BR102013001385A2 - Material vitrocerâmico e mètodo - Google Patents

Abstract

MATERIAL VITROCERAMICO E MÉTODO. A presente invenção diz respeito a um método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias. Método compreende: fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV); fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV); hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor em solução; polimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados em um solvente, em que polímeros são formados; formar de coláide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel; e sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro

Description

“MATERIAL VITROCERÂMICO E MÉTODO” Campo Técnico A presente invenção diz respeito a métodos para a fabricação de um material cerâmico de vidro. A invenção ainda diz respeito a produtos que podem ser obtidos pelos métodos e aos materiais cerâmicos de vidro que podem ser obtidos pelos métodos. A invenção ainda diz respeito a materiais cerâmicos de vidro e corpos cerâmicos de vidro.

Antecedentes da Tecnologia Materiais cerâmicos de cerâmica e vidro são usados como materiais dentais devido a suas propriedades mecânicas e estéticas. Os materiais todo de cerâmica, tais como zircônio e alumina, têm a vantagem de altas propriedades mecânicas, mas são opacos e assim menos esteticamente agradáveis e mais difíceis de adaptar à cor dos dentes circundantes que materiais cerâmicos de vidro, tais como dissilicatos de lítio, que são translúcidos. Entretanto, os materiais cerâmicos de vidro geralmente têm uma resistência à fratura e resistência flexural consideravelmente menores que os materiais todo de cerâmica do. Um material translúcido com melhores propriedades mecânicas é desejável para aplicações de restauração dentária.

Além disso, é desejado produzir amostras sem rachaduras com propriedades mecânicas desejáveis tendo tamanhos grandes adequados para grandes trabalhos dentários, tais como pontes, por exemplo, amostras maiores que 1 cm3.

Sumário da Invenção Propósitos da presente invenção incluem fornecer soluções para os problemas identificados com relação à tecnologia anterior. A presente invenção permite eficiente fabricação de um material cerâmico de vidro adequaqdo, por exemplo, a aplicações dentárias.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é fornecido um método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias. O método compreende: fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV); fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV); hidrolizar o dito primeiro precursor e o dito segundo precursor em solução; polimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados em um solvente, em que polímeros são formados; formar colóide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel; e sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

Aplicações dentárias podem ser, por exemplo, restaurações dentárias.

Um material cerâmico de vidro fabricado de acordo com o primeiro aspecto da invenção pode compreender grãos de tamanho nano e, particularmente, Zr02 tetragonal de tamanho nano em uma matriz de Si02. O material cerâmico de vidro pode eficientemente ser usado para restaurações dentárias. O material pode ser modelado em formas adequadas, tais como a forma de um dente, dentes, pontes dentárias ou arcadas completas, por exemplo, por fabricação com processos CAD/CAM. O material pode ter várias propriedades benéficas, por exemplo, no campo de restauração dentária, tais como alta translucência e alta resistência. As propriedades tornam o material particularmente adequado para grandes restaurações dentárias posteriores, tais como pontes ou arcadas completas, ou coroas. Ainda, corpos grandes feitos do material podem ser obtidos, de maneira tal que um único corpo eficientemente possa ser usado para a fabricação de várias retaurações, minimizando assim resíduo e desgaste da ferramenta.

De acordo com uma modalidade, o dito primeiro precursor pode ser alcóxido de siücio(IV) ou haleto de silício(IV) e o dito segundo precursor pode ser alcóxido de zircônio(IV) ou haleto de zircônio(IV).

De acordo com uma modalidade, o dito primeiro precursor pode ser alcóxido de silício(IV) e o dito segundo precursor pode ser alcóxido de zircônio(IV). O alcóxido de silício(IV) pode ser selecionado do grupo que consiste em metóxido de silício(IV), etóxido de silício(IV), propóxido de silício(IV) e butóxido de silício(IV), ou combinações destes. O alcóxido de zircônio (IV) pode ser selecionado do grupo que consiste em metóxido de zircônio (IV), etóxido de zircônio (IV), propóxido de zircônio (IV) e butóxido de zircônio (IV), ou combinações destes.

De acordo com uma modalidade o primeiro precursor é etóxido de silício(IV) e o segundo precursor é propóxido de zircônio (IV).

De acordo com uma modalidade, os haletos podem ser selecionados do grupo que compreende fluoreto, cloreto, brometo ou iodeto, ou combinações destes. De acordo com uma modalidade, pode ser preferido que o haleto seja cloreto.

De acordo com uma modalidade, o alcóxido de silício(IV) pode ser selecionado do grupo que consiste em ortossilicato de tetralquila e ortossilicato de tetraetila e o alcóxido de zircônio(IV) pode ser selecionado do grupo que consiste em zirconato de tetralquila e zirconato de tetrapropila. O material cerâmico de vidro pode ser biocompatível, o que o torna particularmente adequado para o uso em certas aplicações dentárias. O método pode ser descrito como compreendendo um método sol-gel.

