CN113490653A - 具有高直线光透射率的氧化锆烧结体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供氧化锆烧结体、能够赋予这种氧化锆烧结体的氧化锆成形体和氧化锆预烧体,所述氧化锆烧结体无需使用HIP装置,强度和透光性均优异,且直线光透射率优异。本发明是氧化锆成形体,其包含含有2.0~9.0mol%的氧化钇、平均一次粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒,所述氧化锆成形体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W‑B)为5以上。此外是氧化锆预烧体,其包含2.0~9.0mol%的氧化锆,在厚度为1.5mm时的ΔL(W‑B)为5以上。还涉及氧化锆烧结体,其包含荧光剂和2.0~9.0mol%的氧化钇,在厚度为1.0mm时的直线光透射率为1%以上。

Description

具有高直线光透射率的氧化锆烧结体
技术领域
本发明涉及具有高直线光透射率的氧化锆烧结体等。
背景技术
包含氧化钇的氧化锆烧结体近年来被用于齿科用修补物等齿科材料的用途。这些齿科用修补物在多数情况下如下制造:将氧化锆颗粒进行加压成形或者使用包含氧化锆颗粒的浆料、组合物进行成形等,制成具有圆盘状、棱柱状等期望形状的氧化锆成形体,接着,对其进行预烧而制成预烧体(打磨坯料,mill blank),将其切削(研磨,milling)成目标的齿科用修补物的形状后,进一步进行烧结。
迄今为止,已确认通过使氧化锆烧结体的晶粒直径小且均匀,直线光透射率会提高(例如参照专利文献1等)。为了使氧化锆烧结体的晶粒直径小且均匀,需要热等静压(HIP)处理。但是,HIP处理所使用的HIP装置是被分类为高压气体制造设备的特殊装置,因此,难以说其能够简便地获得直线光透射率高的氧化锆烧结体。
现有技术文献
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2008-214168号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,提供无需使用HIP装置、强度和透光性均优异且直线光透射率优异的氧化锆烧结体、能够赋予这种氧化锆烧结体的氧化锆成形体和氧化锆预烧体、以及能够简便地制造它们的制造方法。
用于解决问题的手段
本发明人等为了实现上述目的而反复深入研究,结果发现:通过使由平均粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒得到、且在厚度为1.5mm时的ΔL(W-B)为5以上的氧化锆成形体在常压下烧结,从而能够不使用HIP装置而得到直线光透射率优异的氧化锆烧结体。并且发现:这种氧化锆烧结体特别适合作为齿科用修补物等齿科材料等,其中,不仅作为齿颈部所使用的齿科用修补物极其有用,作为臼齿咬合面、前齿切端部所使用的齿科用修补物也极其有用。本发明人等基于这些见解,进一步反复研究而完成了本发明。
即,本发明涉及以下的〔1〕~〔19〕。
〔1〕氧化锆成形体,其包含含有2.0~9.0mol%的氧化钇、平均一次粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒,所述氧化锆成形体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
〔2〕根据〔1〕所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的三点弯曲强度为500MPa以上。
〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
〔4〕根据〔1〕~〔3〕中任一项所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
〔5〕根据〔1〕~〔4〕中任一项所述的氧化锆成形体,其以200~800℃进行烧结后的厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
〔6〕氧化锆预烧体,其包含2.0~9.0mol%的氧化钇,所述氧化锆预烧体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
〔7〕根据〔6〕所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的三点弯曲强度为500MPa以上。
〔8〕根据〔6〕或〔7〕所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
〔9〕根据〔6〕~〔8〕中任一项所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
〔10〕氧化锆预烧体的制造方法,其使用〔1〕~〔5〕中任一项所述的氧化锆成形体。
〔11〕根据〔10〕所述的氧化锆预烧体的制造方法,其包括将〔1〕~〔5〕中任一项所述的氧化锆成形体以200~800℃进行预烧的工序。
〔12〕氧化锆烧结体,其包含荧光剂和2.0~9.0mol%的氧化钇,其在厚度为1.0mm时的直线光透射率为1%以上。
〔13〕根据〔12〕所述的氧化锆烧结体,其三点弯曲强度为500MPa以上。
〔14〕根据〔12〕或〔13〕所述的氧化锆烧结体,其在厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
