DE60302225T2

DE60302225T2 - Gleichmässig gefärbte Gerüstkeramik sowie Färbelösung

Info

Publication number: DE60302225T2
Application number: DE60302225T
Authority: DE
Inventors: Dr. Peter Bissinger; Holger Hauptmann
Original assignee: 3M Espe AG
Current assignee: 3M Deutschland GmbH
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2023-06-14
Also published as: CA2529110C; DE60302225D1; CN1805913A; US20060117989A1; EP1486476B1; CN100556856C; EP1486476A1; JP2006527156A; CA2529110A1; JP4949020B2; AU2004247376B2; WO2004110959A1; US20100047438A1; ATE309182T1; AU2004247376A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Färbelösung für Gerüstkeramik, die mit der Lösung gefärbte Gerüstkeramik sowie ein Verfahren zum Erhalten einer gleichmäßig gefärbten Gerüstkeramik.
Gerüstkeramik wird üblicherweise mit Metallsalzlösungen eingefärbt. Zu diesem Zweck werden Salzlösungen auf die Keramik aufgebracht oder das Gerüst selbst wird in die Lösung getaucht. Anschließend wird das Gerüst getrocknet und zum Fixieren der Farbe gebrannt.
In diesem Zusammenhang beschreibt DE 196 19 168 A1 eine Färbelösung für Keramik, die im Wesentlichen aus Wasser und einer darin gelösten Palladium enthaltenden Verbindung besteht. Die Lösung kann weiterhin Co-Lösungsmittel, wie Alkohole, Glycole, Glycolether oder Polyethylenglycol, enthalten.
DE 196 19 165 C1 A1 betrifft eine ähnliche Lösung, die eine Mischung aus Ti- und Fe-Komponenten enthält.
WO 00/46168 A1 betrifft das Einfärben von Keramiken mittels ionischer oder komplexhaltiger Lösungen, die definierte Konzentrationen wenigstens eines der Salze oder Komplexe der Seltenerden-Elemente oder der Elemente der Nebengruppen enthalten. Die Lösung kann auch Zusätze, wie Stabilisierungsmittel, Komplexbildner, Pigmente oder Mahlhilfsmittel, enthalten.
Die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren weisen den Nachteil auf, dass Kräfte, die während des Trocken- und/oder Brennprozesses auftreten, eine inhomogene Migration der Metallionen zur Oberfläche verursachen, wodurch das ästhetische Aussehen der gesamten prosthetisch-dentalen Arbeit gestört wird.
Eine Möglichkeit, eine Migration dieser Art zu verhindern, kann die Zugabe von löslichen Stoffen mit hohem Molekulargewicht sein. Dadurch wird üblicherweise die Diffusion aller Bestandteile beeinträchtigt, was zu der gewünschten Wirkung führt.
Andererseits führen derartige Zusätze aufgrund der Veränderung der Gesamtpolarität des Systems gewöhnlich zu einem erheblichen Anstieg der Viskosität und können zu einem veränderten Benetzungsverhalten führen. Derartige Auswirkungen bedeuten häufig ein geringeres Eindringen der Lösung in die Poren der Keramik und verlängern damit die Arbeitszeit übermäßig.
Ein weiterer Nachteil kann darin bestehen, dass die polymeren Zusätze die Löslichkeit der Metallionen durch leichteres Ausfällen oder eine Neigung zu Qualitätsverlusten infolge Binden großer Mengen des zur Verfügung stehenden Wassers und somit die Lagerstabilität der Lösung senken können.
Jeder Zusatz muss sich auch während des Brennprozesses ohne Rückstände und ohne Beeinträchtigung der Zusammensetzung und der Unversehrtheit der Gerüstkeramik thermisch abbauen lassen.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Färbelösung für Gerüstkeramik mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Färbelösung für Gerüstkeramik, die die nachteiligen Trennneigungen verhindert, jedoch gleichzeitig alle anderen gewünschten Eigenschaften des Systems bewahrt.
Noch eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Färbelösung, die zu einer geringeren Verformung der Gerüstkeramik durch Sintern nach dem Brennen führt.
Noch eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Färbelösung, die eine einheitlich gefärbte Gerüstkeramik ergibt.
Überraschend wurde nun festgestellt, dass die Bereitstellung einer Lösung, umfassend

