DE10252798A1

DE10252798A1 - Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks

Info

Publication number: DE10252798A1
Application number: DE10252798A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Ishikawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: GB0226494D0; US6815384B2; US20030176268A1; DE10252798B4; JP2003146740A; GB2384208B; JP4540905B2; GB2384208A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks wird ein Formstück aus einer Zusammensetzung gefertigt, das eine Calciumphosphatverbindung wie Hydroxylapatit enthält, und das Formstück in einer Sauerstoffatmosphäre zu einem Sinterstück gebrannt. Die Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffatmosphäre wird auf weniger als 25 Vol.-% eingestellt. Die relative Feuchtigkeit der Sauerstoffatmosphäre wird auf weniger als 30% eingestellt. Das Brennen erfolgt 30 Minuten bis 8 Stunden lang bei einer Temperatur, die nicht kleiner als 1000 DEG C ist und unter einer Temperatur liegt, bei der sich die Calciumphosphatverbindung zersetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks, insbesondere eines Sinterstücks, das eine Calciumphosphatverbindung enthält.

Hydroxylapatit ist eine Art von Calciumphosphatkeramik (Calciumphosphatverbindung) und ein Hauptbestandteil von Knochen und Zähnen. Deshalb wird Hydroxylapatit als Biomaterial für beispielsweise einen künstlichen Knochen, eine künstliche Zahnwurzel und medizinischen/zahnmedizinischen Zement verwendet. Dabei wird das Hydroxylapatit in einem Formgebungsverfahren zunächst in die gewünschte Form gebracht und dann zu einem Sinterstück aus Hydroxylapatit gebrannt oder gesintert, das als künstlicher Knochen oder künstliche Zahnwurzel verwendet werden kann.

Soll das Sinterstück aus Hydroxylapatit als künstlicher Knochen oder künstliche Zahnwurzel verwendet werden, so muss es sowohl hohe mechanische Festigkeit als auch gute Biokompatibilität aufweisen. Die mechanische Festigkeit des Sinterstücks kann dadurch erhöht werden, dass seine relative Dichte vergrößert wird.

Jedoch nimmt die Biokompatibilität des Sinterstücks mit Erhöhung seiner relativen Dichte ab (und umgekehrt), da das Einwachsen der Osteoblasten in das Sinterstück um so schwerer wird, je größer dessen relative Dichte ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem die mechanische Festigkeit des aus Hydroxylapatit bestehenden Sinterstücks erhöht wird, ohne dass dessen relative Dichte vergrößert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks wird ein Formstück aus einer eine Calciumphosphatverbindung wie Hydroxylapatit enthaltenden Zusammensetzung gefertigt und dann in einer Sauerstoffatmosphäre gebrannt, um so das Sinterstück zu erhalten. Die Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffatmosphäre wird auf einen Wert eingestellt, der nicht kleiner als 25 Vol.-% ist. Optional wird die relative Feuchtigkeit (RH) der Sauerstoffatmosphäre auf einen Wert eingestellt, der unter 30% liegt. Das Brennen wird 30 Minuten bis 8 Stunden bei einer Temperatur durchgeführt, die nicht kleiner als 1000°C ist, jedoch unter einer Temperatur liegt, bei der eine thermische Zersetzung des Calciumphosphats auftritt.

Das so hergestellte Sinterstück hat eine hohe mechanische Festigkeit bei einer geringen relativen Dichte.

Optional ist zumindest ein Teil des Formstücks während des Brennens von einem sinterunterstützenden Material bedeckt, das für eine effiziente Erwärmung dieses bedeckten Teils des Sinterstücks sorgt, wodurch die mechanische Festigkeit des Sinterstücks zunimmt. Es hat sich herausgestellt, dass als sinterunterstützendes Material Pulver, insbesondere mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 bis 300 µm geeignet ist, da ein solches Pulver den Austausch des das Formstück umgebenden Gases ermöglicht und so wiederum dafür sorgt, dass die Atmosphäre um das Formstück herum gleichmäßig ist.

Als sinterunterstützendes Material ist ein Material geeignet, dessen Hauptkomponente eine Calciumphosphatverbindung ist, da dadurch die Biokompatibilität des Sinterstücks selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn das sinterunterstützende Material das Sinterstück kontaminiert hat oder an diesem haftet. Das sinterunterstützende Material wird vor dem Brennen des Formstücks vorzugsweise bei einer Temperatur vorgebrannt, die nicht kleiner als die für das Brennen bestimmte Temperatur ist, um so das sinterunterstützende Material zu deaktivieren.

Optional wird das Formstück vor dem Brennen oder dem Hauptbrennen vorgebrannt. Das Vorbrennen kann unter Bedingungen durchgeführt werden, die von denen für das Hauptbrennen des Formstücks vorgesehenen Bedingungen verschieden sind. Beispielsweise kann das Vorbrennen in einer Luftatmosphäre durchgeführt werden, um die Fertigungskosten für das Sinterstück zu senken.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sinterstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Sinterofen, der zum Herstellen des Sinterstücks verwendet wird,

Fig. 3 ein Beispiel eines Chromatizitätsdiagramms, das den Farbbereich des Lichtes angibt, das durch ein nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestelltes Teststück getreten ist,

Fig. 4 ein Röntgenbeugungsmuster eines Pulvers, das man durch Zerkleinern eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teststücks erhält, und

Fig. 5 ein Röntgenbeugungsmuster eines Pulvers, das man durch Zerkleinern eines Sinterstücks erhält, das nach einem von dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenen Verfahren hergestellt ist.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Sinterstücks unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Fig. 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt.

Das in Fig. 1 gezeigte Herstellungsverfahren umfasst die folgenden vier Schritte S1 bis S4.