〔15〕根据〔12〕~〔14〕中任一项所述的氧化锆烧结体,其中,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
〔16〕氧化锆烧结体的制造方法,其使用〔1〕~〔5〕中任一项所述的氧化锆成形体。
〔17〕根据〔16〕所述的氧化锆烧结体的制造方法,其包括将该氧化锆成形体在常压下以900~1200℃进行烧结的工序。
〔18〕氧化锆烧结体的制造方法,其使用〔6〕~〔9〕中任一项所述的氧化锆预烧体。
〔19〕根据〔18〕所述的氧化锆烧结体的制造方法,其包括将该氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃进行烧结的工序。
发明效果
根据本发明,可提供无需使用HIP装置、强度和透光性均优异且直线光透射率优异的氧化锆烧结体、能够赋予这种氧化锆烧结体的氧化锆成形体和氧化锆预烧体、以及能够简便地制造它们的制造方法。
具体实施方式
本发明包括氧化锆成形体,其包含含有2.0~9.0mol%的氧化钇(Y2O3)、平均一次粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒,其在厚度1.5mm时的ΔL(W-B)为5以上。通过使用该氧化锆成形体,可获得强度和透光性优异且直线光透射率优异的氧化锆烧结体。此外,本发明包括氧化锆预烧体,其包含2.0~9.0mol%的氧化钇,所述氧化锆预烧体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。通过使用该氧化锆预烧体,也能够得到该氧化锆烧结体。以下,作为本发明的实施方式,首先,针对氧化锆烧结体进行说明。本发明的氧化锆烧结体包含荧光剂和2.0~9.0mol%的氧化钇,在厚度1.0mm时的直线光透射率为1%以上。需要说明的是,本发明不限定于以下的记载。
〔氧化锆烧结体〕
本发明的氧化锆烧结体包含荧光剂。氧化锆烧结体通过包含荧光剂而具有荧光性。荧光剂的种类没有特别限定,可以使用能够因任意波长的光而发出荧光的荧光剂中的1种或2种以上。作为这种荧光剂,可列举出包含金属元素的荧光剂。作为该金属元素,可列举出例如Ga、Bi、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Tm等。荧光剂可以单独包含这些金属元素中的1种,也可以包含2种以上。这些金属元素之中,从更显著地发挥本发明效果等出发,优选为Ga、Bi、Eu、Gd、Tm,更优选为Bi、Eu。作为制造本发明的氧化锆烧结体时使用的荧光剂,可列举出例如上述金属元素的氧化物、氢氧化物、乙酸盐、硝酸盐等。此外,荧光剂可以为Y2SiO5:Ce、Y2SiO5:Tb、(Y,Gd,Eu)BO3、Y2O3:Eu、YAG:Ce、ZnGa2O4:Zn、BaMgAl10O17:Eu等。
氧化锆烧结体中的荧光剂的含有率没有特别限定,可根据荧光剂的种类、氧化锆烧结体的用途等来适当调整,但从可优选用作齿科用修补物等观点出发,相对于氧化锆烧结体中包含的氧化锆的质量,按照荧光剂中包含的金属元素的氧化物换算计,优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为1质量%以下、更优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下。通过使该含有率为上述下限以上,从而即便与人的天然齿相比荧光性也不差,此外,通过使该含有率为上述上限以下,从而能够抑制透光性、强度的降低。
本发明的氧化锆烧结体可以包含着色剂。通过使氧化锆烧结体包含着色剂,从而形成经着色的氧化锆烧结体。着色剂的种类没有特别限定,可以使用为了将陶瓷着色而通常使用的公知颜料、公知的齿科用液体着色剂等。作为着色剂,可列举出包含金属元素的着色剂等,具体而言,可列举出包含铁、钒、镨、饵、铬、镍、锰等金属元素的氧化物、复合氧化物、盐等。此外,也可以使用经市售的着色剂,还可以使用例如Zirkonzahn公司制的PrettauColour Liquid等。氧化锆烧结体可以包含1种着色剂,也可以包含2种以上的着色剂。
氧化锆烧结体中的着色剂的含有率没有特别限定,可根据着色剂的种类、氧化锆烧结体的用途等来适当调整,从可优选用作齿科用修补物等观点出发,相对于氧化锆烧结体中包含的氧化锆的质量,按照着色剂中包含的金属元素的氧化物换算计,优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为5质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下,可以为0.1质量%以下、进而可以为0.05质量%以下。
根据本发明,能够得到直线光透射率优异的氧化锆烧结体。为了调整该氧化锆烧结体的透光性,本发明的氧化锆烧结体可以包含透光性调节剂。作为具体的透光性调节剂,可列举出例如氧化铝、氧化钛、二氧化硅、锆石、硅酸锂、二硅酸锂等。氧化锆烧结体可以包含1种透光性调节剂,也可以包含2种以上的透光性调节剂。
氧化锆烧结体中的透光性调节剂的含有率没有特别限定,可根据透光性调节剂的种类、氧化锆烧结体的用途等来适当调整,从可优选用作齿科用修补物等观点出发,相对于氧化锆烧结体中包含的氧化锆的质量,优选为0.1质量%以下。
