DE10346775B4

DE10346775B4 - Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile und Dentalformteil

Info

Publication number: DE10346775B4
Application number: DE10346775A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Eiselt; Tassilo Dr.-Ing. Moritz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; GDF Gesellschaft fuer Dentale Forschung und Innovationen GmbH
Current assignee: GDF Gesellschaft fuer Dentale Forschung und Innovationen GmbH
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: DE10346775A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder dergleichen, bei dem eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell einer für das Dentalformteil vorgesehenen Grundstruktur mittels elektrophoretischer Abscheidung aufgebracht und der so erhaltene Grünkörper gesintert wird, wobei vor der Abscheidung eine Zwischenschicht auf das Modell zur Herabsetzung der Adhäsion zwischen Grünkörper und Modell appliziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischenschicht ausgewählt ist aus der Gruppe: Vinylalkohole, Saccharide und Acrylate.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder dergleichen, bei dem eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell einer für das Dentalformteil vorgesehenen Grundstruktur mittels elektrophoretischer Abscheidung aufgebracht und der so erhaltene Grünkörper gesintert wird, wobei vor der Abscheidung eine Zwischenschicht auf das Modell zur Herabsetzung der Adhäsion zwischen Grünkörper und Modell appliziert wird und gemäß Anspruch 25 ein Dentalformteil.

DE 100 21 437 A1 offenbart insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Gerüsten, insbesondere Käppchen aus Alumina, in der Zahntechnik, wobei der Stumpf eines Arbeitsmodells mit einer Folie oder einem Trennmittel, das. bei Temperaturen über 45°C flüssig ist und bei Raumtemperatur eine lippenstiftartige Konsistenz aufweist, überzogen wird, auf diesen Überzug ein Schlicker aufgebracht wird und nach Trennung vom Arbeitsmodell der Schlicker nach Trocknung zum Gerüst gebrannt wird, das anschließend glasinfiltiert wird, wobei ein elektrisch leitfähiger Überzug verwendet wird, der in ein Gefäß mit Schicker getaucht wird und durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen dem Gefäß und dem leitfähigen Überzug ein Auftrag des Feststoffes des Schlickers auf dem Stumpf des Arbeitsmodells erfolgt.

In DE 43 24 438 A1 wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung oxidkeramischer Zahnersatzstücke, wie Inlays, Kronen oder sonstiger Prothesenteile, offen bart, in einem Arbeitsgang, durch Sintern eines Gemisches aus Oxidkeramikteilchen mit Bindemitteln und/oder Anmischflüssigkeiten, wobei den Keramikteilchen Teilchen aus leicht oxidierbaren Metallen, Metallsuboxiden und/oder Metallhydriden zugesetzt werden, wobei deren stabile Oxide eine zahnähnliche Färbung aufweisen müssen, wobei aus dem Gemisch Grünlinge mit den gewünschten Enddimensionen geformt werden, wobei das Sintern unter Luft- oder Sauerstoffzufuhr erfolgt, und wobei das Gewichtsverhältnis von Metall-, Metallsuboxid- und/oder Metallhydridteilchen zu Keramikteilchen so gewählt wird, daß die Volumenschrumpfung der Keramikteilchen beim Sintern durch die Volumenvergrößerung der Metall-, Metallsuboxid- und/oder Metallhydridteilchen bei der Oxidation kompensiert wird.

Aus der DE 101 15 820 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder dergleichen, bekannt, bei dem eine Suspension keramische Partikel auf ein Modell einer für das Dentalformteil vorgesehenen Grundstruktur mittels elektrophoretischer Abscheidung aufgebracht und der so erhaltene Grünkörper gesintert wird.

Häufig wird bei der Entfernung des Modells vom Grünkörper dieser zumindest teilweise oberflächenverletzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile bereitzustellen, bei dem keine entsprechenden Oberflächenverletzungen des Grünkörpers stattfinden und ein Dentalformteil bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Dentalformteil nach Anspruch 25 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder dergleichen wird eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell einer für das Dentalformteil vorgesehenen Grundstruktur mittels elektrophoretischer Abscheidung aufgebracht und der so erhaltene Grünkörper gesintert. Erfindungswesentlich dabei ist, daß vor der Abscheidung eine Zwischenschicht auf das Modell zur Herabsetzung der Adhäsion zwischen Grünkörper und Modell appliziert wird. Erfindungsgemäß handelt es sich beim Zwischenschicht-Material um Vinylalkohole, Saccharide oder Acrylate.

Beispielsweise kann es sich jedoch bei dem Zwischenschicht-Material auch um Wachs sowie Folien aus PE (Polyethylen), PP (Polypropylen) oder PVC (Polyvinylchlorid) handeln. Dieses wird insbesondere auf das Modell mittels Handauftragung appliziert.

Eine andere Möglichkeit der Applikation ist das Tiefziehen einer Folie (zahntechnisch allgemein bekanntes Verfahren).

