NL1011659C2

NL1011659C2 - Keramisch materiaal, onderbouw voor een dentale restauratie van dit keramisch materiaal en dentale restauratie.

Info

Publication number: NL1011659C2
Application number: NL1011659A
Authority: NL
Inventors: Joseph Maria Van Der Zel
Original assignee: Cicero Dental Systems B V
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-08-08
Also published as: US6495072B1; EP1025829A1; JP2000313674A

Description

KERAMISCH MATERIAAL, ONDERBOUW VOOR EEN DENTALE RESTAURATIE VAN DIT KERAMISCH MATERIAAL EN

DENTALE RESTAURATIE

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het produceren van keramisch materiaal, dit keramische materiaal, een onderbouw voor een dentale restauratie, welke is vervaardigd uit het genoemde keramische 5 materiaal en de werkwijze voor het vervaardigen hiervan, en een dentale restauratie met deze onderbouw en een werkwijze voor het vervaardigen van de dentale restauratie.

Als keramisch materiaal wordt veelal gebruik 10 gemaakt van aluminiumoxide en/of zirkoonoxide, d.w.z. oxidisch keramiek. Bij het vervaardigen van dentale restauraties, zoals kronen, is het bekend gebruik te maken van keramisch materiaal als onderbouw hiervoor in de plaats van bijv. metaal, dat na het aanbrengen van 15 deklagen, zoals porselein, zichtbaar blijft. Keramiek verdient de voorkeur, omdat dit een beter esthetisch uiterlijk oplevert van de uiteindelijk te produceren dentale restauratie dan metaal. De onderbouw van een dentale restauratie dient om geplaatst te worden op bijv. 20 het restant van een kies, d.w.z. een kiesstomp, en vormt aldus de basis of drager van de dentale restauratie. In verband met de aanzienlijke dentale krachten, waaraan de dentale restauratie wordt blootgesteld, dient de onderbouw hiervoor een hoge sterkte te hebben, naast de visu-25 eel waarneembare eigenschappen in samenhang met de op de onderbouw aan te brengen deklagen van bijv. porselein om het genoemde esthetische effect te verkrijgen. Bovendien is keramisch materiaal meer wenselijk dan metaal, vanwege de hogere biocompatibiTiteit hiervan.

1 011659 2

Verscheidene keramische materialen, in het bijzonder voor de onderbouw van een dentale restauratie, en werkwijzen van productie van resp. het keramische materiaal, de onderbouw en de dentale restauratie zijn 5 bekend.

Het Amerikaanse octrooischrift 5.104.319 betreft het vlamspuiten van keramisch materiaal, dat in hoofdzaak bestaat uit aluminiumoxide, zirkoonoxide, titaniumoxide of combinaties hiervan om de onderbouw van 10 in het bijzonder een dentale restauratie te vervaardigen. Hierbij wordt poedervormig keramisch materiaal in een draagvloeistof gebracht en op een ondergrond, die de vorm heeft van een dentaal restant, bijv. de vorm van een kiesstomp, aan de vlamspuitbewerking onderworpen. Hierbij 15 worden geringe hoeveelheden op silicaat gebaseerde materialen toegevoegd om de met de sterkte van de onderbouw van keramisch materiaal samenhangende dichtheid te verhogen. De sterkte, die hierbij wordt bereikt, is echter ontoereikend om het keramische materiaal en de werkwijze 20 toe te passen voor het produceren van de onderbouw van een dentale restauratie. De bereikte dichtheid is hiertoe te laag en de hiermee samenhangende porositeit is te hoog, zodat breuk veroorzakende scheurvorming op kan treden. Juist deze porositeit van in het bijzonder de 25 korrels grondstof voor het keramisch materiaal is het meest gevoelig voor de in gebruik als dentale restauratie optredende, hoge dentale krachten en kan leiden tot scheurvorming en breuk, hoewel de spanningen in de onderbouw in het geheel onder de gewenste breuksterkte blij-30 ven.

Een andere bekende techniek is het gebruik van massief tandheelkundig porselein om de hele dentale restauratie uit te vormen. Dit heeft echter als nadeel, dat dit materiaal zeer moeilijk te bewerken is om nauw-35 keurig de occlusale oppervlakken te verwezenlijken door de hardheid van dit tandheelkundig porselein. Wanneer de vormgeving van de dentale restauratie minder dan optimaal is en de restauratie de kaakbeweging hindert, kan dit 1 n11r 59 3 leiden tot occlusale discrepanties en ontregeling van het cranio mandibulaire complex. Aldus moeten bij het plaatsen van dergelijke restauraties veelal correcties worden verricht om dit te vermijden, hetgeen door de hardheid 5 van het tandheelkundig porselein wordt belemmerd. Verder vertoont dit tandheelkundig porselein een hoge mate van krimp bij het bakken hiervan, waardoor de pasvorm op de ondergrond en derhalve later op het dentale restant onzeker is en zelfs kan variëren als gevolg van variaties 10 in de mate van krimp. Een slechte pasvorm kan leiden tot losraken van de dentale restauratie of verstoring van het cranio mandibulaire complex. Verder resulteert het gebruik van een uniform ingekleurd blok tot een restauratie met een esthetisch aanmerkelijk minder levensecht uiter-15 lijk.

Ook kan bij benadering zuiver aluminiumoxide droog worden geperst ën gesinterd. Echter, voor het uiterlijk van de restauratie is toevoeging van pigment-stoffen nodig, die het sinterproces verstoren. Aldus 20 heeft een op basis van deze bekende techniek danwel een te geringe sterkte bij toepassing van de pigmentstoffen, danwel een weinig natuurgetrouw uiterlijk.

