Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein Methoden zur Verstärkung
von dentalen Vorrichtungen und Prothesen (nachstehend mit dem
Sammelbegriff "dentale Anordnungen" bezeichnet),
Verstärkungsmaterialien und die entsprechend den Methoden
hergestellten dentalen Anordnungen. Die Erfindung bezieht sich
auch auf das Gebiet verstärkter Kunststoffe oder Harze.
Hintergrund der Erfindung
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Verstärkte Kunststoffe sind Kombinationen von Fasern und
polymeren Bindemitteln oder Matrizen, die Verbundwerkstoffe
bilden. Diese Kombination kann ein Gleichgewicht von
Materialeigenschaften herstellen, die den Eigenschaften jedes
einzelnen Materials überlegen sind. In der Vergangenheit wurden
verstärkte Kunststoffe weitgehend von Flugzeug-, Schiff-,
Automobil- und Chemikalienherstellern eingesetzt.
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Die Kombination von starken Fasern und synthetischen
Polymeren zur Bildung verstärkter Kunststoffe und Laminate leitet
sich mehreren Grundüberlegungen der Werkstoffkunde ab: der
feinen Fasern eigenen Festigkeit, der erforderlichen
Benetzung zur Erzielung einer Haftung zwischen den Fasern und
einer Matrix und der leichte Übergang synthetischer Polymere
von der flüssigen in die feste Phase. In einem allgemeinen
Sinn dient die polymere Matrix als Trägermaterial, welches
jede Faser umgibt und es von den Nachbarmaterialien trennt
und gegen Verbiegen und Knicken stabilisiert. Diese
Funktionen werden am besten erfüllt, wenn eine gute Haftung zwischen
den Fasern und der Matrix vorliegt. Die Haftung kann
geför
dert werden durch Einsatz eines flüssigen polymeren
Vorläufers relativ geringer Viskosität zur Imprägnierung eines
verstärkenden Fasermaterials, gefolgt durch Polymerisation
der Matrix. Die Haftung läßt sich auch durch
Plasmaoberflächenbehandlung der Fasern verbessern.
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Typischerweise wurden zur Herstellung verstärkter Harze nach
dem bisherigen Stand der Technik zwei allgemeine Kategorien
von polymeren Materialien verwendet. Bei diesen beiden Typen
handelt es sich um die thermoplastischen Polymere, die
allgemein im Bereich von 150ºC bis 250ºC schmelzen und bei
Abkühlung schnell erstarren, und die hitzehärtbaren Polymere,
die während ihres Bestehens nur einmal eine flüssige Phase
durchlaufen, während sie polymerisiert und zu
wärmeschmelzbaren Formen quervernetzt werden.
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Die beiden vorherrschenden Fasertypen, die zur Verstärkung
von Kunststoffen eingesetzt wurden, waren, wenn man alle
Einsatzgebiete von Verbundwerkstoffen berücksichtigt, Glas
und Zellulosefasern. Glasfasern machen gut 90% der in
verstärkten Kunststoffen eingesetzten Fasern aus, weil sie
kostengünstig herzustellen sind und hohe Festigkeit, hohe
Steifigkeit, geringes spezifisches Gewicht,
Chemikalienbeständigkeit sowie gute Isoliereigenschaften aufweisen. In
verstärkten Kunststoffen wurde Glas in unterschiedlichen Formen
verwendet. Vorteilhafterweise wurde es in kurze Längen (6-76 mm)
geschnitten und zu einem Filz oder eine Matte verbunden, was
zu einer Form führte, die leicht handzuhaben ist und geringe
Kosten verursacht. Früher wurde beobachtet, daß man die
besten Eigenschaften im endgültigen Verbundwerkstoff mit
Faservliesen erzielte, in denen sämtliche Fasern gerade,
durchgehend und in einer einzigen Richtung parallel ausgerichtet
sind.
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Neben Glas- und Zellulosefasern wurden zur Verstärkung von
Kunststoffmaterialien auch andere Fasertypen eingesetzt. Die
steifsten bekannten Fasern bestehen aus Graphit, welches
theoretisch fünf mal steifer sein kann als Stahl. Dennoch
bleiben die Kosten von Graphitfasern trotz umfangreicher
Arbeiten vieler technischer Organisationen über viele Jahre
hinweg hoch. Infolgedessen beschränkt sich ihr Einsatz in
Verbundwerkstoffen auf Anwendungen, bei denen es vornehmlich
um Gewichtseinsparung geht: Flugzeuge, Raketen, Sportgeräte
usw.
