DE69015875T2

DE69015875T2 - Verfahren und Material für dentale Strukturen.

Info

Publication number: DE69015875T2
Application number: DE69015875T
Authority: DE
Inventors: Itzhak Dr Shoher; Aharon Whiteman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2010-05-09
Also published as: ATE116840T1; ES2069621T3; EP0397117B1; EP0397117A2; DK0397117T3; DE69015875D1; EP0397117A3; US4990394A

Description

Diese Anmeldung betrifft ein Dentalinaterial und ein Verfahren zum Verstärken einer Dentalstruktur aus Metall beim Formen, Reparieren oder Verstärken einer Zahnrekonstruktion.
In Kronen- und Brücken-Zahnprothesen kann eine große Bandbreite von Zahnstützen und -brücken in verschiedenen Kombinationen zur Herstellung einer Brücke verwendet werden. Bei einer Keramik-auf-Metall-Rekonstruktion kommt ein Metallrahmen als Verstärkung der Krone und der Brücke zur Anwendung, auf den eine aufgebrannte Beschichtung aus einem keramischen Material, wie Porzellan, aufgebracht wird. Der Metallrahmen kann entweder gegossen oder aus vorgefertigten Einheiten vorgeformter Kronen und Zahnbrücken gebildet werden. Gemäß der gegenwärtigen Praxis kann ein Rahmen durch Löten verändert, aber ansonsten nicht ohne Investment- und Gießverfahren modifiziert oder verstärkt werden. Die derzeitige praktische Anwendung ist begrenzt, da keine Materialien zur Bildung oder Erweiterung des Rahmens im Handel zur Verfügung stehen. Um einen Rahinen ohne Investment oder Gießen zu verstärken, ist es notwendig, dem Rahmen Material zuzugeben, das bei Wärmebehandlung zu einem integralen Teil des Rahmens wird. Das Material muß in die gewünschte Form verformbar sein und sich in dem geformten Gebilde selbst tragen können sowie in der Lage sein, die ihm während der Wärmebehandlung verliehene Form beizubehalten. Damit das Material in die gewünschte Form gebracht werden kann, sollte es relativ weich und bearbeitbar sein. Bei Wärmebehandlung sollte das Material zu einer harten Metallmasse erstarren, ohne die Form, die ihm vor der Wärmebehandlung verliehen wurde, zu verlieren. Das Material sollte mit dem Metallrahmen verschmelzen und typischerweise eine ebenso große Härte, vorzugsweise jedoch eine größere Härte aufweisen als die Härte des Materials vor der Wärmebehandlung.
Ein derartiges Material könnte beispielsweise zur Bildung einer Cervikalschulter um ein Stützglied am Zahnfleischrand verwendet werden, ohne daß ein Investment- oder Gießverfahren notwendig wäre. Zum Beispiel kann eine Abschlußschulter um eine vorgefertigte Metallkrone, die ohne einen Schulterrand vorgeformt wurde, gebildet werden. Die Abschlußschulter kann der Zahntechniker in jede gewünschte Form bringen. Ebenso kann das Material zur Bildung von metallenen Zahnhöckern auf einer Metallkrone verwendet werden, bevor keramisches Porzellan hinzugefügt wird, um den Zahnhöcker bukkal und/oder lingual zu verstärken. Das Material kann auch zur Verstärkung von Verbindungen an vorbestimmten Stellen des Rahmens oder für allgemeine Brückenreparaturen verwendet werden. Letzteres ist derzeit relativ unmöglich. Bisher waren Zahnarzt und Zahntechniker im wesentlichen auf die Verwendung von gegossenen Dentalstrukturen und auf Materialien, die als Löt- oder Flußmittel brauchbar waren, festgelegt. Herkömmliche Löt- und Flußmittel können weder zu einem selbsttragenden Gebilde geformt werden noch sind diese Materialien in der Lage, unter Wärmebehandlung eine Form beizubehalten. Lötlegierungen sind tatsächlich dazu bestimmt, unter der Hitze einer Lötflamme zu schmelzen und frei zu fließen, und ihre Funktion besteht darin, Metalle durch Verschmelzen zu verbinden. Ein Flußmittel ist ein nicht-oxidierendes Mittel.
Obwohl derzeit kein Dentalmaterial zur Verstärkung einer Zahnrekonstruktion im Handel erhältlich ist, hat es in der Vergangenheit Versuche gegeben, ein derartiges Material herzustellen. Alle derartigen Versuche beruhen auf der Verwendung einer Zusammensetzung, die nach Wärmebehandlung zu einer festen Masse erstarrt und beträchtlich schrumpft.
Die EP-A-87 117 776 der Anmelder offenbart ein Dentalmaterial aus Metallpartikeln zum Formen, Reparieren oder Verstärken einer Zahnrekonstruktion. Die Metallpartikel der Zusammensetzung sind lose, granuläre Partikel, die vorzugsweise mit einem Bindemittel zusammengehalten werden, um eine pasten- oder kittartige Konsistenz zu erhalten, welche die Anwendung der Zusammensetzung als Material zur Verstärkung des Rahmens der Zahnrekonstruktion erleichtert. Das Material soll auf eine metallene Zahnstütze aufgebracht, zu einem gewünschten Gebilde verformt und wärmebehandelt werden. Durch die Wärmebehandlung wird eine poröse, schwammartige Struktur gebildet, welche die Form aufweist, die ihr vor der Wärmebehandlung verliehen wurde. Gewünschtenfalls kann ein Füllmittel mit niedriger Schmelztemperatur zur Bildung einer integralen, festen Masse in die schwammartige Struktur hineingeschmolzen werden.