本发明的氧化锆烧结体包含2.0~9.0mol%的氧化钇。氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率小于2.0mol%时,得不到充分的透光性。此外,氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率超过9.0mol%时,强度会降低。从可获得透光性和强度更优异的氧化锆烧结体等出发,氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率优选为3.0mol%以上、更优选为4.0mol%以上,此外,优选为8.0mol%以下、更优选为7.0mol%以下。需要说明的是,氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率是指氧化钇的摩尔数相对于氧化锆与氧化钇的总摩尔数的比例(mol%)。
优选本发明的氧化锆烧结体的晶粒直径为180nm以下。晶粒直径超过180nm时,可能不能得到充分的透光性。从可获得透光性更优异的氧化锆烧结体等出发,晶粒直径优选为140nm以下、更优选为120nm以下、进一步优选为110nm以下,可以为100nm以下。晶粒直径的下限没有特别限定,晶粒直径例如可以设为50nm以上、进而可以设为70nm以上。需要说明的是,氧化锆烧结体的晶粒直径可如下求出:拍摄氧化锆烧结体截面的场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)照片,选择该拍摄图像中存在的10个任意颗粒,作为各个圆当量直径(同一面积的真圆的直径)的平均值来求出。
本发明的氧化锆烧结体的强度优异。本发明的氧化锆烧结体的三点弯曲强度为500MPa以上,优选为600MPa以上、更优选为650MPa以上、进一步优选为700MPa以上、特别优选为800MPa以上。通过使本发明的氧化锆烧结体具有这种三点弯曲强度,从而在例如用作齿科用修补物时,能够抑制口腔内的折断等。该三点弯曲强度的上限没有特别限定,该三点弯曲强度例如可以设为1500MPa以下、进而可以设为1000MPa以下。需要说明的是,氧化锆烧结体的三点弯曲强度可按照ISO 6872:2015进行测定。
本发明的氧化锆烧结体的透光性优异。本发明的氧化锆烧结体在厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率优选为40%以上、更优选为45%以上,可以为46%以上、48%以上、50%以上,进而可以为52%以上。通过使该透射率在上述那样的范围内,从而在例如用作齿科用修补物时,容易满足切端部分所要求的透光性。该透射率的上限没有特别限定,该透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为57%以下。需要说明的是,氧化锆烧结体在厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率使用分光光度计进行测定即可,例如,可以使用分光光度计(日立ハイテクノロジーズ公司制、“日立分光光度计 U-3900H形”),使自光源产生的光向试样透射和散射,并利用积分球进行测定。该测定中,可以先在300~750nm的波长区域测定透射率,再求出波长700nm的光的相关透射率。作为测定中使用的试样,可以使用对两面进行镜面研磨加工而得到的直径15mm×厚度0.5mm的圆盘状的氧化锆烧结体。
本发明的氧化锆烧结体的直线光透射率优异。本发明的氧化锆烧结体在厚度为1.0mm时的直线光透射率为1%以上是重要的,优选为3%以上,更优选为5%以上,进一步优选为7%以上,进而可以为10%以上。通过使该直线光透射率在上述那样的范围内,从而在例如用作齿科用修补物时,容易满足切端部分所要求的透光性。该直线光透射率的上限没有特别限定,该直线光透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为50%以下。需要说明的是,氧化锆烧结体在厚度为1.0mm时的直线光透射率使用浊度计进行测定即可,例如,可使用浊度计(日本电色工业公司制、“Haze Meter NDH 4000”),使自光源产生的光向试样透射和散射,并利用积分球进行测定。该测定中,直线光透射率优选按照ISO 13468-1:1996和JIS K7361-1:1997进行测定,雾度优选按照ISO 14782-1:1999和JIS K 7136:2000进行测定。作为测定中使用的试样,可以使用对两面进行镜面研磨加工而得到的直径15mm×厚度1.0mm的圆盘状的氧化锆烧结体。
本发明的氧化锆烧结体的主晶向可以为正方晶系和立方晶系中的任一者,优选立方晶系的比例高。本发明的氧化锆烧结体中,优选30%以上为立方晶系,更优选50%以上为立方晶系。氧化锆烧结体中的立方晶系的比例可通过晶向的分析来求出。具体而言,可针对将氧化锆烧结体的表面进行镜面加工而得到的部分,进行X射线衍射(XRD;X-RayDiffraction)测定,并利用下式来求出。
fc=100×Ic/(Im+It+Ic)。
此处,fc表示氧化锆烧结体中的立方晶系的比例(%),Im表示2θ=28°附近的峰(基于单斜晶系的(11-1)面的峰)的高度,It表示2θ=30°附近的峰(基于正方晶系的(111)面的峰)的高度,Ic表示2θ=30°附近的峰(基于立方晶系的(111)面的峰)的高度。需要说明的是,2θ=30°附近的峰以基于正方晶系的(111)面与立方晶系的(111)面的混相的峰的形式出现,基于正方晶系的(111)面的峰与基于立方晶系的(111)面的峰难以分离时,可以采用Rietveld法等求出正方晶系与立方晶系之比,并将其成与基于该混相的峰的高度(It+c),由此求出It和Ic