De acordo com uma modalidade, a polimerização resulta em um sistema homogêneo ou um polímero homogêneo. O envelhecimento e/ou a secagem do gel pode ser feito, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja obtida ou de maneira tal que partículas discretas sejam obtidas. A rede polimérica contínua pode ser um monólito, ou um xerogel monolítico. Por exemplo, maiores tempos de secagem, tais como uma ou várias semanas, por exemplo, 1 a 4 semanas, podem favorecer a formação da rede polimérica contínua, enquanto que menores tempos de secagem, tais como 1 ou mais dias, por exemplo, 2-5 dias, ou 2-3 dias, podem favorecer a formação de partículas discretas. A secagem pode acontecer em temperatura ambiente. As partículas discretas podem ter um tamanho médio abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10-100 nm e acima de tudo preferivelmente 10-40 nm, ainda mais preferido 20-40 nm. Percebe-se que mesmo se uma parte principal em peso do material é na forma de pequenas partículas discretas de tais tamanhos, o material também pode conter partículas maiores ou outras estruturas maiores.

Pode ser um benefício com as partículas discretas, por exemplo, que elas podem ser produzidas em uma grande quantidade que elas não sofrem do risco de rachaduras desvantajosamente sendo formadas durante secagem e que uma grande quantidade de partículas discretas pode ser dividida em frações menores para tratamento em corpos de material cerâmico de vidro. Ainda, uma forma desejada pode ser preparada e sinterizada, tais como compactando-a a uma forma desejada seguido por sinterização.

Assim, usinagem pode ser minimizada ou evitada.

Pode ser benéfico com a estrutura monolítica, por exemplo, que uma forma desejada do monólito possa ser preparada diretamente, por exemplo, fundindo o gel em um corante ou molde. Assim, usinagem pode ser minimizada ou evitada.

De acordo com uma modalidade, a secagem do gel pode resultar em partículas discretas, ou um pó do material sendo formado.

De acordo com uma modalidade, a secagem do gel pode resultar em uma rede polimérica contínua do material seco. Um material coo este pode resultar em uma estrutura monolítica do material cerâmico de vidro depois da sinterização.

De acordo com uma modalidade, particularmente usado para as partículas discretas, o gel seco pode ser compactado em um corpo verde antes da sinterização. De acordo com uma modalidade, a compactação é realizada a 50 MPa ou pressões maiores, tais como 50 a 500 MPa, ou 100 a 200 MPa. Agentes de prensagem, tais como PEG ou PVA ou misturas destes, podem ser misturados com o pó antes da prensagem de maneira a melhorar a prensagem. A quantidade total de PEG e PVA pode ser 1-20 porcento em massa, tais como 3-7 %, ou 5-10 %. A compactação pode ser precedida por trituração, ou outros meios de produzir um pó contendo uma parte principal das partículas discretas.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser por meio de corrente pulsada diretamente passando através do gel ou partículas.

De acordo com uma modalidade, a sinterização do gel pode ser sinterização de plasma de centelha. Tal sinterização pode ser usada tanto para a rede polimérica contínua quanto para as partículas discretas. Outras técnicas similares ou adequadas também podem ser usadas se adequado, tais como técnicas conhecidas como sinterização assistida por campo (FAST) ou sinterização de corrente elétrica pulsada (PECS).

De acordo com uma modalidade, o material sendo sinterizado pode ser aquecido a taxas de até 1000 K/min. Tais técnicas de sinterização podem ser particularmente eficientes para sinterização de partículas ou grânulos tendo tamanhos abaixo de 1 micrômetro.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser sinterização de pressão isostática a quente. Tal sinterização pode ser usada tanto para a rede polimérica contínua quanto para as partículas discretas.

De acordo com uma modalidade, a sinterização de plasma de centelha ou a sinterização de pressão isostática a quente pode ser usada para sinterização do material na forma de um disco ou um cubo.

De acordo com uma modalidade, em que a secagem do gel resulta em partículas discretas sendo formadas, a sinterização é sinterização de plasma de centelha ou sinterização de pressão isostática a quente.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser precedida por tratamento térmico em que solvente e/ou matéria orgânica é removida do gel.

As altas temperaturas e pressões de sinterização de pressão isostática a quente e/ou sinterização de plasma de centelha podem resultar em um material cerâmico de vidro com baixa porosidade e tamanhos de grão pequenos, que leva às propriedades excelentes do material cerâmico de vidro incluindo uma alta translucência e alta resistência.

