DE69914207T3

DE69914207T3 - Schaumkeramik

Info

Publication number: DE69914207T3
Application number: DE69914207T
Authority: DE
Inventors: Angela Karin HING; William Welwyn BONFIELD
Original assignee: Apatech Ltd
Current assignee: Apatech Ltd
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: DE69914207T2; AU6111999A; ES2214887T5; ATE257813T1; EP1117626A1; GB9821663D0; EP1117626B2; JP4693992B2; US8613876B2; EP1117626B1; WO2000020353A1; DE69914207D1; US20090162414A1; ES2214887T3; JP2002526375A; JP2011042572A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aufgeschäumten keramischen Materialien, und insbesondere von aufgeschäumten keramischen Materialien, die zur Verwendung in biomedizinischen Anwendungen geeignet sind.
Das Ersetzen alter, beschädigter oder kranker Knochen ist heute eine allgemein übliche Vorgehensweise, und jährlich werden allein in Großbritannien schätzungsweise 40.000 Hüfttransplantationen durchgeführt, 18% der Patienten werden dabei bereits zum wiederholten Mal operiert. Durch den stetigen Fortschritt auf dem Gebiet der Operationstechnik wie auch des medizinischen Wissens ergibt sich eine wachsende Nachfrage nach synthetischen Knochenersatzstoffen, besonders aufgrund gesundheitlicher Bedenken bezüglich homologer Knochenspäne, die mit den Risiken viraler Infektionen, wie beispielsweise Hepatitis B und HIV, in Verbindung gebracht werden. Folglich besteht ein wachsendes Interesse an der Entwicklung synthetischer Knochenersatzstoffe zur Regeneration von Knochendefekten an belasteten wie auch unbelasteten Knochen, beispielsweise zur Wiederherstellung von Gelenken und Gesichtsknochen, was zu einer Expansion dieses Forschungsgebiets führt.
Die Biokompatibilität von Hydroxyapatit (HA) hat in Verbindung mit den Ähnlichkeiten des Feingefüges von HA und dem Mineralgehalt von Knochen ein großes Interesse an HA als einem Material zur Ausbesserung von Knochenschäden hervorgerufen. Die Basis der Apatitgruppe der Mineralien ist Kalziumphosphat, wobei das stöchiometrische Hydroxyapatit ein molares Verhältnis von Ca/P von 1,67 aufweist. HA hat die chemische Formel Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Ein wachsendes Interesse besteht auch an der Entwicklung von Biomaterialien, wie beispielsweise bioaktivem Glas und Apatit-Ersatzstoffen, die der chemischen Zusammensetzung von Knochenmineral näher kommen und somit eine schnellere Knochenverbindung zwischen Implantat und Knochen ermöglichen. Aufgrund der schlechten mechanischen Eigenschaften all dieser Stoffe war jedoch die klinische Verwendung bislang auf Beschichtungen und unbelastete porige Strukturen oder Granulat beschränkt.
Porige biokeramische Implantate bieten die Möglichkeit von maßgenauer Knochenreparatur und -wiederherstellung in einer Vielzahl von orthopädischen Verfahren wie auch der sicheren Befestigung des Implantats durch das Einwachsen von Knochen sowie me-chanische Verklammerung. Gegenwärtig sind auf dem Markt eine Reihe poriger Materialien für Implantate auf HA-Basis erhältlich, so zum Beispiel Unilab^®, Surgibone^®, Endobon^®, Ceros^® oder Interpore^®. Viele dieser Materialien werden entweder aus tierischer Spongiosa oder aus Korallen gewonnen, die einer Hydrothermalbehandlung unterzogen werden, um die natürlichen keramischen Bestandteile in Hydroxyapatit umzuwandeln, gleichzeitig aber die natürliche porige Struktur beizubehalten. So wird z. B. Endobon^® mittels hydrothermaler Umwandlung von Rinderspongiosa erzeugt. Andere Materialien werden durch herkömmliche Ausbrennverfahren gebildet, wobei in einer Keramikstruktur verteilte Polymerkügelchen ausgebrannt werden und so eine schaumähnliche Struktur zu-rückbleibt. Bei dieser Vorgehensweise wird eine beträchtliche Menge an gasförmigen Nebenprodukten erzeugt, und oft entstehen Risse in der Struktur.
Die Informationen über die physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise die modale Makroporengröße oder den Verbindungsgrad zwischen den Poren, und ihre Steuerung sind bei vielen dieser porigen Strukturen begrenzt, in manchen Fällen kann auch die chemische Zusammensetzung nur begrenzt gesteuert werden. Physikalische wie chemische Eigenschaften beeinflussen die Qualität und Geschwindigkeit des Einwachsens der Knochen in diese Materialien nach einer Implantation. Darüber hinaus sind die mecha-nischen Eigenschaften äußerst empfindlich gegenüber Dichte- wie auch Anisotropie-Parametern, die wiederum in vielen der heute üblichen Herstellungsverfahren nicht gut gesteuert werden. Es besteht daher ein Bedarf für die Entwicklung eines neuartigen Herstellungsverfahrens, das eine Steuerung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Enderzeugnisses erlaubt. Mit dessen Hilfe können durch die wunschgemäße Einstellung der Ei-genschaften und die bessere Reproduzierbarkeit verbesserte Im-plantate hinsichtlich der mechanischen und biologischen Effizienz hergestellt werden.