本发明的氧化锆烧结体在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例优选为5%以下、更优选为3%以下、进一步优选为1%以下。通过使该比例在上述范围内,从而在例如用作齿科用修补物时,能够抑制体积的经年变化,能够防止破坏。该比例可如下求出:对氧化锆烧结体的表面进行镜面加工,将其在180℃的热水中浸渍5小时后,针对上述部分进行X射线衍射(XRD)测定,并利用下式来求出。
fm=100×Im/(It+c)。
此处,fm表示氧化锆烧结体在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例(%),Im表示2θ=28°附近的峰(基于单斜晶系的(11-1)面的峰)的高度,It+c表示2θ=30°附近的峰(基于正方晶系的(111)面与立方晶系的(111)面的混相的峰)的高度。需要说明的是,2θ=30°附近的峰分离成基于正方晶系的(111)面的峰和基于立方晶系的(111)面的峰而出现,难以确定上述It+c时,可以将基于正方晶系的(111)面的峰的高度(It)与基于立方晶系的(111)面的峰的高度(Ic)之和作为上述It+c
本发明的氧化锆烧结体的制造方法的特征在于,使用后述本发明的氧化锆成形体,优选为包括将该氧化锆成形体在常压下以900~1200℃进行烧结这一工序的制造方法。此外,可以使用后述本发明的氧化锆预烧体,优选为包括将该氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃进行烧结这一工序的制造方法。通过这种制造方法,可容易地制造强度和透光性均优异且直线光透射率优异的本发明的氧化锆烧结体。
〔氧化锆成形体〕
本发明的氧化锆成形体的特征在于,其包含含有2.0~9.0mol%的氧化钇、平均一次粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒,在厚度1.5mm时的ΔL(W-B)为5以上。通过使用该氧化锆成形体,可获得强度和透光性均优异且直线光透射率优异的氧化锆烧结体。
本发明的氧化锆成形体具有高透光性,能够由这种氧化锆成形体来制作氧化锆预烧体,所述氧化锆预烧体能够制作直线光透射率高的氧化锆烧结体和直线光透射率高的氧化锆烧结体。具体而言,本发明的氧化锆成形体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上是重要的,优选为8以上、进而可以为10以上。ΔL*(W-B)是指白色背景下的亮度(L*)与黑色背景下的亮度(L*)之差。具体而言,是指白色背景下的L*值(JIS Z 8781-4:2013 测色-第4部分:CIE 1976 L*a*b*色空间)与黑色背景下的L*值之差。白色背景是指JIS K 5600-4-1:1999第4部分第一节中记载的遮蔽率试验纸的白色部分,黑色背景是指前述遮蔽率试验纸的黑色部分。通过使该ΔL*(W-B)在上述那样的范围内,从而在常压下烧结时能够得到直线光透射率高的氧化锆烧结体。该ΔL*(W-B)的上限没有特别限定,例如为30以下,从审美性的观点出发,可进一步设为25以下。需要说明的是,氧化锆成形体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)可使用分光测色计进行测定,例如,使用分光测色计(コニカミノルタジャパン公司制、“CM-3610A”、几何条件c(di:8°、de:8°)、扩散照明:8°受光、测定模式:SCI、测定直径/照明直径=φ8mm/φ11mm)进行测定,并使用コニカミノルタ公司制的色彩管理软件“SpectraMagicNX ver.2.5”进行计算。该测定中,光源可以使用F11并由此求出。作为测定中使用的试样,可以使用直径20mm×厚度1.5mm的圆盘状的氧化锆成形体。
使氧化锆烧结体包含荧光剂时,优选在氧化锆成形体中包含荧光剂。本发明的氧化锆成形体中的荧光剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的荧光剂的含有率等来适当调整。氧化锆成形体中包含的荧光剂的具体含有率相对于氧化锆成形体中包含的氧化锆的质量,按照荧光剂中包含的金属元素的氧化物换算计,优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为1质量%以下、更优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下。
使氧化锆烧结体包含着色剂时,优选在氧化锆成形体中包含着色剂。本发明的氧化锆成形体中的着色剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的着色剂的含有率等来适当调整。氧化锆成形体中包含的着色剂的具体含有率相对于氧化锆成形体中包含的氧化锆的质量,按照着色剂中包含的金属元素的氧化物换算计,优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为5质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下,可以为0.1质量%以下、进而可以为0.05质量%以下。