Een andere bekende techniek is het bijv. droog-persen van het keramisch materiaal op de ondergrond om 25 een onderbouw te vormen, het sinteren hiervan en het vervolgens tot de gewenste vorm verspanen door bijv. te frezen. Het aanbrengen van het keramisch materiaal vindt hierbij bijv. plaats door te droogpersen. Het keramisch materiaal omvat als grondstof in hoofdzaak aluminium-30 oxide, zirkoonoxide en/of titaniumoxide of mengsels hiervan. Deze keramische materialen en werkwijzen hebben als nadeel, dat een aanzienlijke en in hoge mate niet nauwkeurig voorspelbare krimp optreedt bij het sinteren of bakken. Verder is de sterkte van het gebruikte kerami-35 sche materiaal onvoldoende, in het bijzonder voor toepassing als onderbouw voor een dentale restauratie. Ook hier geldt, dat de porositeit van de korrels of het poeder van de grondstoffen voor'het keramisch materiaal hieraan ten 1 m 1659 4 grondslag liggen. Bovendien leidt de variatie in de mate van de krimp, waarop wordt geanticipeerd door oversize-productie met een gemiddelde krimp als uitgangspunt, tot onzekerheid in de nauwkeurigheid van de pasvorm en aldus 5 tot verliezen bij de productie door afschrijving van exemplaren met onjuiste pasvormen. Afwijkende pasvormen kunnen echter pas worden geconstateerd, nadat de ondergrond is verwijderd. Dit is een belemmering voor doorlopende geautomatiseerde productieprocessen, waarbij die 10 ondergrond zou kunnen worden gebruikt voor aangrijping door een bewerkingsmachine, zoals een frees. Omdat eerst zekerheid moet worden verkregen over de pasvorm, moet deze ondergrond echter worden verwijderd. Ook voor het aanbrengen van deklagen op de onderbouw voor de dentale 15 restauratie is dit noodzakelijkerwijs ontbreken van de ondergrond een belemmering.

Met de uitvinding is beoogd de problemen en nadelen van alle bovengenoemde technieken te verhelpen, en hiertoe is een werkwijze volgens conclusie l voor het 20 vervaardigen van keramische materiaal en het keramisch materiaal zelf volgens conclusie 22 verschaft. Het keramisch materiaal, dat resulteert uit de werkwijze .volgens de onderhavige uitvinding kan worden gebruikt bij het vervaardigen van de onderbouw van een dentale restauratie 25 en aldus bij het vervaardigen van de dentale restauratie zelf, maar kan tevens worden gebruikt ter vervanging van plastisch vulmateriaal, dat bijv. wordt gebruikt om gaatjes te vullen. Door de opname van grondstof van het keramiek is de glascomponent versterkt, waarbij de glas-30 component tevens in de poreuze structuur van het keramiek is geïnfiltreerd. Hierdoor wordt een nagenoeg massief geheel verkregen zonder porositeit, waarmee de sterkte van uit dit keramisch materiaal te vervaardigen voortbrengselen, zoals de onderbouw van een dentale restaura-35 tie, een afdoende sterkte vertonen. De glascomponent hecht zich tevens aan de korrels van het bijv. poedervormige keramiek, zodat deze ook onderling door de glascomponent zijn verbonden. Aldus ontstaat een massief voort-

1 0 1 1RRQ

5 brengsel, dat voor bijv. aanvullend sinteren voor het vervaardigen van de onderbouw van de dentale restauratie in een poedervorm wordt gebracht. Dit kan plaatsvinden door te malen. Wanneer dan dit poeder op de met een 5 kiesstomp overeenkomende ondergrond wordt aangebracht op een willekeurige wijze, bijv. door te spuiten, te kwasten of anderszins, raakt de glascomponent in vloeibare vorm en vindt vloeibare fase-sintering op. Hierdoor wordt bakkrimp van het keramiek bij het sinteren van het kera-10 mische materiaal om bijv. de onderbouw van een dentale restauratie te vormen, opgevangen door de glascomponent, en past de onderbouw met zekerheid exact op de ondergrond, waarbij de ondergrond een met de vorm van een kiesstomp overeenkomende vorm heeft. Deze zekerheid 15 maakt, dat de ondergrond niet verwijderd hoeft te worden om de pasvorm te verifiëren, zodat de ondergrond tijdens de eventueel hierop volgende bewerkingsstappen in de onderbouw kan blijven zitten.

De ondergrond is veelal van een vuurvast mate-20 riaal, waaraan het keramische materiaal voor de onderbouw van de dentale restauratie zich hecht. Bij voorkeur kan deze vuurvaste ondergrond zijn gevormd uit partieel gesinterd, of chemisch gebonden aluminiumoxide en/of zirkoonoxide of mengsels hiervan om te verzekeren, dat de 25 onderbouw zich hier goed aan hecht. Door later de ondergrond verspanend te verwijderen is zeker, dat de restauratie goed past zodatTjdöorgangen langs de randen en verder tandbederf en cariës door inwerking van de bacteriën niet optreden. Het keramisch materiaal volgens de 30 onderhavige uitvinding kan” in verhouding met bekende technieken snel worden gesinterd, waarmee het productieproces van de feitelijke onderbouw of gehele dentale restauratie is versneld.

Deze en andere voordelen en eigenschappen van 35 de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden gemaakt aan de hand van de hierna volgende beschrijving, die is opgesteld in samenhang met de tekening, waarin: 1 011659 6 fig. 1 een uit keramisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding vervaardigde onderbouw voor een kroon op een ondergrond; fig. 2 een in gedeeltelijke doorsnede weergege-5 ven aanzicht van een kroon; en fig. 3 een schematisch aanzicht van een deel van een inrichting voor het bereiken van een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

Het keramische materiaal als onderwerp van de 10 onderhavige uitvinding wordt vervaardigd door aluminu-moxide, zirkoonoxide en/of titaniumoxide, of mengsels hiervan, te mengen met glasfritten, waarvan de samenstelling hieronder nader is beschreven. Ook kunnen andere oxidische sinterkeramieken dan aluminiumoxide, zirkoon-15 oxide of titaniumoxide worden toegepast, evenals andere soorten glascomponent, waarbij de hieronder beschreven procesparameters zoals temperatuur, reactieduur etc. aan de eigenschappen van de toegepaste materialen aangepast dienen te worden.