Schaumkeramiken werden herkömmlicherweise durch Tränken eines Polymerschaums mit einem Schlicker gebildet, wobei der Schlicker eine feine Aufschlämmung keramischer Partikel in einem Fluid wie beispielsweise Wasser ist. Beim Brennen des Aggregats wird der Schlicker an den Polymerschaum gebunden und bildet so ein Abbild des ursprünglichen Schaums, der ausgebrannt wird. Schaumkeramiken können auch durch CVD-Aufdampfen auf ein Substrat aus netzförmig aufgeschäumtem Kohlenstoff hergestellt werden.
Die WO 93/04013 betrifft porige feuerfeste Artikel und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die GB-A-2 317 887 betrifft porige Keramikartikel, Knochenzellwachstum und Arzneimittelträger. Die EP-A-0 851 402 betrifft einen Schalldämpfer aus Keramik mit geringem Gewicht zur Verwendung in den Abgasdüsen eines Düsen-triebwerks. Die US-A-5 266 248 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines porigen Füllstoffs auf Hydroxyapatit-Basis.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von porigen synthetischen Knochenmaterialien mit untereinander hochgradig verbundenen Poren bereitzustellen, die zur Verwendung in medizinischen Anwendungen geeignet sind.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Knochenmaterials zur Verwendung in biomedizinischen Anwendungen bereit, wobei das synthetische Knochenmaterial aus einer großporigen Schaumkeramik besteht, deren offene Schaumstruktur Poren mit einem modalen Durchmesser von d_mode S 100 μm aufweist, welches Verfahren Folgendes umfasst:

(a) Bilden eines keramischen Schlickers, der ein im Wesentlichen homogenes Gemisch aus einem aus Partikeln bestehenden keramischen Stoff, einem organischen Bindemittel in einem flüssigen Trägermaterial und wahlweise einem oder mehreren grenzflächenaktiven Stoffen enthält, wobei mindestens einer der grenzflächenaktiven Stoffe vorhanden ist, falls das organische Bindemittel nicht als grenzflächenaktiver Stoff fungiert;
(b) Aufschäumen des keramischen Schlickers mit Hilfe einer Ku-gelmühle; und
(c) Erwärmen des aufgeschäumten keramischen Schlickers auf eine Temperatur, die ausreicht, um das organische Bindemittel im Wesentlichen auszubrennen.

Der keramische Schlicker weist vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 15 bis 200 mPas auf.
Zur Vermeidung von Zweifeln sei darauf hingewiesen, dass der Terminus ”großporig” bei Verwendung bezüglich einer offenen Schaumstruktur einen keramischer Schaum bezeichnet, der Poren mit einem modalen Durchmesser von d_mode S 100 μm aufweist. Der Terminus ”kleinporig” bei Verwendung bezüglich der Poren innerhalb der Stege des keramischen Schaums bezeichnet das Vorhandensein von Poren mit einem modalen Durchmesser von 0,1 µm R d_mode R 50 µm.
Schäume sind dreidimensionale porige Feststoffe und können eingeteilt werden in offenporige und geschlossenporige Schäume. Die relative Dichte eines porigen Stoffs ist definiert als das Verhältnis der Dichte des porigen Stoffs zur Dichte des Feststoffs. Im Fall von Knochen liegt die relative Dichte im Allgemeinen im Bereich von 0,05 bis 0,7, das bedeutet einen Porenraumanteil von 30 bis 95%. Darüber hinaus kann die Bestimmung der relativen Dichte einer porigen Struktur einen Hinweis auf den Verbindungsgrad zwischen den Poren in der Struktur liefern. So wird Spongiosa (Lamellenknochen), eine Struktur mit einer relativen Dichte von weniger als ca. 0,2 (also einem Porenraumanteil von 80%), im Allgemeinen als offenporig klassifiziert, während eine Struktur mit einer relativen Dichte von mehr als ca. 0,2 (also einem Porenraumanteil von 80%) geschlossene Poren (ohne Verbindungen untereinander) aufweist.
Der keramische Schlicker weist vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 15 bis 200 mPas, insbesondere von 30 bis 100 mPas, auf. Es wurde festgestellt, dass die Viskosität des Schlickers für die Herstellung eines stabilen Schaums vor dem Ausbrennen des Bindemittels von großer Bedeutung ist. Das Vorhandensein eines grenzflächenaktiven Stoffs in dem Schlicker unterstützt ebenfalls die Erzeugung eines stabilen Schaums. Es versteht sich, dass, wenn das Bindemittel selbst in der Lage ist, in ausreichendem Maße als grenzflächenaktiver Stoff zu wirken, die Notwendigkeit der Beimengung wahlweise eines oder mehrerer grenzflächenaktiver Stoffe entfällt. Beispiele für geeignete grenzflächenaktive Stoffe zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind u. a. Saponin und Decon 90.
Bei dem aus Partikeln bestehenden keramischen Stoff kann es sich um eine biokompatible Keramik handeln, die beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Bestandteile aufweisen kann: Hydroxy-apatit, einen Hydroxyapatit-Austauschstoff und/oder Aluminiumoxid oder jede beliebige andere Keramik, die in biomedizinischen Anwendungen zum Einsatz kommt. Der aus Partikeln bestehende ke-ramische Stoff kann auch ein Glas oder eine Glaskeramik, wie beispielsweise eine AW-Glaskeramik, enthalten. Der aus Partikeln bestehende keramische Stoff kann vorzugsweise entweder ein sprühge trocknetes und/oder kalziniertes Pulver sein, oder vorteilhafterweise kann er direkt aus dem Filterkuchen wie er sich niederschlägt gewonnen werden.
