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Title:
METHOD FOR PRODUCING A GLAZED CERAMIC ARTICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/172544
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a glazed ceramic article, in which (a) a glaze material is applied to a non-dense-sintered substrate material and (b) the substrate material and the glaze material are subjected to a heat treatment in a temperature range that extends from a first temperature T1 to a second temperature T2, which is higher than the first temperature, to obtain the glazed article, wherein at temperature T1 the glaze material has a viscosity of more than 102.5 Pa ⋅s, more particularly more than 104.0 Pa ⋅ s, preferably more than 105.6 Pa ⋅ s and particularly preferably more than 107.0 Pa · s, and at temperature T2 has a viscosity of less than 109 Pa ⋅ s, more particularly less than 107 Pa ⋅ s and preferably less than 105.6 Pa ⋅ s. The invention also relates to the use of a glaze material to glaze a non-dense-sintered substrate material.

Inventors:
ROTHBRUST FRANK (AT)
HENGST RONNY (CH)
KROLIKOWSKI SEBASTIAN (CH)
RITZBERGER CHRISTIAN (CH)
TAUCH DIANA (CH)
Application Number:
PCT/EP2018/057527
Publication Date:
September 27, 2018
Filing Date:
March 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
IVOCLAR VIVADENT AG (LI)
International Classes:
C04B41/86; A61C13/083; C03C8/02
Domestic Patent References:
WO1999052467A11999-10-21
WO2011050786A22011-05-05
WO2008060451A22008-05-22
WO2005070322A12005-08-04
Foreign References:
DE2105822A11972-08-24
US20080241551A12008-10-02
US4626392A1986-12-02
US5447967A1995-09-05
US20120225201A12012-09-06
US20050164045A12005-07-28
Attorney, Agent or Firm:
UEXKÜLL & STOLBERG PARTNERSCHAFT VON PATENT- UND RECHTSANWÄLTEN MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines glasierten keramischen Körpers, bei dem

(a) ein Glasurmaterial auf ein nicht dichtgesintertes Substratmaterial au fgebracht wird und

(b) das Substratmaterial und das Glasurmaterial einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich unterworfen werden, der sich von einer ersten Temperatur Ti bis zu einer zweiten Temperatur T2 erstreckt, die höher als die erste Temperatur ist, um den glasierten Körper zu erhalten, wobei das Glasurmaterial bei der Temperatur Ti eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa · s , insbesondere mehr als 104-0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 105, 6 Pa -s und besonders bevorzugt mehr als IQ7'0 Pa -s, und bei der Temperatur T2 eine Viskosität von weniger als 109 Pa · s , insbesondere weniger als 107 Pa · s und vor zugswei se weniger als 10b'6 Pa -s, aufweist .

Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Glasurmaterial bei der Temperatur Ti eine Viskosität von mehr als 105' 6 Pa · s , insbesondere mehr als 107' 0 Pa · s , und bei der Temperatur Ί- eine Viskosität von weniger als 105' 6 Pa -s aufweist .

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem das nicht dichtgesinterte Substratmaterial ein vorgesintertes Substratmaterial ist .

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei dem das nicht dichtgesinterte Substratmaterial eine relative Dichte im Bereich von 30 bis 90%, insbesondere im Bereich von 40 bis 80% und bevorzugt im Bereich von 50 bis 70%, bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Substratmaterial bei der Temperatur ΊΊ zu sintern beginnt .

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , bei dem das Substratmaterial für eine Dauer von 5 bis 120 Minuten, insbesondere 10 bis 60 Minuten und weiter bevorzugt 20 bis 30 Minuten bei der Temperatur T2 gehalten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Substratmaterial bei der Temperatur T2 eine relative Dichte von mindestens 97%, insbesondere mindestens 98%, vorzugsweise mindestens 99% und am meisten bevorzugt mindestens 99, 5% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials aufweist .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , bei dem bei einer Temperatur T>:, bei der das Substratmaterial eine relative Dichte von 95% bezogen auf die Reindichte des Substrat- materials hat, das Glasurmaterial eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa -s und vorzugsweise mehr als 104'0 Pa · s aufweist .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , bei dem das Glasurmaterial bei der Temperatur Ti eine Viskosität von mehr als 105'6 Pa -s und insbesondere mehr als 107'0 Pa · s , bei der Temperatur Tx , bei der das Substratmaterial eine relative Dichte von 95% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials hat , eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa -s und vorzugsweise mehr als 104»0 Pa -s, und bei der Temperatur T2 eine Viskosität von weniger als 109 Pa · s , insbesondere v/eniger als 107 Pa -s und vorzugsweise weniger als 105'6 Pa -s aufweist .