使氧化锆烧结体包含透光性调节剂时,优选在氧化锆成形体中包含透光性调节剂。本发明的氧化锆成形体中的透光性调节剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的透光性调节剂的含有率等来适当调整。氧化锆成形体中包含的透光性调节剂的具体含有率相对于氧化锆成形体中包含的氧化锆的质量优选为0.1质量%以下。
本发明的氧化锆成形体中包含的氧化钇的含有率在2.0~9.0mol%的范围内且与所得氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率相同即可,氧化锆成形体中的氧化钇的具体含有率为2.0mol%以上、优选为3.0mol%以上、更优选为4.0mol%以上,且为9.0mol%以下、优选为8.0mol%以下、更优选为7.0mol%以下。需要说明的是,氧化锆成形体中的氧化钇的含有率是指氧化钇的摩尔数相对于氧化锆与氧化钇的总摩尔数的比例(mol%)。
本发明的氧化锆成形体的密度没有特别限定,还因氧化锆成形体的制造方法等而异,从能够获得致密的氧化锆烧结体等出发,该密度优选为3.0g/cm3以上、更优选为3.2g/cm3以上、进一步优选为3.4g/cm3以上。该密度的上限没有特别限定,例如可以设为6.0g/cm3以下、进而可以设为5.8g/cm3以下。
本发明的氧化锆成形体的形状没有特别限定,可根据用途而制成期望形状,若考虑到获得作为用于制造齿科用修补物等齿科材料的打磨坯料而使用的氧化锆预烧体时的处理性等,则优选为圆盘状、棱柱状(长方体状等)等。需要说明的是,如后所述,在氧化锆成形体的制造中,如果采用光造形法等,则能够对氧化锆成形体赋予与最终得到的氧化锆烧结体的期望形状相对应的形状,本发明还包括这种具有期望形状的氧化锆成形体。此外,氧化锆成形体可以为单层结构,也可以为多层结构。通过制成多层结构,从而能够将最终得到的氧化锆烧结体制成多层结构,能够使其透光性等物性在局部发生变化。
从处理性的观点等出发,本发明的氧化锆成形体的二轴弯曲强度优选在2~10MPa的范围内,更优选在5~8MPa的范围内。需要说明的是,氧化锆成形体的二轴弯曲强度可以按照JIS T 6526:2018进行测定。
本发明的氧化锆成形体在常压下以900~1200℃烧结2小时后(制成氧化锆烧结体后)的晶粒直径优选为180nm以下。由此,能够容易地制造透光性优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够获得透光性更优异的氧化锆烧结体等出发,该晶粒直径更优选为140nm以下、进一步优选为120nm以下、更进一步优选为110nm以下,可以为100nm以下。该晶粒直径的下限没有特别限定,该晶粒直径例如可以设为50nm以上、进而可以设为70nm以上。需要说明的是,该晶粒直径的测定方法如上述氧化锆烧结体的晶粒直径的说明那样。
本发明的氧化锆成形体在常压下以900~1200℃烧结后(制成氧化锆烧结体后)的三点弯曲强度优选为500MPa以上。由此,能够容易地制造强度优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够获得强度更优异的氧化锆烧结体等出发,该三点弯曲强度更优选为600MPa以上、进一步优选为650MPa以上、更进一步优选为700MPa以上、特别优选为800MPa以上。该三点弯曲强度的上限没有特别限定,该三点弯曲强度例如可以设为1500MPa以下、进而可以设为1000MPa以下。需要说明的是,该三点弯曲强度的测定方法如上述氧化锆烧结体中的三点弯曲强度的说明那样。
本发明的氧化锆成形体在常压下以900~1200℃进行烧结后(制成氧化锆烧结体后)的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率优选为40%以上。由此,能够容易地制造透光性优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够获得透光性更优异的氧化锆烧结体等出发,该透射率更优选为45%以上,进一步优选为46%以上、更进一步优选为48%以上、特别优选为50%以上,进而可以为52%以上。该透射率的上限没有特别限定,该透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为57%以下。需要说明的是,该透射率的测定方法如上述氧化锆烧结体在厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率的说明那样。
本发明的氧化锆成形体在常压下以900~1200℃烧结后(制成氧化锆烧结体后)的厚度为1.0mm时的直线光透射率优选为1%以上、更优选为3%以上、进一步优选为5%以上、更进一步优选为7%以上,进而可以为10%以上。通过使该直线光透射率在上述那样的范围内,在例如用作齿科用修补物时,容易满足切端部分所寻求的透光性。该直线光透射率的上限没有特别限定,该直线光透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为50%以下。需要说明的是,该直线光透射率的测定方法如上述氧化锆烧结体的厚度为1.0mm时的直线光透射率的说明那样。
〔氧化锆成形体的制造方法〕
本发明的氧化锆成形体的制造方法只要发挥出本发明的效果,就没有特别限定,从可容易地获得透光性和强度均优异且直线光透射率优异的本发明的氧化锆烧结体的方面出发,优选为具有对氧化锆颗粒进行成形的成形工序的方法。