Im Allgemeinen weist der aus Partikeln bestehende keramische Stoff eine Verteilung der Partikelgröße mit folgenden Merkmalen auf: d₁₀ von 0,5 bis 20 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 5 µm, insbesondere von 1 bis 15 µm, besser von 0,7 bis 2,5 µm, noch besser von 0,9 bis 2,1 µm; d₅₀ von 1 bis 300 µm, vorzugsweise von 2 bis 150 µm, insbesondere von 1 bis 15 µm, besser von 1 bis 10 µm, noch besser von 3 bis 8 µm; und d₉₀ von 5 bis 150 µm, vorzugsweise von 5 bis 50 µm, insbesondere von 10 bis 50 µm, besser von 10 bis 40 µm, noch besser von 10 bis 25 µm. Der Modus der Partikelgröße fällt typischerweise in den Bereich von 1 bis 400 µm, vorzugsweise von 2 bis 250 µm, insbesondere von 1 bis 10 µm, besser noch von 3 bis 6 µm. Der aus Partikeln bestehende keramische Stoff weist typischerweise eine Oberfläche von 5 bis 200 m²g^–1, vorzugsweise von 7 bis 100 m²g^–1, insbesondere von 7 bis 20 m²g^–1, besser noch von 7 bis 14 m²g^–1, auf. Die Partikelgrößen wurden mit Hilfe eines Malvern Mastersizers gemessen. Die Oberflächen wurden mit Hilfe eines Micromeretics B.E.T. Surface Analyzers bestimmt.
Das organische Bindemittel ermöglicht Plastizität während der Formung des aus Partikeln bestehenden keramischen Stoffs und Grünfestigkeit des geformten Erzeugnisses. In der vorliegenden Erfindung enthält das organische Bindemittel vorzugsweise ein Bindemittel, das vorzugsweise wasserlöslich ist. Geeignete Beispiele sind u. a. Vinylpolymere wie beispielsweise Poly(vinyl-alkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Poly(vinylacetat) und/oder Poly(vinylbutyral). Andere geeignete Beispiele sind u. a. Alginat, Poly(lacticum acidum) und Poly(ethylenglykol). Es versteht sich jedoch, dass jede beliebige Art von Polymeren, die in der Lage sind, einem Körper aus keramischem Schaum vor dem Sintern mechanische Festigkeit zu verleihen, verwendet werden kann. Es versteht sich auch, dass die organischen Bindemittel einzeln oder in einer Kombination aus zwei oder mehreren Bindemitteln verwendet werden können.
Das flüssige Trägermaterial sollte ein Stoff sein, der das organische Bindemittel im Wesentlichen lösen kann, und der auch mit dem Keramikpulver vermischt werden kann, ohne dass dieses da-durch an Qualität verliert. Geeignete Beispiele sind u. a. Wasser, vorzugsweise zweifach destilliertes Wasser, Alkohole, wie beispielsweise Propan-2-ol, und Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Trichlorethan. Das organische Bindemittel ist in dem flüssigen Trägermaterial im Allgemeinen in einer Menge von 0,2 bis 10 Vol-% (w/v), vorzugsweise von 0,2 bis 8 Vol-% (w/v), insbesondere von 0,5 bis 6 Vol-% (w/v), besser von 0,5 bis 4 Vol-% (w/v), noch besser von 1,5 bis 3 Vol-% (w/v), vorhanden.
Der keramische Schlicker enthält vorzugsweise 10 bis 95 Vol-% (w/v) an aus Partikeln bestehendem keramischem Stoff in Bindemittel und flüssigem Trägermaterial, insbesondere 20 bis 90 Vol-% (w/v) an aus Partikeln bestehendem keramischem Stoff in Bindemittel und flüssigem Trägermaterial, besser 40 bis 80 Vol-% (w/v) an aus Partikeln bestehendem keramischem Stoff in Bindemittel und flüssigem Trägermaterial. Der Schlicker kann geeigneterweise durch Vermischen der Bestandteile zu einem homogenen Gemisch vorbereitet werden. Die Konzentration der zugegebenen Bindemittellösung sollte vorzugsweise so gewählt sein, dass sichergestellt ist, dass der prozentuale Anteil an Bindemittel, der in einem trockenen Gussstück noch vorhanden ist, im Bereich von 0,5 bis 10 Gew-% (w/w), vorzugsweise von 1 bis 6 Gew-% (w/w), insbesondere von 1 bis 4 Gew-% (w/w), liegt. Der fertige Schlicker sollte vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 15 bis 200 mPas, insbesondere von 30 bis 100 mPas, aufweisen, und dies kann durch Anpassung der Viskosität des Schlickers durch Zugabe von mehr Bindemittel, je nach Erfordernis, erreicht werden.
Der keramische Schlicker kann weiterhin ein Dispergiermittel und/oder ein Entflockungsmittel enthalten. Geeignete Beispiele sind u. a. Natriumpolyacrylat und/oder Natriumhexametaphosphat.
Das Aufschäumen des keramischen Schlickers geschieht mit Hilfe einer Kugelmühle (”Rühraufschäumen”). Geeignete Rührmittel sind u. a. Kugeln aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Enstatit (MgSiO₃) oder Zirkondioxid (ZrO₂), vorzugsweise mit einem Durchmesser im Be-reich von 10 bis 30 mm, insbesondere von 15 bis 25 mm. Für biomedizinische Anwendungen sollten die Rührmittel sorgfältig ausgewählt werden, um eine Verunreinigung des Schlickers zu vermeiden. Die Kugelmühle kann in Verbindung mit einem Gasungs- und/oder Treibmittel verwendet werden. Die beim Rühraufschäumen eines keramischen Schlickers zu verwendende Menge an Rührmitteln bewegt sich vorzugsweise im Bereich von 3 bis 20 Gew-% (w/w) aus Partikeln bestehendem keramischem Stoff im Verhältnis zu Rührmitteln, insbesondere von 5 bis 15 Gew-% (w/w).