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Im Jahre 1971 wurden aromatische Polyamidfasern im Handel
allgemein zugänglich und werden derzeit umfassend in
Kraftfahrzeugreifen und zahlreichen Raumfahrtkonstruktionen
verwendet. Die aromatischen Polyamide werden von der Federal
Trade Commission als Aramide bezeichnet und dieser Begriff
wird nachstehend auch dafür verwendet. Ein spezielles Aramid,
welches in zahlreichen Anwendungsbereichen umfassende
Verwendung gefunden hat, wird als Kevlar® bezeichnet. 1965
entdeckt, wird Kevlar® von DuPont hergestellt und vertrieben.
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Im Steifigkeitsbereich zwischen Glas und Stahl sind Aramide
leichter als Glas, vergleichsweise stark und weit zäher und
absorbieren vor einem Bruch, selbst unter
Aufprallbedingungen, erhebliche Energie. Die Fasern sind hochkristallin und
von gerichteter Beschaffenheit. Kevlar®-Fasern sind für ihre
ausgezeichnete Beständigkeit gegen Flammen und Wärme,
organische Lösungsmittel, Kraft- und Schmierstoffe bekannt und
können zu einem Gewebe verarbeitet werden. Wegen ihrer
Festigkeit und anderer Eigenschaften wurden Aramidfasern in
Sportgeräten und in Schutzsystemen eingesetzt, bei denen ihre
überlegene Schlagfestigkeit für ballistische Abstoppvorgänge
genutzt wird.
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In jüngerer Zeit wurden Fasern aus ultrahochfestem
Polyethylen hergestellt. Solche Fasern sind bei der Allied Signal,
Inc., Fibers Division, Petersburg, Virginia, unter der
Han
delsbezeichnung Spectra® und der Dutch State Mining
Corporation erhältlich. Die Fasern werden aus langkettigem
Polyethylen hergestellt und haben ein geringes spezifisches Gewicht
von etwa 0,97, welches damit niedriger ist als das
spezifische Gewicht von Glasfasern oder Aramidfasern.
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Obschon in der Vergangenheit Verbundwerkstoffe in
verschiedenen Umgebungen eingesetzt wurden, wurden ihre
Verwendungsmöglichkeiten doch nicht in allen Bereichen voll genutzt. Die
vorliegende Erfindung betrifft den Einsatz eines leichten
Gewebes, wie eines Aramids (z. B. Kevlar®) oder eines
Polyethylens (z. B. Spectra®), zur Verstärkung von Harzteilen in
dentalen Anordnungen, zum Beispiel Dentalprothesen und
anderen wiederherstellenden Vorrichtungen. Bisher wurde über die
Möglichkeit des Einsatzes eines leichten Gewebes in
Kunstharzteilen von Dentalanordnungen nicht berichtet.
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Folgende Veröffentlichungen veranschaulichen beispielhaft
frühere Anwendungen von Aramiden im Kontext von dentalen
Vorrichtungen:
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Die Europäische Patentanmeldung Nr. 0.221.223 beschreibt eine
magnetische Haltevorrichtung für Dentalprothesen, enthaltend
Magnete, die in Gehäusen aus einem biokompatiblen Material in
den Ober- oder Unterkiefer implantiert werden sollen, und
entsprechende Elemente, die in der Prothese enthalten sind
und von den implantierten Magneten magnetisch angezogen
werden können. Laut dieser Europäischen Patentanmeldung können
die Prothesen dadurch leichter gemacht werden, daß man sie
aus einem Harzhohlkörper ausformt, der die Zähne trägt und
dessen Hohlraum mit einer Masse aus Harzverbundmaterial und
verstärkenden Fasern, normalerweise Glasfasern von Kevlar®,
gefüllt ist. Wahrscheinlich ist, daß im Dentalbereich tätige
Personen im Kontext des bisherigen Stands der Technik relativ
kurze Fasern aus Glas oder Kevlar® für in dieser
Europäi
schen Patentanmeldung beschriebenen Verstärkungszwecke
gewählt hätten.
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Wie nachstehend näher erläutert, betrifft die vorliegende
Erfindung andererseits den Gebrauch eines Gewebes aus einem
Aramid (wie Kevlar®) oder eines Polyethylens (wie Spectra®)
zur Verstärkung der Harzteile von Dentalprothesen und
Dentalvorrichtungen sowie besondere Methoden, die auf die
Herstellung solcher verstärkter, Harz enthaltender Dentalanordnungen
abgestimmt sind.
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Kawahara et al., US-Patent Nr. 4.731.020, beschreibt eine
entfernbare Gebißhalteanordnung, die an einem elastischen
Element angebracht ist, welches zwischen dem Gebißkörper und
einem Träger liegt. Das Patent beschreibt weiterhin, daß das
elastische Trägerelement mit einer Vielzahl von organischen
Fasern, Keramikfasern, Glasfasern usw. verstärkt werden kann.
