DE3435182A1

DE3435182A1 - Verfahren zur verfestigung von zahnersatzmaterial

Info

Publication number: DE3435182A1
Application number: DE19843435182
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Kamohara; Nobukazu Fuchu Tokio/Tokyo Ohi; Koji Ohno
Original assignee: GC Dental Industiral Corp
Current assignee: GC Corp
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1985-08-01
Also published as: GB2153342B; DE3435182C2; US4550030A; GB8424261D0; FR2558726B1; AU564720B2; JPS60156447A; FR2558726A1; GB2153342A; AU3346884A; CH660844A5; JPS636017B2

Description

European Patent Attorneys 3435182

.1-

Dr. Müller-Bor* und Partner ■ POB 26 02 47 ■ D-BOOO München 26

Deutsche Patentanwälte

Dr. W. Müller-Boro f Dr. Paul Deufel

Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsch.-Ing.

Dr. Alfred Sdiön

Dipl.-Chem.

Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

Brit. Chartered Patent Agent B. David P. Wetters

M. A. (Oxon) Ch. Chem. M. R. S. C. D/Rd/tl - G 3376

G-C DENTAL INDUSTRIAL, CORP. 6-1, Hasunuma-cho, Itabashi-ku, Tokio, Japan

Verfahren zur Verfestigung von Zahnersatzmaterial

D-8000 München 2

Isartorplatz 6

POB 26 02 47 D-8000 München 26

Kabel: Telefon Telecopier Infotec 6400 B Telex

Muebopat 089/2214 83-7 „ GII+ III (089)2296 43 S-2428S

Beschreibung

Die Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen angegebene Verfahren.
5

In der Zahnheilkunde werden verschiedene Zahnersatzmaterialien zur Instandsetzung von Löchern und Lücken nach der medizinischen Behandlung eines Schadens in einem natürlichen Zahn und dergleichen verwendet. So ist zum Beispiel ein Zahnersatzmaterial, das dadurch gewonnen ist, daß ein Zahnlegierung ssubstrat als Abdeckformkörper, der nach einer Formgießmethode hergestellt ist, mit einem Dentalporzellan beschichtet und gebrannt wird, das bei 800 ⁰C bis 1000 ⁰C an Metallmaterial aufgeschmolzen wird (das Zahnersatzmaterial kann im folgenden als "an eine Metallkrone aufgeschmolzenes Dentalporzellan" bezeichnet werden), ist nicht nur chemisch stabil, sondern besitzt auch eine Transluzenz und einen Farbton, die mit einem natürlichen Zahn gut übereinstimmen, so daß dieses Material bisher weit verbreitete Anwendung gefunden hat.

Wird jedoch ein derartiges Zahnersatzmaterial im Mund des Patienten eingesetzt und fixiert und externen Kräften, zum Beispiel durch Kauen und dergleichen, ausgesetzt, so bricht oftmals dessen Beschichtung. Zur Lösung dieses Problems wurden verschiedene Versuche zur Verminderung der auf das Schichtmaterial ausgeübten externen Kräfte unternommen in bezug auf spezielle Formgebung. Um aber ein natürliches Gefühl zu verleihen, wenn Zahnersatzmaterial in den Mund

on eingesetzt wird oder um dem ästhetischen Gefühl einer davon betroffenen Person Rechnung zu tragen, erweist es sich als wünschenswert, die Festigkeit des das Sichtmaterial des Zahnersatzmaterials aufbauenden Materials selbst zu verbessern, um dadurch die durch die externen Kräfte verursachte

gc Bruchgefahr zu verhindern, ohne die natürliche Form des Zahnersatzmaterials zu beeinträchtigen. Im Hinblick darauf wurden verschiedene Versuche bezüglich der Zusammensetzung des auf das Metallmaterial, aufgeschmolzenen und als

_4-

Rohmaterial'für das angegebene Schichtmaterial verwendeten Dentalporzellans unternommen, die jedoch noch nicht zu
befriedigenden Ergebnissen führten. Wenn zum Beispiel ein Kristall eines hochreinen Aluminiumoxids in einem auf
Metallmaterial aufgeschmolzenen Dentalporzellan enthalten ist, wird zwar die Festigkeit verbessert, gleichzeitig jedoch eine starke Trübung hervorgerufen, wodurch der einem natürlichen Zahn entsprechende Farbton verloren geht. Auf dem Gebiet der Zahnersatzbehandlung besteht daher nach wie vor ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur weitreichenden Verfestigung des Schichtmaterials des Zahnersatzmaterials unter Beibehaltung der Transluzenz und des Farbtones wie in einem natürlichen Zahn, ohne daß man zu einer unnatürlichen Formgebung Zuflucht nehmen muß.