In Kugelmühlen schaumstabilisierte Schlicker bieten eine Reihe von Vorteilen, u. a. Folgende:

(i) Kein organisches Schaumstoff-/Schaummuster oder fester Porenbilder auszubrennen; porige Keramiken, die mit Hilfe von Ausbrennverfahren hergestellt werden, weisen durch Defekte in der Struktur aufgrund von unvollständigem/ungleichmäßigem Ausbrennen des Originalmusters oft relativ schlechte mechanische Eigenschaften auf.
(ii) Eine homogene oder zweckmäßig abgestufte Porenverteilung kann durch Änderung der Viskosität des Schlickers erzielt werden.
(iii) Die Größe der Makroporen kann durch Änderung der Partikelgröße im Ausgangspulver variiert werden.
(iv) Ein hoher Grad an Verbindung zwischen den Makroporen.
(v) Das Feingefüge weist ein Netz von miteinander verbundenen Mikroporen auf, wobei der Verbindungsgrad während des Sinterns gesteuert werden kann. Dies ist von Bedeutung für die wunschgemäße Einstellung der Arzneimittel-Leitmerkmale der porigen Struktur.

Vor dem Ausbrennen des organischen Bindemittels wird vorzugsweise ein Verdunsten des flüssigen Trägermaterials aus dem aufgeschäumten keramischen Schlicker ermöglicht. Dies bringt Vorteile mit sich, da zu große Mengen an flüssigem Trägermaterial zu Rissbildung während der anschließenden Wärmebehandlungsschritte führen können. Das Verdunsten kann durch Erwärmen des aufgeschäumten keramischen Schlickers auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 100°C, vorzugsweise von 30 bis 50°C, wobei vorzugsweise Luft darüber strömt, erleichtert werden. Wie be-reits erwähnt, wird die Konzentration an organischem Bindemittel in dem flüssigen Trägermaterial vorzugsweise so gewählt, dass der nach dem Verdunsten im Wesentlichen des gesamten flüssigen Trägermaterials verbleibende prozentuale Anteil von Bindemittel im Bereich von 0,5 bis 10 Gew-% (w/w), vorzugsweise von 1 bis 6 Gew-% (w/w), insbesondere von 1 bis 4 Gew-% (w/w), liegt, da festgestellt wurde, dass dadurch das Auftreten von Rissbildung während der anschließenden Wärmebehandlungsschritte verringert wird. Die Viskosität des Schlickers und das Vorhandensein eines grenzflächenaktiven Stoffs/Stabilisators unterstützen die Beibehaltung der Schaumstruktur des keramischen Schlickers während der Verdunstung des flüssigen Trägermaterials. Anders gesagt wird ein Zusammenbruch der Schaumstruktur verzögert.
Der aufgeschäumte keramische Schlicker wird vor dem Ausbrennen des organischen Bindemittels im Allgemeinen in eine Form vergossen. Die Form weist vorzugsweise eine Oberfläche auf, die mit einem Trennmittel beschichtet ist, um ein Entformen des Gussstücks/der Gussstücke nach dem Entfernen des flüssigen Bindemittels sicher zu ermöglichen. Der aufgeschäumte keramische Schlic-ker kann auch (frei) auf eine ebene Fläche vergossen werden, die vorzugsweise mit einem feinen keramischen Pulver bestreut wurde. Auch ein Einspritzen des aufgeschäumten keramischen Schlickers in eine porige Gussform ist möglich.
Es versteht sich, dass die Ausbrenntemperatur von der Art des organischen Bindemittels abhängt. Im Allgemeinen liegt die Ausbrenntemperatur im Bereich von 423,15 bis 973,15 K (150 bis 700°C), vorzugsweise von 573,15 bis 973,15 K (300 bis 700°C), insbesondere von 573,15 bis 873,15 K (300 bis 600°C). Das Ausbrennen sollte vorzugsweise langsam erfolgen, um die Entstehung von Drücken aufgrund der Zersetzung des organischen Bindemittels und Verdunstung verbleibender Feuchtigkeit zu vermeiden. Ausreichende Mengen von Sauerstoff oder Luft sollten vorzugsweise zu-geführt werden, um ein im Wesentlichen vollständiges Ausbrennen des Bindemittels zu ermöglichen, und so erfolgt das Ausbrennen des Bindemittels vorzugsweise in einem belüfteten Ofen. Das Er-wärmen des aufgeschäumten keramischen Schlickers erfolgt mit einer Geschwindigkeit und Temperatur, die ausreichen, um das or-ganische Bindemittel im Wesentlichen auszubrennen.
