DE4330061C1 - Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung in eine Form und Vorrichtung dafür - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung in eine Form und Vorrichtung dafür

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung aus flüssigem Monomer und pulver­ förmigem Polymer in eine Form und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.
Die Herstellung von Zahnprothesen aus Kunststoff ist durch die Entwicklung des Pulver-Flüssigkeits-Verfahrens sehr vereinfacht worden. Anstelle der bis dahin benutzten thermoplastischen Kunststoffe werden seitdem plastische, gut zu verarbeitende Mischungen aus Monomeren und Polymeren eingesetzt, die infolge der mitverwendeten Polymeren während der Polymerisation wesentlich weniger schrumpfen als die reinen Monomeren. Übliche Polymere für das Pulver-Flüssig­ keits-Verfahren sind das Polymethylmethacrylat und Copolymere des Methylmeth­ acrylats; als Monomere werden meist Methacrylsäureester, vorzugsweise Methylmethacrylat, verwendet (zum Beispiel DE 7 37 058, DE 10 09 392, 15 44 924 und 25 30 900). Die üblicherweise in Form feiner Perlen vorliegenden Polymeren werden durch die Monomeren angelöst. Es entsteht ein gut plastischer Teig, der sich relativ leicht in Formen einbringen läßt. Die Aushärtung der teigförmigen Polymer/Monomer-Mischung erfolgt durch Poly­ merisation der Monomeren, wobei die angelösten Polymer-Perlen eine innige Verbindung mit der aus den Monomeren entstandenen Matrix eingehen.
Die eigentliche Herstellung der Kunststoff-Zahnprothesen kann nach dem Stopf­ verfahren, dem Spritzpreßverfahren oder dem Gießverfahren erfolgen. Das Ein­ bringen der Polymer/Monomer-Mischung geschieht beim Stopfverfahren durch Stopfen der offenen Form (Küvette) beim Spritzpreßverfahren durch Pressen beziehungsweise Injizieren in die geschlossene Form und beim Gießverfahren durch Gießen in die ebenfalls geschlossene Form.
Die vor dem Füllen der Form beim Stopfverfahren und Spritzpreßverfahren zum optimalen Anlösen der Polymer-Perlen durch das Monomer in der Polymer/Mono­ mer-Mischung erforderliche Zeit - die sogenannte Anquellzeit - hängt u. a. von der Art und Menge der Polymeren und Monomeren, der Temperatur der Mischung und der zur Herstellung der Zahnprothesen angewandten Technik ab und muß einge­ halten werden, da sie die Qualität der Zahnprothesen beeinflußt. Bei zu langem Stehen verliert der Teig seine Plastizität durch Verdampfung und fort­ schreitende Diffusion des Monomers in noch vorhandenes kompaktes Polymer.
Das Erkennen der "richtigen" Beschaffenheit des Teigs, das heiß des Zeitpunkts für das Einbringen des Teigs in die Form, setzt Erfahrung voraus und besteht häufig in der sogenannten Daumen-Probe.
Unabhängig von der Individuellen Erfahrung und Arbeitsweise wird bei einem bekannten Spritzpreß- beziehungsweise Injektionsverfahren für die Herstellung von Zahnprothesen die Temperatur des durch Vermischen von flüssigem Monomer und pulverförmigem Polymer erhaltenen plastischen Teigs über einen Meßfühler registriert und damit der auf die Teigtemperatur abgestimmte Zeitpunkt für das Einbringen - Injizieren - des Teils in die Form gesteuert (Prospekt der Kulzer GmbH, Hehrheim/Taunus, "Intopress® flow System", 1989).
Im Handel sind auch Geräte für ein Injektionsverfahren erhältlich, bei dem die sich mit fortschreitendem Anquellen des Polymers verändernde elektrische Leitfähigkeit der Polymer/Monomer-Mischung zur Bestimmung des Injektionszeit­ punkts genutzt wird.
Sowohl bei der Temperaturmessung als auch bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit werden die Meßfühler in die Polymer/Monomer-Mischung einge­ taucht. Die Meßfühler müssen nach Beendigung der Messungen gereinigt werden; außerdem besteht die Gefahr, daß Fremdstoffe in die Mischung eingetragen werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung des Zeit­ punkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung aus flüssigem Monomer und pulverförmigem Polmer in eine Form zu finden, das keine Erfahrung erfordert und ohne Berührung der Mischung erfolgt. Weiterhin soll eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung gefunden werden. Verfahren und Vorrichtung sollen sich besonders für den Einsatz bei der Herstellung von Formkörpern aus polymerisierbaren Polymer/Monomer-Mischungen für dentale Zwecke und für Zwecke der Materialprüfung eignen. Zu den Formkörpern für dentale Zwecke gehören u. a. Zahnprothesen, kieferorthopädische Geräte und Apparaturen und Aufbißschienen; Formkörper für die Materialprüfung sind eingebettete Proben der zu prüfenden Materialien, zum Beispiel Schliffproben für metallurgische Untersuchungen.
