NO830216L - Dentalt bindemiddel. - Google Patents

Description

Foreliggende søknad er en fortsettelse av den verserende søknad nr. 342,258 innsendt 24. januar 1982.

Foreliggende oppfinnelse angår et dentalt bindemiddel sammensatt av aluminiumpulver i et inért flytende organisk bærestoff, en fremgangsmåte hvor nevnte bindemiddel brukes for å feste dentalt porselen til en metallkjerne, samt dentale gjenoppbygninger utført ved hjelp av nevnte fremgangsmåte.

Dentale gjenoppbygninger består vanligvis av en metallkjerne eller et rammeverk hvorpå man fester porselen på de synlige overflater av estetiske årsaker. I mange år har gull vært det basiske metall for fremstilling av kjerner eller nevnte rammeverk. På grunn av den høye gullprisen så har det imidlertid vært gjort en rekke forsøk på å fremstille ikke-edelmetall-legeringer som kunne brukes istedenfor gull.

Slike sammensetninger og produkter er f.eks. beskrevet i

US patentene nr. 1.736.053, 2.098.587, 2.156.757, 2.134.423, 2.162.252, 2.631.095, 3.121.629, 3.464.817, 3.544.315, 3.685.115, 3.716.418, 3.761.728.og 3.834.024 og i standard-dentale litteratur, såsom Skinner and Phillips "The Science of Dental Materials", side 582, 6.utgave, W.B. Saunders Company, Philidelphia og London, 19 6 7 og Morrey og Nelson, "Dental Sciences Handbook":, side 168, American Dental Asso-ciation and National Institute of Dental Research, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1970. Egnede legeringer er typisk nikkel eller kobolt-baserte legeringer, spesielt nikkel-krom-legeringer.

Foreliggende oppfinnelse angår et bindemiddel samt en fremgangsmåte for å binde eller å feste dentalt porselen til et nikkelholdig ikke-edelmetall legeringsrammeverk. Når dentalt porselen festes eller bindes til metallrammeverket ved hjelp av bindemidler ifølge foreliggende oppfinnelse,

så dannes det en sterk binding som er i stand til å motstå

en separasjon av porselen under langt større spenninger

enn i et fravær av et bindemiddel. Videre kan bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse brukes under mindre kritiske betingelser enn tidligere kjente tilsvarende bindemidler.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

Bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse er et aluminiumpulver og et inert flytende organiske bærestoff. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter: (a) at en overflate av en renset nikkelholdig metallkjerne påføres et lav av bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse; (b) oppvarmer den belagte metallkjernen i en i alt vesentlig inert atmosfære til en temperatur og i et tilstrekkelig langt tidsrom til at man på overflaten av nevnte metallkjerne danner et aluminidlag; (c) renser den belagte og oppvarmede overflaten*, og (d) pålegger porselen på den oppvarmede og rensede overflate og deretter utfører en brenning.

Artikkelen ifølge foreliggende oppfinnelse er en dental gjenoppbygning som består av en metallkjerne med et porselensbelegg hvor porselenet er bundet til metallkjernen ved hjelp av foreliggende bindemiddel.

Tidligere kjente produkter og fremgangsmåter

Schmick i US-patent nr. 2.996.419 beskriver et bindemiddel

for å feste glass til glass som består av pulverisert aluminium og en ikke-flyktig silikonharpiks som under brenning dekomponerer til et residum av siliciumdioksyd.

Britisk patent nr. 1.529.267 (1/24/79) beskriver et bindemiddel for å feste porselen til en metallkjerne for fremstilling av dentale gjenoppbygninger, og hvor bindemiddelet består av pulverisert aluminium, pulverisert glass og et flyktig flytende silikonoljebærestoff. Bindemiddelet som beskrives i dette britiske patent ble markedsført kommersielt i alt vesentlig som beskrevet i patentet, og så i en forbedret hvor silikonoljebærestoffet ble erstattet med propylenglykol.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Aluminiumet anvendes i form av finfordelt pulver som fortrinnsvis har en midlere partikkeldiameter på under 25 mikron. Skjønt den eksakte partikkelstørrelse ikke er kritisk, så vil mesteparten av partiklene (dvs. minst 90%) være under 200

mesh for at man skal få et bindemiddel med akseptable behandl-ingsegenskaper.

