DE2552317A1

DE2552317A1 - Prothese und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2552317A1
Application number: DE19752552317
Authority: DE
Inventors: Francois Ganzo; Bernard Niel; Roger Reiner
Original assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON; REINER
Current assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON; REINER
Priority date: 1974-11-21
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-08-12
Also published as: CH597842A5; FR2291736B1; FR2291736A1

Description

Prothese und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Prothese sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft sie einen in erster Linie zur Verwendung als Zahnersatz gedachten Gegenstand; dieser Gegenstand v/ird auf diesem Fachgebiet für gewöhnlich als "Hülse" oder allgemeiner als "Krone" bezeichnet.

Auf diesem Gebiet ist es wichtig, dass solche Gegenstände definierte physikalische, mechanische und biologische Eigenschaften besitzen, die ihren Gebrauchsanforderungen angepasst sind. Diese Eigenschaften sollen andererseits mit einer Bindungsaffinität für einen Überzug einhergehenj ausserdem wird die Farbe dieses

Dr.Ha/Ma

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ORIGfNAL INSPECTED

Gegenstands zweckmässig dem Gebrauch, für den er bestimmt ist, angepasst.

Auch soll dieser Gegenstand bei einer Organeinpflanzung biologisch akzeptiert werden.

Es ist bekannt und zur näheren Erläuterung des Hauptanwendungsgebiets der vorliegenden Erfindung sei wiederholt, dass ein primärer Träger, z.B. ein Duplikat eines Zahnstumpfs, mit der genannten "Hülse" bedeckt und diese wiederum mit einer Keramik in der gewünschten Farbe bedeckt wird. Der diese Hülse bildende Gegenstand besteht somit aus einem Material, das individuell für jeden einzelnen Zahn die erforderlichen Eigenschaften und Qualitäten aufweist; tatsächlich ist die Vielzahl der Kronenformen an zahnreiche Faktoren gebunden, z.B.: den morphologischen Typ, das Alter, das Geschlecht, den Krankheitszustand, die Bißstellung usw..

Die bekannten Kronen wurden hergestellt ausgehend von:

- üblichem Zahnporzellan oder Zahnkeramik, worin-die Krone eine undurchsichtige Schicht bildet,

- Zahnporzellan mit einem widerstandsfähigeren Aluminiumoxyd als das vorhergehende, wobei die Krone aus einem etwa 40 % Aluminiumoxyd in der undurchsichtigen Schicht enthaltenden Gemisch besteht;

- und ausserdem in einigen besonderen Fällen ausgehend von der bisher verwendeten Mischung in Verbindung mit Vorformen aus gesinterten Aluminiumoxyd, wobei diese Vorformen aus einfachen technischen Profilteilen erhalten wurden.

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Gemäss einer anderen bekannten Methode wird ein metallurgisches Verfahren mit der Formgebung von Zahnkeramik verbunden. Das so erhaltene, aus Keramik und Metall bestehende Gebilde ist in Bezug auf seine mechanische Festigkeit vorteilhaft.

Die beschriebenen Ausführungsformen werden nach den folgenden Verfahren erhalten:

- Für das übliche Porzellan und das aluminiumoxydhaltige wird ein Edelmetall, z.B. Platin oder reines Gold in Form einer "Matrix" verwendet; auf dieser Matrix wird die Krone durch Kondensation dieses Porzellanpulvers und anschliessende Wärmebehandlung erhalten.

- Für Porzellane in Verbindung mit Vorformen aus gesintertem Aluminiumoxyd wird das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung der Hülse angewendet und von einer Bearbeitung einer geeigneten Vorform aus gesintertem Aluminiumoxyd gefolgt und anschliessend einer Wärmebehandlung unterworfen.

- Im übrigen geht bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform der Wärmebehandlung die Anfertigung einer Metallhülse, ausgehend von einem nach dem sogenannten "Wachsausschmelzverfahren" gegossenen Wachsmodell, das zur Erzielung einer verbesserten Verbindung mit dem Überzug aus Zahnkeramik bearbeitet und behandelt wurde, voraus.

