DE69828177T2 - Verfahren zum herstellen von künstlichen keramikzahnbrücken - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von formgenauen künstlichen Zahnbrücken aus hochfestem Keramikmaterial mittels Pulvermetallurgierverfahren sowie durch Verbinden von zwei oder mehr Keramikteilen miteinander.
• Die US-PS 5,342,201 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von künstlichen Zahnnachbildungen für natürliche Zähne oder Implantate, bestehend aus einem dicht gesinterte hochfesten Keramikkern, der mit Dentalporzellan mittels pulvermetallurgischer Verfahren verblendet ist.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine rationelle Herstellungstechnik für Zahnbrücken aus dicht gesintertem hochfestem Keramikmaterial unter Verwendung einer modernen pulvermetallurgischen Technik, Positioniertechnik und Verbindungstechnik zu erzielen. Zahnbrücken aus beispielsweise dicht gesintertem hochfestem Aluminiumoxid zeigen eine Kombination aus mechanischer Festigkeit, Biokompatibilität und Ästhetik, die im Allgemeinen mit etablierten Dentalmaterialien und Verfahren, die für Zahnbrücken gedacht sind, nicht möglich ist.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von künstlichen Zahnbrücken aus dicht gesintertem Keramikmaterial durch Verbinden von zwei oder mehr dicht gesinterte Keramikteilen mit Hilfe von Glas oder einer Sintertechnik. Die individuellen Teile, deren Innenfläche zu einer oder mehreren präparierten Zahnflächen oder künstlichen Verankerungen passen sollte, werden durch Anformen eines Keramikpulvergemisches an eine Oberfläche eines Körpers hergestellt, wobei die Oberfläche unter Verwendung eines dreidimensionalen optischen oder mechanischen Abtastverfahrens hergestellt ist, bei dem die Oberflächen der präparierten Zähne oder künstlichen Verankerungen und deren gegenseitige Beziehung registriert werden, entweder direkt im Mund oder an einem Modell aus beispielsweise Gips, worauf die registrierten Oberflächen in vergrößertem Format, beispielsweise mit Hilfe einer computergesteuerten Fräsmaschine, reproduziert werden, wobei die Vergrößerung unter Berücksichtigung des Schrumpfens des Keramikmaterials beim Sintern auf die volle Dichte durch Addition des gewünschten Spaltes, der für den Zement erforderlich ist, gemäß der US-PS 5,342,201 und US-PS 5,080,589 berechnet wird.
• 1 zeigt einen Querschnitt durch einen natürlichen Zahn mit einer künstlichen Zahnkrone. In dieser Figur ist A Dentalporzellan, B der Kern, Y die Außenfläche des Kerns, I die Innenfläche des Kerns, C Zement, P präparierte Oberfläche des Zahn, S Präparierungsgrenze, E Zahnschmelz, D Dentin und F die Zahnpulpa.
• 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Brücke, die aus drei verbundenen Teilen besteht. Die Brücke ist auf zwei Stützzähne zementiert. Diese Stützzähne können eine vitale Stütze U1 oder eine künstliche Stütze U2, die aus irgendeiner Dentallegierung, einem Keramikmaterial oder verstärktem Polymer hergestellt ist, bestehen. Die Brücke besteht aus zwei künstlichen Zahnkronen gemäß 1 und mit einem mittleren Brückenzahn (V) als Ersatz für einen verlorenen Zahn. Diese Einheiten werden bei hoher Temperatur durch Zusetzen eines Glases verbunden, das im geschmolzenen Zustand das Kernmaterial benetzt und sich dadurch in den Spalt zwischen den individuellen Brückenteilen ausbreitet. Während des Abkühlens wird das Glas fest und es wird eine hochfeste Verbindung Q erhalten, die die Brückeneinheiten verbindet. Die Brücke besteht aus einem Kern B, der mit einem Dentalporzellan A verblendet ist. Eine Brücke kann auf mehr als zwei stützende, präparierte Zähne zementiert sein und kann somit mehrere Brückenzähne enthalten. Die Stützzähne können auch für Inlays oder Verblendungen präpariert sein. Es können sowohl die buccalen als auch lingualen Flächen verblendet werden. Die Stützzähne können sogar Implantate oder künstliche Verankerung sein.
