リンケイ酸ガラスセラミック
【課題】非常に低いＣａＯ含有量にもかかわらず、アパタイト結晶を有し、これらのアパタイト結晶がさらに、非常に小さく、特に、ナノスケールの範囲内であり、従って、光学特性の観点で自然の歯の材料と非常に類似している、リンケイ酸ガラスセラミックを提供すること。
【解決手段】フルオロアパタイトおよび白榴石結晶を有し、そしてその特性に起因して、歯科用合金上にプレスして歯科用修復物を製造するために特に適切である、本発明のリンケイ酸ガラスセラミックにより上記課題は達成される。
【解決手段】フルオロアパタイトおよび白榴石結晶を有し、そしてその特性に起因して、歯科用合金上にプレスして歯科用修復物を製造するために特に適切である、本発明のリンケイ酸ガラスセラミックにより上記課題は達成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有し、化学的に安定でありかつ美的に非常に魅力的であり、従って、歯科用修復物の調製のため、特に、歯科用合金上にプレスするために適切な、リンケイ酸ガラスセラミックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リンケイ酸ガラスセラミックは、先行技術から公知である。いくつかの場合において、これらは、フルオロアパタイトおよび／または白榴石を、主要結晶相または二次結晶相として含有する。
【０００３】
特許文献１は、白榴石の主要結晶相に加えて、少なくとも１つのさらなる結晶相および１つ以上のガラス相を含有する、リンケイ酸ガラスセラミックを記載する。その二次結晶相は、棒状または針状のアパタイト結晶（とりわけ、フルオロアパタイト）を含有し得、これらは、２μｍより大きい長さを有する。しかし、高いＣａＯ含有量が、針様のフルオロアパタイト結晶を沈殿させるために必要である。さらに、このガラスセラミックの高い白榴石含有量は、所望の歯科用骨格にプレスすることによりこのガラスセラミックを成型するため（すなわち、このガラスセラミックの粘性流を達成するため）に、１２００℃までの比較的高い加工温度を必要にする。さらに、この高い白榴石含有量は、約１５×１０−６Ｋ−１〜約２０×１０−６Ｋ−１の範囲の高い線膨張係数を生じる。従って、このガラスセラミックは、低い膨張係数を有する材料（例えば、特定の金属合金）のコーティングのために適切ではない。
【０００４】
特許文献２は、半透明なガラスセラミックを記載し、その主要結晶相は、フルオロアパタイト結晶からなる。さらに、使用される出発ガラスの組成に依存して、さらなる結晶相が形成され得るが、白榴石相ではない。このガラスセラミックは、６．０×１０−６Ｋ−１〜１２．０×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数を有する。これは、このガラスセラミックの用途を制限する。なぜなら、このガラスセラミックは、非常に低い膨張係数を有する材料（例えば、二ケイ酸リチウムガラスセラミックまたはチタン）から作製される歯科用骨格をコーティングまたは積層するためにのみ使用され得るからである。さらに、１２００℃までの非常に高い加工温度がまた、所望の歯科構造体にプレスすることによりこのガラスセラミックを成型するために必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第４４ ２３ ７９３号明細書
【特許文献２】独国特許第１９７ ２５ ５５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、非常に低いＣａＯ含有量にもかかわらず、アパタイト結晶を有し、これらのアパタイト結晶がさらに、非常に小さく、特に、ナノスケールの範囲内であり、従って、光学特性の観点で自然の歯の材料と非常に類似している、リンケイ酸ガラスセラミックを提供することである。さらに、このガラスセラミックは、低い線熱膨張係数および低いプレス温度を有し、従って、金属合金上にプレスするために特に適切である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、驚くべきことに、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックにより達成される。
【０００８】
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有する、リンケイ酸ガラスセラミック。
【０００９】
（項目２）
以下の成分を、互いに独立して、
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％
の量で含有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１０】
（項目３）
前記フルオロアパタイト結晶が針状である、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１１】
（項目４）
前記フルオロアパタイト結晶が、５００ｎｍ未満、好ましくは、２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは、１００ｎｍ未満の最大寸法を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１２】
（項目５）
１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、好ましくは、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１３】
（項目６）
１０００℃未満、好ましくは、８５０℃〜９５０℃のプレス温度を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１４】
（項目７）
ａ）項目１による成分を含有するガラスを、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解する工程；
ｂ）該ガラス融解物を水に注いで、ガラス顆粒を形成する工程；
ｃ）必要に応じて、該ガラス顆粒を、９０μｍ未満、好ましくは１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕く工程；および
ｄ）該ガラス顆粒または該ガラス粉末を、５００℃〜１０００℃の範囲の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供して、ガラスセラミックを形成する工程、
を包含する、上記項目のいずれか１項に記載のリンケイ酸ガラスセラミックの調製のためのプロセス。
【００１５】
（項目８）
前記熱処理が、約９５０℃の温度で、約１時間にわたって実施される、上記項目のいずれか１項に記載のプロセス。
【００１６】
（項目９）
ａ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミックの使用。
【００１７】
（項目１０）
前記ガラスセラミックが歯科用骨格上にプレスされる、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００１８】
（項目１１）
前記プレスが、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００１９】
（項目１２）
前記歯科用骨格が歯科用合金ベースである、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００２０】