Schritt S1

In diesem Schritt wird eine Zusammensetzung zubereitet, die Calciumphosphatverbindungen enthält. Die Calciumphosphate sind dabei beispielsweise Apatite wie Hydroxylapatit, Fluorapatit und Carbonatapatit, Dicalciumphosphat, Tricalciumphosphat, Tetracalciumphosphat und Octacalciumphosphat. Zur Zubereitung der Zusammensetzung kann eine Mischung einer oder mehrerer der oben genannten Materialien verwendet werden. Von den genannten Materialien ist Hydroxylapatit zu bevorzugen, da das daraus gefertigte Sinterstück ausgezeichnete Biokompatibilität hat und für künstliche Knochen und Zahnwurzeln verwendet werden kann.

Die Zusammensetzung kann in vielfältiger Form bereitgestellt werden, z. B. als Pulver, als Paste, die man durch Mischen des Pulvers mit einer Flüssigkeit erhält, oder als Brei. Der mittlere Durchmesser der Pulverteilchen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 200 µm, noch besser in einem Bereich von 3 bis 30 µm. Bei einem Pulver mit solch einem mittleren Teilchendurchmesser hat das hergestellte Sinterstück eine ausreichend geringe relative Dichte oder einen ausreichend großen Porengehalt.

Schritt S2

In diesem Schritt wird die in Schritt S1 zubereitete Zusammensetzung geformt. Wie oben angegeben, kann die zu formende Zusammensetzung beispielsweise als Pulver, als Paste oder als Brei vorliegen.

Liegt die Zusammensetzung als Pulver vor, so kann sie in eine vorbestimmte Form gebracht werden, indem sie zunächst in ein Formwerkzeug eingebracht und dann gepresst wird (Pulver-Pressformen).

Liegt die Zusammensetzung als Paste vor, so kann sie in die gewünschte Form gebracht werden, indem sie zunächst in das Formwerkzeug eingebracht und dann getrocknet wird. In die Zusammensetzung kann ein viskositätssteigerndes verdickendes Mittel wie Methylzellulose gemischt werden, so dass sie durch das Einbringen von Blasen in einen Gelzustand gebracht werden kann, bevor sie in das Formwerkzeug eingebracht wird. In diesem Fall wird die Trocknungstemperatur so eingestellt, dass die Zusammensetzung den Gelzustand beibehalten kann.

Liegt die Zusammensetzung als Brei vor, so wird dessen feste Phase durch das Erzeugen einer ungleichmäßigen Verteilung in dem Formwerkzeug, z. B. durch einen Absetzvorgang oder mittels einer Zentrifuge, ausgebildet, oder die feste Phase verbleibt nach einer Entwässerung in dem Formwerkzeug.

Die Formgebungstemperatur wird vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 70°C eingestellt. Normalerweise wird sie etwa auf Raumtemperatur eingestellt. Die Formgebungstemperatur ist jedoch nicht auf den oben angegebenen Bereich beschränkt.

Auf die Innenfläche des Formwerkzeugs kann ein Mittel aufgebracht werden, das das Herausnehmen des geformten Stücks aus dem Formwerkzeug erleichtert. Als ein solches Mittel können flüssiges Paraffin oder verschiedene Arten von Wachs verwendet werden. Insbesondere sind Mittel zu bevorzugen, die sich infolge der während der Brennprozesse erfolgenden Schritte S3 und S4 auftretenden Wärme zersetzen und verschwinden. Solche Mittel bleiben also nicht in dem Sinterstück zurück, so dass durch diese Mittel die Sicherheit des Sinterstücks, was eine Gefährdung des lebenden Körpers angeht, nicht herabgesetzt wird.

Die das Lösen des Sinterstücks aus dem Formwerkzeug erleichternden Mittel sind nicht auf die oben angegebenen Materialien beschränkt.

Erforderlichenfalls kann das in dem Formwerkzeug erzeugte Formstück weiter getrocknet werden, beispielsweise durch Vakuumtrocknen, Lufttrocknen, Gefriertrocknen oder dergleichen. Anschließend wird das Formstück aus dem Formwerkzeug herausgenommen. Das oben beschriebene, auf die Innenfläche des Formwerkzeugs aufgebrachte Mittel macht es möglich, dass das Formstück dem Formwerkzeug entnommen werden kann, ohne deformiert oder beschädigt zu werden.

Das Formwerkzeug kann in mehrere Teile zerlegt werden, wenn das Formstück aus ihm entfernt wird.

Das dem Formwerkzeug entnommene Formstück kann ohne jeden weiteren Prozess oder aber, nachdem es beispielsweise durch Schneiden (z. B. in Scheiben), Schleifen oder Polieren in eine bestimmte Form gebracht ist, dem nächsten Schritt S3 zugeführt werden.

Gestalt und Abmessungen des Formstücks werden entsprechend der Gestalt und den Abmessungen des gewünschten Sinterstücks und unter Berücksichtigung der Schrumpfung des Formstücks festgelegt, die während des in den folgenden Schritten S3 und S4 vorgenommenen Brennprozesses auftritt.

Schritt S3

In diesem Schritt wird das im vorhergehenden Schritt S2 hergestellte Formstück einem Vorbrenn- oder ersten Brennprozess unterzogen. Dieser Vorbrennprozess hat folgende Vorteile.