20 Het poedervormige oxidische sinterkeramiek in poedervorm en de glascomponent in poedervorm worden tot een temperatuur verhit, waarbij althans de glascomponent sintert of smelt om met het oxidische sinterkeramiek, zoals aluminiumoxide en/of zirkoonoxide een homogene 25 plaat te vormen. De temperatuur bij het sinteren bedraagt bij voorkeur tussen 1100 en 1200°C, afhankelijk van de gebruikte sinterkeramiek en glascomponent en de sinter-tijd bedraagt ongeveer 24 uur.

Hierbij vindt een oppervlaktereactie plaats 30 tussen de korrels van het oxidische sinterkeramiek en het omringende glas, waarbij een deel van de stoffen, in het bijzonder aluminiumoxide of zirkoonoxide, van het sinterkeramiek diffundeert in de glasfase ofwel de glascomponent.

35 De glascomponent wordt hierbij versterkt door de opname hierin van aluminiumoxide, zirkoonoxide en/of titaniumoxide of een ander gebruikt oxidisch sinterkera- 1 m 1RR3 7 miek. Hierbij worden in de glascomponent kristallen gevormd en wordt de glascomponent versterkt.

Gelijktijdig infiltreert de glascomponent de korrels van het oxidische sinterkeramiek in poedervorm 5 geheel. Dit wordt bevorderd door de relatief lange sin-tertijd. Desgewenst kan het sinteren in vacuüm plaatsvinden om infiltratie verder te bevorderen.

Gelijktijdig vormt de glascomponent tijdens het sinteren als het ware een coating over de korrels van het 10 sinterkeramiek in poedervorm, waardoor deze korrels met elkaar worden verbonden door de door vorming van kristallen hierin versterkte glascomponent. Aldus wordt een solide lichaam, bijv. een plaat, gevormd, die na het sinteren wordt afgekoeld. Dit afkoelen kan geforceerd 15 plaatsvinden door de plaat onder te dompelen in koelwater van bijv. 20°c, waarmee kristalvorming verder wordt bevorderd.

Hieropvolgend wordt het aldus gevormde langdurig gemalen tot een fijn poeder. Om een afdoende fijnheid 20 van het poeder te bereiken wordt het materiaal bijv. wel acht uur gemalen. Het aldus gevormde poedervormige keramische materiaal is te gebruiken bij het vervaardigen van een als kap vormgegeven onderbouw voor een dentale restauratie, zoals een kroon.

25 Desgewenst kunnen hoeveelheden metaaloxiden en/of pigmentstoffen hoeveelheden worden toegevoegd aan het poeder. Met pigmentstoffen kan het natuurlijke uiterlijk van een tand in de kroon worden gesimuleerd, in het bijzonder wanneer op de als kap 5 vormgegeven onderbouw 30 van de kroon doorschijnende lagen 6, 7, mogelijk zelf gekleurde materialen, zoals porselein, wordt aangebracht. Met gelaagd, eventueel zelf gekleurd porselein is een zeer natuurgetrouwe kroon of restauratie te verkrijgen, welke door middel van de als kap 5 vormgegeven onderbouw 35 van het keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding de benodigde sterkte heeft. Hierbij is op zich bros oxidisch sinterkeramiek voor de als kap 5 vormgege- 8 ven onderbouw versterkt met behulp van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

In fig. 1 is een ondergrond 1 getoond. De ondergrond 1 is vervaardigd uit keramisch en vuurvast 5 materiaal. De ondergrond is van vuurvast materiaal ten behoeve van het sinteren van het keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding.

De kop 2 van de ondergrond 1 heeft de vorm van de basis, bijv. een kiesstomp, voor de dentale restaura-10 tie. Hiertoe is een afdruk gemaakt van de kaak met de voorbehandelde kiesstomp, die de basis is voor de te vervaardigen dentale restauratie. De afdruk wordt uitgegoten in gips. Het verkregen gipsmodel wordt afgetast en in een computer ingevoerd met behulp van een digitale 15 camera. Hiertoe is het onderste gedeelte van het verkregen gipsmodel zwart geverfd om aldus de onderrand van de te vervaardigen kroon te demarkeren. Bij het aftasten van het gipsmodel wordt bijv. gebruik gemaakt van een snelle laser-streepaftastmethode, waarbij de driedimensionale 20 geometrie van het gipsmodel van de preparatie (de kiesstomp) en van de direct naburige dentale elementen worden bepaald. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van een CCD-camera om de door de laser geprojecteerde lijnen waar te nemen.

25 Eventueel zou de stap van het vormen van een gipsmodel kunnen worden overgeslagen, wanneer de driedimensionale vorm van de basis voor de dentale restauratie direct in de mond wordt bepaald.

De digitale informatie over de driedimensionale 30 vorm en geometrie van de basis voor de dentale restauratie wordt ingevoerd in een computer. Desgewenst kan hieraan informatie worden toegevoegd over de exacte onderrand van de te vormen kroon of restauratie, de scheidingsvlakken met naburige dentale elementen, het 35 zadelpunt van de te vormen restauratie, etc. Uit deze informatie kan de oriëntatie van het occlusievlak worden opgemaakt. Binnen de aldus opgegeven of waargenomen parameters met betrekking tot de vorm en geometrie van de

1 n 1 1 RRP

9 te vormen restauratie kan een keuze worden gemaakt uit een aantal standaardvormen, of kan, wanneer deze informatie beschikbaar is, gebruik worden gemaakt van informatie over de vorm of geometrie van de oorspronkelijke kies.