Nach dem Ausbrennen des organischen Bindemittels kann ein Sintern der Schaumkeramik erfolgen, wiederum vorzugsweise in einem belüfteten Ofen. Die Sintertemperatur hängt von der Art des aus Partikeln bestehenden keramischen Stoffs ab und liegt typischerweise im Bereich von 773,15 bis 1873,15 K (500 bis 1600°C). Es versteht sich, dass die Sintertemperatur und -atmosphäre sorgfältig gewählt werden müssen, um eine Zersetzung des Keramikmaterials zu vermeiden. Nach dem Ausbrennen können einige Keramiken, wie beispielsweise mit Kohlenstoff versetzte Apatite, feuchte, CO₂-reiche Atmosphären erfordern. Insbesondere im Fall von mit Kohlenstoff versetzten Apatitschäumen erfolgt das Sintern von Probestücken vorzugsweise bei einer Temperatur im Be-reich von 873,15 bis 1273,15 K (600 bis 1000°C) unter einer Kohlendioxid-Atmosphäre, vorzugsweise in einem Röhrenofen oder Ähnlichem, der konstant mit CO₂-Gas mit einer Strömungsrate von typischerweise bis zu 4 lmin^–1, vorzugsweise von 1 bis 3 lmin^–1, insbesondere von ca. 2,0 lmin^–1, durchspült wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die im Wesentlichen trockenen Grünlinge nach dem Verdunsten des flüssigen Trägermaterials einer abgestuften Wärmebehandlung zum Ausbrennen des Bindemittels sowie einer Verdichtung durch Sintern unterzogen werden. Die optimalen Parameter für den Ausbrennschritt hängen von dem verwendeten Bindemittel ab. Je-doch werden die Gussstücke typischerweise mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 10 Kmin^–1 (0,5 bis 10°Cmin^–1), vorzugsweise von 1 bis 5 Kmin^–1 (1 bis 5°Cmin^–1), erwärmt und für 2 bis 8 Stunden auf einer Ausbrenntemperatur von 423,15 bis 973,15 K (150 bis 700°C), vorzugsweise von 573,15 bis 973,15 K (300 bis 700°C), gehalten. Während der Ausbrennstufe ist es empfehlenswert, Luft mit einer Strömungsrate vorzugsweise von 0,5 bis 2 lmin^–1, insbesondere von 1 bis 2 lmin^–1, durch den Ofen zu leiten, um si-cherzustellen, dass das Bindemittel im Wesentlichen entfernt wird. Nach Abschluss des Ausbrennens des Bindemittels können die Gussstücke direkt von der Ausbrenntemperatur mit einer Geschwindigkeit von typischerweise 1 bis 20 Kmin^–1 (1 bis 20°Cmin^–1) auf eine für das Keramikpulver geeignete Sintertemperatur, typischerweise von 773,15 bis 1873,15 K (500 bis 1600°C), erwärmt werden. Alternativ können Gussstücke, die bereits ausgebrannt wurden, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann gesintert werden. Es wurde festgestellt, dass sich beim Sintern die Stege des Materials typischerweise auf 60 bis S 95% (insbesondere von 70 auf S 90%) der theoretischen Dichte verdichten können. Nach dem Abkühlen werden die gesinterten Körper aus dem Ofen entnommen und können mit Hilfe eines Schneidegeräts mit Diamantschneide in die gewünschte Form zerteilt werden. Das so entstandene feste Schaumkeramikmaterial kann beispielsweise in Form von Blöcken, Zylindern oder Granulat geliefert werden.
Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Schaumkeramikmaterial wird als synthetisches Knochenmaterial, einschließlich Dentalmaterialien, beispielsweise zur Verwendung für die Knochenrekonstruktion und -ausbesserung, als Implantate und pfropfartige Verdichtungsfüllstoffe, sowie zur Herstellung von Hydroxyapatitpolymer-Verbundwerkstoffen verwendet.
Die endgültige Makrostruktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hertstellten gesinterten Schaumkeramiken kann durch Variation – innerhalb der angegebenen Grenzen – der relativen Anteile der Bestandteile in dem keramischen Schlicker, die physikalischen Merkmale des aus Partikeln bestehenden keramischen Stoffs sowie die Menge an Rührmitteln gesteuert werden, die während des Rühraufschäumens zugegeben werden. Daher bewegt sich der Gesamtporenraumanteil der nach diesem Verfahren hergestellten Schaumkeramiken typischerweise zwischen 40 und 95% (ins besondere zwischen 60 und 90%, noch eher zwischen 60 und 80%, noch eher zwischen 70 und 80%). Die Makroporen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Schaumkeramiken weisen einen hohen Grad an Verbindung untereinander auf (wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist). Darüber hinaus variiert die Größe der Makroporen je nach Gesamtporenraumanteil und reicht von 100 bis 2000 µm, typischerweise von 100 bis 1000 µm (wie aus den 7 und 8 ersichtlich ist).
