DE3019539A1

DE3019539A1 - Mineralzahn mit silangekoppeltem plasthaftteil und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3019539A1
Application number: DE19803019539
Authority: DE
Inventors: Alfred Prof Dr Breustedt; Rainer Dipl Ing Korf; Renate Lorenz; Heinz Dipl Ing Taeschner
Original assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Current assignee: Deutsche Med-Lab Leipzig Ia O-7035 Leipzig GmbH
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-05-22
Publication date: 1981-01-15
Also published as: CH650399A5; NL8003713A; DD148857A3; DE3019539C2; JPS568049A; US4523912A

Description

Mineralzahn mit silangekoppeltem Plasthaftteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Anwendungsgebiet der Järfindung:

Die Erfindung betrifft einen Mineralzahn mit silangekoppeltem Piasthaftteil, 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 vollanatomischen Ausbildung derselben und insbesondere in der mit solchen Zähnen nur realisierbaren mechanischen Verbindung zwischen Mineralzahn und Basismaterial.

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Diesen Nachteilen stellen 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 Basismaterialien ermöglichen. Die Nachteile solcher künstlicher Zähne bestehen in einer zu schnellen Abrasion, Empfindlichkeit gegen chemische Substanzen und leichter Wasseraufnähme. Sie führen zu unerwünschten 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 - 1,²I- - dimethacrylat) besteht die Möglichkeit, diesen negativen Eigenschaften der Plastzähne teilweise entgegenzuwirken. 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 Plastmaterialien ermöglicht wurde, ergaben sich auch für die Zahnprothetik neue Aspekte.

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Nach der DH-OS 15 66 206 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 Wandflächen 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 19 03 935 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 Porzellanschale sind an ihrer Grenzfläche durch eine polymerisierbare Organo-Silizium-Verbindung chemisch verbunden.

Weiterhin ist nach der D^OS 19 44 830 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, jßin 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

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Sllanscliiclit aufgebracht, die eine feste Verbindung zwischen Porzellanzahn und Kunststoffbrücke bewirkt. Die Aushöhlung ist größer als der Teil, den der Labortechniker im ungünstigsten i'alle 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 Mineralzahnen 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 Zahnfortuen 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

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komplizierten technologisclien 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.

Ziel der ]£r?f indung:

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.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den künstlichen Mineralzahn nahezu vollanatotnisch 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 Z.60 /*m. bis ^1OO im. aufweisen, daß nach einer auf die dorsale bzw. barsale

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Fläche des Mineralzahnes aufgebrachte Silanschicht das Plasthaftteil aufzubringen ist und daß das Plasthaftteil aus einem. Mehrkomponentengemisch aus 30 % - 33 % PoIymethacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64- % - 66 % Methacrylsäuremethylester, 1 % - 2 % eines Sensibilisators und 0,5 % Dampfdruckminderer besteht. Das Mehrkomponentengemisch enthält 1 % - 5 % mineralische Füllstoffe oder vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrößen ^-60 Mn oder silikatisch gebundene Farbpigmente.

Das erfindungsgeinäße Verfahren wird dadurch gelöst, daß beim Fritten der Grundmassen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes im Bereich zwischen 600⁰C 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 Sn.de des Silanisierungsprozesses silanisiert wird und daß das Mehrkomponentengemisch vorzugsweise auf die dorsale bzw. basale Fläche des vorsilanisierten Mineralzahnes drucklos aufgebracht und unter Verwendung einer Strahlenwärmequelle bei Temperaturen T = 20 ... ^0⁰G 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.

Vorzugsweise besteht die Silanlösung aus γ■-Aminopropyltriäthoxisilan, γ-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan

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oder y -Methacryloxipropyltrimethoxisilan in essigsaurem Medium.

Ausführungsbeispiel:

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

Fig. 1: einen Mineralfrontzahn in Seitenansicht Fig β 2: den Mineralfrontzahn aus Fig. 1 in Rückansicht Fig. 3s einen Mineralbackenzahn in Seitenansicht Fig. 4·: den Mineralbackenzahn aus Fig. 3 in Rückansicht Fig. 5s einen Mineralfrontzahn in herkömmlicher Preßform hergestellt

Fig. 6: einen Mineralbackenzahn in herkömmlicher Preßform hergestellt

Der in Fig. 1 d&ffgesteilte 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 3 bzw. basale 4 Fläche wird eine Silanlösung aufgebracht, die aus AS~ -Aminopropyltriäthoxisilan, -'fA-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder'

"!/■ -Methacryloxipropyltrimethoxisilan in einem essigsauren Medium besteht. Die Silanschicht 6 bewirkt eine feste chemische Bindung zwischen dem Mineralzahn 1, 2 und einem Plasthaftteil 7· Das Plasthaftteil besteht aus einem Mehrkomponentengemisch aus 30 % - 33 % PoIy-

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methacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64 % - 66 % Methacrylsäuremethylester, Λ % - 2 % eines Sensibilisator und 0,^ % eines Dampl'druckminderers.

Das Mehrkomponentengemisch enthält Λ % - 3 % mineralische Füllstoffe oder 1 % - 5 % vorsilanisierte mineralische Füllstoffe, wie Quarz oder Aluminiumoxid Al₂O.. mit Korngrößen <1 60 yk-cm.

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 gewährleistet ist.

E¹Ur die Erreichung hoher und konstanter Zugbiegefestigkeitswerte kommt sowohl dem Spannungsverhalten der mineralischen Schichten eines Zahnkörpers untereinander als auch dem Spannungsverhalten zwischen der dorsalen 3 bzw. basalen 4 Schicht des Mineralzahnes 1, 2 und des darauf aufgebrachten ' Plasthaftteils 7 große Bedeutung zu.