Um dem aufgezeigten Bedürfnis abzuhelfen, wurden ausführliche Untersuchungen durchgeführt, die schließlich zu der Erkenntnis führten, daß dann, wenn nach der Bildung des
Schichtmaterials dieses mit einem speziellen anorganischen Metallsalz versehen und danach bei einer speziellen Temperatur erhitzt wird, das Schichtmaterial durch das anorganische Salz im nicht-aufgeschmolzenen Zustand durchgreifend verfestigt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfestigung von Zahnersatzmaterial zu schaffen,
mit dessen Hilfe nach der Bildung eines Schichtmaterials
für ein Zahnersatzmaterial das Schichtmaterial leicht und sicher ohne Anwendung einer speziellen Vorrichtung verfestigt

QQ werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe des in den
Patentansprüchen angegebenen Verfahrens.

ο,- Die beigefügte Figur veranschaulicht die Erfindung und zeigt ein Röntgenbeugungsdiagramm des mit Metallmaterial verschmolzenen Dentalporzellans, das zur Herstellung des Schichtmaterials des Zahnersatzmaterials dient und in den

-δ-Ι Beispielen zum Einsatz gelangte.

Beim erfindungsgemäß zu verfestigenden Zahnersatzmaterial handelt es sich um ein Zahnersatz- bzw. -reparaturmaterial, das aus einem an eine Metallkrone geschmolzenen Dentalporzellan besteht und durch Beschichten und Brennen eines Dentalporzellans, das an Metallmaterial an der Oberfläche eines Dentallegierungssubstrats bei 800 ⁰C bis 1000 ⁰C geschmolzen ist, gewonnen wurde. Erfindungsgemäß kann die Verfestigung unabhängig von der Form des Zahnersatzmaterials, das zum Beispiel als einzelne Krone, als Brücke und dergleichen vorliegen kann, bewirkt werden. Das eingesetzte Dentallegierungssubstrat hat demzufolge einen oberhalb der angegebenen Brenntemperatur liegenden Schmelzpunkt und besitzt in der Regel einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 χ 10 /⁰C bis 20 χ 10~⁶/°C. Um sicherzustellen, daß nicht nur das Schichtmaterial, welches durch Brennen des an Metallmaterial an der Oberfläche des Dentallegierungssubstrats aufgeschmolzenen Dentalporzellans hergestellt ist, einen gewünschten Farbton hat, sondern daß auch das Dentallegierungssubstrat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der praktisch gleich dem angegebenen, im Bereich von 10 χ 10 /⁰C bis 20 χ 10~⁶/°C liegenden Wärmeausdehnungskoeffizienten ist, um dadurch zu verhindern, daß das Schichtmaterial bricht aufgrund eines Unterschiedes im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Dentallegierungssubstrat und dem Schichtmaterial während des Erhitzens oder Abkühlens, wird das an Metallmaterial aufgeschmolzene Dentalporzellan in solcher Weise hergestellt, daß es eine spezielle Zusammensetzung aufweist und Leucit enthält, wie im folgenden erläutert wird.

Das an Metallmaterial aufgeschmolzene Dentalporzellan enthält als Hauptrohmaterial Kalifeldspat oder ein Gemisch aus Kalifeldspat und Quarz und zu seiner Herstellung wird diesem Rohmaterial ein Zusatzstoff wie K₃O, Na„0, B0_, Li₂ ⁰' BaO, usw. zugesetzt und das ganze sodann aufgeschmolzen zur Bildung eines niedrig-=schmelzenden Silicatglases,