Unter bestimmten Umständen ist es schwierig, unpraktikabel oder unerwünscht, das Dentalmaterial vor der Wärmebehandlung detailgenau in die endgültige Form zu bringen. Dies liegt an der Schwierigkeit, in dem Material durch spanende Bearbeitung detaillierte und präzise Kurven und Formen zu bilden, die genaue Konturen aufweisen. Stattdessen ist es vorzuziehen, das Material nach der Wärmebehandlung, entweder durch Schleifen, Pressen oder Polieren, zu modifizieren oder umzuformen. Es wurde gefunden, daß die zuvor geformte poröse Struktur während der nachträglichen Kaltbearbeitung leicht brach und/oder splitterte oder abblätterte.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß durch sorgfältige Wahl der Partikelzusammensetzung der Komponenten beim Formen des Dentalmaterials und des Volumenverhältnisses zwischen den Komponenten, ausgehend von deren spezifischem Gewicht, eine poröse Struktur mit einem gewünschten Hohlraumvolumen gebildet werden kann, die bei Wärmebehandlung mit minimaler Neigung zum Zerbrechen oder Splittern leicht umgeformt werden kann.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial besteht aus einer Metallpartikelzusammensetzung, die bei Wärmebehandlung bei einer vorbestimmten Wärmebehandlungstemperatur eine poröse, schwammartige Struktur mit einem Hohlraumvolumen von 20-80 % bildet, welche zum Formen, Reparieren oder Verstärken einer Zahnrekonstruktion verwendbar ist, umfassend relativ große Metallpartikel einer ersten Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur und einer Partikelgröße von weniger als etwa 100 um und einem Schmelzpunkt oberhalb der Wärmebehandlungstemperatur, und eine zweite Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur, die kleinere Partikel aufweist, welche im wesentlichen bei der Wärmebehandlung schmelzen, die Partikel des Metalls mit hoher Schmelztemperatur binden, um die poröse, schwammartige Struktur aus den Metallpartikeln mit hoher Schmelztemperatur zu bilden, die durch Verschmelzen mit der Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur verbunden ist und wobei die zweite Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur in der porösen, schwammartigen Struktur, bezogen auf die erste Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur, in zumindest gleicher Volumenprozent-Menge vorliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Bildung eines Dentalmaterials aus einer wie oben definierten Zusammensetzung von Metallpartikeln und die Wärmebehandlung der Zusammensetzung bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur, wobei eine poröse Metallstruktur mit einem Gesamtleervolumen von 20-80 % gebildet wird. Die poröse Struktur kann dann zum Formen, Verstärken oder Reparieren einer Zahnrekonstruktion durch Kaltverformen in eine gewünschte, vorbestimmte Form gebracht werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das erfindungsgemäße Dentalmaterial ist eine Zusammensetzung von Metallpartikeln, die durch Formen und Wärmebehandlung zur Bildung einer Dentalverstärkung bei der Reparatur einer Zahnrekonstruktion in eine gewünschte, selbsttragende Form gebracht werden kann. Das Dentalmaterial besteht aus einer Zusammensetzung von Metallpartikeln, die eine Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur aus einem einzigen Metall oder einer Metallegierung, vorzugsweise Edelmetalle, und eine Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur enthält. Die Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur sollte aus einem einzigen Metall oder einer Metallegierung in Form von Partikeln oder einer Umhüllung der Partikel der Edelmetallkomponente mit hoher Schmelztemperatur vorliegen. Vorzugsweise liegt die Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur in der Metallpartikelzusammensetzung in einer höheren Menge vor als die Komponente mit hoher Schmelztemperatur. Die Schmelztemperatur der Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur sollte höher sein, als die Schmelztemperatur der Metallkomponente mit niedriger Schme1ztemperatur und höher als die die Temperatur, bei der das Material wärmebehandelt wird. Unter Wärmebehandlung schmilzt die Komponente mit niedriger Schmelztemperatur, um die Partikel mit hoher Schmelztemperatur an den Berührungspunkten miteinander zu verschmelzen, wobei eine poröse, schwammartige Struktur gebildet wird, welche die ihr vor der Wärmebehandlung verliehene Form behält.