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Substratmaterial eine Oxidkeramik, insbesondere eine Oxidkeramik auf Basis von Zr02, A12Ü3 oder eines anorganischanorganischen KompositWerkstoffs und besonders bevorzugt eine Oxidkeramik auf Basis von nanoskaligem ZrO?, oder ein Glas oder eine Glaskeramik ist .

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das

Substratmaterial mindestens zwei Schichten umfasst, die sich insbesondere in ihrer Farbe unterscheiden .

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem das

Glasurmaterial bei einer Temperatur von 950°C eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa · s , insbesondere mehr als 104-0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 105- 6 Pa -s und besonders bevorzugt mehr als 107' 0 Pa · s , bei einer Temperatur von 1300°C eine Viskosität von mehr als 102-5 Pa · s und vorzugsweise mehr als 104 Pa -s und bei einer Temperatur von 1450°C eine Viskosität von weniger als 109 Pa · s , insbesondere weniger als 107 Pa -s und vorzugsweise weniger als 105'6 Pa -s, aufweist .

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , bei dem das Glasurmaterial bei einer Temperatur von 700°C eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa · s , insbesondere mehr als 104'0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 105-6 Pa -s und besonders bevorzugt mehr als 107'0 Pa · s , bei einer Temperatur von 900 °C eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa · s und vorzugsweise mehr als 104 Pa -s und bei einer Temperatur von 1100°C eine Viskosität von weniger als 109 Pa · s , insbesondere weniger als 107 Pa · s und vorzugsweise weniger als 105'6 Pa -s, aufweist .

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , bei dem das Glasurmaterial eine Fritte umfasst , die SiO', AI2O3 und K20 und/oder Na20 enthält , und insbesondere mindestens eine und vorzugswei se alle der folgenden Komponenten in den angegebenen Mengen enthält :

Komponente Gew.-%

Si02 50, 0 bis 80, 0, bevorzugt 60,0 bis 70, 0 AI2O3 10,0 bis 30, 0, bevorzugt 15,0 bis 25, 0

K20 0 bis 20,0, bevorzugt 5 , 0 bis 15,0

Na20 0 bis 10,0, bevorzugt 0 , 5 bis 5,0

CaO 0 bis 10, 0, bevorzugt 0,1 bis 1,0

BaO 0 bis 10,0, bevorzugt 0 , 1 bis 1,0

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , bei dem das Glasurmaterial in Form eines Pulvers, eines Schlickers, eines Sprays oder eines Lacks , mittels Ai rbrush-Ver fahren oder eingebunden in eine Fol ie oder einen Klebestrei fen auf das Substratmaterial aufgebracht wird .

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das Glasurmaterial in Form einer Zusammensetzung eingesetzt wird, die ferner mindestens ein Trägermittel und/oder Lösungsmittel und vorzugsweise mindestens einen anorganischen und/oder organischen Füllstoff enthält .

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem das Giasurmaterial im Wesentlichen nicht in das Substratmaterial eindringt .

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 , bei dem der glasierte keramische Körper ein glasierter dentaler Körper, insbesondere eine glasierte dentale Restauration, und besonders bevorzugt eine Brücke, ein Inlay, ein Onlay, eine Krone, ein Veneer , eine Schale oder ein Abutment ist .

19. Verwendung eines Glasurmaterials zum Glasieren eines nicht dichtgesinterten Substratmaterials , wobei das Glasurmaterial auf das nicht dichtgesinterte Substratmaterial aufgebracht wird und das Substratmaterial und das Glasurmaterial einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich unterworfen werden, der sich von einer ersten Tem- peratur ΊΊ bis zu einer zweiten Temperatur T2 erstreckt , die höher als die erste Temperatur ist, wobei das Glasurmaterial bei der Temperatur Tj eine Viskosität von mehr als 102'5 Pa · s , insbesondere mehr als 104- 0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 105' 6 Pa · s und besonders bevorzugt mehr als 107'0 Pa · s , und bei der Temperatur T2 eine Viskosität von weniger als 109 Pa -s, insbesondere weniger als 107 Pa -s und vorzugsweise weniger als 105'6 Pa · s , au fweist .

Description:
Verfahren zur Herstellung eines glasierten keramischen Körpers

Die vorliegende Erfindung betri fft ein Verfahren zum Glasieren eines noch nicht dichtgesinterten keramischen Körpers .