Por exemplo, o material cerâmico de vidro e corpos preparados do material cerâmico de vidro podem ter uma resistência à fratura de 2-6 MPa, preferivelmente 2.5-5 MPa, mais preferivelmente 3-5 MPa e acima de tudo preferivelmente 3,5-5 MPa. Por exemplo, a translucência pode ser 70 % ou maior, tais como 70-90 %, preferivelmente 70-85 %.

De acordo com uma modalidade, que pode ser usada com géis monolíticos ou pós discretos, a sinterização pode ser aquecimento do gel seco a 900 °C ou acima, tais como 900 a 1200 °C, preferivelmente 950 a 11 50 °C, mais preferivelmente 1000 a 1100 °C. De acordo com uma modalidade, a sinterização da estrutura monolítica pode levar até três semanas, tais como um dia a três semanas, ou 1 semana a três semanas. A sinterização pode resultar em Zr02 tetragonal de tamanho nano em uma matriz de Si02.

De acordo com uma modalidade, o método pode ser para fabricação de material cerâmico de vidro para aplicações em restaurações dentárias. O método resulta em excelentes propriedades do material, tais como alta resistência e alta translucência adequadas para restaurações dentárias, tais como corpos na forma de uma parte de um dente, um dente, ou uma ponte dentária.

De acordo com uma modalidade, o método pode ainda compreender formar um corpo de restauração dentária do material cerâmico de vidro sinterizado.

Um corpo de restauração dentária, tais como um corpo na forma de um todo ou parte de um dente, uma coroa, ou uma ponte dentária, produzido do material de acordo com o método dos aspectos da invenção, pode ter excelentes propriedades, tais como alta resistência, alta translucência e alta resistência. Por exemplo, o corpo de restauração dentária preparado do material cerâmico de vidro pode ter uma resistência à fratura de 2-6 MPa, preferivelmente 2,5-5 MPa, mais preferivelmente 3-5 MPa e acima de tudo preferivelmente 3,5-5 MPa. Por exemplo, a translucência pode ser 70 % ou maior, tais como 70-90 %, preferivelmente 70-85 %.

De acordo com uma modalidade, adequada para a rede polimérica contínua, a formação de um gel, o envelhecimento do gel, ou a secagem do gel pode acontecer em um corante ou molde.

Assim, uma forma desejada do gel pode eficientemente ser obtida e um monólito desta forma pode ser obtido.

De acordo com uma modalidade, o método pode ainda compreender fundir a solução em um corante ou molde antes da dita formação de um gel.

Assim, uma forma desejada do gel pode eficientemente ser obtida.

De acordo com uma modalidade, a fundição pode compreender fundir em um corante ou molde em uma forma selecionada da forma de um dente, dentes, uma parte de um dente, ou uma ponte dentária.

Assim, um material adequado para, por exemplo, restaurações dentárias pode eficientemente ser obtido.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode resultar em um corpo de material cerâmico de vidro que pode ser usinado a uma forma desejada.

De acordo com uma modalidade, a hidrolização pode acontecer separada, sequencial ou simultaneamente.

Assim, por exemplo, o primeiro precursor pode ser hidrolizado em um primeiro vaso e o segundo precursor pode ser hidrolizado em um segundo vaso; ou, o primeiro precursor pode primeiro ser hidrolizado depois que o segundo precursor é misturado e hidrolizado, ou vice versa; ou o primeiro precursor e o segundo precursor podem ser hidrolizados o mesmo tempo no mesmo vaso ou em vasos diferentes, misturado ou não misturado.

De acordo com uma modalidade, o primeiro precursor e o segundo precursor podem ser misturados ou colocados em contato antes da hidrolização.

De acordo com uma modalidade, o primeiro precursor pode ser misturado ou colocado em contato com o segundo precursor antes da hidrolização. De acordo com uma modalidade, o primeiro precursor pelo menos parcialmente hidrolizado pode ser misturado com o segundo precursor.

De acordo com uma modalidade, o segundo precursor pelo menos parcialmente hidrolizado pode ser misturado com o primeiro precursor.

De acordo com uma modalidade, o primeiro precursor pelo menos parcialmente hidrolizado pode ser misturado com o segundo precursor pelo menos parcialmente hidrolizado. A hidrolização acontece em um solvente adequado. O colóide pode ser espontaneamente formado. A formação de um gel e o envelhecimento pode acontecer mediante a remoção de líquido ou solvente, tais como por evaporação. A formação de um gel e envelhecimento pode, pelo menos parcialmente, acontecer durante secagem.

De acordo com uma modalidade, a hidrolização pode ser realizada por meio de um ácido adicionado, tais como um ácido forte, por exemplo, HCI.

De acordo com uma modalidade, a hidrólise pode ser parcial, até certo ponto ou completa De acordo com uma modalidade, particularmente adequada para a formação da rede polimérica contínua, a hidrólise pode durar de 1 a 24 horas, tal hidrólise pode ocorrer em taxas de reação menores.

