SE516263C2 - Kemiskt bunden keramisk produkt, sätt vid dess framställning, verktyg att användas vid sättets utförande samt utbytbar del på verktyget - Google Patents

Description

n imsy; 10 15 20 25 30 35 5'l6» ÉZÉIS ' *iušzs Nedan ges en beskrivning av vilka krav som allmänt bör ställas på ett nytt praktiskt tandfyllnads-material; God hanterbarhet med enkel applicerbarhet i kavitet, forrnning som medger god modellerbarhet, härdning/stelning som är tillräcklig snabb för fyllningsarbetet och med fimktionsduglighet direkt efter tandläkarbesöket. Vidare erfordras hög hållfasthet och korrosionsbeständighet som överstiger den för existerande fyllnadsmaterial, god biokompatibilitet, god estetik och säkert handhavande för personal utan allergiframkallande eller toxiska additiv i materialen. Vidare fordras goda långtidsegenskaper vad avser dimensionsstabilitet. Speciellt utgör det ett problem om materialet expanderar över tiden, vilket kan ge fatala tandsprängningar som följd.

I SE 463 493 har det beskrivits hur ett kemiskt bundet keramiskt material, för t.ex. dentala ändamål, kan bringas att uppvisa förhöjda hållfasthetsegenskaper genom att en pulverkropp bestående av ett eller flera hydrauliska bindemedel och eventuella ballastmaterial kompakteras vid ett så högt yttre tryck och vid så låg temperatur att man utan sintringsreaktioner vid kompakteringen erhåller en väl sammanhållen råpresskropp.

I denna råpresskropp har fylldensiteten ökat till åtminstone 1,3 gånger den initiala fylldensiteten, som definieras som den fylldensitet som uppnåtts genom skakning, vibrering och/eller lätt packning av det lösa pulvret i en behållare. Användaren av materialet färdigställer detsamma genom att dränka in råpresskroppen med en hydratiseringsvätska före applicering av materialet eller in situ i en kavitet, t.ex. en tandkavitet.

Materialet som tillverkas enligt SE 463 493 har förvisso visat sig uppfylla de flesta krav som, enligt ovan kan ställas på tandfyllnadsmaterial. Dock har det visat sig att problem med dimensionsförändringar, speciellt långtidsexpansion, kan uppkomma, vilket enligt ovan kan få fatala följder i samband med tandfyllningar. Även i fråga om andra aspekter finns det utrymme för vidareutveckling av materialet och dess framställning. Sådana aspekter är t.ex. kompaktgrad hos råpresskroppen, vilken i olika riktning påverkar råpresskroppens hållbarhet, forrnbarhet vid applicerandet, samt den färdiga produktens hållfasthet. Andra aspekter rör optimering av råpresskroppens dimensioner och form och hur den väts i samband med applicerandet. Problem har visat sig kunna uppstå då materialet hydratiseras för snabbt. Det finns då inte tillräckligt med tid, efier det att råpresskroppen försatts med hydratiseringsvätska, för att forma materialet och/eller att karva i detsamma, innan det stelnar. Med eventuell accelerator i hydratiseringsvätskan accentueras detta problem. Utnyttjande av accelerator är dock önskvärt i sig, eftersom det medför att produkten snabbt blir polerbar, samt eftersom patienten snabbt kan lämna kliniken och äta etc. .fa-n 10 15 20 25 30 35 51.6 2.633 . 'íill525 En aspekt som hör samman med utnyttjandet av råpresskropp för tandfyllningar är frågan om hur råpresskroppen skall hanteras rent fysiskt. Ett instrument för att greppa råpresskroppen och transportera den till kaviteten som avses fyllas, behövs. Likaså behövs det ett kompakteringsdon för kompaktering av den med vätska försedda råpresskroppen, i kaviteten.

Efter SE 463 493 har det visats, enligt svenskt patent 502 987, att för cementsystem fiillständig hydratisering (vilket då ansågs minska risken for dimensionsforändringar) kan ske om fullständig blötläggning och efterföljande kompaktering av cementsystemet sker med hjälp av en specialkonstruerad stopper. Dock förhindrar inte metoden dimensionsförändringar som sker efierhand och som är relaterade till fasomvandlingar av hydrat eller reaktioner med omgivande atmosfär (exempelvis utandningsluft med högre koldioxidhalt), eller andra reaktioner. Dessa reaktioner och relaterade dimensionsförändringar blir mer påtagliga i de fall hög kompaktgrad utnyttjas vid materialets framställning. Högre packningsgrad eftersträvas dock normalt, då detta generellt ger högre hållfasthet. Sättet enligt SE 502 987 kan också erfordra en hel del övning innan en enskild tandläkare hanterar det till fiilländning, vilket kan göra att den enskilde tandläkaren drar sig för att utnyttja tekniken.

I Yan et al, Characteristics of shrinkage compensation expansive cement containing prehydrated high alumina cement-based expansive additive, Cement and Concrete Research, Vol 24, p 267-276 (1990), beskrivs utnyttjande av kalciumaluminatens tendens att expandera. Denna artikel och relaterade arbeten om expansiva cementer beskriver möjligheter att få standardcement att expandera eller krympa mindre utnyttjande bl a kalciumaluminater, men berör ej problematiken med långtidsexpansion av högkompakterade cementsystem och styrning av expansionen för kalciumaluminater till mycket låga nivåer, vilket är en förutsättning för dessa bindemedelssystems användning i tillämpningar enligt föreliggande uppfinning.

Andra närliggande arbeten och patent som dock inte berör kämområdet i föreliggande uppfinning är exempelvis SE-B-381 808, EP-A-0 024 056 och EP-A-O l15 058, DE 5 624 489 samt US-A-4 689 080.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNTNGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en råpresskropp avi inledningen angiven typ, vilken råpresskropp, efter hydratisering, ger ett kemiskt bundet »Isis 10 15 20 25 30 35 516, 263 E 4 . ._ . .. .. ._ ~”' 51515525 keramiskt material som uppvisar dimensionsstabila långtidsegenskaper. Råpresskroppen skall vidare uppfylla ovan angivna krav på formbarhet och hållbarhet, samt vara enkel att hantera i samband med dess vätande och applicerande i kavitet, t.ex. en tandkavitet.

Det bildade keramiska materialet bör vidare, för dentala tillämpningar, uppfylla de krav som enligt ovan ställs på sådana material.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att råpresskroppen innefattar ett eller flera expansionskompenserande additiv ägnade att ge materialet dimensionsstabila långtidsegenskaper.

PUL VERMA T ERIALE T S SAMVIANSÄTYNING INKL USI VE ADDIT1 V För dentala applikationer är förutom goda mekaniska egenskaper, kemiska egenskaper viktiga. I en betydelsefiill aspekt av uppfinningen utnyttjas som huvudbindefas kalciumaluminater, dvs dubbeloxider av CaO (kalciumoxid ) och A120; (aluminiumoxid) - här och nedan benämnt CA-systemet, som reagerar med vatten under bildning av kalciumaluminathydrater. Denna hydratiseringsreaktion utgör själva sättnings- och härdningsprocessen. Till kalciumaluminat-cementen tillsättes konventionellt någon typ av aggregat (fillerpartikel), huvudsakligen av ekonomiska skäl. Enligt uppfinningen medger val av cementsystemet CA, kombinerat med annat cementsystem eller fas som interagerar med aluminatcementen, eller kombinerat med tillsats av porösa aggregat eller mjuka material, en dimensionsförändring som understiger ca 0,20 % linjärt, ofta under 0,10 %. I specialfall kan dimensionsförändringen närma sig nollexpansion.

Enligt en forsta utföringsforrn av uppfinningen kan CA-systemet användas som enda huvudbindefas eller med tillsats av en annan cementbindefas i halter understigande 30 vol-%. Med fördel används tillsatser av vanlig Portlandcement (OPC-cement) eller finkomig kiseldioxid. Då kalciumaluminatcementen har en tendens att expandera kraftigare vid hårdare packning, kan kombinationer av CA-cement och annan fas av nämnda typ, med tendens att krympa, ge minskade dimensionsförändringar. CA- cementen bör i dentala applikationer föreligga som huvudfas i bindefasen, då CA-fasen medverkar till hög hållfasthet samt syraresistens.