Zur Bildung des erfindungsgemäßen Dentalmaterials kann ein Bindemittel oder ein anderer, geeigneter Träger zu der Metallpartikel-Zusammensetzung gegeben werden, wodurch dem Material eine pasten- oder kittartige Konsistenz verliehen wird. Dadurch läßt sich das Material leichter bearbeiten. Das Bindemittel sollte so gewählt sein, daß es sich während der Wärmebehandlung verflüchtigt, ohne einen Rückstand zu hinterlassen. Hierfür ist jedes geeignete organische Harz oder Kunstharz akzeptabel, z. B. Ethylen- oder Polyethylenglykol. Neben dem Bindemittel kann zur Bildung des erfindungsgemäßen Dentalmaterials auch ein Flußmittel wie Borax zugegeben werden. Das Flußmittel verhindert die Bildung von Oxiden.
Die Metallzusammensetzung, die das Dentalmaterial bildet, sollte biokompatibel für die Anwendung im Mund sein. Entsprechend werden Edelmetalle und Edelmetallegierungen bevorzugt, obwohl sie nicht unbedingt erforderlich sind. Die Edelmetalle können auch in Kombination mit Nichtedelmetallen verwendet werden. Die Metallzusammensetzung mit hoher Schmelztemperatur besteht in der obigen erfindungsgemäßen Ausführungsform vorwiegend aus einer Kombination von 0 bis 100 % Platin und 100 bis 0 % Palladium, mit oder ohne andere Bestandteile wie Gold. Die KomPonente mit hoher Schmelztemperatur kann jedoch ein einzelnes Metall oder eine Mischung verschiedener Partikel verschiedener Metalle sein. Gold kann zu der Metallzusammensetzung mit hoher Schmelztemperatur gegeben werden, um die Affinität der Partikel mit hoher Schmelztemperatur gegenüber der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur zu erhöhen. Andere Metalle, wie Kupfer, Aluminium, Iridium, Indium, Ruthenium, Nickel, Gallium, Rhenium und/oder Eisen können zu der Komponente mit hoher Schmelztemperatur gegeben werden.
Die Partikel des Metalls mit niedriger Schmelztemperatur bestehen vorzugsweise aus einer Goldlegierung mit Gold als Hauptbestandteil oder ausschließlich aus Gold. Gold wird wegen seiner bekannten Eigenschaften, wie Bearbeitbarkeit, Oxidationsbeständigkeit und wegen seiner Farbe als Hauptbestandteil der Komponente mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt.
Die Größe der Partikel der Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Partikelgröße der Komponente mit hoher Schmelztemperatur weniger als etwa 100 um und vorzugsweise weniger als 74 um beträgt. Außerdem sollten die Partikel der Komponente mit hoher Schmelztemperatur größer als die partikel der niedrigschmelzenden Komponente, vorzugsweise 2- bis 10mal größer als die Partikel der niedrigschmelzenden Komponente, sein. Optimalerweise ist sie etwa 5- bis 10mal größer als die der niedrigschmelzenden Komponente. Die Komponente mit niedriger Schmelztemperatur ist vorzugsweise nicht größer als 50 um und optimalerweise weniger als 25 um groß.
Wenn mit der niedrigschmelzenden Komponente die hochschmelzenden Partikel umhüllt werden, sollten letztere, bezogen auf die relative Dicke zwischen den Beschichtungskomponenten, ebenfalls viel größer sein. Die Form der Partikel der hochschmelzenden Komponente wird für die Erfindung als wichtige, aber nicht als kritische Eigenschaft erachtet. Unregelmäßige Partikel in Form von Schuppen scheinen am besten geeignet zu sein. Eine unregelmäßige Form ermöglicht es den Partikeln, ein Maschengitter oder ein offenes, verbundenes Netzwerk von Partikeln zu bilden. Die Metallkomponente mit niedrigem Schmelzpunkt verschmilzt mit den Partikeln mit hoher Schmelztemperatur an den Berührungspunkten im offenen Netzwerk, um bei Wärmebehandlung eine poröse, schwammartige Masse zu bilden. Jede Form, einschließlich Kugelform, ist akzeptabel, obwohl Streifen und Formen mit unregelmäßigen Konturen (insbesondere Halbmondform) bevorzugt sind.