worauf erneut zwei- oder dreimal bei niedrigeren Temperaturen hitzebehandelt wird, um Leucit zu bilden. Leucit besitzt die Formel K₂O-Al₂O₃.4SiO₂ und hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizient und wenn daher der Gehalt an Leucit eingestellt wird, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des an Metallmaterial geschmolzenen Dentalporzellans an denjenigen des Dentallegierungssubstrats angepaßt werden. Da ferner der Leucit praktisch den gleichen Refraktionsindex wie ein Glas besitzt, wird die Transluzenz oder Lichtdurchlässigkeit in keiner Weise gehindert, obwohl der Leucit in dem Glas gebildet wird. Der Leucit kann durch Aufschmelzen von Kalifeldspat erhalten werden. Wird das an Metall angeschmolzene Dentalporzellan nur aus dem Hauptrohmaterial hergestellt, so hat das erhaltene Porzellan einen höheren Schmelzpunkt von etwa 1300 ⁰C. Es wird daher ein Zusatzstoff wie K₂O, Na₃O, B₂°3' Li?⁰' ^Ba0' ^un(^ dergleichen dem Hauptrohmaterial zugefügt, das Gemisch wird bei einer hohen Temperatur (1200 ⁰C bis 1300 ⁰C) gesintert zur Erzielung eines nicht-kristallinen Pulvers und das nichtkristalline Pulver wird sodann zwei- oder dreimal bei einer niedrigeren Temperatur (700 ⁰C bis 1000 ⁰C) hitzebehandelt, um dadurch das Leucit auszufällen. Der Schmelzpunkt des am Metallmaterial aufgeschmolzenen Dentalporzellans wird auf diese Weise so weit erniedrigt, daß es bei der oben angegebenen Brenntemperatur (800 ⁰C bis 1000 ⁰C) gebrannt werden kann. Durch die Hitzebehandlung nach der Zugabe des Zusatzestoffes in der angegebenen Weise kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des Schichtmaterials, das aus dem an Metallmaterial angeschmolzenen Dentalporzellans erhalten wurde, eingestellt werden. Insbesondere Na₂O ist ein wichtiger Zusatzstoff zur Erzielung eines Wärmeausdehnungskoeffizienten, der für das Dentallegierungssubstrat geeignet ist. In der Regel liegt Na₂O als Verunreinigung in Kalifeldspat vor und demzufolge enthält das an Metallmaterial angeschmolzene Dentalporzellan im allgemeinen Na„0, selbst wenn Na-O nicht speziell als Zusatzstoff zugegeben wurde.

Das Zahnersatzmaterial, das ein Schichtmaterial enthält, welches durch Beschichten und Brennen eines Leucit und Natrium enthaltenden, an Metallmaterial an der Oberfläche eines Dentallegierungssubstrats aufgeschmolzenen Porzellans gewonnen wurde, wird erfindungsgemäß wie folgt verfestigt. Eines oder mehrere anorganische Salze von Metallen bestehend aus Rubidium, Cäsium und Kalium (wobei das anorganische Salz im folgenden als "anorganisches Verfestigungs-Metallsalz" bezeichnet wird), wird auf die Oberfläche des Schichtmaterials des Zahnersatzmaterials aufgebracht, worauf das Schichtmaterial bei Temperaturen von 38 0 ⁰C oder höher, jedoch unterhalb dem Schmelzpunkt des anorganischen Salzes und der Deformationstemperatür des Schichtmaterials (wobei es sich um eine Temperatur handelt, bei der die Vis-

14 5
kosität 10 ' Poise beträgt), hitzebehandelt wird. Durch diese Hitzebehandlung erfolgt ein Ionenaustausch zwischen dem Natriumion in dem Schichtmaterial des Zahnersatzmaterials (welches im folgenden einfach "Schichtmaterial·" genannt wird) und dem Rubidiumion, Cäsiumion oder Kaliumion iⁿ dem anorganischen Verfestigungs-Metallsalz, das auf das Schichtmaterial aufgebracht wurde. Die Größe des Natrium-

O O

ions beträgt 1,9 Angström (A), wohingegen die Größe des

O O

Kalium-, Rubidium- bzw. Cäsiumions 2,66 A, 2,96 A bzw.