Det har visat sig att de teorier avseende orsaker till dimensionsförändringar som framlades i samband med SE patent 502 987, dvs ofullständig hydratisering, inte verkar ge en fullständig förklaring till orsakema bakom problemen avseende dimensionsstabilitet. Bakgrunden till föreliggande uppfinning är snarare uppfattningen »sats 10 15 20 25 30 35 5'165 IZÉSE ' '51515325 att dimensionsförändringarna är kopplade till fasomvandlingar av hydrat. Påståendet, som inte skall ses som begränsande för uppfinningen, innebär att kalciumalurninat, då det börjar lösas upp vid vattentillsats, bildar en gel som sedan kristalliserar och bildar hydratfaser. Genom fortsatta hydratiseringsreaktioner och hydratomvandlingar kan olika rena Ca-aluminathydrat som 10-fas, 8-fas, andra mindre definerade hydratfaser eller övergångsfaser, samt slutligen 6-fas (katoit) föreligga, samt vid kiselinnehållande additiv Ca-Si-aluminathydrat. Med 10-fas, 8-fas och 6-fas avses Ca-alurninatfaser med 10, 8, respektive 6 kristallvatten per forrnelenhet. Fasomvandlingen av hydraten kan leda till dimensionsförändringar, speciellt expansion, vilket långtidsutvärdering av cementmaterial visat. Det har i samband med föreliggande uppfinning förvånande visat sig att man vid tillsats av kiselinnehållande sekundär fas, företrädesvis vanlig så kallad Portlandcement (OPC-cement med Ca-silikater som huvudfaser) och/eller finkristallin kiseldioxid (vilket utgör sagda första, föredragna utföringsform av uppfinningen), huvudsakligen kan undvika oönskade fasomvandlingar eller förändra fasomvandlingssekvensen, och som en direkt följd därav minimera dimensionsförändringar, speciellt långtidsexpansion. Hur de komplicerade hydratiseringsreaktionemai detalj går till är inte helt klarlagt, Med tillsats av Si- innehållande material blir hydratiseringsreaktionerna modifierade ledande till dimensionstabila material. Överraskande har det visat sig att nyss nämnda positiva effekter vid tillsats av sekundär fas uppvisar ett optimum vid förhållandevis låga tillsatsmängder. Minst expansion har därvid uppnåtts då sagda sekundära fas utgöres av OPC-cement och/eller finkristallin kiseldioxid och/eller annan Si-innehållande fas, företrädesvis i en sammanlagd halt av 1-20 vol-% och än mer föredraget 1-10 vol-% i materialet. Mest föredraget utgöres sagda sekundära fas av OPC-cement i en halt av 1-5 vol-% och/eller finkristallin kiseldioxid i en halt av 1-5 vol-%. Härvid hänvisas också till exemplen i föreliggande beskrivning.

Det har också förvånande visat sig att konventionella hårdhetsgivande fillerpartiklar, t.ex. i förrn av hårda AlzOg-partiklar, kan undvikas helt i materialet, eller att deras utnyttjande kan minimeras, genom att hårdhet primärt styrs av utbildad hydrat.

Hydratomvandlingar är den primära orsaken till dimensionsförändringar med tiden, speciellt långtidsförändringar. De uppfinningsenliga expansionskompenserade additiven agerar därvid på cementfasen, utan inverkan av eventuellt närvarande hårdhetsgivande fillerpartiklar. Att man kan undvika eller minimera utnyttjandet av hårdhetsgivande fillerpartiklar beror vidare på att kvarvarande oreagerad cement - som tidigare ansågs snusa 10 15 20 25 30 35 516 26% i *ifilsšzs allvarlig ur expansionssynpunkt - endast har ringa inverkan på expansionen. Det har i samband med uppfinningen visat sig att oreagerad cement istället fimgerar positivt, som ett in-situ fillermaterial, vilket bidrager till önskad hårdhet hos materialet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan dock råpresskroppen, och därmed det färdiga keramiska materialet innefatta ballastmaterial, vilka ej deltar i de kemiska reaktionerna mellan bindefasen och hydratiseringsvätskan, men som föreligger som fast fas i den färdiga keramiska produkten. Enligt en aspekt av uppfinningen kan därför råpresskroppen innefatta upp till 50 vol-% ballastmaterial. Detta ballastmaterial kan t.ex. vara av den typ som beskrivs i SE 463 493 och SE 502 987, dvs fibrer av metall, kol, glas eller organiska material etc., eller långsträckta kristaller, sk whisker, av exempelvis SiC, Si3N4 och/eller Al203.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen kan, genom tillsatser av aggregat (fillerpartiklar) med given geometri/förrn, porositet och/eller mjukhet, dimensionsstabiliteten hos aktuella bindemedelssystem noggrant kontrolleras och styras till önskvärda nivåer, ofiast låga nivåer eller ingen dimensionsförändring alls. Nedan beskrivs mer ingående situationen för cementsystemet CaO-AlzOg- (SiO;)-H2O som med fördel kan utnyttjas som basmaterial för tandfyllnadsmaterial, men uppfinningen relaterar allmänt till keramiska bindemedelssystem där dimensionsstabiliteten är kritisk.

Genom att välja aggregat (fillerpartiklar) i bindemedelssystem enligt föreliggande uppfinning, med specifik geometri och porositet, kan bindningsförhållandena mellan bindefas och aggregat liksom dimensionsstabiliteten positivt påverkas. Porösa aggregat och andra expansions- eller krympningskompenserande additiv bidrager således till möjligheterna att kunna styra dimensionsförändringarna till önskad nivå genom att agera som ”expansionskär ”.

Porösa aggregats funktion enligt föreliggande uppfinning är således att med bibehållande av en hög given halt fillerpartiklar öka kontaktytan till cementfasen och fördela denna på mindre utbredningsornråden. Den expansion som härrör från cementfasen tas primärt upp av den porösa fillerpartikeln genom att cementen ges möjlighet att expandera inuti denna. Porösa aggregat kan med fördel utgöras av inerta kerammaterial såsom aluminiumoxid, zirkoniumoxid, titandioxid eller zinkoxid eller annan oxid eller kombination av oxider. Porositeten kan föreligga som öppen eller sluten porositet eller i en kombination. I normalfallet har den porösa partikeln eller aggregatet en öppen porositet av 20-60 %, företrädesvis 30-50 %. Aggregatens storlek |||n| 10 15 20 25 30 35 516 26755 .Lšpilszs väljs optimalt anpassat till materialens brottseghet, men uppvisar ofiast en diameter understigande 20um, företrädesvis 5-15um. Små porösa aggregat eller partiklar medverkar i aktuella material till finare ytor (lägre Ra-värden) än med solida partiklar av motsvarande storlek. Poröppningarnai aggregaten anpassas till bindemedlens inträngningsförrnåga. Poröppningama är med fördel mindre än 5 um, företrädesvis 0,1- 5 um och än mer föredraget 1-3 um.

Porösa aggregat eller partiklar av ovan nämnda oxider framställes företrädesvis genom sintring av finkornigt pulver, dock ej vid alltför höga temperaturer för att aggregaten eller partiklarna skall bibehållas porösa. Aluminiumoxid t.ex. sintras lämpligen vid omkring l500-1600°C. Sintringsprocessen styres mot önskad diameter, porositet och storlek på porer. Alternativt kan de porösa aggregaten eller partiklama framställas genom att finkornigt oxidpulver blandas med ett medel, t.ex. stärkelse, som bringas att evaporera så att det bildas porer. Materialet fiysgranuleras genom att det sprayas och fiyses.

