NO852087L - Fremgangsmaate og apparat for fremstilling av stoepte polymergjenstander. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår sprøytestøping

eller overføringsstøping av polymerbare harpikser og angår mer spesielt, men ikke utelukkende, en nøyaktig og pålitelig støping av underlag for tannproteser.

Oppbygning av tannproteser som holder seg på plass og er komfortable og varige, er en høyst komplisert oppgave som det hittil har vært usedvanlig vanskelig å fullføre. Den vanlige metode med presstøping har en rekke mangler, men til tross for ulempene er den fortsatt utstrakt anvendt på grunn av økonomiske faktorer som krever lave omkostninger og enkel-het. En rekke innviklede forsøk er blitt gjort på å for-bedre denne metode, men ingen av disse har ennu funnet utstrakt anvendelse eller bifall. Disse forsøk har hoved-sakelig vært rettet på å overvinne vanskeligheter som er forbundet med omvandlingen av monomere organiske væsker til stabile polymerer med høy molekylvekt og den derav følgende volumreduksjon.

I US patent 2806253 og vest-tysk patent nr. 2312934 er metoder beskrevet for oppnåelse av nøyaktige dental avstøp-ninger fra varmpolymeriserte acrylharpikser under anvendelse av trykksprøytemetoder. Begge metoder omfatter et prinsipp som er basert på varmegradienter og retningsorientert polymerisasjon med hurtige behandlingssykluser.

Den metode som er beskrevet i US patent 2806253, er beregnet på å skulle polymerisere harpiksen i direkte kontakt med overflaten av en munnavstøpning før andre områder. Den ønskede varmestrøm dirigeres ved hjelp av en egnet anordning av materialer med forskjellige varmeledningsevner i et innelukke for formen. En polymerisasjonsprosess anvendes som øker temperaturen til 10 4,5°C i løpet av 45 minutter. I vest-tysk patent 2312934 er en annen metode beskrevet, hvor avlukket for en proteseform forårsaker en temperaturgradient når det er delvis neddykket i kokende vann. Dette apparat er slik at polymerisasjonen begynner på de punkter som befinner seg lengst vekk fra en injiser-ingskanal, og efterhvert som denne finner sted, er det beregnet at harpiksens krympning skal kompenseres med en strøm av mer materiale som kommer inn i formen under trykk fra et forråd. Temperaturen på 100°C opprettholdes i 35 minutter. Formene står imidlertid under sterk spenning fra apparatet og arbeidsbetingelsene for denne metode, og dette kan i praksis hyppig føre til deformasjon eller endog brudd i formene, og de erholdte støpestykkers overflatekvalitet og slagfasthet later mye tilbake å ønske.

Det tilveiebringes ifølge den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte ved fremstilling av støpte gjenstander ved injisering av polymeriserbart støpemateriale i en form,

hvor fremgangsmåten omfatter de trinn at

den nevnte form lages slik at den får et formhulrom med ønsket form og dimensjoner, formulhulrommets innvendige overflater behandles slik at de vil slippe den støpte gjenstand som skal fremstilles, formhulrommet forbindes med en beholder for det nevnte materiale, trykk påføres på materialet for å injisere dette i formhulrommet og øke temperaturen i dette for å bevirke polymerisasjon, og fremgangsmåten er særpreget ved det trinn at formens temperatur økes til en verdi (typisk 66°C) som bare er tilstrekkelig høy til å forårsake en regulert polymerisasjon uten vesentlige eksotermiske virkninger, inntil en ønsket materialdensitet er blitt oppnådd, og først da avsluttets polymerisasjonsprosessen (typisk ved å øke formens temperatur til en vesentlig høyere temperatur).

Det tilveiebringes ved oppfinnelsen dessuten et sprøytestøpeapparat som er særpreget ved at det omfatter et kammer som er dannet mellom to lukkedeler for å danne og inneholde en form, idet kammeret er forsynt med anordninger for å injisere støpemateriale i form av et fluid under trykk i et formhulrom i en form som inneholdes i kammeret.

Kammeret er fortrinnsvis dannet mellom to gjensidig mot hverandre vendte løsbare stengeplater anordnet i avstand ved hjelp av et legeme som strekker seg rundt formens sider mellom stengeplatene, idet en del av legemet kan beveges utad i forhold til resten for at formen utskiftbart kan frigjøres fra kammerets innvendige overflate.

