NO783495L - Tannbeleggsammensetning. - Google Patents

Description

Tannglasur-sammensetning

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny tannglasur som herder ved en temperatur på så lavt som 732°C, f.eks. i området 760-871°C, dvs. minst 111°C lavere enn glassdannel-sestemperaturen for tannporselen. Den, kjemiske sammensetning til den nye glasur kan på vektbasis representeres som følger:

For å tilveiebringe lett dispergerbarhet har foreliggende

nye glasur fortrinnsvis en midlere partikkelstørrelse på 10-4 mikron, idet høyst 1% av partiklene har en diameter på over 30 mikron.

Kunstige tenner kan tilformes fra porselen som er bakt på et metallsubstrat. Metallsubstratet anvendes deretter for forankring av de kunstige tenner i pasientens munn enten på en midlertidig eller permanent basis. Målet for tannteknikeren er å tilveiebringe et så naturlig utseende på den kunstige tann som mulig og derfor har den teknologi som her.er involvert innen tannteknikken med tannens utseende å gjøre. Tannteknikeren må naturligvis også ta tannens naturlige funksjon i betraktning, dvs. som en tygge- eller biteflate.

Metallsubstratet slik som et edelmetall, dvs. gull; eller ikke-edelt metall, dvs. de forskjellige nikkel- og krom- holdige legeringer som nylig har vært introdusert på markedet; behandles for preparering av overflaten som skal belegges med porselen. Gullsubstratet kan være delvis oksydert, f.eks. for å gjøre porselenbindingen lettere. De ikke-edle metallegerin-ger kan behandles med et bindemiddel, f.eks. en dispersjon av aluminium- og borpulver i en bærer slik som propylenglykol,

for å preparere overflaten for binding til porselenet.

Tannteknikeren vil etter preparering av metalloverflaten, påføre en dispersjon av "p-o-p" ("paint opaque") porselen på metallet og kan brenne dispersjonen belagt på metallet ved oppvarming over en temperatur på fra 649 til 927°C i vakuum, ved en tilvekst på 50 til 55,5°C pr. minutt. Etter at en temperatur på 9 27°C er nådd, kan vakuumet avbrytes og det belagte metallsubstrat oppvarmes i luft ved samme temperaturøkning opp til 1038°C. "p-o-p"-porselenet er opakt og gjemmer fullstendig metalloverflaten på den kunstige tann.

Dette første porselenbelegg etterfølges av et annet belegg av en mer gjennomskinlig porselen kjent som gingival-porselen. Gingivalporselenet males også som en dispersjon på det tidligere brente, porselenbelagte metallsubstrat, men før brenning anvendes et tredje porselen kjent som incisalporselen for å belegge den del av det belagte substrat som vil danne incisaloverflaten på den kunstige tann. Incisalporselenet kan være enda mer gjennomskinlig enn gingivalporselenet og dermed sikre et naturlig utseende på den kunstige tann. Både gingival-og incisalporselenet kan være tilsatt fargestoffer for å til-passes fargen på de naturlige tenner hos pasienten som skal an-vende kunstige tenner. Incisalporselenet vil vanligvis bli belagt fra incisalkanten omtrent en tredjedel av avstanden opp til gingivaloverflaten.

Etter at gingival- og incisalporselenet er belagt på det "p-o-p"-porselenbelagte metallsubstrat, brennes tannen på lignende måte som "p-o-p"-porselenet.

Dersom tannteknikeren har vært helt nøyaktig, kan den kunstige tann på dette stadium være klar for innsetting i pasientens munn, men det er imidlertid vanligvis påkrevet med ytterligere behandling for tilpassing og utseendemessig behandling. Det kan f.eks. være nødvendig for tannteknikeren å slipe ned deler av tannen slik at den vil passe bedre i pasientens munn. Slipingen fjerner naturligvis det skinnende utseende fra overflaten av den kunstige tann og derfor vil det være nødvendig med et ytterligere belegg av gingivalrog/eller incisal-porselen, fra en dispersjon, og den ytterligere belagte tann vil bli brent på lignende måte som omtalt ovenfor. Det er således åpenbart at man kan måtte foreta mange slike ytterligere belegginger og brenninger. Vanligvis vil en dyktig tanntekniker foreta omtrent tre slike nedslipinger, belegginger og brenninger for fremstilling av den kunstige tann. Det er imidlertid ikke uvanlig med opp til syv slike behandlinger spesielt når tannteknikeren ikke er ekspert.

