DE19827644A1 - Werkstoff mit integriertem Haftvermittler und adhäsivloses Verkleben unter Verwendung des Werkstoffes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und die Verwendung dieses Werkstoffes, dem vor der Polymerisation ein haftungsförderndes Additiv zugesetzt ist. Der Zusatz der Reaktivkomponente ermöglicht das dauerhafte oder temporäre adhäsivlose Verkleben des Werkstoffes mit weiteren Materialien. Beispielsweise kann durch den Zusatz eines Haftadditivs ein Prothesenkunststoff ohne Applikation eines zusätzlichen Adhäsivs bei Temperaturen unterhalb von 50 DEG C mit üblichen Unterfütterungsmaterialien unterfüttert werden. Der Einbau haftvermittelnder Reaktivkomponenten führt zu kraftschlüssigen Haftverbunden zwischen den zu verklebenden Werkstoffen, wie beispielsweise Unterfütterungssilicone und Prothesenkunststoff, ohne das sich die anderen physikalischen Eigenschaften des Haftverbundes und der Werkstoffe verschlechtern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und die Verwendung dieses Werkstoffes, dem vor der Polymerisation ein haftungsförderndes Additiv zugesetzt ist. Der Zusatz der Reaktivkomponente ermöglicht das dauerhafte oder temporäre adhäsivlose Verkle­ ben des Werkstoffes mit weiteren Materialien. Unter adhäsivlosem Verkleben soll im folgenden ein temporäres oder permanentes chemisches und/oder physikalisches Verbinden ohne Anwendung eines auf die Oberfläche eines der zu verbindenden Werkstoffe aufzutragenden externen Haftvermittlers verstanden werden. Der Begriff der Polymerisation ist im fachsprachlichen Sinn zu sehen, so daß auch Poly­ additionen, Polykondensationen und alle möglichen Verfahren zur Überführung von Monomeren in Polymere darunter verstanden werden.

Ziel der zahnärztlichen Prothetik ist die Wiederherstellung der Funktionstüchtigkeit des Kauorgans. Je nach Art und Ausmaß der Schädigung werden unterschiedliche Arten der prothetischen Versorgung gewählt (siehe z. B. K. Körber, Zahnärztliche Prothetik, 3. Auflage, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1985). So werden einzelne Zähne gewöhnlich durch Kronen, Onlays und lnlays wiederhergestellt. Diese Art der Re­ stauration wird als festsitzender Zahnersatz gekennzeichnet. Die zahntechnische Arbeit wird hierbei fest und dauerhaft mit der verbliebenen Zahnsubstanz verbunden. Einzelne fehlende Zähne werden generell mit Hilfe einer Brücke ersetzt. Die Brücke wird auf den benachbarten Zähne oder präparierten Stümpfen entweder dauerhaft verklebt oder mit Hilfe einer Teleskopkrone fixiert bzw. mit Hilfe eines Implantates verankert. Ist die Schädigung der Zahnsubstanz zu weit fortgeschritten, so kann die Funktionstüchtigkeit des Kauorgans nur noch durch eine partielle bzw. Totalprothese wiederhergestellt werden. Solche Prothesen werden oft auch als Intermediat­ prothese nach einem implantologischen Eingriff angefertigt, um eine optimale Wundheilung und das ungestörte Einwachsen des Implantates in den Kiefer zu ge­ währleisten. Als Werkstoff findet hierbei normalerweise Polymethylmethacrylat (PMMA) Verwendung. Produkte auf Basis von Urethan (wie z. B. Microbase der Firma DeTrey) oder PVC-PMMA-Mischpolymerisat (wie z. B. Luxene der Firma Top- Dent) sind gegenwärtig wenig verbreitet.