3,38 A ausmacht, das heißt, daß die letztgenannten Ionen größer sind als das Natriumion. Auf der Oberfläche des Schichtmaterials wird daher aufgrund des Ionenaustausches eine Spannung erzeugt und die auf diese Weise erzeugte Spannung bleibt als eine Kompressions- oder Druckspannung erhalten, selbst nach dem Abkühlen des Schichtmaterials, OQ wodurch die Verfestigung des Schichtmaterials, das heißt, die Verfestigung des Zahnersatzmaterials, bewirkt wird. Obwohl auch ein Lithiumion dem Ionenaustausch mit dem

Natriumion unterliegt, kann es, da es eine Größe von 1,2 A besitzt und somit kleiner ist als das Natriumion, keine gr Druckspannung hervorrufen. Das Lithiumion ist daher erfindungsgemäß nicht verwendbar.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird die

-δ-Hitzebehandlung zur Ablagerung eines anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes, welches ein einen derartigen Verfestigungseffekt bewirkendes Ion enthält, auf der Oberfläche eines Schichtmaterials bei einer Temperatur von 38 0 ⁰C ^> odlex Vi.öYiex üaax eng e£\inrt, wobei ein Ionenaustausch weitgehend bewirkt werden kann durch die Hitzebehandlung bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes, das heißt, im nicht-aufgeschmolzenen Zustand desselben. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine organische Verbindung als Verbindung, die ein einen derartigen Verfestigungseffekt bewirkendes Ion enthält, nicht verwendbar, da sich eine derartige Verbindung offensichtlich bei Temperaturen von 380 ⁰C oder höher zersetzen würde.

Bei dem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren anorganischen Verfestigungs-Metallsalz handelt es sich daher um ein anorganisches Salz von Rubidium, Cäsium oder Kalium, welches einen Schmelzpunkt von 38 0 ⁰C oder höher hat. Typischegeeignete derartige Salze sind zum Beispiel Rubidiumcarbonat (F. = 8 37 ⁰C), Rubidiumchlorid (F. = 717 ⁰C), Cäsiumchlorid (F. = 645 ⁰C), Kaliumcarbonat (F. = 891 ⁰C), und Kaliumchlorid (F. = 776 ⁰C). Verwendbar sind ferner auch Rubidiumsulfat (F. = 106 0 ⁰C), Cäsiumsulfat (F. = 1010 ⁰C), Kaliumsulfat (F. = 1069 ⁰C), Kaliumtert.-phosphat (F. 1340 ⁰C) und Kaliumpyrophosphat (F. = 1100 ⁰C). Die erfindungsgemäß verwendbaren anorganischen Verfestigungs-Metallsalze sind jedoch nicht auf die angegebenen Beispiele für anorganische Salze beschränkt. Fer-

3Q ner kann ein derartiges anorganisches Verfestigungs-Metallsalz entweder für sich allein oder als Gemisch aus zwei oder mehreren derartigen Salzen zum Einsatz gelangen.

Zur Aufbringung des anorganischen Verfestigungs-Metallsalg₅ zes auf das Schichtmaterial des Zahnersatzmaterials wird das anorganische Verfestigungs-Metallsalz in einer Beschichtungslösung wie Wasser oder einem Öl gelöst oder dispergiert, worauf gewünschtenfalls eine kleine Menge eines

organischen Bindemittels als Hilfsmittel zur Förderung der Ablagerung zugegeben wird unter Bildung einer Lösung oder Aufschlämmung (so werden zum Beispiel 90 g Kalium-tert.-phosphat in 100 ml Wasser gelöst und 1 g Gummi arabicum wird außerdem zugesetzt), und die erhaltene Lösung oder Aufschlämmung wird auf das Schichtmaterial in einer Trockenschichtstärke von 2 bis 5 mm aufgesprüht oder anderweitig aufgebracht, worauf das erhaltene Schichtmaterial vorerhitzt wird, um es in solcher Weise zu trocknen, daß die aufgebrachte Flüssigkeit kein rasches Sieden oder dergleichen während der die Verfestigung bewirkenden Hitzebehandlung verursacht.