Das die Lösung der Aufgabe darstellende Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Licht einer Lichtquelle auf die Oberfläche der frisch zubereiteten Mischung gerichtet und das von der Oberfläche der Mischung reflektierte Licht von einem Sensor empfangen und gemessen wird und daß Aussenden, Empfangen und Messen des Lichts so lange fortgesetzt werden, bis ein mit einem Referenz-Wert übereinstimmender Meßwert und damit der Zeitpunkt des Einbringens der Mischung erreicht ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren erwiesen, wenn eine Licht im Hellenlängenbereich von 700-2500 Nanometer, vorzugsweise von 800-1000 Nanometer, aussendende Lichtquelle benutzt wird; denn Ver­ fälschungen durch das Tageslicht werden dadurch ausgeschlossen.
Vorzugsweise wird eine gepulste Lichtquelle benutzt.
Besonders bewährt hat sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn das von dem Sensor empfangene reflektierte Licht in elektrische Signale umgewandelt wird und wenn der mit dem Referenz-Wert übereinstimmende Meßwert beziehungsweise elektrische Signalwert zum Auslösen einer akustischen oder optischen Anzeige oder einer Steuerung benutzt wird.
Das Ton- oder Leuchtsignal liefert dem Anwender die Mitteilung, daß der Zeit­ punkt für das Einbringen der Polymer/Monomer-Mischung in die Form gekommen ist; die Steuerung läßt das Einbringen in die Form automatisch ablaufen.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, daß die zu Beginn der Anquellphase relativ niedrigviskosen Polymer/Monomer-Mischungen eine hochglänzende Oberfläche besitzen, mit fortschreitendem Anquellen und damit einhergehender Viskositätserhöhung die Oberfläche jedoch matter wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das Matterwerden der Oberfläche - also die Veränderung der Reflexion - in der für das optimale Anlösen er­ forderlichen Zeit nicht stetig verläuft, sondern der Zeitpunkt für das Einbringen der Mischung in die Form mit einer deutlichen Verminderung der Reflexion verbunden ist und daher eindeutig mit Hilfe optischer Messungen bestimmt werden kann.
Die ebenfalls die Lösung der Aufgabe darstellende Vorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung aus flüssigem Monomer und pulverförmigen Polymer ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Träger mit einem zur Aufnahme eines die Mischung enthaltenden Behälters vorgesehenen Fuß und durch einen an dem Träger befindlichen Meßkopf, der eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht auf die Oberfläche der Mischung, einen Sensor zum Empfangen und Messen des von der Oberfläche der Mischung reflektierten Lichts und eine Einrichtung zum Vergleich der erhaltenen Meß­ werte mit einem Referenz-Wert aufweist.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Vorrichtung mit einer Licht im Wellen­ längenbereich von 700-2500 Nanometer, vorzugsweise 800-1000 Nanometer aussendenden Lichtquelle erwiesen; Verfälschungen durch das Tageslicht werden dadurch vermieden.
Bevorzugt wird eine gepulste Lichtquelle und ein Sensor, der das von ihm empfangene reflektierte Licht in elektrische Signale umwandelt.
Bei Übereinstimmung von Meßwert oder elektrischem Signalwert mit dem Referenz-Wert liefert eine mit der Auswerte-Einrichtung verbundene An­ zeige- und/oder Steuerungseinheit Leucht- oder Tonsignale beziehungsweise Steuerungssignale für den Beginn des manuellen oder automatischen Einbringens der Polymer/Monomer-Mischung in die Form.
Die Vorrichtung kann noch einen Lüfter aufweisen, um zu verhindern, daß even­ tuell aus der Mischung sich verflüchtigendes Monomer als Niederschlag auf Lichtaustritts- und Lichteintrittsfenster des Meßkopfes gelangt und dadurch die Messung beeinträchtigt.