Die endgültige Mikrostruktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Schaumkeramiken kann durch Variieren – innerhalb der angegebenen Grenzen – der relativen Anteile der Bestandteile in dem keramischen Schlicker, die physikalischen Merkmale des aus Partikeln bestehenden keramischen Stoffs, die Menge an Rührmitteln, die während des Rühraufschäumens zugegeben werden, und zusätzlich durch den Sintervorgang gesteuert werden. Die Stegdichte (oder reale Dichte) liegt typischerweise zwischen 60 und 95% (insbesondere zwischen 70 und 95%, noch eher zwischen 85 und 92%) der theoretischen Dichte der Keramik (die theoretische Dichte von Hydroxyapatit beträgt 3,156 gcm^–3). Jedoch weisen die Mikroporen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Schaumkeramiken einen hohen Grad an Verbindung untereinander auf (wie aus den 4 bis 6 sowie 9 und 10 ersichtlich ist) – ein Merkmal, das für die biomedizinische Anwendung von besonderer Bedeutung ist. Da-rüber hinaus kann der Verbindungsgrad innerhalb der Mikrostruktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Schaumkeramiken durch Variation der relativen Anteile der Bestandteile in dem keramischen Schlicker, der physikalischen Merkmale des aus Partikeln bestehenden keramischen Stoffs, der Menge an Rührmitteln, die während des Rühraufschäumens zugegeben werden, und zusätzlich durch den Sintervorgang gesteuert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die folgenden Beispiele und beispielhaften Zeichnungen weiter beschrieben, die Folgendes zeigen:
1 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1200°C; 50-fache Vergrößerung);
2 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1300°C; 50-fache Vergrößerung);
3 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1400°C; 1000-fache Vergrößerung);
4 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1200°C; 1000-fache Vergrößerung);
5 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1300°C; 1000-fache Vergrößerung);
6 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (Sintertemperatur 1400°C; 50-fache Vergrößerung);
7 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (55 Vol-% (w/v) Partikel im Trägermaterial; 50-fache Vergrößerung;
8 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (50 Vol-% (w/v) Partikel im Trägermaterial; 50-fache Vergrößerung);
9 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (55 Vol-% (w/v) Partikel im Trägermaterial; 1000-fache Vergrößerung);
10 ein Gefügebild einer gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramik gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung, aufgenommen durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen (50 Vol-% (w/v) Partikel im Trägermaterial; 1000-fache Vergrößerung); und
11 ein Diagramm der Gesamt- und Stegdichte von gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramiken, die gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Beispiel 1
3,0 g Polyvinylalkohol (Molekulargewicht 115000) wurden in 170 ml zweifach destillierten Wassers bei 313,15 K (40°C) unter ständigem Rühren gelöst. Diese Bindemittellösung wurde dann mit 100 g Hydroxyapatitpulver mit einem Partikel-d₅₀ von 3,3 µm und einer Oberfläche von 13,4 m²g^–1 vermischt. Der entstandene Schlicker wurde dann zusammen mit 945 g Rührmitteln (Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 18 mm) in ein 1 Liter fassendes Rührgefäß gegeben und bei einer Drehzahl von 120 Umdrehungen pro Minute 2 Stunden lang gerührt. Der so aufgeschäumte Schlicker wurde dann auf eine ebene Fläche vergossen, die mit 0,1 g pro cm² Formfläche feinen Hydroxyapatitpulvers bestreut worden war, um ein Entfernen des getrockneten Gussstücks sicherzustellen. Die Gussstücke wurden bei einer Temperatur von 313,15 K (40°C) für 12 bis 24 Stunden luftgetrocknet. Die getrockneten Grünlinge wurden einer abgestuften Wärmebehandlung in einem be-lüfteten Ofen zum Ausbrennen des Bindemittels sowie einer Verdichtung durch Sintern unterzogen. Die Gussstücke wurden mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf 773,15 K (500°C) erwärmt und für 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Ausbrennen wurden die Gussstücke dann um 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf Temperaturen von 1473,15, 1573,15 bzw. 1673,15 K (1200, 1300 bzw. 1400°C) ohne Luftströmung erwärmt und für 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die 1 bis 6 sind Gefügebilder der so gebildeten Materialien, aufgenommen jeweils durch ein Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen: 1 (Sintertemperatur 1473,15 K (1200°C), 50-fache Vergrößerung); 2 (Sintertemperatur 1573,15 K (1300°C), 50-fache Vergrößerung); 3 (Sintertemperatur 1673,15 K (1400°C), 1000-fache Vergrößerung); 4 (Sintertemperatur 1473,15 K (1200°C), 1000-fache Vergrößerung); 5 (Sintertemperatur 1573,15 K (1300°C), 1000-fache Vergrößerung); 6 (Sintertemperatur 1673,15 K (1400°C), 50-fache Vergrößerung). Die physikalischen Merkmale der Sintermuster sind in 11 detailliert dargestellt. Die theoretische Dichte von Hydroxyapatit beträgt 3,156 gcm^–3.
Die Ergebnisse zeigen, wie eine Veränderung der Sintertemperatur die Steuerung sowohl der Gesamt- als auch der Stegdichte zur Folge hat. Die Gesamtdichte wird bei einem Anstieg der Sintertemperatur von 1473,15 auf 1673,15 K (von 1200 auf 1400°C) stetig erhöht, was auf eine Schrumpfung der Makroporen bei gleichzeitiger Verringerung des Grades an Verbindung zwischen ihnen hindeutet. Die Stegdichte verringert sich jedoch mit einem An-stieg der Temperatur von 1473,15 auf 1673,15 K (von 1200 auf 1400°C) aufgrund einer Verringerung des Grades an Verbindung zwischen den Mikroporen, die zu einer Zunahme der geschlossenen Mikroporen führt.
Beispiel 2
Zwei Schlicker wurden wie in Beispiel 1 vorbereitet. Die Schlic-ker wurden dann zusammen mit 630 bzw. 945 g Rührmitteln (Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 18 mm) jeweils in ein separates, 1 Liter fassendes Rührgefäß gegeben und bei einer Drehzahl von 120 Umdrehungen pro Minute 5 Stunden lang gerührt. Die aufgeschäumten Schlicker wurden dann auf eine ebene Fläche vergossen, die mit 0,1 g pro cm² Formfläche feinen Hydroxyapatitpulvers besteut worden war, um ein Entfernen der getrockneten Gussstücke sicherzustellen. Die Gussstücke wurden bei einer Temperatur von 313,15 K (40°C) getrocknet. Die getrockneten Grünlinge wurden einer abgestuften Wärmebehandlung zum Ausbrennen des Binders sowie einer Verdichtung durch Sintern unterzogen. Die Gussstücke wurden mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf 773,15 K (500°C) erwärmt und für 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Ausbrennen wurden die Guss-stücke dann um 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf eine Temperatur von 1573,15 K (1300°C) erwärmt und für 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die physikalischen Merkmale der Sintermuster sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Gewicht der Rührmittel (g) Gesamtdichte (gcm^–3) Stegdichte (gcm^–3)

630 0,65 2,75

945 0,54 2,74
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, wie eine Änderung des Ge-wichts der Rührmittel genutzt werden kann, um die Gesamtdichte (Makroporenraumanteil) unabhängig von der Stegdichte zu steuern. Gesinterte, rühraufgeschäumte porige Keramiken, die mit einer größeren Menge an Rührmitteln hergestellt werden, weisen eine offenere Makroporenstruktur auf.