Dieses Patent betrifft jedoch nicht die Verstärkung der
Dentalprothese oder Vorrichtung selbst, wie es bei der
vorliegenden Erfindung der Fall ist. Außerdem sind die entsprechend
der vorliegenden Erfindung zu verstärkenden Harze
vorzugsweise nicht-elastomere Harze, in unmittelbarem Gegensetz zu dem
elastomeren Einbauelement nach Kawahara et al.
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Kawahara et al., US-Patent Nr. 4.738.622, enthält im
wesentlichen die gleiche Beschreibung wie die oben erörterte
Anmeldung Kawahara et al.
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Goldberg et al., US-Patent Nr. 4.717.341, betrifft ein
orthodontisches Vorrichtungssystem, dessen Komponenten aus
faserverstärktem Verbundwerkstoff mit polymerer Matrix und
wenigstens 5% einer in der Matrix eingebetteten verstärkenden
Faser bestehen. Das Patent führt aus, daß, wenngleich eine
Vielzahl von Fasern Anwendung finden können, die
gebräuchlichsten verwendeten Fasern Glas-, Kohlenstoff- und/oder
Graphit- und Aramidfasern sind (worauf im Patent als
Polyara
midfasern Bezug genommen wird). Im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung liegt das Schwergewicht des Patents nach Goldberg
et al. und aller darin genannten Beispiele auf dem Einsatz
ungewebter Fasern (besonders Glas, jedoch auch "Aramid") zur
Verstärkung von Vorrichtungen anstelle von Geweben.
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Das Goldberg-Patent betrifft auch die Verstärkung der Kraft
übertragenden Teile orthodontischer Vorrichtungen:
vornehmlich Drähte, jedoch u. a. auch Bögen, Segmente, Haken,
Befestigungen, Ligaturdrähte und Federn, Stifte, Klammern,
Röhren, Aktiv-Lingualvorrichtungen usw. Diese Vorrichtungen sind
so konstruiert und konfiguriert, daß eine aktive Kraft auf
eine natürliche orale Anordnung wie einen Zahn ausgeübt wird.
Die Verstärkung der Dentalprotesen und Vorrichtungen gemäß
der vorliegenden Erfindung beinhaltet Teile derselben, die
keine Kräfte übertragen. Es ist auch zu beachten, daß
Gewebeverstärkungen mit Drähten und Federn nicht kompatibel sind.
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Ferraro et al., US-Patent Nr. 3.957.067, und Wolak, US-Patent
Nr. 4.836.226, beziehen sich jeweils auf Zahnseide oder
zahnseideartige Artikel, bei denen eines der Materialien, das
zur Herstellung des Artikels verwendet werden könnte,
Kevlar® ist. Keines dieser betrifft Verstärkungsharze und sie
werden hier nur deswegen angeführt, weil darin eine weitere
Anwendung von Kevlar® im Dentalkontext beschrieben wird.
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Trotz des oben beschriebenen bisherigen Stands der Technik
wurden eine Reihe möglicher Typen und Anwendungen von
Verbundharzen im Dentalbereich nicht beschrieben oder
vorgeschlagen.
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Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin,
verstärkte Dentalanordnungen zu schaffen, bei denen
wenigstens ein Teil aus einem Harzmaterial besteht.
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Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der
Schaffung einer Methode zur Verstärkung harzhaltiger
Dentalanordnungen.
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Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der
Schaffung eines Verstärkungsmaterials mit verbesserten Haft-
und Kraftübertragungseigenschaften.
Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wurden die oben
genannten Zwecke und weiteren Zwecke, die nachstehend noch
deutlicher werden, durch die Entdeckung erfüllt, daß
Kunstharz enthaltende Dentalanordnungen dadurch verstärkt werden
können, daß man damit ein Aramid- oder Polyethylenfasern
enthaltendes Leichtgewebe kombiniert.
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Die Methode gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet
allgemein die Anwendung einer oder mehrerer Schichten eines
Leichtgewebes bei einer zu verstärkenden Dentalanordnung und
typischerweise die Abdeckung des Gewebes mit weiterem Harz,
so daß das Gewebe in der endgültigen Dentalanordnung nicht
freiliegt. Der Prozeß wird auf den jeweiligen Harztyp und den
jeweils zu verstärkenden Typ einer Dentalanordnung
zugeschnitten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 stellt plasmabehandelte Spectra®-Fasern in
Dreherbindung dar, die für Verstärkungszwecke entsprechend der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten.
Detaillierte Beschreibung der vorzuziehenden Ausführungsformen
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein eine
Methode zur Verstärkung eines Harzteils einer
Dentalanord
nung, enthaltend die Schritte der Anwendung einer oder
mehrerer Schichten eines aus Polyaramid- oder Polyethylenfasern
bestehenden Leichtgewebes auf einen Harzteil einer
Dentalanordnung und die Abdeckung des Gewebes mit weiterem Harz.