（項目１３）
前記歯科用合金が、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線膨張係数を有する、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００２１】
（摘要）
フルオロアパタイトおよび白榴石結晶を有し、そしてその特性に起因して、歯科用合金上にプレスして歯科用修復物を製造するために特に適切である、リンケイ酸ガラスセラミックが記載される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、非常に低いＣａＯ含有量にもかかわらず、アパタイト結晶を有し、これらのアパタイト結晶がさらに、非常に小さく、特に、ナノスケールの範囲内であり、従って、光学特性の観点で自然の歯の材料と非常に類似している、リンケイ酸ガラスセラミックが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有することを特徴とする。
【００２４】
本発明によるガラスセラミックは、ガラス相にフルオロアパタイト結晶を驚くべきことに含有し、それにもかかわらず、従来のガラスセラミックと比較して非常に少量のＣａＯを有することを、特に特徴とする。他方で、従来のガラスセラミックにおいては、少なくとも２．５重量％の量のＣａＯが、棒様または針様のリン酸含有結晶の形成をもたらすために必要である。
【００２５】
さらに、本発明によるガラスセラミックは、公知のガラスセラミックと比較して、非常に少量のフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を有し、このことは、特性の顕著に有利な組み合わせをもたらす。優れた光学特性に加えて、本発明によるガラスセラミックは、このガラスセラミックを多数の加工様式のために適切にする熱膨張係数を有し、そして低いプレス温度を有する。
【００２６】
好ましい実施形態において、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、以下の成分を、互いに独立して、以下の量で含有することを特徴とする：
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％。
【００２７】
「互いに独立して」とは、成分のうちの少なくとも１つが、所定の好ましい量で存在することを意味する。例えば、ＳｉＯ２のみが、５８．０重量％〜６１．５重量％という好ましい実施形態に対応する量で存在することが可能である。
【００２８】
さらに、このガラスセラミックは、針状のフルオロアパタイト結晶、好ましくは、非常に小さいフルオロアパタイト結晶を有することが好ましい。５００ｎｍ未満、好ましくは２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは１００ｎｍ未満の最大寸法を有する結晶が好ましい。結晶の最大寸法を決定する目的で、これらの結晶のｃ軸方向の長さを、走査型電子写真を使用して測定した。特に好ましくは、これらのフルオロアパタイト結晶は、１００ｎｍ未満の長さおよび６０ｎｍ以下の幅を有する。本発明によるガラスセラミック中のフルオロアパタイト結晶は、オストワルド熟成を起こさないことが、驚くべきことに見出された。オストワルド熟成を起こす場合、より小さい結晶の数を犠牲にして、より大きい結晶の形成をもたらす。
【００２９】
特に、小さいフルオロアパタイト結晶は、ガラスセラミックの所望の光学特性を生じる。すなわち、自然の歯の材料に対する顕著な光学類似性をもたらす。
【００３０】
さらに、本発明によるガラスセラミックの半透明性は、驚くべきことに、含有される白榴石結晶により実質的に損なわれない。このことはおそらく、本発明による特別な組成が、小さい程度のみの白榴石結晶化をもたらすという事実により引き起こされる。
【００３１】
本発明によるガラスセラミックは、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定して、好ましくは、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、そして特に、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する。
【００３２】
本発明によるガラスセラミックは、通常は１０００℃未満、特に８５０℃〜９５０℃の、低いプレス温度を有することが、さらに特に有利である。従って、歯科用合金の実質的な変形を発生させることなく、歯科用合金上にプレスされ得る。このような変形は、正確に取り付ける修復物の調製において、非常に不利である。
【００３３】
膨張係数およびプレス温度は、本発明によるガラスセラミックの、歯科用修復物の調製のための好ましい使用に関する重要な特性である。本発明によるガラスセラミックは、骨格材料として働く金属合金のためのコーティング材料として、特に適切である。ガラスセラミックの膨張係数は、安定な歯科用修復物を得るために、通常、骨格材料の膨張係数より約１０％低いべきである。これによって、欠けおよび亀裂をもたらし得る高い応力が回避される。
【００３４】
本発明はさらに、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックを調製するプロセスに関し、このプロセスにおいて、
ａ）本発明による成分を含有するガラスが、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解され；
ｂ）得られたガラス融解物が水に注がれて、ガラス顆粒を形成し；
ｃ）必要に応じて、このガラス顆粒が、９０μｍ未満、好ましくは、１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕かれ；そして
ｄ）このガラス顆粒またはこのガラス粉末が、５００℃〜１０００℃の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供されて、ガラスセラミックを形成する。
【００３５】
段階ａ）において、出発ガラスは、適切な材料（例えば、炭酸塩、酸化物およびフッ化物）を互いによく混合し、そしてこれらを所定の温度まで加熱することによって、最初に融解される。
【００３６】
次いで、段階ｂ）において、得られたガラス融解物は、水に注ぐことにより急冷され、これによって、ガラス顆粒に変換される。この手順は通常、フリッティングともまた呼ばれる。
【００３７】
必要に応じて、このガラス顆粒は、次いで、段階ｃ）において細かく砕かれ、特に、慣習的なミルを用いて所望の粒径まで粉砕される。
【００３８】
段階ｄ）において、ガラス顆粒、または必要に応じてガラス粉末は、５００℃〜１０００℃の範囲、好ましくは約９５０℃の温度で、３０分間〜６時間、好ましくは約１時間にわたって熱処理に供され、これにより、ガラスセラミックが形成される。
【００３９】
最後に、本発明はまた、本発明によるガラスセラミックの、
ａ）このガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）このガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての使用に関する。
【００４０】