5 Tevens kan gebruik worden gemaakt van een bijv. spiegelbeeldvormig dentaal element in de rij kiezen, kan deze worden ingelezen en gebruikt als uitgangspunt voor het vormen van de restauratie. Deze laatste aspecten betreffen vanzelfsprekend de uitwendige vorm van de te vervaar-10 digen restauratie, terwijl de vorm van de kiesstomp of basis voor de restauratie of kroon bepalend is voor het inwendige oppervlak hiervan.

Desgewenst kan in een computersimulatie de uiteindelijke vorm van de restauratie in beeld worden 15 gebracht in samenhang met de naburige dentale elementen om de pasvorm hiervan op voorhand zeker te stellen. De uiteindelijke vorm van de te vervaardigen restauratie kan dan nog worden bijgesteld op basis van gnatologische regels. Hierbij wordt de vorm van de te vervaardigen 20 restauratie aangepast om optimaal tand-op-tandcontact te geven met zowel de naburige als de tegenoverliggende dentale elementen of tanden. Hierbij kan rekening worden gehouden met kaakbewegingen en niet alleen de statische relatie tussen de restauratie en de naburige of tegen-25 overgelegen dentale elementen. Bij in hoofdzaak driemen-sionale kauwbewegingen is het in stand houden van de normale werking vereist, zonder tussenkomst van uitsteeksels, die daar niet thuishoren, en de kauwbewegingen zouden kunnen verstoren met duidelijke gevolgen, zoals 30 trauma aan de kaken en ongelijkmatige verdeling van de belasting over de dentale elementen.

Om de normale werking van het dentale systeem, waarvoor de dentale restauratie is bedoeld, zo min mogelijk te verstoren kunnen metingen worden verricht aan dit 35 dentale systeem, d.w.zï, dat de kauwbeweging, die een patiënt daadwerkelijk maakt, hierbij kan worden betrokken. Bijv. kan hiertoe gebruik worden gemaakt van een axiografische registratiecomputer.

1011659 10

Uit het voorgaande zijn het inwendige oppervlak voor aansluiting op de basis of de kiesstomp voor de restauratie, en het buitenoppervlak hiervan optimaal bepaald. Bij het inwendige oppervlak wordt rekening 5 gehouden met een dunne laag hechtmiddel.

Met een bewerkingsmachine, zoals een frees onder besturing van een CAD/CAM programma, wordt op basis van de verkregen informatie van het inwendige oppervlak van de te vervaardigen restauratie een blok vuurvast 10 materiaal bewerkt om de ondergrond 1 met kop 2 te vervaardigen. De kop 2 heeft hierbij exact de vorm van het dentale restant of de kiesstomp, waarop de restauratie geplaatst dient te worden. Aan de tegenover de kop 2 gelegen zijde van de ondergrond 1 is op voorhand een 15 dubbel-prismatische basis 3 voorzien, die een voor een bewerkingsmachine, zoals de genoemde frees, gestandaardiseerde vorm heeft. Deze basis 3 van de ondergrond 1 fungeert ook in latere bewerkingsstappen als aangrij-pingsorgaan voor bewerkingsmachines, in het bijzonder 20 frezen.

Het materiaal van de ondergrond 1 kan partieel gesinterd aluminiumoxide of zirkoonoxide zijn, afhankelijk van de expansie van het toe te passen keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding. Dit dient 25 dan in een later stadium uitgefreesd te worden. Als alternatief kan van chemisch gebonden aluminiumoxide en/of zirkoonoxide gebruik worden gemaakt. Dit kan dan in een later stadium chemisch worden opgelost. Het chemische bindmiddel kan bestaan uit een combinatie van magnesium-30 oxide en ammoniummonofosfaat en een aanmengvloeistof, die koloïdaal siliciumoxide, aluminiumoxide of zirkoonoxide bevat. De lineaire thermische expansie van het materiaal voor de ondergrond 1 is afgestemd op die van de aan te brengen laag of lagen keramisch materiaal volgens de 35 onderhavige uitvinding. Ter illustratie wordt vermeld, dat de expansie van zuiver aluminium 7,8 μιη/m.K bedraagt (gemeten tussen 20 en 500°C), en dat de expansie van zirkoonoxide 10,5 μιη/m.K bedraagt.

101 1659 11

Met deze materialen voor de ondergrond 1 is een goede hechting van het keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding bewerkstelligd, zoals hieronder nader zal worden beschreven.

5 De ondergrond 1, en in het bijzonder de kop 2 hiervan, wordt met een een cilindervormige schijf omvattende frees en een ronde hardmetaalfrees nauwkeurig in de vorm gebracht van het dentale restant of de kiesstomp.

Op de kop 2 wordt een laag 4 van het keramische 10 materiaal volgens de onderhavige uitvinding aangebracht. Dit kan op verscheidene manieren plaatsvinden, zoals droogpersen, isostatisch persen, sproeien, spuitgieten of een willekeurige andere manier, waarbij enige mate van compressie wenselijk is. Hierna wordt de laag 4 gesin-15 terd. Hierbij treedt bakkrimp in het keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding op, maar doordat de glascomponent hierin als_._he.t_ ware vloeit wordt deze krimp opgevangen en gecompenseerd, zonder hiertoe, zoals bij bepaalde bekende technieken, met deze krimp rekening te 20 hoeven houden om de gewenste pasvorm te verkrijgen.

Na het sinteren is de kap 5 gevormd. Deze kap 5 is de onderbouw voor de te vervaardigen dentale restauratie. De kap 5 is aan de kop 2 gehecht als gevolg van de materiaalkeuze voor de vuurvaste ondergrond 1. Hierna kan 25 de basis 3 weer in de houder van een (niet-getoonde) freesmachine worden geplaatst om de kap 5 tot de gewenste afmetingen terug te frezen. Deze afmetingen, in het bijzonder dikte, kunnen ook op basis van de bovengenoemde CAD/CAM technieken zijn bepaald in de stap van het model-30 leren van de dentale restauratie.