Weiterhin können noch Hilfsmittel zur Positionierung des die Mischung ent­ haltenden Behälters als Schutz vor einem unbeabsichtigten Verschieben des Behälters während der Messung vorhanden sein.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Figur und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die in der Figur schematisch dargestellte Vorrichtung zeigt den Träger 1 mit dem zur Aufnahme eines die Mischung enthaltenden Behälters (gestrichelt einge­ zeichnet, da nicht zur Vorrichtung gehörend) vorgesehenen Fuß 2, dem an dem Träger befestigten Meßkopf 3, dem unterhalb des Meßkopfes angeordneten Lüfter 4 und der Positionierungshilfe 5 zur Verhinderung eines Verrutschens des auf den Fuß aufzusetzenden Behälters. In dem Meßkopf befindet sich eine Licht auf die Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Mischung aussendende Leucht-Diode, ein Photo-Transistor, der das von der Oberfläche der Mischung reflektierte Licht empfängt, mißt und in elektrische Signale umwandelt, und eine Auswerte-Einrichtung zum Vergleich der Meßwerte mit einem Referenz-Wert.
Die mit der Auswerte-Einrichtung zu verbindende Anzeige- und/oder Steuerungs­ einheit beziehungsweise der Anschluß dafür ist nicht dargestellt.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlauben die objektive Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen von polymerisierbaren Polymer/Monomer-Mischungen, ohne daß dabei die Mischungen mit der Hand oder mit einer Meßvorrichtung in Berührung kommen. Individuelle Erfahrung des Anwenders ist nicht erforderlich; eine genaue Temperatur braucht nicht einge­ halten zu werden.
Die unter Benutzung des Verfahrens und der Vorrichtung aus polymerisierbaren Mischungen von festen Polymeren mit flüssigen, die Polymeren anlösenden Monomeren hergestellten Kunststoff-Formkörper zeichnen sich durch sehr gute Formtreue und hohe Oberflächengüte aus.
Da Paßgenauigkeit und Oberflächenqualität eine besondere Bedeutung bei Zahn­ prothesen zukommt, hat sich die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung bei der Herstellung von Zahnprothesen nach dem Pulver/flüssigkeits-Verfahren besonders bewährt.

Claims (16)

1. Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymeri­ sierbaren Mischung aus flüssigem Monomer und pulverförmigem Polymer in eine Form, dadurch gekennzeichnet, daß Licht einer Lichtquelle auf die Oberfläche der frisch zubereiteten Mischung gerichtet und das von der Oberfläche der Mischung reflektierte Licht von einem Sensor empfangen und gemessen wird und daß Aussenden, Empfangen und Messen des Lichts so lange fortgesetzt werden, bis ein mit einem Referenz-Wert übereinstimmender Meßwert und damit der Zeitpunkt für das Einbringen der Mischung erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Licht im Wellenlängenbereich von 700-2500 Nanometer aussendende Lichtquelle benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Licht im Wellenlängenbereich von 800-1000 Nanometer aussendende Lichtquelle benutzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gepulste Lichtquelle benutzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Sensor empfangene reflektierte Licht in elektrische Signale umgewandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Referenz-Wert übereinstimmende Meßwert beziehungsweise elek­ trische Signalwert zum Auslösen eines akustischen, optischen oder steuern­ den Signals, das den Zeitpunkt des Einbringens der Mischung in die Form anzeigt, benutzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftstrom erzeugt wird, der aus der Mischung sich verflüchtigendes Monomer von Lichtquelle und Sensor fernhält.
8. Vorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren Mischung aus flüssigem Monomer und pulverförmigem Polymer in eine Form, gekennzeichnet durch einen Träger mit einem zur Aufnahme eines die Mischung enthaltenden Behälters vorgesehenen Fuß und durch einen an dem Träger befestigten Meßkopf, der eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht auf die Oberfläche der Mischung, einen Sensor zum Empfangen und Messen des von der Oberfläche der Mischung reflektierten Lichts und eine Auswerte-Einrichtung zum Vergleich der erhaltenen Meßwerte mit einem Referenzwert aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Licht im Wellen­ längenbereich von 700-2500 Nanometer aussendende Lichtquelle.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Licht im Wellen­ längenbereich von 800-1000 Nanometer aussendende Lichtquelle.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine gepulste Lichtquelle.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen das von der Oberfläche reflektierte Licht empfangenden und in elektrische Signale umwandelnden Sensor.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen Lüfter zur Erzeugung eines Luftstromes zwischen Meßkopf und Behälter.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Hilfsmittel zur Positionierung des Behälters.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch einen Anschluß zum Verbinden mit einer Anzeige- und/oder Steuerungseinheit.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Anzeige- und/oder Steuerungseinheit.
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Free format text: SPALTE 4, ZEILE 48, NACH "ANZEIGE" EINFUEGEN "ODER SETZT," SPALTE 1, ZEILE 20-21 LAUTET RICHTIG: DE-PS 7 37 058, DE- AS 10 09 392, DE-OS 15 44 924, DE 25 30 900 A1, SPALTE 1, ZEILE 52 "HEISS" AENDERN IN "HEISST"

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