For nærmere å beskrive den foreliggende oppfinnelse vil en fremgangsmåte ved fremstilling av en acrylprotese nu bli beskrevet ved hjelp av et eksempel og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvorav Fig. 1 og 2 viser demonterte komponenter for et støpe-apparat,

Fig. 3 viser et montert apparat,

Fig. 4 viser et snitt gjennom et delvis montert apparat,

og

Fig. 5 viser et modifisert apparat for støping av flere tannproteser.

Fremstilling av acryltannproteser ved hjelp av voksut-smeltningsmetoden i en tannprotesekolbe er velkjent for tann-praktikere og -teknikere og behøver derfor ikke å bli detaljert beskrevet. Kort oppsummert blir først et av-trykk av munnen reprodusert i et dentalt stenmodell-materiale, og kunstige tenner innsettes i voks for å danne en tannprotesekopi. Efter tilpasningsforsøk med denne voksprotese i pasientens munn, blir denne forseglet med voks til den støpte stenmodell hvis base festes i en gipsmørtel slik at tennene stikker ut fra halvparten av en protesekolbe. Når mørtelen har herdet, blir overflatene belagt med et skillemiddel. Den gjenværende halvdel av tannprotesekolben blir fylt med mer gipsmørtel og montert med den første del inneholdende vokskopiprotesen for støping. Den ferdige tannprotesekolbe blir derefter neddykket i kokende vann i kort tid, og de to halvdeler blir skilt fra hverandre og voksen fjernet med kokende vann og rensemiddel. Alle overflater bortsett fra tennene blir belagt med et formtetnings-middel før acrylharpiksen blir støpt i kolben under trykk.

Ifølge den foretrukne støpemetode i henhold til oppfinnelsen blir formen dannet i en kolbe i

form av en formbeholder, som den som er vist demontert på

Fig, 1 og 2. Formbeholderen omfatter hoveddeler 1 og 2 med sidedeler 3 og 4 med nøyaktig avpassede overflater slik at når de bringes sammen, vil de danne en kasse som kan stenges på hver side ved hjelp av tett tilpassede metallplater 5 og 6. En ende av hoveddelen 1 stenges med en vertikal plate

7 anordnet rettvinklet i forhold til og permanent fast-skrudd i den stive plate 5. Den tilsvarende ende av hoved delen 2 kan stenges ved hjelp av en endeplate 8 som kan være forsynt med og festet ved hjelp av muttere 9 og skruestusser 10 efter at formningsmørtelmaterialet er blitt fylt i formbeholderen via åpningen mellom beholderender 12. Hovedelene 1 og 2 og sidedelene 3 og 4 er laget av en polymer som er noe fleksibel og som gjør at endene 11 av sidedelene 3 og endene 12 av sidedelene 4 manuelt kan presses litt fra hverandre efter at stengeplatene er blitt fjernet, for frigjøring og lett fjernelse av formen. Hver av hoveddelene 1 og 2 har en hals 13 og 14 hvis indre er utformet med en ringformig fordypning 15 for å motta en ringflens 16 for et sylinderhus 17 som inneholder en injiseringssylinder 18 med et injiseringsmunnstykke 19 for innføring i formbeholderens indre når denne er montert. Delene 1 og 2 har også innadrettede utstikninger henholdsvis 27 og 28 som virker slik at de bremser temperaturøkning i området for injiseringsmunnstykket. SyUnderhuset 17 er forsynt med et vindu 20 med gradinndeling mot hvilken.den progressive bevegelse av et stempel 25 kan iakttas og måles i injiseringssylinderen 18 som er gjennomsiktig.

Fig. 3 viser et oppriss av en fullstendig montasje hvorav fremgår at sylinderhuset 17 er blitt montert i delhalsene 13 og 14 og at en påskrubar fluidtrykkbetjenbar aktivator 31 er festet til sylinderhusets 17 gjengede ende 21. Denne aktivator 31 driver stemplet 25 i injiseringssylinderen 18 når denne befinner seg i sylinderhuset 17. For støpeoperasjonen blir trykk til å begynne med påført fra en trykkluftledning via en raskt frigjøringsbar kopling og ventil 32. Efter at et ønsket trykk kan avleses på et manometer 33, kan koplingen og ventilen 32 frigjøres fra luftledningen og apparatet under bibeholdelse av trykket fjernes for polymerisasjon.