Beispiel 3
3,0 g Polyvinylalkohol (Molekulargewicht 115000) wurden in 130 ml zweifach destillierten Wassers bei 313,15 K (40°C) unter ständigem Rühren gelöst. Diese Bindemittellösung wurde dann mit 100 g Hydroxyapatitpulver mit einem Partikel-d₅₀ von 7,5 µm und einer Oberfläche von 7,61 m²g^–1 vermischt. Der entstandene Schlicker wurde dann zusammen mit 945 g Rührmitteln (Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 18 mm) in ein 1 Liter fassendes Rührgefäß gegeben und bei einer Drehzahl von 120 Umdrehungen pro Minute 5 Stunden lang gerührt. Der aufgeschäumte Schlicker wurde dann auf eine ebene Fläche vergossen, die mit 0,1 g pro cm² Formfläche feinen Hydroxyapatitpulvers bestreut worden war, um ein Entfernen des trockenen Gussstücks sicherzu-stellen. Die Gussstücke wurden bei einer Temperatur von 313,15 K (40°C) getrocknet. Die getrockneten Grünlinge wurden einer abgestuften Wärmebehandlung zum Ausbrennen des Binders sowie einer Verdichtung durch Sintern unterzogen. Die Gussstücke wurden mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf 773,15 K (500°C) erwärmt und für 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Ausbrennen wurden die Gussstücke dann um 2,5 Kmin^–1 (2,5°Cmin^–1) auf eine Temperatur von 1573,15 K (1300°C) erwärmt und für 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die physikalischen Merkmale der Sintermuster sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2

Gesamtdichte (gcm^–3) Stegdichte (gcm^–3)

0,35 2,42
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, verglichen mit den Ergebnissen der mit 945 g Rührmitteln hergestellten gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramiken in Tabelle 2, wie eine Änderung der Partikelgröße des keramischen Stoffs genutzt werden kann, um die Gesamtdichte (Makroporenraumanteil) und die Stegdichte (Mikroporenraumanteil) zu steuern. Die mit dem aus größeren Partikeln bestehenden keramischen Stoff hergestellte ge-sinterte, rühraufgeschäumte porige Keramik weist, im Vergleich zu den 300 µm, eine größere modale Porengröße von 800 µm auf.
Beispiel 4
2,0 g Polyvinylalkohol (Molekulargewicht 115000) wurden in 90 ml zweifach destillierten Wassers bei 313,15 K (40°C) unter ständigem Rühren gelöst. 2,0 g Polyvinylalkohol (Molekulargewicht 115000) wurden in 100 ml zweifach destillierten Wassers bei 313,15 K (40°C) unter ständigem Rühren gelöst. Diese Bindemittellösungen wurden dann jeweils mit 50 g pulverförmigen Hydroxy-apatit-Filterkuchens mit einem Partikel-d₅₀ von 40 µm und einer Oberfläche von 78 m²g^–1 vermischt. Die entstandenen Schlicker wurden dann jeweils zusammen mit 450 g Rührmitteln in ein einen Liter fassendes Rührgefäß gegeben und bei einer Drehzahl von 120 Umdrehungen pro Minute 2 Stunden lang gerührt. Die aufgeschäumten Schlicker wurden dann auf eine ebene Fläche vergossen, die mit 0,1 g pro cm² Formfläche entsprechend feinen Hydroxyapatitpulvers besteut worden war, um ein Entfernen des getrockneten Gussstücks sicherzustellen. Die Gussstücke wurden bei einer Temperatur von 313,15 K (40°C) getrocknet. Die getrockneten Grünlinge wurden einer abgestuften Wärmebehandlung zum Ausbrennen des Binders sowie einer Verdichtung durch Sintern unterzogen. Die Gussstücke wurden mit einer Geschwindigkeit von 1,0 Kmin^–1 (1,0°Cmin^–1) auf 773,15 K (500°C) erwärmt und für 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Ausbrennen wurden die Guss-stücke dann auf eine Temperatur von 1523,15 K (1250°C) erwärmt und für 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die physikalischen Merkmale der Sintermuster sind in den 7 bis 10 dargestellt und in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3

Flüssiges Trägermaterial (ml) Gesamtdichte (gcm^–3) Stegdichte (gcm^–3)

90 0,84 2,77

100 0,41 2,39
Die Ergebnisse in Tabelle 3 sowie 7 bis 10 zeigen, wie eine Änderung des Verhältnisses von aus Partikeln bestehendem keramischem Stoff zu Bindemittellösung zu einer Änderung sowohl der Gesamtdichte (Makroporenraumanteil) als auch der Stegdichte (Mikroporenraumanteil) führt. Die mit der größeren Menge an flüssigem Trägermaterial hergestellten gesinterten, rühraufgeschäumten porigen Keramiken weisen eine geringere Gesamt- und Stegdiche auf, was auf eine offenere Porenstruktur mit einem höheren Grad an Verbindung zwischen den Poren, größeren Makroporen und einem größeren Anteil an Mikroporen hindeutet. Darüber hinaus hat sich durch die Verwendung von pulverförmigem Filterkuchen ein organisierteres Netz von untereinander verbundenen Mikroporen gebildet.