I ett specialfall för att kunna uppta inre spänningar orsakat av dimensionsförändringar i i bindefasen kan aggregat med mycket hög sluten porositet utnyttjas, vilka vid hög inre spänning brister och ger intemt expansionsutryrnme. Halten av dessa högporösa partiklar begränsas till maximalt 5 vol- % av bindemedelsfasema. Högporösa mikrosfärer av glas kan härvidlag utnyttjas. De högporösa materialen tillförs cementblandningen i slutskedet av blandningsoperationen för att undvika nedmalning. I ett annat specialfall väljs som extra tillsatsmedel en mycket mjuk partikel som kan ta upp spänningar genom att ha en E-modul som understiger den för bindefasen. Här kan olika mjuka polymerer, t.ex. plastkulor, eller hydrat användas. Vid utnyttjande av plastkulor, som är mycket små, kan dessa eventuellt också uppvisa hål i mitten för ytterligare deformerbarhet.

Enligt en aspekt av uppfinningen har det också visat sig att materialets dimensionsstabilitet kan ökas genom att de ingående komponentema bringas att uppvisa en hög finkornighet. Detta gäller även hållfasthetsaspekter. Teorin är därvidlag att alltför stora partiklar har en tendens att ligga inspända i strukturen, med åtföljande olika egenskaper i olika riktningar. Därför utnyttjas enligt denna aspekt av uppfinningen en finkornig, finfördelad blandning av bindemedelsråvaror som ger fin homogen mikrostruktur. Små utbredningsområden för ingående faser minskar den inre mekaniska spänningen mellan fasema, och medger bättre möjlighet till kompensation för den interna expansion som kan ske vid ändringar av faser, såsom fortsatt reaktion med »man 10 15 20 25 30 35 516 2§3 epgszs omgivning eller fasomvandlingar. Vilken storlek som kan tillåtas beror på vilken hållfasthetsnivå som önskas, men typiskt bör kornstorleken ligga med en fördelning över 0,5-10 um. Kalciumaluminaten bringas, genom malning under 24 - 72 timmar i närvaro av en opolär vätska, att huvudsakligen uppvisa en komstorlek av omkring 2-8 um, företrädesvis 3-4 um eller omkring 3 um. OPC-cement, då sådan utnyttjas bringas, genom malning på motsvarande sätt, eventuellt samtidigt, att huvudsakligen uppvisa en komstorlek av omkring 4-8 um, företrädesvis 5-7 um eller omkring 6 um. Efter slutförd malning avdrives den opolära vätskan från pulverblandningen. Finkornig kiseldioxid, då sådan utnyttjas, bör uppvisa en ännu mindre komstorlek, företrädesvis i storleksordningen under 100 nm, och än mer föredraget omkring 10-50 nm, t.ex. omkring 15 nm, vilken typ av kiseldioxid exempelvis kan köpas som en handelsvara, avskild i elektrofilter vid kiselframställning.

KOMPAK T ERINGEN De ingående beståndsdelama enligt ovan blandas väl, lämpligen i närvaro av en opolär vätska, t.ex. petroleumeter, aceton eller isopropanol, varefler denna opolära vätska drives av från blandningen. Pulverblandningen granuleras med traditionella metoder för att höja flytbarheten vid pressningen. Därefter kompakteras pulverblandningen, innefattande expansionskompenserande additiv samt eventuellt ballastmaterial, till en väl sammanhållen råpresskropp enligt uppfinningen. Denna kompaktering äger rum vid högt tryck, men låg temperatur, företrädesvis rumstemperatur, vilket innebär att inga sintringsreaktioner äger rum under kompakteringen. Optimering av kompaktgraden är viktig eftersom den i positiv riktning påverkar egenskaper som råpresskroppens hållbarhet samt det keramiska materialets hållfasthet, samtidigt som den i negativ riktning påverkar råpresskroppens formbarhet vid applicerande i kavitet.

Enligt en tidigare känd teknik (SE 463 493) kompakteras råpresskroppen genom kallisostatisk kompaktering (CIP), varvid en pulverkropp anordnas i ett tätt hölje, vilket utsätts för att yttre tryck i en vätskevolym som omger höljet. Trycket anges överskrida 200 MPa, lämpligen lägst 250 MPa. Enligt föreliggande uppfinning kan dock kompakteringsproceduren väsentligt förenklas i det att den kan utföras som en enkel mekanisk tablettpressning, varvid råpresskropparna pressas i tablettfonn, en och en, i en mekanisk tablettpress av konventionell typ. Att detta är möjligt beror på att råpresskroppama, enligt föreliggande uppfinning är relativt små, vilket diskuteras ytterligare längre fram. I och med att råpresskropparnas storlek är relativt liten uppkommer endast ett litet tryckfall i samband med kompakteringen, vilket innebär att en enkel tablettpressning eller tablettslagning är tillräcklig för att uppnå önskade »titt 10 15 20 25 30 35 5162639 " .Lspiszs kompaktgrader. En önskad kompaktgrad är därvid en kompaktgrad av 55-67 volym-% fast fas. Företrädesvis är kompaktgraden 57-63 volym-% fast fas och än mer föredraget 58-61 volym-% fast fas, varvid optimal kompaktgrad beror av råpresskroppens storlek.

Tablettpressningen utföres lämpligen med ett tryck av 40 - 150 MPa, företrädesvis 70 - 110 MPa beroende på tablettstorlek. Den erhållna råkroppen uppvisar en hållfasthet (tryckhållfasthet) av 0,3 - 5 MPa, företrädesvis 0,5-2 MPa, med god kanthållfasthet. Det utesluts dock ej enligt uppfinningen att kallisostatisk kompaktering, såsom beskrivs i SE 463 493, kan utnyttjas i vissa fall.

Tack vare tablettpressningen till angivna kompaktgrader erhålles en hårdhet/hållfasthet i den färdiga keramiska produkten, vilken är ca 30-40 % högre än den hållfasthet som kan uppnås enligt uppslamningsmetoden som beskrivs i SE 502 987. Samtidigt erhålls en god formbarhet hos råpresskroppama, vilken formbarhet är bättre än den som kan uppnås hos de kallisostatiskt kompakterade råpresskroppama enligt SE 463 393.

Enligt en aspekt av uppfinningen uppvisar råpresskroppen ett största mått av maximalt 8 mm och ett minsta mått av minimalt 0,3 mm, varvid dess diameter eller bredd är 1-8 mm, företrädesvis 2-5 mm, och dess höjd är 0,3-5 mm, företrädesvis 0,5-4 mm. För fyllning av en tandkavitet åtgår därvid normalt ett antal råpresskroppar, t.ex. 2-5 stycken. Formen hos råpresskroppama kan vara sfarisk, cylindrisk (gäma med brutna/avfasade kanter) eller någon annan form som lämpar sig för tablettpressning och som samtidigt ger en god hållfasthet, tex. sfärisk med cylindriskt rnittparti eller cylinder med rnittskåra på de plana sidoma. En tablettpressad råpresskropp med nära sfarisk form är lätt att greppa med instrument från alla håll. Höga cylindriska råpresskroppar, som anbringas (i en förpackning) kan lätt gripas med ett verktyg (enligt nedan). Låga cylindriska råpresskroppar med en skåra på ovan- och undersidan kan brytas itu och inpassas i stora approximala fyllningar. Råpresskroppama kan tillverkas i ett antal standardstorlekar, varvid en minsta storlek, t.ex. med en höjd av omkring 0,5-1,5 mm kan utnyttjas för ett översta skikt i tandfyllningen. Detta blir då lätt att packa till en slät och fin yta, utan att det sprätter material åt sidoma.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen kan råpresskroppamas form anpassas efter en dental borr, så att de passar perfekt i kaviteten som skall fyllas. Detta är framför allt tillämpbart på större fyllningar. Tandkaviteten urborras därvid med en dental borr med en form och diameter som överensstämmer med lämplig storlek på råpresskroppen.

Tandkaviteten törbehandlas och den fiiktade råresskroppen insereras direkt in i det avpassade hålet i tanden. Råpresskroppen kompakteras och packas ytterligare i 1111: 10 15 20 25 30 35 516 263 10 ' -f-rlšzs kavíteten. Även större fyllningar, t.ex. där en tandvägg saknas, s k approximala fyllningar, kan utföras på motsvarande sätt, varvid råpresskroppen packas även mot ett matrisband. Fördelen med denna metod är att hållfastheten ytterligare kan höjas genom att råpresskroppen förblir intakt ända tills den slutpackas mot kavitetsväggen respektive matrisbandet. Materialspillet minskar dessutom. I dessa fall utnyttjas med fördel den övre delen i kompakteringsintervallet, dvs 61-67 volym-% fast fas, mer föredraget 63- 67 volym-% fast fas.