Zunächst ist es vorteilhaft, wenn ein Modellmaterial verwendet wird, das die auftretende keramische Schwindung durch Expansion zumindest teilweise bis vollständig kompensiert, um in ihren Dimensionen korrekte Dentalformteile herzustellen. Hierbei kann es sich beispielsweise um phosphatgebundene Keramiken handeln (Keramiken, die insbesondere durch Abbindungsreaktion von Ammoniumphosphaten mit Magnesiumoxiden in Gegenwart von Wasser entstehen).

In der Praxis hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Expansion des Modellmaterials nach entsprechender Aktivierung, beispielsweise dem Zusatz von Wasser, innerhalb von zwei Stunden, insbesondere innerhalb von einer Stunde, abgeschlossen ist, wobei die Expansion häufig eine Abbindeexpansion ist, insbesondere mit Wasser. Bei dem Modellmaterial handelt es sich beispielsweise um eine phosphatgebundene Keramik.

Es ist von Vorteil, da bewährt, wenn das Modellmaterial 60 Gew.-% Siliziumdioxid, 10 Gew.-% Magnesiumoxid und 30 Gew.-% Ammoniumdihydrogenphosphat enthält und das Anrühren mit Wasser im Verhältnis 100 g Feststoff zu 26 ml Fluid durchgeführt wird oder wenn das Modellmaterial 70 Gew.-% Siliziumdioxid, 10 Gew.-% Magnesiumoxid und 20 Gew.-% Ammoniumdihydrogenphosphat enthält und das Anrühren mit Wasser im Verhältnis 100 g Feststoff zu 26 ml Fluid durchgeführt wird.

Schließlich hat es sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Modellmaterial Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Ammoniumdihydrogenphosphat und Wasser enthält.

Zum späteren Ablösen des Zwischenschichtmaterials besteht die Zwischenschicht vorteilhafterweise aus einem Material, das sich im Dispergiermittel der Suspension nicht, jedoch in einem anderen Lösungsmittel auflöst. Materialien der Zwischenschicht sind aus der Gruppe Vinylalkohole, Saccharide und Acrylate ausgewählt.

Weiterhin kann es auch je nach Anwendungszweck vorteilhaft sein, wenn die Zwischenschicht folienartig ausgestaltet ist, da sich hierdurch ein schnelles und unproblematisches Handling einstellt, insbesondere, wenn das Material aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid gewählt ist.

Weiterhin kann die Zwischenschicht vorteilhafterweise bei Raumtemperatur fest und durch Erwärmen erweichbar sein, beispielsweise handelt es sich hierbei um Wachs, um eine unproblematische Entfernung zu ermöglichen.

Das verwendete Dispergiermittel ist vorteilhafterweise ein polares Lösungsmittel, da es zur Stabilisierung der vorhandenen Ionen in der Suspension beiträgt, wobei insbesondere das verwendete Dispergiermittel mindestens eines aus der Gruppe Wasser, Alkohole, Methanol, Ethanol, i-Propanol, n-Propanol und t-Butanol ausgewählt ist, wobei sich diese Mittel in der Praxis als ausgesprochen effektiv darstellen und sich schließlich Ethanol als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.

Die nachfolgenden Ausführungsformen haben sich in der Praxis ausgesprochen bewährt:
Bei der elektrophoretischen Abscheidung liegt die verwendete Stromstärke vorteilhafterweise im Bereich von 1 bis 100 mA.

Die bei der elektrophoretischen Abscheidung verwendete Spannung liegt vorteilhafterweise im Bereich von 1 bis 300 V, insbesondere im Bereich zwischen 5 bis 60 V.

Die Abscheidezeit der keramischen Partikel bei der elektrophoretischen Abscheidung für die Dentalformteile liegt vorteilhafterweise zwischen 0,5 und 40 Minuten, insbesondere zwischen 5 Minuten und 30 Minuten.

Die erzielten Wandstärken der Dentalformteile liegen zwischen 0,1 und 2 mm, insbesondere zwischen 0,4 und 1,4 mm.

Nach der Entformung des Grünkörpers wird ein Vorbrand zur Verfestigung desselbigen oder aber der Sinterprozeß durchgeführt.

Die Aufheizraten beim Sintern liegen dabei vorteilhafterweise zwischen 5 und 20 K/min, insbesondere zwischen 7 und 15 K/min.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Dentalformteil weist eine nahezu fehlerfreie Oberflächenstruktur auf.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Ausführungsbeispiel 1:

– Modellmaterial s. Anspruch 4; Abbindeexpansion von 5 % innerhalb von 1,5 h abgeschlossen; Mischungsverhältnis 100 g Pulver zu 26 ml wässrige Kieselsol-Lösung,
– Zwischenschicht ist eine wäßrige Acrylatdispersion,
– Suspension: 100 g Ethanol, 40 g Zirkondioxid, 0,4 g Benzoesäure, 0,8 g Butvar,
– Tauchlösung: 80 g Ethanol, 20 g Wasser.