De acordo com uma modalidade, particularmente adequada para a formação das partículas discretas, a hidrólise pode durar de 30 minutos a várias horas, por exemplo, 1-5 horas, ou 3-4 horas. Tal hidrólise pode ocorrer em taxas de reação maiores.

De acordo com uma modalidade, eficiente para a produção de um cerâmica de vidro a partir das partículas discretas, a hidrólise é completa.

De acordo com uma modalidade, a polimerização pode ser policondensação.

De acordo com uma modalidade, a solução pode compreender dimetilformamida. De acordo com uma modalidade, a solução pode compreender 10-25 mol % de dimetilformamida.

Dimetilformamida pode agir como aditivo de controle de secagem ou um agente de secagem, cuja presença pode resultar em melhores propriedades do material cerâmico de vidro. Ainda, a presença de dimetilformamida pode ser usada para minimizar o número de rachaduras no material. Assim, o material cerâmico de vidro pode ser mais forte e mais eficiente para uso em aplicações dentárias.

Particularmente a estrutura monolíticas pode ser benéfica do uso de dimetilformamida, uma vez que monólitos livres de rachaduras são desejáveis.

De acordo com uma modalidade, a dita secagem do gel pode compreender: aquecer em um ambiente úmido; seguido por aquecimento em um ambiente seco mediante a remoção de líquido.

Assim, o gel pode ser inicialmente tratado a quente sem perda significativa de líquido seguido por tratamento térmico em condições de secagem com perda de líquido.

De acordo com uma modalidade, o solvente pode compreender uma mistura de um álcool, por exemplo, etanol e água.

De acordo com uma modalidade o primeiro precursor pode ser fornecido ou hidrolizado em um solvente compreendendo ou a uma parte principal que consiste em álcool, preferivelmente etanol, tais como 95 % etanol.

De acordo com uma modalidade o segundo precursor pode ser fornecido ou hidrolizado em um solvente compreendendo ou a uma parte principal que consiste em álcool, preferivelmente propanol, mais preferivelmente 1-propanol.

De acordo com uma modalidade, o material cerâmico de vidro é um material cerâmico de vidro de Zr02-Si02.

De acordo com uma modalidade, 25-50 % dos óxidos do material cerâmico de vidro são derivados do segundo precursor.

De acordo com uma modalidade, o material cerâmico de vidro formado pode ter uma translucência de 70 % ou maior, tais como 70-90 %, preferivelmente 70-85 %.

Uma translucência como esta pode ser particularmente benéfica para restaurações dentárias, por exemplo, uma vez que possibilita que o material seja eficientemente seco a uma cor desejável de um dente.

De acordo com uma modalidade, o material cerâmico de vidro pode compreender grãos tendo um tamanho médio abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10 a 100 nm, mais preferivelmente 20-40 nm.

De acordo com uma modalidade, o material cerâmico de vidro pode compreender material cerâmico de vidro grãos ou zircônio compreendendo grãos tendo um tamanho médio abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10 a 100 nm, mais preferivelmente 20-40 nm.

De acordo com uma modalidade adicional, os grãos compreendendo zircônio são compreendidos em uma matriz que compreende silício.

De acordo com uma modalidade, a razão molar entre o segundo precursor e o primeiro precursor pode ser na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65. De acordo com uma modalidade, a razão molar entre zircônio e silício pode ser na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65. De acordo com um exemplo, pode ser que uma razão molar entre alcóxido de zircônio(IV) e alcóxido de silício(IV) pode ser na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65.

De acordo com um segundo aspecto é fornecido um método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, o método compreendendo: fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV); fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV); hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor em solução; polimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados em um solvente, em que polímeros são formados; formar colóide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel, de maneira tal que partículas discretas sejam formados; e sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

Percebe-se que a dita sinterização do gel pode ser relacionada com a sinterização das partículas.

Percebe-se ainda que as partículas discretas, por exemplo, quando secas, podem ser mantidas na forma de um corpo sólido, mas elas não formam uma rede reticulada. Elas podem ser tratadas, por exemplo, por trituração para formar um pó de partículas discretas. A secagem compreende menores tempos de secagem comparado à secagem, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada. Por exemplo, o tempo de secagem pode ser 1 ou mais dias, por exemplo, 1-5 dias, ou 2-3 dias, o que pode favorecer a formação de partículas discretas. A secagem pode acontecer em temperatura ambiente. A formação de partículas discretas pode ser eficiente para produzir um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, uma vez que possibilita que as partículas sejam compactadas em uma forma desejada seguido por sinterização por métodos de sinterização em que os tamanhos das nanopartículas essencialmente podem ser mantidos resultando em excelentes propriedades do material.

De acordo com uma modalidade, o gel seco pode, em uma parte principal, consistir de partículas discretas, tais como, por exemplo, mais que 50 % em peso.