Aluminiumspulveret brukes i et inert flytende organisk bærestoff. Illustrerende eksempler omfatter propylenglykol, glyserol, estere, ketoner, flytende hydrokarboner og andre organiske materialer som vil fordampe eller bli flyktige og som ikke vil reagere hverken med aluminiumet eller metallkjernen slik at man påvirker den aluminiddannede reaksjon.

Den organiske væsken brukes i passende mengder slik at bindemiddelet kan pålegges ved børsting, sprøyting eller dypping. Nøyaktige mengder kan bestemmes ved rutineeksperimenter, men man vil vanligvis finne at vektforholdet væske :. pulver ligger i området fra ca. 1 : 2 til 5:1.

Bindemidler kan fremstilles ved å blande bærestoffet med aluminiumspulveret til en suspensjon.

Pulveret og bærestoffet kan blandes like før bruk, eller de kan være blandet på forhånd.

Metallkjernen blir renset før bindemiddelet pålegges. Denne rensingen kan utføres på vanlig måte såsom skrubbing med et slipemiddel, børsting, ultralydrensing i vann eller lignende. Bindemiddelet pålegges så som et tynt belegg over metallet, idet man bruker en børste eller en spatel, en eller annen sprøyteanordning eller dypping, hvorved man får et be-

legg som er ca. 0,025 til 0,050 mm tykt.

Den belagte metallkjerne blir deretter brent.

Typiske brenningsbetingelser er de følgende:

Den belagte metallkjernen innsettes i en ovn ved ca. 648°C, hvoretter man enten evakuerer ovnen eller fyller den med inert atmosfære, såsom argon, nitrogen eller lignende. Evakuering er foretrukket ettersom de fleste dentale lab-oratorier er utstyrt med en vakuumovn. Økningen i temperaturen bør deretter være ca. 55°C pr. minutt til man oppnår en maksimal temperatur på mellom 843 og 1010°C. Når den maksimale temperatur er nådd, så kan artikkelen bli avkjølt ved at man lar romstemperaturluft gå inn i ovnen og så la det hele avkjøles til romtemperatur.

Under brenningen vil aluminiumspulveret reagere med nikkelet

i metallkjernen og danne nikkelaluminid.

Etter at den belagte metallkjernen er blitt brent, så bær

den fortrinnsvis renses ved hjelp av ultralyd i vann for å fjerne ikke-tilfestede materialer. Man bør være meget nøye i dette trinn for å fjerne alle ikke-tilfestede materialer.

Porselenet kan så påføres den bindemiddel-pålagte metalloverflaten på en nær passende måte slik dette normalt gjøres på belagte metalloverflater i fravær av et bindemiddel. Fore-trukne fremgangsmåter er maling med en børste eller pålegning ved hjelp av en spatel. Etter pålegningen av porselenet blir dette brent ved en temperatur som er passende for det proselen og det metall som anvendes. Brenningen kan således utføres ved en hver passende temperatur i et område fra ca. 871 til 1093°C. Deretter kan ytterligere belegg av porselen pålegges og brennes på vanlig måte hvorved man får fremstilt et dentalt gjenoppbygningsmateriale hvor det er dannet en binding mellom metallet og porselen som er resistent mot en separasjon når det blir utsatt for mekaniske spenninger .

Bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse er tilpasset slik at det kan brukes med nikkelholdige metall-legeringer og porselener som egnet kan brukes sammen i et fravær av et bindemiddel.

Metall-legeringer som foreliggende bindemiddel kan brukes

for er nikkelbaserte legeringer, da spesielt nikkel-krom-legeringer. Representative legeringer er nevnt i de foran nevnte patenter og i den dentale.litteratur når det gjelder ikke-edelmetall-legeringer. Andre nikkelholdige legeringer som bindemiddelet kan brukes sammen med er tilgjengelig under forskjellige varemerker. Andre legeringer som bindemiddelet kan brukes sammen med er f.eks. beskrevet i US-patent nr. 4.129,944 og i publisert europeiske patentsøknad nr. 5013, publisert 31. oktober 1979.

Det porselen som skal bindes til den dentale legering, kan være et hvert porselen som passende kan anvendes sammen med den valgte legeringen. Med begrepet "porselen" forstås dentalt porselen slik dette er kjent i tannlegeindustrien,

og innbefatter dentalt glass. De vil vanligvis inneholde siliciumdioksyd, aluminiumoksyd, kaliumoksyd, natriumoksyd og mindre mengder av andre oksyder.