a) ein Lösungsmittel
b) ein Metallsalz oder einen Metallkomplex, der in dem Lösungsmittel löslich ist, wobei die Menge an Metallionen in der Lösung im Bereich von 0,01 bis 7,0 Gew.-% liegt,
c) Polyethylenglycol mit einem Mn im Bereich von 10.000 bis 50.000 in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung,
d) fakultativ ein Stabilisierungsmittel,

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Lösung zum Einfärben von Gerüstkeramik, die mit der Lösung gefärbte Gerüstkeramik sowie ein Verfahren zum Einfärben einer Gerüstkeramik.
Die Zugabe von Polyethylenglycol oder Derivaten davon zeigt überraschend keine nachteilige Wirkung auf die Viskosität und beeinträchtigt die Lagerstabilität der Lösung nicht.
Im Gegenteil und angesichts der Stabilisierung des Zusatzes gegen einen oxidativen Abbau überraschend, unterstützte der Zusatz sogar die Lagerstabilität, indem das Ausfällen basischer Salze verhindert wurde.
Eine weitere positive und überraschende Wirkung der Verwendung von Polyethylenoxiden und Derivaten davon ist die positive Beeinflussung der Verformung, die während des Sinterverfahrens auftritt. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Färbelösung kann somit die Passform von Gerüsten mit große Spanne (mehr als 3 Einheiten) verbessert werden.
Weiterhin braucht der Zahntechniker während des Infiltrationsverfahrens nicht länger Druck auszuüben, wie dem aktuellen Bedienungshandbuch von Lava^TM Frame von 3M ESPE AG; Ausgabe 08/02, zu entnehmen ist.
Die Begriffe "umfassen" und "enthalten" sind gemäß der vorliegenden Bedeutung die Einleitung zu einer nicht erschöpfenden Liste mit Merkmalen. Ebenso ist das Wort "ein/eine" in der Bedeutung "wenigstens ein/eine" zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Lösung kann auf vorgesinterte Keramikkörper verschiedener Zusammensetzungen aufgetragen werden, insbesondere auf solche, die ZrO₂ und/oder Al₂O₃ umfassen oder vorzugsweise im Wesentlichen daraus bestehen. Diese Zusammensetzungen sind dem Fachmann bekannt (vgl. beispielsweise WO 00/4618 A1). ZrO₂ ist vorzugsweise durch Y₂O₃ stabilisiert.
Metallsalze, die für Einfärbezwecke nützlich sind, sind beispielsweise in WO 00/46168 A1, insbesondere auf Seite 3, beschrieben. Nützliche Metallsalze sind vorzugsweise ausgewählt aus Seitenerden-Elementen oder den Nebengruppen der Seitenerden-Elemente, wie La, Pr und/oder Er. Auch Salze der Übergangsmetalle der Gruppen IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, IIB, insbesondere Fe, Co, Ni, Cu und Mn, sind nützlich. Eine Kombination aus Fe, Mn und Er ist besonders bevorzugt (vgl. Table of Periodic Properties of the Elements; SARGENT-WELCH Scientific Company; Illinois 60077; 1980).
Im Allgemeinen können alle Metallsalze verwendet werden, die im verwendeten Lösungsmittel löslich sind. Bevorzugt sind Metallsalze oder Metallkomplexe mit den Anionen Cl^–, Br^–, J^–, SO₄ ^2–, SO₃ ^2–, NO₂ ^–, NO₃ ^–.
Die vorstehend erwähnte Schrift (WO 00/46168 A1) ist ausdrücklich erwähnt und dessen Beschreibung, insbesondere die dortige Beschreibung betreffend Metallsalze, ist als Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung zu betrachten.
Die Metallionen liegen in der Lösung in einer Menge vor, die zum Erreichen einer ausreichenden Einfärbung der Gerüstkeramik ausreicht.