所使用的氧化锆颗粒中包含的氧化钇的含有率优选设为与所得氧化锆成形体、进而氧化锆预烧体和氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率相同,氧化锆颗粒中的氧化钇的具体含有率优选为2.0mol%以上、更优选为3.0mol%以上、进一步优选为4.0mol%以上,此外,优选为9.0mol%以下、更优选为8.0mol%以下、进一步优选为7.0mol%以下。需要说明的是,氧化锆颗粒中的氧化钇的含有率是指氧化钇的摩尔数相对于氧化锆与氧化钇的总摩尔数的比例(mol%)。
重要的是:所使用的氧化锆颗粒的平均一次粒径为60nm以下,且以粒度分布计,相对于氧化锆颗粒的总量,具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.5质量%以下。由此,能够容易地获得本发明的氧化锆成形体、进而本发明的氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。从本发明的氧化锆成形体、进而本发明的氧化锆预烧体和氧化锆烧结体的制造容易度等观点出发,所得氧化锆成形体中包含的氧化锆颗粒的平均一次粒径优选为50nm以下、更优选为30nm以下、进一步优选为20nm以下,可以为10nm以下,此外,优选为1nm以上、更优选为5nm以上。从本发明的氧化锆成形体、进而本发明的氧化锆预烧体和氧化锆烧结体的制造容易度、容易获得期望的直线光透射率等观点出发,具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒更优选为0.3质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下,可以为0.05质量%以下。需要说明的是,氧化锆颗粒的平均一次粒径可如下求出:例如,利用透射型电子显微镜(TEM)对氧化锆颗粒(一次颗粒)进行照片拍摄,在所得图像上针对100个任意颗粒测定各颗粒的粒径(最大直径),并作为它们的平均值来求出。具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒的含有率可通过例如泽塔电位测定装置(例如实时泽塔电位-纳米粒径测定装置(ベックマン・コールター公司制、商品名“DelsaMax PRO”)、泽塔电位-粒径-分子量测定系统(大塚电子公司制、商品名“ELSZ-2000ZS”))等进行测定。例如,对将颗粒分级前后的氧化锆颗粒的两个量进行测定,测定值的差值(质量%)相当于具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒。
氧化锆颗粒的制备方法没有特别限定,可以采用例如将粗颗粒粉碎并微粉化的破裂(break down)工艺、由原子和/或离子通过核生成和生长过程来合成的积层(buildingup)工艺等。其中,为了获得纯度高且微细的氧化锆颗粒,优选为积层工艺。
破裂工艺可通过例如用球磨机、珠磨机等进行粉碎来进行。此时,优选使用微小尺寸的粉碎介质,例如,优选使用100μm以下的粉碎介质。此外,从能够获得期望的ΔL(W-B)和直线光透射率的观点出发,优选对粉碎粗颗粒后得到的氧化锆颗粒进行分级。分级可以使用公知的方法和装置,可列举出例如多孔膜(具有100nm孔径的膜滤器等)、分级装置(湿式分级装置、干式分级装置)等。
另一方面,作为积层工艺,可列举出例如使蒸气压高的金属离子的含氧酸盐或有机金属化合物发生气化边进行热分解而使氧化物析出的气相热分解法;通过蒸气压高的金属化合物的气体与反应气体的气相化学反应来进行合成的气相反应法;通过将原料加热使其气化,并在规定压力的非活性气体中骤冷而使蒸气凝缩成微粒状的蒸发浓缩法;将熔液制成小液滴并进行冷却固化而制成粉末的熔液法;使溶剂蒸发而提高液中浓度,制成过饱和状态并使其析出的溶剂蒸发法;通过与沉淀剂的反应、水解而将溶质浓度制成过饱和状态,历经核生成和生长过程而使氧化物、氢氧化物等难溶性化合物析出的沉淀法等。
沉淀法被进一步细分为如下方法:通过化学反应而使溶液内生成沉淀剂,消除沉淀剂浓度的局部不均匀的均匀沉淀法;通过添加沉淀剂而使液体中共存的多个金属离子同时沉淀的共沉淀法;通过水解由金属盐溶液、金属醇盐等醇溶液得到氧化物或氢氧化物的水解法;由高温高压流体获得氧化物或氢氧化物的溶剂热合成法等,溶剂热合成法被进一步细分为将水用作溶剂的水热合成法;将水、二氧化碳等超临界流体用作溶剂的超临界合成法等。
关于任意积层工艺,为了获得更微细的氧化锆颗粒,均优选加快析出速度。此外,从获得期望的ΔL(W-B)和直线光透射率的观点出发,优选对所得氧化锆颗粒进行分级。分级可使用公知的方法和装置,可列举出例如多孔膜(具有100nm孔径的膜滤器等)、分级装置(湿式分级装置、干式分级装置)等。
作为积层工艺中的锆源,可以使用例如硝酸盐、乙酸盐、氯化物、醇盐等,具体而言,可以使用氯氧化锆、乙酸锆、硝酸锆等。
此外,为了将氧化锆颗粒中包含的氧化钇的含有率设为上述范围,可在氧化锆颗粒的制造过程中配合氧化钇,例如可在氧化锆颗粒中使氧化钇固溶。作为钇源,可以使用例如硝酸盐、乙酸盐、氯化物、醇盐等,具体而言,可以使用氯化钇、乙酸钇、硝酸钇等。