Die vier vorstehend aufgezählten Hauptausführungsformen v/erden insbesondere auf dem Gebiet der Zahntechnik angewendet; sie besitzen jedoch die folgenden Nachteile: eine begrenzte mechanische Festigkeit, eine komplexe Anwendung verschiedener Technologien und in einigen Fällen muss die Verformung der verwendeten Metalle während der Wärmebehandlung etwa gleich derjenigen der Keramik sein. Auch ist das Verhalten der hergestellten Hülsen und/oder die Bindung zwischen der Keramik und deren Träger nicht immer zufriedenstellend.

Die Erfindung schlägt eine neue Lösung für diese Probleme vor, indem sie einen Ersatzgegenstand, im weitesten Sinne genommen, schafft, der die vorstehend erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist und darüber hinaus beachtliche Vorteile besitzt.

Diese Prothese oder dieser Ersatzgegenstand kennzeichnet sich durch verbesserte mechanische Eigenschaften, und ist ohne Schwierigkeit in jede beliebige Form zu bringen, und zwar mit einer Keramik, die einen wesentlich höheren Aluminiumoxydgehalt aufweist als die Keramik der bekannten Ausführungsformen.

Gemäss einem Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich ein Ersatzgegenstand oder eine Prothese, die eine thermisch behandelte keramische Verbindung enthält, hauptsächlich durch die folgenden Eigenschaften:

- einen Gehalt an Aluminiumoxyd von über 95 %,

- eine derjenigen von gesintertem Aluminiumoxyd entsprechende Härte,

- eine Druckfestigkeit zwischen 100 und 110 kg/mm ,

- einenpYoung'sehen Modul zwischen 30 000 und 35 kg/mm .

Gemäss einem anderen Merkmal kennzeichnet sich der vorstehend definierte Gegenstand dadurch, dass die Farbe des fertigen Gegenstands in vorteilhafter Weise im Weissbereich liegt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit den vorstehend definierten Eigenschaften kennzeichnet sich durch die folgenden Verfahrensstufen:

- Bildung einer Pulvermischung der Bestandteile, wobei Aluminiumoxyd überwiegt und mehr als 95 % des Gemischs ausmacht, die Körner des Pulvers eine mittlere Abmessung von unter 25 Mikron besitzen, und Einführung des Gemischs in eine mit Schmelzorganen ausgestattete Vorrichtung,

- Übertragung des geschmolzenen Gemischs aus diesen SchmelzOrganen auf einen geformten Träger, unter Überziehen desselben mit einem Überzug bestimmter Dicke unter Bildung einer Hülse,

- Brennen dieser Hülse bis zur Erzielung einer mindestens teilweisen Agglomerierung der Körner,

- Formgebung der gebrannten Hülse im Hinblick'auf ihren Verwendungszweck.

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Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung werden aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung ersichtlich:

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer aus einer mit einer Zahnkeramik bedeckten erfindungsgemässen Hülse bestehenden Prothese und

Fig. 2 eine sehr vereinfachte und schematisierte Schnittansicht einer mit Schmelz- und Übertragungsorganen ausgestatteten Vorrichtung, die zweckmässig aus einem üblichen Plasmabrenner besteht.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Zahnprothese, bestehend aus einer Hülse 12, die fest mit einer äusseren Verkleidung aus einer Zahnkeramik 13 verbunden ist, wobei das Zahnfleisch schematisch mit 14 bezeichnet ist·.

.Wie bereits erwähnt, muss ein Ersatzgegenstand oder eine Prothese bestimmte Anforderungen erfüllen. So besitzt die erfindungsgemässe Hülse nach Durchführung entsprechender Versuche die folgenden Eigenschaften:

- in Bezug auf das mechanische Verhalten haben die Versuche gezeigt, dass das erfindungsg.emässe Produkt ohne Schwierigkeit eine mechanische Druckfestigkeit und einen Young¹sehen Modul mit Mittelwerten von

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106 kg/mm bzw. 33 000 kg/mm ergibt;

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- die Abnutzung des Materials ist infolge seiner Härte zu vernachlässigen, welche auf die Anwesenheit von 95 % Aluminiumoxyd in dem als Ausgangsmaterial dienenden Pulvergemisch zurückzuführen ist;

- ausserdem ermöglichen das verwendete Gemisch und die angewendete Wärmebehandlung die Erzielung eines ohne Schwierigkeiten verformbaren Produkts mit einer Farbe, die sich gut mit der Zahnkeramik eines künstlichen Zahns verträgt.