Gute Ergebnisse können mit Mengen an Metallionen im Bereich von 0,01 bis 7,0 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 7,0 Gew.-%, erzielt werden.
Polyethylenoxid oder Derivate von Polyethylenoxid im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen präpolymere Polyether, die hauptsächlich -(CH₂-CH₂-O)-Gruppen umfassen.
Das Polyethylenglycol sollte in dem Lösungsmittel, das, wie vorstehend erwähnt, geeignete Mengen an Metallionen enthält, löslich oder dispergierbar sein.
Im Handel stehen eine große Vielzahl derartiger Substanzen zur Verfügung, angefangen bei einfachen Polyethylenglycolen bis hin zu Polyethylenoxiden mit modifizierten Endgruppen, Di-, Tri- und Multiblock-Copolymeren mit anderen Präpolymeren, vorzugsweise Polypropylenoxiden und Poly-THF, Arten mit modifizierten Endgruppen und ethoxylierten Hauptketten jeglicher Art, für die Mono-, Di- und Polyhydroxyverbindungen als Ausgangsmaterial der Polymerisation von Ethylenoxid verwendet werden.
Das verwendete Polyethylenoxid kann vorzugsweise durch Formel (1) dargestellt werden R¹O-(CH₂-CH₂-O)_m-R¹ (1)worin R¹ = H, Acyl, Alkyl, Aryl, Alkylaryl, Polypropylglycol, Poly-THF, vorzugsweise H, Acetyl, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Lauryl, Tridecyl, Myristyl, Palmityl, Stearyl, Oleyl, Allyl, Phenyl, p-Alkylphenyl, Polypropylenglycol, Poly-THF und
m = 20 bis 5000, vorzugsweise 200 bis 2000, mehr bevorzugt 400 bis 1000
oder durch Formel (2) R²-[(OCH₂-CH₂)_n-OR¹]_p (2)worin R² = jeder organische Rest mit p Anlagerungspunkten für die Ethoxylierung und 3 bis 30 Kohlenstoffatomen oder ein Präpolymer von Propylenoxid oder Tetrahydrofuran, vorzugsweise Glyceryl (p = 3), TMP (Trimethylolpropantriyl, p = 3), TME (Trimethylolethantriyl, p = 3), Pentaerythritoltetrayl (p = 4), Dipentaerythritolhexayl (p = 6), BPA (Bisphenol-Adiyl, p = 2), Polypropylenglycoldiyl (p = 2) und Polytetramethylenglycoldiyl (p = 2),
m = N·p = 20 bis 5.000, vorzugsweise 200 bis 2.000, mehr bevorzugt 400 bis 1.000 und p = 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6.
p und n sind auf Werte beschränkt, mit denen der durchschnittliche Gehalt an Ethylenoxid in der Substanz gemäß der folgenden Formel (3) gleich oder mehr als 50% beträgt: % Ethylenoxid = m·44,05·100/Mn(Substanz) (3)
Mn (Substanz) steht für das durchschnittliche Molekulargewicht des jeweiligen verwendeten Polyetheroxids oder der jeweiligen verwendeten ethoxylierten Verbindung.
Zwar weisen einfache Polyethylenglycole die höchste Wasserlöslichkeit auf, segmentierte Derivate können jedoch, falls erwünschst, Tensideigenschaften verleihen.
Außer Polyethylen können auch Mischungen aus Polyethylen und den Derivaten verwendet werden.
Bevorzugte Beispiele für die vorstehend genannten Polyethylenoxide sind:
Poly(ethylenglycol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethylenglycol) (Aldrich Art.-Nr.: 54,234-2) Mn = 14.600, 82,5% Ethylenglycol,
Polyethylenglycol (VWR Art.-Nr.: 817008) M = 10.000, Hydroxylzahl: 9–12,
Polyethylenglycol (VWR Art.-Nr.: 818892) M = 35.000, Hydroxylzahl: 3–4, 3–4,
Glycerinethoxylat (Aldrich Art.-Nr.: 40,186-4) Mn = 1.000,
Pentaerythritolethoxylat (15/4 EO/OH) (Aldrich Art.-Nr.: 41,873-0) Mn = 797,
1,1,1-Trishydroxymethylpropanethoxylat (20/3 EO/OH) (Aldrich Art.-Nr.: 41,617-7) Mn = 1.104,