Som kjent innen keramikk-teknikken, er det et glass-dannelsespunkt hvorved det keramiske materiale har sin størsté tetthet. Når det gjelder styrke, er det ønskelig at materialet befinner seg ved glassdannelsespunktet. Tannkeramiske materialer slik som det ovenfor omtalte porselen, glassdannes vanligvis ved ca. 982-1010°C. Det er derfor klart hvorfor den oven-

for beskrevne temperatur-tid-cyklus anvendes for fremstilling av en kunstig tann. Man har imidlertid funnet at hvis man fore-tar brenning mange ganger, vil glassdannelsespunktet bli over-skredet og man vil finne at det keramiske materialet ikke lenger befinner seg ved dets største tetthet. Tannteknikeren kan finne at strukturen vil falle sammen etter gjentatte brenninger og dermed forandre både. formen og styrken på den kunstige tann. Gjentatte brenninger vil også gi opphav til et ytterligere problem kjent som "checking". Den kunstige tann blir dekket med edderkoppnettlignende sprekker, hvilket igjen vil avvike fra et naturlig utseende.

Det er også kjent innen den keramiske teknikk, spesielt innen den tannkeramiske teknikk, at overflatearealet-på den kunstige tann bør være tildels skinnende for å ligne utseendet til en naturlig tann. De tannkeramiske materialer ovenfor er tildels skinnende etter oppvarming til en temperatur på 982°C

og over dette, dvs. de er selv-glasurdannende ved oppvarming til 982°C. Etterfølgende nedslipinger fjerner derfor den skinnende overflaten og dette krever ny oppvarming av den kunstige tann til temperaturer på minst 982°C for å få det skinnende utseende tilbake. Gjentatte oppvarminger vil naturligvis, som nevnt ovenfor, forårsake at tannen passerer glassdannelsespunk-

tet og den er deretter ikke lenger egnet for dens tilsiktede sluttformål.

Man vil. derfor forstå at gjentatt belegging, sliping

og brenning kan resultere i at de kunstige tenner ikke lenger er egnet for deres endelige bruksformål.

Det har vært markedsført forskjellige produkter som er fremholdt som nyttige for glasurdannelse på kunstige tenner. Disse produkter påstås å gjøre det mulig for tannteknikeren å oppvarme tii en lavere temperatur etter sliping av tannen og dermed oppnå en glasert, naturlig utseende overflate. Den åpen-bare fordel med produkter av denne type er klar, idet tannteknikeren ikke behøver å ta risikoen med å oppvarme den kunstige tann til et punkt hvor den er selv-glaserende og således risi-kere å overskride glassdannelsespunktet. Det er imidlertid funnet at de glasurer som befinner seg på markedet danner den skinnende overflaten ved temperaturer fra ca. 927°C og opp til og omfattende 982°C. For å oppnå de optimale egenskaper hos disse glasurer, må således tannteknikeren foreta oppvarming til temperaturer så høye som den temperatur hvorved tannporselenet er selv-glaserende. For å unngå risikoen for sammenfalling og "checking", underbrenner man vanligvis den kunstige tann belagt med disse tidligere kjente glasurer, dvs. man kan foreta oppvarming til en temperatur på høyst 9 27°C. Selv om man kan for-bedre overflateutseendet på den kunstige tann sammenlignet med en slipt overflate, vil man ved denne temperatur ikke oppnå et utseende som tilsvarer et selv-glaserende keramisk materiale eller en naturlig tann. Vanligvis oppnås en noe ru overflate dersom glasuren underbrennes. Bruken av de tidligere kjente glasurer representerer derfor maksimalt et kompromiss. En dental keramisk glasur som herdes ved en lavere temperatur vil således være meget nyttig innen teknikken.