Under anvendelse av hoveddelen 1 for den ovenfor beskrevne formbeholder sammen med stengeplatene 5 og 7 montert på denne blir den ferdigjusterte vokstannprotesekopi, forseglet til en støpt stenmodell (ADA spesifikasjon type IV), innført i et gipsformmateriale med lav ekspansjon som nivelleres til den øvre overflate av utstikningene 3, mens vokstannprotesen og tennene rager ut fra overflaten. Dette trinn er vist på Fig. 4 hvor den støpte vokskopi også er vist forbundet med injiseringsmunnstykket 19 ved hjelp av et voks-forbindende innløp 26, men innløpet kan om ønsket lages senere. Efter størkning blir gipsmørtelens eksponerte overflate behandlet med såpe som virker som slippmiddel, før alle voksoverflater og de kunstige tenner blir belagt med et 4 mm lag av dentalsten (ADA spesifikasjon type IV) som får herde i 15 minutter. Formbeholderen blir derefter montert som antydet på Fig. 1 med et imitasjonsmunnstykke (vist ved innføyelsen 29) som skal innta åpningen 19a. Den blir derefter fylt med mørtel mens den er understøttet slik at den står oppreist og med delhalsene 13 og 14 nedad, før platen 8 bringes i stilling på stussene 10. Mutterne 9 efterlates løst pågjenget for å tillate en viss ekspansjon ved størkning. Den ferdige form kan frigjøres fra beholderen efter størkningen ved å fjerne platene 5 og 7, 6

og 8, ved forsiktig å presse utstikningenes 3 ender 11 og utstikningenes .4 ender 12 fra hverandre og ved å løfte hoveddelene 1 og 2 bort fra den inneholdte form. Derved frigjøres sylinderhuset 17 og injiseringssylinderen 18 fra holder-sporet 15. Formbeholderen kan derefter anvendes for å fremstille ytterligere slike former dersom dette skulle være nødvendig.

Fra hver form som er blitt laget, på denne måte, blir voksen fjernet ved neddykking i varmt vann (52°C) i 30 minutter før formen skilles i to halvdeler. Den myknede voks blir fjernet fra formen, og en eventuell rest blir fjernet ved omhyggelig rensing med kokende vann og rensemiddel. Dersom et forbindende innløp 26 ikke tidligere er blitt utformet i en voks, kan en kanal tilskjæres ved anvendelse av et 6 mm carbidbor slik at støpematerialet vil strømme fra injiseringssylinderen 18 inn i f ormhulrommet. De to formhalvdeler eller formstener holdes sammen, og formvolumet blir målt ved å fylle hulrommet med vann fra en gradinndelt pipette via innløpskanalen. Samtlige overflater til formstenene blir dereftervomhyggelig tørket før formningsoverflåtene blir belagt med tre lag av et alginattetningsmiddel som formslippmiddel. Formstenene blir ført tilbake til hoveddelene 1 og 2 og formbeholderen på ny montert i henhold til Fig. 1, innbefattende sylinderhuset 17.

En målt mengde av én med gummi podet kopolymer av methylmethacrylat i form av perler blir blandet med en methylmethacrylatmonomer i et volumforhold av 3:1 og over-ført til injiseringssylinderen 18. Methylmethacrylat-monomeren inneholder en egnet andel av ethylenglycoldi-methylacrylat som tverrbindingsmiddel.

Luftoverskuddet blir fjernet ved å kondensere materialet med et stempel 25, og perlene gis tilstrekkelig tid til at de vil bli i det minste delvis oppløst i monomeren. Injiseringssylinderen blir derefter anbragt sammen med sylinderhuset 17, og den fluidtrykkbetjenbare aktivator 31 blir skrudd på gjengen 21. Lufttrykket i aktivatoren 31

blir gradvis øket inntil trykket er tilstrekkelig til å injisere materialet fra injiseringssylinderen i formhulrommet. Trykket blir derefter tilnærmet fordoblet til ca. 6,3 kg/cm , og apparatet får henstå i 5 minutter for å sikre at formen blir fullstendig fylt. Apparatet blir derefter koblet fra luftledningen mens hurtiglåskoplingen og ventilen 32 sikrer at trykket blir opprettholdt, og beholderlegemet blir neddykket i vann til merket 24 på platen 6 ved en temperatur av typisk 6 6°C idet dette er en temperatur ved hvilken en regulert, langsom polymerisasjon vil bli under-støttet uten noen vesentlig hurtig eksotermisk reaksjon.