1. <1> Das Vorbrennen senkt die Herstellungskosten für das Sinterstück. So wird in dem folgenden Schritt S4 ein Hauptbrenn- oder zweiter Brennprozess von einem atmosphärischen Ofen durchgeführt, dessen Betriebskosten vergleichsweise hoch sind. Unter dem Gesichtspunkt der Herstellungskosten sollte also die für den Hauptbrennprozess benötigte Zeit verringert werden. Durch das Vorbrennen, das von einem Luftofen durchgeführt wird, dessen Betriebskosten geringer als die des atmosphärischen Ofens sind, wird die für das Hauptbrennen erforderliche Zeit verringert, so dass die Herstellungskosten für das Sinterstück gesenkt werden. So sind bei einer Atmosphärensteuerung höhere Kosten zu erwarten als bei Nutzung der Luftatmosphäre.
2. <2> Das Vorbrennen ermöglicht die Herstellung hochqualitativer, groß bemessener Sinterstücke zu geringen Kosten. So sollte ein groß bemessenes Sinterstück langsam und damit lange Zeit gebrannt werden, da sich das Sinterstück ansonsten infolge seiner beträchtlichen Schrumpfung verformt und/oder bricht und dann nur geringe Qualität aufweist, z. B. ungenaue Abmessungen und/oder schlechte mechanische Eigenschaften. Wird dieser lang andauernde Brennprozess allein von dem atmosphärischen Ofen durchgeführt, so wird das Sinterstück sehr teuer. Das Vorbrennen ermöglicht es, das Sinterstück langsam zu brennen, so dass sich dieses auch bei einer großen Abmessung nicht verformt und/oder bricht. Gleichzeitig wird die für das Hauptbrennen benötigte Zeit kurz gehalten, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden.
3. <3> Das Vorbrennen verhindert oder verringert zumindest die Schrumpfung und damit die Verformung des Sinterstücks während des Hauptbrennprozesses.
4. <4> Wird das Hauptbrennen so durchgeführt, dass das Sinter- oder Formstück in einem sinterunterstützenden Material eingebettet wird, so verhindert das Vorbrennen, dass das Formstück beim Hauptbrennprozess ungleichmäßig gebrannt wird. Der Grund dafür liegt darin, dass das Vorbrennen das Schrumpfen des Formstücks während des Hauptbrennens verhindert oder zumindest verringert. Schrumpft das Formstück während des Hauptbrennens, so entsteht eine Lücke zwischen Formstück und sinterunterstützendem Material. Diese Lücke führt zu einem ungleichmäßigen Brennen des eingebetteten Formstücks und damit zu einer ungleichmäßigen mechanischen Festigkeit des so erhaltenen Sinterstücks. Wird jedoch das Formstück vorgebrannt und damit ein gleichmäßiges Brennen des Formstücks während des Hauptbrennprozesses sichergestellt, so tritt eine solche Lücke kaum auf.
5. <5> Das vorgebrannte Formstück hat eine geringe Aktivität. Wird der Hauptbrennprozess so durchgeführt, dass das vorgebrannte Formstück in das sinterunterstützende Material eingebettet wird, so wird verhindert, dass das sinterunterstützende Material an dem Formstück haftet oder mit diesem vermischt wird. Dieser Vorteil kommt noch deutlicher zum Tragen, wenn auch das sinterunterstützende Material vor dem Hauptbrennen vorgebrannt wird.

Die Temperatur für das Hauptbrennen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 900 bis 1600°C, noch besser in einem Bereich von 1050 bis 1250°C. Die Zeit zum Vorbrennen beträgt vorzugsweise 30 Minuten bis 8 Stunden, noch besser 2 bis 4 Stunden. Die Temperatur und die Zeit zum Vorbrennen sind jedoch nicht auf die oben angegebenen Bereiche beschränkt.

Es ist darauf hinzuweisen, dass das Vorbrennen nicht von dem Luftofen durchgeführt werden muss, sondern auch durch den atmosphärischen Ofen erfolgen kann. Das Vorbrennen kann also nicht nur in Luftatmosphäre, sondern beispielsweise in der Atmosphäre eines inerten Gases wie einer Argongasatmosphäre oder einer Stickstoffgasatmosphäre oder aber in einer Sauerstoffatmosphäre z. B. mit 25 bis 100 Vol.-% Sauerstoff durchgeführt werden.

Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass das Vorbrennen unter den gleichen Bedingungen wie das weiter unten beschriebene Hauptbrennen durchgeführt werden kann, um die mechanische Festigkeit des Sinterstücks zu erhöhen.

Das Vorbrennen kann erforderlichenfalls auch mehrere Male durchgeführt werden. Es kann jedoch ganz auf das Vorbrennen verzichtet werden.

Schritt S4

In diesem Schritt wird das Hauptbrennen oder zweite Brennen des vorgebrannten Formstücks durchgeführt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Sinterofens (atmosphärischer Ofen) 1, der für das Hauptbrennen oder Hauptsintern des vorgebrannten oder vorgesinterten Formstücks verwendet wird.

Der Sinterofen 1 umfasst einen Hauptkörper 2, der einen Raum 20 zur Aufnahme des vorgebrannten Stücks enthält, Gaszuführleitungen 3 und 4 zum Einleiten von Sauerstoffgas bzw. Argongas (inertes Gas) in den Aufnahmeraum 20, eine erste Auslassleitung 5 zum Absaugen des Gases oder der Luft, das bzw. die sich in dem Aufnahmeraum 20 befindet, und eine zweite Auslassleitung 6, über die das durch die Zuführleitungen 3 und 4 in den Aufnahmeraum 20 eingeleitete Gas ausgelassen wird.

Der Hauptkörper 2 umfasst ein kastenförmiges Gehäuse 21 und eine im Wesentlichen plane Tür 22, die mit ihrem einen Ende schwenkbar an dem Gehäuse 21 montiert ist, um das Gehäuse 21 zu öffnen und zu schließen.

In dem Gehäuse 21 oder dem Aufnahmeraum 20 ist eine Heizvorrichtung 23 eingebaut, um den Aufnahmeraum 20 auf eine Temperatur zu erwärmen, die zum Sintern des vorgebrannten Stücks erforderlich ist.

Die Gaszuführleitungen 3 und 4 sind an eine Seite des Gehäuses 21 angeschlossen. Sie sind ferner an einen Sauerstoffzylinder 32 bzw. einen Argonzylinder 42 angeschlossen, um das Sauerstoffgas bzw. das Argongas in den Aufnahmeraum 20 einzuleiten.

In den Gaszuführleitungen 3 und 4 ist jeweils auf halber Strecke ein nicht gezeigtes Ventil zum Einstellen der Gasdurchflussrate vorgesehen.