所望のように形成されたブランクに加えて、歯科用修復物（例えば、インレー、アンレー、ブリッジ、橋脚歯、被覆、外皮、前装、咬合局面、充填材、連結子、歯冠または部分歯冠）は、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックを含有する、本発明による形成された歯科製品として特に考慮される。これらのブランクは通常、従来のプレスデバイス（例えば、プレス炉）内で使用されるような形状（例えば、小さい円板、ブロックまたは円柱）を有する。
【００４１】
好ましい実施形態において、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、歯科用骨格上にプレスされて、形成された歯科製品を製造し、この歯科用骨格は、好ましくは、歯科用合金ベースである。
【００４２】
このプレスは、好ましくは、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる。
【００４３】
特に有利なものは、本発明によるガラスセラミックの線熱膨張係数を約１０％超える線熱膨張係数を有する歯科用合金である。本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する歯科用合金上にプレスされるために、特に適切である。
【００４４】
従って、本発明はまた、歯科製品（特に、歯科用修復物）を調製するプロセスに関し、このプロセスにおいて、
ａ）歯科用骨格（特に、歯科用合金ベースのもの）が提供され、そして
ｂ）この歯科用骨格が、本発明によるガラスセラミックで、特に、このガラスセラミックをこの歯科用骨格上にプレスすることによりコーティングされる。
【００４５】
本発明は、実施例により、以下でさらに詳細に説明される。
【実施例】
【００４６】
（実施例１〜９：本発明によるガラスセラミックの組成、調製および特性）
合計９種の異なる本発明によるガラスセラミックを調製した。これらは、表Ｉに与えられる組成を有した。
【００４７】
表Ｉ：本発明によるガラスセラミックの組成（重量％での量）
【００４８】
【表１】
＊：ＦＡＰ＝フルオロアパタイト。
【００４９】
これらのガラスセラミックを調製するために、それぞれの組成物を、適切な酸化物、炭酸塩およびフッ化物から、白金−ロジウム坩堝内で、約１５００℃〜１５５０℃の温度で、１時間の均質化時間にわたって融解した。このガラス融解物を水中で急冷し、そして形成された出発ガラスの顆粒を乾燥させ、そして９０μｍ未満の平均粒径まで粉砕した。次いで、出発ガラスの顆粒または得られた粉末を、３０分間〜６時間にわたって、５００℃より高く１０００℃までの、１段階または多段階の熱処理に供し、これにより、ガラスセラミックが形成された。
【００５０】
表ＩＩに、それぞれのガラスセラミックの試験片について決定された選択された特性が、これらのガラスセラミックのうちのいくつかについて与えられる。表ＩＩはまた、出発ガラスの特別に選択された熱処理の詳細を、「熱処理」の欄に与える。これらの実施例は、異なる特性を有するガラスセラミックが、化学組成を変更することによりどのように得られ得るかを示す。
【００５１】
表ＩＩ：本発明によるガラスセラミックの選択された化学−物理特性
【００５２】
【表２】
＊：以下に記載されるプロセスＡ）により調製された焼結ガラスセラミック；
＊＊：以下に記載されるプロセスＢ）により調製されたプレスされたガラスセラミック。
【００５３】
（膨張係数αの決定）
Ａ）焼結ガラスセラミック
線熱膨張係数αを測定するために、棒様の未焼結コンパクトを、それぞれのガラスセラミックの粉末から調製し、そして６０℃／分の加熱速度で、それぞれの焼成温度において１分間の保持時間を用いて、減圧炉内で焼結した。次いで、減圧なしでの艶出し焼成を、２０℃高い最終温度で、１分間の保持時間を用いて実施した。
【００５４】
Ｂ）プレスされたガラスセラミック
モノリシック焼結ブランクをまた、焼結プロセスを介して調製した。この目的で、出発粉末を、５００バール〜１０００バール（５×１０７Ｐａ〜１０×１０７Ｐａ）の圧力での一軸プレス機により未焼結コンパクトに圧縮し、次いで、減圧下で完全に焼結した。これらの焼結ブランクを、８５０℃〜９５０℃で、１９バール〜２２バール（１９×１０５Ｐａ〜２２×１０５Ｐａ）の圧縮圧力で、熱プレス炉内で試験形状にプレスした。
【００５５】
線熱膨張係数αを、１００℃〜４００℃の温度範囲で、実施例２、４、６および９において、Ａ）に従う焼結ガラスセラミック試験片に対して決定し、そして実施例４および９においてはまた、Ｂ）に従う熱プレスしたガラスセラミック試験片に対して決定した。
【００５６】
（酸抵抗性および唾液抵抗性の決定）
酸抵抗性は、特に、歯科学において使用されるガラスおよびガラスセラミックの化学的抵抗性の尺度である。なぜなら、これらの物質は、口腔内の酸性物質の影響に永続的に曝露されるからである。酸抵抗性を、ＩＳＯ仕様６８７２：１９９５によって決定した。この目的で、１２ｍｍの直径および１ｍｍの厚さを有する小さい試験円板を、９０μｍ未満の平均粒径を有するガラスセラミック粉末を一緒に焼結することにより、最初に調製した。この粉末を、焼結温度に１分間維持した。次いで、これらの小さい試験円板を、１６時間、ソックスレー抽出器で、４体積％の酢酸水溶液で８０℃で処理した。唾液試験において、これらの試験片を、６０℃で７日間、人工唾液中に保存した。最後に、発生する質量損失を、酸抵抗性の尺度として決定した。
【００５７】
（二軸強度の決定）
二軸強度を、ＩＳＯ ６８７２により決定した。この目的で、１３ｍｍの直径および１．２ｍｍの厚さを有する小さい試験円板を、９０μｍ未満の平均粒径を有するガラスセラミック粉末を一緒に焼結することにより調製した。この粉末を、焼結温度に１分間維持した。これらの小さい円板の表面を研磨し、そして仕様ＩＳＯ ６８７２によって、二軸試験機で測定した。
【００５８】
（実施例１０：本発明によるガラスセラミックを不透明化合金骨格上にプレスすることによる、層状セラミックの調製）
この実施例において、実施例９による組成を有する、本発明によるガラスセラミックの調製が記載される。このガラスセラミックは、不透明な合金骨格上に有利にプレスされ得る。この目的で、歯科用合金を最初にガラスセラミック不透明化剤でコーティングして、金属性の暗色を覆った。次いで、表Ｉにおいて実施例９について与えられる化学組成を有する出発ガラスを調製した。この調製のために、適切な酸化物、炭酸塩およびフッ化物の対応する混合物を、白金−ロジウム坩堝内で、１５００℃の温度で、１時間の均質化時間にわたって融解した。このガラス融解物を水中で急冷し、そして形成された出発物質の顆粒を乾燥させ、そして９０μｍ未満の平均粒径、好ましくは１０μｍ〜３０μｍの平均粒径まで粉砕した。次いで、得られたガラス粉末を９５０℃での熱処理に１時間供した。引き続いて、このガラスセラミックを、９０μｍ未満の平均粒径、好ましくは、２０μｍ〜４０μｍの平均粒径まで粉砕した。
【００５９】
この粉末を、減圧炉内で、６０℃／分の加熱速度で、９００℃で１分間の保持時間を用いて焼結して、棒様の未焼結ブランクを形成した。１００℃〜４００℃の温度範囲で測定された、１２．０×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数が、この様式で得られたサンプルについて決定された。
【００６０】
このガラスセラミック粉末を、８１０℃で１５分間の保持時間で、減圧中で、焼結ブランクに焼成した。次いで、これらのブランクを、８８０℃での熱プレスプロセスにより、棒様の試験片にプレスした。１００℃〜４００℃の温度範囲で測定された、１３．１×１０−６Ｋ−１の膨張係数が、この様式で得られたガラスセラミックサンプルについて決定された。