Das durch Ablagerung des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes auf dem Schichtmaterial gewonnene Zahnersatzmaterial wird bei Temperaturen von 38 0 ⁰C oder darüber hitzebehandelt. Bezüglich der Hitzebehandlungstemperatur ist festzustellen, daß ein größerer Effekt bei Erhöhung der Temperatur erzielt wird, wenn die Temperatur niedriger ist als der Schmelzpunkt des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes. Andererseits wird dann, wenn die Temperatur höher ist als die Deformations- oder Formänderungstemperatür des Schichtmaterials, das durch Brennen des an Metallmaterial geschmolzenen Dentalporzellans gebildet ist, eine Kompressions- oder Druckspannung auf der Oberfläche des Schichtmaterials nicht erzeugt, obwohl der Ionenaustausch durch die Hitzebehandlung stattfindet, oder trotz der Ausbildung einer gewissen, wenn auch abgeschwächten Druckspannung ist diese so gering, daß die angestrebte Verfestigung nicht in ausreichendem Maße erzielt werden kann. Die angewandte Hitzebehandlungstemperatür beträgt daher 38 0 ⁰C oder mehr, ist jedoch niedriger als der Schmelzpunkt des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes und die Deformationstemperatur des Schichtmaterials. Die Hitzebehandlungszeit ist in der Regel ausreichend innerhalb des Bereiches von 5 Minuten bis 60 Minuten, jedoch erweist sich auch eine längere Zeitspanne als 60 Minuten als akzeptabel. Als Apparatur für die Hitzebehandlung ist keine -spezielle Vorrichtung erforderlich

-ΙΟΙ und ein elektrischer Ofen, wie er von Zahntechnikern üblicherweise verwendet wird, ist verwendbar.

Das wie angegeben behandelte Schichtmaterial wird durch Abkühlen fertiggestellt und gewünschtenfalls mit Wasser oder anderweitig gewaschen. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß ein verfestigtes Schichtmaterial gewonnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine weitgehende Verfestigung eines Schichtmaterials durch Aufbringen auf dasselbe eines anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes, das Rubidium, Cäsium oder Kalium enthält, und einen Schmelzpunkt von 380 ⁰C oder höher besitzt, und durch anschliessende Hitzebehandlung des Schichtmaterials bei Temperaturen von 38 0 ⁰C oder höher, jedoch zumindest niedriger als dem Schmelzpunkt des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes, um auf diese Weise einen Ionenaustausch des anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes mit Natriumionen des Schichtmaterials im nicht-aufgeschmolzenen Zustand des anorganisehen Metallsalzes zu bewirken. Als vorteilhaft erweist sich ferner, daß das auf diese Weise erhaltene verfestigte Schichtmaterial daran gehindert wird, daß das aufgebrachte anorganische Verfestigungs-Metallsalz vom Schichtmaterial beim Aufschmelzen und Verflüssigen abfällt oder fortbewegt wird, und selbst eine geringe Menge an angewandtem anorganischem Verfestigungs-Metallsalz trägt in wirksamer Weise zum Ionenaustausch bei, wodurch die Verwendung eines anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes mit guter Effizienz ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, daß

go das erfindungsgemäße Verfahren durch einfache Hitzebehandlung nach der Ablagerung durch Besprühen oder Beschichten durchführbar ist, ohne daß es notwendig ist, eine spezielle Vorrichtung zu verwenden.

ac Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.

Damit das in den Beispielon und Vergleichsbeispielen

eingesetzte Schichtmaterial für Kompressions- und Biegetests brauchbar ist, wurde ein Prüfling mit einer Ausgestaltung, die sich für diese Testmethoden eignet, hergestellt durch Brennen eines am Metallmaterial angeschmolzenen Dentalporzellans ohne Verwendung eines Dentallegierungssubstrats ( dieser Prüfling wird der Einfachheit halber im folgenden als "Schichtmaterial" bezeichnet).

Das verwendete, am Metallmaterial angeschmolzene Dentalporzellan enthielt Leucit (Gehalt: 3 0 Gew.-%), wie das der beigefügten Figur zu entnehmende Verhältnis Intensität/ Beugungswinkel zeigt, hatte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 13 χ 10 /⁰C und eine Deformationstemperatur von 580 ⁰C, und wies die folgende chemische Zusammensetzung auf:

SiO₂ 62 Gewichtsprozent (Gew.-%)

Al₂O₃ 17

K₂O 10

Na₂O 6

^B2°4 ⁴

andere Komponenten 1 " "