Zur Herstellung vollanatomischer Dental restaurationen werden häufig keramische Materialien wie Oxidkeramiken eingesetzt . Diese bieten eine hohe klinische Sicherheit , sind üblicherweise metall frei , können auch bei minimal -invasiven Präparationen eingesetzt werden und s ind preislich im Vergleich zu anderen metal 1 freien Restaurationen sehr attraktiv . Nachteilig sind j edoch die zahlreichen Arbeits schritte, die meist zur Herstellung solcher Restaurationen erforderlich sind. Üb1 i cherwe i se werden die Restaurationen aus vorgesinterten Roh- 1 ingen herausgefräst oder geschliffen, gegebenenfalls farblich charakterisiert, durch thermische Behandlung dichtgesintert, mittels Maltechnik weiter charakterisiert und schliesslich glasiert . Dabei erfolgt das Glasieren in der Regel durch Aufbringen einer Glasur auf dichtgesinterte Restaurationen und thermische Behandlung im Temperaturbereich von 700 bis 950°C. Daneben ist auch das Aufbringen von Verblendmaterialien auf die Oberfläche von teilgesinterten Oxidkeramiken bekannt . In diesem Fall kommt es j edoch bei der thermi sehen Behandlung zu einer Infiltration der Verblendmaterialien in die Keramik . So werden in US 4,626,392 A, US 5,447, 967 A und WO 99/52467 AI Verfahren beschrieben , bei denen ein Verblendmaterial in eine Oxidkeramik eindiffundiert und mit dieser an der Oberfläche zwischen dem polykristallinen Substrat und der Verblendung ein anorganisch-anorganisches Kompositmaterial bildet .

In WO 2011/050786 A2 und US 2012/225201 AI wird ein Haftvermittler beschrieben , der auf eine teilgesinterte Oxidkeramik aufgetragen wird und während des Sinterns in die Oberfläche eindiffundiert . Nach dem Dichtsinterschritt wird dann eine Verblendkeramik auf- getragen und erneut gesintert . Dabei stellt der Haftvermittler das Verbindungselement zwischen der Oxidkeramik und der darauf aufgesinterten Verblendkeramik dar .

Ausserdem sind in der Dentaltechnik sogenannte Infiltrationsgläser bekannt, die durch Infiltration von nieist silikatischen Material ien in poröse Oxidkeramikwerkstoffe hergestellt werden, wobei es üblicherweise zur Bildung von Durchdringungsgefügen mit veränderten Eigenschaften kommt . So beschreibt WO 2008/060451 A2 sogenannte Sandwich-Strukturen, die durch Infiltration von Glas- keramikmaterialien in Substrate aus nicht endgesintertem ZrOz hergestel lt werden . Zum Teil können so bestimmte Eigenschaften positiv beeinflusst werden, aber insbesondere die optischen Eigenschaften werden regelmässig beeinträchtigt . WO 2005/070322 AI und US 2005/164045 AI beschreiben ein Verfahren, bei dem ein Sol bei Raumtemperatur unter Vakuum in ein Substrat infiltriert wird und anschliessend eine Dichtsinterung erfolgt . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von glasierten keramischen Körpern bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet und sich durch eine geringere Zahl von Verfahrensschritten auszeichnet, ohne die optischen und sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften der Keramik zu beeinträchtigen .

Diese Au fgäbe wird durch das Verfahren zur Herstellung eines glasierten keramischen Körpers nach den Ansprüchen 1 bis 18 gelöst . Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines Glasurmaterials zum Glasieren eines Substratmaterials nach Anspruch 19.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstel lung eines glasierten keramischen Körpers zeichnet sich dadurch aus, dass

(a) ein Glasurmaterial auf ein nicht dichtgesintertes Substratmaterial aufgebracht wird und

(b) das Substratmaterial und das Glasurmaterial einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich unterworfen werden , der sich von einer ersten Temperatur Ti bis zu einer zweiten Temperatur Ί- erstreckt , die höher als die erste Temperatur ist , um den glasierten Körper zu erhal ten , wobei das Glasurmaterial bei der Temperatur Ti eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa · s und bei der Temperatur T2 eine Viskosität von weniger als 10 9 Pa -s aufweist .

Bevorzugt weist das Glasurmaterial bei der Temperatur Ti eine Viskosität von mehr als 10 4 ' 0 Pa · s, vorzugsweise mehr als 10 b ' 6 Pa -s und besonders bevorzugt mehr als 10 7 ' 0 Pa -s, und bei der Temperatur T 2 eine Viskosität von weniger als 10 7 Pa · s und vorzugsweise weniger als 10 5 ' 6 Pa -s auf . Besonders bevorzugt weist das Glasurmaterial bei der Temperatur ΊΊ eine Viskosität von mehr als 10 5 ' 6 Pa · s , insbesondere mehr als 10 7 ' 0 Pa · s , und bei der Temperatur T 2 eine Viskosität von weniger als 10 5 ' 6 Pa -s auf .