【００６１】
従って、このガラスセラミックは、不透明化された歯科用合金上にプレスするために特によく適している。２つの歯科用合金を、この目的で試験した。１４．５×１０−６Ｋ−１の膨張係数を有するｄ．ＳＩＧＮ ３０（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）、および１５．２×１０−６Ｋ−１の膨張係数を有するＷ１（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）。臼歯の骨格を、両方の合金から、合金製造業者の仕様に従って調製した。これらの骨格を、ＩＰＳ ＩｎＬｉｎｅ ＰｏＭ不透明化剤（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）で、製造業者の指示に従って不透明化した。次いで、歯の解剖学的形状を有するように、金属骨格を蝋仕上げした。この様式で調製した金属骨格をＰｒｅｓｓ Ｖｅｓｔ Ｓｐｅｅｄ包埋化合物に包埋し、そして蝋を燃焼させて除去した。ガラスセラミックの焼結ブランクを、９００℃で、１９バール〜２２バール（１９×１０５Ｐａ〜２２×１０５Ｐａ）の圧力でダイ内にプレスした。不透明化した歯科用合金とガラスセラミックとの間の強い結合が、調整された膨張係数および調整された加工温度の観点で、この熱プレスプロセスにより達成された。冷却し、サンドブラストにより包埋物質を除去した後に、臼歯歯冠が完全にプレス形成され、亀裂を有さなかった。歯科操作を完了する目的で、これらの歯冠をそれぞれ、ＩＰＳ ＩｎＬｉｎｅ ＰｏＭうわぐすり（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）を用いて７７０℃での艶出し焼成に２回供した。このさらなる熱サイクル後にもまた、これらの歯冠は亀裂を有さなかった。
【００６２】
（実施例１１ ガラスセラミックの構造）
本発明によるガラスセラミックの構造を、走査型電子顕微鏡を使用して示す目的で、実施例３による組成を有するガラスセラミックを、９５０℃で１時間の熱処理後に最初に製造した。走査型電子顕微鏡写真を、３％ ＨＦ水溶液で１０秒間のエッチングによるサンプル調製後に作製した。このエッチング手順により、ＳｉＯ２に富むガラスマトリックスが薄層内に溶解し、その結果、特に、フルオロアパタイト結晶がこのサンプル面から出現し、従って、はっきりと目に見えた。これらの結晶は、互いに分離されて存在し、そして約１００ｎｍの長さを有した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有し、化学的に安定でありかつ美的に非常に魅力的であり、従って、歯科用修復物の調製のため、特に、歯科用合金上にプレスするために適切な、リンケイ酸ガラスセラミックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リンケイ酸ガラスセラミックは、先行技術から公知である。いくつかの場合において、これらは、フルオロアパタイトおよび／または白榴石を、主要結晶相または二次結晶相として含有する。
【０００３】
特許文献１は、白榴石の主要結晶相に加えて、少なくとも１つのさらなる結晶相および１つ以上のガラス相を含有する、リンケイ酸ガラスセラミックを記載する。その二次結晶相は、棒状または針状のアパタイト結晶（とりわけ、フルオロアパタイト）を含有し得、これらは、２μｍより大きい長さを有する。しかし、高いＣａＯ含有量が、針様のフルオロアパタイト結晶を沈殿させるために必要である。さらに、このガラスセラミックの高い白榴石含有量は、所望の歯科用骨格にプレスすることによりこのガラスセラミックを成型するため（すなわち、このガラスセラミックの粘性流を達成するため）に、１２００℃までの比較的高い加工温度を必要にする。さらに、この高い白榴石含有量は、約１５×１０−６Ｋ−１〜約２０×１０−６Ｋ−１の範囲の高い線膨張係数を生じる。従って、このガラスセラミックは、低い膨張係数を有する材料（例えば、特定の金属合金）のコーティングのために適切ではない。
【０００４】
特許文献２は、半透明なガラスセラミックを記載し、その主要結晶相は、フルオロアパタイト結晶からなる。さらに、使用される出発ガラスの組成に依存して、さらなる結晶相が形成され得るが、白榴石相ではない。このガラスセラミックは、６．０×１０−６Ｋ−１〜１２．０×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数を有する。これは、このガラスセラミックの用途を制限する。なぜなら、このガラスセラミックは、非常に低い膨張係数を有する材料（例えば、二ケイ酸リチウムガラスセラミックまたはチタン）から作製される歯科用骨格をコーティングまたは積層するためにのみ使用され得るからである。さらに、１２００℃までの非常に高い加工温度がまた、所望の歯科構造体にプレスすることによりこのガラスセラミックを成型するために必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第４４ ２３ ７９３号明細書
【特許文献２】独国特許第１９７ ２５ ５５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、非常に低いＣａＯ含有量にもかかわらず、アパタイト結晶を有し、これらのアパタイト結晶がさらに、非常に小さく、特に、ナノスケールの範囲内であり、従って、光学特性の観点で自然の歯の材料と非常に類似している、リンケイ酸ガラスセラミックを提供することである。さらに、このガラスセラミックは、低い線熱膨張係数および低いプレス温度を有し、従って、金属合金上にプレスするために特に適切である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、驚くべきことに、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックにより達成される。
【０００８】
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有する、リンケイ酸ガラスセラミック。
【０００９】
（項目２）
以下の成分を、互いに独立して、
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％
の量で含有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１０】
（項目３）
前記フルオロアパタイト結晶が針状である、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１１】
（項目４）
前記フルオロアパタイト結晶が、５００ｎｍ未満、好ましくは、２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは、１００ｎｍ未満の最大寸法を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１２】
（項目５）
１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、好ましくは、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１３】