De acordo com uma modalidade, as partículas ou o tamanho do grão do material cerâmico de vidro podem ter um tamanho médio, por exemplo, um diâmetro, abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10 a 100 nm, mais preferivelmente 20-40 nm.

Tais tamanhos dão excelentes propriedades ao material cerâmico de vidro, tais como alta translucência e alta resistência.

De acordo com uma modalidade, o método pode compreender antes da dita sinterização do gel a compactação das ditas partículas.

De acordo com uma modalidade, adita sinterização pode ser sinterização de plasma de centelha ou sinterização por prensagem isostática a quente, em que a sinterização acontece em 1200 °C ou abaixo.

De acordo com uma modalidade, o gel é submetido a uma pressão de 100 a 400 MPa durante pelo menos uma parte da sinterização.

De acordo com uma modalidade, o gel seco pode ser desintegrado em partículas ou um pó antes da compactação e sinterização do gel.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser realizada em menos que 60 minutos, tais como abaixo de 20 minutos ou na faixa de 1 a 5 minutos.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser realizada em temperaturas abaixo de 1100 °C.

De acordo com uma modalidade, a hidrólise pode ser essencialmente completa.

De acordo com uma modalidade o método pode compreender: fornecer alcóxido de silício(IV); fornecer alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto; hidrolizar o alcóxido de silício(IV) e alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto, em solução por meio de ácido; polimerizar o hidrolizado alcóxido de silício(IV) e alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto em um solvente por policondensação, em que polímeros são formados; formação de colóide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel por 1-5 dias a temperatura ambiente, de maneira tal que partículas discretas são formados tendo um tamanho médio de 10-100 nm; e sinterizar o gel por meio de sinterização de plasma de centelha ou sinterização isostática a quente mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

De acordo com um terceiro aspecto é fornecido um método para a fabricação de um material cerâmico de vidro for aplicações dentárias, o método compreendendo: fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV); fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV); hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor; polimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados, em um solvente, em que polímeros são formados; formar de colóide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada; e sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro. A rede polimérica contínua pode ser um xerogel monolítico.

De acordo com uma modalidade, a secagem pode ser realizada em 4 semanas ou menos, tais como 1 a 4 semanas, ou 2 a 3 semanas, preferivelmente a temperatura ambiente, em um atmosfera de ar, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada. A temperatura pode ser, por exemplo, 18-25 °C. De acordo com uma modalidade, a secagem ainda compreende tratamento térmico do gel seco a 100 °C na umidade de uma mistura de água e etanol por 3-12 horas e então a 140-170 °C em ar por 10-24 horas de maneira a obter xerogel.

De acordo com uma modalidade, a sinterização pode ser realizada em 4 dias ou less, tais como 2-3 dias.

De acordo com uma modalidade, o método pode ainda compreender a etapa de formar um corpo de restauração dentária a partir do material cerâmico de vidro sinterizado.

De acordo com uma modalidade o método pode compreender: fornecer alcóxido de silício(IV); fornecer alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto; hidrolizar o alcóxido de silício(IV) e alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto por meio de ácido, em solução; polimerizar o hidrolizado alcóxido de silício(IV) e alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) cloreto, em um solvente compreendendo dimetilformamida, por policondensação, em que polímeros são formados; formar de colóide compreendendo os ditos polímeros; formar um gel a partir do dito colóide; envelhecer o gel; secar o gel por 1 a 4 semanas a temperatura ambiente, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada; e sinterizar o gel por meio de sinterização de plasma de centelha ou sinterização isostática a quente mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

De acordo com um quarto aspecto é fornecido um produto que pode ser obtido pelo método de acordo com o primeiro, segundo ou terceiro aspectos.

De acordo com uma modalidade, o produto pode ser usado em restaurações dentárias. O material cerâmico de vidro com suas propriedades, por exemplo, relacionadas à resistência e translucência, levará o produto a excelentes propriedades dentárias.

De acordo com um quinto aspecto é fornecido um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias que pode ser obtido pelo método de acordo com o primeiro, segundo ou terceiro aspectos.

De acordo com uma modalidade, o material cerâmico de vidro pode ser usado em restaurações dentárias.

De acordo com um sexto aspecto é fornecido um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias compreendendo Zr02-Si02, em que a razão molar entre Zr02 e Si02 é na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65 a resistência à fratura do material é 2-6 MPa, preferivelmente 2,5-5 MPa, mais preferivelmente 3-5 MPa e acima de tudo preferivelmente 3,5-5 MPa e a translucência é 70 % ou maior, tais como 70-90 %, preferivelmente 70-85 %.

De acordo com uma modalidade o material cerâmico de vidro pode compreender em uma parte principal Zr02-Si02. Por exemplo, 75-100 % ou 95-100 % do material cerâmico de vidro pode compreender Zr02-Si02. Pode ser preferido que o material cerâmico de vidro essencialmente somente consista em Zr02-Si02.