Die Bestimmung der Viskosität des Glasurmaterials kann dabei insbesondere anhand einer Viskositäts-Temperatur-Kurve auf Basis der Vogel -Furcher-Tammann-Gleichung (VFT-Gleichung)

B

log w i) = A + T _ η : dynamische Viskosität bei der Temperatur T A, B, To : Stoffspezifische Konstanten erfolgen . Diese Gleichung wird ausgehend von mindestens drei und vorzugsweise fünf Wertepaaren aus mittels Dilatometer bzw . Erhitzungsmikroskop experimenteil bestimmten charakteristischen Temperaturen und den zugehörigen Viskositätswerten gelöst :

Bezeichnung und Messmethode Π (Pa s)

Tg (Glasübergangspunkt aus Dilatometer) 12

Td (Erweichungstemperatur aus Dilatometer) 10

Ts (Erweichungspunkt aus Erhitzungsmikroskop) 5,6

THB (Halbkugelpunkt aus Erhitzungsmikroskop) 3,5

TF (Fliesspunkt aus Erhitzungsmikroskop) 2,1

Die Lösung der Gleichung erfolgt dabei durch ein Näherungsverfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate . Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass das erfindungsgemässe Verfahren ein direktes Glasieren von noch nicht dichtgesinterten Substraten erlaubt, ohne dass es dabei in signi fi kantem Umfang zu einem Eindringen des Glasurmaterials in das Substratmaterial kommt . Dadurch kann auf die aufwendige doppelte Wärmebehandlung zum Dichtsintern und Glasieren grundsätzlich verzichtet werden , ohne dass eine wesentliche Veränderung der Eigenschaften des Substratmaterials durch Infiltration erfolgt .

Bei dem nicht dichtgesinterten Substratmaterial handelt es sich beispielsweise um ein ungesintertes und vorzugsweise um ein vorgesintertes Substratmaterial . Übl icherweise weist das nicht dichtgesinterte Substratmaterial eine relative Dichte im Bereich von 30 bis 90% , insbesondere im Bereich von 40 bis 80% und bevorzugt im Bereich von 50 bis 70%, bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials auf . Bevorzugt beginnt das Substratmaterial bei der Temperatur ΊΊ zu sintern . Es ist weiter bevorzugt , dass das Substratmaterial bei der Temperatur T2 dichtgesintert wird. Vorzugsweise wird das Substratmaterial für eine Dauer von 5 bis 120 Minuten, insbesondere 10 bis 60 Minuten und weiter bevorzugt 20 bis 30 Minuten bei der Temperatur T 2 gehalten . Typischerweise we ist das Substratmaterial bei der Temperatur T2 eine relative Dichte von mindestens 97%, insbesondere mindestens 98%, vorzugs- weise mindestens 99% und am meisten bevorzugt mindestens 99,5% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials au f .

Die relative Dichte ist dabei das Verhältnis der Dichte des Substratmaterials zur Reindichte des Substratmaterials .

Die Dichte des Substratmaterials kann bestimmt werden, indem dieses gewogen und. sein Volumen geometrisch ermittelt wird . Die Dichte wird dann nach der bekannten Formel

Dichte = Masse / Volumen berechnet .

Die Bestimmung der Reindichte des Substratmaterials erfolgt, indem das Substratmaterial auf ein Pulver mit einer mittleren Teilchen- grösse von 10 bis 30 μπι, insbesondere von 20 μπι, bezogen auf die Anzahl der Teilchen, gemahlen und die Dichte des Pulvers mittels Pyknometer ermittelt wird. Die Bestimmung der Teilchengrösse kann beispielsweise mit dem CILAS ® Particle Size Analyzer 1064 der Fi rma Quantachrome GmbH & Co . KG mittels Laserbeugung nach ISO 13320 (2009) durchgeführt werden .

In einer bevorzugten Aus führungs form weist das Glasurmaterial bei einer Temperatur T x , bei der das Substratmaterial eine relative Dichte von 95% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials hat, eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa · s und vorzugsweise mehr als 10 4 ' 0 Pa -s auf . In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Glasurmaterial bei der Temperatur Τχ eine Viskosität von mehr als 10 5 - 6 Pa -s und insbesondere mehr als 10 7 ' 0 Pa · s , bei der Temperatur T x , bei der das Substratmaterial eine relative Dichte von 95% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials hat , eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa · s und vorzugsweise mehr als 10 4 ' 0 Pa · s und bei der Temperatur T2 eine Viskosität von weniger als 10 9 Pa · s , insbesondere weniger als 10 7 Pa · s und vorzugsweise weniger als 10 5 ' 6 Pa -s auf . In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungs form weist das Glasurmaterial bei der Temperatur i eine Viskosität von mehr als lO 7,0 Pa · s , bei der Temperatur T x , bei der das Substratmaterial eine relative Dichte von 95% bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials hat , eine Viskosität von mehr als 10 4 ' 0 Pa · s , und bei der Temperatur T 2 eine Viskosität von weniger als 10 5 - 6 Pa -s auf .