Desgewenst vindt het sinteren in twee stappen plaats, elk gevolgd door een verspaanbewerking, zoals frezen. In de eerste stap wordt bij een relatief lage temperatuur tussen 800 en 1000'C gedurende 5 tot 15 35 minuten gesinterd in vacuüm, waarbij nek-vorming tussen de korrels optreedt, zonder dat het materiaal excessief wordt verdicht. Hieropvolgend wordt een eerste freesbe-werking op de kap 5 uitgevoerd. Doordat het materiaal nog 1011659 12 niet sterk is verdicht hoeven geen zeer kostbare en harde frezen te worden ingezet. Bij het voor de tweede maal sinteren is de temperatuur hoger en bedraagt tussen 1000 en 1300°C, maar is typisch 1100°C, waarbij hiertoe een 5 tijdsduur van 5-15 minuten, maar typisch 5 minuten afdoende is om een gewenste dikte van de kap 5 te bereiken. Deze dikte is bijv. 0,7 mm, maar is afhankelijk van omstandigheden en parameters, zoals die van de te vervaardigen dentale restauratie of kroon. De kap 5 kan dan 10 opnieuw worden gefreesd, zij het nu met zwaardere en meer nauwkeurige frezen, bijv. van diamant, om tot de bijvoorbeeld op basis van de CAD/CAM programmatuur door de computer bepaalde vorm van de kap 5 te komen.

Bij beide deelstappen van het sinteren, zoals 15 hierboven is beschreven als optie, evenals bij een enkelvoudige direct tot het eindresultaat van de kap 5 leidende sinterstap, speelt lineaire krimp slechts een relatief ondergeschikte rol aan het uitwendige oppervlak van de gevormde kap 5, doordat het keramische materiaal volgens 20 de onderhavige uitvinding zich hecht aan de kop 2 van de ondergrond 1 in samenhang met de "vloei-eigenschappen" van de glascomponent. Dit is het gevolg van de aanzienlijke hoeveelheid glascomponent, die tevens resulteert in een snelle sintering, in het bijzonder ten opzichte van 25 bekende oxidische keramische poeders, al dan niet met een toegevoegde glascomponent.

Zoals hierboven is vermeld, is de ondergrond 1 van temperatuur stabiel en vuurvast materiaal, zodat het zijn vorm tijdens het sinteren behoudt. Aldus is een 30 goede pasvorm verzekerd, waarmee lekkage langs de rand van de te vervaardigen restauratie verder tandbederf en cariës door inwerking van bacteriën is voorkomen. Een specifiek voordeel van de hechting is, dat het keramische materiaal volgens de onderhavige uitvinding een geheel 35 vormt met de ondergrond 1 en in het bijzonder de kop 2 hiervan, waardoor geen stukjes van de randen van de kap 5 kunnen breken, in het bijzonder na de bovengenoemde optionele eerste sinterstap, waarna de kap 5 nog bros is 1 011659 13 in afwachting van gehele verdichting in de optionele tweede sinterstap. Wanneer het sinterën in een enkele stap wordt uitgevoerd, speelt dit aspect een minder grote rol.

5 Een ander aanmerkelijk voordeel van het kerami sche materiaal volgens de onderhavige uitvinding is, dat hieraan zonder verstoring van het sinterproces kleurpig-menten kunnen worden toegevoegd, die geen invloed hebben op het sinterproces, vanwege de "vloei-eigenschapen" van 10 de glascomponent. Bij het sinteren van vaste stof, zoals aluminiumoxide of zirkoonoxide, al dan niet met toevoeging van een geringe hoeveelheid glascomponent, zou het toevoegen van kleurpigment verstoring van het sinteren tot gevolg hebben, waardoor de te bereiken sterkte van de 15 kap 5 alleen verder zou worden verslechterd.

Na het vormen van de kap 5 kan de ondergrond 1 op de hierboven beschreven wijze worden verwijderd door te frezen of ten minste de kop 2 chemisch op te lossen of als alternatief door te zandstralen.

20 De kap 5 kan dan als onderbouw voor een dentale restauratie of kroon worden geleverd aan een afnemer, die de kroon voltooit, bijvoorbeeld door het opbrengen van een keramische of porseleine structuur in een tandtechnisch laboratorium. Bij voorkeur wordt echter de combina-25 tie van de ondergrond 1 met de kap 5 op de kop 2 intact gelaten om op de kap 5 ten minste één en bij voorkeur meer dan één deklaag van porselein, of een ander materiaal, dat een natuurgetrouw uiterlijk van de dentale restauratie oplevert, hierop aan te brengen. Het voordeel 30 hiervan is, dat de basis 3 van de ondergrond 1 herhaald kan worden gebruikt om in de houders van een enkele of meerdere verschillende freesmachines te worden gezet, terwijl de hele kroon of dentale restauratie wordt voltooid. Dit is in het bijzonder het geval, wanneer lagen 35 porselein of ander keramiek op de kap 5 worden aangebracht door te sinteren. Deze deklagen, die in fig. 2 met referentienummers 6 en 7 zijn aangeduid, dienen na het sinteren te worden teruggebracht tot op basis van de 1011659 14 bovenbeschreven bepalingen van de geometrie van de te vormen restauratie vastgestelde afmetingen.

Doordat elke van de deklagen 6 en 7 in fig. 2 afzonderlijke eigenschappen heeft m.b.t. in het bijzonder 5 kleur en transparantie, kan een zeer natuurgetrouwe restauratie worden verkregen op basis van een zeer sterke als kap 5 vormgegeven onderbouw uit keramisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding.

