BR112014017265B1 - Processo para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico - Google Patents
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Abstract
processo para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico, elemento protético e uso do elemento protético. a presente invenção refere-se a um processo para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico. o processo compreende as etapas de a) proporcionar um corpo básico que compreende uma fase vítrea amorfa e contendo os componentes do corpo vidro cerâmico a ser preparados, e b) transferir energia para o corpo básico para induzir a conversão de uma fase de partida do material do corpo básico em, pelo menos, uma fase cristalina em uma região confinada. de acordo com a invenção, a energia é transferida para a região confinada do corpo básico por irradiação a laser da dita região com um feixe de laser com um comprimento de onda de pelo menos 500 nm.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um processo para apreparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico, de um elemento protético obtenível por esse processo, assim como o uso de dito elemento protético para uma restauração dentária.
[002] Materiais de vidro cerâmico compreendem uma fase amorfa(vidro) e uma ou mais fases cristalinas (cerâmica) incorporada na fase amorfa. Devido à presença de ambas fases amorfa e fase cristalina, vidro cerâmico compartilham muitas propriedades com ambos vidros e cerâmicas. Eles são usados em uma variedade de diferentes campos técnicos, por exemplo, como placas de fogão, panela e forno, como um substrato para discos magnéticos, como refletores de alta performance para projetores digitais ou como elementos protéticos.
[003] Vidros cerâmicos são de particular interesse no campo daodontologia restauradora, já que há uma grande procura por elementos protéticos que apresentam excelentes características comparáveis às dos dentes naturais em termos de funcionalidade e aparência.
[004] Elementos protéticos para uso em restaurações dentárias,tais como coroas, pontes, pilares, onlays e inlays, são hoje cada vez mais fabricados pelas tecnologias (CAD / CAM) auxiliadas por computador/desenhadas com auxílio do computador. O processo de fabricação compreende duas etapas decisivas: desenho auxiliado por computador da restauração e sua moagem auxiliada por computador. Na etapa de moagem, a restauração é realizada a partir de um bloco de material dentário.
[005] Tendo em vista a preparação de um elemento protéticoatravés de um método de CAD/CAM, é essencial que o material sobre o qual o elemento é baseado não somente tenha propriedades óticas atraentes, assim como uma alta resistência e durabilidade química. O material deve também permitir ser trabalhado na forma desejada em uma maneira fácil, sem desgaste indevido das ferramentas.
[006] Um processo para a preparação de um produto dental devidro cerâmico moldado que compreende a etapa de trabalho de uma respectiva placa é, por exemplo, proposto na DE-A-19750794. Mais particularmente, DE-A-19750794 refere-se a um vidro cerâmico de dissilicato de lítio e é destinado em uma alta estabilidade química, uma alta translucência e boas propriedades mecânicas do produto. Devido à alta resistência mecânica e tenacidade conferidas pela fase cristalina de dissilicato de lítio, no entanto, tem sido demonstrado que a aplicação desse método resulta em um aumento do desgaste da ferramenta durante o acabamento e insuficiente resistência da borda das restaurações preparadas especialmente quando a espessura se encontra em uma faixa de apenas algumas centenas de micrômetros.
[007] US-B-7.452.836 refere-se a um processo para fornecer umvidro cerâmico que tem metassilicato de lítio (Li2SiO3) metaestável como fase cristalina principal. Este vidro cerâmico de metassilicato de lítio tem propriedades mecânicas que lhe permitem ser facilmente trabalhado em forma de restaurações dentárias mesmo complicadas sem desgaste indevido de ferramentas. Ele pode ser convertido por tratamento térmico adicional em um vidro cerâmico de dissilicato de lítio com propriedades mecânicas e translucidez muito boas.
[008] Embora US-B-7.452.836 permita alcançar materiais comuma resistência flexural que pode ser suficiente para a restauração de vários dentes frontais faltantes (pontes de 3 unidades), sua resistência ainda não é suficiente para pontes posteriores ou grandes restaurações.
[009] Um outro inconveniente do método de acordo com US-B-7.452.836 reside no facto de que os cristais são crescidos em todo o volume sem qualquer ordem espacial que conduz a uma constituição de material homogêneo. Isso está em contraste com um dente natural e tem importantes implicações para ambas as propriedades estéticas e mecânicas da restauração dentária como mostrado a seguir:
[0010] Dentes naturais consistem de um esmalte duro, inerte eacelular suportado pela dentina de tecido duro vital e mais resiliente e menos mineralizada. Por causa do seu teor de minerais excepcionalmente alto, o esmalte é um tecido frágil incapaz de resistir às forças de mastigação sem fratura, a menos ele tenha o suporte da dentina mais resiliente.
[0011] O esmalte e dentina não só diferem nas suas propriedadesmecânicas e térmicas, nomeadamente a sua resistência à compressão, módulo elástico e coeficiente de expansão térmica, mas também na sua aparência. Enquanto o esmalte é translúcido e varia na cor de amarelo claro a branco acinzentado, a dentina é amarela. Em um dente natural, a espessura do esmalte varia entre um máximo de cerca de 2,5 mm a uma fração da mesma. Essa variação influencia a aparência do dente porque a dentina subjacente é vista através da região mais fina do esmalte, enquanto que ela gradualmente desaparece em direção àquelas mais espessas.