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für verschiedenste keramische Substratmaterialien . Beispiele für geeignete Substratmaterialien sind Oxidkeramiken, insbesondere Oxidkeramiken auf Basis von ZrO--, AI 2 O 3 oder anorganisch-anorganischen Komposit- Werkstoffen, sowie Gläser und Glaskeramiken . Besonders bevorzugte Substratmaterialien sind Oxidkerami ken auf Basis von ZrO : und insbesondere auf Basis von nanoskaligem ZrO ? .

In einer besonders bevorzugten Ausführungs form der Erfindung umfasst das Substratmaterial mindestens zwei Schichten, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder insbesondere in ihrer Farbe unterscheiden.

Das in dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzte Glasurmaterial weist bei einer Temperatur von 950 °C in der Regel eine Viskosität von mehr als 10 2»5 Pa -s auf . Weiterhin weist es typischerweise bei einer Temperatur von 1300 °C eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa · s auf . Ausserdem wei st es bei einer Temperatur von 1450°C in der Regel eine Viskosität von weniger als 10 9 Pa -s auf . Bevorzugte Glasurmaterial ien zeichnen sich dadurch aus , dass sie bei einer Temperatur von 950°C eine Viskosität von mehr als 10 4 ' 0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 10 5 ' 6 Pa · s und besonders bevorzugt mehr als 10 7 ' 0 Pa · s aufweisen, bei einer Temperatur von 1300°C eine Viskosität von mehr als 10 4 Pa -s aufweisen und/oder bei einer Temperatur von 1450°C eine Viskosität von weniger als 10 7 Pa · s und vorzugsweise weniger als 10 5 ' 6 Pa · s aufweisen .

Weiterhin sind Glasurmaterialien erfindungsgemäss bevorzugt, die bei einer Temperatur von 700°C eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa - s, bei einer Temperatur von 900°C eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa -s und/oder bei einer Temperatur von 1100°C eine Viskosität von weniger als 10 9 Pa -s aufweisen . Dabei zeichnen sich besonders bevorzugte Glasurmaterialien dadurch aus , dass sie bei einer Temperatur von 700°C eine Viskosität von mehr als 10 4 ' 0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 10 5 » 6 Pa · s und besonders bevorzugt mehr als 10 7 ' 0 Pa -s aufweisen, bei einer Temperatur von 900 °C eine Viskosität von mehr als 10 4 Pa -s aufweisen und/oder bei einer Temperatur von 1100°C eine Viskosität von weniger als 10 7 Pa · s und vorzugsweise weniger als 10 5 ' 6 Pa · s aufweisen .

Vorzugsweise umfasst das Glasurmaterial eine Fritte . Besonders geeignet sind Glasurmaterialien, die Si0 2 , AI 2 O 3 und K 2 0 und/oder Na2<3 enthalten . Bevorzugt sind Glasurmaterialien, die mindestens eine und vorzugsweise alle der folgenden Komponenten in den angegebenen Mengen enthalten : Komponente Gew . - %

Si0 2 50, 0 bis 80, 0, bevorzugt 60,0 bis 70,0

A1 2 0 3 10,0 bis 30, 0, bevorzugt 15,0 bis 25, 0

K 2 0 0 bis 20, 0, bevorzugt 5,0 bis 15,0 Na 2 0 0 bis 10,0, bevorzugt 0,5 bis 5, 0

CaO 0 bis 10,0, bevorzugt 0, 1 bis 1, 0

BaO 0 bis 10,0, bevorzugt 0, 1 bis 1,0.

Er findungsgemäss kann das Glasurmaterial beispielweise in Form eines Pulvers , eines Schlickers , eines Sprays oder eines Lacks , mittels Airbrush-Verfahren oder mittels eines Trans fermaterials auf das Substratmaterial aufgebracht werden . In einer Ausführungs- form wird das Glasurmaterial mit einem Trägermittel, insbesondere Wasser, zu einem Schlicker angemischt, und dieser Schlicker wird beispielsweise mit Hilfe eines Pinsels auf das Substratmaterial aufgetragen . In einer bevorzugten Ausführungs form wird das Glasurmaterial üblicherweise in einem Druckbehälter mit einem geeigneten Trägermittel , insbesondere einem Treibgas , versetzt und in Form eines Sprays auf das Substratmaterial aufgebracht . In einer weiteren Aus führungs form wird das Glasurmaterial mit einem flüssigen Trägermittel , insbesondere Wasser, angemischt und mittels Airbrush-Verfahren auf das Substratmaterial aufgebracht . AI ternativ kann das Glasurmaterial mittels Airbrush-Verfahren in trockener Form auf ein mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, benetztes Substratmaterial au fgebracht werden . In noch einer weiteren Aus führungs form wird das G1asurmateria1 auf ein Transfermaterial, insbesondere eine Folie oder einen Klebestreifen, aufgetragen und mit dem Transfermaterial auf das Substratmaterial übertragen . Anschliessend kann das Trans fermaterial abgelöst oder mittels einer Temperaturbehandlung entfernt werden .