Obwohl es sich bei dem erfindungsgemäßen Material um eine Zusammensetzung aus Metallpartikeln handelt, ist das Verfahren zur Formgebung der Partikel nicht kritisch für die Erfindung und, wie oben erwähnt, können die Partikel der hochschmelzenden Komponente mit den Partikeln der niedrigschmelzenden Komponente überzogen werden, um einen Verbundwerkstoff zu bilden, der aus einer Komponente mit hoher Schmelztemperatur und einer Komponente mit niedriger Schmelztemperatur besteht. Bei den beschichteten Partikeln kann eine Komponente die andere völlig umschließen oder diese nur teilweise bedecken. Die beschichteten partikel können z. B. aus mehrschichtigen Blättern, die laminiert wurden, hergestellt sein. Es können auch verschiedene andere Abscheidungsverfahren angewendet werden, um Mehrfachschichten zu bilden oder die Partikel ineinander einzukapseln, zu denen beispielsweise Plattieren und Kathodenzerstäubung gehören. Wenn die Metallpartikel einander umhüllen, basiert der Anteil der hochschmelzenden Komponente gegenüber der niedrigschmelzenden Komponente, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, auf dem Dickenunterschied zwischen den umhüllten Metallen. Vorzugsweise liegt die Dicke der niedrigschmelzenden Komponente aus Gründen, die im folgenden diskutiert werden, im Bereich von 8 bis 15 um.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Bildung einer Dentalmaterialzusammensetzung aus Metallpartikeln einer wie oben definierten Komponente mit hoher Schmelztemperatur in Kombination mit einer wie oben definierten Komponente mit niedriger Schmelztemperatur. Die Komponente mit niedriger Schmelztemperatur soll hauptsächlich als Lötmittel zum Verschmelzen der Partikel des Metalls mit hoher Schmelztemperatur an deren Berührungspunkten bei der Wärmebehandlung dienen. Die Konzentration und der prozentuale Volumenanteil der Metallpartikel mit niedriger Schmelztemperatur beeinflußt jedoch das Hohlraumvolumen in der durch Wärmebehandlung geformten porösen Struktur. Eine poröse Struktur mit einem Hohlraumvolumen von 20-80 % wird bevorzugt, wobei ein Hohlraumvolumen von 40-60 % optimal ist. Außerdem müssen die Schwammpartikel zur Bildung einer schwammartigen Struktur, die leicht kaltverformt werden kann, z. B. durch Schleifen, Polieren und/oder Pressen, gut miteinander verschmelzen und relativ starr sein. Entsprechend sollte das Volumen der niedrigschmelzenden Komponente in der Zusammensetzung so gewählt sein, daß ein Schwamm mit einer gewünschten Hohlraumvolumencharakteristik hergestellt wird, die das Umformen der porösen Struktur ermöglicht. Wenn es sich bei der hochschmelzenden Komponente um Palladium oder eine Legierung handelt, die Palladium im Bereich von 35-100 % enthält, sollte die Komponente mit niedriger Schmelztemperatur 40-70 % des Volumens der wärmebehandelten, porösen Struktur und vorzugsweise 45-60 % des Volumens der porösen Struktur ausmachen. Optimalerweise sollte die niedrigschmelzende Komponente in der porösen Struktur wenigstens etwa das gleiche und vorzugsweise ein größeres Volumen als die hochschmelzende Komponente aufweisen. Außerdem sollte die Menge der Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur in Gew.-% in der Metallzusammensetzung vor der Wärmebehandlung ebenfalls etwa gleich der Menge der hochschmelzenden Komponente der Zusammensetzung in Gew.-%, vorzugsweise jedoch größer als diese sein. Dadurch erhält man im allgemeinen eine poröse Struktur mit einem Hohlraumvolumen von 20-80 %, optimalerweise 40-60 %. Der Volumenanteil des Metalls in der porösen Struktur basiert auf dem Gewichtsanteil der Metallpartikel in der Zusammensetzung vor der Wärmebehandlung und auf deren spezifischem Gewicht. Die folgenden sechs Beispiele, die aus den zwei Gruppen A und B von drei verschiedenen Proben bestehen, werden zum Zweck der Veranschaulichung gegeben (Beispiel 1). Anteil in Gew.-% Anteil in Volumen-% Anteil in Gew.-% in der Zusammensetzung vor der Wärmebehandlung Anteil in Volumen-% im Schwamm nach der Wärmebehandlung Probe Hochschmelzendes Metall Niedrigschmelzendes Metall Gruppe
In den Proben 1-3 der Gruppe A ist die Komponente mit hoher Schmelztemperatur Palladium und die niedrigschmelzende Komponente ist Gold, während in Gruppe B die hochschmelzende Komponente Platin und die niedrigschmelzende Komponente Gold ist. Die Teilchengröße der hochschmelzenden Komponente kann in beiden Gruppen, A und B, zur Erreichung der angegeben Gewichtsprozentzahl von 10 bis 70 um variieren. Bei der Goldkomponente handelt es sich um pures Gold mit Partikeln von 5 bis 25 um. Die Wärmebehandlungstemperatur beträgt 1100ºC. Das spezifische Gewicht der Palladiumkomponente ist 12 g/cm³ (Gramm pro Kubikzentimeter), und das spezifische Gewicht des Platins ist 21,45 g/cm³. Die verschiedenen Gruppen basieren auf den Unterschieden im spezifischen Gewicht der Komponenten mit hoher Schmelztemperatur und beeinflussen als solche das Gewichtsverhältnis vor der Wärmebehandlung.
Der gesamte Hohlraum des Produkts der Proben 1 und 4 beträgt 55 %, bei den Proben 2 und 5 sind es 65 % und bei den Proben 3 und 6 35 %.
