DD148857A3

DD148857A3 - Mineralzahn mit silangekoppeltem plasthaftteil und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DD148857A3
Application number: DD79213978A
Authority: DD
Inventors: Alfred Breustedt; Heinz Taeschner; Rainer Korf; Renate Lorenz
Original assignee: Alfred Breustedt; Heinz Taeschner; Rainer Korf; Renate Lorenz
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1981-06-17
Also published as: DE3019539C2; NL8003713A; US4523912A; JPS568049A; CH650399A5; DE3019539A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mineralzahn mit silangekoppeltem Plasthaftteil, der eine chemische Verbindung mit in der Zahnprothetik ueblichen Basismaterialien ermoeglicht sowie ein Verfahren zu dessen industrieller Herstellung. Waehrend das Ziel der Erfindung in der Beseitigung der Nachteile der bekannten Loesungen besteht, ist es Aufgabe der Erfindung, den Mineralzahn nahezu vollanatomisch und mit einer hohen Festigkeit zu gestalten und ein in seiner Zusammensetzung ausgewaehltes Plasthaftteil durch eine chemische Bindung auf den Mineralzahn aufzubringen. Die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahnes weisen Korngroeszen mit einer Fraktionierung < gleich 60 mym bis < gleich 100 mym auf u.das Plasthaftteil besteht aus einem Mehrkomponentengemisch in geeigneter Viskositaet u.Konsistenz und mit 1% bis 5% mineralischer Fuellstoffe. Beim Fritten der Grundmassen erfolgt im Bereich zwischen 600 Grad C und 900 Grad C eine bestimmte Zeit- und Temperaturfuehrung, die Mineralzaehne werden mehrfach in der Silanloesung silanisiert und das Mehrkomponentengemisch wird drucklos auf den Mineralzahn aufgebracht und mittels einer Waermestrahlenquelle drucklos aufpolymerisiert.

Description

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Mineralzahn mit silangekoppeltem Plasthaftteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen Mineralzahn mit silangekoppeltem Plasthaftteil,'der eine chemische Verbindung mit in der Zahnprothetik üblichen Basismaterialien, wie Methylmethacrylaten, ermöglicht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zu dessen industrieller Herstellung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Mineralzähne mit Stiftverankerung, diatorischen oder schwalbenschwanzartigen Verankerungen und deren Herstellungsverfahren sind bekannt. Der Nachteil besteht in der durch die anwendbaren Verankerungsmöglichkeiten bedingten Schwächung der mineralischen Zahnkörper, der Begrenzung der vollanatomiscfc.en Ausbildung derselben und insbesondere in der mit solchen Zahnen nur realisierbaren mechanischen Verbindung zwischen Mineralzahn und Basismaterial.

Diesen Nachteilen stehen für die künstlichen Zähne besonders günstige Werkstoffeigenschaften ausgewählter Mineralien und die Beherrschung ausgereifter technologischer Prozesse zur Herstellung von Mineralzähnen gegenüber.

Bekannt ist auch die Herstellung von Plastzähnen aus Methylmethacrylaten im thermo- oder chemoplastischen Verfahren, die eine chemische Verbindung mit den zahnprothetischen Basis-

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jnaterialien ermöglichen. Die Nachteile solcher künstlicher Zähne bestehen in einer zu schnellen Abrasion, Empfindlichkeit gegen chemische Substanzen und leichter V/asserauf nähme. Sie führen zu unerwünschten sogenannten Alterungserscheinungen, die sich neben der Abrasion auch in Verfärbungen und Ansatz von Belägen (Bakterienansiedlung) darstellen. Durch die Beimischung von Vernetzern (z.B. Glykoldimethylacrylat oder Butandiol - 1,4 — dimethacrylat) besteht die Möglichkeit, diesen negativen Eigenschaften der Plastzähne teilweise entgegen zu wirken. Bei Überschreitung eines bestimmten Vernetzungsgrades wird jedoch eine solche chemische Resistenz erreicht, die nur noch eine mechanische Verbindung mit dem Basismaterial ermöglicht und somit ein wesentlicher Nachteil wie bei herkömmlichen Mineralzähnen eintritt»

Mit der Entwicklung von Silanen, durch deren Anwendung als Haftmittel die Affinität von mineralischen Körpern und Plasttnaterialien ermöglicht wurde, ergaben sich auch für die Zahnprothetik neue Aspekte.

