DE29821398U1 - Titandioxidbeschichtete Strahlpartikel - Google Patents

Titandioxidbeschichtete Strahlpartikel

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Description

Prof. Dr.-Ing. Roger Thull
D-97082 Würzburg
Titandioxidbeschichtete Partikel zum Strahlen von metallischen Oberflächen von Bauteilen zum Einsatz im menschlichen Körper und in der Mundhöhle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Titandioxidbeschichtung für Partikel zum Strahlen von metalloberflächen zur Erzielung einer tribochemischen Beschichtung von Oberflächen von dentalen und orthopädischen Implantaten sowie von Dentallegierungen zum Einsatz in der zahnärztlichen Prothetik.
Aus der Literatur bekannt sind Verfahren zur Beschichtung von Dentallegierungen. Zu nennen ist ein sogenanntes Silicpater-Verfahren der Firma Heraeus KuI-zer, bei dem nach Strahlen der Metalloberfläche mit Korundpartikeln des mittleren Durchmessers von 250//m, eine Beschichtung flammenpyrolytisch in der Form SiOx-C-Schicht mit einer Stärke von ca. 100 nm aufgebracht wird. Von gleicher Firma eingeführt wurde das sogenannte Silicoater MD-Verfahren, bei dem die Schichterzeugung über eine silikatische Beschichtung erfolgt, die durch Sintern eines nach dem Sol-Gel-Prozeß hergestellten Kieselsäure-Sols entsteht, das mit Crin-Salz dotiert ist. Nach Prozeßende besteht die Beschichtung auf der Metalloberfläche aus stabilen Chromverbindungen mit SiO2 und unedlen Legierungsbestandteilen wie Kupfer. Ebenfalls aus der Literatur bekannt ist das sogenannte Rocatec-Verfahren, der Firma Espe, mit dem eine mehr oder weniger geschlossene SiO2-Schicht auf der Metalloberfläche durch Strahlen mit Korund des mittleren Durchmessers von 110//m entsteht.
Es hat sich herausgestellt, daß Beschichtungen aus SiO2 weniger körperverträglich sind. Dies ist insbesondere bei Beschichtungen von Fixierungselementen aus Titan oder Titanlegierungen von dentalen und orthopädischen Implantaten von Bedeutung, da diese direkt mit dem Hartgewebe des Körpers in Kontakt kommen. Bei Beschichtungen von Metalloberflächen in der zahnärztlichen Prothetik als Grundierung für einen Haftvermittlers zur Verbindung des Metalls mit Polyme-
• ·
ren oder Keramiken haben sich SiO2- oder SiOx-Beschichtungen zusammen mit Haftvermittlern als weniger hydrolysestabil erwiesen.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Bioinkompatibilitäten zu vermeiden und hydrolysefestere Grundierungen für die Verbindung von Metallen mit Polymeren und Keramiken zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß insbesondere Fixierungselemente aus Titan oder Titanlegierungen, die im direkten Kontakt zum Knochen stehen und lediglich mit Korund gestrahlt sind, keine definierte vorhersehbare Biokompatibilität aufweisen und SiO2- oder SiOx-Beschichtungen als Grundierungen im Verbund zu Keramiken oder Polymeren keine ausreichende Hydrolysestabilität zeigen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt eine Beschichtung der Strahlpartikel mit einer Titandioxidschicht (TiO2-Schicht). Hiermit tribochemisch behandelte Oberflächen zeigen eine erwiesenermaßen ausgezeichnete Biokompatibilität zur extrazellulären Matrix, zu Blut und zu Zellen des Weich- und Hartgewebes und eignen sich hervorragend als Grundierung von Metallen zur hydrolysestabilen Verbindung mit Keramiken und Polymeren über Haftvermittler.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten sind in den Unteransprüchen angegeben.
Titandioxidbeschichtungen von Partikeln zum Strahlen von Metallflächen werden vorteilhaft über eine Titandioxidschlicker-Vorstufe hergestellt. Als Partikelwerkstoff eignen sich beispielsweise keramische Werkstoffe, insbesondere Korund, Zirkonoxid oder Rutil bzw Anatas oder Metalle, insbesondere Stahl, oder Glas. Durch Strahlen einer beliebigen Metalloberfläche mit titandioxidbeschichteten Partikeln wird Titandioxid beim Aufprall der Partikel auf die zu behandelnde Oberfläche übertragen ("tribochemische Beschichtung") und bildet dort eine festhaftende, patielle oder vollständige Beschichtung.
Die titandioxidbeschichteten Partikel lassen sich mit den zum Strahlen orthopädischer Implantate oder mit den in der Zahntechnik eingesetzten Geräten verarbeiten. Vorteilhaft geschieht das Strahlen mit einem Druck von mindestens 2bar und über eine Strahldauer von mindestens 5s cm"2. Die beschichteten Strahlpartikel sind nur zur einmaligen Verwendung ausgelegt.
Titandioxidbeschichtete Partikel zum Strahlen werden erfindungsgemäß durch Aufsintern einer Titandioxid-Schlicker-Suspension auf den Partikelwerkstoff her-
gestellt. Die Herstellung der Titandioxid-Schlicker-Suspension erfolgt durch Aufschlämmen von TiO2 in Wasser bzw. einem organischen Lösemittel. Viskositätsregulierende Zusätze wie Polyvinylalkohol oder die Einstellung eines besonderen pH-Werts kann eventuell auftretende Agglomerisationen der Suspensionsteilchen reduzieren. Eine andere Möglichkeit, die Suspension herzustellen, besteht in der Hydrolyse von titanorganischen Verbindungen, etwa von Titanchlorid oder Titanalkoxiden.
Die Beschichtung der Partikel erfolgt erfindungsgemäß durch innige Vermischung der Partikel mit der Titandioxid-Schlicker-Suspension, der nachfolgenden Entfernung des Lösemittels und Sinterung des auf den Partikeln getrockneten Schlikkers bei Temperaturen zwischen 3000C und 140O0C. Zur Erreichung einer definierten mittleren Korngröße mit definierter Korngrößenverteilung lassen sich die titandioxidbeschichteten Partikel abschließend sieben.
Die Anwendung der erfindungsgemäß titandioxidbeschichteten Partikel ist unabhängig von der Ausbildung der behandelten Metalloberflächen. So lassen sich die Partikel auf polierten, glatten oder mehr oder weniger aufgerauhten Oberflächen anwenden.