Forskjellige glasurer som påstås å herdes eller modnes ved en lavere temperatur, er rapportert i litteraturen, kfr. f.eks. Bulletin, "Dental Porcelain", nr. 118 fra Ohio State University Engineering Experiment Station, mars 1944. De deri beskrevne glasurer adskiller seg fra de foreliggende nye glasurer når det gjelder kjemisk sammensetning. Dessuten omtales der ikke en foretrukket midlere partikkelstørrelsesbegrensning som muliggjør fremstilling av dispersjoner som lett lar seg male på

porselenbelagte metallsubstrater.

Det er nå uventet oppdaget at et glassmateriale som har en representativ kjemisk sammensetning, på vektbasis, som følger:

og er kjennetegnet ved å være i form av et findelt pulver hvor 100% av pulveret passerer gjennom en 400 mesh sikt, kan anvendes som en lavtemperatur tannglasur. Når denne nye sammensetning anvendes som en tannglasur, modner den ved en temperatur på 760-871°C, dvs. minst ca. 111°C lavere enn glassdannelsestempe-raturen for tannporselen. Tannglasuren ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved å sammensmelte tilstrekkelig forløper-komponen-ter for oppnåelse av den ovenfor angitte sammensetning. Egnede forløpere omfatter Si02, H^BG^, feltspatt, CaC03, CaF2, ZnO,

osv. Fremstilling av glassammensetninger slik som den ovenfor angitte er velkjent, og således kan f.eks. -200 mesh pulver av de ovenfor angitte forløpere blandes i en blandeinnretning og oppvarmes til en temperatur på minst 982°C, f.eks. ca. 1093°C, i en digel for dannelse av glassmateriale. Det smeltede glass kan deretter bråkjøles i vann, tørkes og males i en kulemølle for oppnåelse av den ovenfor angitte sammensetning i form av et pulver. Dersom pulveret ikke er malt til den foretrukne midlere partikkelstørrelse, utgjøres sluttrinnet i fremstillingen av foreliggende glasur av separering av de grove partikler fra partiklene som er fine nok til å passere gjennom en 400 mesh sikt. Man har funnet at et glassmateriale med den ovenfor angitte kjemiske sammensetning, og med en partikkelstørrelse hvorved 100% passerer gjennom en 400 mesh sikt, gir et produkt som lett lar seg dispergere og den resulterende dispersjon har utmerket

evne til å kunne males, f.eks. er viskositeten og sedimente-ringshastigheten egnet for bruk innen tannteknikken. Man har funnet at grovere partikkelstørrelsesdispersjoner er mer til-bøyelig til å bli påført mindre -ensartet på det porselenbelagte metallsubstrat, hvilket skaper et stripet eller-ujevnt utseende etter brenning. Foreliggende glasur har en foretrukken midlere partikkelstørrelse målt ved hjelp av en Coulter Counter, på 8-11 mikron, idet høyst 1% av partiklene er større enn 30 mikron. Vanligvis er sikting gjennom en 400 mesh sikt nødvendig for oppnåelse av denne midlere partikkelstørrelse, men andre metoder kan anvendes for fremstilling av foreliggende sammensetninger, f.eks. kan pulveret våtmales i en kulemølle under anvendelse av vann for å dispergere og smøre de malte partikler.

Foreliggende glasur er også kjennetegnet ved at den har en utmerket utvidelseskoeffisient. Glasuren har mer spesielt en varmeutvidelseskoeffisient på fra 9 x 10 — 6 til 12 x 10 , hvilket er lavere enn de fleste tannporselener som har en koeffisient på omkring 13 x 10 — ■ 6 in/in/ oC.