[0012] Em resumo, um dente natural, portanto, tem uma estruturanão homogênea diferente no vidro cerâmico da US-B-7452836 e pode, assim, tanto no que diz respeito ao aspecto estético e a estabilidade mecânica, não ser imitado perfeitamente pelo material descrito na US- B-7.452.836.
[0013] Visando um material que imita os gradientes de cor em umdente natural, WO 2010/010082 revela um material estabilizado em forma que compreende um primeiro componente e um segundo componente, o segundo componente tendo uma pigmentação diferente do que o primeiro componente e sendo disposto no primeiro componente de tal modo que a superfície limite entre os componentes representa uma superfície espacialmente curvada. No entanto, como uma cerâmica feldspática, o material de acordo com WO 2010/010082 não apresenta propriedades mecânicas adequadas para indicações tais como múltiplas unidades de pontes anteriores ou posteriores.
[0014] Além disso, um método para a fabricação de prótesesestruturadas a partir de uma placa compreende, pelo menos, uma camada de alta resistência à abrasão, pelo menos, uma camada de alta resistência flexural e, pelo menos, uma camada de dureza e resistência mais baixas é revelada na US-B-5.939.211. Durante a moagem da restauração, a remoção do material é realizada de tal maneira que as camadas com alta resistência constituem uma estrutura de reforço.
[0015] Em ambos os materiais de acordo com os US-B-5.939.211e WO 2010/010082, a presença de camadas de componentes fisicamente distintas e, assim, de uma interface entre os componentes diferentes tem como regra um impacto negativo sobre a estabilidade global da restauração dentária. Além disso, os métodos de acordo com estas publicações são relativamente trabalhosos.
[0016] Considerando as desvantagens do estado da técnica, seriaaltamente desejável fornecer um processo para a preparação de um elemento protético que compreenda um corpo de vidro cerâmico, que permita ajuste preciso das propriedades à necessidade real em uma forma simples e eficaz.
[0017] Em particular, para atingir as restaurações dentárias, comaltas propriedades estéticas e mecânicas superiores, a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico seria desejável para os quais diferentes propriedades óticas e mecânicas podem ser ajustadas precisamente em diferentes regiões de um único e o mesmo corpo sem quaisquer limitações em relação à posição da região no interior do corpo.
[0018] O objeto da presente invenção é, assim, um processosimples e eficaz para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico, as propriedades que podem ser ajustadas em uma maneira muito precisa.
[0019] Particularmente, o processo deverá permitir que o tipo eproporção de fase cristalina sejam ajustados precisamente em uma região confinada dentro do corpo sem ser limitado localmente em áreas específicas do corpo, permitindo, assim, imitar a estrutura do equivalente natural - p.ex. um dente.
[0020] Mais particularmente, o processo deverá permitir apreparação de um elemento de prótese, compreendendo as regiões de diferentes fases cristalinas. Deve permitir ainda a preparar um elemento protético compreendendo regiões de diferentes fases cristalinas mudam de uma região para outra de uma forma gradual.
[0021] O objetivo é resolvido de acordo com o objeto dasreivindicações independentes. Modalidades preferidas selecionadas são fornecidas nas reivindicações dependentes. Mais detalhes são fornecidos a seguir.
[0022] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invençãorefere-se a um processo para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico, dito processo compreendendo as etapas dea) proporcionar um corpo básico que compreende uma fase vítrea amorfa e contendo os componentes do corpo de vidro cerâmico a ser preparados, eb) transferência de energia para o corpo básico.
[0023] Pela transferência de energia, a conversão de uma fase de partida do material do corpo básico em, pelo menos, uma fase cristalina é induzida em uma região confinada.
[0024] De acordo com a presente invenção, a energia é transferidapara a região confinada do corpo básico por irradiação a laser da dita região com um feixe a laser tendo um comprimento de onda de pelo menos 500 nm.
[0025] Devido ao uso de um feixe de laser, a presente invençãopermite que a energia seja transferida para o corpo básico em uma maneira focada. Verificou-se que, usando um laser com um comprimento de onda como especificado acima, a conversão de uma fase de partida em pelo menos uma fase cristalina pode ser efetivamente induzida na região irradiada pelo laser. Em outras palavras, a conversão de fase pode ser induzida precisamente em uma região confinada do corpo básico sem afetar outras regiões em que a conversão não deve ocorrer. Em última análise, isso permite a realização de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico que tem uma estrutura que imita a estrutura de um dente natural.
[0026] O termo "região confinada" é para ser interpretado emsentido amplo e inclui qualquer região confinada por respectivos limites virtuais, ditos limites que separam o material da região confinada do restante material do corpo básico ou corpo de vidro cerâmico, respectivamente. Tipicamente, o termo "região confinada" é para ser entendido como uma região tridimensional, cujo volume sendo menor do que o volume do corpo básico ou corpo de vidro cerâmico, respectivamente.
[0027] Assim, o material da região confinada é pelo menosparcialmente cercado pelo material restante do corpo básico ou de vidro cerâmico não sendo convertidos de acordo com a presente invenção ou sendo convertido em um modo diferente do que a região confinada.
