CN110418629A - 生产整体式成形体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产整体式成形体(20)的方法，特别是牙齿修复体，该方法包括以下步骤：‑提供坯料，‑通过压制和/或机加工该坯料来生产该成形体，‑通过用红外辐射照射而仅在其表面区域中软化该成形体。

Description

生产整体式成形体的方法

本发明涉及一种用于生产整体式成形体的方法，特别是牙齿修复体，例如硅酸锂玻璃陶瓷的牙桥、牙冠、压顶(coping)、嵌体，高嵌体或贴面。

由于其强度和生物相容性，硅酸锂玻璃陶瓷的使用已经在牙科技术领域中得到证明。通过增加选自氧化锆、氧化铪或其混合物的稳定剂，可以另外增加起始原料的强度(DE102009060274A1，WO2012/175450A1，WO2012/175615A1，WO2013/053865A2，EP2662342A1)。

硅酸锂玻璃陶瓷材料，特别是如果坯料含有偏硅酸锂作为主晶相，能够实现无故障机加工而没有高工具磨损。为了增加强度，通过随后的热处理将偏硅酸锂至少部分地转化为二硅酸锂(DE19750794A1，DE10336913B4)。

为了生产牙齿修复体，已知将塑化陶瓷材料压入可固化包埋材料中存在的模腔中(EP1484031B1，EP0231773A1)。

DE102010108171A1公开了一种增加由硅酸锂玻璃陶瓷组成的成形体的强度的方法。锂离子被直径更大的碱金属离子取代，以产生表面压应力。

本发明的目的是进一步开发一种开头所述类型的方法，使得在成形体的加工(例如研磨)过程中可见的裂缝和其他表面缺陷得到补救。同时，如果需要，可以实现所需的光泽效果。

为了解决这个问题，本发明基本上提供以下：

-提供坯料，

-通过压制和/或机加工该坯料来生产成形体，

-通过用红外辐射照射该成形体而仅在其表面区域中软化该成形体。

成形体从而应当被软化至T≤100μm的深度，优选T≤50μm，特别是T≤10μm。

此外，硅酸锂玻璃陶瓷的玻璃含量应当在20体积％至60体积％，特别是40至60体积％。优选的条件是，玻璃含量与晶体含量的比率为45:55体积％，特别是约50:50体积％。

成形体的主晶相应当为二硅酸锂。优选的条件是，硅酸锂玻璃陶瓷的晶体或微晶的尺寸小于2μm。还应当选择组成以使T_G(玻璃化转变)温度<800℃。

根据本发明，通过成形体仅在表面上软化的事实来补救表面缺陷，由此尤其修复裂缝。同时，由于熔化而产生光泽效果。

由于熔化限于表面，所以成形体保持其形状。换言之，成形体在短时间内受热，由此有表面熔化，即产生温度，如果发生体积加热，温度会导致变形。

对于陶瓷材料，已经例如从DE2656288A1知道体积加热。在该过程中，当应用于金属或牙冠框架时，将贴面陶瓷加热至完全深度，以获得无空隙的贴面层。同时，要改善金属与陶瓷之间的粘合性。对于体积加热，使用0.7至1.5μm范围内的短波红外辐射。

为了排除不必要的体积加热，特别的条件是进行表面加热，采用主要辐射容量在2.7μm至4.7μm的波长范围的红外辐射，主要辐射容量特别是35％至50％。

照射时间应当为10至150秒，特别是30至120秒。

坯料本身可以由硅酸锂玻璃陶瓷组成。自然还可能的是，在已经生产成形体之后，它仍然以常规方式经受热处理以形成偏硅酸和/或二硅酸盐晶体，在这种情况中，二硅酸盐晶体作为主晶相存在，特别是在完成热处理之后。

如果要根据现有技术修复表面缺陷，则可以进行所谓的修复火焰常规治疗，即将另外的釉料施用到玻璃陶瓷，然后使其经受约12分钟(加热、保温和冷却所需的时间)的热处理。

在另一方面，由于暴露于辐射时间短，该表面可以被非常迅速地平滑成有光泽，而无辐射深深地穿透。可在牙科诊所中(诊疗椅边)去除牙齿修复体用以任何研磨过程，该过程对于为其余牙齿的牙齿修复体的正确装配可能是必需的，牙齿修复体在根据本发明的短时红外照射并冷却至体温之后被重新插入。