Die erfindungsgemäßen großporigen Schaumkeramiken weisen gegenüber nach dem Stand der Technik aus Spongiosa bzw. Korallen ge-wonnenen Materialien die folgenden Vorteile auf: Zum Ersten be-deutet die synthetische Herkunft, dass eine vollständige Steuerung der Phasenzusammensetzung sowie des Grades an chemischer Reinheit möglich ist. Zum Zweiten ermöglicht das Herstellungsverfahren im Wesentlichen eine vollständige Steuerung der Porenstruktur, so dass eine Losabweichung minimiert wird. Zum Dritten können im Wesentlichen isotrope Strukturen hergestellt werden. Zum Vierten erlaubt das Herstellungsverfahren eine wunschgemäße Einstellung der Strukturmerkmale (wie beispielsweise Porengröße und Grad an Verbindung zwischen den Poren) sowohl der Makroporen als auch der Mikroporen entsprechend der jeweiligen Verwendung, so dass strukturelle und mechanische Eigenschaften an die speziellen Bedürfnisse angepasst werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Knochenmaterials zur Verwendung in biomedizinischen Anwendungen, wobei das synthetische Knochenmaterial aus einer großporigen Schaumkeramik besteht, deren offene Schaumstruktur Poren mit einem modalen Durchmesser von d_mode ≥ 100 µm aufweist, welches Verfahren Folgendes umfasst: (a) Bilden eines keramischen Schlickers, der ein im Wesentlichen homogenes Gemisch aus einem aus Partikeln bestehenden keramischen Stoff, einem organischen Bindemittel in einem flüssigen Trägermaterial und wahlweise einem oder mehreren grenzflächenaktiven Stoffen enthält, wobei mindestens einer der grenzflächenaktiven Stoffe vorhanden ist, falls das organische Bindemittel nicht als grenzflächenaktiver Stoff fungiert; (b) Aufschäumen des keramischen Schlickers mit Hilfe einer Kugelmühle; und (c) Erwärmen des aufgeschäumten keramischen Schlickers auf eine Temperatur, die ausreicht, um das organische Bindemittel im Wesentlichen auszubrennen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäumen des keramischen Schlickers mit Hilfe einer Kugelmühle geschieht, deren Rührmittel aus Kugeln aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus Enstatit (MgSiO₃) oder aus Zirkondioxid (ZrO₂) bestehen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln der Rührmittel einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 30 mm, vorzugsweise von 15 bis 25 mm, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäumen des keramischen Schlickers mit Hilfe einer Kugelmühle in Verbindung mit Gasungs- und/oder einem Treibmittel geschieht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des keramischen Schlickers im Bereich von 15 bis 200 mPas, vorzugsweise von 30 bis 100 mPas, liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Partikeln bestehende keramische Stoff biokompatibel ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Partikeln bestehende keramische Stoff einen oder mehrere der folgenden Bestandteile aufweist: Hydoxyapatit, einen Hydroxyapatit-Austauschstoff, ein Glas, eine AW-Glaskeramik und/oder Aluminiumoxid.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Partikeln bestehende keramische Stoff einen d₅₀ von 1 bis 300 µm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Partikeln bestehende keramische Stoff eine Oberfläche im Bereich von 5 bis 200 m²g^–1 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittel einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthält: Poly(vinylalkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Alginat, Poly(lacticum acidum), Poly(vinylbutyral), Poly(ethylenglykol) und/oder Poly(vinylacetat).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Trägerstoff Wasser, Propan-2-ol oder Trichlorethan enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittel in dem flüssigen Trägerstoff in einer Menge von 0,2 bis 10 Vol-% (w/v), vorzugsweise von 0,5 bis 6 Vol-% (w/v), insbesondere von 0,5 bis 4 Vol-% (w/v), vorhanden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Schlicker 10 bis 95 Vol-% (w/v), vorzugsweise von 20 bis 90 Vol-% (w/v), insbesondere von 40 bis 80 Vol-% (w/v), an aus Partikeln bestehendem keramischen Stoff enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausbrennen des organischen Bindemittels der flüssige Trägerstoff aus dem aufgeschäumten keramischen Schlicker durch Verdunsten entweichen kann.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgeschäumte keramische Schlicker auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 100°C erwärmt wird, um das Verdunsten des flüssigen Trägerstoffs vor dem Ausbrennen des organischen Bindemittels zu erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an organischem Bindemittel in dem flüssigen Trägerstoff so gewählt wird, dass der prozentuale Anteil an Bindemittel, der dort nach Verdunsten im Wesentlichen des gesamten flüssigen Trägerstoffs verbleibt, im Bereich von 0,5 bis 10 Gew-% (w/w), vorzugsweise von 1 bis 6 Gew-% (w/w), insbesondere von 1 bis 4 Gew-% (w/w), liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumkeramik nach dem Ausbrennen des organischen Binders einem Sinterprozess unterzogen wird, der vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1600°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gesinterte Schaumkeramik einen Gesamtporenraumanteil im Bereich von 40 bis 95%, vorzugsweise von 70 bis 90%, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gesinterte Schaumkeramik eine Stegdichte im Bereich von 60 bis 95%, vorzugsweise von 70 bis 90%, der theoretischen Dichte der Keramik aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die gesinterte Schaumkeramik eine modale Porengröße im Bereich von 100 bis 2000 µm, vorzugsweise von 100 bis 1000 µm, aufweist.