Die Proben 1 und 4 bilden ein schwammartiges Produkt, das leicht durch Kaltbearbeitung, entweder durch Polieren, Pressen oder Schleifen und ohne ein Abbrechen oder Abblättern von Partikeln geformt werden kann. Dies gilt auch für die Proben 3 und 6, die jedoch beim Sintern beträchtlich schrumpfen. Die Proben 2 und 5 ergeben ein schwammartiges Produkt, das bei Kaltbearbeitungsvorgängen, wie Polieren, Schleifen und Pressen zum Brechen und Abblättern neigt. Entsprechend weisen die bevorzugten Materialien in dem Schwamm einen höheren Volumenprozentanteil der niedrigschmelzenden Komponente und den gleichen oder einen viel höheren Gewichtsprozentbereich der niedrigschmelzenden KomPonente in der Zusammensetzung vor der Wärmebehandlung auf.
Ein Bindemittel und/oder Flußmittel wird zu der Dentalmaterialzusammensetzung gegeben, bevor diese als Aufbaumaterial verwendet wird. Ein Bindemittel kann, wie oben erklärt, zugegeben werden, um der Dentalmaterialzusammensetzung eine pastenartige Ton-Konsistenz zu verleihen, die das Material leichter bearbeitbar macht. Die Dentalmaterialzusammensetzung wird auf eine Dentalstruktur, wie z. B. eine Krone oder Brücke aus Metall, aufgetragen, um die Struktur an gewünschten Stellen zu verstärken oder um die Struktur zu erweitern- usw. Das Dentalmaterial kann mit einer Bürste oder einem Spatel auf die Struktur aufgetragen werden und poliert oder von Hand in die gewünschte Form gebracht werden. Die Dentalstruktur, einschließlich Dentalmaterial, wird dann bei einer vorbestimmten Wärmebehandlungstemperatur durch Einwirkung der Flamme eines Bunsenbrenners oder durch Sintern im Ofen bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Komponente mit hoher Schmelztemperatur wärmebehandelt. Die Schmelztemperatur der Komponente mit hoher Schmelztemperatur sollte oberhalb der gewählten Wärmebehandlungstemperatur liegen, die üblicherweise weniger als 1300ºC und vorzugsweise etwa 1075ºC bis 1175ºC beträgt, obwohl jede Temperatur als Wärmebehandlungstemperatur verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß dabei die Komponente mit niedriger Schmelztemperatur schmilzt. Durch die Wärmebehandlung bildet die Dentalmaterialzusammensetzung eine poröse Struktur in Form eines offenen Netzwerks miteinander verbundener Partikel mit allgemein schwammartigem Aussehen, die mit der Dentalstruktur verschmolzen ist. Die poröse, schwammartige Metallmasse behält die Form, die ihr vor der Wärmebehandlung verliehen wurde, wobei der Grad der Schrumpfung während der Wärmebehandlung im Zusammenhang mit dem Verhältnis der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur zu der Komponente mit hoher Schmelztemperatur steht. Obwohl die Schrumpfung im allgemeinen geringer ist, je niedriger die Konzentration der niedrigschmelzenden Komponente ist, folgt daraus nicht unbedingt, daß eine Schrumpfung gänzlich unerwünscht sei und daß daher in manchen Fällen ein höheres Verhältnis der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur zu derjenigen mit hoher Schmelztemperatur wünschenswert wäre. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, den Grad der Schrumpfung des Metallschwamms zu kontrollieren, um die Schrumpfung an die zu erwartende Schrumpfung des Porzellanmaterials bei der Herstellung einer Porzellan-auf-Metall- Konstruktion im Ofen anzupassen. Im letzteren Fall sollte der Volumenprozentanteil der niedrigschmelzenden Komponente höher sein als derjenige der hochschmelzenden Komponente. Es kann auch erwünscht sein, der porösen Metallstruktur das Aussehen von Gold zu verleihen. Dies erreicht man vorzugsweise durch Verwendung einer niedrigschmelzenden Komponente aus Gold oder einer Goldlegierung, wobei der Anteil der niedrigschmelzenden Komponente, bezogen auf die hochschmelzende Komponente, in der porösen Struktur wesentlich höher liegt. Eine niedrigschmelzende Komponente aus Gold oder einer Goldlegierung wird bevorzugt mit einer hochschmelzenden Komponente aus Palladium oder einer Palladiumlegierung verwendet.