在此之前，蚀刻牙齿修复体的内表面以确保粘附到制品。

关于坯料，应当注意的是，坯料还应当被理解为由压实的粉状材料制成的粒料，其用已知的包裹系统用来压制牙齿修复体。

可选地，坯料可以通过常用方法机加工，例如碾磨和研磨，以提供所需的成形体，特别是牙齿修复体。在加工之后，在非常短的时间内进行表面上的修复和平滑出光泽。

根据另一本发明的提议，在红外辐射之前，成形体，至少部分地，覆盖有含有直径大于锂离子的碱金属离子的糊剂。因此，在红外照射期间可以发生离子交换，因此红外辐射不仅带来平滑/增亮或光泽发展，而且同时锂离子被直径更大的碱金属离子取代，由此可实现表面压应力和因而强度增加。

特别地，提供了用碱金属盐的粘性溶液或分散体作为糊剂涂覆成形体。也可以通过喷雾或涂抹来施用。

糊剂的厚度应当为约0.5mm或更小。必须确保红外辐射能够穿透到成形体的表面中足够的程度，从而它可以被吸收和因而成形体可以在其表面上受热到所需的程度。

特别地，本发明的特征在于，硅酸锂玻璃陶瓷在其起始组成中以重量百分比计含有：

例如MnO、Fe₂O₃、Tb₂O₃、Er₂O₃、Pr₂O₃、CeO₂、Y₂O₃、V₂O₃

优选以重量百分比计以下起始组成的硅酸锂玻璃陶瓷：

(CeO₂也可用作彩色颜料)

特别优选以重量百分比计以下起始组分的硅酸锂玻璃陶瓷：

例如Na₂O、成核剂如B₂O₃或精制剂如CeO₂

在一个实施方案中，本发明的特征在于，坯料或成形体至少经受温度T_W1的第一热处理W1时间t_W1，其中620℃≤T_W1≤800℃，特别是650℃≤T_W1≤750℃，和/或1分钟≤t_W1≤200分钟，优选10分钟≤t_W1≤60分钟。如果坯料受到热处理，则由此生产成形体。

相应的硅酸锂玻璃陶瓷坯料可以毫无困难地加工，并且工具磨损最小。也可以将相应的坯料压制成所需的几何形状。

特别地，为了实现最终的结晶，硅酸锂玻璃陶瓷坯料或成形体在第一热处理W1之后经受温度T_W2的第二热处理W2时间t_W2，其中800℃≤T_W2≤1040℃，800℃≤T_W2≤900℃和/或2分钟≤t_W2≤200分钟，优选3分钟≤t_W2≤30分钟。

在热处理步骤中选择以下的温度值和加热速率，达到预结晶或最终结晶。关于第一热处理W1，条件是特别地这在两个阶段中进行，第一保持阶段在640℃至680℃的范围内，第二保持阶段在720℃至780℃的范围内。在每个阶段中，受热的坯料在第一阶段中保持一段时间，优选35至45分钟，在第二阶段中优选15至25分钟。

成形体优选地，至少部分地，覆盖有含有钾离子的糊剂，尤其是与含有KNO₃、KCl或K₂CO₃的糊剂，或者含有钠离子的糊剂，特别是含有NaNO₃、醋酸钠或有机酸的钠盐的糊剂，特别是以50:50摩尔％比率，优选含有NaNO₃和KNO₃的糊剂。

本发明进一步的细节、优点和特征不仅来自权利要求书，从它们提取的特性—它们自身和/或组合—也来自以下优选实施方案的描述。

为了生产坯料，首先将所需的原材料在1540℃在大于2小时的时间内熔化。根据制造商，使用以重量百分比计的以下起始组成来由硅酸锂玻璃陶瓷制备硅酸锂玻璃。

SiO<sub>2</sub>	58.1-59.1
		P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	5.8-5.9
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	1.9-2.0
		Li<sub>2</sub>O	18.5-18.8
K<sub>2</sub>O	1.9-2.0
		ZrO<sub>2</sub>	9.5-10.5
CeO<sub>2</sub>	1.0-2.0
		Tb<sub>4</sub>O<sub>7</sub>	1.0-1.5
Na<sub>2</sub>O	0-0.2

然后将熔体装入容器中，熔体的填充温度为1360℃。容器内的温大致在800℃至1250℃的范围内。然后在容器中使熔体冷却至300℃至500℃。随后，在2小时的时间内缓慢缓和至室温。

然后，进行三步热处理以形成晶相。在第一结晶步骤中，将坯料在530℃的温度保持30分钟。在第二步骤中，将其加热到670℃，并在此温度保持几乎120分钟。在第三步骤中，坯料在800℃保持30分钟。然后冷却至室温。分析表明二硅酸锂被包含在坯料中作为主晶相。晶相与玻璃含量以体积百分比的比率为约1:1。玻璃陶瓷中晶体/微晶的尺寸最大为2μm。

然后在诊疗椅旁准备牙冠。为此目的，扫描患者的牙齿制品，然后使用CAD/CAM方法由坯料研磨牙齿修复体。然后安装和调适牙齿修复体。然后根据本发明的教导将牙冠除去以平滑出光泽和修复受损表面。

