DE19902208C2

DE19902208C2 - Goldlegierung für Zahnersatz aus Porzellan/Metall

Info

Publication number: DE19902208C2
Application number: DE19902208A
Authority: DE
Inventors: Paul J Cascone
Original assignee: Argen Corp
Current assignee: Argen Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: ITTO990114A1; IT1307222B1; US5922276A; DE19902208A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Goldlegierung für die Herstellung von Zahnersatz, bei dem Porzellan mit Metall verschmolzen ist, für Porzellan/Metall-Verbunde.

Goldlegierungen werden seit langem für die Herstellung von Zahnersatz, wie künstlichen Zähnen und Zahnprothesenteilen, verwendet.

Aus ästhetischen Gründen ist ein Aufbau, bei dem Porzellan mit Metall verschmolzen ist, immer beliebter geworden.

Die Erfindung des Verfahrens zur Herstellung von mit Metall verschmolzenem Porzellan (Weinstein, et al. U.S.-Patent 3,052,982) ist auf dem Markt bereitwillig angenommen worden und wurde das Verfahren der Wahl, weil sowohl Funktion als auch Ästhetik involviert sind. Dieses Verfahren besteht darin, eine dünne Unterstruktur aus einer Metallegierung zu gießen und aufeinanderfolgende Porzellanschichten auf die Legierung zu backen, bis die richtige Menge und Form erreicht wird. Das Porzellan vermittelt die naturgetreue Erscheinung von echten Zähnen, während die Unterstruktur aus einer Metallegierung für die notwendige Festigkeit und Haltbarkeit bei wiederholtem Kauen sorgt.

Die Erfordernisse für Legierungen, die in einem Aufbau aus mit Metall verschmolzenem Porzellan verwendet werden, werden gemäß dem Stand der Technik wie folgt angegeben:

1. Hohe Festigkeit
Das U.S.-Patent 3,981,723 zum Beispiel zeigt eine Legierung, die Festigkeitswerte aufweist, die sich den, in ADA Nr. 5 oder Goldlegierungen für Zahnguss Typ IV gegebenen Angaben annähert (Typ IV bezeichnet die höchsten Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit).
2. Thermischer Ausdehnungskoeffizient, "passend" zum Porzellan
Das U.S.-Patent 5,423,680 zum Beispiel diskutiert den Bereich der auf dem Markt präsenten keramischen, thermischen Ausdehnungskoeffizienten und zeigt, wie die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Legierungen auf hohe Werte zu bringen sind.
3. Verbindbarkeit mit Porzellan
In den 60'er Jahren wurde die Notwendigkeit des Vorhandenseins eines Oxides auf der Metalloberfläche für das Anhaften des Porzellans erkannt. Das U.S.-Patent 4,205,982 diskutiert die Rolle der Grundmetalle bei der Porzellanbindung.
4. Eine Solidustemperatur, die höher ist, als die Brenntemperatur des Porzellans
Die Solidustemperatur einer Legierung ist der Punkt, bei der die Legierung anfängt zu schmelzen. Wenn diese Temperatur niedriger ist, als die Brenntemperatur des Porzellans, dann schmilzt die Legierung und wird unbrauchbar. Dieses Problem wird ebenso im U.S.-Patent 4,205,982 diskutiert.

Jedoch sind im Laufe der Jahre verschiedene Entwicklungen auf den Markt gekommen, die zusätzliche Erfordernisse an die Legierungen mit sich brachten. Die Triebkraft für derartige Entwicklungen lag dabei immer in einer Verbesserung der Ästhetik des Zahnersatzes.

Die Nachfrage nach wirtschaftlicheren Legierungen führte in den 70'er Jahren folglich dazu, dass mehr Silber in den Legierungen verwendet wurde; jedoch verursachte Silber eine Verfärbung im Porzellan. Das U.S.-Patent 4,123,262 und das U.S.-Patent 4,387,072 machten die Verwendung von Silber in der Legierungszusammensetzung nicht mehr notwendig.

Für eine naturgetreuere Wirkung wurden alternative Materialien und neues Porzellan entwickelt, wobei modifizierte Legierungen, wie jene, die im U.S.-Patent 5,462,437 gezeigt werden, notwendig wurden, um dem neuen Porzellan Rechnung zu tragen.

