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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine vernetzbare Silikonzusammensetzung,
die unter Lagerbedingungen stabil ist.
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Die
Verbindung wird insbesondere, aber nicht ausschließlich, in
der Zahnheilkunde zur Herstellung von Zahnabdruckmaterialien eingesetzt.
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Herkömmliche
Silikonkautschuke sind im wesentlichen aufgebaut aus Silikonpolymeren
und Füllstoffen.
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Sie
unterscheiden sich wesentlich entsprechend der Art der eingesetzten
Polymere und hinsichtlich des Vernetzungsmechanismus.
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In
auf additionsvernetzten Polyorganosiloxanen basierenden Materialien
für Zahnabdrücke resultiert
der Vernetzungsmechanismus aus der Addition von Siliciumwasserstoffgruppen
an Doppelbindungen in Gegenwart eines auf Platinsalzen basierenden
Katalysators.
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Diese
Umsetzung ist als Hydrosilylierung bekannt und tritt bei Raumtemparatur
auf, wenn Metall-/Olefin-Platinkomplexe eingesetzt werden.
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Die
Aushärtungsreaktion
ermöglicht
es, eine elastomere Zusammensetzung zu erhalten, die ausgezeichnete
Charakteristika aufweist.
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In
Silikonkautschuken werden normalerweise natürliche oder synthetische mineralische
Füllstoffe,
Pigmente, Trennmittel, Rheologiemodifizierer, etc. eingesetzt.
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Bei
RTV-(Raumtemperaturvulkanisations-)-Silikonkautschuken, die in der
Zahnheilkunde für
die Abnahme von Zahnabdrücken
eingesetzt werden, wird das Produkt üblicherweise in zwei verschiedenen
Mixturen vermarktet, bezeichnet als „Basis" und „Katalysator", die vor der Verwendung
gleichmäßig vermischt
werden müssen.
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Nach
dem Mischen wird die Zusammensetzung in Kontakt mit den zu duplizierenden
Oberflächen
gebracht, bis sie vollständig
ausgehärtet
ist.
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Zwischen
dem Beginn des Mischens und vollständigen Vernetzen gibt es eine
erste Stufe, bekannt als „Verarbeitungsdauer", während der
die beiden zusammengemischten Bestandteile plastisch sind und verarbeitet
werden können,
und es gibt eine zweite Stufe, während
der die Masse ihre Plastizität verliert
und das Aushärten
beginnt.
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Die
Zeitspanne, während
der die Umsetzung auftritt, ist bekannt als „Aushärtungsdauer". Am Ende dieser Stufe ist das Produkt
ein irreversibles Elastomer geworden.
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Um
eine optimale klinische Anwendung zu ermöglichen, muss der Gesamtzyklus
bis zum Aushärten
einige Minuten dauern, in der Regel zwischen einem Minimum von 1
Minute bis zu einem Maximum von 10 Minuten, von Beginn des Mischens
an.
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Für den Verwender
ist es weiterhin wesentlich, Kontrolle über die Umsetzung zu haben
und eine Umsetzung zu erreichen, in der die Leistungsfähigkeit
bis zum Verfallsdatum stets dieselbe bleibt.
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Nach
dem Aushärten
muß das
Produkt einige wesentliche Anforderungen für spezifische Anwendungen in
der Zahnheilkunde zeigen, wie Dimensionstabiltät, hohes Detailreproduktionsvermögen und,
wie erwähnt,
konstante Verarbeitungs- und Aushärtungsdauer.
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Die
Verarbeitungs- und Aushärtungsdauer können durch
Zugaben von Inhibitoren zur Zusammensetzung beeinflusst werden,
die zur Gruppe der Methyl- oder Vinylcyclotetrasiloxane gehören. Abgesehen
von der Möglichkeit,
die Umsetzung zu steuern, ist es sehr wichtig, dass diese Parameter
während
der vom Hersteller bestimmten und angegebenen Garantiezeit unverändert bleiben.
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Um
diese Bedingungen sicherzustellen, müsste die Reaktivität der Komponente,
die am empfindlichsten und daher am instabilsten ist, d. h. des Platinkatalysators,
konstant bleiben. In der Praxis jedoch verliert diese im Laufe der
Zeit einen Teil ihrer Reaktivität
und zersetzt sich aus Gründen,
die noch nicht richtig aufgeklärt
sind.
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Dies
wird durch eine Zunahme der Aushärtungsdauer
offensichtlich, bis das Produkt nicht länger zur Verwendung geeignet
ist oder nicht länger den
Spezifikationen des Herstellers entspricht.
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Diese
Wirkung verstärkt
sich, wenn das Produkt gelagert wird und, insbesondere, wenn es
bei hohen Temperaturen gelagert wird.