In einer bevorzugten Ausführungs form wird das Glasurmaterial in Form einer Zusammensetzung eingesetzt, die ferner mindestens ein Trägermittel und/oder Lösungsmittel und vorzugsweise mindestens einen anorganischen und/oder organischen Füllstoff enthält . Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich vor al lern dadurch aus, dass das Glasurmaterial im Wesentlichen nicht in das Substratmaterial eindringt . Das erfindungsgemäs se Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von glasierten dentalen Körpern . Daher ist es erfin- dungsgemäss bevorzugt, dass der glasierte keramische Körper ein glasierter dentaler Körper und insbesondere eine glasierte dentale Restauration ist . Weiterhin ist es bevorzugt, dass das nicht dicht- gesinterte Substratmaterial die Form einer dentalen Restauration hat . Besonders bevorzugte dentale Restaurationen sind Brücken , Inlays , Onlays , Kronen, Veneers und Abutments .

Die Erfindung betri fft weiterhin die Verwendung eines Glasur- materials zum Glasieren eines nicht dichtgesinterten Substratmaterials , bei dem das Glasurmaterial auf das nicht dichtgesinterte Substratmaterial aufgebracht wird und das Substratmaterial und das Glasurmaterial einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich unterworfen werden, der sich von einer ersten Temperatur Ti bis zu einer zweiten Temperatur 2 erstreckt , die höher als die erste Temperatur ist . Vorzugsweise weist dabei das Glasurmaterial bei der Temperatur Τ·. eine Viskosität von mehr als 10 2 ' 5 Pa -s und bei der Temperatur 2 eine Viskos ität von weniger als 1 0 9 Pa · s auf . Bevorzugte Glasurmaterialien zeichnen sich dadurch aus , dass sie bei der Temperatur T 3 eine Viskosität von mehr als 10 4 ' 0 Pa · s , vorzugsweise mehr als 1 0 5 ' 6 Pa · s und besonders bevorzugt mehr als 1 0 7 ' 0 Pa · s aufweisen und/oder bei der Temperatur T /: eine Vi skosität von weniger als 10 7 Pa -s und vorzugsweise weniger als 10 5 ' 6 Pa -s aufv/eisen . Weitere bevorzugte Ausführungs formen der erfindungsgemäs sen Verwendung ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemässen Verfahrens .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Beispiele

Beispiele 1A-B Herstellung der Glasurmaterialien

Es wurden zwei verschiedene Gläser mit den in Tabelle I angege ¬ benen Zusammensetzungen als er findungsgemässe Glasurmaterialien hergestel lt .

Tabelle I

Dazu wurden zunächst die Rohstoffe Quarzpulver (Si0 2 ) , Kalium- carbonat (K 2 C0 3 ) , Natriumcarbonat ( a 2 3 ) und Aluminiumoxyhydroxy- hydrat (A10 (OH) xH 2 0) im 200 g Massstab mittels eines Turbula- Mi schers für 30 min gründlich vermischt .

Aus den homogenen Gemengen wurden mittels einer hydraulischen Presse uniaxial mit einem Pressdruck von 3 MPa etwa 25 g schwere zylindrische Presslinge mit einem Durchmesser von etwa 40 mm her ¬ gestellt . Diese Presslinge wurden auf einer Quarzschale in einem Ofen innerhalb von 6 h auf 1000 °C aufgeheizt und für weitere 6 h auf dieser Temperatur gehalten . Nach dem Abkühlen im Ofen wurden die Presslinge mittels eines Backenbrechers auf eine Grösse von etwa 1 , 5 mm zerkleinert und anschliessend in einer Mörsermühle (Retsch R200) für 15 min aufgemahlen . Das kalzinierte Gemenge wurde mittels einer hydraulischen Presse mit einem Pressdruck von 3 MPa zu Presslingen mit einem Durchmesser von etwa 40 mm verpresst . Diese Presslinge wurden auf einer Quarzschale in einem Ofen innerhalb von 6 h auf 1150°C aufgehei zt und für weitere 6 h auf dieser Temperatur gehalten . Nach dem Abkühlen im Ofen wurden die Pressl inge mittels eines Backenbrechers auf eine Grösse von etwa 1 , 5 mm zerkleinert und anschliessend in einer Mörsermühle (Retsch R200 ) für 15 min aufgemahlen .