En tiltagende volumreduksjon iakttas gjennom vinduet 20 i løpet av en tidsperiode på typisk 2 timer i avhengighet av formvolumet. Efter at denne volumreduksjon er avsluttet, økes vannets temperatur til nær kokepunktet i en ytterligere tid på 1 time i løpet av hvilken ytterligere herding finner sted. For å unngå termisk spenning i tannprotesebasen som er blitt støpt på denne måte og for å sikre at optimale mekaniske egenskaper vil bli oppnådd blir hele montasjen derefter langsomt avkjølt til værelsetemperatur. Formen blir derefter fjernet fra beholderen og mørtelen forsiktig brutt ned for å frigjøre tannprotesen som har en usedvanlig

fin overflate som krever svært lite polering.

Det vil lett forstås fra Fig. 5 at dersom delene 1 og 2 ifølge Fig. 1 gjøres bredere og dersom det anvendes større stengeplater 5 og 7, 6 og 8, kan to tannprotesebase-modeller være lagt inn i den samme form i en formbeholder. To kanaler 38, 39 kan anvendes som fører fra det eneste injiseringsmunnstykke 19, som vist, for samtidig ved hjelp av sprøytestøping og polymerisasjon å fremstille to tann-protesebaser. Metoden er i det vesentlige som beskrevet ovenfor i forbindelse med en enkelt tannprotesebase.

Som et alternativ til et vindu 20, som vist på

Fig. 3, 4 og 5, kan aktivatorlegemet 31 være laget av en gjennomsiktiq polymer gjennom hvilken bevegelsen av aktivator-stemplet kan iakttas mot en måleskala, som beskrevet ovenfor i forbindelse med bruk av apparatet.

Selv om metoden for bruk av apparatet som beskrevet ovenfor innbefatter neddykking av formbeholderen inntil merket 2 4 i oppvarmet vann, kan det vise seg å være mer bekvemt, selv om dette eventuelt kan være mer kostbart, å forsyne apparatet med en løsbar, elektrisk oppvarmet skjerm og en egnet temperaturreguleringsanordning for å oppnå å regulere den ønskede polymerisasjonstemperatur.

Ifølge en ytterligere utførelsesform kan platene, som 6 og 7 ifølge Fig. 1, være forsynt med innebygde elektriske oppvarmingselementer og en egnet termoelektrisk opererbar temperaturreguleringsinnretning.

Bortsett fra platene 5, 6, 7 og 8 kan de fleste av komponentdelene for apparatet ifølge oppfinnelsen være selv-stendig konstruert for presisjonssprøytestøping slik at kostbart og tidkrevende maskineri i vesentlig grad kan elimineres ved massefremsti Iling av apparatet.

Ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen og de forskjellige utførelsesformer av dette fås et bekvemt og forholdsvis rimelig sprøytestøpeapparat som ikke bare gjør det mulig i rekkefølge å fremstille flere former i det samme apparat, fjerne disse for å fjerne voks og derefter på ny anbringe disse i formbeholderen for støping, men det har også vist seg at spenninger i formen og i den frem-

stilte støpte gjenstand sterkt kan reduseres.

Selv om det nye apparat som her er blitt beskrevet under henvisning til de ledsagende tegninger er blitt konstruert mer spesielt for bekvemt å utføre sprøyte-

støping eller overføringsstøping som også er blitt beskrevet, er apparatet ikke nødvendigvis å begrense til anvendelse i forbindelse med en slik metode. Det er i virkeligheten mulig at andre metoder med tid og stunder kan bli utviklet og hvis utførelse i praksis spesielt bekvemt kan foretas ved anvendelse av det beskrevne apparat eller en variant av dette.

Med den nevnte monomer og de nevnte andeler av denne sammen med den med gummi podede kopolymer av methylmethacrylat kan den første del av polymerisasjonsprosessen best ut-

føres ved en temperatur av ca. 66°C. Det vil imidlertid forstås at med andre materialer kan en annen foretrukken temperatur velges ved hvilken en hurtig eksotermisk reak-

sjon ikke vil forekomme.

Ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte

ved hjelp av hvilken en hoveddel av polymerisasjonen av den valgte monomer kan utføres på regulert måte ved en temperatur, ved hvilken en hurtig eksotermisk reaksjon ikke forekommer, kan en veltilpasset, stabil, polymertannprotesebase med høy slagfasthet fremstilles. Dette antas å være resultatet av at en jevn polymerisasjon finner sted under hele støpingen uten lokale hurtigere polymerisasjonssentra, og også av at den anvendte fremgangsmåte og det anvendte apparat gjør det mulig for materiale å strømme mellom formen og injiseringssylinderen i løpet av polymerisasjonsprosessen.