Enligt en altemativ utföringsform förbättras möjligheterna ytterligare till en för varje kavitet individualiserad fyllning. Därvid görs ett negativt avtryck av kavíteten i lämpligt avtrycksmaterial, företrädesvis A-silikonmassa, varefter en positiv modell av tand och kavitet tillverkas, I denna stans och tillika exakta modell av tandkaviteten kompakteras en råpresskropp, som därefter dränks i hydratiseringsvätska enligt nedan, och att sedan appliceras direkt i tandkaviteten som ett helt individualiserat inlägg. Efierpackning med påföljande sönderdelning av råpresskroppen undviks lämpligen. I dessa fall utnyttjas med fördel den övre delen i kompakteringsintervallet, dvs 62-67 volym-% fast fas, mer föredraget 64-67 volym-% fast fas.

APPLICERINGEN I KA VYT E T Enligt en aspekt av uppfinningen kan hållfasthetsutvecklingen i det keramiska materialet snabbas upp, så att materialet kan poleras och därmed färdigställas snabbt, varvid tidsåtgången för varje patient förkortas och varvid patienten snabbt kan bruka den lagade tanden, t.ex. för att äta etc. Motsägelsefullt kan man enligt uppfinningen samtidigt erhålla god tid för forrnning och karvning av materialet innan det hydratiseras.

Detta är möjligt dels tack vare utnyttjande av en accelerator för materialets hydratisering, samt dels tack vare det sätt som utnyttjas för packningen av råpresskroppama i kavíteten.

Beträffande utnyttjandet av accelerator har det visat sig att utnyttjande av en sådan påskyndar hydratiseringen, och att det ger samtidigt ger en högre tidig hållfasthet i materialet. Hydratiseringsförloppet påverkas dock mycket litet av acceleratom under de första minutema (ca 2-3 minuter) efter det att råpresskroppen genomdrärilcts med hydratiseringsvätskan, vilket gör att forrnning och karvning av materialet kan genomföras under ej alltför stor tidspress. Tiden för forrrmingen förlängs dessutom fördelaktigt av att en råpresskropp i taget nedsänkes, åtminstone delvis, i hydratiseringsvätskan, under åtminstone 5-15 sekunder, företrädesvis minst 10 sekunder och upp till 30 sekunder. Vätskan tillåts därvid sugas in av i råpresskroppen verkande :ynra 10 15 20 25 30 35 5 1,6 2.013 . nå: :En kapillärkrafier, varvid råpresskroppen företrädesvis greppas medelst ett insereringsinstrument i samband med att den nedsänkes i vätskan. Mängden upptagen vätska blir automatiskt åtminstone 90-95 % det som erfordras för fullständig hydratisering, vilket innebär att råpresskroppen tar upp 15-22 % vätska räknat på pulvermängden beroende av kompaktgrad. Att så blir fallet beror på att kompaktgraden hos råpresskroppen optimerats så att den, genom kapillärkrafiema, suger upp 90-95 % av erfordrad mängd vätska. En dylik vätskemängd ger en bra kompakterbarhet. En förbättrad vätbarhet erhålls företrädesvis genom prekonditionering av pulverblandningen och/eller av råpresskroppen vid temperaturer överstigande 150°C.

Eventuell kvarvarande ytlig (för ögat synligt) vätska på råpresskroppen torkas därefter av, tex. genom att den genomdränkta råpresskroppen helt snabbt bringas i kontakt med en fiiktad servett. Fullständig hydratisering äger sedan rum i kaviteten, i samband med salivavsöndring under materialets härdning. Råpresskroppen kan också dränkas i vätska, awattnas mot fiiktad servett samt därefler med instrument appliceras i kavitet.

Enligt denna föredragna utföringsform av uppfinningen bringas således en första råpresskropp att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i en kavitet, företrädesvis medelst ett stoppningsverktyg, varefler en andra råpresskropp bringas att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i sagda kavitet, företrädesvis medelst samma stoppningsverktyg. Därefter bringas eventuellt ytterligare råpresskroppar att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i kaviteten, företrädesvis medelst samma stoppningsverktyg, lämpligen tills kaviteten fyllts med fuktiga, sammanpackade råpresskroppar, vilka därefter tillåts härda till det kemiskt bundna keramiska materialet.

Tack vare att råpresskroppama genomdränks en i taget med hydratiseringsvätska så påbörjas hydratiseringen sekventiellt för de enskilda råpresskropparna, efierhand som dessa väts och packas i kaviteten. Jämfört med den metod som visas i SE -463 493 samt i SE 502 987, där en hel råpresskaka väts för att sedan brytas i bitar och packas i kaviteten, vinner man således mycket tid för forrnningen. Det sista materialet i den genomdränkta råpresskakan enligt de tidigare kända teknikema kommer nämligen att hinna börja hydratisera redan innan det stoppas i kaviteten och packas samman där, vilket i värsta fall kan ge en ojänm packning av materialet i kaviteten, med åtföljande kvalitetsförsämring. Enligt föreliggande uppfinning däremot hydratiserar materialet efter hand som det packas i kaviteten. Om accelerator utnyttjas påskyndas därvid också, enligt ovan, hydratiseringsreaktionen efter de inledande 2-3 minutema, så att ett mycket hållfast och snabbt härdande keramiskt material erhålles. Redan efter 20-60 minuter kan hållfastheten funktionsmässigt vara utvecklad. 10 15 20 25 30 35 516 263 12 ' š Pšlszs Acceleratom utgöres företrädesvis av ett salt av en alkalimetall, vilken lösts upp i hydratiseringsvätskan (normalt vatten). Mest föredraget utnyttjas ett salt av litium, t.ex. litiumklorid eller litiumkarbonat. Halten kan vara 0,1- 1 g/l, företrädesvis minst 0,2 g/l, än mer föredraget minst 0,4 g/l och än mer föredraget minst 0,8 g/l vatten. Ju högre halt, desto snabbare hydratisering och desto större hållfasthet uppnås i materialet. Tack vare den sekventiella vätningen och packningen kan en hög halt accelerator utnyttjas utan att det uppkommer tidsbrist för materialets applicering och packning i kaviteten.

Alternativt kan acceleratom, saltet av alkalimetall, blandas i fast fonn i pulverblandningen innan denna kompakteras. Därvid kan halten accelerator utgöras av 0,1 - 0,5 vol-promille, företrädesvis 0,2 - 0,3 vol-promille i pulverblandningen. Då acceleratom på detta vis föreligger i fast förrn kan ytterligare en liten, men kanske viktig, tidsvinst göras i och med att upplösningen av saltet efier det att råpresskroppen genomdränkts med hydratiseringsvätska tar ytterligare tid i anspråk.

Då kaviteten fyllts med sammanpressade råpresskroppar, och ett eventuellt översta skikt bildats av en eller flera tunna råpresskroppar, enligt ovan, utföres en sista packning samt avlägsnande av eventuellt överskott av vätska in situ, med hjälp av ett kompakteringsdon. Normalt sett skall det ej föreligga något överskott av hydratiseringsvätska, beroende på att råpresskroppens kompaktgrad/porositet optimerats så att den mängd vätska som automatiskt sugs upp av kapillärkrafterna i råpresskroppen motsvarar erfordrad mängd vätska för forrning och initial hydratisering. Dock kan det ha hamnat annan vätska på materialet i samband med dess stoppande i kaviteten, tex. saliv, varför det är lämpligt att utnyttja ett avfuktande kompakteringsdon/verktyg för den sista kompakteringen. Verktygets avfiiktande arbetsdel består därvid av ett hårt, poröst material, i vilket eventuell överskottsvätska sugs in samtidigt som verktyget ytterligare sammanpackar råpresskroppen i kaviteten.

