleichmäßige Erwärmung vermieden.
Ebenso entstehen deutlich geringere mechanische Spannungen bei der Bildung des Verblendverbundes zwischen dem Dentalwerkstück 3 und der darauf aufgebrachten Keramik. Zudem können thermisch entstehende Spannungen auf den Haltestiften 21 durch einfaches Verrutschen der Haltestifte 21 auf der planebenen Brenngutträgerplatte 2 ausgeglichen und somit beseitigt werden. Abplatzungen von Keramikscherben auf dem Dentalwerkstück 3 treten somit nicht mehr auf.
Ferner hat sich gezeigt, dass durch die Vorerwärmung in Verbindung mit einer massiven Metallplatte als Brenngutträger 2 die Aufheiz- und Abkühlraten deutlich beschleunigt werden können, ohne die Stabilität und Güte der Keramikverblendung zu gefährden. Entsprechend sind auch Abkühlraten von 99°C/min gefahrlos durchführbar. Auch dies dürfte an der Vortrocknung und der gleichmäßigeren und von innen nach außen wirkenden Erwärmung am Dentalwerkstück liegen. Entsprechend können bei den Brennprozessen Zeitersparnisse von ca. 50–70% gegenüber den herkömmlichen Methoden erreicht werden.
Insgesamt können somit mit der erfindungsgemäßen Vorwärmung die bei der bisherigen Dentaltechnik beim Brennen von Keramiken auf Dentalwerkstücken (Brücken, Kronen) auftretenden Störfälle praktisch vollständig eliminiert werden. Neben den deutlichen Qualitätsvorteilen und der hohen gleichmäßigen Qualität überzeugt auch das ästhetische Erscheinungsbild der so erstellten Keramiken mit durchgängig gleichmäßig glänzender Oberfläche ohne Fehlstellen und natürlicher Transluzenz.
Bezugszeichenliste

1: Brennofen
11: Brennkammer
12: Verschlussplatte
13: Heizelement
14: Brennsockel
15: Konsole
2: Brenngutträgerplatte
21: Haltestift
22: Standfuß
23: Dorn
3: Dentalwerkstück, Krone, Brücke
4: Heizgerät
41: Heizplatte
A: Arbeitsplatte
Z: Hebe- oder Senkbewegung

Claims

Verfahren zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Dentalstrukturen (3) mit Keramikmassen, bei dem die Keramikmasse auf den Dentalstrukturen (3) aufgebracht und anschließend in einem Brennofen gebrannt wird, wobei die Dentalstruktur (3) mit der aufgebrachten Keramikmasse vor dem Brand erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung für 2 bis 60 Minuten in zwei Stufen erfolgt, nämlich erste Erwärmung auf 90°C bis 120°C und zweite Erwärmung auf 300°C bis 400°C.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dentalstruktur (3) mit der aufgebrachten Keramikmasse nach der Erwärmung unmittelbar in den Brennofen eingeführt und gebrannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erwärmung auf 340°C bis 360°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erwärmung solange durchgeführt wird, bis Wasserbestandteile der aufgebrachten Keramikmasse verdampft sind, sowie die zweite Erwärmung solange durchgeführt wird, bis Lösungsmittelbestandteile der aufgebrachten Keramikmasse verdampft sind.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erwärmung für 3 bis 10 Minuten und die zweite Erwärmung für 5 bis 15 Minuten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brenntemperatur von 880 bis ca. 1000°C im Brennofen (1) mit einer Aufheizzeitrate von über 80°C/min, bevorzugt 99°C/min erreicht wird.
Anordnung zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Dentalstrukturen (3) mit Keramikmassen zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Brennofen (1) zur Durchführung des Keramikbrandes, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Brennofen (1) ein separates Heizgerät (4) vorgesehen ist, das eine elektrisch beheizte Heizplatte (41) hat, auf der die Dentalstrukturen (3) wärmeleitend aufgelegt sind und vorerwärmt werden.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brenngutträgerplatte (2), auf der die Dentalstrukturen (3) mit der aufgebrachten Keramikmasse aufgestellt sind, vorgesehen ist, wobei die Brenngutträgerplatte (2) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit größer 30 W/(m·K), bevorzugt größer 100 W/(m·K) besteht.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngutträgerplatte (2) planeben und geschlossen ausgebildet ist und Haltestifte (21) mit einem Standfuß (22) mit einer ebenen Unterseite zum Aufstellen in wärmeleitendem Kontakt auf der Brenngutträgerplatte (2) und Halten der Dentalstrukturen (3) vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngutträgerplatte (2) aktiv elektrisch beheizbar ausgebildet ist.