Bij de in fig. 2 getoonde voorkeursuitvoerings-10 vorm van een te vervaardigen restauratie 8 is de ondergrond 1 in het eindproduct van de restauratie 8 nog aanwezig. De ondergrond 1 en in het bijzonder de basis 3 hiervan is gebruikt om in een houder van een (niet getoonde) freesmachine te worden geplaatst in de verschil-15 lende productiestappen van het aanbrengen van de afzonderlijke lagen om tot het natuurgetrouwe uiterlijk van de restauratie 8 te komen. Aldus is een volledig geautomatiseerd productieproces mogelijk, waarbij bijv. het tandtechnisch laboratorium, dat verantwoordelijk is voor het 20 aanbrengen van de deklagen 6 en 7 om tot de uiteindelijke pasvorm te komen op basis van in situ aanpassing of de gegenereerde computersimulaties, de kap 5 op de kop 2 van de ondergrond 1 krijgt aangeleverd. Als alternatief kan het hele productieproces bij één producent plaatsvinden. 25 Het aanbrengen van aanvullende porselein- of keramieklagen op de basis 5 kan ook op willekeurige wijze plaatsvinden en er kunnen meer dan twee afzonderlijke deklagen met eigen eigenschappen m.b.t. sterkte en kleur en doorschijnendheid worden aangebracht. In de meeste 30 gevallen zijn twee lagen porselein voldoende om een natuurgetrouw esthetisch effect te bereiken.

Een laag porselein, bijv. de deklaag 6 hecht zich sterk aan de kap 5 als gevolg van de overeenstemmende materiaaleigenschappen van de beide componenten.

35 De laatste stap in een werkwijze voor het vervaardigen van een volledige restauratie 8 is het inkleuren en glazuren van het buitenoppervlak hiervan.

Dit dient plaats te vinden op basis van dentale eigen- 1011659 15 schappen van de patiënt. Het verdient de voorkeur om de dentale restauratie of kroon 8, zoals die in fig. 2 is getoond, te verwarmen. Dit dient dan snel plaats te vinden, zodat alleen de buitenlaag hiervan wordt verzacht 5 om na afkoeling weer te verharden. Desgewenst kan in de verzachte buitenlaag van de dentale restauratie 8 nog pigment worden toegevoegd. Door de korte verwarmingsduur, die alleen het zacht maken van een dunne buitenlaag van de dentale restauratie 8 betreft, vindt geen substantieel 10 vloeien van materiaal plaats, waardoor de uitwendige vorm behouden blijft. Polijsten van de restauratie 8 is niet strikt noodzakelijk.

In fig. 3 is schematisch een inrichting getoond voor het bewerkstelligen van de werkwijze voor het ver-15 vaardigen van een onderbouw uit het keramische materiaal, dat het onderwerp vormt van de onderhavige uitvinding in samenhang met de overige aspecten van deze uitvinding.

Fig. 3 toont. _een pers 9, die bestaat uit een hefboom 10 met hieraan armen 11. De rechter arm 11 vormt 20 een zuigerstang in een hydraulische of andersoortige cilinder 12.

Aan de tegenover de cilinder 12 gelegen zijde bevindt zich een ondergrond 1, waaroverheen in het gebied van de overeenkomstig de stomp vormgegeven uitstulping 25 een als bovenhelft 13 vormgegeven contradeel past om hiertussen de onderbouw te persen.

Bij het persen steken pennen 14 neerwaarts in gaten 15, waarmee uitlijning tussen de bovenhelft 13 en de ondergrond 1 is verzekerd tijdens het persen van het 30 keramisch materiaal 16. Bij een neerwaartse slag van de arm 11 slaat de onderhelft 17 aan tegen statische drukpen 18, waardoor de onderhelft 17 op wordt gedrukt tegen de bovenhelft 13 aan. Hiertoe is een basis 19 van de onderhelft 17 voorzien van een doorgang 20 met met de drukpen 35 18 overeenkomende afmetingen.

Het vormen van de ondergrond en een contradeel 23 vindt als volgt plaats.

1011659 16

Eerst wordt een wasmodel gemaakt van de vorm van een te vervaardigen onderbouw. De onderhelft 17 wordt op een glasplaat gezet en gevuld met een vuurvaste massa, waaruit de ondergrond 1 gevormd dient te worden. Het 5 materiaal van de massa is 65% kwarts, 8% aluminiumoxide, 15% ΝΗ4Η2Ρ04 en 12% MgO, waarbij dit materiaal met een colloïdale oplossing van 30% Si02 in water wordt aangemengd. Voordat dit materiaal in de onderhelft 17 de gelegenheid heeft gekregen uit te harden, wordt de waskap 10 gevuld met hetzelfde materiaal en in de onderhelft 17 op het materiaal, dat daar al aanwezig is, geplaatst. Vervolgens krijgt het materiaal bijv. 30 minuten lang de gelegenheid uit te harden. Hierdoor wordt een vuurvaste massa gevormd, die in de onderhelft 17 in de in fig. 3 15 getoonde inrichting wordt geplaatst. Vervolgens wordt de klem of pers gesloten, waarbij de bovenhelft 13 door een gat aan de bovenzijde hierin heen wordt gevuld met hetzelfde keramische materiaal als hiervoor is beschreven, en waarmee de onderhelft 17 is gevuld om de ondergrond te 20 vormen. Over de aldus verkregen vorm wordt een hechting remmend materiaal, zoals vaseline, aangebracht en wordt de onderhelft 17 met hierin de ondergrond 1 weer in de in fig. 3 getoonde pers geplaatst. Vervolgens wordt de pers gesloten, waarna de bovenhelft 13 door een gat aan de 25 bovenzijde hiervan heen wordt gevuld met hetzelfde keramische materiaal als de onderhelft 17. De vaseline voorkomt hechting van bovenhelft en onderhelft aan elkaar. De bovenhelft en de onderhelft worden van elkaar gescheiden en uitgebrand, bijvoorbeeld gedurende 20 minuten bij een 30 temperatuur van 1000'C, bijvoorbeeld in een atmosferische voorverwarmoven.