Aus dem kalzinierten Gemenge wurden mittels einer Handpresse etwa 40 g schwere Temperkuchen hergestellt und auf Quarzschalen mit wenig Quarzpulver als Trennmittel bei ca. 1000°C in den heissen Ofen (Nabertherm HT16/17) gestellt . Anschliessend wurden die Temperkuchen mit 10 K/min au f 1450°C (Beispiel 1A) bzw . 1400°C (Beispiel 1B) geheizt und für 1,5 h auf dieser Temperatur gehalten . Nach Ablauf der Haltezeit wurden die Temper kuchen für etwa 2 min an Luft abgekühlt und danach im Wasserbad abgeschreckt . Die so erhaltenen Röhl inge wurden mittels eines Backenbrechers auf eine Grösse von etwa 1 , 5 mm zerkleinert und anschliessend in einer Mörsermühle (Retsch R200 ) für 15 min aufgemahlen .

Beispiele 2A-B

Bestimmung der Viskosi tätseigenschaften der Glasurmaterialien

Zur Bestimmung der Viskositätseigenschaften der in den Beispielen 1A-B erhaltenen Glasurmaterialien in Abhängigkeit von der Temperatur wurde eine Viskosität s-Temperatur-Kurve auf Basis der Vogel-Furcher- Tammann-Gleichung (VFT-Gleichung) berechnet :

η : dynamische Viskosität bei der Temperatur T A, B, To : stoffspezifische Konstanten Hierzu wurden mittels Dilatometer bzw . Erhitzungsmikroskop mindes ¬ tens drei der folgenden charakteristischen Temperaturen experimentell bestimmt :

Bezeichnung und Messmethode Π (Pa-s)

T g (Glasübergangspunkt aus Dilatometer) 12

Td (Erweichungstemperatur aus Dilatometer) 10

Ts (Erweichungspunkt aus Erhitzungsmikroskop) 5,6

THB (Halbkugelpunkt aus Erhitzungsmikroskop) 3,5

TF (Fliesspunkt aus Erhitzungsmikroskop) 2, 1

Dabei wurden die Temperaturen T g und T d mittels eines Dilatometers (Bahr-The rmoanalyse GmbH) mit Quarzglas-Schubstange und Halter bestimmt . Das zu untersuchende Material wurde mit einer Heizrate von 5 K/min bis zum Erweichungspunkt (maximal 1000°C) erhitzt . Während der Messung wurde der Aufbau mit Stickstoff gespült .

Die Temperaturen T s , T H B und T F wurden mittels eines Erhitzungs ¬ mikroskops (Hesse Instruments mit EMA I Software) bestimmt . Das zu untersuchende Material wurde in einem Rohrofen mit einer Heizrate von 10 K/min erhitzt . Dabei ermittelt die Software automatisch die charakteristischen Formänderungen der Probe und weist ihnen die entsprechende Temperatur zu .

Ausgehend von den Wertepaaren aus den experimentell bestimmten charakteristischen Temperaturen und den oben angegebenen zugehörigen Viskositätswerten wurde die VFT-Gleichung durch ein Näherungsverfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate mit Hi 1 fe der Solver-Funktion der Software Microsoft Excel 2016 MSO (16.0.4456.1003) 32-Bit gelöst .

Die so bestimmten Viskositäts-Temperatur-Kurven für die in den Beispielen 1A-B erhaltenen Glasurmaterialien sind in Fig. 1 gezeigt . Zum Vergleich zeigt diese auch eine analog bestimmte Viskos itäts- Temperatur-Kurve für ein kommerziell erhältliches Glasurmaterial (IPS e.max CAD Crystall . /Giaze Spray, Ivoclar Vivadent AG) . Beispiele 3A-B

Verwendung der Glasurmaterialien zum Glasieren Aus kommerziell erhältlichen Rohlingen aus vorgesintertem Zr0 2 (IPS e.max ZirCAD MO 0, Ivoclar Vivadent AG) wurden Plättchen (19 mm x 15,4 mm x 1,5 mm) gesägt und diese ohne weitere thermische Vorbehandlung als Substratmaterial eingesetzt . Auf diese Plättchen wurden mittels Airbrushverfahren unter Verwendung einer Sprühpistole (VITA SPRAY-ON, Vita Zahnfabrik) bei einem Arbeitsdruck von ca. 1 bar aus einer Entfernung von ca. 10 cm wässrige Suspensionen der in den Beispielen 1A-B hergestellten Glasurmaterial ien A und B aufgesprüht und nach Trocknung an Luft für 30 min in einem Ofen (Sintramat Sl 1600, Ivoclar Vivadent AG, Programm PI ) inner- halb von 70 min dichtgesintert und gleichzeitig glasiert .