Nach der DE-OS 1566 206 ist ein künstlicher Zahn bekannt, der aus einem zahnkeramischen und einem synthetischen Harzteil besteht, wobei wenigstens ein Teil der auf dem Zahn sich erstreckenden Kantenläppchen und V/andflächen aus synthetischem Harz besteht und dieser völlig an den keramischen Teil des Zahnes durch Silanstoffe gebunden ist. Die Beanspruchungsverteilung des zusammengesetzten Zahnes ist günstig, wenn der Harzteil als Auflage statt als Einlage aufgebracht ist. Der Harzteil erstreckt sich mindestens über die halbe Länge der Lingualfläche des ungeschützten Zahnes oder inzisal von der Kantenläppchenfläche des Zahnes.

Bekannt ist nach der DE-OS 1903 935 ein künstlicher Zahn, der aus einer äußeren Schale aus ästhetischem Porzellan und einem inneren Kern aus einem synthetischen Harz besteht. Der Kern aus Harz und die Prozellanschale sind an ihrer Grenzfläche durch eine polymerisierbar Organo-Silizium-Verbindung chemisch verbunden»

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Weiterhin ist nach der DE-OS 1944 83Q ein künstlicher Zahn aus Porzellan bekannt, der mit einer tiefen Aushöhlung oder Ausnehmung versehen ist. Die Aushöhlung liegt in der Mitte der Bindefläche des Zahnes und trennt diesen in zwei Bereiche. Ein erster Bereich besteht aus einer peripheren Zahnrandfläche und der zweite Bereich ist eine zentral weit .nach innen reichende Bindefläche, die die Aushöhlung bildet. Auf die Bindefläche wird im Labor eine haftende Silanschicht aufgebracht, die eine feste Verbindung zwischen Porzellanzahn und Kunststoffbrücke bewirkt« Die Aushöhlung ist größer als der Teil, den der Labortechniker im ungünstigsten Falle entfernen muß. Die Aushöhlung kann zusätzlich mit einer Einlage aus Kunststoff gefüllt sein, der eine feste Haftung an der Kunststoffbrücke gewährleistet.

Vertiefungen, Einschnitte oder Unterschnitte schwächen jedoch wie bei mechanisch verankerten Mineralzähnen den Zahnkörper und erhöhen die Bruchgefahr. Derart konstruierte Zähne bringen auch keinen Vorteil bei der Anfertigung von Preßformen für die industrielle Herstellung von Mineralzähnen und schränken die Annäherung der Zahnforaen an das vollanatomische natürliche Vorbild wesentlich ein. Zum Aufbringen der Plastteile auf silanisierte Mineralzähne werden die bei der Verarbeitung von Kalt- und Heißpolymerisaten üblichen Verfahren beschrieben. Der Nachteil besteht darin, daß diese Verfahren für die rationelle Herstellung und somit.für die industrielle Nutzung nicht geeignet sind und die absolute Sicherheit der Verbindung zwischen silanisierten Mineralzähnen und Plastmaterial in der Massenfertigung nicht zuverlässig reproduzierbar ist. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das unterschiedliche Spannungsverhalten von mineralischen Körpern und Methacrylaten. Der nicht überschaubare Aufwand für die Ausrüstungen und Preßformen, die komplizierten technologischen Lösungsmöglichkeiten und die Unsicherheit der Reproduzierbarkeit einer stabilen Verbindung zwischen silanisierten Mineralzähnen und Plastmaterial sind die entscheidenden Gründe, daß die Nutzung nur begrenzt in zahntechnischen Einrichtungen und nicht industriell erfolgt.

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4 Ziel der Erfindung: . -

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Lösungen zu beseitigen und einen künstlichen Mineralzahn mit einem Plasthaftteil zu entwickeln, der im Dentallabor ohne zusätzlichen Aufwand wie ein Plastzahn verarbeitet werden kann sowie ein Verfahren zu entwickeln, das die industrielle Herstellung des Mineralzahnes mit Plasthaftteil erlaubt.