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Das Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung enthält
vorzugsweise ein Aramidpolymer oder ein hochfestes, langkettiges
Polyethylen. Aramidfasern sind Fachleuten wohlbekannt und
sind im Handel beispielsweise bei DuPont erhältlich. Die
Aramidfasern von DuPont werden unter der Handelsbezeichnung
Kevlar® vertrieben. Kevlar® ist das vorzuziehende Aramid
gemäß der vorliegenden Erfindung. Chemisch sind Kevlar®-
Fasern Poly(p-Phenylenterephthalamid). Von DuPont werden drei
Sorten von Kevlar®-Fasern hergestellt: Kevlar®, welches
speziell zur Verstärkung von Gummi hergestellt wird;
Kevlar® 29, hauptsächlich hergestellt für den Einsatz in Seilen,
für ballistische Zwecke usw.; und Kevlar® 49, welches für die
Verstärkung von Kunststoffen in Flugzeugen, in der Raumfahrt,
auf Schiffen und für Sportartikel eingesetzt wird. Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung besteht das Gewebe
vorzugsweise aus Fasern von Kevlar® 29 oder Kevlar® 49. Es ist jedoch
davon auszugehen, daß der Erfinder den Einsatz anderer
Aramide außer der vorzuziehenden Ausführungsform, Kevlar®, in
Erwägung zieht, solange das Aramid geeignete Eigenschaften
besitzt, zum Beispiel Festigkeit und Verwebbarkeit.
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Die hochfesten Polyethylenfasern bestehen aus langkettigem
Polyethylen mit einer Zugfestigkeit von etwa 1076 N/m² (375,0
· 10³ psi) bis 1248 N/m² (435,0 · 10³ psi).
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Ein wichtiger Aspekt der Gewebe ist ihr Gewicht. Das Gewicht
eines Gewebes, wie auch seine Feinheit, können in "Denier"
ausgedrückt werden. Wie im Textilwesen bekannt, ist ein
Denier eine Feinheitseinheit, die auf einem Standard von 50
Milligramm je 450 Meter Garn basiert. Die erfindungsgemäßen
Gewebe sind leicht, d. h. für die Aramide haben sie
vorzugsweise einen Denier-Wert von weniger als 100, z. B. etwa 50 bis
etwa 75. Das vorzuziehende Aramidgewebe ist ein Stoff aus
Kevlar® 55. Für die Polyethylene haben die Gewebe
vorzugsweise einen Denier-Wert von 215 oder weniger. Ein spezielles
Polyethylengewebe ist ein 185-Denier-Stoff aus Spectra®.
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Das Gewebe kann aus einer Stücklänge Stoff oder vorzugsweise
beispielsweise einem Band geschnitten werden. Ein Band ist
die besondere vorzuziehende Form von plasmabeschichtetem
Spectra® in Dreherbindung. Unter "Band" ist ein schmales und
langes Stück Gewebe zu verstehen, bei dem sich, wenn es in
der Breite geschnitten wird, die Dreherbindung nicht
wesentlich löst. Typischerweise liegt das Längen-Breiten-Verhältnis
für solche Bänder im Bereich von 50 : 1 bis 5000 : 1,
vorzugsweise 250 : 1 bis 2500 : 1. Um das Schneiden eines
lockeren Gewebes, besonders eines Stoffs aus Kevlar®, zu
erleichtern, kann auf beiden Seiten des Stoffs ein auf der Rückseite
klebendes Band wie 3M Post-It® angebracht und die gewünschte
Form und Größe durch Schneiden des Stoffs erzielt werden.
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Um das Band zu entfernen, kann es im flüssigen Monomer des
Harzes eingeweicht werden. Der Stoff sollte vorzugsweise ein
zweites Mal mit sauberem Monomer gespült werden, bevor er zur
Verstärkung einer Dentalanordnung verwendet wird.
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Das Gewebe wird aus einzelnen Fäden hergestellt, die aus
zahlreichen, miteinander verzwirnten Endlosfäden bestehen.
Die Gewebe können unterschiedliche Dicke sowie feste oder
lockere Bindungen, je nach Verwendungszweck, aufweisen. Die
vorzuziehende Gewebebindung hat einen Aufbau von 30 · 30 zu
80 · 80. Die Bindung kann beliebig sein, zum Beispiel eine
ausgeglichene Bindung mit gleichen Mengen von Fasern oder
Endlosfäden in jeder Richtung, oder eine Ein-Richtungs-
Bindung, bei der mehr Fasern in einer Richtung als in einer
anderen verlaufen. Das Gewebe kann so benutzt werden, wie es
ist, oder es kann in einer Form angeliefert und verwendet
werden, die bereits mit Harz imprägniert ist. d. h.
vorimprägniert. Das Gewebe kann auch mit Schlichten, Appreturen zum
Beispiel einer Plasmabehandlung, und dergleichen versehen
werden, um eine maximale Haftung am Harz zu fördern.