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Die
EP 0 231 420 offenbart ein
Zahnabdruckmaterial, umfassend eine Silikonpolyetherzusammensetzung
mit mindestens einem hydrophoben Silikonrest und mindestens einem
hydrophilen Polyetherrest. Das offenbarte Material zeigt eine hohe
Benetzbarkeit in Verbindung mit einem niedrigen Wassersorptionswert.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine vernetzbare Silikonzusammensetzung
bereitzustellen, die unter Lagerungsbedingungen stabil bleibt, d.
h. selbst bei Temperaturen, die höher liegen als die normalerweise
für eine
gute Haltbarkeit empfohlenen.
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Mit
diesem Ziel ist es folglich in erster Linie Aufgabe der Erfindung,
eine Zusammensetzung bereitzustellen, die durch Addition vernetzt.
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Ein
weiteres wichtiges Ziel der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung
zur Verfügung
zu stellen, in der der Katalysator gegen die Wirkung von potentiellen
Verunreinigungen, die fast unvermeidlich in den Komponenten vorliegen,
geschützt
ist.
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Ein
weiters Ziel der Erfindung besteht darin, eine Zusammensetzung bereitzustellen,
die in jedem Fall in anderer Weise außerhalb der Zahnheilkunde eingesetzt
werden kann.
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Dieses
Ziel und weitere nachfolgend offensichtlich werdende Aufgaben werden
durch eine vernetzbare Silikonzusammensetzung erreicht, im wesentlichen
bestehend aus einem vernetzbaren Polyorganosiloxan, einem Siliziumwasserstoffgruppenhaltigen
Vernetzungsmittel, einem Platinkatalysator und einem Stabilisierungsmittel
für den
Platinkatalysator, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel
ein Natriumaluminiumzeolith ist und dass die Verbindung in der Form
von zwei Komponenten bereitgestellt wird, wobei eine erste der zweiten
Komponenten im Wesentlichen besteht aus:
- – einem
vernetzbaren Polyorganosiloxan,
- – einem
Siliciumwasserstoffgruppen haltigen Vernetzungsmittel,
und
eine zweite im Wesentlichen besteht aus: - – einem
vernetzbaren Polyorganosiloxan,
- – einem
Platinkatalysator,
- – einem
Natriumaluminiumzeolith.
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Vorteilhafterweise
ist das Silikonpolymer ein Polyorganosiloxan, das mindestens eine
oder mehrere Vinylgruppen im Endabschnitt des linearen Moleküls aufweist.
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Üblicherweise
ist das Vernetzungsmittel ein Polywasserstofforganosiloxan oder
ein Siloxan, das Siliziumwasserstoffgruppen enthält.
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Weitere
Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform,
erläutert
anhand eines nicht beschränkenden
Beispiels, offensichtlich.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung werden zwei Zusammensetzungen zur Verfügung gestellt,
die, wenn zusammengemischt, der Zusammensetzung der Erfindung ähneln.
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Die
Zusammensetzungen werden vorteilhafterweise in Form von zwei Pasten
zur Verfügung
gestellt, die insbesondere bevorzugt vorgemischte Komponenten aufweisen.
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Eine
erste dieser Pasten, bekannt als „Basis", umfasst ein vernetzbares Silikonpolymer,
das bevorzugt ein Polyorganosiloxan des Typs mit mindestens einer
oder mehreren Vinylgruppen im Endabschnitt des linearen Moleküls sowie
ein Vernetzungsmittel, das bevorzugt ein Polywasserstofforganosiloxan
darstellt. Mineralische Füllstoffe,
wie Quarz und/oder Calciumcarbonat, Siliciumoxid, Talk und Farbstoffe,
können
zugegeben werden.
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Eine
zweite Paste, bekannt als „Katalysator", umfasst ein Polyorganosiloxan,
bevorzugt des Typs mit einer oder mehreren Vinylgruppen im Endabschnitt
des linearen Moleküls,
einen Platinkatalysator und vorteilhafterweise einen Stabilisator,
aufgebaut aus Natriumaluminiumzeolith. Mineralische Füllstoffe,
wie Quarz, Calciumcarbonat, Siliciumoxid, Talk und ein Inhibitor,
können
ebenfalls zugegeben werden.
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Es
ist möglich,
andere Bestandteile vorzusehen, um die Formel zu vervollständigen,
wie Inhibitoren, Trennmittel oder Additive, um die Rheologiecharakteristika
zu modifizieren.
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Die
bevorzugten Inhibitoren sind Methylvinylcyclotetrasiloxane, während Paraffinmineralöle vorteilhafterweise
als Trennmittel eingesetzt werden.
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Was
die Rheologiemodifizierer betrifft, ist der Einsatz von mikrofeinem
Qarz oder Quarzstaub bevorzugt.
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Nahrungsmittelverträgliche Farben
werden eingesetzt.
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Die
zwei Pasten müssen
in bekannter Art und Weise vor Gebrauch sorgfältig gemischt werden.
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Hinsichtlich
des Stabilisierungsmittels ist, wie erwähnt, ein synthetischer Natriumaluminiumzeolith,
mit einer Durchschnittsformel Na12(AlO2)12(SiO2)12.27H2O vorteilhaft,
der das Erscheinungsbild eines wasserunlöslichen, weißen Pulvers
aufweist.
