201504. lajstromszámú szabadalom • Eljárás makroporózus, adott esetben tömör réteggel társított kerámia termék előállítására
1 HU 201504 B T A találmány tárgya eljárás makroporózus, adott esetben tömör réteggel társított, különleges kerámia termék előállítására sajtolással és zsugorítással. Különleges kerámiai termékek alatt egyrészt azokat a termékeket értjük, amelyek nem hagyományos kerámiai anyagokból, hanem különböző oxidokból (pl. AI2O3. ZrO stb.) nitridekből (pl. SÍ3N4, TiN, AI4N3), karbidokból (pl. TiC. WC stb.). fémporokból (pl. Mo. W stb.) vagy ezek tetszőleges kombinációiból készülnek zsugorítás (égetés) alkalmazásával, másrészt azokat, amelyeknek az alkalmazási területe különleges. pl. biokerámia az egészségügyben, szerkezeti anyagok a magas hőmérsékletű kemencék építéséhez, segédeszközök a különleges acél és fémötvözők előállításához (pl. termoelemek védőcsövei, tégelyek) vagy a különleges kerámiai termékek gyártásánál alkalmazott égetési segédeszközök. A különleges kerámiákra jellemző, hogy nagy tömörséggel, nagy szilárdsággal, nagy kopásállósággal és nagy keménységgel rendelkeznek. A belőlük készült termékek alakja bonyolult, pl. gömbalakú, lépcsőzetes, menetes, esetleg polírozott felületű is lehet. A különleges kerámiák előállítása költséges, mert . a felhasznált alapanyagok drágák, magas hőmérsékletű - 1500 °C feletti - és többszöri égetésük pedig energiaigényes. A termékek ára 40-50 %-kal tovább növekszik azért is. mert a rendeltetésükből eredő bonyolult alakjukat mechanikai utómegmunkálással nyerik. A megmunkálás általában nem a sajtolás. hanem az 1000-1300 °C hőmérsékleten való előégetés vagy az 1400 °C-nál nem alacsonyabb hőmérsékleten való égetés után történik, amikor az anyag már olyan kemény, hogy a megmunkálás csak gyémánt szerszámmal lehetséges. A különleges kerámiák alkalmazási területe a hetvenes években kiterjedt az alumíniumoxid kerámia felhasználására protézisek előállításához. Az alumíniumoxid ugyanis kiváló biológiai kompatibilitással rendelkezik: kémiailag inert, a szövetnedvek nem oldják, nem támadják meg, rákkeltő és mérgező hatása nincs. A belőle készült protézis-implantátumokat az élő szervezet minden nehézség nélkül befogadja. Az alumíniumoxid kerámiára jellemző a nagy mechanikai szilárdság és a gyakorlatilag korlátlan kopásállóság. A sima korund felületen az izületi szövetnedveknek nagyfokú tapadási készségük van s így azon vékony kenőréteget képezve az Ízületekben egymáson elmozduló felületek súrlódását a minimálisra csökkentik. E kiváló tulajdonságok folytán az alumíniumoxid kerámia alkalmazása a csípőizületet pótló protézisben egyre jobban terjed. A csípőizületet pótló protézisben gömbfelszín, az ún. protézis fej mozog a gömbfészekben, az ún. protézis vápában. A fej a szárhoz van rögzítve, a szár. ill. a vápa a csontba van beültetve. A protézis anyaga: a szár fém. a fej fém. vagy korund. a vápa polietilén vagy korund. A csontba beültetett részeknek az élő csonthoz való rögzítése kizárólag mechanikailag. az ún. ..csontcementtel" (biocement) való beragasztással történik. A csontcement kétkomponensű polimetilakrilát. amelynek komponensei por alakú polimer és folyékony monomer: ez utóbbi rendkívül erős sejtméreg. A műanyag 8-10 perc alatt, erős hőképződés mellett cementkemény anyaggá