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Ein besonders vorzuziehendes Verstärkungsmaterial besteht aus
hochfestem, langkettigem Polyethylen, vorzugsweise Spectra®,
welches in einer sogenannten Dreherbindung gewebt ist. Eine
Dreherbindung ist in dieser Beschreibung in Fig. 1
dargestellt. Dreherbindungen sind leicht und offen und vermitteln
ein spitzenartiges Aussehen. Deshalb kann das Gewebe jede
beliebige Form annehmen und verbindet sich leicht mit dem
Matrixmaterial. Dreherbindungen entstehen durch gegenseitiges
Verzwirnen nebeneinanderliegender Kettgarne und
anschließendes Hindurchleiten des Schußgarns durch die verzwirnten
Kettfäden.
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Folgende US-Patente enthalten Beschreibungen, die u. a.
Dreherbindungen und ihre Eigenschaften beinhalten: 4.665.951;
4.960.349; 4.944.987 und 4.816.028.
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Spectra® wird vorzugsweise in Form eines mit Plasma
oberflächenbehandelten Bands in Dreherbindung für die hierin
beschriebenen Zwecke hergestellt. Das Band kann am besten mit
einem scharfen Messer durchschnitten werden. Das Band sollte
nicht mit der nackten Haut in Berührung kommen, sondern
sollte nur mit Baumwoll- oder Gummihandschuhen berührt werden, um
die plasmabehandelte Oberfläche nicht zu verunreinigen,
wodurch sich seine Haftfähigkeit am Matrixmaterial verringern
könnte. Es ist bekannt, daß die Gasplasmabehandlung von
Spectra®-Fasern zu Epoxidverbundmaterialien führen kann, die
hervorragende Eigenschaften aufweisen. Solche Fasern können
im Sinne dieser Erfindung verwendet werden. Vor allem
Kalt
gasplasma wird zur Behandlung von Spectra®-Fasern
eingesetzt. Hauptzweck dieser Gasplasmabehandlung ist eine
Veränderung der Oberfläche, bei der Wasserstoffatome abgezogen und
durch polare Gruppen (z. B. Hydroxyl-, Carboxyl-,
Carboxygruppen und dergleichen) ersetzt werden. Die Anwesenheit polarer
oder funktioneller chemischer Gruppen an der Oberfläche der
Faser verbessert die Benetzbarkeit durch und das
Reaktionsvermögen mit einer Harzmatrix, so daß eine hervorragende
Haftung zwischen Faser und Matrix gefördert wird.
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Mehrere Lagen eines dünneren Gewebes sind stärker als eine
einzelne Lage eines dickeren Gewebes. Bei Verwendung des
Gewebes in Lagen als Laminat, wirken die Mehrfachlagen wie
ein Kastenträger, der einem Durchfedern und Biegen
entgegenwirkt. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung kommen
sowohl einzelne als auch Mehrfachlagen von Geweben in Frage.
Was die Verwendung von Mehrfachlagen anbelangt, können
beispielsweise zwei bis fünf Lagen eines leichten Gewebes
vorteilhaft eingesetzt werden.
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Die Gewebeverstärkung ist auch stärker, wenn die Fäden
verschiedener Gewebelagen nicht parallel zueinander verlaufen.
So können beispielsweise aneinander angrenzende Lagen so
angeordnet werden, daß einige der Fäden aus angrenzenden
Lagen einen 45º-Winkel zueinander bilden. Allgemeiner
ausgedrückt, könnten auch Winkel von 15º bis 60º vorteilhaft
angewandt werden.
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Da sich der Stoff vielleicht nicht gut polieren läßt, sollte
er an der Oberfläche gewöhnlich von weiterem Harzmaterial
bedeckt sein. Während die Harzabdeckung im allgemeinen aus
dem gleichen Harz wie die darunterliegende
Verstärkungsharzschicht bestehen wird, könnte ebensogut eine andere
Harzabdeckung Verwendung finden, solange sie ein ausreichendes
Haftvermögen sowohl gegenüber dem Stoff als auch gegenüber
dem darunterliegenden Harz, welches verstärkt wurde,
auf
weist. Bei einigen Anwendungen kann ein Teil des Gewebes,
sofern erforderlich oder wünschenswert, freiliegen.