Das Gaszuführzylinder 3 und 4 sind ferner jeweils mit einem Trockenzylinder 31 bzw. 41 versehen, die jeweils mit einem Trocknungsmittel wie Calciumchlorid, Magnesiumsulfat, Phosphorpentoxid, Silicagel, aktiviertes Aluminiumoxid und konzentrierter Schwefelsäure gefüllt sind. Das Sauerstoffgas und das Argongas werden durch die jeweiligen Trockenzylinder 31, 41 geleitet und so getrocknet, wenn sie über die jeweiligen Gaszuführleitungen 3 bzw. 4 in den Aufnahmeraum 20 eingeleitet werden.

Die erste Auslassleitung 5 ist mit dem Boden des Gehäuses 21, d. h. des Hauptkörpers 2 verbunden. In der ersten Auslassleitung 5 befindet sich eine Pumpe 51 zum Absaugen des Gases und/oder der Luft, die sich in dem Aufnahmeraum 20 befinden. Wird einer der Gaszylinder 32, 42 aus der jeweiligen Gaszuführleitung 3 bzw. 4 entfernt, so kann die Pumpe auch dazu verwendet werden, Luft in den Aufnahmeraum 20 einzuleiten.

Die zweite Auslassleitung 6 ist an den Deckteil des Gehäuses 21, d. h. des Hauptkörpers 2 angeschlossen. In der zweiten Auslassleitung 6 befindet sich ein Rückschlagventil 61, das einen Gasfluss nur aus dem Hauptkörper 2 heraus ermöglicht. Das in den Hauptkörper 2 geleitete Gas wird so über die zweite Auslassleitung 6 allmählich aus dem Hauptkörper 2 abgelassen.

In Schritt S4 wird das Formstück, das in Schritt S3 durch den Luftofen vorgebrannt worden ist, durch den atmosphärischen Ofen 1 in folgender Weise weiter gebrannt.

Zunächst wird das vorgebrannte Formstück in dem Aufnahmeraum 20 innerhalb des Gehäuses 21 angeordnet und die Tür 22 geschlossen, um den Aufnahmeraum 20 abzudichten.

Dann wird die Heizvorrichtung 23 eingeschaltet, um den Aufnahmeraum 20 auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, während Sauerstoffgas und Argongas durch die jeweiligen Gaszuführleitungen 3, 4 in einem vorbestimmten Verhältnis zugeführt werden. Das vorgebrannte Formstück wird so in einer Sauerstoffatmosphäre vorbestimmter Sauerstoffkonzentration gesintert. Die Sauerstoffkonzentration wird so eingestellt, dass sie nicht weniger als 25 Vol.-%, vorzugsweise nicht weniger als 45 Vol.-% beträgt, da eine ausreichende mechanische Festigkeit des Sinterstücks nicht erreicht wird, wenn das Hauptbrennen in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt, deren Konzentration bei etwa 1 atm weniger als 25 Vol.-% beträgt, wie später unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschrieben wird.

Das Hauptbrennen wird vorzugsweise in einer Atmosphäre durchgeführt, deren Feuchtigkeit möglichst gering ist, um die mechanische Festigkeit des Sinterstücks zu erhöhen. Insbesondere erfolgt das Hauptbrennen vorzugsweise in einer Sauerstoffatmosphäre, deren relative Feuchtigkeit (RH) unter 30%, noch besser unter 20% liegt.

Die Temperatur für das Hauptbrennen wird vorzugsweise auf 1000°C oder höher eingestellt, da einige Calciumphosphatarten bei einer Temperatur unterhalb von 1000°C nicht ausreichend sintern. Jedoch wird die Temperatur auf einen Wert eingestellt, der unter der Temperatur liegt, bei der sich das Calciumphosphat infolge der Wärme zersetzt. Eine solche Zersetzung führt zu einer Qualitätsminderung des Sinterstücks. Vorzugsweise wird die Temperatur auf einen Bereich von 1050 bis 1650°C eingestellt. Die Temperatur für das Hauptbrennen ist jedoch auf die genannten Bereiche nicht beschränkt.

Die für das Hauptbrennen vorgesehene Zeit liegt vorzugsweise bei 30 Minuten bis 8 Stunden, noch besser bei 2 bis 4 Stunden. Diese Zeit variiert beispielsweise in Abhängigkeit der Brenntemperatur.

Das Hauptbrennen wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, dass das vorgebrannte Stück mit einem sinterunterstützenden Material umgeben wird, das dazu dient, das vorgebrannte Stück gleichmäßig zu erwärmen, um die Herstellung eines Sinterstücks mit gleichmäßiger mechanischer Festigkeit zu ermöglichen.

Das sinterunterstützende Material kann in Form eines Pulvers, in Form von Platten oder in einer beliebigen anderen geeigneten Form bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird das sinterunterstützende Material als Pulver bereitgestellt, in das das vorgebrannte Stück während des Hauptbrennens eingebettet ist. Das Pulver ermöglicht nämlich den Gasdurchtritt zu dem in ihm eingebetteten vorgebrannten Stück und hält dabei die Atmosphäre um dieses Stück herum in einem gleichmäßigen Zustand, was die Herstellung eines Sinterstücks mit gleichmäßiger mechanischer Festigkeit ermöglicht.