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_Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den künstlichen Mineralzahn nahezu vollanatomisch und mit einer hohen Festigkeit zu gestalten, ein in seiner Zusammensetzung ausgewähltes Plasthaftteil durch eine chemische Verbindung auf den Mineralzahn aufzubringen sowie ein Verfahren zur industriellen Herstellung der Verbindung* von Plasthaftteil und Mineralzahn zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahnes Korngrößen mit einer Fraktionierung <£-60^m bis ^= 100 ecm aufweisen, daß nach einer auf die dorsale bzw.. basale Fläche des Mineralzahnes aufgebrachte Silanschicht das Plasthaftteil aufzubringen ist und daß das Pla3thaftteil aus einem Mehrkomponentengemisch aus 30 % - 33 % Polymethacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64 % - 66 % Methacrylsäuremethylester, 1 % - 2 % eines Sensi-. bilisators und 0,5 % Dampfdruckminderer besteht. Das Mehrkomponentengemisch enthält 1 % - 5 % mineralische Füllstoffe oder vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrößen έ- 60^m oder silikatisch gebundene Farbpigmente.

Das erfindung3gemäße Verfahren wird dadurch gelöst, daß beim Fritten der Grundmassen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes im Bereich zwiochen 600°C und 900⁰C eine bestimmte Zeit- und Temperaturführung erfolgt, daß der Mineralzahn durch mehrfaches Einbringen und Bewegen in der Silanlösung und durch sofort anschließendes Trocknen zwischen der Präparierung und am Ende des Silanisierungsprozesses silani3iert wird und daß .das Mehrkomponentengemisch vorzugsweise auf die dorsale bzw. basale Fläche des voroilanisierten Mineralzahnes drucklos aufgebracht und unter Verwendung einer Strahlenwärmequelle bei Temperaturen T = 20 ... 50⁰C und einer Zeitdauer t = 3 ... 6 min drucklos aufpolymerisiert wird. Vorteilhafterweise ist der das Plasthaftteil aufnehmende dorsale bzw. basale Bereich des MineralZahnes seitlich umlaufend begrenzt.

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Vorzugsweise "besteht die Silanlösung aus y-Aminopropyltriäthoxisilan, -jZ-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder ΐ^-Methacryloxipropyltrimethoxisilan in essigsaurem Medium. 6

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Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: ·

Fig. 1: einen Mineralfrontzahn in Se-itenansicht Fig. 2: den Mineralfrontzahn aus Fig. 1 in Rückansicht Fig. 3: einen Mineralbackenzahn in Seitenansicht Fig. 4: den Mineralbackenzahn aus Fig. 3 in Rückansicht Fig. 5: einen Mineralfrontzahn in herkömmlicher Preßform

hergestellt -

Fig. 6: einen Mine'ralbackenzahn in herkömmlicher Preßform hergestellt

Der in Fig. .1 dargestellte Mineralfrontzahn 1 und der in Fig. 3 dargestellte Mineralbackenzahn 2 ist annähernd vollanatomisch gestaltet. Die dorsale 3 bzw. basale 4 Fläche weist eine seitlich umlaufende Begrenzung 5 auf. Auf diese dorsale bzw, basale 4 Fläche wird eine Silanlösung aufgebracht,die aus i^Aminopropyltriäthoxisilan,!/"-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder i^-Methacryloxipropyltrimethoxisilan in einem essigsauren Medium besteht. Die Silanschicht 6 bewirkt eine feste chemische Bindung zwischen dem Mineralzahn 1,2 und einem Plasthaftteil 7. Das Plasthaftteil7besteht aus einem Mehrkomponentengemisch aus 30 % - 33 % Polymethacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64 % - 66 % Methacrylsäuremethylester, 1 % - 2 % eines Sensibilisators und 0,5 % eine3 Dampfdruckminderers.

Das Mehrkomponentengemisch enthält 1 % - 5 % mineralische Füllstoffe oder 1 % - 5 % vorsilanisierte mineralische Füllstoffe, wie Quarz oder Aluminiumoxid AIpO^ mit Korngrößen

Das Plasthaftteil 7 ermöglicht eine einfache chemische Verbindung der Mineralzähne 1,2 an ein in der Zahnprothetik übliches Basismaterial und ist so gestaltet, daß trotz maximalen Beschleifens der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Fläche zwecks Anpassung an eine Kunststoffprothese (nicht gezeichnet) noch eine feste Verbindung zwischen Mineralzahn 1,2 und Prothese

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gewährleistet ist. . ·

Pur die Erreichung hoher und konstanter Zugbiegefestigkeitsy/erte kommt sowohl dem Spannungsverhalton der mineralischen Schichten eines Zahnkörpers untereinander als auch dem Spannungsverhalten zwischen de'r dorsalen 3 bzw. basalen 4 Schicht des Mineralzahnes 1,2 und des darauf aufgebrachten Plasthaftteiles 7 große Bedeutung zu.