[0028] O processo inclui ambas modalidades em que a fase departida é uma fase amorfa assim como modalidades em que a fase de partida é uma fase cristalina diferente da fase cristalina a ser obtida pela conversão.
[0029] De acordo com uma modalidade preferida, a fase de partidaé amorfa. Mais preferivelmente, o corpo básico é feito de um material vítreo, pelo menos, aproximadamente completamente material vítreo amorfo, ou seja, um material vítreo sem quaisquer cristalitos incorporados na matriz vítrea.
[0030] Se a etapa de conversão refere-se à conversão de umafase amorfa em uma fase cristalina, o processo compreende, tipicamente, uma etapa de nucleação antes das etapas de cristalização.
[0031] Sem desejar ser limitado pela teoria, supõe-se que aconversão de uma fase de partida em que pelo menos uma fase cristalina é um resultado do aquecimento do corpo básico na região irradiada por laser provocada pela absorção de energia. De acordo com uma modalidade preferida, o corpo básico é assim aquecido na região através de irradiação a laser. Se o corpo básico encontra-se sobre um substrato durante a irradiação a laser, presume-se que parte da luz do laser é transmitida e refletida totalmente pelo substrato subjacente. Essa luz refletida pode conduzir a um aquecimento adicional do material, o qual promove a continuação da cristalização. No entanto, também acredita-se que a conversão é pelo menos parcialmente induzida pela energia luminosa do feixe de laser o que leva a uma excitação de átomos e moléculas da matriz vítrea do corpo básico.
[0032] Verificou-se que uma cristalização particularmente eficazpode ser alcançada por meio de um feixe de laser com um comprimento de onda de, pelo menos, de 600 nm, mais preferivelmente, pelo menos, de 700 nm, mais preferivelmente pelo menos 800 nm.
[0033] De modo a acelerar o processo de conversão, dois ou maisfeixes de laser podem ser colimados para aumentar a energia efetiva absorvida pelo corpo básico.
[0034] Acredita-se também que a irradiação a laser é realizadapela aplicação sobreposta de dois ou mais feixes de laser. Desta forma, a energia pode ser direcionada precisamente no ponto de intersecção dos dois ou mais feixes de laser.
[0035] A esse respeito, salienta-se que o processo da presenteinvenção não está confinado à área de superfície local do corpo, mas permite a formação seletiva e controlada de uma fase cristalina em uma região específica em todo o corpo básico e, em particular, no interior do corpo remoto da superfície do corpo. Isso está em contraste com, por exemplo, US 2008/0213727, que é direcionado à formação de um gradiente na área de superfície de um corpo.
[0036] Como será discutido abaixo, o processo também podecompreender o pré-aquecimento do corpo básico em adição a irradiação a laser. Tipicamente, o corpo básico é assim pré-aquecido a uma primeira temperatura antes da irradiação do laser. Deste modo, o tempo de aquecimento e o risco de formação de tensão indesejada dentro da matriz vítrea podem ser reduzidos.
[0037] De preferência, a primeira temperatura mencionada acima,isto é, a temperatura de (pré-) aquecimento, encontra-se em uma faixa de cerca de 300°C a cerca de 750°C, mais preferivelmente de cerca de 400°C a cerca de 750°C, ainda mais preferivelmente de cerca de 600°C a cerca de 750°C, e sendo mais preferido de cerca de 660°C.
[0038] O aquecimento do corpo básico pode, por exemplo, serrealizado colocando-o em um ambiente aquecido, tal como um forno de aquecimento. Alternativamente ou adicionalmente, o corpo básico pode ser colocado em uma placa de suporte aquecida.
[0039] Se a distribuição da temperatura no espaço circundantenão é uniforme, como é por exemplo, o caso, quando o corpo básico é colocado sobre uma placa de suporte aquecida, um gradiente de temperatura pode ser estabelecido no corpo básico. Por irradiação a laser no corpo básico com o gradiente de temperatura aí estabelecido, uma cristalização muito seletiva pode ser obtida no interior do corpo básico, mais particularmente na região onde é obtida a temperatura necessária para a cristalização.
[0040] Dependendo da composição do corpo básico, mais oumenos energia do laser pode ser absorvida pelo material do corpo básico. De modo a salvaguardar a que a energia do laser absorvida seja suficiente para induzir a cristalização, o corpo básico e, consequentemente, o corpo de vidro cerâmico compreende pelo menos um íon que é capaz de aumentar a absorção de energia do laser (a seguir referido como "íon de aumento de absorção"). Por exemplo, o corpo de vidro cerâmico compreende um íon de aumento de absorção selecionado do grupo consistindo de Nd3+, Fe2+, Fe3+, V2+, V3+, V4+, V5+, Co2+, Cr4+, Cr6+ e Mn2+, e misturas dos mesmos. Pela presença de um íon de aumento da absorção, a absorção do material da energia do laser for aumentada para permitir uma conversão de fase, mesmo no caso em que o período de irradiação do laser seja relativamente curto.