氧化锆颗粒根据需要可利用具有酸性基团的有机化合物;饱和脂肪酸酰胺、不饱和脂肪酸酰胺、饱和脂肪酸双酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺等脂肪酸酰胺;硅烷偶联剂(有机硅化合物)、有机钛化合物、有机锆化合物、有机铝化合物等有机金属化合物等公知的表面处理剂预先进行表面处理。若对氧化锆颗粒进行表面处理,则在后述那样的使用分散介质包含25℃时的表面张力为50mN/m以下的液体的浆料来制备包含氧化锆颗粒和荧光剂的粉末的情况下,能够调整其与这种液体的混合性,此外,在后述那样的通过具有使包含氧化锆颗粒、荧光剂和聚合性单体的组合物发生聚合这一工序的方法来制造氧化锆成形体的情况下等,能够调整氧化锆颗粒与聚合性单体的混合性。上述表面处理剂之中,从与25℃时的表面张力为50mN/m以下的液体的混合性优异、且能够提高氧化锆颗粒与聚合性单体的化学键合性而提高所得氧化锆成形体的强度等出发,优选为具有酸性基团的有机化合物。
作为具有酸性基团的有机化合物,可列举出例如具有至少1个磷酸基、羧酸基、焦磷酸基、硫代磷酸基、膦酸基、磺酸基等酸性基团的有机化合物,这些之中,优选为具有至少1个磷酸基的含磷酸基有机化合物、具有至少1个羧酸基的含羧酸基有机化合物,更优选为含磷酸基有机化合物。氧化锆颗粒可以用1种表面处理剂进行了表面处理,也可以用2种以上的表面处理剂进行了表面处理。用2种以上的表面处理剂对氧化锆颗粒进行表面处理时,由此实现的表面处理层可以为2种以上表面处理剂的混合物的表面处理层,也可以为多个表面处理层经层叠而得到的多层结构的表面处理层。
作为含磷酸基有机化合物,可列举出例如酸式磷酸2-乙基己酯、酸式磷酸硬脂酯、磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、磷酸3-(甲基)丙烯酰氧基丙酯、磷酸4-(甲基)丙烯酰氧基丁酯、磷酸5-(甲基)丙烯酰氧基戊酯、磷酸6-(甲基)丙烯酰氧基己酯、磷酸7-(甲基)丙烯酰氧基庚酯、磷酸8-(甲基)丙烯酰氧基辛酯、磷酸9-(甲基)丙烯酰氧基壬酯、磷酸10-(甲基)丙烯酰氧基癸酯、磷酸11-(甲基)丙烯酰氧基十一烷基酯、磷酸12-(甲基)丙烯酰氧基十二烷基酯、磷酸16-(甲基)丙烯酰氧基十六烷基酯、磷酸20-(甲基)丙烯酰氧基二十烷基酯、磷酸双〔2-(甲基)丙烯酰氧基乙基〕酯、磷酸双〔4-(甲基)丙烯酰氧基丁基〕酯、磷酸双〔6-(甲基)丙烯酰氧基己基〕酯、磷酸双〔8-(甲基)丙烯酰氧基辛基〕酯、磷酸双〔9-(甲基)丙烯酰氧基壬基〕酯、磷酸双〔10-(甲基)丙烯酰氧基癸基〕酯、磷酸1,3-二(甲基)丙烯酰氧基丙酯、磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙基苯基酯、磷酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-2-溴乙酯、磷酸双〔2-(甲基)丙烯酰氧基-(1-羟基甲基)乙基〕酯、以及它们的酰氯、碱金属盐、铵盐等。
作为含羧酸基有机化合物,可列举出例如琥珀酸、草酸、辛酸、癸酸、硬脂酸、聚丙烯酸、4-甲基辛酸、新癸酸、特戊酸、2,2-二甲基丁酸、3,3-二甲基丁酸、2,2-二甲基戊酸、2,2-二乙基丁酸、3,3-二乙基丁酸、环烷酸、环己烷二羧酸、(甲基)丙烯酸、N-(甲基)丙烯酰基甘氨酸、N-(甲基)丙烯酰基天冬氨酸、O-(甲基)丙烯酰基酪氨酸、N-(甲基)丙烯酰基酪氨酸、N-(甲基)丙烯酰基对氨基苯甲酸、N-(甲基)丙烯酰基邻氨基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基苯甲酸、3-(甲基)丙烯酰氧基苯甲酸、4-(甲基)丙烯酰氧基苯甲酸、N-(甲基)丙烯酰基-5-氨基水杨酸、N-(甲基)丙烯酰基-4-氨基水杨酸、琥珀酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、邻苯二甲酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、马来酸2-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸(通称“MEEAA”)、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸(通称“MEAA”)、琥珀酸单[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]酯、马来酸单[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]酯、戊二酸单[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]酯、丙二酸、戊二酸、6-(甲基)丙烯酰氧基己烷-1,1-二羧酸、9-(甲基)丙烯酰氧基壬烷-1,1-二羧酸、10-(甲基)丙烯酰氧基癸烷-1,1-二羧酸、11-(甲基)丙烯酰氧基十一烷-1,1-二羧酸、12-(甲基)丙烯酰氧基十二烷-1,1-二羧酸、13-(甲基)丙烯酰氧基十三烷-1,1-二羧酸、偏苯三酸4-(甲基)丙烯酰氧基乙酯、偏苯三酸4-(甲基)丙烯酰氧基丁酯、偏苯三酸4-(甲基)丙烯酰氧基己酯、偏苯三酸4-(甲基)丙烯酰氧基癸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-3’-(甲基)丙烯酰氧基-2’-(3,4-二羧基苯甲酰氧基)丙基琥珀酸酯、以及它们的酸酐、酰卤、碱金属盐、铵盐等。
此外,作为具有至少1个焦磷酸基、硫代磷酸基、膦酸基、磺酸基等除上述之外的酸性基团的有机化合物,可以使用例如国际公开第2012/042911号等记载的化合物。