Slagfastheten, den fjærende evne og den langvarige dimensjonsstabilitet for en tannprotesebase fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen blir ytterligere for-bedret ved den nye anvendelse av en spesifikt valgt med gummi podet kopolymer av methylmethacrylat i form av perler som et tannprotesebasemateriale. De erholdte tannprotese-baser tåles bedre av pasientene enn hittil.

På grunn av at støpeapparatet har et legeme 1, 2

dannet av en polymer hvis ekspansjonsegenskaper selv er

valgt slik at de vil ligge nær de syntetiske materialerssom skal inneholdes i disse, kan uønskede spenninger som ellers kan oppstå i de nevnte inneholdte materialer, i det vesentlige hindres, og dette forbedrer de erholdte støpte gjenstanders kvalitet.

Selv om fremgangsmåten og apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelse er blitt mer spesielt beskrevet ovenfor under henvisning til sprøytestøping av tannprotese-baser, er den foreliggende oppfinnelse selvfølgelig også anvendbar i forbindelse med presisjonsstøping av andre komponenter for forskjellige spesielle anvendelser.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av formede gjenstander ved injisering av et polymeriserbart formningsmateriale i en form, omfattende de trinn at en form som nevnt lages slik at den får et formhulrom med ønsket form og dimensjoner, formhulrommets innvendige overflate blir, om nød-vendig, behandlet slik at den vil slippe den formede gjenstand som skal fremstilles, formhulrommet forbindes med en beholder for det nevnte materiale, trykk påføres på det nevnte materiale for å injisere dette i formhulrommet, og dets temperaturø kes for å bevirke polymerisasjon, karakterisert ved at det bevirkes en temperaturøkning til en verdi (typisk 66°C ved anvendelse av enkelte derivater av acrylsyre eller methacrylsyre) som bare er tilstrekkelig høy til å bevirke en ordnet polymerisasjon ledsaget av materialflyting uten uregulerte eksotermiske virkninger, og når en ønsket materialdensitet er blitt oppnådd, avsluttes polymerisasjonsprosessen typisk ved ytterligere å øke temperaturen i formen til en vesentlig høyere temperatur.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som det polymeriser-bare materiale anvendes en blanding av en med gummi podet kopolymer av methylmethacrylat og minst én monomerester av acrylsyre eller methacrylsyre.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at kopolymeren anvendes i form av perler.

4. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det omfatter et kammer dannet mellom to stengedeler (5,6) for å danne og inneholde en form (36), idet kammeret har en injiseringsanordning (17, 18, 19, 31)for å injisere formningsmateriale i form av et fluid under trykk i formhulrommet (35) til formen som inneholdes i kammeret.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at kammeret er dannet mellom to løsbare stengeplater (5,6) som er vendt mot hverandre og anordnet i avstand fra hverandre ved hjelp av et legeme (1,2) som strekker seg rundt formens sider mellom stengeplatene, og idet en del (3, 4) av legemet kan beveges utad i forhold til resten for å gjøre det mulig utskiftnings-bart å frigjøre formen fra kammerets innvendige overflate.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at platene (5, 6) er laget av et materiale med en varmeledningsevne som er forholdsvis høyere enn varmeledningsevnen for materialet som legemet (1,2) er laget av.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at legemet (1,2) er laget av et materiale som er fjærende fleksibelt for å tillata den nevnte bevegelse.

8. Apparat ifølge krav 4-7, karakterisert ved at injiseringsanordningen har en trykkbetjenbar stempelaktivator (31) og en avstengnings-ventil (32), hvorved aktivatoren når den er blitt satt under trykk fra en trykkilde, kan frigjø res fra kilden under polymerisasjonen.

9. Apparat ifølge krav 4-7 eller 8, karakterisert ved at det omfatter en tørr oppvarmingsanordning.

10. Formningsapparat som omfatter et kammer dannet mellom to stengedeler for å danne og inneholde en form, idet kammeret har en anordning for å injisere fofmriingsmateriale i form av et fluid under trykk i formen inneholdt i kammeret fra utsiden av dette, karakterisert ved at kammeret er dannet av to løsbare stengeplater (5,6) som er vendt mot hverandre og holdt i avstand fra hverandre av et legeme (1, 2) som strekker seg rundt sidene av formen når denne befinner seg i kammeret, og idet én side (11, 12) av legemet (1, 2) kan beveges slik utad i forhold til resten at formen kan bli ut-skiftningsbart frigjort fra intim kontakt med kammerets innvendige overflate.