[0041] Verificou-se que um laser de onda contínua (CW), e maisparticularmente um laser de alta potência de diodo de onda contínua (CW), é particularmente adequado para o processo da presente invenção, uma vez que a irradiação contínua da amostra permite um aquecimento lento que promove o crescimento do cristal e ajuda a evitar o choque térmico assim como o estresse dentro da matriz vítrea.
[0042] Em particular, o uso de um laser de onda contínua (CW)permite um ligeiro aquecimento de uma região confinada dentro do corpo básico com um eventual abrandamento local, permitindo, assim, evitar o derretimento ou sublimação local que pode conduzir a incompatibilidades de deformação e, consequentemente, para a formação de fissuras dentro do corpo. Isso está em contraste com, por exemplo, um laser pulsado, especificamente um laser pulsado do feixe o qual tendo um comprimento de onda inferior a 500 nm, como será demonstrado por meio de exemplos comparativos abaixo.
[0043] Foi ainda verificado que um laser que tem uma influênciana faixa de 600 W/cm2 a 700 W/cm2, é particularmente adequado para o processo da presente invenção.
[0044] Outros lasers tais como o laser de femtossegundo, um laserde picossegundos, um laser de nanossegundos, um laser de CO2 ou um laser Nd:YAG são também pensáveis.
[0045] Se o processo da presente invenção é utilizado no contextoda fabricação da prótese em um processo CAD/CAM, a irradiação a laser para induzir a conversão de fase pode ser realizada antes ou depois do trabalho do bloco de material.
[0046] Como mencionado, a presente invenção refere-se tambémao uso do elemento protético compreendendo o corpo de vidro cerâmico para uma restauração dentária.
[0047] Em vista de seu uso para as restaurações dentárias, ocorpo de vidro cerâmico compreende, preferivelmente, como as duas principais fases cristalinas uma fase de dissilicato de lítio e uma fase de aluminossilicato de lítio, como será demonstrado abaixo.
[0048] Este corpo de vidro cerâmico pode ser obtido através dautilização de uma composição que compreende 65 a 72% em peso de SiO2, pelo menos 8% em peso de Li2O, e pelo menos 8% em peso de Al2O3, com base no peso total da composição.
[0049] As composições vítreas respectivas foram mostradas parapermitir a formação de uma grande variedade de diferentes fases cristalinas pelo processo da presente invenção.
[0050] De acordo com uma modalidade particularmente preferida, acomposição compreende, pelo menos 10,1% em peso de Li2O. É ainda preferido que ela compreenda pelo menos 10,1% em peso de Al2O3.
[0051] De preferência, a composição compreende pelo menos15% em peso de Li2O e/ou, no máximo, 15% em peso de Al2O3.
[0052] De acordo com uma modalidade particularmentepreferida, a proporção de Li2O de Al2O3 é pelo menos 1:1, de preferência, cerca de 3:2.
[0053] Em geral, a composição compreende ainda 0 a 2% empeso de K2O, 1 a 4% em peso de Na2O e 0 a 1,5% em peso de CeO2.
[0054] Dependendo do corpo de vidro cerâmico final a seralcançado, diferentes agentes de cristalização podem ser utilizados na composição vítrea. Tipicamente, a composição compreende 0 a 1,5% em peso de CaO, 0 a 1,0% em peso de MgO, 0 a 1,5% em peso de B2O3, 1 a 5% em peso de P2O5, de 0 a 3% em peso de CaF2, de 0 a 2,0 % em peso de AlF3, 0 a 1,0% em peso de Ag, 0 a 5% em peso de ZrO2 e 0 a 4% em peso de TiO2 em relação ao peso total da composição. Uma composição vítrea sendo desprovida de ZrO2 e TiO2 é particularmente preferida para a obtenção de um teor relativamente alto de uma fase cristalina de dissilicato de lítio.
[0055] Exemplos de modalidades da composição vítrea do corpobásico são fornecidos na Tabela 1:
[0056] Pelo processo da presente invenção e, em particular, atravésda utilização de uma composição como acima definida no processo da presente invenção, um corpo de vidro cerâmico que tem uma resistência flexural muito alta pode ser obtido, em especial, um corpo de vidro cerâmico tendo uma resistência flexural maior que 400 MPa, de preferência maior que 450 MPa, e mais preferivelmente maior que 500 MPa, conforme determinado pelo teste de flexão de três pontos de acordo com ISO 6872. Esse corpo tem, assim, uma resistência flexural suficiente para ser usado como um elemento protético totalmente anatômico.
[0057] De modo a obter um elemento protético que imita muito deperto um dente natural, é particularmente preferido que a primeira região do corpo básico seja submetida a uma primeira etapa de conversão para induzir a formação de uma fase cristalina A na primeira região e uma segunda região do corpo básico diferente da primeira região sendo submetida a uma segunda etapa de conversão para induzir a formação de uma fase cristalina B na segunda região.
[0058] É, assim, particularmente preferido que a fase cristalina Aformada na primeira região seja diferente da fase cristalina B formada na segunda região.
[0059] É ainda preferido que a proporção da fase cristalina A sejamaior na primeira região do que na segunda região e a proporção da fase cristalina B seja maior na segunda região que na primeira região. O termo "proporção" da respectiva fase cristalina, no contexto da presente invenção, deve ser entendido como % em volume com base no volume total do elemento protético final.