Efter den sista packningen kan en eñerpolering, t.ex. slipning, av en mot munhålan fri yta hos det bildade kemiskt bundna keramiska materialet utföras, företrädesvis inom 3- 10 minuter, än mer föredraget inom 3-7 minuter efter det att sammanpackningen av de fuktiga råpresskroppama slutförts.

VERKTYG FÖR INSERERING OCH SLUT LIG SAIWVIANPACKNING Uppfinningen avser också ett verktyg för inserering av en råpresskropp i en kavitet.

Med begreppet inserering avses att råpresskroppen greppas, hålles fast, införes i kaviteten som avses fyllas och avlämnas/fästes där. »sura 10 15 20 25 30 35 51,6 263 13 ' .Lšpâszs Insereringsverktyget enligt uppfinningen innefattar ett cylindriskt hölje och företrädesvis ett munstycke eller huvud med en inre diameter anpassad efter en diameter hos en given råpresskropp. Höljet uppvisar en öppen första kortände för mottagande av råpresskroppen, samt en i höljet anordnad kolv vilken är förskjutbar i höljets axiella riktning, för överföring av råpresskroppen till kaviteten.

Enligt en aspekt av verktyget är en minsta invändig diameter hos det cylindriska höljet, eller munstycket, mindre än diametem hos den givna råpresskroppen, varvid höljet, vid dess första kortände, eller munstycket, uppvisar en invändig avfasning, om ca 20°, vars största diameter överstiger diametem hos den givna råpresskroppen.

Enligt en föredragen utföringsform av verktyget är det även anpassat att, då det inte greppar en råpresskropp, istället greppa och hålla fast en kompakteringskropp, vilken uppvisar en diameter som är anpassad till höljets eller munstyckets inre diameter och vilken utgöres av ett relativt hårt, poröst material, varigenom verktyget bildar ett avfiiktande kompakteringsdon för kompaktering i kaviteten av en eller flera med sagda vätska genomdränkta råpresskroppar. Härigenom kan således samma verktyg utnyttjas för insereringen av råpresskroppama i kaviteten, som för den slutliga avfiaktande sammapackningen (kompakteringen) av råpresskropparna i kaviteten.

Kompakteringskroppen utgöres enligt uppfinningen av ett material i gruppen som består av porösa keramiska material, porösa polymennaterial, porösa metalliska material och porösa trämaterial, företrädesvis ett material som utgöres av ett lövträmaterial.

Materialet för kompakteringskroppen bör uppvisa porer med en mindre diameter än pulverkomen i det material som skall sammanpackas. Det har förvånande visat sig att bokträ fungerar utmärkt som material för kompakteringskroppen.

Kompakteringskroppen uppvisar lämpligen en diameter som motsvarar den vanligen mest utnyttjade diametem hos råpresskroppama, företrädesvis 1-8 mm, än mer föredraget 2-5 mm. Medelst det med kompakteringskroppen försedda kompakteringsdonet erhålles en fördelaktig kombinerad tryck- och sugverkan på dei kaviteten packade råpresskroppama.

KORT FIGURBESKRIVNING I det följande kommer några av aspektema enligt uppfimiingen att beskrivas ytterligare med hänvisning till bifogade figurer, av vilka: :sann 10 15 20 25 30 35 5.16 263 14 ' .EJPEISZS Fig. la-c visar några tänkbara utforingsfonner hos råpresskroppen enligt uppfinningen, Fig. 2a-c visar, från sidan respektive ovanifrån, en tand som borras ur och förses med en eller flera råpresskroppar enligt uppfinningen, Fig. 3a-b visar en modell/stans av en tand med kavitet, samt en råpresskropp som formats i modellen/stansen, Fig. 4 visar hållfasthet som fimktion av tid, vid några olika koncentrationer av accelerator i hydratiseringsvätskan, Fig. 5 visar en vy i perspektiv av en forsta utfiäringsform av verktyget, dvs insereringsinstrumentet, inklusive råpresskropp, Fig. 6 visar en sidovy av verktyget i Fig. 5 i tvärsnitt, inklusive råpresskropp, Fig. 7 visar huvudet hos verktyget enligt Fig. 6, i tvärsnitt, Fig. 8 visar spetsen av huvudet enligt Fig. 7, i genomskäming, inklusive kolv och råpresskropp, Fig. 9 visar en sidovy av två varianter av ett huvud for alternativa utforingsformer av verktyget, F ig. 10 visar en sidovy av ännu en variant av ett huvud for en alternativ utforingsform av verktyget, Fig. 11 visar en sidovy av ett huvud for ett verktyg enligt uppfinningen, vilket greppar en kompakteringskropp.

Fig. 12 visar expansion som funktion av tiden for ett keramiskt material som tillverkats enligt uppfinningen.

DETALIERAD FIGURBESKRIVNING I F ig. la-c visas några tänkbara former hos en råpresskropp enligt uppfinningen, nämligen sfarisk form med cylindriskt mittparti, hög cylindrisk form respektive låg cylindrisk form med skära for förenklad delning då så önskas.

Fig. 2a-b visar hur en tand 1 borras ur med en borr 2 med en vald diameter, varefter en cylindrisk råpresskropp 3 med motsvarande diameter kan foras in i den bildade kaviteten 4 i tanden 1. I Fig. 2b visas också omfattningen av ett ursprungligt kariesangrepp 5. I Fig. 2c visas hur flera råpresskroppar 3 kan inforas i en stor kavitet 5.

IFig. 3a visas en positiv modell 6 av en tand, med kavitet 5. Denna modell 6 har tillverkats från ett negativavtryck (ej visat) av en individuell tand med kavitet. I ett kompakteringssteg for en råpresskropp, utnyttjas modellen 6 som forrn eller stans, varvid man erhåller en råpresskropp 3 (Fig. 3b), vilken är perfekt anpassad efler den 10 15 20 25 30 35 51.6 263 15 individuella tanden med dess kavitet. Denna råpresskropp 3 placeras, efter det att den fuktats, i kaviteten i tanden och packas därefier företrädesvis inte ytterligare.

Fig. 4 visar uppnådd hårdhet (mätt som HV 100g) i det bildade keramiska materialet som fimktion av tid, vid några olika koncentrationer av accelerator, i detta fall litiumklorid, i hydratiseringsvätskan som i detta fall består av vatten. Som fiamgår utbildas hårdheten snabbare och till högre slutvärden ju högre koncentration av accelerator som utnyttjas. Med nivåema låg, medel och hög avses 1 104 g, 2 104 g respektive 3 io* g Li-eeie/g bildad pfedekt.

IF ig. 5 och 6 visas ett verktyg 7 som kan ha en yttre design som kan vara samma som för konventionella insereringsverktyg och kan vara tillverkat i plast eller metall, företrädesvis stål. Verktyget innefattar ett cylindriskt hölje 8 samt en i höljet anordnad kolv 9, vilken är förskjutbar i höljets axiella riktning. Kolven 9 innesluts i en spiralfiäder 10 som förhindrar att kolven förs alltför långt genom höljet 8. Verktyget 7, mer bestämt kolven 9, är också försett med en anpressningsyta 11 för anpressning av ett finger, t.ex. tummen, hos brukaren. Ett utskjutande mothåll 12 är lämpligen anordnat på höljet, för att greppas av två andra fingrar, t.ex. pekfingret och långfingret. Höljet 8 är i den visade utföringsformen böjt för att uppnå bästa åtkomlighet i munhålan. Spetsen 13 hos verktyget bildas lämpligen av ett huvud 14, vilket kan vara löstagbart, företrädesvis gängat, så att verktyget kan användas för råpresskroppar av ett flertal olika dimensioner.