Nach der Wärmebehandlung werden Füllstoffpartikel mit niedriger Schmelztemperatur zu der porösen Metallmasse gegeben und wärmebehandelt, um die Füllstoffpartikel in die schwammartige, poröse Masse hineinzuschmelzen, wodurch eine festem verstärkte Struktur gebildet wird. Die Füllstoffpartikel sind vorzugsweise Metallpartikel aus Gold. Die Wärmebehandlung der Füllstoffpartikel kann bei der gleichen Wärmebehandlungstemperatur erfolgen, bei der zunächst die poröse Masse gebildet wurde. Das Metall mit niedriger Schmelztemperatur in der porösen Masse wurde während der Wärmebehandlung geschmolzen, um mit dem hochschmelzenden Komponente an den Bertihrungspunkten eine Legierung zu bilden, wo die niedrigschmelzende Komponente erstarrt. Die Schmelztemperatur der Metallegierung ist höher als die Schmelztemperatur der ursprünglichen niedrigschmelzenden Komponente und wird daher bei erneuter Wärmebehandlung bei derselben Temperatur nicht mehr schmelzen. Als Alternative können Füllstoffpartikel mit einer anderen Schmelztemperatur als der ursprünglichen Schmelztemperatur der niedrigschmelzenden Metallkomponente ausgewählt werden. Beispielsweise kann es sich bei den Füllstoffpartikeln um Gold und bei dem niedrigschmelzenden Metall um eine Goldlegierung handeln oder beide können pures Gold oder Goldlegierungen sein. Es können auch andere Metalle verwendet werden. Darüber hinaus kann der poröse Schwamm mit Füllstoffpartikeln einer keramischen Zusammensetzung, wie Porzellan, gefüllt werden, wenn keine Verstärkung erforderlich ist und insbesondere bei Reparaturen von gesplitterten Porzellanrekonstruktionen.
Die niedrigschmelzende Metallkomponente kann aus einem einzigen Metall, wie purem Gold oder einer Legierung davon oder aus einer Kombination von mehr als einer Metallegierung bestehen. Beim Plattieren der niedrigschmelzenden Komponente auf die Partikel der hochschmelzenden Komponente zur Bildung beschichteter Partikel ist es wichtig, daß die niedrigschmelzende Komponente eine geringere Dicke aufweist als die hochschmelzende Komponente. Vorzugsweise beträgt die Dicke 8-15 um. Die hochschmelzende Metallkomponente kann eine Zusammensetzung aus Gold, Platin und Palladium mit geringen Zusätzen anderer Elemente als Bestandteile sein, wobei die Kombination aus Palladium und/oder Platin den Hauptbestandteil bildet.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anwendung des Materials beschränkt ist. Das Material kann z. B. nach dem Brennen des Porzellans zu einem dentalen Rahmenwerk gegeben werden. Ist eine Krone z. B. am Rand zu kurz, kann das Material zur Erweiterung der Krone verwendet werden. Entsprechend sollte das Wort "Verstärken" nicht zu eng interpretiert werden, sondern stattdessen viel breiter verstanden werden, so daß es insbesondere den Gedanken der Erweiterung der Größe und der physikalischen Dimensionen der Rahmenkonstruktion durch einfaches Anbauen oder Erweitern der Rahmenkonstruktion umfaßt. Tatsächlich kann die gesamte Zahnrekonstruktion - sei es eine Krone, ein Inlay oder ein Onlay - aus dem erfindungsgemäßen Dentalmaterial gebildet werden. Desgleichen kann das erfindungsgemäße Material zum Füllen einer Lücke zwischen nebeneinanderliegenden Zähnen, auf die gewünschtenfalls ein gebrannter Keramiküberzug aufgetragen wird, oder zur Bildung einer Krone für eine Zahnrekonstruktion verwendet werden. BEISPIEL II Anteil in Gew.-% in der Zusammensetzung vor der Wärmebehandlung Anteil in Volumen-% im Schwamm nach der Wärmebehandlung Probe Hochschmelzendes Metall Niedrigschmelzendes Metall Gruppe
Die Komponente mit hoher Schmelztemperatur ist in Gruppe A Palladium und in Gruppe B Platin. Das niedrigschmelzende Metall ist in beiden Gruppen eine Gold-Silber-Legierung mit einem spezifischen Gewicht von 15,78 und einer Zusammensetzung aus etwa 26,5 % Silber und 73,5 % Gold (Gew.-%). Wie die Proben zeigen, müssen die Komponenten, bezogen auf ihr spezifisches Gewicht, in verschiedenen Gewichtsanteilen verwendet werden, um eine sowohl in Bezug auf den Volumenprozentanteil nach der Wärmebehandlung als auch den gesamten Hohlraum ähnliche, schwammartige Struktur zu erhalten.
Entsprechend variiert gemäß obigem Beispiel und dem Beispiel auf S. 9 der bevorzugte Anteil der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur zur Bildung eines schwammartigen Produktes, das kaltbearbeitet werden kann, von 47 Gew.-% (Beispiel II, B4) bis etwa 66 Gew.-% (Beispiel I, A1). Handelt es sich bei dem Metall mit hoher Schmelztemperatur um ein relativ weiches Metall oder um eine Palladiumlegierung mit niedrigem spezifischem Gewicht, bezogen auf das spezifische Gewicht von Platin, sollte der Anteil der Komponente mit niedriger Schmelztemperatur oberhalb von 50 Gew.-% und bei bis zu 66 Gew.-% liegen, um ein gewünschtes, schwammartiges Produkt zu bilden, das leicht kaltbearbeitet werden kann.
Der gesamte Hohlraum des schwammartigen Produktes der Proben 1;4 gleicht demjenigen der Proben 1;4 des Beispiels auf S. 9; dasselbe gilt für die Produkte 2;5 und 3;6 bei beiden Proben.