Det porselen som først pålegges metallet er vanligvis et ugjennomsiktig porselen. Et slikt porselen vil gjøre det mindre sannsynlig for at metallet kan ses gjennom det ende-lige porselensbelegg. Ugjennomsiktig porselen er kommersielt tilgjengelig og innbefatter i oksydsammensetningen enten zirkonoksyd, tinnoksyd, titanoksyd eller zirkonsilikat som et middel for å gjøre porselenet ugjennomsiktig. Det ugjennom siktige porselenet blir normalt pålagt i et eller flere relativt tykke lag av dekkporselen fulgt til slutt av et lag eller et belegg på spissene eller toppene av såkalt incisal porselen. Dekkporselenet er kommersielt tilgjengelig som gingivalt porselen eller som dekkporselen (enkelte ganger kalt dentint porselen), og kan inneholde en mindre mengde av et middel for å gjøre det ugjennomsiktig, mens det incisale porselen vanligvis har samme sammensetning som dekkporselenet uten et slikt middel.

I alle de belegg som følger etter det første, så vil porselenet bli bundet til porselen. I det første belegget vil porselenet bli bundet til metall, og de problemer som skal løses ved hjelp av bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse angår forholdet mellom porselen og metall.

Det eneste som således angår foreliggende oppfinnelse er

det porselen som skal bindes til en metalloverflate.

Det porselen som normalt skal bindes til metall vil under den foreliggende praksis være ugjennomsiktig porselen, og de porselener som skal bindes til metaller ved hjelp av bindemidler ifølge foreliggende oppfinnelse er vanligvis slike ugjennomsiktige porselener, skjønt bindemiddelet ikke er begrenset bare til slike.

Valg av porselen med hensyn til nøyaktig sammensetning er

i større eller mindre grad avhengig av det metall-legerings-underlag som porselenet skal festes på enn av bindemiddelet. For bindemidler ifølge foreliggende oppfinnelse er det ventet at valget av porselen vil være passende for den metall-legeringskjerne eller det substrat som skal brukes. Således må varmeutvidelsesegenskapene for porselenet være forenlig eller akseptable i forhold<1>til de tilsvarende egenskaper for legeringen. Det er anerkjent at en enkelt utvidelses-koeffisient ikke er mulig å oppnå for porselen slik det er for metaller innenfor et bredt temperaturområde fra 25 - 600°C, og at utvidelseskoeffisientverdiene bare er gyldig innen et relativt trangt temperaturområde. Etter en første

bestemmelse av utvidelseskoeffisienten er det derfor meget vanlig at man bruker empiriske metoder for valg av det porselen som skal brukes sammen med en spesiell legering. Den fremgangsmåte som brukes for valg av porselen i forbindelse med en spesiell legering, er ikke en del av foreliggende oppfinnelse, men når det er en rimelig overens-stemmelse med hensyn til utvidelseskoeffisientene hos porselenet og metall-legeringen, så vil bruken av et bindemiddel ifølge foreliggende oppfinnelse i høy grad bedre festeegenskapene.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

En vesentlig fordel ved bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse er at fremgangsmåten for dets anvendelse er relativt ikke-kritisk. Man kan derfor oppnå utmerkede resultater i det dentale laboratorium under varierende betingelser. De eksperimenter som er diskutert i dette eksempel nr. 1 viser denne fordel.

Eksperimentfremgangsmåte

A. Legeringsstykke

Det ble støpt små hellelignende stykker av CERAMALLOY<*>

(3 cm lange x 1 cm brede x 0>'.5 cm tykke)

og et areal på 1 cm i sentrum av stykket ble pusset ved hjelp av et diamanthåndstykke for påføring av bindemiddelet. Alle stykkene ble renset med ultralyd i destillert vann.

*

Varemerke for Johnson & Johnson - en legering som inneholder nikkel, krom, silicium, molybden og bor.

B. Aluminiumspulver

Forskjellige kvaliteter av Alcoa pulver ble prøvet for anvendelse som et bindemiddel, og Alcoa 123 og Alcoa 101 ble valgt på basis av partikkelstørrelse og lett påføring. Analyse av disse pulvere er gitt i tabell I.