De acordo com uma modalidade, o material compreende grãos com na tamanho médio abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10 a 100 nm, mais preferivelmente 20-40 nm.

De acordo com uma modalidade, o material pode ainda compreender um aditivo. Por exemplo, Li, compostos compreendendo Li, ou íons Li. De acordo com uma modalidade, o material pode ainda compreender 20 m % ou menos de Li, preferivelmente 1-10 m % de Li.

De acordo com uma modalidade, o aditivo pode ser pelo menos um agente corante, ou um agente de sinterização, ou misturas destes.

De acordo com um sétimo aspecto é fornecido um corpo de cerâmica de vidro feito do material cerâmico de vidro de acordo com o quinto aspecto ou o sexto aspecto, em que o corpo tem um volume de pelo menos 1 cm3, por exemplo, 1-5 cm3.

De acordo com uma modalidade, o corpo pode ser na forma de um disco, um cubo, ou um paralelepípedo retangular.

De acordo com um oitavo aspecto é fornecido o uso do material cerâmico de vidro de acordo com o quinto aspecto ou o sexto aspecto para restaurações dentárias.

Modalidades e discussões com relação a um aspecto podem ser relevantes a um ou mais dos outros aspectos. Por exemplo, modalidades e discussões com relação ao primeiro aspecto podem ser relevantes ao segundo ao oitavo aspectos. Referências a estas modalidades são feitas aqui, onde relevante.

Descrição Resumida dos Desenhos Figura 1 ilustra transmitância em função de comprimento de onda para um material produzido de acordo com uma modalidade.

Figura 2 ilustra tratamento térmico e sinterização de um xerogel de acordo com uma modalidade.

Figura 3 ilustra tratamento térmico e sinterização de partículas discretas de acordo com uma modalidade.

Figura 4 ilustra um padrão de XRD de um material cerâmico de vidro de acordo com uma modalidade.

Figura 5 ilustra um padrão de XRD de um material cerâmico de vidro de acordo com uma modalidade.

Descrição Detalhada A invenção será agora explicada em mais detalhes e modalidades preferidas específicas e variações destas serão mostradas. As explicações são destinadas a propósitos ilustrativos e de explicação e não devem ser vistas de maneira alguma como limitantes do escopo da invenção. As ilustrações são esquemáticas e todos os detalhes não estão ilustrados e todos os detalhes ilustrados podem não ser necessários para a invenção.

Uma modalidade específica da invenção será agora discutida. De acordo com este exemplo, um xerogel monolítico é obtido depois da secagem. Cerâmicas de vidro de Zr02-Si02 de 30, 35 e 40 mol % Zr02 foram produzidas usando um método sol-gel. Um aditivo de controle de secagem foi usado no presente es tudo para reduzir o número de rachaduras nos corpos de prova. Sol-géis foram produzidos usando o ortossilicato de tetraetila precursores de alcóxido (TEOS) e 70 % em peso zirconato de tetrapropila (TPZ) em 1-propanol (todos os produtos químicos foram adquiridos da Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA). Síntese foi iniciada misturando etanol (EtOH, >95 %), ácido clorídrico aquoso (HCI), para a hidrólise e o aditivo de controle de secagem dimetilformamida (DMF) em um frasco de base redonda de 50 ml_, seguido pela adição de TEOS mediante agitãção contínua. A razão molar resultante da solução foi 1:1:1:1 TEOS:DMF:EtOH:H20. Assim, o TEOS parcialmente hidrolizado foi magneticamente agitado por 3 horas de maneira a obter um sol claro e garantir sua homogeneidade. A quantidade desejada de TPZ foi então adicionada lentamente usando uma micropipeta e agitação magnética da solução continuou durante toda a noite. Como EtOH é volátil, o sol foi mantido coberto durante a agitação de maneira a minimizar quaisquer mudanças na concentração devido à evaporação. Dependendo da quantidade de alcóxido de zircônio precursor adicionado à solução, HCI aquoso (0,15 M, 0,40 M ou 12,18 M) foi então adicionado em gotas para iniciar a hidrólise final e polimerização de um gel monolítico. Depois da etapa de síntese final, a solução foi dividida e transferida para moldes de Teflon@ de 25 mm de diâmetro, que foram selados com película de polímero para evaporação controlada. Os sóis foram deixados a gel e envelhecimento até que aproximadamente 40 % de encolhimento foi observado e um gel pegajoso foi formado. Neste exemplo, a película do polímero foi perfurada depois de uma semana para aumentar a evaporação depois de uma semana que resultou em amostras com pouca ou nenhuma rachadura e amostras que foram facilmente soltadas do molde. As amostras foram envelhecidas por aproximadamente três semanas. O uso de um molde hidrofóbico reduziu o estresse capilar que, de alguma maneira pode resultar em formação de rachadura durante secagem.

