DE202012104979U1

DE202012104979U1 - Anordnung zum Verblenden von Kronen und Brücken sowie Brenngutträger dafür

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Publication number: DE202012104979U1
Application number: DE201220104979
Authority: DE
Original assignee: SELECTION GmbH
Current assignee: Selection - Dental - De GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-01-11
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: WO2014094725A1; EP2934370A1

Abstract

Anordnung zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Kronen und Brücken (3) mit Keramikmassen, aufweisend einen Brennofen (1) und einen darin einführbaren Brenngutträger (2), an dem Haltestifte (21) zum Halten der zu verblendenden Kronen und Brücken (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngutträger (2) eine Metallplatte ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Kronen und Brücken mit Keramikmassen, aufweisend einen Brennofen und einen darin einführbaren Brenngutträger, an dem Haltestifte zum Halten der zu verblendenden Kronen und Brücken vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Brenngutträger dafür. Die metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffe werden nachfolgend auch zusammenfassend Dentalwerkstoffe genannt.
Beim Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehendem Zahnersatz, wie Brücken, mit Keramikmassen wird das Zahnersatzgerüst in geeigneter Weise mit der 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.

Bisher 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.
Nun wird auf der aus dem Dentalwerkstoff hergestellten Krone oder Brücke, gegebenenfalls nach einer Oberflächenvorbereitung, die in einer Trägerflüssigkeit aufgelöste Keramikmasse dünn aufgetragen. Die so eingestrichene Krone bzw. Brücke wird auf den vorher ausgerichteten Haltestiften (Brennguthaltern) aufgelegt. Anschließend wird der Brenngutträger mit den darauf platzierten zu brenennden 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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der beschriebenen Art mit einem Brennofen, einem darin einführbaren Brenngutträger mit darauf über Haltestifte gehalterten Kronen und Brücken anzugeben, mit der eine Keramikverblendung schneller, wenig schadenanfällig und somit in stets wiederholbarer guter Qualität möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Brenngutträger eine Metallplatte ist.
Untersuchungen einer Vielzahl von Schadensfällen führten schließlich 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, das bei zu schneller Aufheizzeit, zu dickem Auftrag und/oder sonstigen Abweichungen von den Idealparametern zu Fehlern im Keramikbrand führen. Durch das Vorsehen des Brenngutträgers als Metallplatte wird nun aufgrund der hohen Masse und damit der Wärmeaufnahmekapazität der Metallplatte und anschließender Wärmeleitung über die Haltestifte an die aus dem Dentalwerkstoff erstellten Kronen und Brücken eine Erwärmung durch Wärmeleitung von innen nach außen erreicht.
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 wärmeaufnehmenden und leitenden Brenngutträgern in Form von keramischen Wabenplatten nun mit den als massive Metallplatte ausgebildeten Brenngutträgern überraschend qualitätiv gleichmäßige 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 erfindungsgemäß mit der Metallplatte geänderte Erwärmungsverhalten von innen nach außen sicher vermieden werden.
Durch die gleichmäßigere Erwärmung sowohl des Dentalwerkstoffes durch Wärmeleitung von der Metallplatte über die Haltestifte in die Kronen beziehungsweise Brücken auf der einen Seite und die Erwärmung durch Wärmestrahlung von außen nach innen dürften auch die beim Erwärmen und später beim Abkühlen entstehenden Materialspannungen aufgrund von unterschiedlicher Wärmeausdehnung minimiert werden. 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.