Prothesenkunststoffe müssen widerstandsfähig gegenüber permanenter mechani­ scher Beanspruchung sowie gegen Speisen und Getränke sein. Eine Verschlechte­ rung der Stabilität der Prothese sowie Verfärbungen u. ä. verhindern den Behand­ lungserfolg und machen eine kostspielige Neuanfertigung unumgänglich. Da der Kunststoff nach der Polymerisation nicht mehr formbar ist, können größere Paßun­ genauigkeiten, die nach einer gewissen Tragedauer z. B. durch Atrophieren ent­ stehen und zur schlechten Haftung der Prothese bzw. zu Druckstellen führen können, nicht mehr ausgeglichen werden. Außerdem sind generelle Unverträglich­ keiten zu Prothesenkunststoffen bzw. einzelnen Bestandteilen bekannt (siehe dazu z. B. M. Gebhart, J. Geier, D. Welker, Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift DZZ 51, 395- 398, 1996). Neben der kostspieligen Neuherstellung einer zweiten Prothese kann die schlechtpassende Prothese der veränderten Kiefersituation durch eine sogenannte Unterfütterung angepaßt werden (H. H. Caesar, Dental-Labor, XLV, 1609-1627, 1997). Für solche Arbeiten stehen unterschiedliche Materialien zur Verfügung wie Werkstoffe auf (Meth)acrylatbasis sowie Silicone (siehe: D. Welker, R. Göbel, S. Arndt, Quintessenz Zahntechnik 23, 675-680, 1997). Bei Siliconen wird als beson­ ders positiv angesehen, daß sie sehr stabil gegen Umwelteinflüsse sind sowie über elastische Eigenschaften verfügen, wodurch der Kaudruck gleichmäßig über die Prothese verteilt wird und Druckstellen ausgeschlossen sind. Die marktüblichen Siliconprodukte werden nach ihrer Vernetzungstemperatur in heiß- und kalthärtende Produkte eingeteilt, wobei unter Kalthärtung eine Vernetzungstemperatur bis ca. 50°C verstanden wird. Während Heißhärtung mit Peroxid durchgeführt wird, sind bei der Kalthärtung prinzipiell zwei Mechanismen, die Additions- und die Kondensations­ reaktion, möglich (siehe: Eichner, Kappert (Hrsg.), Zahnärztliche Werkstoffe und ihre Verarbeitung, Bd.1, 6.Aufl., Hüthig-Verlag, Heidelberg, 1996). Während bei der Unterfütterung mit (Meth)acrylatwerkstoffen gewöhnlich auf eine besondere Vor­ bereitung der Prothesenoberfläche durch Auftragen eines Adhäsivs verzichtet werden kann, da Unterfütterung und Prothesenkunststoff chemisch ähnlich sind, ist für die Siliconunterfütterung die Applikation eines Haftvermittlers obligatorisch. Besonders vorteilhaft und zeitsparend sind Unterfütterungen mit kalthärtendem Silicon. Diese können im Gegensatz zu heißhärtenden Unterfütterungen gegebenen­ falls auch chairside am Patienten durchgeführt werden, so daß er nicht zu lange auf seine Prothese verzichten muß. Auch eine Unterfütterung im Drucktopf mit kalt- härtendem Silicon ist schneller als eine heißhärtende durchzuführen, da Aufheiz-, Abkühl- und Polymerisationszeiten deutlich kürzer sind. Bei der Durchführung einer Siliconunterfütterung sind folgende Arbeitsschritte notwendig: Reinigung der Pro­ these, Abschleifen, Reinigung, Applikation des Adhäsivs, Auftragen des Silicons, Aushärtung, Bearbeitung. Die meisten Mißerfolge bei Unterfütterungsversuchen sind erfahrungsgemäß auf Fehlapplikation des Adhäsivs zurückzuführen (s. z. B. E. Cimbura; Quintessenz 6, 1997). So haftet Silicon nur an den Stellen, an denen Ad­ häsiv in ausreichender Menge aufgetragen worden ist. Wird vor bzw. nach der Appli­ kation des Adhäsivs die Prothesenoberfläche berührt, kann der Haftverbund ver­ ringert bzw. eine Haftung verhindert werden. Auch erfordern Adhäsive oftmals eine unvorteilhaft lange Ablüftzeit von 1 h, da die zur Verbindungsknüpfung befähigten Reaktivgruppen erst durch Reaktion mit Luftfeuchtigkeit gebildet werden. Dieses Problem ist besonders bei Unterfütterungsmaterialien auf Basis kondensations­ vernetzender Silicone (C-Silicone) bekannt. Eine deutliche Erleichterung stellen 2- bzw. 1-Komponentenadhäsive (z. B. OS-DE 195 39 653, EP-OS 632 060, EP-OS 826 359) dar, die nach kurzer Trockenzeit von höchstens 3 Min. beschichtet werden können. Trotzdem bleiben die o. g. fehleranfälligen Arbeitsschritte bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Werkstoff zur Verfügung zu stellen und die Ver­ wendung des Werkstoffes zum adhäsivlosen Verkleben, wobei die genannten Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch einen Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und der Verwendung des Werkstoffes nach einem der Ansprüche 5 bis 8. Dem Werkstoff wird eine Reaktivkomponente zur Haftvermittlung vor der Polymerisation zugesetzt. Dies ermöglicht beispielsweise, daß ein Prothesenwerkstoff ohne Applikation eines zusätzlichen Adhäsivs bei Temperaturen unterhalb von 50°C mit üblichen Unterfütterungsmaterialien unter­ füttert werden kann. Der Einbau haftvermittelnder Reaktivkomponenten führt zu kraftschlüssigen Haftverbunden zwischen den zu verklebenden Werkstoffen, wie beispielsweise Unterfütterungssiliconen und Prothesenkunststoff, ohne das sich die anderen physikalischen Eigenschaften des Haftverbundes und der Werkstoffe ver­ schlechtern. Bevorzugt wird der Zusatz von 20 Gew.-% der haftungsfördernden Reaktivkomponente. Für den Fachmann ist offensichtlich, daß eine Kunststoff­ flüssigkeit auch direkt mit Zusatz des Additivs verarbeitungsfertig hergestellt werden kann.