Polyethylenglycoldimethylether (Aldrich Art.-Nr.: 44,590-8) Mn = etwa 2.000 Schmelzbereich: 52–55°C,
Bisphenol-A-ethoxylat (15 EO/Phenol) (Aldrich Art. Nr.: 41,661-4) Mn = etwa 1.500),
Brij^® 700 (Aldrich Art. Nr.: 46-638-7) Mn = etwa 4.670).
Die erfindungsgemäße Färbelösung umfasst auch ein Lösungsmittel. Das Lösungsmittel sollte im Stande sein, das/die verwendete(n) Metallion(en) zu lösen. Typische Lösungsmittel sind Wasser, Alkohole, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, Isopropylalkohol, n-Propylalkohol, Ketone, wie Aceton, und Mischungen aus Wasser und Alkoholen und/oder Ketonen und/oder Ethylenglycol und/oder Glycerol.
Das zahlengemittelte Molekulargewicht (Mn) von Polyethylenoxid liegt im Bereich von 10.000 bis 50.000.
Wenn das Mn im Bereich von etwa 500 oder weniger liegt, muss der Gehalt an verwendetem Polyethylenglycol erhöht werden.
Wenn das Mn mehr als 200.000 beträgt, ist das verwendete Polyethylenglycol nicht ausreichend in der Lösung löslich und es ist schwierig, eine homogene Mischung zu erhalten.
Das zahlengemittelte Molekulargewicht (Mn) kann gemäß Verfahren ermittelt werden, die dem Fachmann bekannt und beispielsweise in Arndt/Müller, Polymercharakterisierung, Hanse Verlag, 1996, beschrieben sind. In Abhängigkeit von dem zu ermittelnden Molekulargewicht kann es notwendig sein, verschiedene Messverfahren zu verwenden (siehe nachstehend).
Im Allgemeinen sollte das Polyethylenoxid in einer Menge zugegeben werden, mit der die gewünschte Wirkung erzielt wird und die erhaltene Gerüstkeramik nach dem Brennen einheitlich gefärbt ist.
Das Polyethylenoxid wird in einer Menge im Bereich von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Färbelösung, zugegeben.
Wenn die Menge außerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt, ist die erzielte Färbewirkung, insbesondere bezüglich der Intensität, unzureichend.
Gute Ergebnisse werden insbesondere mit einem Polyethylenoxid mit einem Mn im Bereich von etwa 10.000 bis 50.000 erzielt, das in einer Menge von 4 bis 8 Gew.-% zugegeben wird.
Die verwendete Lösung sollte eine ausreichende Viskosität aufweisen, sodass eine ausreichende Benetzung der und Eindringen in die Poren der Gerüstkeramik erreicht werden kann. Gute Ergebnisse können mit einer Lösung erzielt werden, deren Viskosität mit der einer wässrigen Polyethylenglycollösung (6 Gew.-% Polyethylenglycol 35.000; Mn = 14.000 bis 19.000) bei 23°C vergleichbar ist. Polyethylenglycol 35.000 ist von Merck Schuchardt OHG, D-85662 Hohenbrunn erhältlich.
Wenn die Viskosität der Lösung zu hoch ist, ist der Farbwert zu hell.
Wenn die Viskosität der Lösung zu niedrig ist, ist der Farbwert nicht homogen.
Der Färbelösung können weitere Bestandteile zugesetzt werden, wie Stabilisierungsmittel, Methoxyphenolhydrochinon, Topanol A, Ascorbinsäure, Komplexbildner, wie EDTA, NTA, Zitronensäure, Milchsäure, und Mahlhilfen, wie kurzzeitig wirkende Bindemittel, Puffer, wie Acetat- oder Aminopuffer, und thixotrope Mittel, wie Polysaccharide, Polyvinylalkohole, Cellulosederivate, Carraghenane, Polyvinylpyrrolidon.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen einer Gerüstkeramik
– Bereitstellen einer vorstehend beschriebenen Lösung
– Behandeln der Gerüstkeramik mit der unter b) beschriebenen Lösung
– wahlweise Trocknen der behandelten Gerüstkeramik
– Brennen der behandelten Gerüstkeramik