Nach dem Sintern wurden die glasierten ZrO>-Plättchen in ein Zweikomponenten-Harz (EpoKwick Epoxy Resin/EpoKwick Epoxy Hardener 10:2, Buehler) eingebettet , an der Grenz fläche bis zur optischen Qualität poliert (Apex Diamond Grinding Discs , Buehler, Körnung bis 0,5 um) und anschliessend mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM, rückgestreute Elektronen ) untersucht . Die Ergebnisse sind in Fig . 2A (Beispiel 3A) und Fig . 2B (Beispiel 3B) gezeigt . Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemässen Glasurmaterial ien nicht in nennenswertem Masse in das Substratmaterial infiltriert sind .

Beispiel 3C (Vergleich) Verwendung eines kommerziellen Glasurmateria lies zum Glasieren

Analog zu den Beispielen 3A-B wurden Plättchen aus kommerziel 1 erhältlichen Rohlingen aus vorgesintertem ZrO; : ( I PS e . max ZirCAD MO 0 , I oclar Vivadent AG) gesägt . Auf diese Plättchen wurde mittels Airbrushver fahren unter Verwendung einer Sprühpistole (VITA SPRAY-ON, Vita Zahnfabrik) bei einem Arbeitsdruck von ca. 1 bar aus einer Entfernung von ca. 10 cm eine wässrige Suspension eines kommerziell erhältlichen Glasurmaterial s ( I PS e.max CAD Crystall ./Glaze Spray, Ivoclar Vivadent AG) aufgesprüht und nach Trocknung an Luft für 30 min in einem Ofen (Sintramat Sl 1600, Ivoclar Vivadent AG, Programm PI ) innerhalb von 70 min dichtgesintert und gleichzeitig glasiert .

Nach dem Sintern wurden die glasierten ZrOz-Plättchen in ein Zwei- komponenten-Harz (EpoKwick Epoxy Res in/EpoKwick Epoxy Hardener 10:2, Buehler ) eingebettet , an der Grenz fläche bis zur optischen Qualität poliert (Apex Diamond Grinding Discs , Buehler, Körnung bis 0,5 um) und anschliessend mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM, rückgestreute Elektronen) untersucht . Die Ergebnisse sind in Fig . 2C gezeigt . Diese Ergebnisse zeigen, dass das kommerzielle Glasurmaterial in erheblichem Umfang in das Substratmaterial infiltriert ist .

Beispiel 4

Einfluss der relativen Di ch te auf die Infiltrationstiefe

Aus kommerz iel 1 erhältlichen Rohlingen aus vorgesintertem Z rO;; (IPS e . max Z i rCAD MO 0, Ivoclar Vivadent AG ) wurden Piättchen (19 mm x 15,4 mm x 1 , 5 mm) gesägt und diese durch thermische Behandlung auf eine relative Dichte von 50% , 85%, 90% bzw . 99,7%, j ewei ls bezogen auf die Reindichte des Substratmaterials , vorgesintert . Auf diese Plättchen wurde mittels Ai rbrushverfahren unter Verwendung einer Sprühpistole (VITA SPRAY-ON, Vita Zahn- fabrik) bei einem Arbeitsdruck von ca. 1 bar aus einer Entfernung von ca. 10 cm eine wässrige Suspension des in Beispiel 1A hergestellten Glasurmaterials A aufgesprüht und nach Trocknung an Luft für 30 min in einem Ofen (Sintramat Sl 1600, Ivoclar Vivadent AG, Programm P7 ) innerhalb von 70 min dichtgesintert und gleich- zeitig glasiert . Nach dem Sintern wurden die glasierten ZrO^-Plättchen in ein Zwei- komponenten-Harz (EpoKwick Epoxy Resin/EpoKwick Epoxy Hardener 10:2, Buehler ) eingebettet, an der Grenz fläche bis zur optischen Qualität poliert (Apex Diamond Grinding Di scs , Buehler, Körnung bis 0,5 um) und anschliessend mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM, rückgestreute Elektronen) und energiedispers iver Röntgen- spektroskopie (EDX) untersucht . Die Ergebnisse sind in Fig . 3A-D gezeigt . Daraus erkennt man , dass die Infiltrationstiefe des er findungsgemässen Glasurmaterials weitgehend unabhängig von der relat iven Dichte und damit von der Restporosität des Substrat ¬ materials ist .