DE3413015C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Polymerisation lichthärtender Kunststoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Polymerisation lichthärtender Kunststoffe, insbesondere von Zahnersatzteilen wie Zahnprothesen und Zahnprothesen­ teile, vornehmlich Kunststoffe auf Acryl-Basis, wobei der Kunststoff auf ein vorgefertigtes Metallgerüst aufmodelliert wird und diese vorgeformte Einheit in einer Druckkammer gegebenenfalls in mindestens sauerstoffarmer Atmosphäre durch Lichtstrahlung mit zur Photopolymerisation geeigneter Wellenlänge bestrahlt wird.

Derartige Vorrichtungen und Verfahrensweisen sind beispielsweise durch die DE-GM 81 35 468 und 82 09 544 bekannt.

Beim erstgenannten Gebrauchsmuster wird unter Normalatmosphärenbedingungen gearbeitet, was aber insofern nachteilig ist, als sich bei einem Einkomponentenwerkstoff beim Aushärten mittels Licht an dessen Oberfläche eine Schmierschicht bildet, wenn in der Umgebungsatmosphäre Sauer­ stoff unter Normalbedingungen vorhanden ist.

Dies geschieht offenbar deswegen, weil die Sauerstoffmoleküle die Polymerisation inhibieren. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurde schon vorgeschlagen, daß die Polymerisation in einem gasdicht verschließbaren Behälter erfolgen soll, der vor der Bestrahlung zum Zwecke der Polymeri­ sation evakuiert wird.

Des weiteren wurde vorgeschlagen (siehe DE-GM 82 09 544) Sauerstoff durch ein Inertgas, beispiels­ weise Stickstoff oder Agon, zu ersetzen, um die negativen Auswirkungen der Sauerstoffmoleküle zu unterbinden.

Hierdurch wurden aber nicht sämtliche Fehler­ quellen ausgeschaltet.

Zur Herstellung von Zahnersatzteilen ist es üb­ lich, daß Metallgerüste mit polymerisations­ fähigen Kunststoffen verblendet werden, die durch Lichteinwirkung bestimmter Wellenlänge poly­ merisiert und ausgehärtet werden. Die Aushärtung und Polymerisation nach den bisher bekannten Verfahren ist jedoch nicht völlig aus­ reichend und zudem hat sich gezeigt, daß die Kunststoffe beim Polymerisieren infolge der dabei nicht völlig auszuschließenden Erwärmung des Zahnersatzteiles und infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten und Schrumpfung der Kunststoffe und der Metallgerüste, vor allem auch noch durch Vakuum­ bildung innerhalb der Kammer gefördert, sich in den Grenzzonen zwischen dem Kunststoff und dem Metall Spalte oder Hohlräume bilden, oder aber im Kunst­ stoff eingeschlossene Gasblasen sich vergrößern können, so daß sich hier bei der späteren Benutzung Fremdstoffe einlagern können, was unerwünscht und nachteilig ist.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche eine noch bessere Aus­ härtung des Kunststoffmaterials erreicht wird und darüber hinaus eine Bildung von Hohlräumen zwischen Kunststoff und Metallgerüst oder innerhalb des Kunst­ stoffes selbst weitestgehend unterbunden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß in der Druckkammer ein Überdruck erzeugt wird.

Die Druckanwendung während der Polymerisation bringt nicht nur den Vorteil, daß Blasen und Bläschen, die sich im Material befinden und die bei der Modellation entstehen, verkleinert oder sogar aufgelöst werden, so daß ein kompaktes Material entsteht, sondern darüber hinaus haben Prüfungen ergeben, daß ein solches Material eine höhere Härte als nach bisherigen Verfahren herge­ stellte Materialien aufweist. Darüber hinaus ist ein wesentlicher Erfolg des erfindungs­ gemäßen Verfahrens, daß während der Polymerisation das weiche Kunststoffmaterial auf die harte Metall­ rückenplatte gepreßt wird, so daß der Material­ schrumpf so gesteuert wird, daß kein Spalt zwischen Kunststoff und Metallplatte entsteht. Es können sich also auch anschließend keine Fremdstoffe dort ein­ lagern.

Des weiteren tritt überraschend durch die Anwendung von Überdruck der Effekt auf, daß der Kunststoff eine klare und farblich brillante Oberfläche auf­ weist.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß ein Überdruck von ca. 6 bar erzeugt wird.

Weiterhin ist bevorzugt, daß zunächst der Überdruck erzeugt wird und erst nach Erreichen des gewählten Überdruckes die Bestrahlung zum Zwecke der Photo­ polymerisation erfolgt.

Hierdurch wird verhindert, daß die Oberfläche des Kunststoffes durch Lichtbestrahlungen schon innerhalb von Sekunden beginnt auszuhärten, bevor der notwendige Über­ druck aufgebaut ist. Die zeitliche Aufeinanderfolge von Aufbau des Überdruckes und anschließender Bestrahlung ist besonders vorteilhaft und zu bevorzugen.

Schließlich ist noch vorteilhaft, wenn die Bildung einer Oxidschicht auf dem Kunststoffmaterial durch Auftrag von Inhibitoren auf der Oberfläche des Kunststoffmaterials und/oder durch den Einsatz von Schutzgas verhindert wird.