Vorzugsweise wird als sinterunterstützendes Material ein Pulver eingesetzt, dessen mittlerer Teilchendurchmesser in einem Bereich von 3 bis 300 µm, noch besser in einem Bereich von 10 bis 80 µm liegt. Liegt der mittlere Teilchendurchmesser des Pulvers unterhalb des oben genannten Bereiches, so haftet das Pulver an dem Sinterstück, und es dauert lange, bis es von dem Sinterstück entfernt ist. Wird dagegen ein Pulver verwendet, dessen mittlerer Teilchendurchmesser über dem oben genannten Bereich liegt, so bereitet es Schwierigkeiten, das vorgebrannte Stück gleichmäßig zu erwärmen und so ein Sinterstück mit gleichmäßiger mechanischer Festigkeit zu erhalten. Beim Kühlen des Sinterstücks nach dem Hauptbrennen setzt dieses aus seiner dem umgebenden Gas ausgesetzten Oberfläche Sauerstoff frei, was zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit der Oberfläche des Sinterstücks führt. Die obere Grenze des Teilchendurchmessers des sinterunterstützenden Materials wird auch so festgelegt, dass die freiliegende Oberfläche des Sinterstücks klein ist und so eine signifikante Abnahme der mechanischen Festigkeit des Sinterstücks während des Abkühlens vermieden wird.

Als sinterunterstützendes Material kann jedes Material verwendet werden, das gegenüber dem vorgebrannten Stück inert ist und eine ausreichende Wärmebeständigkeit hat. Verwendbar sind Calciumphosphatverbindungen und Metalloxide wie Aluminiumoxid (Tonerde), Titandioxid (Titanerde) und Kaolinit. Das sinterunterstützende Material ist jedoch auf diese Materialien nicht beschränkt.

Als sinterunterstützendes Material kann eine Mischung aus mehr als zwei der oben genannten Materialien eingesetzt werden. Eine Mischung mit einer Calciumphosphatverbindung als Hauptkomponente ist das bevorzugte Material. Dies bedeutet, dass als sinterunterstützendes Material eine Mischung bevorzugt wird, die eine ähnliche Zusammensetzung wie die des vorgebrannten Stücks hat. Der Grund dafür liegt darin, dass eine solche Mischung die Wirksamkeit der Wärmeübertragung zwischen sinterunterstützendem Material und vorgebranntem Stück erhöht und so eine Verringerung der Brennzeit ermöglicht. Ein sinterunterstützendes Material, das eine Calciumphosphatverbindung als Hauptkomponente enthält, ist auch unter dem Gesichtspunkt von Vorteil, dass das hergestellte Sinterstück sicher im Hinblick auf den lebenden Körper ist, selbst wenn während des Hauptbrennens das Sinterstück mit dem sinterunterstützenden Material kontaminiert worden ist oder letzteres an dem Sinterstück haftet, da die Calciumphosphatverbindung selbst ein biokompatibles Material ist.

Das sinterunterstützende Material wird vorzugsweise vorgebrannt, um seine Aktivität zu senken und so zu verhindern, dass dieses an dem Sinterstück haftet oder letzteres kontaminiert. Das sinterunterstützende Material kann in dem vorhergehenden Schritt S3 durch den Luftofen zusammen mit dem Formstück vorgebrannt werden, um die Herstellungskosten für das Sinterstück zu senken.

Um wirksam zu vermeiden, dass das sinterunterstützende Material an dem Sinterstück haftet und dieses kontaminiert, wird das sinterunterstützende Material vorzugsweise bei einer Temperatur vorgebrannt, die höher ist als die für das Hauptbrennen vorgesehene Temperatur.

Das vorgebrannte Stück kann während des Hauptbrennens nur teilweise von dem sinterunterstützenden Material bedeckt sein, so dass die mechanische Festigkeit des Sinterstücks nur in bestimmten Bereichen erhöht ist, die entsprechend der Funktion des Sinterstücks festgelegt werden können.

Wie oben beschrieben, erhält man das Sinterstück durch die Schritte S1 bis S4. Das so erhaltene Sinterstück kann beispielsweise für ein Wirbelbogen- Abstandselement, einen künstlichen Knochen wie ein Gehörknöchelchen oder eine künstliche Zahnwurzel verwendet werden.

Um das Einwachsen der Osteoblasten in das Sinterstück zu erleichtern und die Biokompatibilität des Sinterstücks zu erhöhen, liegt dessen relative Dichte vorzugsweise unter 92% (Porengehalt von 8% oder mehr), noch besser unter 85%. Zudem ist die relative Dichte des Sinterstücks vorzugsweise nicht kleiner als 10%, noch besser nicht kleiner als 15%. Liegt nämlich die relative Dichte unter 10%, so wird es schwierig, ein Sinterstück herzustellen, das eine in der Praxis taugliche mechanische Festigkeit hat. Es ist darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Sinterstück selbst bei einem relativ großen Porengehalt eine ausreichende mechanische Festigkeit behält.

Im Folgenden werden einige konkrete Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Sinterstücks beschrieben.

Beispiel 1

Zubereitung eines Hydroxylapatit (Calciumphospatverbindung) enthaltenden Breis 140 g Calciumhydroxid werden in 1200 ml reines Wasser gemischt, das sich in einem Becher befindet, und dann werden 700 ml Phosphatlösung mit einer Phosphatkonzentration von 10 Gew.-% zugemischt, um so eine Hydroxylapatitlösung herzustellen.
Die Hydroxylapatitlösung wird dann versprüht und dabei getrocknet, so dass man ein Hydroxylapatitpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 18 µm erhält.
Das so erhaltene Pulver wird 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 700°C gebrannt. Anschließend wird das gebrannte Pulver zerkleinert, um so ein Hydroxylapatitpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 16 µm zu erhalten.
Schließlich wird das Hydroxylapatitpulver mit reinem Wasser gemischt, und zwar in einem Mischverhältnis Pulver zu Wasser von 5 bis 6, bezogen auf das Gewicht.

Formen des Hydroxylapatits

Der Hydroxylapatitbrei wird in ein Formwerkzeug gebracht, dessen Innenwand mit flüssigem Paraffin versehen ist. Dann wird der Brei bei einer Temperatur von 40°C zwei Tage lang (48 Stunden) getrocknet. Nach dem Trocknen wird das Formstück aus dem Formwerkzeug entfernt und zu einem Teststück geschnitten, das 32 mm lang, 17 mm breit und 5 mm dick ist.