Zur Erzielung des vorstehend definierten Produkts wird eine bestimmte Technik in einem eigenartigen Herstellungsverfahren angewendet, wobei man zweckmässig einen üblichen Plasma- oder Sauerstoff-Acethylenbrenner verwendet.

Der verwendete Brenner ist von üblicher Bauart, wie er äusserst schematisch in Fig. 2 dargestellt ist; der ganze Brenner befindet sich in einem Gehäuse 2. Ein Verteiler 5 für Pulver 1 versorgt eine Düse 7 mit Pulver. Eine Verbrennungskammer 6 wird durch eine Leitung 3 mit Edelgas gespeist und eine in einer Anode 8 angeordnete Leitung 4 liefert ein ähnliches Gas. Nachdem das Innere der Kammer 6 ionisiert ist, tritt aus der Düse 7 eine Flamme mit einem Kern 9 aus und spritzt auf einen in Drehbewegung befindlichen Träger 10 das plastische Gemisch aus, welches auf diesem Träger einen Überzug 11 bildet,

Anschliessend wird das Verfahren zur Herstellung des Ersatzgegenstands oder der Prothese beschrieben.

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Dieses Verfahren besteht in der Herstellung eines Pulvergemischs, das mehr als 95 % Aluminiumoxyd enthält; der Rest besteht aus verschiedenen Bindemitteln und Oxyden, die nach dem Aufspritzen zur Kohäsion der Hülse beitragen. Solche gebrauchsfertigen Mischungen lassen sich leicht besorgen. Dieses Pulver wird in den Verteiler des vorstehend beschriebenen Plasmabrenners eingebracht. Der Träger 10, auf welchen das Material aufgespritzt wird, ist im übrigen auf einer Drehscheibe angeorndet, welche seine Rotation während des Aufspritzens bewirkt. Dieser Träger kann zweckmässig mit einem wieder entfernbaren Produkt bedeckt . sein, das eine spätere leichte Trennung der Hülse von dem Träger ermöglicht.

Der Brenner wird dann unter Spannung gesetzt und gleichzeitig v/erden die Gase zugeführt. Zur Erzielung einer richtigen Ionisierung im Innern der Verbrennungskammer ist eine Spannung von etwa 30 Volt sowie ein Strom von über 500 Ampere erforderlich. Das Brennergas, in der Regel Argon, wird so ionisiert. Die in dem Flammenkern erzielte Temperatur beträgt über 20 000⁰C. Das Pulver gelangt vom Verteiler 5 in die Düse 7 und wird dort sofort geschmolzen und mit sehr grosser Geschwindigkeit, die die Schallgeschwindigkeit übersteigen kann, ausgespritzt. Der Brenner wird etwa 10 cm vor dem Träger angeordnet.

Die Pulverteilchen breiten sich mit dieser Geschwindigkeit unter gegenseitiger Verankerung auf dem Träger aus und bilden so einen überzug, dessen gewünschte Dicke durch die Dauer des Aufspritzens geregelt wird. Zum Beispiel wird ein gleichmässiger 1 mm dicker Überzug

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in weniger als 30 Sekunden erhalten. Dieser Überzug wird dann von seinem Träger getrennt. Wenn man diesen letzteren mit Salz überzogen hat, erfolgt die Trennung durch einfaches Eintauchen in Wasser, welches die Salzschicht löst.

Die so erhaltene Hülse kommt dann in einen Wärmebehandlungsofen, dessen Höchsttemperatur 1 700 C übersteigt. Ein sehr langsamer Temperaturanstieg ist erforderlich, damit der Gegenstand sich ganz regelmässig von aussen nach innen erwärmt; die Stufe über 1 700⁰C dauert etwa 4 Stunden, worauf der Temperaturabfall ebenso langsam wie der Anstieg erfolgt. Es sei bemerkt, dass eine plötzliche Temperaturänderung die Gefahr einer Rissebildung in der Hülse mit sich bringt. Die vollständige Wärmebehandlung dauert 24 bis 30 Stunden.