szilárdul. A módszer hátránya a monomer mérgező hatása mellett, hogy a polimerizálódás hőképződése jóval meghaladja az élő fehérjék koagulációs szintjét, ezért az élő csont felszíni sejtjei hőkárosodást szenvednek. A felszínen elhaló csontsejtek következtében az élő és az élettelen felületek között rés támad, ami a kilazulás egyik oka lehet. A rugalmas, élő csontszövethez csatlakozó élettelen és merev, a csontfelszínt károsító kötőanyag mechanikus, de nem biomechanikus, a biológiai feltételeknek nem megfelelő kapcsolatot eredményez. Az ismert csípőprotézisek hiányosságai miatt ezek 10-15 éven belüli elhasználódásával kell számolni. A példaként ismertetett csípőizülettel kapcsolatos nehézségekhez hasonlók merülnek fel egyéb protézisek, mint a boka, térd, könyök és vállprotézisek stb., valamint a foggyökér implantátumok esetében is. Még körülményesebb a csontciszták csontdaganatok után visszamaradó üregek kitöltése, amit külön műtétet igénylő csontátültetéssel végeznek. A különleges kerámiák újabb alkalmazási területe sok esetben azt kívánja, hogy egy adott termék több tulajdonsága is kiemelkedően jó legyen. E tulajdonságok összefüggése sokszor igen különböző, néha pedig ellentmondásos viszonyban van a termék mikroszerkezetével, amely végső soron a kívánt tulajdonságokat biztosítja. Például a különleges acél- és fémötvöző olvadékok hőmérsékletének méréséhez használt termoelem védőcsövének nagy tűzállósággal, nagy szilárdsággal és nagy hőlökésállósággal kell rendelkeznie. Ismeretes, hogy minél nagyobb a termék tömörsége, annál nagyobb a szilárdsága és viszont, minél nagyobb a termék porozitása, annál jobban bírja a hőlökést. Hasonlóan ellentmondásosak a biokorunddal szemben támasztott újabb biológiai követelmények is: a csontokba implantált korundprotéziseknél kívánatos, hogy azok az ismertetett hátrányok miatt csontcement nélkül, vagy biomechanikus úton legyenek rögzíthetők az élő szervezetben. Ahhoz azonban, hogy a korund-implantátum csontcement nélkül rögzíthető legyen, szükséges, hogy a csontszövet az implantátumba benőjjön. Ennek feltétele, hogy az implantátum az élő csonthoz hasonlóan makroporózus legyen. Viszont a biokerámiai implantátumokkal szemben támasztott másik biológiai követelmény, hogy gyakorlatilag pórusmentes, legfeljebb 5 % mikroporozitású és az elméletileg elérhető értéket megközelítő, legalább 0,95 relatív tömörségű legyen, ami a maximális szilárdságot, a polírozhatósáaot és a kopásállóságot biztosítja (Schaldach és tsai: Sprechsaal, 1979, 112., 12.. p. 899-908). Kísérletek történtek olyan makroporózus korundtestek előállítására, amelyekben a pórusok mérete és eloszlása a természetes csonthoz hasonlóan 50 és 600 mikrométer között volt (Hulbert et al.: J. Biomed. Mater. Rés.. 1970., 4.. p. 433-456 és J. Biomed. Mater.. Res. Simp. 1973., 4.. p. 1-23.; Lemons: 2. Biosimp.. 1982.. Ligani: Swiecki et al.: Szklo i Ceramika 1979.. 30.. 11.. p. 271-273.). Ezt az anyagot- miután 16 hétig élő állati szervezetbe volt beépítve- megvizsgálták és megállapították, hogy az élőszövetek teljesen belenőttek a pórusokba, de a porózus implantátum szilárdsága a tömör korundhoz viszonyítva jelentősen csökkent. Az implantátum porozitása 74 %-os volt. amelynek létrehozásához az alumíni5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