Das Einfärben der Gerüstkeramik erfolgt üblicherweise durch Eintauchen der Keramik in die Lösung. Die Lösung kann jedoch auch durch Sprühen, Pinseln oder unter Verwendung eines Schwammes oder Tuches auf die Keramik aufgetragen werden.
Die Gerüstkeramik wird üblicherweise etwa 1 bis 5 Minuten, vorzugsweise 2 bis 3 Minuten, lang bei Raumtemperatur mit der Lösung behandelt.
Vorzugsweise wird kein Druck angelegt.
Das Trocknen der eingefärbten Gerüstkeramik ist keine absolute Notwendigkeit, aber bevorzugt, um die für das Brennen erforderliche Zeit zu verkürzen und ungewollte inhomogene Farbeffekte zu vermeiden.
Die Brennbedingungen sind von dem verwendeten Keramikmaterial abhängig.
Bei einer Keramik auf ZrO₂-Basis findet das Brennen üblicherweise bei einer Temperatur von mehr als 1300°C, vorzugsweise mehr als 1400°C, mehr bevorzugt mehr als 1450°C, statt und dauert wenigstens 0,5 h, vorzugsweise wenigstens 1 h, mehr bevorzugt wenigstens 2 h.
Bei einer Keramik auf Al₂O₃-Basis findet das Brennen üblicherweise bei einer Temperatur von mehr als 1350°C, vorzugsweise mehr als 1450°C, mehr bevorzugt mehr als 1650°C, statt und dauert wenigstens 0,5 h, vorzugsweise wenigstens 1 h, mehr bevorzugt wenigstens 2 h.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Gerüstkeramik, die mit der erfindungsgemäßen Lösung eingefärbt wurde, und Gerüstkeramik, die mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens erhalten wurde.
Die erfindungsgemäße Färbelösung muss nicht unbedingt organische Farbstoffe oder Färbemittel umfassen, die nur die Oberfläche, aber nicht das gesamte Teil, tönen, wie Pigmente.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.
Zur Bestimmung des Mn-Werts von Polyethylenglycol mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht im Bereich von 1.000 bis 40.000, kann das folgende Verfahren verwendet werden:
Als Gerät wurde ein Titroprozessor (TIP) mit einer Pt-Titrode und einer hochohmigen Bezugselektrode verwendet; die zu verwendenden Chemikalien sind: 2 N KOH/Methanol; 2,5 ml Essigsäurehanhydrid gelöst in 50,0 ml DMF; 2,5 g 4-Dimethylaminopyridin gelöst in 100 ml DMF (katalytisches Lösungsmittel); THF, H₂O. Alle Stoffe sollten wasserfrei sein (< 0,01% Wasser).
Eine definierte Menge des zu analysierenden Stoffes wird in ein Gefäß gegeben und in 20 ml THF gelöst, falls erforderlich durch Erwärmen. Nach der Zugabe von 10,0 ml katalytischem Lösungsmittel und 5,0 ml Essigsäureanhydrid-Reagenz wird die Mischung 30 min lang bei Raumtemperatur im versiegelten Gefäß gerührt. Nach der Zugabe von 2,0 ml H₂O wird die Mischung weitere 10 min lang bei Raumtemperatur gerührt. Die Titration erfolgt mit 0,2 N KOH/Methanol. Es werden drei Blindwerte bestimmt, die zur Ermittlung des Durchschnittswerts verwendet werden.
Die Berechnung erfolgt folgendermaßen:
worin