（項目６）
１０００℃未満、好ましくは、８５０℃〜９５０℃のプレス温度を有する、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【００１４】
（項目７）
ａ）項目１による成分を含有するガラスを、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解する工程；
ｂ）該ガラス融解物を水に注いで、ガラス顆粒を形成する工程；
ｃ）必要に応じて、該ガラス顆粒を、９０μｍ未満、好ましくは１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕く工程；および
ｄ）該ガラス顆粒または該ガラス粉末を、５００℃〜１０００℃の範囲の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供して、ガラスセラミックを形成する工程、
を包含する、上記項目のいずれか１項に記載のリンケイ酸ガラスセラミックの調製のためのプロセス。
【００１５】
（項目８）
前記熱処理が、約９５０℃の温度で、約１時間にわたって実施される、上記項目のいずれか１項に記載のプロセス。
【００１６】
（項目９）
ａ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての、上記項目のいずれか１項に記載のガラスセラミックの使用。
【００１７】
（項目１０）
前記ガラスセラミックが歯科用骨格上にプレスされる、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００１８】
（項目１１）
前記プレスが、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００１９】
（項目１２）
前記歯科用骨格が歯科用合金ベースである、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００２０】
（項目１３）
前記歯科用合金が、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線膨張係数を有する、上記項目のいずれか１項に記載の使用。
【００２１】
（摘要）
フルオロアパタイトおよび白榴石結晶を有し、そしてその特性に起因して、歯科用合金上にプレスして歯科用修復物を製造するために特に適切である、リンケイ酸ガラスセラミックが記載される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、非常に低いＣａＯ含有量にもかかわらず、アパタイト結晶を有し、これらのアパタイト結晶がさらに、非常に小さく、特に、ナノスケールの範囲内であり、従って、光学特性の観点で自然の歯の材料と非常に類似している、リンケイ酸ガラスセラミックが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有することを特徴とする。
【００２４】
本発明によるガラスセラミックは、ガラス相にフルオロアパタイト結晶を驚くべきことに含有し、それにもかかわらず、従来のガラスセラミックと比較して非常に少量のＣａＯを有することを、特に特徴とする。他方で、従来のガラスセラミックにおいては、少なくとも２．５重量％の量のＣａＯが、棒様または針様のリン酸含有結晶の形成をもたらすために必要である。
【００２５】
さらに、本発明によるガラスセラミックは、公知のガラスセラミックと比較して、非常に少量のフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を有し、このことは、特性の顕著に有利な組み合わせをもたらす。優れた光学特性に加えて、本発明によるガラスセラミックは、このガラスセラミックを多数の加工様式のために適切にする熱膨張係数を有し、そして低いプレス温度を有する。
【００２６】
好ましい実施形態において、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、以下の成分を、互いに独立して、以下の量で含有することを特徴とする：
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％。
【００２７】
「互いに独立して」とは、成分のうちの少なくとも１つが、所定の好ましい量で存在することを意味する。例えば、ＳｉＯ２のみが、５８．０重量％〜６１．５重量％という好ましい実施形態に対応する量で存在することが可能である。
【００２８】
さらに、このガラスセラミックは、針状のフルオロアパタイト結晶、好ましくは、非常に小さいフルオロアパタイト結晶を有することが好ましい。５００ｎｍ未満、好ましくは２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは１００ｎｍ未満の最大寸法を有する結晶が好ましい。結晶の最大寸法を決定する目的で、これらの結晶のｃ軸方向の長さを、走査型電子写真を使用して測定した。特に好ましくは、これらのフルオロアパタイト結晶は、１００ｎｍ未満の長さおよび６０ｎｍ以下の幅を有する。本発明によるガラスセラミック中のフルオロアパタイト結晶は、オストワルド熟成を起こさないことが、驚くべきことに見出された。オストワルド熟成を起こす場合、より小さい結晶の数を犠牲にして、より大きい結晶の形成をもたらす。
【００２９】
特に、小さいフルオロアパタイト結晶は、ガラスセラミックの所望の光学特性を生じる。すなわち、自然の歯の材料に対する顕著な光学類似性をもたらす。
【００３０】
さらに、本発明によるガラスセラミックの半透明性は、驚くべきことに、含有される白榴石結晶により実質的に損なわれない。このことはおそらく、本発明による特別な組成が、小さい程度のみの白榴石結晶化をもたらすという事実により引き起こされる。
【００３１】
本発明によるガラスセラミックは、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定して、好ましくは、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、そして特に、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する。
【００３２】
本発明によるガラスセラミックは、通常は１０００℃未満、特に８５０℃〜９５０℃の、低いプレス温度を有することが、さらに特に有利である。従って、歯科用合金の実質的な変形を発生させることなく、歯科用合金上にプレスされ得る。このような変形は、正確に取り付ける修復物の調製において、非常に不利である。
【００３３】
膨張係数およびプレス温度は、本発明によるガラスセラミックの、歯科用修復物の調製のための好ましい使用に関する重要な特性である。本発明によるガラスセラミックは、骨格材料として働く金属合金のためのコーティング材料として、特に適切である。ガラスセラミックの膨張係数は、安定な歯科用修復物を得るために、通常、骨格材料の膨張係数より約１０％低いべきである。これによって、欠けおよび亀裂をもたらし得る高い応力が回避される。
【００３４】
本発明はさらに、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックを調製するプロセスに関し、このプロセスにおいて、
ａ）本発明による成分を含有するガラスが、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解され；