Depois da formação de um xerogel pegajoso, amostras foram movidas para um forno e mantidas a 100-C em uma atmosfera de 100 % de umidade relativa por 5 horas. A temperatura pode ser, por exemplo, 90-110 °C; e o tempo pode ser, por exemplo, 1-10 horas, ou 3-6 horas. A temperatura foi então aumentada para 150 °C. Esta temperatura pode ser, por exemplo, 130-170 °C, ou 140-160 °C e mantida por 15 horas. Este tempo pode ser, por exemplo, 5-20 horas, ou 10-20 horas. Um subsequente processo de tratamento térmico foi iniciado com um platô de calcinação a 800-C com um tempo de manutenção de uma hora. Sinterização das amostras foi então realizada a 1100 °C, com tempos de manutenção de 10 ou 15 horas. Este tempo pode ser, por exemplo, 10-15 horas. A taxa de subida foi 20-30 °C/hora. Análise foi realizada nas amostras contendo 30, 35 e 40 % Zr02, sinterizada a 1100-C por 10 ou 15 h. Entretanto, amostras contendo 40 % Zr02 foram sinterizadas por 10 hora somente neste exemplo particular. Um exemplo de tratamento térmico e sinterização é ilustrado na figura 2. De acordo com uma outra modalidade, a sinterização pode ser realizada usando a sinterização por prensagem isostática a quente ou sinterização de plasma de centelha.

Os materiais sintetizados foram avaliados usando translucência measurements, difração de raios-X, nano- e microindentações e medições de resistência à corrosão. Transmitância das amostras foi medida no espectro visível (380-750 nm) usando um espectrômetro Lambda 900 (PerkinElmer, Waltham, MA, USA) equipado com um detector de esfera de integração, revestido com Spectralon® (Labsphere Inc., North Sutton, NH, USA).

Transmitância é definida como a razão da intensidade de luz transmitida, 1 e a intensidade de luz incidente, /o: T = 1/10 (1) Medições foram feitas em amostras com uma espessura de aproximadamente 1 mm. Uma amostra contendo 35 % de Zr02 foi avaliada. Fig. 1 ilustra que a transmitância sobre o espectro visível para uma amostra de acordo com este exemplo contendo 35 % de Zr02 é 70 % ou maior. A tabela ilustra o tamanho do cristálito de nano-grãos tetragonais de Zr02 homogeneamente distribuídos na matriz de sílica. O tamanho foi calculado a partir dos resultados de XRD usando a fórmula de Scherrer de um material de acordo com a modalidade específica.

Tabela 1. tamanho do cristálito de Zr02 em monólitos.

Uma modalidade específica da invenção será agora discutida. De acordo com este exemplo, partículas discretas são obtidas depois da secagem. O mesmo método sol-gel descrito anteriormente com referência às figuras 1 e 2 foi seguido, com as diferenças que nenhuma dimetilformamida foi adicionada e com as diferenças adicionais indicadas a seguir.

Secagem: O gel foi mantido por três dias a temperatura ambiente sem cobrir e então durante toda a noite a 110 °C, que removeu H20 e álcool do gel.

Depois da síntese e secagem, o material obtido foi triturado úmido em solução aquosa durante 24 horas e um que pó fino em suspensão foi obtido. A suspensão foi filtrada e o pó assim obtido foi seco para eliminar água. Para quebrar quaisquer aglomerados resultantes, o material foi triturado e peneirado (50 pm de malha). O pó foi então tratado por prensagem em um comprimido em um molde. Para cada comprimido, aproximadamente 0,3 g de pó foi preparado em um pedaço verde com dimensões adequadas ou uma espessura de 1 mm e um diâmetro de 14 mm. Auxiliar de prensagem poli(acetato de vinila) foi adicionado. O pó e o auxiliar de prensagem, 5 % em peso, foram misturados e prensados em 50 MPa, 7,7 kN, ou 10 MPa, 1.5 kN, durante 30 segundos.

Depois da prensagem, Prensagem isostática a frio (CIP) foi realizada em algumas amostras para aumentar a densidade verde.

Uma vez que a secagem foi feita durante a síntese do material, somente a sinterização é incluída no tratamento térmico pós preparação. Uma programa de calor com dois níveis foi usado como ilustrado na figura 3: a calcinação, a 800 °C durante 1 hora e a sinterização, a 1100 °C durante 10 horas. Taxa de aquecimento entre estes estágios foi 60 °C/hora. A calcinação remove solventes e/ou components orgânicos que podem estar presentes no material e evita rachaduras na amostra. O material cerâmico de vidro teve excelentes propriedades.