Das an Metallmaterial aufgeschmolzene Dentalporzellan wurde mit Wasser gemischt unter Bildung einer Aufschlämmung. Die Aufschlämmung wurde sodann in eine Formschablone zur Formgebung eingefüllt und bei etwa 920 ⁰C gebrannt, worauf durch entsprechende Korrektur eine vorbestimmte Ausgestaltung geschaffen wurde. Das erhaltene Material wurde ferner bei 940 ⁰C gebrannt, um ein Schichtmaterial mit einer Trans-

go luzenz und einem Farbton wie in einem natürlichen Zahn zu erhalten. Das dabei gebildete Material wurde in den Beispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzt. Auf dieses Schichtmaterial wurde ein Aufschlämmungsgemisch aus einem anorganischen Verfestigungs-Metallsalζ und einem pflanzlichen Öl aufgebracht, anschließend wurde vorerhitzt, um das pflanzliche Öl zu verflüchtigen und dadurch wurde ein Schichtmaterial erzielt, in dem das anorganische Verfostigungs-Metallsalz in einer Dicke von etwa 5 mm abgelagert war.

Danach wurde eine Hitzebehandlung unter den angegebenen Bedingungen durchgeführt und das überschüssige anorganische Verfestigungs-Metallsalz wurde durch Waschen mit Wasser entfernt. Auf diese Weise wurde ein verfestigtes Schichtmaterial gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.

Das wie angegeben gewonnene verfestigte Schichtmaterial wurde einem Kompressionstest und einem Biegetest unterworfen zur Feststellung der diametralen Zugfestigkeit und Biegefestigkeit.

Beispiele 1 bis 8

Auf das wie angegeben hergestellte säulenförmige Schichtmaterial, dessen Durchmesser 8 mm und dessen Dicke 4 mm betrug, wurde jeweils ein (aus Tabelle I ersichtliches) anorganisches Verfestigungs-Metallsalz entweder für sich allein oder im Gemisch mit einem anderen (vergleiche Beispiel 6) aufgebracht und die Hitzebehandlung wurde unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen durchgeführt.

Das säulenförmige verfestigte Schichtmaterial wurde in eine Kompressionstestvorrichtung eingesetzt und in einer Rate von 1 mm/min zur Durchmesserrichtung komprimiert, bis es gebrochen war. Die beim Bruch angewandte Belastung wurde gemessen und die diametrale Zugfestigkeit wurde nach folgender Gleichung berechnet:

Diametral-Zugfestigkeit = 2P/CTT'. d . 1)

worin bedeuten:

P = die beim Bruch angewandte Belastung;

d = der Durchmesser des Schichtmaterials;

1 = die Dicke des Schichtmaterials; und

^/Tr^/ = die Kreiszahl bzw. Kreiskonstante.

Das angegebene Verfahren zur Messung der diametralen Zugfestigkeit ist eine weitverbreitete Methode zur Messung

der Festigkeit von spröden Materialien, zum Beispiel Glas, Keramikmaterialien, Beton und dergleichen, die eine hohe Festigkeit gegen die Kompressionskraft, jedoch nur eine geringe Festigkeit gegen die Zugkraft aufweisen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der unten angegebenen Tabelle I ebenfalls aufgeführt. Im verfestigten Schichtmaterial, das in jedem der Beispiele erhalten wurde, wurden die Transluzenz und der Farbton des Schichtmaterials (wie sie vor der Verfestigungsbehandlung vorlagen), welche denjenigen eines natürlichen Zahnes entsprachen, selbst nach der Verfestigungsbehandlung völlig beibehalten.

Vergleichsbeispiel 1

Die diametrale Zugfestigkeit des gleichen Schichtmaterials wie im Beispiel 1, das jedoch keinerlei Behandlung unterworfen wurde, wurde gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

Vergleichsbeispiele 2 und 3

Schichtmaterialien wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Hitzebehandlung 5 Minuten lang bei 600 ⁰C (Vergleichsbeispiel 2) bzw. bei 30 0 ⁰C (Vergleichsbeispiel 3) durchgeführt wurde. Die diametrale Zugfestigkeit der Prüflinge wurde gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

Vergleichsbeispiele 4 und 5

Schichtmaterialien wurden in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß das erfindungsgemäß eingesetzte anorganische Verfestigungs-Metallsalz durch Lithiumcarbonat (Vergleichsbeispiel 4) bzw. durch Lithium-tert.-phosphat (Vergleichsbeispiel 5) ersetzt wurde Die diametrale Zugfestigkeit der Prüflinge wuirdc gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