[0060] Como mencionado, o processo da presente invençãopermite que o tipo e proporção de fases cristalinas A e B sejam ajustados em uma maneira muito simples e precisa, por exemplo, por correspondentemente definindo a taxa de energia transferida e a duração da irradiação com o feixe (s) a laser. Em última análise, isso permite que a estrutura não homogênea de, por exemplo, um dente natural seja imitado precisamente.
[0061] Como para as etapas de conversão, modalidades sãoincluídas em que a primeira região é exclusivamente submetida a uma primeira etapa de conversão e a segunda região é exclusivamente submetida a segunda etapa de conversão. Em particular, se a segunda etapa de conversão está em uma faixa de temperatura mais alta, é também concebível que a segunda região seja também sujeita a primeira etapa de conversão, antes de ser submetida à segunda etapa de conversão. A esse respeito, deve-se observar que a segunda re-gião pode ser uma sub-região da primeira região ou espacialmente separada da primeira região.
[0062] Opcionalmente, como mencionado acima, a irradiação alaser também pode ser realizada por aplicação sobreposta de dois ou mais feixes de laser. Além disso, através da aplicação subsequente de dois ou mais feixes de laser com energia diferente, várias etapas de conversão podem ser efetuadas na sequência.
[0063] Como o alcance da temperatura de cristalização paraobter a fase cristalina desejada é relativamente estreito, o corpo básico pode ser (pré-) aquecido a mais de 500°C, sem induzir a cristalização substancial de dissilicato de lítio ou de aluminossilicato de lítio. Dada a característica adicional da composição de que a condutividade térmica da fase cristalina (s) é mais ou menos semelhante, uma distri-buição homogênea do calor por todo o corpo pode ser obtida; assim, a concentração de calor na região irradiada pode ser minimizada, permitindo um relaxamento do material do corpo. Esse relaxamento é aumentado à medida que a temperatura do corpo tratado diminui lentamente para passar da temperatura de transição vítrea e finalmente resfriar até à temperatura ambiente. A taxa de resfriamento típica está entre 1K/min e 10K/min.
[0064] Tendo em vista a formação de duas fases cristalinas A e B nomaterial de SiO2-Al2O3-Li2O mencionado acima, o corpo básico é tipicamente aquecido a uma temperatura na faixa de 530°C a 570°C durante a etapa de nucleação, seguida por, pelo menos, duas etapas de cristalização selecionadas a partir das faixas de 620°C a 680°C, de 800°C a 820°C e de 825°C a 830°C, dependendo das fases cristalinas desejadas a ser formadas e suas proporções em relação umas as outras e da fase amorfa. Assim, a temperatura de (pré-) aquecimento mais preferida de cerca de 660°C, além de nucleação, cristalização de Li2SiO3 e de traços de aluminossilicato de lítio ocorrerá e, dependendo do material de partida, também Li3PO4. A duração de qualquer uma destas etapas tipicamente varia na faixa de segundos a cerca de 3 horas, de preferência, de segundos a minutos, dependendo também das fases cristalinas desejadas a serem formadas e suas proporções a faixa pode ser de minutos a cerca de 3 horas ou minutos a cerca de 1 hora. Mais uma vez, uma taxa de resfriamento típica está entre 1K/min e 10K/min.
[0065] Definindo apropriadamente os parâmetros de irradiação dolaser para atingir as faixas de temperatura requeridas, um material de vidro cerâmico compreendendo diferentes fases cristalinas, tais como dissilicato de lítio, metassilicato de lítio, fosfato de lítio, aluminossilicato de lítio, e a cristobalita, pode, assim, ser obtido. Além disso, as proporções respectivas das fases cristalinas podem ser ajustadas às necessidades reais.
[0066] A esse respeito é particularmente preferido que pelo menosuma fase cristalina, e mais particularmente uma fase cristalina A e/ou fase cristalina B, compreenda pelo menos um componente selecionado do grupo consistindo de metassilicato de lítio (Li2SiO3), dissilicato de lítio (Li2Si2O5), um aluminossilicato de lítio (LiAlSi2O6, LiAlSiO4, LiAlSi3O8, LiAlSi4O10) e/ou Li3PO4. Isso permite um ajuste quase ilimitado de propriedades do elemento protético, escolhendo adequadamente as fases cristalinas e a proporção em que estão presentes. Uma combinação particularmente preferida é, assim, LiAlSi2O6, LiAlSi3O8 e Li2Si2O5 e ainda compreendendo Li3PO4.
[0067] De acordo com uma modalidade preferida, o corpo de vidrocerâmico é, pelo menos, aproximadamente desprovido de Li2(TiO) SiO4 e/ou SiO2, especificamente quartzo, cristobalita e tridimita.
[0068] De acordo com uma outra modalidade preferida, oelemento protético compreende um corpo de vidro cerâmico que compreende aluminossilicato de lítio como fase cristalina principal. Isso está em contraste com um corpo de vidro cerâmico que compreende o dissilicato de lítio (Li2Si2O5) como fase cristalina principal.