AG: = Anfangsgewicht
BW: = Blindwert
V: = Volumen
F: = Konzentration des standardisierten Titriermittels
M: = 56,11 [g/mol]
Mn: = 56100/OH-Zahl
Mn: = OH-Äquivalent·Anzahl OH-Gruppen des Moleküls

Bei Polyethylenglycol mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 200.000 kann die Größenausschlusschromatographie (SEC) verwendet werden.
Das Polymer wird in Tetrahydrofuran als mobile Phase (THF, p.a., mit BHT stabilisiert) gelöst und dann mittels SEC mit einem Differenzialrefraktometer analysiert. Zur Bestimmung des Molekulargewichts wurde eine Regressionsanalyse anhand von externen Polyethylenglycol(PEG)-Standards (8 SEC-Standards, 420 bis 108.000 g/mol, z.B. von Fluka) verwendet.
Die Analyse erfolgt mit einem Flüssigkeitschromatograph, der einer über einen längeren Zeitraum konstante Flussgeschwindigkeit von 1,0 ml/min liefert und mit einem Differenzialrefraktometer (Brechungsindexdetektor) und einem elektronischen Integrator ausgestattet ist, zusammen mit einer SDV-Säule, 8,0 mm × 30 cm, Teilchengröße 5 Mikron, und Säulen 10.000 Å, 500 Å und 100 Å von PSS, Mainz, Deutschland, und einer SDV-Vorsäule, 8,0 × 50 mm Teilchengröße 10 Mikron, 100 Å von PSS, Mainz, Deutschland. Die Flussgeschwindigkeit sollte 1,0 ml/min betragen.
Zur Analyse der erhaltenen Daten kann die Software für Größenausschlusschromatographie WinGPC von PSS, Mainz, Deutschland, verwendet werden.
Es werden die durchschnittlichen Retentionszeiten aller PEG-Standards sowie log₁₀ des MG aller PEG-Standards ermittelt. Die Kalibrierungskurve des PEG-Molekulargewichts (MG) wird erstellt und die durchschnittlichen Retentionszeiten werden gegen log₁₀ des MG aller PEG-Standards aufgetragen, was ein Polynom dritter Ordnung repräsentiert. Der Korrelationskoeffizient (R2) sollte > 0,99 sein. Das Molekulargewicht der PEG-Proben wird unter Verwendung der SEC-Software ermittelt. Damit können Werte für Spitzen-MG (MP), gewichtsgemitteltes MG (MW), zahlengemitteltes MG (MN) und Polydispersität (DP) erhalten werden.
1 zeigt einen typischen Probestab, der für die Beurteilung der Verformung der gefärbten Gerüstkeramik nach dem Brennen verwendet wird.
2 zeigt eine typische Keramikscheibe (Zirkondioxid), die für die Beurteilung der Ergebnisse bezüglich der Homogenität des Färbeprozesses verwendet wird.
Abkürzungen:

h

Höhe; 2,3 mm

w

Breite; 3,1 mm

l

Länge; 37,0 mm

H

Angabe der Sinterverformung

A

Probe/Scheibe, Scheibendicke; 1,5 mm

B

gemessene Flächen

r

Radius; 3,0 mm

d

Probendurchmesser; 15,0 mm

c

Mitte

b1

Grenze 1

b2

Grenze 2

b3

Grenze 3

b4

Grenze 4

L

Helligkeit (100 = weiß, 0 = schwarz)