ｂ）得られたガラス融解物が水に注がれて、ガラス顆粒を形成し；
ｃ）必要に応じて、このガラス顆粒が、９０μｍ未満、好ましくは、１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕かれ；そして
ｄ）このガラス顆粒またはこのガラス粉末が、５００℃〜１０００℃の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供されて、ガラスセラミックを形成する。
【００３５】
段階ａ）において、出発ガラスは、適切な材料（例えば、炭酸塩、酸化物およびフッ化物）を互いによく混合し、そしてこれらを所定の温度まで加熱することによって、最初に融解される。
【００３６】
次いで、段階ｂ）において、得られたガラス融解物は、水に注ぐことにより急冷され、これによって、ガラス顆粒に変換される。この手順は通常、フリッティングともまた呼ばれる。
【００３７】
必要に応じて、このガラス顆粒は、次いで、段階ｃ）において細かく砕かれ、特に、慣習的なミルを用いて所望の粒径まで粉砕される。
【００３８】
段階ｄ）において、ガラス顆粒、または必要に応じてガラス粉末は、５００℃〜１０００℃の範囲、好ましくは約９５０℃の温度で、３０分間〜６時間、好ましくは約１時間にわたって熱処理に供され、これにより、ガラスセラミックが形成される。
【００３９】
最後に、本発明はまた、本発明によるガラスセラミックの、
ａ）このガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）このガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての使用に関する。
【００４０】
所望のように形成されたブランクに加えて、歯科用修復物（例えば、インレー、アンレー、ブリッジ、橋脚歯、被覆、外皮、前装、咬合局面、充填材、連結子、歯冠または部分歯冠）は、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックを含有する、本発明による形成された歯科製品として特に考慮される。これらのブランクは通常、従来のプレスデバイス（例えば、プレス炉）内で使用されるような形状（例えば、小さい円板、ブロックまたは円柱）を有する。
【００４１】
好ましい実施形態において、本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、歯科用骨格上にプレスされて、形成された歯科製品を製造し、この歯科用骨格は、好ましくは、歯科用合金ベースである。
【００４２】
このプレスは、好ましくは、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる。
【００４３】
特に有利なものは、本発明によるガラスセラミックの線熱膨張係数を約１０％超える線熱膨張係数を有する歯科用合金である。本発明によるリンケイ酸ガラスセラミックは、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する歯科用合金上にプレスされるために、特に適切である。
【００４４】
従って、本発明はまた、歯科製品（特に、歯科用修復物）を調製するプロセスに関し、このプロセスにおいて、
ａ）歯科用骨格（特に、歯科用合金ベースのもの）が提供され、そして
ｂ）この歯科用骨格が、本発明によるガラスセラミックで、特に、このガラスセラミックをこの歯科用骨格上にプレスすることによりコーティングされる。
【００４５】
本発明は、実施例により、以下でさらに詳細に説明される。
【実施例】
【００４６】
（実施例１〜９：本発明によるガラスセラミックの組成、調製および特性）
合計９種の異なる本発明によるガラスセラミックを調製した。これらは、表Ｉに与えられる組成を有した。
【００４７】
表Ｉ：本発明によるガラスセラミックの組成（重量％での量）
【００４８】
【表１】
＊：ＦＡＰ＝フルオロアパタイト。
【００４９】
これらのガラスセラミックを調製するために、それぞれの組成物を、適切な酸化物、炭酸塩およびフッ化物から、白金−ロジウム坩堝内で、約１５００℃〜１５５０℃の温度で、１時間の均質化時間にわたって融解した。このガラス融解物を水中で急冷し、そして形成された出発ガラスの顆粒を乾燥させ、そして９０μｍ未満の平均粒径まで粉砕した。次いで、出発ガラスの顆粒または得られた粉末を、３０分間〜６時間にわたって、５００℃より高く１０００℃までの、１段階または多段階の熱処理に供し、これにより、ガラスセラミックが形成された。
【００５０】
表ＩＩに、それぞれのガラスセラミックの試験片について決定された選択された特性が、これらのガラスセラミックのうちのいくつかについて与えられる。表ＩＩはまた、出発ガラスの特別に選択された熱処理の詳細を、「熱処理」の欄に与える。これらの実施例は、異なる特性を有するガラスセラミックが、化学組成を変更することによりどのように得られ得るかを示す。
【００５１】
表ＩＩ：本発明によるガラスセラミックの選択された化学−物理特性
【００５２】
【表２】
＊：以下に記載されるプロセスＡ）により調製された焼結ガラスセラミック；
＊＊：以下に記載されるプロセスＢ）により調製されたプレスされたガラスセラミック。
【００５３】
（膨張係数αの決定）
Ａ）焼結ガラスセラミック
線熱膨張係数αを測定するために、棒様の未焼結コンパクトを、それぞれのガラスセラミックの粉末から調製し、そして６０℃／分の加熱速度で、それぞれの焼成温度において１分間の保持時間を用いて、減圧炉内で焼結した。次いで、減圧なしでの艶出し焼成を、２０℃高い最終温度で、１分間の保持時間を用いて実施した。
【００５４】
Ｂ）プレスされたガラスセラミック
モノリシック焼結ブランクをまた、焼結プロセスを介して調製した。この目的で、出発粉末を、５００バール〜１０００バール（５×１０７Ｐａ〜１０×１０７Ｐａ）の圧力での一軸プレス機により未焼結コンパクトに圧縮し、次いで、減圧下で完全に焼結した。これらの焼結ブランクを、８５０℃〜９５０℃で、１９バール〜２２バール（１９×１０５Ｐａ〜２２×１０５Ｐａ）の圧縮圧力で、熱プレス炉内で試験形状にプレスした。
【００５５】
線熱膨張係数αを、１００℃〜４００℃の温度範囲で、実施例２、４、６および９において、Ａ）に従う焼結ガラスセラミック試験片に対して決定し、そして実施例４および９においてはまた、Ｂ）に従う熱プレスしたガラスセラミック試験片に対して決定した。
【００５６】
（酸抵抗性および唾液抵抗性の決定）
酸抵抗性は、特に、歯科学において使用されるガラスおよびガラスセラミックの化学的抵抗性の尺度である。なぜなら、これらの物質は、口腔内の酸性物質の影響に永続的に曝露されるからである。酸抵抗性を、ＩＳＯ仕様６８７２：１９９５によって決定した。この目的で、１２ｍｍの直径および１ｍｍの厚さを有する小さい試験円板を、９０μｍ未満の平均粒径を有するガラスセラミック粉末を一緒に焼結することにより、最初に調製した。この粉末を、焼結温度に１分間維持した。次いで、これらの小さい試験円板を、１６時間、ソックスレー抽出器で、４体積％の酢酸水溶液で８０℃で処理した。唾液試験において、これらの試験片を、６０℃で７日間、人工唾液中に保存した。最後に、発生する質量損失を、酸抵抗性の尺度として決定した。
【００５７】
（二軸強度の決定）