Die in den Legierungen verwendeten Grundmetalle erzeugten jedoch manchmal ein dunkles Oxid, wobei es sich als schwierig erwies, solche Oxide mit dem Brennen des Porzellans zu verdecken. Der letztlich hergestellte Zahnersatz kann bei derlei Umständen deswegen mit einer hässlichen, dunklen Linie an der Porzellan-Metall-Verbindung versehen sein. Das U.S.- Patent 5,431,875 gibt eine besondere Mischung aus Grundelementen an, von der behauptet wird, ein helles Oxid auf einer Palladiumlegierung zu erzeugen.

Jüngere Bemühungen auf dem Markt betreffen deshalb die biologische Verträglichkeit sowie eine verbesserte Ästhetik hinsichtlich Legierung und Porzellan.

Das deutsche Patent DE 44 19 408 C1 gibt eine Legierung an, die 95-98% Gold, 1-4% Titan und 0,05-1,5% der weiteren Elemente Re, Rh, Ru, Ir und/oder Ta enthält. Diese Legierung wird als biologisch sehr verträglich beschrieben und soll wegen ihres hohen Goldgehaltes auch eine ausgezeichnete Ästhetik aufweisen. Obwohl der Titangehalt der Legierung eine gewisse Härte verleiht, verursacht es dennoch Schwierigkeiten bei der Wiederverwertung (d. h. Recycling) der Legierung. Das in der Legierung vorhandene Titan oxidiert so rasch, dass das meiste davon nach einem einzigen Guss bereits verschwunden ist. Dies begrenzt die Menge an Legierung, die wiederverwertet werden kann, stark, wodurch sich der Zahnersatz verteuert. Gewöhnlicherweise bestehen bis zu 50% des Metalls in einem Zahnersatz aus einer wiederverwerteten Legierung.

Des weiteren ist aus US-PS 4,997,723 eine Legierung für einen Unterbau für Kronen bekannt, die eine gute Verbindbarkeit mit der Porzellan-Verblendung gewährleisten soll. Dabei soll in der Legierung zwischen 2 bis 5 Gew.-% eines Metalls zur Farbjustierung, ausgewählt aus der Gruppe Ag, Pt, Pd und zwischen 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines unedlen Metalls, nämlich In, Fe, Zn, Al oder Cu sowie der Rest Gold, enthalten sein.

Weiterhin ist aus JP 61067731 A eine knetbare Dentalfüllung bekannt, bestehend aus einer puderförmigen Legierung, umfassend 0 bis 20 Gew.-% Pd, 0 bis 5 Gew.-% Zn, 0 bis 10 Gew.-% In, 0 bis 10 Gew.-% Pt, 0 bis 40 Gew.-% Ag und 0 bis 30 Gew.-% Cu, Rest Gold, die mit einer flüssigen Legierung, die im wesentlichen Gallium umfasst, gemischt und verknetet wird, um in Cavitäten in Zähnen gefüllt zu werden, wo sie aushärtet und als Amalgam-Ersatz dient.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verwendung einer Legierung, die gleichzeitig ökonomisch, biologisch verträglich und eine gute Ästhetik aufweist, anzugeben.

Es wurde überraschenderweise und unerwartet eine neuartige Verwendung einer Legierung gefunden, die die Herstellung von Zahnersatz mit einer ausgezeichneten Oxidfarbe ermöglicht, während die im Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden.

In Übereinstimmung mit der Erfindung ergab sich, dass die oben diskutierten Erfordernisse hinsichtlich Festigkeit und hoher thermischer Ausdehnungskoeffizienten nicht notwendig sind, wenn aus den Legierungen der vorliegenden Erfindung einzelne Kronen mit Porzellan auf Metall hergestellt werden. Das Erfordernis der Festigkeit erübrigt sich sowohl wegen der inneren Ausgestaltung (entspricht ein wenig einer Eierschale), als auch deswegen, weil es, ungleich zu Brücken, keine Verbindungsstücke zu benachbarten Einheiten gibt und dies eine geringere Legierungsfestigkeit erforderlich macht. Die Anforderung an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird sowohl wegen der Ausgestaltung der Kronen, als auch des hohen Goldgehalts der neuartigen Legierung geringer. Die Ausgestaltung gestattet eine schnelle Wärmeübertragung aus der Legierung heraus (die ganze innere Oberfläche ist gegenüber der Umgebung offen). Dies reduziert jegliche, wegen der unterschiedlichen, thermischen Ausdehnung von Legierung und Porzellan, im Porzellan aufgebaute Spannung auf ein Minimum. Die Tatsache, dass Gold Wärme über 1000mal schneller, als das Porzellan überträgt, verstärkt diese Wirkung.

Die Legierung kann ohne Schwierigkeit wieder verwertet (d. h. recycelt) werden und erzeugt ein helles Oxid, wodurch das auf die Legierung geschmolzene Porzellan eine angenehme, naturgetreue Farbe zeigt.