	Bsp. 1	-14-	Anorganisches Verfestigungs- Metallsalz	Hitzebehandlungs- Temperatur Zeit (⁰C) (min)	5	diametrale Zugfestigkeit (kg/cm²)
1	Bsp. 2	Tabelle I	Rubidiumsulfat	500	5	840
	Bsp. 3	Rubidiumcarbonat	500	5	930
5	Bsp. 4	Cäsiumsulfat	500	5	800
	Bsp. 5	Kaliumsulfat	500	5	750
	Bsp. 6	Kaiiumcarbonat	500	5	750
	Bsp. 7	Rubidiumsulfat (50 Gew.-%) + Cäsiumsulfat (50 Gew.-%)	500	5	790
10	Bsp. 8	Kalium-tert.- phosphat	400	5	810
	Vergl. Bsp. 1	Kalium-tert.- phosphat	500	—	900
	Vergl. Bsp. 2		———	5	530
1 O	Vergl. Bsp. 3	Kaiium-tert.- phosphat	600	5	650
	Vergl. Bsp. 4	Kalium-tert.- phosphat	300	5	600
9D	Vergl. Bsp. 5	Lithiumcarbonat	500	5	490
		Lithium-tert.- phosphat	500		540

Wie Tabelle I bei einem Vergleich zwischen Beispielen 1 bis 8 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt, ist die Festigkeit der erfindungsgemäß behandelten Schichtmaterialien stark erhöht im Vergleich zu einem Schichtmaterial, das keinerlei Verfestigungsbehandlung unterworfen wurde. Ein derartiger vorteilhafter Effekt kann nicht nur durch Einsatz eines einzigen anorganischen Verfestigungs-Metallsalzes, sondern auch durch die kombinierte Verwendung zweier oder mehrerer derartiger Salze (vergleiche Beispiel 6) erzielt werden. Ferner ist ersichtlich, daß dann, wenn ein anorganisches Lithiumsalz aufgebracht und die Hitzebehandlung wie in den Vergleichsbeispielen 4- und 5 durchgeführt wurde, die

Festigkeit der Schichtmaterialien überhaupt nicht verbessert wurde, wie ein Vergleich mit dem Schichtmatcrial, das wie im Vergleichsbeispiel 1 keinerlei Behandlung unterworfen worden war, zeigt. Daraus ergibt sich, daß zur Verbesserung der Festigkeit des Schichtmaterials der Einsatz eines anorganischen Salzes von Rubidium, Cäsium oder Kalium erfindungswesentlich ist.

Ein Vergleich der Beispiele 7 und 8 und des Vergleichsbeispiels 1 sowie der Vergleichsbeispiele 2 und 3 zeigt ferner, daß dann, wenn die Hitzebehandlungstemperatur höher als 580 ⁰C, bei der es sich um die Deformationstemperatur des Schichtmaterials (das heißt, des an Metallmaterial aufgeschmolzenen Dentalporzellans) handelt, oder niedriger als 380 ⁰C ist, der Grad der Verbesserung gering und unzureichend zur Erzielung der angestrebten Verfestigung ist, obwohl im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1, in dem keinerlei Behandlung erfolgte, die Festigkeit aller Schichtmaterialien verbessert war. Um daher die Festigkeit des Schichtmaterials hochgradig zu verbessern, muß die Hitzebehandlungstemperatur 380 ⁰C oder mehr betragen, jedoch niedriger sein als die Deformationstemperatur des Schichtmaterials.

Beispiele 9 bis 11

Ein rechtwinkliges, in Form von parallelen Rohren ausgestaltetes Schichtmaterial mit einer Länge von 25 mm, einer Breite von 7 mm und einer Dicke von 3 mm, wurde in der oben angegebenen Weise hergestellt. Auf dieses Schichtmaterial wurde Kaiium-tert.-phosphat als anorganisches Verfestigungs-Metallsalz aufgebracht und das erhaltene Schichtmaterial wurde bei 500 ⁰C während 5 Minuten, 10 Minuten bzw. 20 Minuten hitzebehandelt.