C. Påføring

Forskjellige tykkelser av bindemiddelet ble påført ved å variere forholdet mellom væske og pulver på følgende måte:

(1) Tynt lag

Tilstrekkelig propylenglykol ble blandet med aluminiumspulveret slik at blandingen lett drypper fra spatelen. Man penslet på nøyaktig den mengde som var nødvendig for å dekke metallet.

(2) Middels tykt lag

Pulver og propylenglykol ble blandet slik at blandingen ga en lett målbar konsistens og festet seg moderat til spatelen. Et jevnt lag ble påført over metalloverflaten.

(3) Tykt lag

Pulver og propylenglykol ble blandet slik at mater-ialet festet seg til spatelen. Et jevnt lag ble påført metalloverflaten.

D. Brenning av bindemiddelet

Etter påføring av bindemiddelet ble stykkene tørket på ovnsdøren og innsatt i ovnen ved 64 8°C, hvoretter ovnen ble evakuert og temperaturen hevet til 843°C, 900°C, 954 eller 1010°C i en hastighet på 55°C pr. minutt. Stykkene ble tatt ut fra ovnen og avkjølt på en benk til romtemperatur.

E. Overflatefremstilling etter brenning av bindemiddelet Et sett av stykker ble skrubbet med en middels Robinson børste ved hjelp av et dentalt håndstykke. Dette ble fulgt av 10 minutters rensing ved hjelp av ultralyd i vann.

Et annet sett stykker ble bare renset ved hjelp av ultralyd i vann i 10 minutter.

F. Porselenspålegning

En standard ugjennomsiktig porselen ble pålagt og brent ved 648 - 926°C under vakuum, og så i 926 - 1010°C i luft og så avkjølt på benk.

G. Prøving av binding mellom porselen og metall

Standard tilfestningsprøver ble brukt for å bestemme porselenets bindingsegenskaper. Prøven er beskrever av W.J. 0'Brien i et kapittel med tittelen " Cohesive Plateau Theory of Porcelain-Alloy Bonding" i "Dental Porcelain" redigert av Yamada et al., University of Southern California (1977).

Eksperimentresultater og diskusjon

Effekten av forskjellige faktorer på porselenets bindingsegenskaper var følgende:

A. Effekt av blanding og varierende påføring

Effekten av blandingen og påføringen av pulveret (Alcoa 123) og væske (propylenglykol) komponentene på bindemiddelet påvirker tykkelsen av bindemiddellaget under på-føringen. Effekten av tynne, middels og tykke belegg på prosentvis porselensretensjon ved forskjellige brennings-temperaturer er angitt i tabell II. Disse resultater viser meget liten variasjon i prosentvis porselensretensjon med forandringer i tykkelsen av bindemiddelet. Man opp-nådde mer enn 95% retensjon i alle tilfeller.

B. Effekt av varierende brenningstemperatur

Tabell II gir en oversikt over adhesjonsdata som viser effekten av bindemiddelets brenningstemperatur på prosentvis porselensretensjon. Disse resultater viser meget liten variasjon i prosentvis porselenretensjon med brenningstemperatur mellom 843 og 1010°C.

C. Effekt på overflatepreparering

Etter brenning av bindemiddel

Overflaten av metallstykket ble etter brenning av

bindemiddelet renset ved hjelp av en Robinson børste og ultralyd eller bare ultralyd alene. Effekten av denne variable faktor på prosentvis porselensretensjon frem-går av data i tabell III. Det var ingen observerbar forskjell i prosentvis porselensretensjon mellom de stykker som. var renset ved hjelp av Robinson-børste og ultralydrensing eller bare ultralydrensning alene.

Før påføring av bindemiddel

Effekten av metalloverflateprepareringen før på-føringen av bindemiddelet på prosentvis porselensretensjon er angitt i tabell IV. Standardfremgangs-måten for preparering av metalloverflaten er å gjøre den grov med et diamantinstrument før man påfører

: .: bindemiddelet. Dette ble sammenlignet med en metalloverflate som ble sandblåst og polert (ved å bruke et gummihjul). Et middels belegg av bindemiddel

(Alcoa 123 og propylenglykol) ble påført og brent ved 843°C. Overflaten ble renset ved hjelp av ultralyd før man påførte del ugjennomsiktige porselenet. Resultatene viser sammenlignbare verdier, noe som viser at en overflateforgrovning ikke er nødvendig i denne type binding på grunn av bindemiddelets kjemiske natur. En metallografisk undersøkelse av interfasen viser en meget god binding i forbindelse med den polerte metall-overf laten (gummibehandlet).