Uma modalidade específica da invenção será agora discutida com referência às figuras 4 e 5. De acordo com este exemplo, partículas discretas são obtidas depois da secagem. As partículas discretas foram obtidas conforme descrito com relação à modalidade específica descrita anteriormente. A sinterização para esta modalidade foi sinterização de plasma de centelha. Figuras 4 e 5 ilustra resultados da análise de difração de raios-X da amostras. Figura 4 ilustra os resultados de uma amostra descrita tendo uma composição de 50 % de ZrO2-50 % de Si02. Os picos são Zr02 tetragonais. Figura 5 ilustra os resultados de uma amostra descrita tendo uma composição de 35 % de Zr02-65 % de Si02. Os picos são Zr02 tetragonais.

Claims (24)

1. Método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende: - fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV) - fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV), - hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor em solução, - polimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados em um solvente, em que polímeros são formados, - formar colóide compreendendo os ditos polímeros - formar um gel a partir do dito colóide, - envelhecer o gel, - secar o gel, e - sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito primeiro precursor é alcóxido de silício(IV) ou haleto de silício(IV) e o dito segundo precursor é alcóxido de zircônio(IV) ou zircônio(IV) haleto.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro precursor é alcóxido de silício(IV) selecionado do grupo que consiste em metóxido de silício(IV), etóxido de silício(IV), propóxido de silício(IV) e butóxido de silício(IV), ou combinações destes e o segundo precursor é alcóxido de zircônio(IV) selecionado do grupo que consiste em metóxido de zircônio (IV), etóxido de zircônio (IV), propóxido de zircônio (IV) e butóxido de zircônio (IV), ou combinações destes.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende formar um corpo de restauração dentária a partir do material cerâmico de vidro sinterizado.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a hidrolização acontece separada, sequencial ou simultaneamente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução compreende 10-25 mol % de dimetilformamida.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita secagem do gel, compreende: aquecer em um ambiente úmido, seguido por aquecimento em um ambiente seco mediante a remoção de líquido.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material cerâmico de vidro tem uma translucência de 70 % ou acima.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão molar entre zircônio(IV) e silício(IV) é na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita secagem o gel é secagem do gel, de maneira tal que partículas discretas sejam formadas, ou secagem o gel, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende, antes da dita sinterização do gel, trituração do gel seco em que um pó é formado e compactação do dito pó.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita sinterização é sinterização de plasma de centelha, ou prensagem isostática a quente, em que a sinterização acontece a 1200 °C ou abaixo disto.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o gel é submetido a uma pressão de 100 a 400 MPa durante a sinterização.

14. Método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende: - fornecer um primeiro precursor compreendendo sílícío(IV) - fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV), - hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor em solução, - polimerizar o hidrolizado primeiro precursorand segundo precursor em um solvente, em que polímeros são formados, - formar colóide compreendendo os ditos polímeros - formar um gel a partir do dito colóide - envelhecer o gel, - secar o gel, de maneira tal que partículas discretas são formados e - compactar e sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a sinterização é sinterização de plasma de centelha ou sinterização por prensagem isostática a quente, em que a sinterização acontece a 1200 °C ou abaixo disto.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas têm um tamanho médio abaixo de 1 micrômetro, preferivelmente 10 a 100 nm, mais preferivelmente 20-40 nm.

17. Método para a fabricação de um material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende: - fornecer um primeiro precursor compreendendo silício(IV), - fornecer um segundo precursor compreendendo zircônio(IV), - hidrolizar o dito primeiro precursor e segundo precursor, - poiimerizar o primeiro precursor e segundo precursor hidrolizados em um solvente, em que polímeros são formados, - formar colóide compreendendo os ditos polímeros - formar um gel a partir do dito colóide, - envelhecer o gel, - secar o gel, de maneira tal que uma rede polimérica contínua seja formada, e - sinterizar o gel mediante a formação de um material cerâmico de vidro.

18. Material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende Zr02-Si02, em que a razão molar entre Zr02 e Si02 é na faixa de 20/80 a 60/40, preferivelmente 30/70 a 35/65 a resistência à fratura do material é 2-6 MPa e a translucência é 70 % ou maior.

19. Material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o material ainda compreende um aditivo.

20. Material cerâmico de vidro para aplicações dentárias, CARACTERIZADO pelo fato de que pode ser obtido pelo método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 14 ou 17.

21. Material cerâmico de vidro, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que é usado em restaurações dentárias.

22. Uso do material cerâmico de vidro, de acordo com a reivindicação 18 ou 20, CARACTERIZADO pelo fato de que é para restaurações dentárias.

23. Corpo de cerâmica de vidro made do material cerâmico de vidro, de acordo com a reivindicação 18 ou 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo tem um volume de 1 cm3 ou mais.

24. Produto, CARACTERIZADO pelo fato de que pode ser obtido pelo método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 14 ou 17.