BEISPIEL III

Beispiel für Wärmebehandlungsverfahren und thermisches Verhalten

Eine typische Porzellan-auf-Metall-Rekonstruktion wird bei bis zu etwa 1000ºC gebrannt. Das bedeutet, daß die darunterliegende Metallstruktur bis zu etwa 1100ºC stabil sein sollte, damit sie sich beim Brennen des Porzellans nicht verformt. Wenn zwei Rekonstruktionen vor dem Brennen des Porzellans zusammengelötet werden sollen, sollte die gelötete Struktur bis zu etwa 1100ºC stabil sein. Das bedeutet, daß das erfindungsgemäße Aufbaumaterial bei bis zu etwa 1150ºC, vorzugsweise sogar bis zu 1170ºC, stabil sein sollte.
Probe: hochschmelzendes Metall 90 % Palladium und 10 % Gold mit einem Schmelzpunkt von etwa 1540ºC.
Niedrigschmelzendes Metall - 100 % Gold, Schmelzpunkt 1063ºC. Eine Mischung von etwa 40 % hochschmelzender Partikel und 60 % niedrigschmelzender Partikel wird verwendet.
Die Wärmebehandlung kann in einem Ofen oder bei offener Flamme erfolgen. Bei 1000ºC und einer Aufbewahrungsdauer von 2 Minuten im Ofen kommt es zu einem ausreichenden Schmelzen des Goldes, so daß Verbindungen zwischen den Partikeln mit hoher Schmelztemperatur gebildet werden und ein formbarer Schwamm entsteht. Eine Temperatur von 1100ºC wird bevorzugt.
Aufgrund der Diffusion des Palladiums aus den hochschmelzenden Partikeln in das niedrigschmelzende Material steigt die Temperatur des niedrigschmelzenden Materials auf etwa 1150ºC an. Durch eine längere, 5-minütige Wärmebehandlung bei 1050ºC erhöht sich die thermische Stabilität der niedrigschmelzenden Komponente und der Schwamm erfährt bei nachfolgender Erwärmung auf bis zu etwa 1180ºC keine Veränderung.
Verwendet man ein zweites niedrigschmelzendes Metall, z. B. pures Gold, um den Schwamm bei etwa 1070ºC auszufüllen, so ist das neu gebildete Dentalmaterial nach 5-minütiger Wärmebehandlung bei 1050ºC bis etwa 1160ºC stabil. Dies ermöglicht Lötvorgänge bei bis zu etwa 1100ºC.

BEISPIEL IV

Beispiel für eine Zusammensetzung zur Bildung eines bevorzugten Gesamtleerraums von etwa 55 %, bezogen auf das Gesamtvolumen:
Hochschmelzende Komponente: 65 % Palladium, 30 % Gold, 2 % Platin, 1 % Silber, 2 % andere Metalle und Flußmittel. Partikelgröße 2-75 um, davon 50 % mit 25-55 um.
Niedrigschmelzende Komponente: 95 % Gold, 5 % Silber, Partikelgröße 1-22 um, davon 50 % mit 7-15 um.
Gesamtgewicht der Mischung: 50 % mit niedriger Schmelztemperatur, 40 % mit hoher Schmelztemperatur.