Bei den haftungsfördernden Additiven handelt es sich um Komponenten, die sowohl in das (Meth)acrylatnetzwerk eines Kunststoffes einpolymerisierbar sind als auch Vernetzungsstellen für beispielsweise Unterfütterungssilicone zur Verfügung stellen. Diese haftungsfördernde Additive können sowohl in den Prothesenkunststoff als auch in den Unterfütterungswerkstoff eingarbeitet sein. Im Unterfütterungswerkstoff können beispielsweise α,ω-Hydroxy-terminierte Polydimethylsiloxane vorhanden sein, die sowohl befähigt sind mit dem in den Kunststoff eingebauten Reaktiv­ komponenten sich chemisch zu verbinden, als auch im Unterfütterungswerkstoff auszupolymerisieren. Für kondensationsvernetzende Silicone als Unterfütterungs­ werkstoffe kommen als Additive beispielsweise Verbindungen der Substanzklasse der (meth)acrylsubstituierten Alkoxysilane infrage. Zusätze solcher Substanzen zu Prothesenflüssigkeit sind aus DE-PS 30 38 153 bekannt. Die Zusätze werden als Haftmittel zwischen Prothesen- und Zahnkunststoff eingesetzt. Hierbei sind die ein­ gesetzten Mengen jedoch deutlich geringer als in den erfindungsgemäßen Werk­ stoff. Ferner ist nach dem Stand der Technik zu erwarten, daß sich bei einer hohen Zudosierung eines Additivs, die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes ver­ schlechtern. Überraschenderweise zeigte sich jedoch, daß sich bei Zusatz eines haftvermittelnden Additivs zu einem Werkstoff ein kraftschlüssiger Haftverbund zwischen Prothesenkunststoff und Unterfütterungssilicon ergibt, ohne daß die mechanischen Eigenschaften beeinflußt werden.

Dem Fachmann ist ersichtlich, daß die beschriebenen Werkstoffe und die Verwen­ dung nicht nur auf einen Prothesenkunststoff sowie ein C-Silicon und auf das Ver­ binden des Prothesenwerkstoffes mit einem C- Silikon beschränkt sind. Durch Zusatz geeigneter Additive ist auch ein Verbund zu A-Siliconen zu erreichen. Darüber hinaus ist es auch möglich nicht nur einen Kunststoff zu unterfüttern sondern auch einen Schutzlack auf Kunststoffen in der erfindungsgemäßen Art und Weise zu befestigen. Weiterhin ist das adhäsivlose Verkleben von Siliconprodukten mit Prothesen für andere Anwendungen (z. B. Versiegelung gegen Befall mit Mikro­ organismen, Schutz gegen Bruch und Verfärbung etc.) offenbart. Darüber hinaus ist auch das Verkleben eines auszuhärtenden Werkstoffes mit einem darauf zu polymerisierenden Werkstoff zeitgleich möglich. D. h. die Aushärtung, Polymerisation und Verklebung beider Werkstoffe geschieht zeitgleich in einem Arbeitsschritt. Eine Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf den dentalen Bereich beschränkt.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie einzuschränken.

Beispiel 1 Verkleben eines Prothesenkunststoffes mit einem C-Silicon Kunststoff 1 (mit Haftadditiv)

Zu einer Kunststoffflüssigkeit (PalaXpress, Kulzer, Wehrheim) werden 25 Gew.-% einer Mischung, bestehend aus 80 Gew.-% Haftadditiv (Osi Specialities, Düsseldorf) und 20 Gew.-% Vernetzer (Röhm, Darmstadt), gegeben und homogen eingerührt.

Der Vernetzer erhält den Vernetzunggrad gleich. Anschließend wird Kunststoffpulver (PalaXpress, Kulzer, Wehrheim) zugegeben und nach Herstellerangaben im Ver­ hältnis 20 g Pulver / 14 ml Flüssigkeit gemischt. Die Aushärtung erfolgt bei 55°C in einer isolierten Gipsküvette innerhalb von 20 Minuten unter einem Druck von 2 bar. Anschließend läßt man abkühlen. Die erhaltene Kunststoffplatte (Kunststoff 1, 64 × 60 × 2,5 mm nach ISO 1567, Punkt 7.4.1) wird zur Prüfung von Haftverbund und mechanischen Eigenschaften zersägt.