Vorbrennen des Teststücks

Das Teststück wird 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 1200°C in Luft gebrannt, deren relative Feuchtigkeit (RH) 50% und deren Sauerstoffkonzentration 20 Vol.-% bei etwa 1 atm beträgt. Auf diese Weise erhält man ein vorgebranntes Teststück mit einer relativen Dichte von 70%.
Das vorgebrannte Teststück wird dann mit einer Diamantfeile weiter auf eine Größe von 30 mm Länge, 15 mm Breite und 3 mm Dicke geschliffen.
Die Rückseite des vorgebrannten Teststücks wird über einen Lichtwellenleiter mit Licht aus einer Halogenlampe (Wellenlänge 375 bis 4000 nm, Leistung 85 W) beleuchtet. Der Lichtwellenleiter ist 30 cm lang und hat einen Durchmesser von 4 mm. Die Helligkeit und die Chromatizität des Lichtes, das durch das Teststück getreten ist, wird mit einem Chromoskop (Typ CS-100 von Minolta) gemessen, das in einem Abstand von 35 cm von dem vorgebrannten Teststück angeordnet ist. Die gemessene Helligkeit des durch das Teststück tretenden Lichtes beträgt 200 cd/m², und die Chromatizität des Lichtes liegt in dem CIE- Chromatizitätsdiagramm in einem Bereich von -20/23x+79/92≥y> -20/23x+359/460.

Hauptbrennen des Teststücks

Das Teststück wird in ein Pulver aus Hydroxylapatit oder sinterunterstützendem Material mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 µm eingebettet und dann in dem Gehäuse 21 des in Fig. 2 gezeigten atmosphärischen Ofens 1 angeordnet. Das Hydroxylapatitpulver ist vorher 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 1200°C vorgebrannt worden.
Dann wird das Teststück zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 1200°C in einer Sauerstoffatmosphäre gebrannt, deren Sauerstoffkonzentration 100 Vol.-% (bei etwa 1 atm) und deren relative Feuchtigkeit 3% beträgt. So erhält man ein gesintertes Teststück, das nahezu die gleichen Abmessungen wie das vorgebrannte Teststück hat. Die relative Dichte des gesinterten Teststücks beträgt 71%.
Die Helligkeit und die Chromatizität des Lichtes, das durch das gesinterte Teststück getreten ist, werden in gleicher Weise wie für das vorgebrannte Teststück gemessen. Die gemessene Helligkeit beträgt 5 cd/m² und die Chromatizität liegt bei (0,66; 0,33) in dem CIE-Chromatizitätsdiagramm innerhalb des Bereiches, der durch y≥-20/23x+1999/2300 festgelegt ist (vgl. Fig. 3).
Das gesamte Teststück hat eine rötlich braune Farbe. Ein Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des rötlich braunen Teils des Teststücks erhält, zeigt in dem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° eine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist (vgl. Fig. 3). Das Röntgenbeugungsmuster wird mit einem Röntgenstrahl-Diffraktometer gemessen (Typ RINT 2000 von Rigaku).

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie im Beispiel 1 zubereitet, abgesehen davon, dass die relative Feuchtigkeit der Sauerstoffatmosphäre beim Hauptbrennen nicht auf 3%, sondern auf 25% eingestellt wird. Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks und des gesinterten Teststücks sind in diesem Beispiel die folgenden. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Ferner hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine rötlichbraune Farbe, und das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des rötlichbraunen Teils des gesinterten Teststücks erhält, hat in dem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Sauerstoffatmosphäre beim Hauptbrennen nicht auf eine Sauerstoffkonzentration von 100 Vol.-% bei etwa 1 atm, sondern auf eine Sauerstoffkonzentration von 50 Vol.-% (50 Vol.-% Sauerstoff + 50 Vol.-% Argon) bei etwa 1 atm und die relative Feuchtigkeit nicht auf 3%, sondern auf 25% eingestellt wird. Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks und des gesinterten Teststücks dieses Beispiels ergeben aus den folgenden Tabellen. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Ferner hat die gesamte Fläche des gesinterten Teststücks eine gelblich weiße Farbe, und das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des gelblichweißen Teils des Teststücks erhält, hat in dem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass das Vorbrennen in der Sauerstoffatmosphäre von 50 Vol.-% (50 Vol.-% Sauerstoff + 50 Vol.-% Argon) durchgeführt wird, deren relative Feuchtigkeit 3% an Stelle von 50% beträgt. Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks und des gesinterten Teststücks dieses Beispiels sind in den folgenden Tabellen angegeben. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine gelblich weiße Farbe, und das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des gelblich weißen Teils des Teststücks erhält, hat in dem Bereich von 36,5°≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass auf das Vorbrennen verzichtet wird. Die Eigenschaften des gesinterten Teststücks dieses Beispiels ergeben sich aus folgender Tabelle. Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine rötlichbraune Farbe, und das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des rötlichbraunen Teils des Teststücks erhält, hat in dem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass auf das Vorbrennen verzichtet wird und das Hauptbrennen in der Weise durchgeführt wird, dass das geformte Stück auf einer Aluminiumoxidplatte angeordnet wird, an Stelle es in das sinterunterstützende Material einzubetten. Die Eigenschaften des gesinterten Teststücks dieses Beispiels ergeben sich aus folgender Tabelle. Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine rötlich braune Farbe, und das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des rötlich braunen Teils des Teststücks erhält, hat in dem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Beispiel 7

Zubereitung eines Hydroxylapatit (Calciumphosphatverbindung) enthaltenden Breis

140 g Calciumhydroxid werden in 1200 ml reines Wasser gemischt, das sich in einem Becher befindet. Anschließend werden 700 ml Phosphatlösung mit einer Phosphatkonzentration von 10 Gew.-% zugemischt. Die in dem Becher befindliche Lösung wird dann gerührt, um so eine Hydroxylapatitlösung zu erhalten.
Die Hydroxylapatitlösung wird versprüht und so getrocknet, um Hydroxylapatitpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 18 µm herzustellen.
Das so erhaltene Pulver wird 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 700°C gebrannt. Das gebrannte Pulver wird dann zu einem Hydroxylapatitpulver zerkleinert, das einen mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm hat.
Anschließend wird das Hydroxylapatitpulver mittels eines Schneebesens mit einer Methylcelluloselösung (1 Gew.-%) vermischt, so dass man einen schaumigen Brei erhält. Das Mischverhältnis zwischen dem Hydroxylapatitpulver und der Methylcelluloselösung beträgt 1 : 2 (Gewichtsverhältnis).