För att det inte skall vara för svårt att greppa råpresskroppen uppvisar höljet 8, vid huvudet 14, en invändig avfasning 15 vars största diameter D överstiger diametern hos en råpresskropp 3 av en given standardstorlek och vars minsta diameter d understiger diametem hos den givna råpresskroppen 3, enligt Fig. 7 och 8. Avfasningen 15 uppvisar lämpligen en vinkel av omkring 20°, gentemot huvudets 14 centrumlinje. Härigenom kan råpresskroppen enkelt införas i verktyget, och ändå hållas stadigt på plats i detsamma. I Fig. 8 visas hur råpresskroppen hålles fast medelst avfasningen 15, varvid det också indikeras hur kolven 9 kan förskjutas så att den trycker ut råpresskroppen 3 ur huvudet 14.

Enligt Fig. 9 kan verktyget, eller snarare huvudet 14, förses med perforeringar, t.ex. i form av slitsar 16 eller hål 17, i syfte att öka upptaget av hydratiseringsvätska då den greppade råpresskroppen 3 delvis sänkes ned i vätskan. Ett flertal slitsar 16 eller hål 17 är därvid anordnade runt huvudets 14 omkrets. Ett altemativ, enligt Fig. 10, är att förse .tina 10 516 263 16 ' .Lšpiszs huvudet 14, med ett urtag 18 i väggen, vilket lämpligen sträcker sig ett stycke runt huvudets 14 omkrets och är anordnat ett stycke, t.ex. 3 mm, upp från huvudets kortände.

Utforingsforrnerna enligt Fig. 9 och 10 är endast tänkbara varianter. I vanliga fall erfordras det ej perforering eller urtag, eftersom kapillärverkan hos råpresskroppen är så god att erforderlig mängd vätska suges upp även då endast den nedre, utskjutande delen av råpresskroppen 3 nedsänkes i vätskan.

I Fig. 11 visas hur verktyget 7 med huvudet 14, även kan greppa en kompakteringskropp 19, for slutlig kompaktering av råpresskroppama i kaviteten.

Denna kompakteringskropp 19 utgöres, enligt tidigare beskrivning av ett hårt, poröst material, och uppvisar en diameter som är anpassad att greppas av verktyget 7. ø-nßr 10 15 20 25 30 35 51.6 2.63 17 EXEMPEL 1 En serie försök utfördes för att studera inverkan på expansionen, speciellt lângtidsexpansionen, av olika expansionskompenserande additiv.

Beskrivning av råvaror: Kalciumaluminat av fasema CaO-AlzOg och CaO-2Al2O3 ingående i t ex Ca- aluminatcement (Alcoa altemativt LaFarge), standardcement (Cementa), finkornig kiseldioxid (Aldrich) och glassfarer (Sil-cell, Stauss GmbH) . A120; (Surnitomo, AKP 30), ZrOg (3-mol % Y2O3) från Toyo Soda.

Porösa partiklar, egentillverkade av finkornigt Al-oxid (Surnitomo, AKP 30) (aggregatdiameter ca 15 mikrometer).

Exemplen nedan a) -h) beskriver a) kalciumalurninats långtidsexpansion hos fullständigt hydratiserad aluminat utan additiv, men med hårdhetsgivande fillerpartiklar (referens) b) inverkan av finkornighet hos cementråvara c) inverkan av sekundär fas, OPC-cement d) inverkan av sekundär fas, finkornig Si-oxid e) inverkan av porös aggregat på b) t) inverkan av porös aggregat på c) g) inverkan av kombination av OPC och finkornig Si-oxid h) inverkan av kombination av olika additiv i) inverkan av Si-innehållande sekundära faser på ett rent cementsystem utan hårdhetsgivande fillerpartiklar j) inverkan av hårdhetsgivande fillerpartiklar på i) Kalciumaluminater, CaO-AlgOg och CaO-2Al2O3, med molförhållande ca 1:1 blandas med fillerpartiklar och sekundära additiv (alla haltangivelser i relation till halten kalciumaluminat) enligt nedan. Då ”aluminiumoxid” anges, utan att typen av partiklar specificeras, avses konventionella hårdhetsgivande fillerpartiklar. a) tillsats av 40 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24 h. Cementen var dessförinnan förrnald under 20h. b) tillsats av 40 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24 h. Cementen var dessförinnan förmald under 80 h. u oulni 10 15 20 25 30 35 fl) s) h) j) 516 263 18 i.. T: :z v: ¿..:.. ¿EP.¶525 tillsats av 40 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24 h. Cementen var dessförinnan förmald enligt b) ovan. Till kalciumaluminaten är satt 15 vol-% OPC (ordinär Portlandcement/standardcement). tillsats av 40 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24h. Till förmald kalciumaluminat enligt b) ovan är en sekundär fas satt i form av 10 vol-% finkornig kiseldioxid. tillsats av 20 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24h. Cementen var förmald enligt b) ovan. 20 vol-% porösa aluminiumoxidaggregat (egentillverkade) tillsätts först efter malningstid av 20h. tillsats av 20 vol-% aluminiumoxid + 20 vol-% aluminiumoxid som porösa partiklar (aggregat), malningstid 24h, aggregaten tillsätts dock först efier 20h.

Cementen var förrnald enligt b) ovan, dock med tillsats av en sekundär fas i form av 15 vol-% OPC. tillsats av 40 vol-% aluminiumoxid, malningstid 24h. Cementen var förrnald enligt b) ovan. Till kalciumaluminaten är satt 5 vol-% OPC och 5 vol-% finkornig kiseldioxid. tillsats av 20 vol-% aluminiumoxid + 20 vol-% aluminiumoxid som porösa partiklar, malningstid 24h, aggregaten tillsätts dock först efter 20h. Till kalciumaluminat är i detta fall en sekundär fas tillsatt i form av 5 vol-% OPC och 5 vol-% finkornig kiseldioxid och 0.5 vol-% glas-sfárer. tillsats av sekundära faser i form av 5 vol-% OPC och 5 vol-% finkornig kiseldioxid, malningstid 24h. Cementen var dessförinnan förmald under 80 h. tillsats av sekundära faser i form av 5 vol-% OPC och 5 vol-% finkornig kiseldioxid samt hårdhetsgivande fillerpartiklar av ZrOz av 10 vol-%, malningstid 24h. Cementen var dessförinnan förmald under 80 h.

Blandningama är malda i kulkvam med inerta malkulor av kiselnitrid med fyllnadsgrad 35 %. Som malvätska används isopropanol. Materialen a) - h) försattes efter avdrivning av lösningsmedlet med vatten, avvattnades och stoppades med stopper i hål med diameter 4 mm i en behållare som tillät uppmätning av dimensionema i optiskt mikroskop. Materialen hölls fuktade vid 37 °C mellan provmätningama, som utfördes kontinuerligt upp till 180 dagar.

Resultatet redovisas i nedanstående tabell. nina. 10 15 20 25 30 35 516 263 = ' 19 ' : .:. .:.: 121525 Prov Expansion i % efier beteckning 1d 20d 80d 120d 180d a 0 0.12 0.68 0.82 0.83 b 0 0.22 0.41 0.48 0.48 c 0 0.11 0.23 0.26 0.26 d 0 0.12 0.13 0.13 0.13 e 0 0.15 0.18 0.21 0.21 f-j samtliga värden under 0.10 % Felmarginal vid mätningama +- 0.02 %.

Av resultaten framgår att expansionen stagnerar efter ca 100 dygn. För de mycket dimensionsstabila materialen (expansion under 0,15% inklusive flermarginaler) kan ej någon tydlig tidpunkt för stagnation utläsas. Vidare framgår att Enbart ökad maltid (b), i förhållande till referensen (a), nästan halverar långtidsexpansionen.

När dessutom en sekundär fas i form av OPC-cement i en halt av 15 vol-% tillsättes (c) åstadkommes ytterligare nästan en halvering av långtidsexpansionen i förhållande till (b).

Med sekundär fas i form av finkornig kiseldioxid i en halt av 10 vol-% (d) minskas långtidsexpansionen ytterligare. Även med porösa aggregat av aluminiumoxid i en halt av 20 vol-% (e) uppnås förbättrad (minskad) långtidsexpansion i förhållande till (b).

Extremt låga expansioner uppnåddes vid utnyttjande av porösa partiklar och sekundär fas av OPC-cement, i kombination.