Das erhaltene verfestigte rechtwinklige, in Form von parallelen Röhren ausgestaltete Schichtmaterial wurde einem Biegetest unterworfen mit Hilfe einer Dreipunkt-Biegebeanspruchung bei einer Spannweite von 20 mm. Der Biegetest

wurde durchgeführt durch Erhöhung der Belastung bis zum Bruch des Schichtmaterials. Die beim Bruch angewandte Belastung wurde gemessen und die Biegefestigkeit wurde nach folgender Gleichung berechnet:

Biegefestigkeit = 3P-L/(2b-d²)

worin bedeuten:

P = die beim Bruch angewandte Belastung;

L = die Spannweite;

b = die Breite; und

d = die Dicke.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.

Vergleichsbeispiel· 6

Das gl·eiche Schichtmaterial, das in Beispiel 9 verwendet wurde, das jedoch keinerlei Behandlung unterworfen worden war, wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 9 einem Biegetest unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II ebenfalls aufgeführt.

Tabelle II

Hitzebehandlungs- Biegefestigkeit zeit (min) (kg/cm²)

1600 1720 1600 1130

Wie Tabelle II zeigt, variiert der Verfestigungseffekt des Schichtmaterials geringfügig in Abhängigkeit von der Hitzebehandlungszeit. Eine 10-minütige Hitzebehandlung führt zwar zu einer maximalen Biegefestigkeit, doch zeigen alle Beispiele einen starken Anstieg der Biegefestigkeit bei 470 kg/cm² oder mehr im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 6,

Bsp.	9	5
Bsp.	10	10
30 Bsp.	11	20
Vergl	.Bsp. 6	-

bei dem keinerlei Behandlung erfolgte. Es erweist sich daher als nicht erforderlich, die Hitzebehandlungszeit genau zu steuern und in der Praxis kann eine geeignete Hitzebehandlungszeit innerhalb eines breiten Bereiches angewandt werden bei Berücksichtigung der entsprechenden Gestalt, Größe oder dergleichen des Zahnersatzmaterials.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit in vorteilhafter und ausreichender Weise eine Verfestigung eines Schichtmaterials von Zahnersatzmaterial erzielt unter Beibehaltung von dessen Transluzenz und Farbton, indem ein anorganisches Verfestigungs-Metallsalz mit einem Schmelzpunkt von 380 ⁰C oder höher auf dem Schichtmaterial abgelagert und im Schichtmaterial im nicht-aufgeschmolzenen Zustand einem Ionenaustausch unterworfen wird, ohne Anwendung einer Speζialvorrichtung. Die Erfindung trägt somit hochgradig zur erfolgreichen Zahnbehandlung bei, wobei dem Fachmann aufgrund der detaillierten Erläuterungen spezieller Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen im Rahmen der Erfindung geläufig sind.

L ο G r s e i t e

Claims

—~y— \ Patentansprüche

1. Verfahren zur Verfestigung von Zahnersatzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man - eines oder mehrere anorganische Salze von Metallen bestehend aus Rubidium, Cäsium und Kalium auf die Oberfläche eines Schichtmaterials des Zahnersatzmaterials, das gewonnen ist durch Beschichten und Brennen eines an Metallmaterial aufgeschmolzenen,Leucit und Natrium enthaltenden Dentalporzellans auf der Oberfläche eines Dentallegierungssubstrats, aufbringt und

- das erhaltene Schichtmaterial bei Temperaturen von 380 ⁰C oder höher, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden anorganischen Salzes und der Deformationstemperatur des Schichtmaterials hitzebehandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dentallegierungssubstrats mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 χ 10~⁶/°C bis 20 χ 10~⁶/°C und

2Q ein auf der Oberfläche dieses Dentallegierungssubstrats durch Beschichten und Brennen aufgebrachtes Schichtmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 χ 10"⁶^⁰C bis 20 χ 10~⁶/°C einsetzt.

₂g

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hitzebehandlung des Zahnersatzmaterials Minuten bis 60 Minuten lang durchführt.

4. Verfestigtes Zahnersatzmaterial, dadurch gekennzeichnet,

daß es herstellbar ist, indem man
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- eines oder mehrere anorganische Salze von Metallen

bestehend aus Rubidium, Cäsium und Kalium auf die Oberfläche eines Schichtmaterials des Zahnersatzmaterials, das gewonnen ist durch Beschichten und Brennen eines an Metallmaterial aufgeschmolzenen,Leucit und Natrium enthaltenden Dentalporzellans auf der Oberfläche eines Dentallegierungssubstrats, aufbringt und