Beispiel 2 Kunststoff 2 (ohne Haftadditiv)

Ein Kunststoff wird ohne Zusatz der Haftadditivmischung, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt und zersägt (Kunststoff 2).

Prüfung der mechanischen Eigenschaften

Es werden je drei Kunststoff-Prüfkörper nach ISO 1567, Punkt 7.4.5 (64 × 10 × 2,5 mm) für 24 h in Aqua dest. bei 37°C gelagert und einer Biegebruchprüfung unterzogen.

DB: Durchbiegung bei x - Newton in mm
F_max: maximal aufgewendete Kraft in Newton
L_max: maximale Längenausdehnung in mm

Bewertung: Es lassen sich keine wesentlichen, im Rahmen der Meßgenauigkeiten, Unterschiede zwischen den beiden Kunststoffen in bezug auf ihre mechanischen Eigenschaften feststellen.

Prüfung des Haftverbunds

Der Haftverbund wird an Prüfkörpern mit überlappender Verklebung (10 × 10 mm) mit Hilfe eines Zug-Scherversuchs bestimmt. Es werden je 3 Prüfkörper, bestehend aus je 2 Kunststoffplättchen (30 × 10 × 2,5 mm) hergestellt. Die Klebefläche wird durch Sandstrahlen gleichmäßig aufgerauht und anschließend mit Isopropanol abgewischt. In Versuch 1 wird Kunststoff 1 mit Ufi Gel P (VOCO, Cuxhaven) ohne Adhäsiv, in Versuch 2 Kunststoff 2 ohne sowie in Versuch 3 mit Ufi Gel P Adhäsiv (VOCO, Cuxhaven) verbunden. Die Aushärtung des Silicons erfolgt in 15 Min bei 40°C im Dampfraum eines Drucktopfs bei 4 bar Druck. In einem 4. und 5. Versuch wird der Kunststoff 1 unter anderen Aushärtebedingungen für das Silicon verbunden: Ver­ such 4: Verlängerung der Aushärtedauer im Drucktopf auf 20 Minuten, Erhöhung der Temperatur auf 45°C; Versuch 5: Aushärtung 7 Minuten im Dampfraum eines Wasserbades, 37°C, ohne Druck

Bewertung: Die durch bloßes Anrauhen erzielbare retentive Haftung liegt bei 9 N/cm². Die Haftwerte des erfindungsgemäßen Kunststoffs liegen mindestens so hoch wie diejenigen des Vergleichskunststoffes, auf den Adhäsiv aufgetragen wurde. Die konkreten Aushärtebedingungen des Silicon beeinflussen den Haftwert signifikant.

Es zeigt sich, daß Haftadditive Kunststoffen, vornehmlich Prothesenkunststoffen, zu­ gesetzt werden können, ohne daß ihre mechanischen Eigenschaften signifikant be­ einflußt werden. Zudem werden kraftschlüssige Haftverbunde erhalten.

Claims (8)

1. Werkstoff zum dauerhaften oder temporären adhäsivlosen Verkleben mit weiteren Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstoff vor der Polymerisation ein Haftvermittleradditiv zugesetzt ist.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein PMMA-Kunst­ stoff ist.

3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Unter­ fütterungswerkstoff ist.

4. Werkstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werk­ stoff vor der Polymerisation ein Haftvermittleradditiv im Bereich von 0,01 bis 40 Gew.-% bezogen auf die Gesamtwerkstoffmasse zugesetzt ist.

5. Verwendung eines Werkstoffes zum dauerhaften oder temporären adhäsivlosen Verkleben mit weiteren Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstoff vor der Polymerisation ein Haftvermittleradditiv zugesetzt ist.

6. Verwendung eines Prothesenkunststoffes zur Unterfütterung von Prothesen, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Prothesenkunststoff vor der Polymerisation ein Haftvermittleradditiv zugesetzt ist.

7. Verwendung eines Unterfütterungsmaterials zur Unterfütterung von Prothesen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material vor der Polymerisation ein Haftver­ mittleradditiv zugesetzt ist.

8. Verwendung eines Werkstoffes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Werkstoff vor der Polymerisation ein Haftvermittleradditiv im Bereich von 0,01 bis 40 Gew.-% bezogen auf die Gesamtwerkstoffmasse zuge­ setzt ist.