为此目的，将牙齿修复体暴露于由石英辐射器发射的红外辐射，其中在2.5至4.7μm的波长范围内的辐射成分为约40％。使用细长的石英辐射器10、12、14、16，其截面形成8字形，如从唯一附图中可见。相应的辐射器10、12、14、16界定了平行六面体的空间18，牙冠20位于其中。牙冠20暴露于红外辐射约60秒的时间。在这种情况中，仅进行加热，这专门地导致表面的熔化。仅加热表面实现受损表面的修复，特别是其中的裂缝。同时，实现了光泽效果。

由于仅发生表面熔化，冷却迅速，从而可以在约1分钟后重复使用牙冠20。以前，通过蚀刻使牙冠20的内表面变粗糙。最后，将牙冠定位并胶合在适当位置。

因此，可以在非常短的时间内进行诊疗椅旁治疗。

根据本发明的教导，硅酸锂玻璃陶瓷在表面上软化，其玻璃含量为30至65体积％，玻璃陶瓷中的微晶尺寸为至多2μm，和用2.5μm至4μm的红外辐射进行照射，使得表面处理导致的表面裂缝或其他损坏例如碾磨被修补。同时，获得光泽表面。

强度在很短的时间内增加，尽可能地治愈表面损害。

不需要耗时的现有技术的釉料施用和随后的烧制过程。

任选地，可以通过在用红外辐射处理期间用直径更大的碱金属离子替换锂离子来增加强度。为此目的，在要实现强度增加的区域中，要用含有碱金属离子的相应糊剂涂覆成形体例如牙齿修复体。

虽然根据本发明的教导优选适用于牙科技术领域，但是它并不限于该领域，而是适用于由硅酸锂玻璃陶瓷生产模制零件的所有应用，尤其是还在其他医疗领域。

Claims (17)

1.用于生产整体式成形体(20)的方法，特别是硅酸锂玻璃陶瓷的牙齿修复体，例如牙冠、牙桥、压顶、嵌体、高嵌体或贴面，该方法包括以下步骤：

-提供坯料，

-通过压制和/或机加工该坯料来生产该成形体，

-通过用红外辐射照射该成形体而仅在表面区域中软化该成形体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将该成形体(20)软化至T≤100μm，优选T≤50μm，特别是T≤10μm的深度T。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于用红外辐射照射该成形体(20)，其主要辐射成分位于2.7μm至4.7μm的波长范围内，特别是35％至50％。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于使用硅酸锂玻璃陶瓷的坯料，其含有二硅酸锂作为主晶相。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于在生产之后对成形体(20)进行热处理以形成偏硅酸盐和/或二硅酸盐晶体，特别是二硅酸盐晶体，作为主晶相。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于使用硅酸锂玻璃陶瓷的成形体(20)，其玻璃含量与晶体组分以体积百分比计的比率为20:65，优选40:50，特别是45:55，特别是玻璃含量等于一种或多种晶体组分的含量。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于晶体/微晶尺寸≤2μm。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该成形体(20)是牙齿修复体，将其从患者口腔取出，研磨，然后用红外辐射照射，最后重新插入。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于在10秒≤t≤150秒，特别是30秒≤t≤120秒的时间t内用红外辐射照射该成形体(20)。

10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该硅酸锂玻璃陶瓷在其起始组合物中以重量百分比计含有，或者由其组成：

例如MnO、Fe₂O₃、Tb₂O₃、Er₂O₃、Pr₂O₃、CeO₂、Y₂O₃、V₂O₃。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该硅酸锂玻璃陶瓷在其起始组合物中以重量百分比计含有，或者由其组成：

其中也可含有CeO₂。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该硅酸锂玻璃陶瓷源自以下起始组分：

例如MnO、Fe₂O₃、Tb₂O₃、Er₂O₃、Pr₂O₃、Y₂O₃、V₂O₃

添加剂(精制剂和成核剂)4

例如B₂O₃、CeO₂、Na₂O。

13.优选地根据前述权利要求之一的方法，其特征在于该成形体(20)，至少部分地，覆盖有含有直径大于锂离子的碱金属离子的糊剂，然后进行其红外辐射。

14.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该成形体(20)涂覆有含有碱金属离子的盐的粘性溶液或分散体作为糊剂。

15.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于通过喷雾将糊剂施用到该成形体(20)。

16.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于为了得到糊剂，将盐与选自1,4-丁二醇、己三醇或这两种物质的混合物的至少一种物质混合。

17.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于该糊剂优选地应用于该成形体的所有表面，特别是具有约0.5mm或更小的厚度D，特别是为0.1mm<D<0.4mm。