D. Effekt av aluminiumspulver- partikkelstørrelse

Alcoa 101 pulver er noe grovere enn Alcoa 123 pulver

(se tabell I). For eventuelt å se forskjeller i prosentvis porselensretensjon ble Alcoa 101 sammenlignet med Alcoa 123 idet man brukte et tynt og middels bindemiddellag og utførte brenningen ved 843°C. Resultatene er angitt i tabell V.

Disse resultatene viser utmerket porselensretensjon. ved å bruke Alcoa 101. Minde variasjoner i partikkelstørrel-sen på aluminiumspulveret har således ingen hensikt på prosentvis porselensretensjon.

E. Andre resultater

Tabell VI gir en oversikt av resultatene fra adhesjonsprøven for å bekrefte effektene av det forbedrede bindemiddel: 1. For å se om oksydasjonen av Ceramalloy II ved 843°C påvirker prosentvis porselenretensjon. Ugjennomsiktig porselen ble direkte påført oksydet. De dårlige resultatene viser varierende oksydadhesjon på metalloverflaten. 2. For å se effekten av en full porselensbrenningssyklus på bindemiddelet, så ble stykker etter at man hadde brent bindemiddelet i gitte simulerte varmesykluser med hensyn til brenning av gingivalt og incisalt porselen. De utmerkede resultater viser at det er ingen skadelige effekter av varmesyklusen på bindemiddelets effektivitet.

De foran nevnte eksempler viser at bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse kan brukes innen et vidt område med hensyn til betingelser. I motsetning til dette måtte tidligere kjente bindemidler som var sammensatt av aluminiumspulver, glasspulver og et bærestoff såsom propylenglykol, brukes under langt mer kritiske betingelser. Således var minimumsbrenningstemperaturen ca. 95 4°C, og den beste brenningstemperatur var endog høyere, f.eks. ca. 10 6 6°C. Når det belagte metallet ble eksponert for luft etter brenningen,

så fikk man således ofte en oksydasjon av den eksponerte metallkjernen. Det resulterende oksydlaget måtte fjernes fordi det enten var uestetisk eller for grovt. Tykkelsen på belegget var også kritisk ved at man hadde et meget trangt variasjonsområde for å oppnå tilfredsstillende adehesjon. Videre måtte man bruke en stiv børste før å rense den brente belagte metalloverflaten for å fjerne ikke skikkelig til-festet bindemiddel eller et overskudd av bindemiddel.

Hvis det er ønskelig kan et tiksotropisk middel (f.eks. et materiale som gir tiksotropi) tilsettes bindemiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse. Slike materialer er kollodialt siliciumdioksyd, finfordelt magnesium-aluminiumsilikat, finfordelt aluminiumoksyd eller tilsvarende materiale, og disse kan tilsettes i små mengder (dvs. mindre enn 1 vekt-%, fortrinnsvis mindre enn h vekt-% basert på aluminiumets vekt) for å bedre tilfestningen av det ubrente bindemiddelet. Ved så små mengder vil man ha liten eller ingen effekt på

de foran nevnte bindemiddelegenskaper. En liten mengde vann kan brukes sammen med det tiksotropiske middelet for å øke dets effekt

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en dental gjenoppbygning, karakterisert ved at man: (a) påfører en overflate av en renset nikkelholdig metallkjerne et belegg av en sammensetning som i alt vesentlig består av pulverisert aluminium og et inert, flyktig organisk flytende bærestoff; (b) brenner den belagte metallkjernen i en i alt vesentlig inert atmosfære til en temperatur og i et tilstrekkelig langt tidsrom til at det på nevnte overflate dannes et lag av nikkelaluminid; (c) renser den belagte og brente overflaten; og (d) påfører porselen på den brente og rensede overflaten og deretter utfører en brenning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte bærestoff er propylenglykol.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte inerte atmosfære er et vakuum.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte inerte atmosfære er et vakuum. 5P Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte sammensetning inneholder et tiksotropisk middel i en mengde på mindre enn 1 vekt-% basert på vekten av det pulveriserte aluminium.

6. Dental gjenoppbygning, karakterisert ved å bestå av en nikkelholdig metallkjerne med et porselensbelegg og hvor sistnevnte er bundet til metallkjernen ved hjelp av et lag som i alt vesentlig består av nikkelaluminid.