Formen des Hydroxylapatits

Der Hydroxylapatitbrei wird in ein Formwerkzeug eingebracht, dessen Innenfläche mit flüssigem Paraffin versehen ist. Der Brei wird dann getrocknet, indem er 5 Tage lang (120 Stunden) bei 80°C erwärmt wird. Nach dem Trocknen wird das Formstück aus dem Formwerkzeug genommen und zu einem Teststück geschnitten, das 36,4 mm lang, 11,2 mm breit und 11,2 mm dick ist.

Vorbrennen des Teststücks

Das Teststück wird 4 Stunden lang bei 1200°C in Luft getrocknet, deren relative Feuchtigkeit 50% und deren Sauerstoffkonzentration bei 1 atm 20 Vol.-% beträgt. Auf diese Weise erhält man ein vorgebranntes Teststück mit einer relativen Dichte von 55%.
Das vorgebrannte Teststück wird dann mittels einer Diamantfeile weiter auf eine Größe von 26 mm Länge, 8 mm Breite und 8 mm Dicke geschliffen.
Die Rückseite des vorgebrannten Teststücks wird über einen Lichtwellenleiter, der 30 cm lang ist und einen Durchmesser von 4 mm hat, mit Licht aus einer Halogenlampe (Wellenlänge 375 bis 4000 nm, Leistung 85 W) beleuchtet. Die Helligkeit des Lichtes, das durch das Teststück getreten ist, wird mit einem Chromoskop (Typ CS-100 von Minolta) gemessen, das in einem Abstand von 35 cm von dem vorgebrannten Teststück angeordnet ist. Die gemessene Helligkeit des durchgetretenen Lichtes beträgt 115 cd/m.

Hauptbrennen des Teststücks

Das Teststück wird in ein Pulver aus Hydroxylapatit oder sinterunterstützendem Material mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 µm eingebettet und dann in dem Gehäuse 21 des in Fig. 2 gezeigten atmosphärischen Ofens 1 angeordnet. Das Hydroxylapatitpulver ist vorher 4 Stunden lang bei 1200°C vorgebrannt worden.
Dann wird das Teststück 2 Stunden lang bei 1200°C in einer Sauerstoffatmosphäre gebrannt, deren Sauerstoffkonzentration 50 Vol.-% (50 Vol.-% Sauerstoff + 50 Vol.-% Argon bei etwa 1 atm) und deren relative Feuchtigkeit 3% beträgt. So erhält man ein gesintertes Teststück, das nahezu die gleichen Abmessungen wie das vorgebrannte Teststück hat. Die relative Dichte des gesinterten Teststücks beträgt 56%.
Die Helligkeit des Lichtes, das durch das gesinterte Teststück getreten ist, wird in gleicher Weise gemessen wie die des vorgebrannten Teststücks. Die gemessene Helligkeit beträgt 1 cd/m².
Das gesamte Teststück ist gelblich weiß gefärbt. Das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des gelblich weißen Teils des Teststücks erhält, hat in einem Bereich von 36,5°≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Vergleichsbeispiel 1

In diesem Beispiel wird ein Teststück in gleicher Weise hergestellt wie im Beispiel 1, abgesehen davon, dass das Vorbrennen nicht in einer Sauerstoffatmosphäre, deren relative Feuchtigkeit 3% und deren Sauerstoffkonzentration 100 Vol.-% beträgt, durchgeführt wird, sondern in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% und einer Sauerstoffkonzentration von 20 Vol.-% (bei etwa 1 atm), und abgesehen davon, dass das vorgebrannte Teststück auf einer Aluminiumoxidplatte angeordnet und nicht in ein aus dem sinterunterstützenden Material bestehendes Pulver eingebettet wird. Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks und des gesinterten Teststücks dieses Beispiels sind folgender Tabelle zu entnehmen. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine leicht rosa Farbe und weist keinen Teil auf, der rötlich braun oder dergleichen gefärbt ist. Das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern eines um die Mitte des Teststücks liegenden Teils erhält, hat in einem Bereich von 36,5°≥ 2θ ≥ 36° eine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Vergleichsbeispiel 2

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass das Hauptbrennen nicht in einer Sauerstoffatmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration 100 Vol.-% und deren relative Feuchtigkeit 3% beträgt, durchgeführt wird, sondern in einer Argonatmosphäre mit einer Argonkonzentration von 100 Vol.-% (bei etwa 1 atm) und einer relativen Feuchtigkeit von 3%. Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks sind in den folgenden Tabellen angegeben. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine weiße Farbe und weist keinen Teil auf, der rötlich braun oder dergleichen gefärbt ist. Das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern eines um die Mitte des Teststücks liegenden Teils erhält, hat in einem Bereich von 36°≥ 2θ ≥ 36,5° eine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Vergleichsbeispiel 3

In diesem Beispiel wird das Teststück in gleicher Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, abgesehen davon, dass das Hauptbrennen nicht in einer Sauerstoffatmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration 50 Vol.-% und deren relative Feuchtigkeit 3% beträgt, durchgeführt wird, sondern in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 25% und einer Sauerstoffkonzentration von 20 Vol.-% (bei etwa 1 atm), und dass das vorgebrannte Teststück auf einer Aluminiumoxidplatte angeordnet und nicht in ein aus dem sinterunterstützenden Material bestehendes Pulver eingebettet wird.
Die Eigenschaften des vorgebrannten Teststücks und des gesinterten Teststücks dieses Beispiels sind den folgenden Tabellen zu entnehmen. Vorgebranntes Teststück