[0069] Se duas fases cristalinas diferentes A e B estão para serpreparadas em vista de um elemento protético para uma restauração dentária, é particularmente preferido que a fase cristalina A compreenda dissilicato de lítio como fase cristalina principal e fase cristalina B compreende aluminossilicato de lítio como fase cristalina principal.
[0070] No que diz respeito à coexistência de uma fase dedissilicato de lítio e uma fase aluminossilicato de lítio, novas propriedades desejáveis podem ser alcançadas. Em particular, um corpo de vidro cerâmico pode ser obtido tendo propriedades mecânicas entre as propriedades de vidro cerâmico de aluminossilicato de lítio tendo excelentes propriedades térmicas e propriedades mecânicas relativamente moderadas (com uma resistência flexural de 75 a 150 MPa e uma tenacidade à fratura Klc de 1 a 2 MPa • m1/2) e vidro cerâmico de dissilicato de lítio tendo uma alta resistência (com uma resistência flexural de 350 a 400 MPa e uma tenacidade à fratura Klc de 2,3-2,9 MPa • m1/2) e propriedades térmicas relativamente baixas (com um coeficiente de expansão térmica de 80 a 120 • 10-7°-1).
[0071] De acordo com uma modalidade preferida da presenteinvenção, uma primeira fase cristalina de Li2Si2O5 (dissilicato de lítio) é convertida em uma fase cristalina selecionada a partir do grupo que consiste de LiAlSi2O6, LiAlSiO4, LiAlSi3O8 e LiAlSi4O10. A segunda fase cristalina é, assim, um aluminossilicato de lítio; entre o grupo mencionado, LiAlSi2O6 e LiAlSi3O8 são preferidos. No contexto da presente invenção, o termo "aluminossilicato de lítio" significa qualquer um ou uma combinação dos compostos acima.
[0072] De acordo com uma modalidade particularmente preferida,o elemento protético tem uma área esmaltada e uma área de dentina correspondente às respectivas áreas de um dente natural, com a primeira região (contendo dissilicato de lítio como fase cristalina principal) sendo disposta na área esmaltada e a segunda região (contendo aluminossilicato de lítio como fase cristalina principal) sendo disposta na área da dentina.
[0073] Isso é de particular relevância a partir de um ponto de vistaestético, uma vez que as regiões que compreendem uma fase cristalina de dissilicato de lítio geralmente são translúcidas se assemelhando ao esmalte, enquanto que as regiões que compreendem uma fase cristalina de aluminossilicato de lítio são opacas se assemelhando à dentina.
[0074] Ao realizar o processo da presente invenção, um elementoprotético que compreende um corpo vidro cerâmico pode assim ser obtido compreendendo as fases cristalinas não homogeneamente distribuídas conferindo uma distribuição de cor não homogênea assemelhando-se à distribuição de cor do dente natural.
[0075] Também no que diz respeito às propriedades mecânicas, aestrutura de um dente natural pode ser imitada precisamente pelas fases cristalinas não homogeneamente distribuídas, como a fase de dissilicato de lítio confere uma resistência maior do que a fase de aluminossilicato de lítio que corresponde à situação natural com o esmalte tendo uma maior resistência do que a dentina.
[0076] Além disso, a alta resistência química da região de vidrocerâmico de dissilicato de lítio atribui a sua viabilidade para uma região do tipo esmalte.
[0077] Além disso, devido ao aluminossilicato de lítio ser opaco,um pino ou implante de metal pode ser protegido de brilhar através da restauração dispondo adequadamente a fase de aluminossilicato de lítio dentro do corpo de vidro cerâmico.
[0078] Não obstante, o fato da presente invenção permitir aformação precisa de diferentes fases cristalinas em regiões separadas espacialmente, ela também permite que diferentes fases cristalinas sejam alcançadas mudando de uma região para outra em uma maneira gradual. Isso é de particular relevância com relação à utilização do elemento protético para uma restauração dentária, uma vez que também em um dente natural, os diferentes componentes estruturais alteram em uma maneira gradual.
[0079] O processo da presente invenção é, portanto, depreferência, realizado em uma maneira tal que a proporção de fase cristalina A (de uma primeira região) muda para fase cristalina B (em uma segunda região) em uma maneira gradual.
[0080] Como mencionado, é, nesse contexto, pensável que ocorpo básico é primeiro aquecido a uma primeira temperatura em um ambiente aquecido antes da irradiação a laser ser realizada. Se aplicável, um gradiente de temperatura pode ser obtido no corpo básico ao colocar adequadamente o corpo em uma câmara de reação aquecida, isto é, um forno de aquecimento, no qual tal um gradiente de temperatura está presente, levando a uma mudança gradual da composição da fase cristalina juntamente com o gradiente. Alternativamente ou adicionalmente, uma placa de suporte aquecida pode ser usada.
[0081] Assim, diferentes fases cristalinas que mudam de umaregião para outra em uma maneira gradual podem ser formadas. Isso não tem apenas implicações importantes, tendo em vista o aspecto estético do elemento protético, mas também tendo em vista a sua estabilidade mecânica.