Durch geeignete, unterschiedliche Wahl der Korngrößen mit einer Fraktionierung ^.60yW.m bis — 100yU.m für den Schichtaufbau der Mineralzähne, bestimmter Zeit- und Temperaturführung im Bereich zwischen 600 C und 900 C 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.

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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 Ausdehrtungsverhalten 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 Plasthaft teil 7 besitzt eine Konsistenz, die gewährleistet, daß das Gemisch nicht verfließt und flächen- bzw. bereichsgesteuert auftragbar ist. Das Mehrkomponentengemisch wird drucklos auf den Mineralzahn 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 Strahlen-

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wärmequelle wird das Mehrkomponentengemisch bei [Temperaturen zwischen 20 C und 50 C 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 <C60Mm 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, jfis ist aber auch möglich, die bereitsvorhandenen Preßformen ohne größere Umarbeitung einzusetzen. Fig. 5 zeigt einen in einer herkömmlichen Preßform hergestellten Mineralfront zahn 1', der analog zum annähernd vollanatomischen Mineralfrontzahn 1 mit einer Silanschicht 6 und einem Plasthaftteil 7 verbunden ist. Der in Fig. 6 dargestellte Mineralbackenzahn 2¹ 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,

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daß gezielt wirkende Spannungen zwischen silanisiertem mineralischen Zahnkörper und Plasthaftteil eine hohe Haftfestigkeit erwirken.

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 120 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 erfindunKSgemäßen Verfahren hergestellte Mineralzahn mit Plasthaftteil kann ohne zusätzlichen Aufwand in einem Dentallabor an eine Kunststoffprothesenbasis angepaßt und wie ein bekannter Plastzahn mit ihr chemisch verbunden werden.

Die erfindungsgemäßen Mineralzähne weisen keine edlen oder unedlen Metallverankerungselemente und auch keine diatorischen oder andere die Bruchfestigkeit des mineralischen Körpers herabsetzende Verankerungsformen auf.

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Zusammenfassung

Die Μ¹ fin dung betrifft einen Mineralzahn mit silangekoppeltern Plasthaftteil, der eine chemische Verbindung mit in der Zahnprothetik üblichen Basismaterialien ermöglicht sowie ein Verfahren zu dessen industrieller Herstellung.

Während das Ziel der Srfindung in der Beseitigung der Nachteile der bekannten Lösungen besteht, ist es Aufgabe der Erfindung, den Mineralzahn nahezu vollanatomisch und mit einer hohen Festigkeit zu gestalten und ein in seiner Zusammensetzung ausgewähltes Plasthaftteil durch eine chemische Bindung auf den Mineralzahn aufzubringen_o

Die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahnes weisen Korngrößen mit einer Fraktionierung /. 60yWm bis ^100/Um auf und das Plasthaftteil besteht aus einem Mehrkomponentengemisch in geeigneter Viskosität und Konstistenz und mit 1 % - 5 % mineralischer Füllstoffe. Beim Fritten der Grundmassen erfolgt im Bereich zwischen 600⁰C und 900 C eine bestimmte Zeit- und Temperaturführung, die Mineralzähne werden mehrfach in der Silanlösung silanisiert und das Mehrkomponentengemisch wird drucklos auf den Mineralzahn aufgebracht und mittels einer Warmestrahlenquelle drucklos aufpolymerisiert.

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Bezugszeichen:

1 Mine ralfrontzahn

2 Mineralbackenzahn

3 dorsale i'läche

4 basale Fläche

5 Begrenzung

6 SiIanschient

7 Plasthaftteil

8 Aushöhlung

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Leerseite

Claims

isrf indungsansprüche:

M ./ Mineral zahn mit einem silangekoppelten Plasthaftteil, der eine chemische Verbindung mit in der Zahnprothetik üblichen Basismaterialien, wie Methylmethacrylaten, ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmassen der einzelnen Schichten des Mineralzahnes (1,2) Korngrößen mit einer Fraktionierung -6 6OyUm bis ί: 100 ju-m. 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 Plasthaftteil (7) aufzubringen ist, daß das Plasthaftteil (7) aus einem Mehrkomponen- ■ tengemisch aus 30 % - 33 % Polymethacrylsäuremethylester, 3 % - 6 % Dioxan, 64 % - 66 % Methacrylsäuremethylester, 1 % - 2 % eines Sensibilisators und 0,5 % eines Dampfdruckminderers besteht und daß das Mehrkomponent engemisch 1 % - 3 % mineralische Füllstoffe oder vorsilanisierte mineralische Füllstoffe mit Korngrößen Z.60 XAm und/oder silikat isch 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 aufweist.

3. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silanlösung aus J/-Aminopropyltriäthoxisilan,

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/p-^-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan oder ^"-Methacryloxipropyltrinxetiioxisilan in essigsauerem Medium besteht.

4. Mineralzahn nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Quarz, Aluminiumoxid AIoOo oder vorsilanisiertes Quarz sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Mineralzahnes mit silangekoppeltöm Plasthaftteil, dadurch gekennzeichnet, daß "beim Fritten der Grundmassen für die einzelnen Schichten des Mineralzahnes (1,2) im Bereich zwischen 600 C und 90O⁰C 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 = 2ü°C ... 5O⁰G und einer Zeitdauer t = 3 ... 6 min drucklos aufpolymerisiert wird.

6. Verfahren nach Punkt 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralzähne während der Siianisierung ständig bewegt werden.

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