Op de vuurvaste stomp, die is gevormd in de ondergrond 1 wordt na het afkoelen keramisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding aangebracht en wordt 35 een kap hieroverheen gemodelleerd, die als onderbouw voor een verder op te bouwen dentale restauratie dienst zal doen.

1011659 17

De ondergrond 1 met hierop het keramische materiaal 16 wordt verwarmd, tot het een zekere mate van consistentie heeft. Vervolgens wordt de onderhelft 17 met hierin de ondergrond 1 in de in fig. 3 getoonde pers 5 geplaatst en wordt de pers gesloten door de cilinder 12 in werking te stellen. De pershelften zijn exact uitgelijnd als gevolg van het gebruik van de paspennen 14 en pasgaten 15, en na hèt vormen van de onderbouw kan de ondergrond worden verwijderd door bijvoorbeeld met glas-10 parels dit materiaal weg te stralen.

Hierna is de kap 5 of onderbouw gereed om te worden voorzien van verdere lagen, bijvoorbeeld van porselein, die dan opgebakken worden.

Hieronder is een voorbeeld beschreven van het 15 keramische materiaal en een werkwijze voor het vervaardigen hiervan volgens de onderhavige uitvinding.

Voor ieder voorbeeld werden twintig proefstaaf-jes geproduceerd volgens ISO 6872.20. De proefstukjes werden getest in een Zwick 1454 universele trekbank met 20 een snelheid van 0,5 mm/min.

Scanning Electron Microscopie onderzoek van de proefstaatjes toont aan dat er zirkoonoxide kristallen aanwezig zijn in de glasfase, die een verhoging van de sterkte kunnen veroorzaken.

25 De glascomponenten werden geproduceerd door de verschillende onderbeschreven componenten te smelten en onder te dompelen in water. Daarna werden de glascomponenten gemalen.

Voor het zirkoonoxide wordt bij voorkeur een 30 Yttrium-gestabiliseerde vorm gekozen. Deze bevat 6%

Yttriumoxide die de transformatie van zirkoonoxide verschuift naar een hogere temperatuur.

De aluminium- en zirkoonoxide componenten worden in een tuimelmenger gemengd met de glascomponen-35 ten. Vervolgens wordt het mengsel gebakken of gesinterd bij een temperatuur van 1100 tot 1200°C, totdat de glas-fritten zich met de aluminium- en/of zirkoonoxide ver- 101 1659 18 smelt tot een homogene eenheid, zoals een plaat. De sintertijd is circa 24 uur.

Gedurende deze warmtebehandeling vindt een oppervlakte-reactie plaats tussen de oxidische keramiek-5 poeders en het omringende glas en diffundeert een deel van de oxidische fase, in het bijzonder aluminiumoxode en/of zirkoonoxide, in de glascomponent. Door de samenstelling van het glas aangevuld met diffusieprodukten van de vaste oxidische keramieken komt het in de glascompo-10 nent tot kristallen die de glascomponent versterken. Na het sinterproces wordt de plaat uit de oven verwijderd en gedurende 30 seconden aan de lucht afgekoeld alvorens de plaat in een bak water van 20°C ondergedompeld wordt. Het materiaal wordt vervolgens acht uur gemalen tot een fijn 15 poeder. Dit poeder kan beschouwd worden als halffabrikaat, waarvan een keramische kap 5 voor een restauratie 8 te vervaardigen is.

In de voorbeelden werden de volgende glascomponenten gebruikt: 20 -Glascomponent A heeft een samenstelling die sterk overeenkomt met een glazuurmassa. Deze massa benat het alumi-niumoxide goed.

-Glascomponent B heeft ten opzichte van glascomponent A een hoger lithiumoxidegehalte. Dit geeft een verbeterde 25 benatting van het zirkoonoxide.

-Glascomponent C heeft een nog sterkere benatting van zirkoonoxide als glascomponent B, door een nog hoger gehalte aan lithiumoxide.

De volgende glascomponenten (in gew.-%) werden 30 uit de volgende stoffen geproduceerd: 1 m 1 p: ς q 19

Glascomponent A B C

SÏ02 65 68 72 5 A1203 14 7 2 K20 9 6 3

Na20 542

BaO 1______ 2 1 LÏ02 ^ 3 10 18 10 SrO 1 1 1 B203 1 1

Overige 1 11 15 Samenstelling in gew.-% van voorbeelden 1-6:

Voorbeeld 1234 56

Glascomponent A 4040-- -- 20 Glascomponent B --4040 --

Glascomponent C - - - - 40 40

Aluminiumoxide 1 mu 14 16 10 16 14 4

Aluminiumoxide 5 mu 40 38 32 38 40 25 Zirkoonoxide (Y-stab) 1 mu 4 4 4 16

Zirkoonoxide (Y-stab) 5 mu 12 4 4 38

Pigmenten 2222 22 30

Buigsterkte, Mpa 412 435 443 453 468 531

Standaardafwijking, Mpa 26 33 26 29 30 34

Lineaire thermische ex-35 pansie coefficient (gemeten van 20-500C) 7,7 7,9 8,0 10,0 10,2 10,5 1011659 20

Voor de voorbeelden 1-3 werd een porseleinmassa geproduceerd met een thermische expansie van 7,7 micro-meter/m.K (gemeten van 20 tot 500‘C). Voor de voorbeelden 4-6 werden porseleinmassa=s gebruikt met een expansie van 5 10,0 micrometer/m.K (gemeten van 20 tot 500°C). Deze lagen werden koud-isostatisch op de eerste kernlaag geperst, gesinterd bij de per porseleinsoort meest geschikte temperatuur en tijd onder vacuüm. De vuurvaste ondergrond 1 werd met de keramieklagen erop teruggeplaats 10 in de automatische freesbank en met diamant gereedschap terug geslepen tot op de door de computer ontworpen en berekende maat. Na een voltooiing van enige frees- of verspanende bewerking op de kap 5 of de restauratie 8 wordt het vuurvaste materiaal verwijderd door frezen, 15 zandstralen of, in het geval van een chemisch gebonden vuurvaste ondergrond 1, via het chemisch oplossen van het bindmiddel hierin.