[0082] No que diz respeito, por exemplo, o coeficiente deexpansão térmica, o qual é diferente em uma região de vidro cerâmico de dissilicato de lítio do que em uma região de vidro cerâmico de aluminossilicato de lítio, uma transição leve, portanto, pode ser alcançada. Dessa forma, os problemas de estabilidade que podem surgir em uma interface de diferentes estruturas de materiais/cristal podem ser evitados e uma distribuição de tensão favorável é obtida.
[0083] Isso é também de particular interesse, tendo em vista oCAD/CAM o tralhado do elemento de prótese, compreendendo o corpo de vidro cerâmico já que o ajuste da formação de diferentes fases cristalinas em várias regiões do corpo permite ainda uma distribuição favorável de tensões que fortalecem o corpo e o torna menos propenso a fraturas.
[0084] Se o trabalho é realizado depois da conversão na fasecristalina final (s), a distribuição da fase cristalina (s) pode ser ajustada de tal modo que as áreas a serem trabalhadas fora do bloco são de preferência predominantemente de um material mais macio do que, por exemplo, as áreas que irão estar presentes na restauração final.
[0085] Como mencionado acima, a presente invenção permite aadaptação de subtilezas físicas e nuances de cores em um único corpo por uma conversão de fase focada. A irradiação a laser pode, no entanto, também ser utilizada para proporcionar um brilho para o elemento protético. Desse modo, a superfície externa do corpo básico ou corpo de vidro cerâmico é derretido por meio de irradiação a laser seguida pela solidificação do material derretido. Isso contribui ainda para a aparência estética do elemento protético.
[0086] No que diz respeito ao método de CAD/CAM, a irradiação alaser pode ainda ser usada para cortar o corpo básico ou corpo de vidro cerâmico na forma desejada do elemento protético final. Assim, a etapa de trabalho de um método de CAD/CAM convencional e, consequentemente, o uso de ferramentas de corte de diamantes caros que têm vida útil limitada devido ao desgaste pode ser evitado. Em última análise, um processo de produção totalmente automatizado e totalmente controlado para prótese dentária pronto-para-inserir pode ser obtido utilizando apenas um equipamento a laser em relação ao corte do bloco de material e a formação de fase cristalina (s) no interior do material.
[0087] Se o corte do bloco é para ser realizado usando radiação alaser, um laser de pulso curto é de preferência usado.
[0088] De acordo com um outro aspecto, a presente invençãotambém se refere a um elemento protético obtenível pelo processo descrito acima. Como mencionado, o elemento protético é preferivelmente um elemento protético para uma restauração dental, que inclui ambas as restaurações de uma unidade, assim como pontes de multi-unidades. O elemento protético da presente invenção pode consistir essencialmente do corpo de vidro cerâmico ou pode compreender outros componentes.
[0089] A presente invenção é ainda ilustrada por meio dosexemplos seguintes.EXEMPLOSComposição vítrea de corpo básico
[0090] Uma composição vítrea que compreende 68% em peso deSiO2, 10,5% em peso de Li2O, 10,5% em peso de Al2O3, 0,5% em peso de K2O, 2,5% em peso de Na2O, 4,5% em peso de P2O5, 0,5% em peso de ZrO2, 1,45 % em peso de CaO, 1,5% em peso de CeO2, 0,05% em peso de V2O5 é fornecida de acordo com um procedimento padrão conhecido pela pessoa versada.Exemplo 1
[0091] Uma amostra em forma de barra tendo a composição acimaé colocada sobre uma placa de base de cerâmica (tabela) que por sua vez está disposta sobre um suporte de metal. Esse arranjo é colocado em uma câmara onde a amostra é tratada por irradiação a laser utilizando um laser de diodo de onda contínua (cw) de alta potência LIMO (comprimento de onda À = 808 nm, potência ótica = máx. 350 W, o diâmetro do ponto dF = 6 mm, perfil uniforme do feixe). O feixe de laser é, assim, direcionado através de uma lente de focagem.
[0092] Detalhes mais específicos a respeito da irradiação a laserem experimentos n°s 1.1 e 1.2 são fornecidos a seguir:
[0093] Uma comparação dos experimentos 1.1 e 1.2 revela que,durante o tratamento de irradiação a laser uma cor violeta translúcida começa a se espalhar a partir do topo para o fundo, seguida por uma cor branca se propagando a partir do centro da amostra, deixando uma fase cristalina branca no centro com o ambiente circundante azul violeta.Exemplo 2
[0094] As amostras tendo a composição acima são pré-aquecidasem uma primeira etapa, durante 1 minuto a 150 W e 1 minuto a 120 W antes de tratamento por irradiação a laser usando o laser especificado no Exemplo 1. Detalhes mais específicos em relação à irradiação a laser no Experimento n ° 2 são fornecidos a seguir:
[0095] Por esse tratamento, uma amostra de vidro cerâmicocompreendendo as fases cristalinas de cor branca e amarela é obtida. A presença de fases cristalinas geradas pela irradiação a laser é confirmada por XRD (difração de raio X), medições as quais revelam a presença de 39,8% de beta-spodumeno (LiAlSi2O6), 16,3% de dissilicato de lítio, 0,8% de filo-dissilicato de lítio, 6,1% de litiofosfato (Li3PO4), e 0,4% de petalita (LiAlSi4O10).