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Die
Teilchen sind würfelförmig mit
abgerundeten Ecken und Kanten.
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Die
Grundelemente der Struktur des Natriumaluminiumzeoliths sind oktaedrisch
geformte Würfel,
die durch Hexaeder miteinander verbunden sind.
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Die
Natriumionen, die die negative Überschussladung
kompensieren, können
sich in den Kanälen
des Zeoliths frei bewegen.
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In
der erfindungsgemäßen Silikonverbindung
hat der Zeolith in erster Linie den Effekt, die Metallionen zu binden,
die für
die Stabilität
des Platinkatalysators nachteilig sind.
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Es
wurde experimentell festgestellt, dass optimale Ergebnisse mit einem
Verhältnis
von 1:0,01 bis 1:0,003 zwischen Zeolith und Platin erreicht werden.
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In
einem Silikonkautschuk können
die Natriumionen durch andere Kationen ersetzt werden.
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Diese
Ionenaustauscheigenschaft tritt selektiv auf.
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Der
exakte Mechanismus des Schutzes gegenüber dem Platin wird derzeit
noch untersucht, aber es wurde festgestellt, dass die Aktivität des Zeoliths
den Platinkatalysator von der Einwirkung jeglicher in der Zusammensetzung
enthaltener kontaminierender Substanzen bewahrt und dessen Wirksamkeit
verlängert.
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Die
Gegenwart kontaminierender Substanzen ist aufgrund der Art und des
Ursprungs der Komponenten der Zusammensetzung, in der mineralische
Füllstoffe
vorliegen, praktisch unvermeidbar.
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In
der zuvor als „Katalysator" bezeichneten Paste
schützt
der enthaltene Zeolith den Katalysator, so dass das Produkt länger eine
konstante Verarbeitungs- und Aushärtungsdauer beibehält als normale Systeme,
die diesen nicht enthalten.
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Es
ist ebenfalls möglich,
in der als „Basis" beschriebenen Paste
Zeolith einzusetzen, wo er als Füllstoff
wirkt.
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Weitere
und detailliertere Informationen hinsichtlich der Zusammensetzung
der Zeolithe sind in Veröffentlichungen,
herausgegeben von der Degussa AG: Technisches Bulletin Pigmente
Nr. 71 Wessalith für
Detergenzien, 4. Ausgabe, August 1993 – Technische Information TI1160,
Januar 1996, enthalten.
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Spezifische
Literatur über
Zeolithe, auch bekannt als Molekularsiebe, sind in vielen Veröffentlichungen über das
ganze Jahr zahlreich erhältlich.
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Exemplarisch
kann eine Zusammensetzung des Produkts umfassen:
„Basis"-Paste (bezogen auf
100 Gew.-Teile)
Vinylpolymer 94 Gew.-Teile
Vernetzungsmittel
6 Gew.-Teile
„Katalysator"-Paste (bezogen auf
100 Gew.-Teile)
Vinyl polymer 89,38 Gesichtsteile
Platinkatalysator
0,6 Gew.-Teile
Inhibitor 0,02 Gew.-Teile
Zeolith 10 Gew.-Teile
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Praktische
Vergleichstests mit vernetzbaren Silikonzusammensetzungen ohne Natriumaluminiumzeolith
haben durch Bestimmung der Aushärtungsdauer
gezeigt, dass die Silikonzusammensetzung mit Zeolith (insbesondere
in der obigen Zusammensetzung) keine anhaltende Alterung bei 65°C zeigt,
während
die Zusammensetzung ohne Zeolith (insbesondere diejenige, in der
die „Katalysator"-Komponente 99,38
Teile Polymer, 0,6 Teile Katalysator und 0,2 Teile Inhibitor aufweist
und in der die „Basis"-Komponente unverändert ist)
einer graduellen Zunahme der Aushärtungsdauer unterliegt, was eine
direkte Folge des Verlusts der Reaktivität des Katalysators darstellt.
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Für die Verbindung
mit Zeolith bleibt die Verarbeitungs- und Aushärtungsdauer im wesentlichen unverändert, selbst
nach Aussetzen bei 65°C
für eine Dauer
von mindestens 25 Tagen.
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Andere
Vergleichstests zwischen einer Zusammensetzung auf Silikonbasis
mit Zeolith (wieder mit der obigen Zusammensetzung) und einer Zusammensetzung,
enthaltend mikrofeinen Quarz (um die 10 Teile Zeolith in der „Katalysator"-Komponente zu ersetzen),
haben gezeigt, dass die quarzenthaltende Zusammensetzung ihre Aushärtungsdauer
nach kurzer Alterungsdauer zu vergrößern beginnt, während die
zeolithenthaltende Zusammensetzung die Aushärtungsdauer praktisch unverändert beibehält.
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Die
Wirkung von Zeolith tritt sogar auf, wenn dessen Menge variiert
oder dieser mit Quarz kombiniert wird.
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In
der Praxis wurde beobachtet, dass das beabsichtigte Ziel und die
Aufgaben der vorliegenden Erfindung erreicht wurden.