Claims (9)

Prof. Dr.-Ing. Roger Thull D-97082 Würzburg Gebrauchsmusteranmelduna "Titandioxidbeschichtete Partikel zum Strahlen von metallischen Oberflächen von Bauteilen zum Einsatz im menschlichen Körper und in der Mundhöhle" Schutzansprüche
1. Titandioxidbeschichtete Partikel zum Strahlen von metallischen Oberflächen von Bauteilen zum Einsatz im menschlichen Körper und in der Mundhöhle, dadurch gekennzeichnet, daß die Titandioxidschicht (TiO2-Schicht) auf den Partikel so aufgebracht ist, daß sich Schicht und Partikel beim Aufprall auf der Metalloberfläche eines Bauteils voneinander lösen und der Schichtwerkstoff vollständig oder teilweise auf der Oberfläche des Bauteils haftet und das vom Schichtwerkstoff mehr oder weniger befreite Partikel von der Oberfläche mehrheitlich reflektiert wird.
2. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Titandioxidbeschichtung aus einer Titandioxid-Schlicker-Suspension aufgesintertet.
3. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel kugelförmige, ellipsoide, sand- oder splitterartige Gestalt aufweisen.
4. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel aus keramischem Werkstoff, insbesondere aus Korund,
Zirkonoxid oder Rutil bzw Anatas oder Metall, insbesondere Stahl oder aus Glas bestehen.
5. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Größe im Bereich von 20 //m - 2mm aufweisen.
6. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanoxidbeschichtung das Partikel als eine poröse Hülle umgibt.
7. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Titandioxidschicht aus Körnern der mittleren Körngröße von 0.001 - 10/ym zusammengesetzt ist.
8. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Titandioxidbedeckung des Partikels zwischen 0.1 und 100 % liegt.
9. Titandioxidbeschichtete Partikel nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichteten Partikel Durchmesser aufweisen, die um einen mittleren Partikeldurchmesser definiert verteilt sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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