a*

Rot-Grün-Achse

b*

Gelb-Blau-Achse

Die Prüfungen zur Beurteilung der Verformung der gefärbten Gerüstkeramik wurden wie folgt durchgeführt:
Die stabförmigen Proben (Abmessungen h·w·l: 3·4·48 [mm]; vor dem Sintern) werden mit herkömmlicher Lava^TM-Ausrüstung ähnlich wie eine Brücke Lava^TM (Fräsen, Einfärben und Sintern) bearbeitet:
Die vorgesinterten Zirkondioxide (unbearbeiteter Gerüstkörper Lava^TM für Brücken) werden gefräst, wonach der Staub mit Mikrobürsten und Druckluft entfernt wird. Die gefrästen Proben werden 2 Minuten lang in eine der Färbeflüssigkeiten zum Tönen von Lava^TM-Gerüsten (F5, F5*) getaucht. Danach wird überschüssige anhaftende Färbeflüssigkeit mit Saugpapier entfernt. Die Probe wird auf zwei Sinterstützen Lava^TM (20 mm Abstand) für posteriore Brücken (gekrümmter Platindraht) gesetzt. Das Verhältnis zwischen Probenlänge und Drahtabstand entspricht dem beim Sintern einer Brücke. Das Brennen erfolgte in einem Therm-Ofen Lava^TM mit dem normalen Sinterprogramm.
Nach dem Sintern wurde die Verformung der Proben, durch H angegeben, mittels eines Profilprojektors gemessen.
Die verwendeten Tönungslösungen für das Gerüst werden als FS 5 (Lösung ohne Polyethylenglycol) und FS 5* (Lösung mit Polyethylenglycol) bezeichnet.
Die Lösung FS 5 umfasste 1,9 Gew.-% Metallionen, 1,5 Gew.-% organisches Bindemittel. Die Lösung FS 5* umfasste des Weiteren 6 Gew.-% PEG (Mn = 35.000).
Tabelle 1
Aus der vorstehenden Tabelle 1 geht hervor, dass bei Verwendung einer Färbelösung mit Polyethylenglycol anstatt einer Färbelösung ohne Polyethylenglycol die nach dem Brennen gemessene Verformung der getönten Probestäbe geringer ist.
Homogenität der getönten Zirkondioxidscheiben
Die Homogenität wurde unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Hunter Lab Systems gemäß DIN 5033 Farbmessung Teil 1–8 (Normvalenz-System, L*a*b*-Farbraum nach CIE, 1976); DIN 6174 Farbmetrische Bestimmung von Farbabständen bei Körperfarben nach der CIE-LAB-Formel; DIN 55981 (ISO 787-25) Farbabstandsbestimmung DELTA E* anhand von Standardverfahren gemäß dem Bedienungshandbuch des Herstellers (Hunter Lab., Coorp.) zur Ermittlung von Probenabmessungen, Kalibrierung und Messverfahren ermittelt.
Weitere Hinweise zu diesem Messsystem sind DE 100 52 203 A1 , Seite 3, Zeile 56 bis Seite 4, Zeile 6 zu entnehmen.
Die verwendeten Tönungslösungen für das Gerüst werden als FS 4 und 6 (Lösung ohne Polyethylenglycol) und FS 4* und 6* (Lösung mit Polyethylenglycol) bezeichnet.
Die Lösung FS 4 umfasste 5,0 Gew.-% Metallionen, 1,5 Gew.-% organisches Bindemittel. Die Lösung FS 4* umfasst des Weiteren 6,0 Gew.-% PEG 35.000 (Mn = 14.000 bis 19.000).
Die Lösung FS 6 umfasst 1,4 Gew.-% Metallionen, 1,5 Gew.-% organisches Bindemittel. Die Lösung FS 6* umfasste des Weiteren 6,0 Gew.-% PEG 35.000 (Mn = 14.000 bis 19.000).
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
Tabelle 6
Tabelle 7
Tabelle 8
Aus den vorstehend genannten Tabellen 2 bis 8 geht hervor, geht hervor, dass bei Verwendung einer Färbelösung mit Polyethylenglycol anstatt einer Färbelösung ohne Polyethylenglycol die Homogenität der getönten Scheiben verbessert ist.