Die Legierung umfasst wenigstens 98 Gewichtsprozent (Gew.-%) Gold, 0,1-0,5 Gew.-% Zink, 0,1-0,5 Gew.-% Indium. In den bevorzugten Ausführungsformen besteht die Legierung im wesentlichen aus 0,1-0,25 Gew.-% Zink, 0,1-0,25 Gew.-% Indium und der Rest, auf 100 Gew.-%, aus Gold.

Schließlich kann die verwendete Legierung noch insgesamt bis 2 Gew.-% an Pt, Pd, Rh, Ir und/oder Re umfassen.

Die Legierungen der vorliegenden Erfindung werden durch herkömmliche Mittel hergestellt. Die typischen Element- Reinheiten der verwendeten Stoffe sind:

Gold 99,95%
Indium 99,99%
Zink 99,50%
Platin 99,50%

Die einzelnen Elemente werden zuerst in den richtigen Anteilen abgewogen und dann in einen Schmelztiegel gegeben und z. B. über einen Induktionsofen niedriger Frequenz erhitzt. Um die Oxidation auf ein Minimum zu reduzieren, kann ein Abschirmgas aus Kohlenmonoxid verwendet werden. Die Legierung wird bis zur Schmelze erhitzt und dann in eine geeignete Gussform gegossen. Das Material wird dann auf eine geeignete Dicke gewalzt, so dass dann kleine Barren abgeschnitten werden können.

Der in einem Zahnlabor vorgeformte Guss der Legierung erfolgt auch mit herkömmlichen Mitteln.

Beispiele

Kronen, bei denen Porzellan auf Metall geschmolzen wurde, wurden mit herkömmlichen Mitteln hergestellt, wobei die unten aufgelisteten Legierungen verwendet und hinsichtlich Farbe, Solidustemperatur und den wie unten angebenen Porzellanzuständen ausgewertet wurden.

Beispiel 1, erfindungsgemäße Legierung

Beispiel 2, vergleichbare Legierung

Beispiel 3, vergleichbare Legierung

Beispiel 4, vergleichbare Legierung

Wie aus den Beispielen ersichtlich ist, bilden die Legierungen, die gemäß der Erfindung verwendet werden, Oxide, die eine erwünschte, hellgoldene Farbe aufweisen, wohingegen die Vergleichslegierungen unerwünschte Farben, wie hellgrau, hellorange und bräunlich-gold bildeten. Zusätzlich führte die Krone, welche aus einer Legierung gefertigt wurde, die Mn enthielt, zu einer dunklen Linie an den Porzellanrändern.

Es ist erkennbar, dass die Zugabe von Elementen, wie Kupfer, Mangan und Eisen, zu einem dunklen oder gefärbten Oxid führte. Diese Oxidfarbe beeinträchtigt die Schattierung des Porzellans und ist deshalb nicht erwünscht.

Mischungen aus Indium und Zink haben ergeben, dass diese ein erwünschtes, hellgoldenes Oxid bilden. Zugaben von weniger als zwei Prozent Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und/oder Rhenium beeinflussen die Oxidfarbe nicht. Iridium und Rhenium werden im Stand der Technik zum veredelnden Granulieren der Legierungen zu diesen hinzugegeben. Dieses Verfahren ist für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich, aber kann, falls erwünscht, verwendet werden.

Es stellt einen besonderen Vorteil dar, dass die erfindungsgemäßen Legierungen ohne beeinträchtigende Wirkungen gegossen und wiedergegossen (d. h. recycelt) werden können.

Claims

1. Verwendung einer Legierung, umfassend 0,1-0,5 Gew.-% Zink, 0,1-0,5 Gew.-% Indium, 0-2 Gew.-% Pt, Pd, Rh, Ir, Re oder Kombinationen davon und wenigstens 98 Gew.-% Gold als Rest, zur Herstellung von Porzellan/Metall- Verbunden für Zahnersatz.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, wobei die Legierung wenigstens 99 Gew.-% Gold, zusammen mit 0,1- 0,5 Gew.-% Zink und 0,1-0,5 Gew.-% Indium, aufweist.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, wobei die Legierung wenigstens 99,5 Gew.-% Gold, mit 0,1-0,25 Gew.-% Zink und 0,1-0,25 Gew.-% Indium, aufweist.

4. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, wobei die Legierung aus 99,7 Gew.-% Gold, 0,2 Gew.-% Indium und 0,1 Gew.-% Zink besteht.