Die Suspension wird durch Rühren und anschließende Ultraschallbehandlung hergestellt. Das Modellmaterial als Kronenstumpf wird über Kupferdraht mit der Elektrode verbunden, eine Zwischenschicht aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird Silberleitlack auf die Zwischenschicht aufgetragen zur Kontaktierung mit dem Kupferdraht und getrocknet. Die Abscheidung erfolgt bei 40V für 10 Minuten. Danach wird die Krone in die Tauchlösung gehalten (Austausch Ethanol gegen Wasser), die Krone vom Modellstumpf abgehoben und bei 1500° C gesintert.
Ausführungsbeispiel 2:

– Modellmaterial s. Anspruch 6; Abbindeexpansion von 6 % innerhalb von 0,5 h abgeschlossen; Mischungsverhältnis 100 g Pulver zu 26 ml wässrige Kieselsol-Lösung,
– Zwischenschicht ist eine wäßrige Acrylatdispersion,
– Suspension: 100 g Ethanol, 40 g Zirkondioxid, 0,4 g Benzoesäure, 0,8 g Butvar,
– Tauchlösung: 80 g Ethanol, 20 g Wasser.

Die Suspension wird durch Rühren und anschließende Ultraschallbehandlung hergestellt. Das Modellmaterial als Kronenstumpf wird über Kupferdraht mit der Elektrode verbunden, eine Zwischenschicht aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird Silberleitlack auf die Zwischenschicht aufgetragen zur Kontaktierung mit dem Kupferdraht und getrocknet. Die Abscheidung erfolgt bei 40 V für 10 Minuten. Danach wird die Krone in Tauchlösung gehalten (Austausch Ethanol gegen Wasser), die Krone vom Modellstumpf abgehoben und bei 1500° C gesintert.

Claims

Verfahren zur Herstellung keramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder dergleichen, bei dem eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell einer für das Dentalformteil vorgesehenen Grundstruktur mittels elektrophoretischer Abscheidung aufgebracht und der so erhaltene Grünkörper gesintert wird, wobei vor der Abscheidung eine Zwischenschicht auf das Modell zur Herabsetzung der Adhäsion zwischen Grünkörper und Modell appliziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischenschicht ausgewählt ist aus der Gruppe: Vinylalkohole, Saccharide und Acrylate.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Modell ein Modellmaterial verwendet wird, das die auftretende keramische Schwindung durch Expansion zumindest teilweise bis vollständig kompensiert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modellmaterial 60 Gew.-% Siliziumdioxid, 10 Gew.-% Magnesiumoxid und 30 Gew.-% Ammoniumdihydrogenphosphat enthält und das Anrühren mit Wasser im Verhältnis 100 g Feststoff zu 26 ml Fluid durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modellmaterial 70 Gew.-% Siliziumdioxid, 10 Gew.-% Magnesiumoxid und 20 Gew.-% Ammoniumdihydrogenphosphat enthält und das Anrühren mit Wasser im Ver hältnis 100 g Feststoff zu 26 ml Fluid durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des Modellmaterials eine Abbindeexpansion ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Modellmaterial dentalgipsfrei ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Modellmaterial Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Ammoniumdihydrogenphosphat und Wasser enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem Material besteht, das sich im Dispergiermittel der Suspension nicht, jedoch in einem anderen Lösungsmittel auflöst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht folienartig ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischenschicht ausgewählt ist aus der Gruppe: Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht bei Raumtemperatur fest und durch Erwärmen erweichbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Dispergiermittel ein polares Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Dispergiermittel mindestens ein Mittel aus der Gruppe Wasser, Alkohole, Methanol, Ethanol, i-Propanol, n-Propanol und t-Butanol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der elektrophoretischen Abscheidung verwendete Stromstärke im Bereich von 1 bis 100 mA liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der elektrophoretischen Abscheidung verwendete Spannung im Bereich von 1 V bis 300 V liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der elektrophoretischen Abscheidung verwendete Spannung im Bereich zwischen 5 bis 60 V liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidezeit der keramischen Partikel bei der elektrophoretischen Abscheidung für die Dentalformteile zwischen 0,5 und 40 Minuten liegt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidezeit der keramischen Partikel für die Dentalformteile zwischen 5 Minuten und 30 Minuten liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erzielten Wandstärken der Dentalformteile zwischen 0,1 und 2 mm liegen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erzielten Wandstärken der Dentalformteile zwischen 0,4 und 1,4 mm liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entformung des Grünkörpers ein Vorbrand zur Verfestigung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entformung des Grünkörpers der Sinterprozeß durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizraten beim Sintern zwischen 5 und 20 K/min. liegen.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizraten beim Sintern zwischen 7 und 15 K/min. liegen.
Dentalformteil, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24.