Durch geeignete, unterschiedliche Wahl der Korngrößen mit einer Fraktionierung -£ 60 L*m bis ^= 100.um für den Schichtaufbau der Mineralzähne, bestimmter Zeit- und Temperaturführung im Bereich zwischen 600°C und 900⁰C beim Fritten der Massen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes können nach dem Finalbrand innere Spannungen im Zahnkörper erzeugt werden, die zu einer hohen Festigkeit führen.

Notwendig ist, daß für die dorsale bzw. basale Schicht des Zahnes, die das Plasthaftteil aufnimmt, eine Struktur gewählt wird, die durch ihre spezielle chemische Zusammensetzung an das Ausdehnungsverhalten des Plasthaftteils angepaßt ist und eine möglichst große Oberfläche ergibt. Die gegenüber herkömmlichen Mineralzähnen bis zu dreifach größere Oberfläche wird durch definierte Mischung vorgefritteter Massen mit unterschiedlicher Fraktionierung erreicht« Vor dem Silanisieren sind die Mineralzähne 1,2 z.B. mit Xylol mittels Ultraschall zu waschen, um eine absolut fettfreie und saubere Oberfläche zu garantieren. Anschließend werden die Mineralzähne 1,2 mindestens zweimal in die Silanlösung eingebracht und in dieser bewegt. Nach jeder Silanisierung werden die Mineralzähne 1,2 getrocknet. Durch eine Nachbehandlung kann erreicht werden, daß eine unerwünschte Affinität außerhalb der Plasthaftzone aufgehoben wird.

Das auf den silanisierten dorsalen 3 bzw. basalen 4 Bereich aufzutragende, in seinem Viskositätsverhalten gesteuerte Mehrkomponentengemisch für das Plasthaftteil 7 besitzt eine Konsistenz, die gewährleistet, daß das Gemisch nicht verfließt und flächen- bzw. bereichsgesteuert auftragbar ist. Das Mehrkomponentengemisch wird drucklos auf den Mineralzahn

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1,2 aufgebracht. Die seitlich umlaufende Begrenzung 5 der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Fläche erleichtert das definierte Aufbringen des Plasthaftteils 7 auf den Mineralzahn 1,2. , Mittels einer Strahlenwärmequelle wird das Mehrkomponentengemisch bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 50⁰C während einer Zeitspanne von 3 ..· 6 min drucklos aufpolymerisiert. Fügt man dem Mehrkomponentengemisch für das Plastteil beispielsweise vorsilanisierte mineralische Füllstoffe oder silikatisch gebundene Farbpigmente mit Korngrößen ^- 60Mm bei, kann das Spannungsverhalten zwischen Mineralzahn und Plasthaftteil einerseits und zwischen Plasthaftteil und Prothesenbasis andererseits beeinflußt werden. Dabei wirken diese silanisierten, beigemischten Partikel gegenüber dem Basismaterial wie Retentionsperlen. Durch die Beimischung von silikatisch gebundenen Farbpigmenten besteht die Möglichkeit, das Plasthaftteil farbig an die Farbe des Mineralzahnes anzupassen.

Es ist aber auch möglich, die bereits vorhandenen Preßformen ohne größere Umarbeitung einzusetzen. Fig. 5 zeigt einen in einer herkömmlichen Preßform hergestellten Mineralfrontzahn 1', der analog zum annähernd vollanatomischen Mineralfront- zahn 1 mit einer Silanschicht 6 und einem Plasthaftteil 7 verbunden ist. Der in Fig. 6 dargestellte Mineralbackenzahn 2» ist ebenfalls in einer herkömmlichen Preßform ohne diatorischen Unterschnitt gepreßt. Dabei füllt das Plasthaftteil 7 die Aushöhlung 8 vollständig aus.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß durch den Mehrschichtenaufbau des Mineralzahnes ein Spannungsabbau von labial nach dorsal erreicht wird und daß die dorsale bzw. basale Schicht des Mineralzahnes so an das Spannungsverhalten des Plasthaftteils angepaßt ist, daß gezielt wirkende Spannungen zwischen silanisierten mineralischen Zahnkörper und Plasthaftteil eine hohe Haftfestigkeit erwirken.