[0096] Assim, os exemplos confirmam a cristalização nasamostras por energia de irradiação a laser utilizando um laser com um comprimento de onda de 808 nm.Exemplo (Comparativo) 3
[0097] Por motivos de comparação, uma amostra tendo acomposição definida anteriormente para os Exemplos 1 e 2 é tratada por irradiação a laser utilizando um laser de picossegundos (comprimento de onda À = 355 nm (UV)) com uma duração de pulso de menos de 12 picossegundos (impulsos ultracurtos).
[0098] Pelo processo do Exemplo 3, áreas não cristalizadas nointerior da amostra são obtidas. Em vez disso, a ablação na superfície da amostra é detectada.Exemplo (comparativo) 4
[0099] Em mais um exemplo comparativo, uma amostra tendo acomposição definida anteriormente para os Exemplos 1, 2 e 3 étratada por irradiação a laser utilizando um laser de nanossegundos (comprimento de onda À = 355 nm (UV)) com uma duração de pulso de menos de 20 nanossegundos.
[00100] Várias intensidades do laser, posições focais e diâmetros do feixe de laser são testados. Em intensidades baixas do laser, nenhuma cristalização é detectada. Intensidades maiores do laser geram tensões térmicas que resultam em fissuras juntamente com um derretimento e ablação na superfície da amostra.
Claims (25)
1. Processo para a preparação de um elemento protético que compreende um corpo de vidro cerâmico, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:(a) fornecimento de um corpo básico que compreende uma fase vítrea amorfa e contendo os componentes do corpo de vidro cerâmico a ser preparados, e(b) transferência de energia para o corpo básico para induzir a conversão de uma fase de partida do material do corpo básico em, pelo menos, uma fase cristalina em uma região confinada, em quea energia é transferida para a região confinada do corpo básico irradiando a laser a dita região com um feixe de laser com um comprimento de onda de pelo menos 500 nm euma primeira região do corpo básico é submetida a uma primeira etapa de conversão para induzir a formação de uma fase cristalina A na primeira região e uma segunda região do corpo básico diferente da primeira região é submetida a uma segunda etapa de conversão para induzir a formação de uma fase cristalina B na segunda região, em que a fase cristalina A formada na primeira região é diferente da fase cristalina B formada na segunda região.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o feixe a laser tem um comprimento de onda de pelo menos de 600 nm.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo básico é aquecido na região por irradiação a laser.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a irradiação a laser é realizada usando pelo menos um laser de onda contínua.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a irradiação a laser é realizada por aplicação sobreposta de dois ou mais raios laser.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase inicial é amorfa.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo básico é feito de um material vítreo amorfo.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o aquecimento do corpo básico.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o corpo básico é aquecido a uma primeira temperatura antes da irradiação a laser.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura está em uma faixa de cerca de 300°C a cerca de 750°C.
11. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura está em uma faixa de cerca de 400°C a cerca de 750°C.
12. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura está em uma faixa de cerca de 600°C a cerca de 750°C.
13. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura é de cerca de 660°C.
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de vidro cerâmico compreende 65 a 72% em peso de SiO2, pelo menos 8% em peso de Li2O e pelo menos 8% em peso de Al2O3 com base no peso total da composição.
15. Processo de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o corpo de vidro cerâmico compreende pelo menos um íon de aumento da absorção selecionado do grupo que consiste em Nd3+, Fe2+, Fe3+, V2+, V3+, V4+, V5+, Co2+, Cr4+, Cr6+ e Mn2+, e misturas dos mesmos.
16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção da fase cristalina A é mais alta na primeira região do que na segunda região e a proporção da fase cristalina B é mais alta na segunda região do que na primeira região.
17. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fase cristalina compreende pelo menos um componente selecionado do grupo que consiste emmetassilicato de lítio (Li2SiO3), dissilicato de lítio (Li2Si2O5), de aluminossilicato de lítio (LiAlSi2O6, LiAlSiO4, e LiAlSi3O8 e/ou LiAlSi4O10) e Li3PO4
18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase cristalina A compreende dissilicato de lítio como fase cristalina principal e a fase cristalina B compreende aluminossilicato de lítio como fase cristalina principal.
19. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção da fase cristalina A na primeira região muda para a fase cristalina B na segunda região de maneira gradual.
20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de queo elemento protético é um elemento protético dentário que compreende um corpo de vidro cerâmico com uma área de esmalte e uma área de dentina correspondente às áreas respectivas de um dente natural, ea primeira região compreendendo a fase cristalina A é formada na área do esmalte e a segunda região compreendendo a fase cristalina B é formada na área da dentina.
21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a fusão de uma superfície mais externa do corpo básico ou do corpo de vidro cerâmico por meio de irradiação a laser seguida de solidificação do material derretido, proporcionando assim um brilho ao elemento protético.
22. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o corte do corpo básico ou do corpo de vidro cerâmico na forma desejada para o elemento protético final, sendo o corte realizado por meio de irradiação a laser.
23. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o raio laser tem um comprimento de onda de pelo menos 700 nm.
24. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o raio laser tem um comprimento de onda de pelo menos 800 nm.
25. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a irradiação a laser é realizada usando pelo menos um laser de diodo de alta potência de onda contínua.
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