二軸強度を、ＩＳＯ ６８７２により決定した。この目的で、１３ｍｍの直径および１．２ｍｍの厚さを有する小さい試験円板を、９０μｍ未満の平均粒径を有するガラスセラミック粉末を一緒に焼結することにより調製した。この粉末を、焼結温度に１分間維持した。これらの小さい円板の表面を研磨し、そして仕様ＩＳＯ ６８７２によって、二軸試験機で測定した。
【００５８】
（実施例１０：本発明によるガラスセラミックを不透明化合金骨格上にプレスすることによる、層状セラミックの調製）
この実施例において、実施例９による組成を有する、本発明によるガラスセラミックの調製が記載される。このガラスセラミックは、不透明な合金骨格上に有利にプレスされ得る。この目的で、歯科用合金を最初にガラスセラミック不透明化剤でコーティングして、金属性の暗色を覆った。次いで、表Ｉにおいて実施例９について与えられる化学組成を有する出発ガラスを調製した。この調製のために、適切な酸化物、炭酸塩およびフッ化物の対応する混合物を、白金−ロジウム坩堝内で、１５００℃の温度で、１時間の均質化時間にわたって融解した。このガラス融解物を水中で急冷し、そして形成された出発物質の顆粒を乾燥させ、そして９０μｍ未満の平均粒径、好ましくは１０μｍ〜３０μｍの平均粒径まで粉砕した。次いで、得られたガラス粉末を９５０℃での熱処理に１時間供した。引き続いて、このガラスセラミックを、９０μｍ未満の平均粒径、好ましくは、２０μｍ〜４０μｍの平均粒径まで粉砕した。
【００５９】
この粉末を、減圧炉内で、６０℃／分の加熱速度で、９００℃で１分間の保持時間を用いて焼結して、棒様の未焼結ブランクを形成した。１００℃〜４００℃の温度範囲で測定された、１２．０×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数が、この様式で得られたサンプルについて決定された。
【００６０】
このガラスセラミック粉末を、８１０℃で１５分間の保持時間で、減圧中で、焼結ブランクに焼成した。次いで、これらのブランクを、８８０℃での熱プレスプロセスにより、棒様の試験片にプレスした。１００℃〜４００℃の温度範囲で測定された、１３．１×１０−６Ｋ−１の膨張係数が、この様式で得られたガラスセラミックサンプルについて決定された。
【００６１】
従って、このガラスセラミックは、不透明化された歯科用合金上にプレスするために特によく適している。２つの歯科用合金を、この目的で試験した。１４．５×１０−６Ｋ−１の膨張係数を有するｄ．ＳＩＧＮ ３０（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）、および１５．２×１０−６Ｋ−１の膨張係数を有するＷ１（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）。臼歯の骨格を、両方の合金から、合金製造業者の仕様に従って調製した。これらの骨格を、ＩＰＳ ＩｎＬｉｎｅ ＰｏＭ不透明化剤（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）で、製造業者の指示に従って不透明化した。次いで、歯の解剖学的形状を有するように、金属骨格を蝋仕上げした。この様式で調製した金属骨格をＰｒｅｓｓ Ｖｅｓｔ Ｓｐｅｅｄ包埋化合物に包埋し、そして蝋を燃焼させて除去した。ガラスセラミックの焼結ブランクを、９００℃で、１９バール〜２２バール（１９×１０５Ｐａ〜２２×１０５Ｐａ）の圧力でダイ内にプレスした。不透明化した歯科用合金とガラスセラミックとの間の強い結合が、調整された膨張係数および調整された加工温度の観点で、この熱プレスプロセスにより達成された。冷却し、サンドブラストにより包埋物質を除去した後に、臼歯歯冠が完全にプレス形成され、亀裂を有さなかった。歯科操作を完了する目的で、これらの歯冠をそれぞれ、ＩＰＳ ＩｎＬｉｎｅ ＰｏＭうわぐすり（Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ）を用いて７７０℃での艶出し焼成に２回供した。このさらなる熱サイクル後にもまた、これらの歯冠は亀裂を有さなかった。
【００６２】
（実施例１１ ガラスセラミックの構造）
本発明によるガラスセラミックの構造を、走査型電子顕微鏡を使用して示す目的で、実施例３による組成を有するガラスセラミックを、９５０℃で１時間の熱処理後に最初に製造した。走査型電子顕微鏡写真を、３％ ＨＦ水溶液で１０秒間のエッチングによるサンプル調製後に作製した。このエッチング手順により、ＳｉＯ２に富むガラスマトリックスが薄層内に溶解し、その結果、特に、フルオロアパタイト結晶がこのサンプル面から出現し、従って、はっきりと目に見えた。これらの結晶は、互いに分離されて存在し、そして約１００ｎｍの長さを有した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有する、リンケイ酸ガラスセラミック。
【請求項２】
以下の成分を、互いに独立して、
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％
の量で含有する、請求項１に記載のガラスセラミック。
【請求項３】
前記フルオロアパタイト結晶が針状である、請求項１または２に記載のガラスセラミック。
【請求項４】
前記フルオロアパタイト結晶が、５００ｎｍ未満、好ましくは、２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは、１００ｎｍ未満の最大寸法を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項５】
１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、好ましくは、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項６】
１０００℃未満、好ましくは、８５０℃〜９５０℃のプレス温度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項７】
ａ）請求項１による成分を含有するガラスを、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解する工程；
ｂ）該ガラス融解物を水に注いで、ガラス顆粒を形成する工程；
ｃ）必要に応じて、該ガラス顆粒を、９０μｍ未満、好ましくは１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕く工程；および
ｄ）該ガラス顆粒または該ガラス粉末を、５００℃〜１０００℃の範囲の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供して、ガラスセラミックを形成する工程、
を包含する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のリンケイ酸ガラスセラミックの調製のためのプロセス。
【請求項８】
前記熱処理が、約９５０℃の温度で、約１時間にわたって実施される、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
ａ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスセラミックの使用。
【請求項１０】
前記ガラスセラミックが歯科用骨格上にプレスされる、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記プレスが、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