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Um das Gewebe für den Gebrauch vorzubereiten, besteht der
erste Schritt darin, das Gewebe nötigenfalls auf die
gewünschte Größe und Form zuzuschneiden. Da das Gewebe wie ein
Schwamm wirkt, indem es das verwendete flüssige synthetische
Material absorbiert, sollte der Stoff vor der Beschichtung
mit dem synthetischen Material zuerst in einem
Verdünnungsmittel eingeweicht werden. Vor Verwendung eines Acrylharzes
zum Beispiel, sollte das Gewebe in einem Acrylharzmonomer,
welches als Verdünnungsmittel dient, eingeweicht werden. Bei
Verwendung mit einem Verbundmaterial sollte das Gewebe
zunächst mit einer ungefüllten Flüssigkeit benetzt werden.
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Die spezifische Beschaffenheit der polymeren Matrix (d. h. des
Harzanteils) ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
relativ unwichtig. Die Grunderfordernisse des polymeren
Materials sind, daß es mit einem bestimmten Dentaleinsatz
kompatibel und in der Lage sein muß, ausreichend stark am Gewebe
zu haften, um ein angemessen verstärktes Material zu ergeben.
Die als Matrix für das Verstärkungsgewebe eingesetzten
polymeren Materialien können zum Beispiel thermoplastische oder
hitzehärtbare Materialien oder Verbundwerkstoffe
unterschiedlicher Arten sein.
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Die polymeren Materialien sind im allgemeinen
nichtelastomer. Ein "Elastomer" wird als ein Material definiert,
welches bei Raumtemperatur unter geringer Beanspruchung auf
wenigstens das Zweifache seiner ursprünglichen Länge
gestreckt werden kann und bei plötzlicher Aufhebung der
Beanspruchung kräftig in seine ungefähre Ursprungslänge
zurückkehrt. Elastomeres Polyurethankautschukmaterial ist zum
Beispiel typischerweise kein geeignetes Harz für die
vorliegenden Zwecke.
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Das polymere Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann
Polyester, Epoxidharze und verschiedene thermoplastische
Materialien einschließen. Zu den thermoplastischen
Materialien gehören Nylon, Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen,
Styrol/Acrylnitril, Polycarbonat und Polysulfon. Bei dem Harz
wird es sich allgemein um ein solches handeln, welches
synthetisch hergestellt wurde. Das Harz ist vorzugsweise ein
Acrylharz wie zum Beispiel bis-GMA-Harz, welches Zahnärzten
als Standardharz bekannt ist.
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Die zur Verstärkung einer bestimmten Dentalanordnung
verwendete Stoffmenge hängt von dem Grund für die Verstärkung und
somit von der Größe der Fläche ab, die verstärkt werden soll.
Geht man von dem herkömmlichen Verständnis und der Erfahrung
derjenigen aus, die im Bereich der Zahnheilkunde tätig sind,
wird es typischerweise möglich sein, im voraus zu sagen,
welche Teile einer bestimmten Dentalanordnung einer
Verstärkung bedürfen werden.
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Es ist auch zu beachten, daß, je größer die gewebeverstärkte
Fläche ist, desto stärker sie sein wird. Deshalb wird ein
normaler Fachmann in der Lage sein, die Stärke einer
bestimmten Dentalanordnung den Bedürfnissen anzupassen, indem er dem
Harzanteil der Anordnung mehr oder weniger des
Gewebematerials hinzufügt. Im allgemeinen wird die Gewebemenge im
Verhältnis zur Harzmenge, ausgedrückt in Volumenprozent,
wenigstens etwa 5% bis zu etwa 50% betragen.
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Die Arten von Dentalanordnungen, die verstärkt werden können,
sind unterschiedlich. Im allgemeinen betrifft die vorliegende
Erfindung die Verstärkung nicht-kraftübertragender Teile von
Dentalanordnungen, die einen Harzanteil als Bestandteil
enthalten. Unter nicht-kraftübertragend ist zu verstehen, daß
der Harzanteil im wesentlichen keinen aktiven (d. h.
konstanten) Druck oder Zug auf eine orale Struktur wie einen Zahn
ausübt. Das heißt, der entsprechend dieser Erfindung zu
ver
stärkende Harzanteil ist ein solcher, der dazu dient, die
Dentalanordnung zu positionieren oder eine natürliche orale
Struktur zu ersetzen. Während also beispielsweise ein Draht,
eine Feder oder eine Klammer, die für orthodontische Zwecke
eingesetzt werden, nicht in dem Begriff von
"nichtkraftübertragenden Dentalanordnungen" eingeschlossen sind,
trifft dies auf einen Harzteil zur Positionierung einer
orthodontischen Halterung doch zu. Zu den speziellen Beispielen
gehören vollständige Harzteile von Gebissen, herausnehmbare
Teilgebisse, provisorische entfernbare Brücken, provisorische
feste Brücken, Kronen aus synthetischen Materialien sowie
Materialien, die dazu verwendet werden, Zähne aneinander zu
befestigen usw. Der Stoff wird entsprechend der vorliegenden
Erfindung verwendet, um den Harzanteil der Dentalanordnung
selbst zu verstärken, statt ein Einbauelement für die
Dentalanordnung zu verstärken. Das gewebeverstärkte Laminat kann
auch eingesetzt werden, um bei der Herstellung von
Implantatabdrücken die Maß- und Positionsgenauigkeit
aufrechtzuerhalten.