Wenn der Haltestift einen bei bestimmungsgemäßer Verwendung von der Metallplatte aufstehenden Dorn zum Halten der Kronen und Brücken und Aufstellmittel hat, die auf der Metallplatte aufgestellt werden, können die Haltestifte beliebig auf der Metallplatte durch einfaches Aufstellen positioniert werden. Sollten sich gleichwohl beim Brennvorgang unterschiedliche Wärmeausdehnungen an den aneinanderliegenden Materialien ergeben, können die auf der Metallplatte aufgestellten Haltestifte durch einfaches Verrutschen die Wärmeausdehnungsunterschiede ausgleichen. Im Gegensatz dazu entstehen bei in einer bekannten Wabenplatte eingesteckten Haltestiften aufgrund der dort festgelegten formschlüssigen Zuordnung zu auf diesen gehalterten Kronen oder Brücken mechanische Spannungen, die im ungünstigten Fall zu Abplatzungen der auf der Dentallegierung aufgebrannten Keramik führen können.
Bevorzugt hat der Dorn eine sich nach oben hin konkav verjüngende Kegelstumpfform, um ein unerwünschtes Verspannen des Dorns in der Krone bzw. Brücke zu vermeiden. Die Krone oder Brücke soll nur auf dem Dorn aufliegen, jedoch für eine gute Wärmeleitung eine möglichst große Auflagefläche aufweisen.
Um die Wärmeleitung von der massiven Metallplatte optimal weiter in die Haltestifte und dann weiter in die Krone/Brücke zu leiten, ist als Aufstellmittel des Haltestiftes ein Standfuß mit einer ebenen Unterseite vorgesehen. Die ebene Unterseite des sich nach unten verbreiternden Standfußes stellt mit der Metallplatte einen guten, relativ großflächigen Wärmeleitkontakt her. Gleichzeitig ist eine gute Standfestigkeit des auf der Metallplatte aufgestellten Haltestiftes erreicht.
Alternativ sind als Aufstellmittel des Haltestiftes drei flach auf der Metallplatte aufliegende Beine vorgesehen. Die Beine sind bevorzugt in drei Quadrantenrichtungen ausgerichtet, wohingegen in der vierten Quadrantenrichtung kein Bein vorgesehen ist, damit zwei nebeneinander gestellte Haltestifte möglichst nahe beieinander gestellt werden können.
Um ebenfalls die Wärme von der Metallplatte zur Krone/Brücke besser leiten zu können, besteht der Haltestift aus Metall. Wenn das Metall oder die Legierung der Metallplatte und/oder der Haltestifte eine Dichte größer 4,5 kg/dm³, bevorzugt größer 8,0 kg/dm³ hat, wird der Metallträger 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.
Wenn die Metallplatte und/oder die Haltestifte mit einer intermetallisch-keramischen Glasphase (wie beispielsweise aus DE 100 22 259 B4 bekannt) beschichtet sind, wird vermieden, dass die Metallplatte und/oder die Haltestifte an den Zahnersatz und den Brennofen beim Brennvorgang Ionen abgeben.
Der als Metallplatte ausgebildete Brenngutträger zeichnet sich durch eine Dichte größer 4,5 kg/dm³, bevorzugt größer 8,0 kg/dm³, aus.
Dadurch, dass die Metallplatte an ihrer Oberseite planeben ausgebildet ist, können die Haltestife mit ihren Aufstellmitteln vollfächig auf der planebenen Fläche auf der Oberseite aufliegen, womit eine sehr gute Wärmeleitung erreicht wird.
Bei einer Stärke von 2 bis 20 mm, insbesondere 5 bis 10 mm der Metallplatte ist die in den Brennofen eingebrachte Gesamtmasse entsprechend der vorgegebenen Dichte ausreichend groß, um durch Wärmestrahlung übertragene Wärmeenergie aufzunehmen und an die Kronen bzw. Brücken weiterleiten zu können. Gleichwohl absorbiert die Metallplatte beim Einführen in den Brennofen nicht zu viel Wärme, so dass der Brennvorgang gleichwohl noch wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Ggf. kann der massive Brenngutträger auch vorerwärmt in den Brennofen eingebracht werden.
Wenn die Metallplatte beheizbar ausgebildet ist, kann die Erwärmung der Metallplatte im Brennofen beispielsweise induktiv aktiv unterstützt werden, so dass die Aufheizzeit weiter reduziert und der durch Wärmeleitung erbrachte Wärmeeintrag von innen in den Zahnersatz weiter gesteigert werden kann.
Um eine möglichst geringe Ionenabgabe von der Metallplatte zu erreichen, besteht sie aus einer Metalllegierung mit einem oder mehreren der nachfolgenden Elemente Kobalt, Chrom, Molybdän, Mangan, Zinn, Gallium, Indium, Silizium, Wolfram, Gold und/oder Platin. Bevorzugt sollte die Metallplatte jedoch mit einer intermetallisch-keramischen Glasphase beschichtet sein, da dann jegliche Ionenabgabe vermieden werden kann.
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 ein Brennofen 1 dargestellt. 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 ein Brenngutträger 2 aufliegt, der wiederum die mit einer keramischen Verblendung zu versehenden Kronen bzw. Brücken 3 mit auf dem Brenngutträger 2 aufgestellten Haltestiften 21 trägt.