Gesintertes Teststück
Zudem hat die gesamte Oberfläche des gesinterten Teststücks eine leicht rosa Farbe und weist keinen Teil auf, der rötlich braun oder dergleichen gefärbt ist. Das Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern eines um die Mitte des Teststücks liegenden Teils erhält, hat in einem Bereich von 36°≥ 2θ ≥ 36,5° eine Intensitätsspitze, die größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Mechanische Festigkeit der Teststücke

Die mechanische Festigkeit der in den Beispielen 1 bis 7 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen gesinterten Teststücke wird mittels eines Dreipunkt- Biegetests gemessen, der gemäß dem Japanischen Industriestandard (JIS) R 1601 durchgeführt wird. In Tabelle 1 sind die Brennbedingungen für die Herstellung der Teststücke sowie deren Eigenschaften einschließlich der nach dem oben genannten Dreipunkt-Biegetest gemessenen mechanischen Festigkeit angegeben.
Wie in Tabelle 1 angegeben, haben die gesinterten Teststücke der Beispiele 1 bis 6 eine bessere mechanische Festigkeit als die der Vergleichsbeispiele 1 und 2, obgleich die relativen Dichten dieser Teststücke nahezu gleich sind. Auch zeigt das Teststück des Beispiels 7 eine bessere mechanische Festigkeit als das des Vergleichsbeispiels 3, obgleich die relativen Dichten dieser Teststücke ebenfalls nahezu gleich sind.
Aus den Eigenschaften der in den oben genannten Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Teststücke ist ableitbar, dass ein Sinterstück eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit hat, wenn eine der folgenden vier Bedingungen erfüllt ist.

1. Beaufschlagt man ein gesintertes Teststück, das 3 mm dick ist und dessen relative Dichte in einem Bereich von 67 bis 77% liegt, über einen Lichtwellenleiter mit Licht aus einer 85 W-Halogenlampe, so hat das durch das Teststück getretene Licht eine Farbe, die in dem durch y-≥20/23x+79/92 und insbesondere durch y≥-20/23x+1999/2300 definierten Bereich in dem CIE-Chromatizitätsdiagramm liegt (vgl. Fig. 3).
2. Beaufschlagt man ein gesintertes Teststück, das 8 mm dick ist und dessen relative Dichte in einem Bereich von 45 bis 55% liegt, über einen Lichtwellenleiter mit Licht aus einer 85 W-Halogenlampe, so hat das durch das Teststück getretene Licht eine Helligkeit von weniger als 15 cd/m², insbesondere 10 cd/m².
3. Das Sinterstück weist einen Teil auf, dessen Farbe (z. B. gelblich weiß, rötlich braun, grau oder schwarz) verschieden von der Farbe des geformten Stücks oder des noch nicht gebrannten Stücks ist, das üblicherweise weiß oder leicht rosa ist.
4. Das Beugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des farbigen Teils des Sinterstücks erhält, hat in einem Bereich von 36,5°≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze, deren Intensität größer als 0,5% der Hauptintensitätsspitze ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Sinterstücks, umfassend folgende Schritte:
Formen einer eine Calciumphosphatverbindung enthaltenden Zusammensetzung zu einem Formstück und
Brennen des Formstücks in einer Sauerstoffatmosphäre, deren Sauerstoffkonzentration nicht kleiner als 25 Vol.-% ist, zu einem Sinterstück.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Feuchtigkeit der Sauerstoffatmosphäre kleiner als 30% ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die nicht kleiner als 1000°C ist und unterhalb einer Temperatur liegt, bei der sich das Calciumphosphat thermisch zersetzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen 30 Minuten bis 8 Stunden dauert.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Formstücks während des Brennens von einem sinterunterstützenden Material bedeckt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als sinterunterstützendes Material ein Pulver verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver einen mittleren Teilchendurchmesser von 3 µm bis 300 µm hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptkomponente des sinterunterstützenden Materials eine Calciumphosphatverbindung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das sinterunterstützende Material vor dem Brennen des Formstücks vorgebrannt wird und dieses Vorbrennen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die nicht kleiner als die für das Brennen vorgesehene Temperatur ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück vor dem Brennen vorgebrannt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbrennen und das Brennen des Formstücks unter unterschiedlichen Brennbedingungen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromatizität von Licht, das durch das Sinterstück getreten ist, in einem CIE-Chromatizitätsdiagramm in einem Bereich von y≥-20/23x+79/92 liegt, wobei das Licht von einer Halogenlampe mit einer Leistung von 85 W über einen Lichtwellenleiter, der 30 cm lang ist und dessen Durchmesser 4 mm beträgt, auf das Sinterstück abgegeben wird, das 3 mm dick ist und dessen relative Dichte 67% bis 77% beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeit von Licht, das durch das Sinterstück getreten ist, unterhalb von 15 cd/m² liegt, wobei das Licht von einer Halogenlampe mit einer Leistung von 85 W über einen Lichtwellenleiter, der 30 cm lang ist und dessen Durchmesser 4 mm beträgt, auf das Sinterstück abgegeben wird, das 8 mm dick ist und dessen relative Dichte 45% bis 55% beträgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterstück einen farbigen Teil umfasst, dessen Farbe von der Farbe des Formstücks verschieden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Röntgenbeugungsmuster des Pulvers, das man durch Zerkleinern des farbigen Teils des Sinterstücks erhält, in einem Bereich von 36,5° ≥ 2θ ≥ 36° keine Intensitätsspitze hat, deren Intensität größer als 0,5% einer Hauptintensitätsspitze ist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dichte des Sinterstücks unter 92% liegt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Calciumphosphatverbindung Hydroxylapatit ist.

18. Sinterstück, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.