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Der Prozeß zur Verstärkung der Dentalanordnung wird je nach
Art des Harzes und der verstärkten Dentalanordnung
unterschiedlich sein. Es folgt eine kurze Übersicht einiger
spezieller Arten von Verfahren:
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1. Verwendung eines hitzegehärteten Harzes (z. B. eines
hitzehärtbaren Harzes) nach einer Versuchspackmethode.
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A. Packung und Versuchspackung der in einem Kolben
befindlichen Vorrichtung auf normale Art und Weise.
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B. Entfernung des größten Harzanteils im zu verstärkenden
Bereich, wobei gerade genug übrig bleibt, um das Modell
abzudecken, so daß das Gewebe das Modell nicht berührt.
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C. Auflegen einer oder mehrerer Lagen eines Leichtgewebes zur
Abdeckung einer möglichst großen Fläche.
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D. Abdeckung des Gewebes mit weiterem Harz und
Versuchspackung, bis der Kolben vollständig geschlossen ist.
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2. Verwendung eines selbsthärtenden Harzes (zum Beispiel
eines thermoplastischen Harzes).
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A. Auflegen einer dünnen Schicht selbsthärtendes Harz auf ein
Modell.
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B. Einschieben von einer oder mehreren Lagen Gewebe nach
unten in das Harz, ohne daß das Gewebe jedoch das Modell
berührt.
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C. Abdecken des Gewebes mit weiterem Harz.
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D. Abschlußbehandlung auf normale Art und Weise. Fühlen Sie
sich frei, Gewebeflächen bei der abschließenden Formgebung
durchzuschneiden. Wo Gewebe an der Oberfläche freiliegt,
sollte es mit einer dünnen Lage Harz abgedeckt und poliert
werden.
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3. Verwendung eines chemisch aktivierten Verbundmaterials:
Verstärkung nach dem gleichen Verfahren wie bei einem
selbsthärtenden Harz.
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4. Verwendung eines lichtaktivierten Verbundmaterials.
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A. Auflegen einer sehr dünnen Schicht Verbundmaterial auf das
Modell und Aushärten mittels Licht.
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B. Auflegen einer Gewebelage auf die erste
Verbundmaterialschicht und Benetzen derselben mit ungefülltem
Verbundmaterial, wobei darauf zu achten ist, daß sich zwischen den Lagen
keine Lufttaschen befinden. Längeres Härten mit Licht als
normal (zum Beispiel etwa das 1,5- bis 3-fache, vorzugsweise
das 2-fache der normalen Zeit). Das Gewebe ist im
wesentlichen opak und verhindert somit den Lichtdurchtritt. Ein
Laboratoriumslicht funktioniert am besten.
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C. (Sonderausführung) Auflegen weiterer Gewebeschichten zur
Erzielung zusätzlicher Festigkeit auf gleiche Weise wie im
vorherigen Schritt.
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D. Abdecken der letzten Lage mit gefülltem Verbundmaterial
und Härten.
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E. Fertigbearbeiten der Vorrichtung auf übliche Art und
Weise. Fühlen Sie sich frei, das Gewebe bei der abschließenden
Formgebung durchzuschneiden. Wenn Gewebe an der Oberfläche
freiliegt, Abdecken mit einer dünnen Lage Verbundmaterial und
Polieren.
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5. Für den Einsatz bei der Reparatur herausnehmbarer
Prothesen oder Vorrichtungen.
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A. Vorbereiten für die Reparatur unter Anwendung des
Standardverfahrens zur Herstellung einer Stein- oder Gipsmatrix.
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B. Wenn das Gehäuse (case) aus der Gipsmatrix entfernt werden
kann, schneidet man die zu reparierende Fläche einige
Millimeter (z. B. etwa 1-4 mm) vom Fehler aus zurück und plaziert
es wieder auf die Gipsmatrix. Falls das Gehäuse sich nicht
von der Matrix entfernen läßt, ist ausreichend Material
wegzunehmen, so daß an der Fehlerstelle eine möglichst geringe
Menge des ursprünglichen Materials vorhanden ist.