1011659

Claims

1. Werkwijze voor het produceren van een keramisch materiaal, achtereenvolgens omvattende; het mengen van keramiek, zoals oxidisch keramiek, dat als grondstof in hoofdzaak aluminiumoxide, zirkoonoxide en/of 5 titaniumoxide omvat, en glascomponent? het door sinteren smelten van in hoofdzaak de glascomponent in het mengsel, waarbij de glascomponent het keramiek infiltreert en door reactie aan het grensoppervlak grondstof van het keramiek opneemt; en 10 het in een voor verdere verwerking, zoals aanvullend sinteren, geschikte vorm, zoals poeder, brengen van het mengsel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de temperatuur tijdens het sinteren tussen 1100°C en 1200eC 15 bedraagt.

3. Werkwij ze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het sinteren gedurende 24 uur plaatsvindt.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande 20 conclusies, verder omvattende het tot poeder malen van een door tijdens het sinteren opgetreden binding van het keramiek in de glascomponent solide lichaam.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij het malen gedurende 8 uur plaatsvindt.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, omvat tende het na het malen toevoegen van ten minste één materiaal uit een metaaloxiden en pigmentstoffen omvattende groep.

7. Werkwijze volgens één of meer dan één van de 30 voorgaande conclusies, waarbij de grondstof korrelvormig is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, omvattende het toepassen van een grondstof met korrels van verschillende groottes. 1 0 1 1 o co

9. Werkwijze volgens één of meer dan één van de voorgaande conclusies, waarbij de glascomponent omvat: 55-75 gew.-% Si02, 0,5-30 gew.-% A1203, 0,5-30 gew.-% KgO, 0,5-15 gew.-% Na20 en 0,5-30 gew.% Li02.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de glascomponent aanvullend ten minste een van de stoffen in een geringere hoeveelheid dan 5 gew.-% uit de volgende groep omvat: BaO, CaO, SrO, La203, Sb203, Tio2, F2, B203, ZnO, MgO en Ce02.

11. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende het voorafgaand aan het mengen smelten van de materialen volgens conclusie 9 of 10 om glas te verkrijgen en het malen van het glas om de glascomponent te verkrijgen.

12. Werkwijze voor het produceren van een onderbouw voor een dentale restauratie, zoals een kroon, omvattende: het verschaffen van een ondergrond met een met die van de plaats van toepassing, zoals een kiesstomp, overeenkomen- 20 de vorm; het volgens één of meer dan één van de voorgaande conclusies verschaffen van keramisch materiaal; het op de ondergrond aanbrengen van het keramisch materiaal; en 25 het sinteren van het keramisch meteriaal op de ondergrond.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, achtereenvolgens omvattende het tot geringere dan maximale dichtheid hiervan sinteren van het keramisch materiaal, het 30 verspanen van het uitwendige van de onderbouw tot voorafbepaalde afmetingen en het verder sinteren van het keramisch materiaal tot de maximale dichtheid hiervan.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de eerste sinterbewerking voorafgaand aan het verspanen 35 plaatsvindt in vacuum bij een temperatuur tussen 750 en 1100'C gedurende tussen 2 en 12 minuten.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, waarbij het de tweede sinterbewerking volgend op het 101 1659 verspanen plaatsvindt in vacuum bij een temperatuur tussen 900 en 1500°C gedurende tussen 2 en 12 minuten.

16. Werkwijze volgens conclusies 12-15, waarbij het aanbrengen van het keramisch materiaal omvat: het 5 opspuiten hiervan met een draagvloeistof, zoals een alcohol, en/of het isostatisch oppersen van het keramisch materiaal omvat.

17. Werkwijze volgens één van de conclusies 12-16, waarbij het keramisch materiaal op de ondergrond 10 wordt geperst met een contradeel, waarbij tussen de ondergrond en het contradeel in tegen elkaar aan gelegen toestand een met de gewenste vorm van de onderbouw gevormde holte is bepaald.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij 15 ondergrond en contradeel door middel van ten minste één paspen en pasholte zijn uitgelijnd tijdens het persen.

19. Werkwijze volgens één of meer dan één van de conclusies 12-18, verder omvattende het verwijderen van de ondergrond.

20. Werkwijze voor het vervaardigen van een dentale restauratie, zoals een kroon, omvattende: het vervaardigen van een onderbouw volgens één of. meer dan één van de conclusies 12-19; en het aanbrengen van ten minste één deklaag.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij het aanbrengen van de deklaag omvat: het aanbrengen en sinteren van ten minste één laag keramiek of porselein en het terug tot voorafbepaalde afmetingen verspanen van de laag.

22. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, verder omvattende het verwijderen van de ondergrond.

23. Keramisch materiaal, omvattende keramiek, dat als grondstof in hoofdzaak aluminiumoxide en/of zirkoonoxide omvat, en glascomponent, waarbij het kera- 35 misch materiaal is vervaardigd volgens één of meer dan één van de conclusies 1-11.

24. Onderbouw voor een dentale restauratie, zoals een kroon, welke volgens één of meer dan één van de 1 011659 conclusies 12-19 is vervaardigd uit keramisch materiaal volgens conclusie 21.

25. Onderbouw volgens conclusie 24, waarbij de ondergrond hierin zit en een aangrijping vormt voor een 5 inrichting, zoals een frees, bij verdere bewerking van de onderbouw.

26. Dentale restauratie, omvattende een onderbouw volgens conclusie 24 of 25, waarbij de dentale restauratie is vervaardigd volgens conclusie 20, 21 of 10 22. 1011659