前記歯科用骨格が歯科用合金ベースである、請求項１０または１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記歯科用合金が、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線膨張係数を有する、請求項１２に記載の使用。
【請求項１】
以下の成分：
ＳｉＯ２ ５７．６〜６２．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１６．０重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．０〜１．５重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１３．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．５重量％
ＢａＯ ０．０〜２．５重量％
ＣａＯ ０．６〜２．４重量％
ＺｎＯ ０．０〜３．０重量％
ＴｉＯ２ ０．０〜１．５重量％
ＺｒＯ２ ０．０〜３．５重量％
ＣｅＯ２ ０．０〜１．０重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．５重量％
Ｆ ０．３〜１．５重量％
を含有し、そしてフルオロアパタイト結晶および白榴石結晶を含有する、リンケイ酸ガラスセラミック。
【請求項２】
以下の成分を、互いに独立して、
ＳｉＯ２ ５８．０〜６１．５重量％、好ましくは５８．０〜６１．０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １２．０〜１５．０重量％、好ましくは１３．０〜１４．５重量％
Ｂ２Ｏ３ ０．１〜１．２重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
Ｋ２Ｏ ９．０〜１２．５重量％、好ましくは９．０〜１２．０重量％
Ｎａ２Ｏ ５．５〜８．０重量％、好ましくは６．０〜８．０重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．０〜１．０重量％、好ましくは０．１〜０．８重量％
ＢａＯ ０．０〜２．０重量％、好ましくは０．０〜１．５重量％
ＣａＯ １．０〜２．４重量％、好ましくは１．２〜２．２重量％
ＺｎＯ ０．０〜２．７重量％、好ましくは０．１〜２．５重量％
ＴｉＯ２ ０．２〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．３重量％
ＺｒＯ２ ０．８〜３．５重量％、好ましくは０．８〜３．０重量％
ＣｅＯ２ ０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．９重量％
Ｐ２Ｏ５ ０．４〜２．２重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％
Ｆ ０．５〜１．５重量％、好ましくは０．６〜１．５重量％
の量で含有する、請求項１に記載のガラスセラミック。
【請求項３】
前記フルオロアパタイト結晶が針状である、請求項１または２に記載のガラスセラミック。
【請求項４】
前記フルオロアパタイト結晶が、５００ｎｍ未満、好ましくは、２５０ｎｍ未満、そして特に好ましくは、１００ｎｍ未満の最大寸法を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項５】
１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１１．０×１０−６Ｋ−１〜１５．０×１０−６Ｋ−１、好ましくは、１１．５×１０−６Ｋ−１〜１４．０×１０−６Ｋ−１の線熱膨張係数を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項６】
１０００℃未満、好ましくは、８５０℃〜９５０℃のプレス温度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項７】
ａ）請求項１による成分を含有するガラスを、１５００℃〜１５５０℃の温度で融解する工程；
ｂ）該ガラス融解物を水に注いで、ガラス顆粒を形成する工程；
ｃ）必要に応じて、該ガラス顆粒を、９０μｍ未満、好ましくは１０μｍ〜４０μｍの平均粒径を有するガラス粉末に細かく砕く工程；および
ｄ）該ガラス顆粒または該ガラス粉末を、５００℃〜１０００℃の範囲の温度で、３０分間〜６時間にわたる熱処理に供して、ガラスセラミックを形成する工程、
を包含する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のリンケイ酸ガラスセラミックの調製のためのプロセス。
【請求項８】
前記熱処理が、約９５０℃の温度で、約１時間にわたって実施される、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
ａ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品；または
ｂ）前記ガラスセラミックから形成された歯科材料もしくは歯科製品の構築物
としての、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスセラミックの使用。
【請求項１０】
前記ガラスセラミックが歯科用骨格上にプレスされる、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記プレスが、１０００℃未満、特に、８５０℃〜９５０℃の温度で行われる、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
前記歯科用骨格が歯科用合金ベースである、請求項１０または１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記歯科用合金が、１００℃〜４００℃の範囲の温度で測定される、１３．５×１０−６Ｋ−１〜１５．５×１０−６Ｋ−１の線膨張係数を有する、請求項１２に記載の使用。
【公開番号】特開２０１１−２６１９０（Ｐ２０１１−２６１９０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９２１５（Ｐ２０１０−１５９２１５）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５０１１５１５３９）イフォクレール ヴィヴァデント アクチェンゲゼルシャフト (54)
【氏名又は名称原語表記】Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｄｅｒｅｒｓｔｒ．２ ＦＬ−９４９４ Ｓｃｈａａｎ Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５０１１５１５３９）イフォクレール ヴィヴァデント アクチェンゲゼルシャフト (54)
【氏名又は名称原語表記】Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｄｅｒｅｒｓｔｒ．２ ＦＬ−９４９４ Ｓｃｈａａｎ Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ
【Ｆターム（参考）】
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