BEISPIEL V

Zusammensetzung zur Verwendung bei einer niedrigeren Temperatur zum Aufbauen oder Reparieren einer Rekonstruktion:
Hochschmelzende Komponente: - 30 % Gold
70 % Palladium
Niedrigschmelzende Komponente: - 40 % Silber
60 % Gold
Zum Füllen des Schwamms kann auch eine zweite niedrigschmelzende Komponente verwendet werden.
Für unterschiedliche Zwecke können unterschiedliche Zusammensetzungen verwendet werden. Bei der niedrigschmelzenden Komponente kann es sich um Aluminium oder andere Metalle mit niedriger Schmelztemperatur handeln, vorausgesetzt, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur erfolgt, die höher ist als deren Schmelzpunkte, und daß die Schmelztemperatur der Komponente mit hoher Schmelztemperatur höher liegt als diese Schmelzpunkte.

Claims

1. Metallpartikelzusammensetzung, welche bei Wärmebehandlung bei einer vorbestimmten Temperatur, eine poröse, schwammartige Struktur bildet, die zur Bildung, Reparatur oder Verstärkung einer Zahnrekonstruktion geeignet ist, wobei die Zusammensetzung Metallpartikel einer ersten Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur, die eine Teilchengröße von weniger als etwa 100 um und einen Schmelzpunkt oberhalb der vorbestimmten Temperatur der Wärmebehandlung aufweist, und Metallpartikel einer zweiten Metallkompoente mit niedriger Schmelztemperatur umfaßt, die einen Schmelzpunkt unterhalb der erwähnten Tempertur der Wärmebehandlung und eine geringere Größe als die hochschmelzenden Metallpartikel aufweisen, wobei die poröse, schwammartige Struktur ein Gesamthohlraumvolumen von 20 - 80 % aufweist und wobei die niedrigschmelzende Metallkomponente in der Metallpartikelzusammensetzung in einer auf das Gewicht bezogenen Menge vorhanden ist, die größer ist als diejenige der hochschmelzenden Metallkomponente, derart, daß in der porösen, schwammartigen Struktur die niedrigschmelzende Metallkomponente in Volumenprozent zumindest gleich der hochschmelzenden Metallkoinponente ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Partikel der hochschmelzenden Metallkomponente unregelmäßige Gestalt besitzen.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem hochschmelzenden Metall um Palladium oder Platin und bei dem niedrigschmelzenden Metall um Gold oder eine Goldlegierung, in der Gold den Hauptbestandteil bildet, handelt.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die poröse, schwammartige Struktur ein Gesamthohlraumvolumen von etwa 40 bis 60 % besitzt.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur aus 0 - 100 % Platin und 100 bis 0 % Palladium mit oder ohne Gold als weiterem Bestandteil besteht.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur um Gold oder eine Goldlegierung handelt.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Metallpartikel mit hoher Schmelztemperatur wenigstens zweimal größer sind als die der Metallkomponente mit niedriger Schmelztemperatur.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei die Metallpartikel mit hoher Schmelztemperatur wenigstens fünfmal größer sind als die Metallpartikei mit niedriger Schmelztemperatur.

9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung der Metallpartikel zusätzlich ein Bindemittel umfaßt, um dem Material eine pastenartige Konsistenz zu verleihen.

10. Verfahren zur Bildung eines Dentalmaterials, wobei man eine wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definierte Zusammensetzung bildet und die Zusammensetzung bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der niedrigschmelzenden Komponente einer Wärmebehandlung unterzieht, so daß ein Dentalmaterial mit einer offenporigen Metallstruktur gebildet wird, das ein Gesamthohlraumvolumen zwischen 20 und 80 % aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das zusätzlich eine Kaltbearbeitung der porösen Struktur in eine gewünschte vorbestimmte Gestalt zur Bildung, Verstärkung oder Reparatur einer Dentalstruktur umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Menge der niedrigschmelzenden Komponente in Gewichtsprozent so gewählt wird, daß sie etwa gleich der oder größer als die Menge an hochschmelzender Komponente in Gewichtsprozent in der Zusammensetzung ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Metallkomponente mit hoher Schmelztemperatur aus 0 bis 100 % Platin und 100 bis 0 % Palladium mit oder ohne Gold als weiterem Bestandteil besteht.

14. Dentalmaterial, erhältlich nach einem der Ansprüche 10 bis 13.