Extremt låga expansioner uppnåddes vid utnyttjande av sekundär fas av både OPC- cement och finkornig kiseldioxid, i kombination.

Extremt låga expansioner uppnåddes vid utnyttjande av porösa partiklar, sekundär fas av både OPC-cement och finkomig kiseldioxid samt glas-sfärer, i kombination.

Extremt låga expansioner uppnåddes för det rena cementsystemet utan hårdhetsgivande ñllerpartiklar vid utnyttjande av enbart låg halt av Si-innehållande additiv Extremt låg expansion uppnåddes för Ca-aluminatsystemet med låga halter (10 vol- %) av hårdhetsgivande fillerpartiklar, utnyttjande enbart Si-innehållande additiv för expansionskompensering. »»|;| 10 15 20 25 30 35 516. 26.3 20 ' ' '1É1525 Materialen som uppvisar extremt låg expansion (< 0,10 %) har, bortsett från expansionsegenskapema, en generell egenskapsprofil som överensstämmer med motsvarande cementsystem utan additiv. Dessa material uppvisar tryckhållfasthet av 170 - 200 MPa, 110-130 hårdhet av H (Vickers 100g), samt extremt hög syraresistens.

EXEMPEL 2 Beskrivning av råvaror: Kalciumaluminat av faserna CaO-AlzOg och Ca0-2Al2O3 ingående i t ex Ca- aluminatcement (Alcoa alternativt LaFarge), standardcement (Cementa), kiseldioxid (Aldrich) och en inertoxid, ZrO2 (Aldrich).

Blandning: Cementfasema sam-maldes under ca 80 h varefter oxiderna tillsattes i en slutlig blandningsoperation under ca 22 h. Slutligen avdrevs malvätskan som bestod av 2- propanol.

Pressning: Pulverblandningen pressades till små tabletter vid ett tryck av ca 90 MPa i en Korsch tablettslagningsmaskin. Tablettdiameter 3,00 mm och höjd 3,00 mm med ca 20° fasning 0,35 mm in från de plana sidorna.

Konditionering: Tablettema vännebehandlades vid 400 °C under 4 h.

Inserering och kompaktering i provkammare: Till tabletterna - en i taget - tillfordes vatten med alkalisalt. Tablettema överfördes till kavitet i specialhållare och kompakterades med inledningsvis ordinarie stopper, for att slutligt stoppas med poröst kompaktdon (enligt Fig l 1). Därefter förvarades i provkroppama vid 37°C i fuktig miljö.

Resultat: Fig. 12 visar resulterande expansion som funktion av tiden för det bildade keramiska materialet. Det konstateras att de uppnådda expansionsvärdena är mycket låga och att expansionen planar ut efter 40 dygn. ~ e uu.- 1111» 516_263 21 ' .Ls #525 Uppfinningen är ej begränsad till beskrivna utforingsformer utan kan varieras inom ramen for patentkraven. Det inses således t.ex. att uppfinningen även kan utnyttjas i samband med icke dentala tillämpningar, dvs i samband med framställning av kemiskt bundna keramiska material for andra ändamål. Ett tänkbart tillämpningsområde är t.ex. bärarmaterial (substrat) for elektroniska kretsar och substrat inom rnikromekanik.

Produkten kan därvid t.ex. utgöras av en tunn platta med en diameter av omkring 2-7 cm, på vilken elektriska kretsar kan anordnas i ett efterfoljande steg, for åstadkommande av kretskort, biosensorer eller dylikt.

Claims (34)

img: 10 15 20 25 30 35 51,6 2,63 22

1. PATENTKRAV

2. . Råpresskropp (3) innefattande en bindefas av ett eller flera pulverformiga bindemedel, vilken råpresskropp uppvisar förmågan att efier genomdränkning med en med bindemedlen reagcrande vätska bilda ett kemiskt bundet keramiskt material, och vilken råpresskropp företrädesvis uppvisar en kompaktgrad av 55-67 volym-% fast fas, k ä n n e t e c k n a d a v att råpresskroppen (3) även innefattar ett eller flera expansionskompenserande additiv ägnade att ge materialet dimensionsstabila långtidsegenskaper.

3. . Råpresskropp enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den är ägnad att utnyttjas för dentala ändamål, företrädesvis för tandfyllnadsmaterial.

4. . Råpresskropp enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att råpresskroppen (3) huvudsakligen är fii från hårdhetsgivande fillerpartiklar.

5. . Råpresskropp enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att råpresskroppen (3) innefattar upp till 50 volym-% ballastmaterial.

6. . Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a d a v att sagda bindefas åtminstone huvudsakligen utgöres av kalciumaluminatcement.

7. . Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda additiv utgöres av ett eller flera additiv i gruppen som består av porösa partiklar eller porösa aggregat, mjuka partiklar som uppvisar en E-modul som understiger bindefasens E-modul, och sekundär fas, vilken sekundär fas reagerar med bindefasen.

8. . Råpresskropp enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda additiv åtminstone huvudsakligen utgöres av sekundär fas, varvid sagda sekundära fas företrädesvis utgöres av OPC-cement och/eller finkristallin kiseldioxid och/eller annan Si- innehållande fas, företrädesvis i en sammanlagd halt av 1-20 vol-% och än mer föredraget 1-10 vol-% i råpresskroppen.

9. . Råpresskropp enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda sekundära fas utgöres av OPC-cement i en halt av 1-5 vol-% och/eller firikristallin kiseldioxid i en 10 15 20 25 30 35

10.

11.

12.

13.

14. 5.16 263 2, . .. .. #525 halt av 1-5 vol-%. Råpresskropp enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda additiv åtminstone huvudsakligen utgöres av porösa partiklar eller porösa aggregat vilka åtminstone huvudsakligen utgöres av oxider av Al, Zr, Ti, Si, eller Zn samt Sn, varvid dessa företrädesvis uppvisar en diameter av 2-30 um, än mer fördraget 5-1 Sum, en öppen porositet av 20-60 %, företrädesvis 30-50 %, och varvid poröppningarna i partiklama/aggregaten är mindre än 5 um, företrädesvis 0,1-5 um och än mer föredraget l-3 um. Råpresskropp enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda additiv åtminstone huvudsakligen utgöres av porösa partiklar, vilka porösa partiklar åtminstone huvudsakligen utgöres av mikrosfärer med hög sluten porositet, vilka rnikrosfärer företrädesvis är av glas och uppvisar en porositet som överstiger 50%, företrädesvis över 80%, samt föreligger i halter understigande 2 vol-% av råpresskroppen, företrädesvis 0,1-2 vol-%, och än mer föredraget 0,5-1,5 vol-%. Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda råpresskropp (3) uppvisar en kompaktgrad av 57-63 volym-% fast fas, företrädesvis 58-61 volym-% fast fas. Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda råpresskropp (3) även innefattar en accelerator för påskyndad reaktion mellan sagda bindemedel och vätskan, varvid sagda accelerator företrädesvis utgöres av ett salt av en alkalimetall, företrädesvis i en mängd av 0,1 - 0,5 vol-prornille, företrädesvis 0,2 - 0,3 vol-promille räknat på fastinnehållet. Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n a d a v att sagda bindemedel huvudsakligen uppvisar en komstorlek av 2-8 um, företrädesvis 3-4 um. Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda råpresskropp (3) uppvisar ett största mått av maximalt 8 mm och ett minsta mått av minimalt 0,3 mm, varvid dess diameter eller bredd är 1-8 mm, företrädesvis 2-5 mm, och dess höjd är 0,3-5 mm, företrädesvis 0,5-4 mm. arean 10 15 20 25 30 35