In 2 ist in räumlicher Ansicht ein Brenngutträger 2 in Form einer flach-quaderförmigen Metallplatte dargestellt. Die Metallplatte 2 ist an ihrer Oberseite planeben geschliffen und weist eine Oberflächenbeschichtung 20 aus einer intermetallisch-keramischen Glasphase, wie aus der DE 100 22 259 B4 bekannt, auf. Auf dieser planebenen Fläche sind Haltestifte 21 aufgestellt. In 2 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich zwei Haltestifte 21 dargestellt, obwohl selbstverständlich weitere Haltestifte und darauf mehrere Kronen bzw. Brücken 3 (in 2 nicht dargestellt) gehaltert werden können.
Der Haltestift 21 weist als Aufstellmittel einen nach unten sich verbreiternden Standfuß 22 auf, der auf seiner Unterseite flach und planeben ausgebildet ist, um einen möglichst guten thermischen Kontakt zur Metallplatte 2 und einen sicheren Stand auf dieser zu erzielen. Jeder Haltestift 21 weist einen Dorn 23 auf, der in annähernd Zylinderform im Wesentlichen normal von der Oberfläche der Metallplatte 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 zu vermeiden. Die Krone oder Brücke liegt somit nur auf dem Dorn 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 im Wesentlichen normal zur planebenen Fläche der Metallplatte 2 vorstehend, damit zwei nebeneinander gestellte Haltestifte 21 möglichst nahe beieinander gestellt werden können.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise mit der Metallplatte 2 als Brenngutträger und der dabei ablaufende Brennvorgang beschrieben.
Zunächst werden auf der Metallplatte 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 Metallplatte 2 beliebig verschoben werden ohne Beachtung eines Rastermaßes, wie bei den bekannten keramischen Wabenplatten.
Wenn die Metallplatte 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 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 zunimmt.
Der als Metallplatte ausgebildete Brenngutträger 2 nimmt aufgrund der hohen Dichte und der durch die Plattengröße und -dicke bestimmten Masse die im Brennofen 1 herrschende Wärme, insbesondere durch 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 dentale Werkstück (Krone bzw. Brücke) von außen durch die in der Brennkammer 11 vorherrschende Wärmestrahlung erwärmt. Gleichwohl hat sich gezeigt, dass die über Wärmeleitung von der Metallplatte 2 in das darauf gehalterte dentale Werkstück eingekoppelte Wärmemenge größer ist, als die durch Wärmestrahlung von außen zugeführte Wärmemenge. Entsprechend trocknet die auf dem dentalen Werkstück aufgestrichene Keramikmasse von innen nach außen auf, so dass hydrothermale Schlote, die in Form von Froschaugen sichtbar werden, vollständig vermieden werden. Ebenso werden Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung bzw. Schrumpfung weitgehend vermieden.
Ebenso entstehen deutlich geringere mechanische Spannungen bei der Bildung des Verblendverbundes zwischen dem dentalen Werkstück und der darauf aufgebrachten Keramik. Zudem können thermisch entstehende Spannungen auf den Haltestiften 21 durch einfaches Verrutschen der Haltestiften 21 auf der planebenen Metallplatte 2 ausgeglichen und somit beseitigt werden.
Abplatzungen von Keramikscherben auf dem dentalen Werkstück treten somit nicht mehr auf.
Ferner hat sich gezeigt, dass bei Verwendung einer massiven Metallplatte als Brenngutträger 2 die Aufheiz- und Abkühlraten deutlich beschleunigt werden können, ohne die Stabilität und Güte der Keramikverblendung zu gefährden. Auch dies dürfte an der gleichmäßigeren und von innen nach außen wirkenden Erwärmung am dentalen Werkstück liegen. Entsprechend können bei den Brennprozessen Zeitersparnisse von ca. 50 % gegenüber den herkömmlichen Methoden erreicht werden. Ferner führt die Verwendung der adhäsiven Trägerflüssigkeit, insbesondere bei ausschließlicher Verwendung von synthetischem Glyzerin, zu einem gleichmäßigen Penetrieren durch den Keramikpulverfeststoff, so dass dieser auf der zu verblendenden Oberfläche sehr gleichmäßig und konsistent verteilt werden kann.
Ingesamt können somit mit dem erfindungsgemäßen Brenngutträger als massive Metallplatte und optional ergänzend mit der Trägerflüssigkeit die bei der bisherigen Dentaltechnik beim Brennen von Keramiken auf dentalen Werkstücken (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 einer durchgängig gleichmäßigen, glänzenden Oberfläche ohne Fehlstellen.
Bezugszeichenliste

