[发明专利]用于立体光刻的陶瓷和玻璃陶瓷浆料

说明书

本发明涉及用于通过立体光刻生产陶瓷或玻璃陶瓷成型体的浆料。所述浆料包含(a)至少一种可自由基聚合的单体，(b)至少一种光引发剂，(c)陶瓷和/或玻璃陶瓷颗粒，和(d)至少一种非离子表面活性剂。

本发明涉及用于立体光刻制备陶瓷或玻璃陶瓷成形部件，如牙嵌体、高嵌体、饰面、牙冠、牙桥和框架的浆料。

术语“快速成型”(RP)涵盖了其中根据计算机辅助设计数据(CAD数据)制备3维模型或组件的生成制造方法(A.Gebhardt，Vision of Rapid Prototyping，Ber.DKG 83(2006)7-12)。这些是例如立体光刻(SL)、选择性激光烧结(SLS)、3D打印、熔融沉积成型(FDM)、喷墨印刷(IJP)、3D绘图、多喷嘴成型(MJM)、实体自由成形制造(SFF)、分层实体制造(LOM)、激光粉末成形(LPF)和直接陶瓷喷射印刷(DCJP)的方法，使用这些方法可以成本有效地，甚至小规模地制造模型、组件或成形部件(A.Gebhardt，GenerativeFertigungsverfahren，第3版，Carl Hanser Verlag，慕尼黑2007，第77页及以下)。立体光刻涉及RP方法(A.Beil，Fertigung von Mikro-Bauteilen mittels Stereolithographie，Düsseldorf 2002，VDI-Verlag第3页及以下)，其中基于CAD数据由液体和可固化单体树脂分层构建成形部件。

用于制备诸如嵌体、牙冠或牙桥的牙科成形体的立体光刻方法在陶瓷材料的情况下是尤其有利的，因为在牙科实验室中涉及大量人工费用的印模和铸造工艺，以及铣削和磨削操作可因此大大简化，并且同时可以避免伴随非生成方法产生的大量材料损失。由于如今完整的数字化过程链到位，用于制备例如多单元牙桥框架的标准工艺步骤(咬合器中的对齐、蜡调制、嵌入和铸造)可以由模型的数字化、牙科成形体的虚拟设计和其生成性立体光刻制造代替。

在陶瓷成形部件的立体光刻制备中，首先通过对自由流动的陶瓷浆料进行分层辐射固化制备陶瓷生坯，然后在脱粘(debinding)后对其进行烧结以形成致密的陶瓷成形体。生坯也被称为生坯体(green body)。消除粘合剂被称为脱粘。在此，通常通过将生坯加热至大约80℃至600℃的温度来去除使用的粘合剂。尽可能避免形成裂纹和变形是至关重要的。由于脱粘，生坯变成了所谓的白坯体(white body)。在脱粘过程中，粘合剂借助热和热化学过程分解成挥发性组分。

脱粘是该方法中的关键步骤。在这里，组件将被在有机基体的分解中形成的气体和由所述气体施加的压力损坏的危险性高。在各个构造层之间的小缺陷在脱粘过程中导致裂纹或甚至导致组件完全破坏的危险性尤其高。这种风险可以通过增加脱粘时间段降低，然而这大大延长了处理时间。

白坯体的烧结发生在高温烧制期间的烧结炉中。由此，通过暴露于主要组分的熔融温度以下的温度，将细分散的陶瓷粉末压实并固化，其结果是多孔组分变得更小并且其强度增加。

US5,496,682公开了用于通过立体光刻制备三维体的可光固化组合物，其包含40至70体积％的陶瓷或金属颗粒、10至35重量％的单体、1至10重量％的光引发剂、1至10重量％的分散剂，并且优选还有溶剂、增塑剂和偶联剂。

US6,117,612描述了用于立体光刻制备烧结的陶瓷或金属部件的树脂。树脂的粘度小于3000mPa·s。为了制备它们，使用低粘度的单体，优选在水溶液中。通过使用分散剂将实现具有低粘度的高固体含量。

DE102005058116A1公开了用于以US6,117,612中所述的方式立体光刻制备陶瓷植入物的悬浮液，其不含有稀释剂如水或有机溶剂，因为后者在引入能量时将通过局部蒸发增加粘度。通过改变分散剂的浓度将悬浮液的粘度调节到小于20Pa·s。具有酸基团的共聚物的烷基铵盐用作分散剂，其中所述分散剂也可以涂覆到陶瓷粉末的颗粒上。