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Die ständige Bewegung der MineralzäHne in der Silanlösung und eine mehrfache Silanisierung sind die Voraussetzung für das Erreichen einer hohen Affinität.

Die Zusammensetzung des Mehrkomponentengemisches für das Plasthaftteil und dessen Viskositätsverhalten bedingt bei geeigneten Lagerbedingungen eine Verarbeitungszeit bis zu Stunden.

Der Mineralzahn ist annähernd vollanatomisch gestaltet und das auf seine dorsale bzw. basale Fläche aufgebrachte Plasthaftteil geht mit ihm eine chemische Verbindung ein. Der industriell nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mineralzahn mit Plas^haftteil kann ohne zusätzlichen Aufwand in einem Dentallabor an eine Kunststoffprothesenbasis angepaßt und wie ein bekannter Pla^tzahn mit ihr chemisch verbunden werden.

Die erfindungs^emäßen Mineralzähne weisen keine edlen oder unedlen Metallverankerung3elemente und auch keine diatorischen oder andere die Bruchfestigkeit des mineralischen Körpers herabsetzende Verankerungsformen auf.

Claims

213 978 Erfindungsansprüche: ,_

1. Mineralzahn mit einem silangekoppelten Plasthaftteil, der eine chemiscne Verbindung mit in der Zahnprothetik üblichen Basismaterialien, wie Methylmethacrylaten, ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmassen der einzelnen

, Schichten des Mineralzahnen (1,2) Korngrößen,mit einer Fraktionierung ^-60^tm bis ^*100/λπι aufweisen und damit ein Spannungsabbau von labial nach dorsal eintritt, daß nach einer auf die dorsale (3) bzw. basale (4) Fläche des Mineralzahnes (1,2) aufgebrachte Silanschicht das Pla3thaftteil (7) aufzubringen ist, daß das Plasthaftteil (7) aus einem Mehrkom.jonentengemisch aus 30 % - 33 % PoIymethacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64 % - 66 % Methacrylsäuremethylester, 1 % - 2 % eines Sensibilisators

. . und 0,5 % eines Dampfdruckminderer besteht und daß das Mehrkomponentengemisch 1 % - 5 % mineralische Füllstoffe oder vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrössen ^. 6θζΛΐη und/oder silikanisch gebundene Farbpigmente enthält.

2. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Plasthaftteil (7) aufnehmende dorsale (3) bzw. basale (4) Fläche eine seitlich umlaufende Begrenzung (5) aufweist.

3. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silanlösung aus^*--Aminopropyltriäthoxisilan, i^-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder-jA-Methacryloxipropyltrimethoxisilan in essigsaurem Medium besteht.

4. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Quarz, Aluminiumoxid AIpO-, oder vor3ilanisiertes Quarz sind.

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5.-Verfahren zur Herstellung eines Mineralzahnes mit silangekoppeltem Piasthaf.tteil, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fritten der Grundmassen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes (1,2) im Bereich zwischen 600 C und 900⁰C eine bestimmte Zeit- und Temperaturführung erfolgt und damit ein Spannungsabbau von labial nach dorsal eintritt, daß der Mineralzahn (1,2) durch mehrfaches Einbringen und Bewegen in der Silanlösung und durch sofort anschließendes Trocknen zwischen den Präparierungen und am Ende des Silanisierungsprozesses silanisiert wird und daß das Mehrkomponentengemisch vorzugsweise auf die dorsale (3) bzw. basale (4) Fläche des silanisierten Mineralzahnes (1,2) drucklos aufgebracht und unter Verwendung einer Strahlenwärmequelle bei Temperaturen T = 20°C ... 50⁰C und einer Zeitdauer t = 3"... 6 min drucklos aufpolymerisiert wird.

6, Verfahren nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralzähne während der Silanisierung ständig bewegt werden.

7. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Plasthaftteil 1 % - 5 % vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrößen *£ SOjum und/oder silikatisch gebundene Farbpigmente enthalten sind.

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