1: Brennofen
11: Brennkammer
12: Verschlussplatte
13: Heizelement
14: Brennsockel
15: Konsole
2: Brenngutträger, Metallplatte
20: Oberflächenbeschichtung
21: Haltestift
22: Aufstellmittel, Standfuß
23: Dorn
3: Krone, Brücke
Z: Hebe- oder Senkbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10022259 B4 [0015, 0026]

Claims

Anordnung zum Verblenden von aus metallischen Dentallegierungen, Zirkon und/oder keramischen Werkstoffen bestehenden Kronen und Brücken (3) mit Keramikmassen, aufweisend einen Brennofen (1) und einen darin einführbaren Brenngutträger (2), an dem Haltestifte (21) zum Halten der zu verblendenden Kronen und Brücken (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngutträger (2) eine Metallplatte ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (21) einen bei bestimmungsgemäßer Verwendung von der Metallplatte (2) aufstehenden Dorn (23) zum Halten der Kronen und Brücken (3) und Aufstellmittel (22) hat, die auf der Metallplatte (2) aufgestellt werden.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (23) eine sich nach oben hin konkav verjüngende Kegelstumpfform hat.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufstellmittel (22) des Haltestiftes (21) ein Standfuß (22) mit einer ebenen Unterseite vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufstellmittel (22) des Haltestiftes (21) drei flach auf der Metallplatte (2) aufliegende Beine vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (21) aus Metall besteht.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall oder die Legierung der Metallplatte (2) und/oder der Haltestifte (21) eine Dichte größer 4,5 kg/dm³, bevorzugt größer 8,0 kg/dm³ hat.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) aktiv beheizbar ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) und/oder die Haltestifte (21) mit einer intermetallisch-keramischen Glasphase beschichtet sind.
Brenngutträger (2) zur Verwendung in einer Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngutträger eine Metallplatte (2) mit einer Dichte größer 4,5 kg/dm³, bevorzugt größer 8,0 kg/dm³ ist.
Brenngutträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) an ihrer Oberseite planeben ausgebildet ist.
Brenngutträger nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) eine Stärke von 2 bis 20 mm, insbesondere von 5 bis 10 mm hat.
Brenngutträger nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) aus einer Metalllegierung besteht mit einem oder mehreren der nachfolgenden Elemente Kobalt, Chrom, Molybdän, Mangan, Zinn, Gallium, Indium, Silizium, Wolfram, Gold und/oder Platin.
Brenngutträger nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (2) mit einer intermetallisch-keramischen Glasphase beschichtet ist.