• Wie in 2 gezeigt, bestehen die künstlichen Dentalbrücken aus einem Kern aus dicht gesinterter Keramik B, der mit Dentalporzellan A verblendet ist. Der Kern besteht aus zwei oder mehr Teilen, die mittels Glas miteinander verbunden sind, welches wärmebehandelt wird und durch Schmelzen/Festwerden verbindet. Die Brücke ist an den Stützen U1 und U2 beispielsweise durch Zementieren befestigt.
• Das Keramikpulver kann nach mehreren, dem Fachmann allgemein bekannten Verfahren hergestellt sein. Es kann eine traditionelle pulvermetallurgische Technik verwendet werden, bei der verschiedene Komponenten in trockenem oder nassem Zustand mit Wasser oder einem Lösungsmittel, beispielsweise Alkohol, als Mahlflüssigkeit vermischt und gemahlen werden. Dem Keramikschlamm werden bei dem Herstellungsvorgang zu einem geeigneten Zeitpunkt Gleitmittel oder andere organische Bindemittel, falls benötigt, zugefügt.
• Das Keramikbasismaterial des Kerns besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren biokompatiblen Oxiden (einschl. Phosphaten, Silikaten und Sulfaten) mit Zusätzen von Carbiden, Siliciden, Nitriden oder Boriden mit oder ohne Bindemetall zusätzlich zu den herkömmlichen Sinterhilfen. Das Basismaterial kann auch andere Hochleistungskeramiken, welche biokompatibel sind, enthalten, wie beispielsweise Nitride, Oxynitride, Sulfide, Oxysulfide oder ähnliche Phasen sowie auch Keramikmaterialien, die Halogene enthalten. Beispiele für biokompatible Oxide, die die Basismatrix für den Keramikkörper bilden können, sind Oxide, wie beispielsweise Al₂O₃, TiO₂, MgO, ZrO₂ und ZrO₂ mit Zusätzen kleinerer Mengen von bis zu 10 mol-% Y₂O₃ oder MgO (teilweise oder vollständig stabilisiertes ZrO₂). In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Keramikmaterial > 50 %, vorzugsweise > 85 % Al₂O₃ mit Zusätzen von herkömmlichen Sinterhilfen. Es ist wichtig, dass das Keramikmaterial zu einer geschlossenen Porosität gesintert wird, was für ein Oxidmaterial ein theoretische Dichte von mindestens 98 % bedeutet, aber um eine gute mechanische Festigkeit sicherzustellen sollte das Material vorzugsweise eine Dichte über 99 % haben, wobei Dichten über 99,5 % die beste Festigkeit ergeben.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Brückeneinheiten wie beispielsweise Zahnabdeckungen und ein oder mehrere Brückenzähne als Ersatz für verlorene Zähne mit der Technik gemäß der US-PS 5,342,201 und US-PS 5,080,589 hergestellt. Als eine Alternative zu der herkömmlichen Technik mit Pressen und Sintern kann der Körper durch EPD (elektrophoretische Abscheidung) hergestellt werden, um darauf folgend in herkömmlicher Weise gesintert zu werden. Die Brückeneinheiten sollten darauf folgend mit einer hohen Anforderung an Festigkeit und Passung zu der verbundenen Brücke verbunden werden. Um einen akzeptablen Pass-Sitz zu erzielen, sollten die Brückeneinheiten während des gesamten Verbindungsvorganges in ihren positionellen Zuordnungen zueinander bleiben. Durch Durchführen des Verbindungsvorganges derart, dass die Brückeneinheiten auf einer feuerfesten Form platziert sind, d. h. einer feuerfesten Nachbildung des Basismodells der Mundsituation, kann die Position der Brückeneinheiten während des Verbindungsvorganges gesichert werden und es ist möglich, einen optimalen Pass-Sitz zu erhalten. Als Verbindungsmaterial kann ein Glas verwendet werden, das die Eigenschaften des Benetzens des dicht gesinterten Keramikmaterials haben soll, d. h. das Glas sollte bei der Temperatur, die während des Verbindungsvorganges verwendet wird, eine geringere Oberflächenenergie als das Keramikmaterial in den Brückeneinheiten haben. Das geschmolzene Glas wird sich leicht über die Oberflächen der Brückeneinheiten ausbreiten, um deren Oberflächenenergie zu senken. Das geschmolzene Glas muss eine geringe Viskosität haben, um in der Lage zu sein, sich in dem Spalt zwischen den