Claims

Lösung zum Einfärben von Gerüstkeramik, umfassend: a) ein Lösungsmittel b) ein Metallsalz oder einen Metallkomplex, der in dem Lösungsmittel löslich ist, wobei die Menge an Metallionen in der Lösung im Bereich von 0,01 bis 7,0 Gew.-% liegt, c) Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 50.000 in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, d) fakultativ ein Stabilisierungsmittel, wobei das Metallsalz ausgewählt ist aus den Seltenerden-Elementen und/oder den Nebengruppen der Seltenerden-Elemente und/oder den Salzen der Übergangsmetalle der Gruppen IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, IIB.
Lösung nach Anspruch 1, wobei die Lösung eine Viskosität aufweist, die mit der einer wässrigen Polyethylenglycollösung (6 Gew.-% Polyethylenglycol) 35.000 (Mn = 14.000 bis 19.000) bei 23°C vergleichbar ist.
Lösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lösungsmittel Wasser, Methylalkohol, Ethylalkohol, Isopropylalkohol, n-Propylalkohol, Aceton, Glycol, Glycerol alleine oder in Mischung umfasst.
Lösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anion des Metallsalzes oder Metallkomplexes ausgewählt ist aus Cl^–, Br^–, J^–, SO₄ ^2–, SO₃ ^2–, NO₂ ^–, NO₃ ^–.
Lösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Metallsalz oder der Metallkomplex Elemente, ausgewählt aus La, Pr, Er, Fe, Co, Ni, Cu oder Mn, enthält.
Lösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Zusätze, ausgewählt aus Stabilisierungsmitteln, Komplexbildnern, Mahlhilfsmitteln, Puffern oder thixotropen Stoffen.
Verfahren zum Erhalt einer gefärbten Gerüstkeramik, umfassend die Schritte a) Bereitstellen einer Gerüstkeramik b) Bereitstellen einer Lösung, wie in einem der vorstehenden Ansprüche beschrieben. c) Behandeln der Gerüstkeramik mit der unter b) beschriebenen Lösung d) wahlweise Trocknen der behandelten Gerüstkeramik e) Brennen der behandelten Gerüstkeramik.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Gerüstkeramik etwa 1 bis 5 Minuten lang bei Raumtemperatur mit der Lösung behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Brennen bei einer Keramik auf ZrO₂-Basis bei einer Temperatur von mehr als 1300°C stattfindet und wenigstens 0,5 h dauert und bei einer Keramik auf Al₂O₃-Basis bei einer Temperatur von mehr als 1350°C stattfindet und wenigstens 0,5 h dauert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Brennen bei einer Temperatur von mehr als 1300°C stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Einfärben der Gerüstkeramik durch Eintauchen des Gerüsts in die Lösung oder Auftragen der Lösung auf das Gerüst durch Sprühen, Pinseln oder unter Verwendung eines Schwammes oder Tuches erfolgt.
Gerüstkeramik, die mit einer Lösung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beschrieben behandelt ist.
Gerüstkeramik nach Anspruch 12, wobei die Keramik vorgesintert und adsorbierend ist.
Gerüstkeramik, die mittels eines Verfahrens wie in einem der Ansprüche 7 bis 11 beschrieben erhalten wird.
Gerüstkeramik nach einem der Ansprüche 12 bis 14, umfassend ZrO₂ oder Al₂O₃.
Verwendung einer Lösung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beschrieben zur Behandlung einer Gerüstkeramik.
Verwendung einer Lösung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beschrieben zur Herabsetzung der Sinterverformung einer Gerüstkeramik beim Brennen.
Verwendung nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Gerüstkeramik ausgewählt ist aus vorgesinterten Körpern, umfassend ZrO₂ oder Al₂O₃.