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C. Entfernen von möglichst viel Originalmaterial auf einer
großen Fläche. Je größer die vom Gewebe bedeckte Fläche ist,
desto stärker wird die reparierte Stelle. Oberfläche mit der
für die Reparatur benutzten Flüssigkeit benetzen und die
Reparatur in der Art und Weise abschließen, wie sie für den
Bau neuer Vorrichtungen und Prothesen bereits genannt wurde.
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6(a). Zur Verstärkung provisorischer fester Prothesen aus
Harz.
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A. Die provisorische Prothese wird nach dem Standardverfahren
hergestellt und die Okklusion eingestellt.
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B. Durch die gesamte Okklusionsfläche, auch über den
Pfeilerzähnen, wird ein tiefer, breiter Kanal geschnitten.
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C. Eine Länge Stoff (d. h. Gewebe) wird so zugeschnitten, daß
die gesamte Länge des Kanals ausgefüllt wird. Der Stoff wird
gerollt und in den Kanal gepackt. Alternativ wird der Stoff
auseinandergezogen, um Räume zu öffnen, die durch die Bindung
ohne Rollen entstehen, wodurch die Haftung des Stoffs an der
ihn umgebenden Matrix erleichtert und verbessert wird. Je
größer die Stoffmasse, desto stärker die provisorische
Prothese.
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D. Der Stoff wird mit Monomer durchtränkt. Überschüssiges
Monomer wird mittels Löschpapier abgezogen oder abgeblasen
und ein dünnes Harzgemisch wird in den im Kanal befindlichen
Stoff eingearbeitet, so daß der Stoff mit Harz gesättigt
wird.
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E. Das Gehäuse ist fertig. Wenn Stoff die Oberfläche berührt,
kann er zurückgeschnitten und zur Bildung einer
Harzoberfläche kann weiteres Harz hinzugefügt werden.
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6(b). Eine weitere Methode zum Bau einer provisorischen
Prothese aus Harz oder Verbundmaterial.
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A. Auflegen einer Lage von lichtgehärtetem Harz oder
ungefülltem Verbundmaterial (d. h. Matrixmaterial) auf einen
Kronen- oder Brückenpfeiler an einem Modell und Härten auf
normale Art und Weise.
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B. Ankleben des Stoffs (vorzugsweise in Bandform) an der
ersten Lage unter Verwendung von mehr ungehärtetem Harz oder
ungefülltem Verbundmaterial.
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C. Positionieren des Stoffs in der gewünschten Form, Abdecken
desselben mit weiterem Matrixmaterial und Härten (z. B. durch
Bestrahlung mit Licht).
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D. Fertigstellung der provisorischen Prothese auf normale Art
und Weise.
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7. Zur Reparatur oder Verstärkung provisorischer fester
Prothesen unter Verwendung eines chemisch ausgehärteten
Verbundmaterials wird die gleiche Technik angewandt wie bei Harz im
allgemeinen, nur daß der Stoff mit einem ungefüllten
Verbundmaterial durchtränkt und mit einem gefüllten Verbundmaterial
abgedeckt wird.
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8. Zur Verstärkung oder Reparatur provisorischer fester
Prothesen unter Verwendung eines lichtgehärteten
Verbundmaterials wird die gleiche Technik wie für Harz im allgemeinen
angewandt, bis zu der Phase, bei der das Gewebe zum Einsatz
kommt. Anstatt eine Stoffrolle zu benutzen, werden Stofflagen
verwendet und es wird in gleicher Weise vorgegangen, wie es
weiter oben für den Bau einer Prothese unter Verwendung eines
lichtgehärteten Verbundmaterials beschrieben wurde. Wenn das
Gewebe an der Okklusionsfläche freiliegt, kann es
zurückgeschnitten und mit einer Lage aus gefülltem Verbundmaterial
abgedeckt werden.
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9. Methode zum Zusammenschienen von Zähnen.
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A. Säureätzung und Verklebung einer Lage eines
lichtgehärteten Harzes oder ungefüllten Verbundmaterials (d. h.
Matrixmaterials) mit Zähnen.
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B. Verkleben des Gewebes mit der ersten Lage unter Verwendung
des gleichen Matrixmaterials.
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C. Abdecken des Gewebes mit Acryl- oder
Zusatzverbundwerkstoff.
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Bei provisorischen festen Prothesen, die nach einer der oben
beschriebenen Methoden hergestellt werden, wäre die
Okklusionsfläche verschleißbeständiger, wenn die Oberfläche mit
einem solchen Stoff wie Kevlar® oder, vorzugsweise,
plasmabeschichtetem Spectra® in Dreherbindung verstärkt würde.
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Natürlich können auf der Grundlage der obigen Beschreibung
verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß
dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung gesprengt
würde.