Brückeneinheiten auszubreiten. Weiterhin sollte das Glas die Eigenschaft haben, dass es nicht zu wenig und nicht zu viel mit dem Keramikmaterial in den Brückeneinheiten reagiert, um zwischen dem Glas und dem Keramikmaterial an der Verbindungsstelle eine optimale Bindung zu erzielen. Um dies zu erzielen, sollte das Glas die gleichen Metalloxide wie das Material der Brückeneinheiten enthalten. Diese Menge sollte kleiner als die Sättigungsmenge der genannten Metalloxide in dem Glas bei Verbindungstemperatur sein. Der Wärmeausdehnungskoeffizient muss niedriger oder gleich dem des Keramikmaterials in den Brückeneinheiten sein, um das Entstehen von Brüchen während des Abkühlens zu vermeiden. Die Schmelztemperatur des Glases muss höher als die Schmelztemperatur des Verblendungsporzellans sein, um eine Zerstörung der Brücke während des darauf folgenden Einbrennens des Porzellans zu vermeiden. Die Verbindung sollte so gestaltet sein, dass in Richtung der Hauptkraft eine gewisse mechanische Verriegelung erhalten wird, um eine optimale Festigkeit zu erzielen. Wenn der Verbindungsvorgang der Brückeneinheiten mit einer korrekten feuerfesten Nachbildung des Basismodells durchgeführt wird, wird ein korrekt geformter Anschluss erzielt, und mit einem Glas mit den vorstehend angegebenen Eigenschaften wird die verbundene Brücke sehr druckfest, und gleichzeitig kann der Pass-Sitz optimal sein. Ein Beispiel für die wichtigen Hauptbestandteile einer Glaszusammensetzung, die beim Verbinden von hochreinem Aluminiumoxid gut funktioniert, sind 32 mol-% SiO₂, 24 mol-% B₂O₃, 18 mol-% Al₂O₃ sowie auch 12 mol-% La₂O₃. Eine Brücke, die mittels Glas verbunden ist, kann nachfolgend mit einer oder mehreren Schichten Dentalporzellan verblendet werden, um ein gutes Aussehen zu erzielen. Der Vorteil bei der Herstellung von Brücken mit der Technik gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass beispielsweise dicht gesintertes, hochfestes Aluminiumoxid verbunden werden kann, was zu einer Zahnbrücke mit hoher Festigkeit, optimalem Pass-Sitz und guten Aussehen führt, die bei herkömmlichen Zahnbrücken aus beispielsweise Metallkeramiken nicht erzielt werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Zahnbrücken, bestehend aus einem individuellen Kern (B) aus dicht gesinterter, hochfester Keramik, der mit Porzellan (A) mittels pulvermetallurgischer Verfahren verblendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen dicht gesinterten Brückenteile zu einem Brückenkern verbunden werden mittels Glas, welches im geschmolzenen Zustand das Keramikkernmaterial benetzt und sich dadurch in den Spalt zwischen den Brückenteilen ausbreitet und mit der Keramik reagiert derart, dass das Glas beim Abkühlen eine starke Verbindung zwischen den einzelnen dicht gesinterten Keramikbrückenteilen bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus einem hochfesten Keramikmaterial mit einer relativen Dichte > 98 % besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikkernmaterial aus einem oder mehreren der Oxide Al₂O₃, TiO₂, MgO, ZrO₂ oder ZrO₂ mit bis zu 10 Mol-% Y₂O₃, MgO oder CaO besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Verbinden verwendete Glas eine Oberflächenenergie bei der Verbindungstemperatur aufweist, die niedriger ist als die Oberflächenenergie des dicht gesinterten Kernmaterials.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas dieselben Metalloxide wie das Kernmaterial enthält in einer Menge, die unter dem Sättigungsgrad der erwähnten Metalloxide in dem Glas bei der Verbindungstemperatur liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der niedriger oder gleich ist wie der thermische Ausdehnungskoeffizient des dicht gesinterten Kernmaterials.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas die folgenden Hauptbestandteile enthält: SiO₂ 32 Mol-%, B₂O₃ 24 Mol-%, Al₂O₃ 18 Mol-% sowie La₂O₃ 12 Mol-%.