Der Einsatz geeigneter Inhibitoren oder auch die Ausbildung einer Schutzgasatmosphäre ist zur Vermeidung einer Oxidschichtbildung auf dem fertig modellierten Kunststoff­ teil während der Bestrahlung zum Zwecke der Photopolymerisation an sich im Stand der Technik bekannt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruche 1 bis 4, bestehend aus einer gasdicht verschließbaren Kammer zur Aufnahme der zu polymerisierenden Kunststoffteile, mindestens einer auf letztere gerichteten Lichtquelle, die Strahlen mit zur Photopolymerisation geeigneter Wellenlänge ausstrahlt, sowie die Kammer­ wände durchdringenden Rohrleitungen, durch welche gegebenenfalls Luftsauerstoff innerhalb der Kammer durch sauerstofffreie Gase, insbesondere Inertgase, ausgetauscht werden kann, kennzeichnet sich dadurch, daß die Kammer als Überdruckkammer ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist dabei, wenn die Kammer für einen Gasüberdruck von ca. 6 bar ausgelegt ist.

Des weiteren ist von Vorteil, daß Gasdruckmeß- und -regeleinrichtungen vorgesehen sind, wobei diese einen Schalter für die Lichtquelle steuern, so daß die Licht­ quelle erst nach Erreichen des gewünschten Über­ druckes eingeschaltet ist.

Schließlich kann vorteilhaft sein, daß die Lichtquelle innerhalb der Kammer angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Licht­ polymerisation von Kunststoffen für Zahnersatz­ teile im Schnitt.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Kammer 1 zur Aufnahme nicht dargestellter, zu polymerisierender Zahnersatzteile sowie einer künstlichen Lichtquelle 2, die Licht mit zum Polymerisieren geeigneter Wellenlänge aus­ strahlt. Die Kammer 1 ist als Überdruckkammer aus­ gebildet und für einen Gasinnendruck von ca. 6 bar oder mehr ausgelegt. In einer Wand der Kammer 1 ist eine Öffnung 3 zum Ein- und Ausbringen von zu polymerisierenden Gegenständen angeordnet. Die Öffnung 3 ist mittels eines Deckels 4 gasdicht verschließbar. Die Lichtquelle 2 ist im Ausführungs­ beispiel außerhalb der Kammer 1 angeordnet. Der Lichtquelle 2 gegenüber ist in der Kammer 1 ein Fenster vorgesehen, das mit einer lichtdurch­ lässigen Scheibe 5 gasdicht verschlossen ist, welche Scheibe geeignet ist, Licht geeigneter Wellenlänge passieren zu lassen, um das Polymerisieren von Kunststoffen zu ermöglichen. Der Lichtquelle 2 ist ein zum Fenster hin wirkender Reflektor 6 zuge­ ordnet. Des weiteren münden in die Kammer 1 zwei verschließbare Rohrleitungen 7 und 8 ein, die es erlauben, die in der Kammer befindliche sauer­ stoffhaltige Luft zunächst gegen sauerstofffreie Gase, insbesondere Stickstoff, auszutauschen, und dann den Gasdruck der nunmehr sauerstofffreien Atmosphäre innerhalb der Kammer 1 auf etwa 6 bar zu erhöhen. Der Gasaustausch kann durch Absaugen der Luft aus der Kammer und gleichzeitiger Zuführung von sauerstoff­ freiem Gas erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Luft innerhalb der Kammer durch Spülen mit sauer­ stofffreiem Gas zu ersetzen.

Sofern Lichtquellen vorhanden sind, die Gasdrücken von zum Beispiel 6 bar widerstehen, ist es auch vorteilhaft, die Lichtquelle innerhalb der Kammer 1 vorzusehen. Die vorbeschriebenen Teile sind an einem gemeinsamen Gestell 9 gehaltert. Schließlich ist noch förderlich, an der Kammer 1 Gasdruckmeß- und Gasanalysegeräte vorzusehen, die auf Regeleinrichtungen wirken, derart, daß erst nach Erreichen eines vorbestimmten Gasdruckes des innerhalb der Kammer befindlichen Gases die Zufuhr von weiterem Gas gestoppt wird und erst danach das Einschalten der künstlichen Lichtquelle 2 erfolgt, so daß erst dann unter den vorbestimmten Bedingungen die Polymerisation erfolgt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Polymerisation lichthärtender Kunststoffe, insbesondere von Zahnersatzteilen wie Zahnprothesen und Zahnprothesenteile, vornehmlich Kunststoffe auf Acryl-Basis, wobei der Kunststoff auf ein vorgefertigtes Metallgerüst aufmodelliert wird und diese vorgeformte Einheit in einer Druckkammer gegebenenfalls in mindestens sauerstoffarmer Atmosphäre durch Lichtstrahlung mit zur Photopolymerisation geeigneter Wellenlänge bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer ein Überdruck erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das ein Überdruck von ca. 6 bar erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst der Überdruck erzeugt wird und erst nach Erreichen des gewählten Über­ druckes die Bestrahlung zum Zwecke der Photo­ polymerisation erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung einer Oxidschicht auf dem Kunststoffmaterial durch Auftrag von Inhibitoren auf der Oberfläche des Kunststoffmaterials und/oder durch den Einsatz von Schutzgas verhindert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einer gasdicht verschließbaren Kammer zur Aufnahme der zu polymerisierenden Kunststoffteile, mindestens einer auf letztere gerichteten Lichtquelle, die Strahlen mit zur Photopolymerisation geeigneter Wellenlänge ausstrahlt, sowie die Kammerwände durchdringenden Rohrleitungen, durch welche gegebenenfalls Luftsauerstoff innerhalb der Kammer durch sauerstofffreie, insbesondere Inertgase, ausgetauscht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) als Überdruckkammer ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) für einen Gasüberdruck von ca. 6 bar ausgelegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gasdruckmeß- und -regeleinrichtungen vorgesehen sind, wobei diese einen Schalter für die Lichtquelle steuern, so daß die Lichtquelle erst nach Erreichen des gewünschten Überdruckes eingeschalten ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle innerhalb der Kammer (1) angeordnet ist.