Denne forskjell i varmeutvidelse setter derfor overflaten under kompresjon, hvilket øker overflatens strekkfast-het. Det skal påpekes at de glasurer som beskrives i den ovenfor angitte Bulletin-referanse ikke er angitt å ha denne egen-skap.

Gjennomskinligheten til foreliggende glasur gjør at fargen på porselenssammensetningene vises gjennom uten forand-ring fra selve glasuren. På grunn av glasurens inerte natur, reagerer den ikke med pigmenter i porselenet ved forholdene for anbringelse eller bruk.

Det er videre funnet at glasuren ikke forstyrrer fluor-essensen til de tannporselener som er tilgjengelige. Dette er viktig fordi naturlige tenner fluoriserer i svart lys og derfor er fluoressens i kunstige tenner ønskelig.

Nedenstående eksempler illustrerer oppfinnelsen. Med mindre annet er angitt, ble alle brenningene påbegynt ved 649°C i vakuum og temperaturen øket med 40-55,5°C pr. minutt opp til den angitte temperatur.

Eksempel 1

En blanding av pulvere som alle passerer gjennom en 200 mesh sikt, veies for oppnåelse av et produkt med følgende kjemiske sammensetning:

Forløperforbindelsene inkluderer Si02, H^BO^, CaCo3, feltspatt, kalsiumfluorid og ZnO.

Etter blanding, oppvarmes blandingen i en digel til en temperatur på minst 982°C, bråkjøles i vann, tørkes og males i en kulemølle. Etter maling, siktes blandingen og materialet som holdes tilbake på en 400 mesh sikt, kasseres.

Eksempel 2

Brenningsegenskapene til glasuren ble studert fra be-gynnelsen av glaseringen ved 760°C til den meget skinnende finish oppnådd ved 899°C. Resultatene er som følger:

Den beste finish ifølge visuell undersøkelse oppnås ved 816°C etter en temperaturutjevningstid på 5 minutter eller ved 871°C uten noen temperaturutjevning. Noen tannlaboratorier kan også foretrekke 899°C uten noen temperaturutjevningstid, hvilket gir en meget pen skinnende og glatt finish.

Eksempel 3

Sammenligning mellom foreliggende glasur

og kommersielle glasurer.

De nedenfor angitte glasur-sammensetninger ble testet på porse-lenskroner og sammenlignet. Som det fremgår fra nedenstående tabell, oppnås bedre glasuregenskaper med foreliggende glasur.

Foreliggende glasur hadde de beste egenskaper sammenlignet med de to kommersielle produktene. Videre ble disse egenskaper oppnådd ved temperaturer som var opp til 111°C lavere enn det som ble brukt for fremstilling av de andre glasurproduk-tene.

Eksempel 4

Vurdering av brenningshastigheten for

foreliggende glasur.

Brenningsområdet for foreliggende keramiske glasur avhenger slik tilfellet er med andre glasurer, av brenningshastigheten. En normal porselen-brenningshastighet ville som omtalt ovenfor, være en temperaturøkning på fra 50 til 55,5°C pr. minutt. Ved denne hastighet har foreliggende glasur et brenningsområde på 816-871°C. Tykkere belegg oppnår en større grad av modenhet for en gitt temperatur enn tynne belegg.

Forsøksmetode: Forbrente skiver av "CERAMCO" gingival porselen med en diameter på 19 mm ble slipt på en side med silikonkarbidpapir (80 grit). Foreliggende glasur ble blandet med et flytende medium, dvs. propylenglykol, i et forhold på to deler pulver og en del væske for dannelse av en pasta med en konsistens som kunne påstrykes. Glasurpastaen ble strøket på et område med en diameter på ca. 10 mm i midten av hver skive. Hver prøve ble brent ved å starte ved en temperatur på ca. 649°C og ved å øke temperaturen ved den varierende hastighet som er gitt nedenfor. Prøvene ble observert med henblikk på start av smelting, start av glasur-modning og slutten av gla-surmodning. Starten på modningen for foreliggende oppfinnelses formål er definert som den første tilsynekomst av en glassaktig glans og slutten .på modningen er den temperatur hvorved glasuren når en fullstendig glassaktig jevn overflate. Tabell II viser de oppnådde resultater.