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21. 516 263 24 : :nå-Q j. .š-š Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda råpresskropp (3) uppvisar dimensioner anpassade efter en dental borr (2). Råpresskropp enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda råpresskropp (3) uppvisar dimensioner anpassade efter en individuell kavitet (5) i vilken råpresskroppen skall införas. Sätt vid framställning av ett kemiskt bundet keramiskt material genom reaktion mellan en bindefas av ett eller flera pulverformiga bindemedel och en med dessa bindemedel reagerande vätska, varvid en pulverkropp innefattande sagda bindemedel kompakteras till en råpresskropp (3), genom att pulverkroppen, innan vätskan bringas att genomdränka densamma, utsättes för ett så högt yttre tryck och vid så låg temperatur att man utan sintringsreaktioner vid kompakteringen erhåller en väl sammanhållen råpresskropp, vilken uppvisar en kompaktgrad av 55-67 volym-% fast fas, k ä n n et e c k n at a v att pulverkroppen även innefattar ett eller flera expansionskompenserande additiv ägnade att ge materialet dimensionsstabila långtidsegenskaper. Sätt enligt krav 17, k ä n n e t e c k n at a v att sagda bindemedel åtminstone huvudsakligen utgöres av kalciumalurninatcement, varvid sagda additiv företrädesvis utgöres av ett eller flera additiv i gruppen som består av porösa partiklar eller porösa aggregat, mjuka partiklar som uppvisar en E-modul som understiger bindefasens E-modul, och sekundär fas, vilken sekundär fas reagerar med bindefasen. Sätt enligt krav 17 eller 18, k ä n n e t e c k n at a v att sagda råpresskropp (3) bringas att uppvisa en kompaktgrad av 57-63 volym-% fast fas, företrädesvis 58-61 volym-% fast fas. Sätt enligt något av kraven 17-19, k ä n n e t e c k n a t a v att sättet innefattar ett tablettpressningssteg för varje råpresskropp (3) som framställes, varvid tablettpressning utföres med ett tryck om 40 - 150 MPa, företrädesvis 70 - 110 MPa. Sätt enligt något av kraven 17-20, k ä n n e t e c k n at a v att sagda råpresskropp (3) fonnas genom att sagda kompaktering utföres i en modell (6) av en kavitet (5) i vilken råpresskroppen skall införas. i»|v| 10 15 20 25 30 35

22.

23.

24.

25.

26. 516 263 25 ' .LE Pilszs Sätt enligt något av kraven 17-21, k ä n n e t e c k n at a v att pulverblandningen och/eller sagda råpresskropp (3) prekonditioneras vid temperaturer överstigande 150 °C, företrädesvis överstigande 250 °C. Sätt enligt något av kraven 17-22, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda vätska bringas att genomdränka råpresskroppen (3) genom att råpresskroppen åtminstone delvis nedsänks i vätskan, företrädesvis under åtminstone 5-15 sekunder, företrädesvis minst 10 sekunder och upp till 30 sekunder, så att vätskan tillåts sugas in avi råpresskroppen verkande kapillärkrafter, varvid råpresskroppen företrädesvis greppas medelst ett insereringsinstrument (7) i samband med att den nedsänkes i vätskan och varvid eventuell kvarvarande ytlig vätska på råpresskroppen därefter torkas av. Sätt enligt något av kraven 17-23, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda vätska utgöres av en hydratiseringsvätska, vilken företrädesvis innefattar en accelerator för reaktionen mellan bindefasen och vätskan, varvid sagda accelerator företrädesvis utgöres av ett salt av en alkalimetall, företrädesvis i en halt av 0,1-1 g/l vätska, företrädesvis minst 0,2 g/l, än mer föredraget minst 0,4 g/l och mest föredraget minst 0,8 g/l vätska. Sätt enligt krav 23, kännetecknat av att en första råpresskropp (3) bringas att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i en kavitet (5), företrädesvis medelst ett stoppningsverktyg, varefter en andra råpresskropp (3) bringas att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i sagda kavitet (5), företrädesvis medelst sagda stoppningsverktyg, varefter eventuellt ytterligare råpresskroppar bringas att genomdränkas av vätskan, för att sedan packas i sagda kavitet, företrädesvis medelst sagda stoppningsverktyg, företrädesvis tills kaviteten fyllts med fiaktiga, sammanpackade råpresskroppar, vilka därefter tillåts härda till sagda kemiskt bundna keramiska material. Sätt enligt krav 25, k ä n n e t e c k n at a v att en sista packning samt avlägsnade av ett eventuellt överskott av vätska utföres in situ med hjälp av ett kompakteringsdon (7) - ett verktyg - vars mot de fiJktiga, sammanpackade råpresskroppama verkande del (19) består av ett hårt, poröst material, i vilket sagda eventuella överskott av vätska sugs in, samtidigt som de fuktiga, sammanpackade råpresskroppama (3) kompakteras ytterligare i kaviteten (5). 1,1»- 10 15 20 25 30 35

27.

28.

29.

30.

31.

32. 5'l6 2153 26 ' 'åiušzs Sätt enligt krav 25 eller 26, k ä n n e t e c k n a t a v att en efterpolering av en fri yta hos det bildade kemiskt bundna keramiska materialet utföres, företrädesvis inom 3- 10 minuter, än mer föredraget inom 3-7 minuter efter det att sagda sammanpackning av de fuktiga råpresskroppama (3) slutförts. Verktyg (7) för inserering av en råpresskropp (3) i en kavitet (5), vilken råpresskropp innefattar en bindefas av ett eller flera pulverforrniga bindemedel, och vilken råpresskropp uppvisar förmågan att efier genomdränkning med en med bindemedlen reagerande vätska bilda ett kemiskt bundet keramiskt material, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda verktyg (7) innefattar ett cylindriskt hölje (8) med en kortände eller ett huvud (14) som uppvisar en inre diameter (d, D) anpassad efier en diameter hos en given råpresskropp (3), varvid kortänden av sagda hölje (8) eller huvudet (14) är öppen/öppet för mottagande av råpresskroppen (3), samt varvid verktyget (7) uppvisar en i höljet anordnad kolv (9) vilken är förskjutbar i höljets axiella riktning, för överföring av råpresskroppen (3) till sagda kavitet (5). Verktyg enligt krav 28, k ä n n e t e c k n at a v att kortänden av sagda hölje (8) eller huvudet (14) uppvisar en minsta invändig diameter (d) som är mindre än diametem hos den givna råpresskroppen (3), varvid höljet (8), vid kortänden, eller munstycket (14), uppvisar en invändig avfasning (15), företrädesvis om 10-3 O°, vars största diameter (D) överstiger diametern hos den givna råpresskroppen (3). Verktyg enligt krav 28 eller 29, k ä n n e t e c k n at a v att sagda hölje (8), i närheten av dess kortände, eller sagda huvud (14), uppvisar ett urtag (18) eller ett flertal perforeringar, hål (17) eller slitsar (16) i dess vägg. Verktyg enligt något av kraven 28-30, k ä n n e t e c k n at a v att sagda verktyg (7) även är anpassat att, då det inte greppar en råkropp (3), istället greppa och hålla fast en kompakteringskropp (19), vilken uppvisar en diameter som är anpassad till den inre diametem (d, D) hos höljets (8) kortände eller hos huvudet (14) och vilken utgöres av ett hårt, poröst material, varigenom verktyget (7) bildar ett avfuktande kompakteringsdon för kompaktering av en eller flera med sagda vätska genomdränkta råpresskroppar (3 ), i sagda kavitet (5). Verktyg enligt krav 31, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda kompakteringskropp (19) utgöres av ett material i gruppen som består av porösa keramiska material, porösa polymermaterial, porösa metalliska material och porösa trämaterial, företrädesvis ett - i 516 263 27 : z : .Lšplšzs material som utgöres av ett lövträmaterial, än mer föredraget bokträ.

33. * 33. Kompakteringskropp (19) för verktyget (7) enligt något av kraven 27-31, k ä n n e t e c k n a d a v att den uppvisar en diameter som är anpassad till den inre 5 diametern (d, D) hos höljets (8) kortände eller hos huvudet (14) och att den utgöres av ett hårt, poröst material i gruppen som består av porösa keramiska material, porösa polymermaterial, porösa metalliska material och porösa trämaterial, företrädesvis ett material som utgöres av ett lövträmaterial, än mer föredraget bokträ. 10

34. Kompakteringskropp enligt krav 33, k ä n n e t e c k n a d a v att den uppvisar en diameter av 1-8 mm, företrädesvis 2-5 mm. nns»-