Die Untersuchung der gebrannten Hülse unter dem Elektronenmikroskop zeigt eine bestimmte Agglomerierung zwischen den Körnern, was der Hülse das vorstehend genannte mechanische Verhalten verleiht. Eine Untersuchung mit Röntgenstrahlen zeigt ein Überwiegen von A^Aluminiumoxyd, wie es einem Keramikfachmann bekannt ist. Der Ofen gleicht den derzeit zum Sintern hochschmelzender Oxyde verwendeten.

Die Formgebung der Hülse nach dem Brennen erfolgt im Hinblick auf ihre Verv/endung mittels diamantenbesetzter kleiner, sehr schnell drehender Schleifscheiben.

Bei der Hauptanwendung der Erfindung, nämlich als Zahnersatz, hat man beobachtet, dass bei Aufbringung auf diese Hülse eines üblichen Überzugs aus Zahnkeramik,

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gefolgt von einer üblichen Wärmebehandlung dieser Keramik sich eine innige Verbindung zwischen den Körnern der Hülse und denjenigen der Keramik ausbildet. Dieses neuartige Merkmal verleiht dem Ganzen eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit.

Die Erfindung findet ihre Hauptanwendung bei der Herstellung künstlicher Zähne, sie kann jedoch auch in vorteilhafter Weise auf anderen Gebieten Anwendung finden, z.B. für die medizinische Organeinpflanzung zur Verstärkung des mechanischen Verhaltens der Protheseelemente.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Ersatzteils oder einer Prothese, dadurch gekennzeichnet, dass man

- ein Gemisch (1) aus pulverförmigen Bestandteilen, in welchem Aluminiumoxyd vorherrscht und mehr als 95 % des Gemischs ausmacht, bildet, wobei die Pulverkörner eine mittlere Abmessung unter 25 Mikron besitzen, und dieses Gemisch in eine mit Schmelzorganen versehene Vorrichtung eingeführt wird,

- ein geschmolzenes Gemisch aus den Schmelzorganen auf einen geformten Träger unter Bedeckung desselben mit einem eine Hülse bildenden Überzug bestimmter Dicke aufspritzt,

- diese Hülse bis zur Erzielung einer mindestens teilweisen Agglomerierung der Körner brennt, und

- die gebrannte Hülse im Hinblick auf ihre Verwendung formt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch unter gleichzeitigem Schmelzen seiner Bestandteile aus einem Plasmabrenner ausgespritzt wird,'
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem eliminierbaren Material geformte Träger während des Aufspritzens in Bewegung gesetzt wird.

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4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenozeleBiiet, dass dei" die Hülse bildende Überzug bei der fvhfr den di ,zulässigen Temperatur gebildet wird* wobei ßiiier d&s Mdspritze&s seine Dicke bestimmt und Ätcke v:on etwa 1 mm während weniger als 30 wirdi
5) V^e^ftfa^ren »seil Anspruch- Λ_Λ dadurch gekennzeichinet,

das Aennen der Hülse in einer neutralen Umgebung eiiaer ziam Sintern des Materials angewendeten Tem— be* 1 7OU⁰C erfolgt,_; und dass die Dauer des der Eulse eine zu eC^Aluminiumpxyd führende bewirkt.
6) VeirSaitren liach Anspruch 1_y dadurch gekennzeichnet,

die Jlbffie&siangen der gebrannten Hülse anschliessend jfeipässung an die Getsrauchs anf orderungen bearbeitet
7) Nach dem Verfahren von Anspruch 1 erhaltenes Ersatzteil oder Prothese, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Gegenstand die folgenden Eigenschaften besetzt:

- einen Gehalt an überwiegend «4-Aluminiumoxyd von er 95 #·,·

- elin-e derjenigen von gesintertem Aluminiumoxyd ent sjiiPechende» Harte,

kleine mechanische Druckfestigkeit zwischen 100 und iff®

eignen Youngs sehen Modul zwischen 30 000 und OQO i

" ¹³ " 25'573
8) Ersatzteil nach Anspruch 7 für die Odontologie, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand Teil eines einen sichtbaren Teil eines künstlichen Zahnes bildenden Ganzen ist, in welchem sich der Ersatzteil in inniger Verbindung mit einem äusseren Überzug aus Zahnkeramik befindet.

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