Den hurtigste brenningshastighet på 50-55°C pr. minutt er vanligvis foretrukket, men en meget lav modningstemperatur kan oppnås med foreliggende glasur dersom hastigheten senkes til 19,4-22,2°C pr. minutt.

Eksempel 5■

Varmeutvidelse av foreliggende glasur

Det er som nevnt viktig at glasuren har en varmeutvidelse som er lavere enn den til den porselenbelagte metallsubstrat-struktur slik at den vil bli satt under kompresjon. Ellers kan temperaturforandringer under brenning forårsake "checking" i den kunstige tannen. Som angitt nedenfor, måles varmeutvidelseskoeffisienten ved hjelp av differensiell dilatometri.

Differensiell dilatometri er basert på det prinsipp at' faste stoffer vanligvis utvides under oppvarming. Med denne metode sammenlignes forandringen i lengde på en teststav med en fastsatt begynnende lengde, sammenlignet med forandringen i lengde hos en smeltet silisiumdioksyd-standard av samme fast-satte begynnelseslengde når begge oppvarmes side ved side i dilatometeret fra romtemperatur til 500°C.

Resultatene er angitt i nedenstående tabell III. Prøve A har sammensetning•og midlere partikkelstørrelse som prøven fremstilt i eksempel 1.

Eksempel 6

PartikkelstørreIsesfordeling

En prøve fremstilt ved metoden i eksempel 1 hadde en midlere partikkelstørrelse på 19-20 y og 20-30% større enn 30 y målt ved hjelp av Coulter Counter Model TA 11. Dette er prøve A. En del av' prøve A siktes gjennom en 400 mesh sikt og den midlere partikkelstørrelse er fra 8,0 til 11,0 y og høyst 1% er større enn 30 y. Dette er prøve B. Dispersjoner av en del av hver av de nevnte prøver og to deler propylenglykol fremstilles. Dispersjonen av prøve B lar seg male jevnt på et porselenbelagt metallsubstrat. Etter brenning ved en temperatur-hastighets-økning på fra 50-55,5°C til en temperatur på 871°C, fant man at substratet malt med prøve B hadde et glatt skinnende utseende mens substratet malt med prøve A var stripet og ujevnt på grunn av vanskeligheten med å oppnå en jevn påføring av denne dispersjon med grovere partikkelstørrelse.

Claims (4)

1. Gjennomskinlig tannglasur-sammensetning egnet for på-føring på et tannporselenbelagt metallsubstrat, karakterisert ved at sammensetningen har (a.) en midlere partikkelstørrelse på 10 - 4 mikron, idet høyst 1% av partiklene har en diameter på over 30 mikron, (b) en modningstemperatur på 760-871°C og minst ca. 111°C lavere enn glassdannel-sestemperaturen for substratets tannporselen, og (c) en varmeutvidelseskoeffisient på fra 9-12 x 10~^/°C hvilket er lavere enn varmeutvidelseskoeffisienten for tannporselenet, og bestå-ende vesentlig av, på vektbasis:

2. Glasur-sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at den i det vesentlige består av, på vektbasis:

3. Glasur-sammensetning ifølge krav 2, karakterisert ved at den har en varmeutvidelseskoeffisient på ca. 9,1 x 10~ <6> ..

4. Fremgangsmåte til glasering av en kunstig tann omfat-tendé.et tannporselenbelagt metallsubstrat som på forhånd er brent og slipt, hvorved man belegger nevnte tann med en disper sjon av en glasur i en væskeformig bærer, tørker tannen for å fjerne nevnte væske, og brenner den tørkede tann, karakterisert ved at tannen brennes til en skinnende, svakt teksturert finish ved en temperatur i området 760-1600°C, og ved at glasuren gis en sammensetning som angitt i krav 1.