作为饱和脂肪酸酰胺,可列举出例如棕榈酰胺、硬脂酰胺、山嵛酰胺等。作为不饱和脂肪酸酰胺,可列举出例如油酸酰胺、芥酸酰胺等。作为饱和脂肪酸双酰胺,可列举出例如亚乙基双棕榈酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、六亚甲基双硬脂酰胺等。作为不饱和脂肪酸双酰胺,可列举出例如亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油烯基癸二酸酰胺等。
作为硅烷偶联剂(有机硅化合物),可列举出例如R1 nSiX4-n所示的化合物等(式中,R1为碳原子数1~12的取代或未取代的烃基,X为碳原子数1~4的烷氧基、羟基、卤素原子或氢原子,n为0~3的整数,其中,存在多个R1和X时,可分别相同或不同)。
作为硅烷偶联剂(有机硅化合物)的具体例,可列举出例如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基-3,3,3-三氟丙基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、三甲基硅烷醇、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、三甲基溴硅烷、二乙基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、ω-(甲基)丙烯酰氧基烷基三甲氧基硅烷〔(甲基)丙烯酰氧基与硅原子之间的碳原子数:3~12、例如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等〕、ω-(甲基)丙烯酰氧基烷基三乙氧基硅烷〔(甲基)丙烯酰氧基与硅原子之间的碳原子数:3~12、例如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等〕等。需要说明的是,本说明书中,“(甲基)丙烯酰基”这一表述以包括甲基丙烯酰基和丙烯酰基这两者的含义使用。
这些之中,优选为具有官能团的硅烷偶联剂,更优选为ω-(甲基)丙烯酰氧基烷基三甲氧基硅烷〔(甲基)丙烯酰氧基与硅原子之间的碳原子数:3~12〕、ω-(甲基)丙烯酰氧基烷基三乙氧基硅烷〔(甲基)丙烯酰氧基与硅原子之间的碳原子数:3~12〕、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。
作为有机钛化合物,可列举出例如钛酸四甲酯、钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯、钛酸丁酯二聚物、钛酸四(2-乙基己基)酯等。
作为有机锆化合物,可列举出例如异丙醇锆、正丁醇锆、乙酰丙酮锆、乙酸锆等。
作为有机铝化合物,可列举出例如乙酰丙酮铝、铝有机酸盐螯合化合物等。
表面处理的具体方法没有特别限定,可以采用公知的方法,可以采用例如边剧烈搅拌氧化锆颗粒边喷雾添加上述表面处理剂的方法;使氧化锆颗粒和上述表面处理剂分散或溶解于适当的溶剂后,去除溶剂的方法等。溶剂可以为包含后述那样的25℃时的表面张力为50mN/m以下的液体的分散介质。此外,也可以在使氧化锆颗粒和上述表面处理剂分散或溶解后,进行回流、高温高压处理(高压釜处理等)。
本发明中,利用具有对氧化锆颗粒进行成形的成形工序的方法来制造氧化锆成形体时的该成形工序的种类没有特别限定,从能够容易地获得本发明的氧化锆成形体、进而本发明的氧化锆预烧体和氧化锆烧结体等出发,该成形工序优选为下述工序中的至少任一者:
(i)对包含氧化锆颗粒的浆料进行粉浆浇铸(slip casting)的工序;
(ii)对包含氧化锆颗粒的浆料进行凝胶灌制(gel casting)的工序;
(iii)对包含氧化锆颗粒的粉末进行加压成形的工序;
(iv)对包含氧化锆颗粒和树脂的组合物进行成形的工序;以及
(v)使包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物进行聚合的工序。
・包含氧化锆颗粒的浆料
包含氧化锆颗粒的浆料的制备方法没有特别限定,例如,可以为历经上述破裂工艺、积层工艺而得到的浆料,也可以为市售的浆料。
使氧化锆成形体、进而氧化锆预烧体和氧化锆烧结体包含着色剂和/或透光性调节剂时,可以使包含氧化锆颗粒和荧光剂的浆料中包含这种着色剂和/或透光性调节剂。此时,着色剂和/或透光性调节剂优选分别在溶液、分散体等液体状态下与包含氧化锆颗粒的浆料进行混合。
・包含氧化锆颗粒的粉末
包含氧化锆颗粒的粉末的制备方法没有特别限定,从能够获得更均匀且物性优异的氧化锆烧结体等出发,优选通过使上述包含氧化锆颗粒的浆料进行干燥来获得。此处供于干燥的该浆料可以进一步包含荧光剂和/或着色剂和/或透光性调节剂。
该干燥方法没有特别限定,可以采用例如喷雾干燥(spray dry)、超临界干燥、冻结干燥、热风干燥、减压干燥等。其中,从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,优选为喷雾干燥、超临界干燥和冻结干燥中的任一者,更优选为喷雾干燥和超临界干燥中的任一者,进一步优选为喷雾干燥。
供于干燥的包含氧化锆颗粒的浆料可以是分散介质为水的浆料,从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,优选为有机溶剂等除水之外的分散介质的浆料。
作为有机溶剂,可列举出例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、二乙二醇单丁基醚、甘油等醇;丙酮、甲乙酮等酮;四氢呋喃、二乙基醚、二异丙基醚、1,4-二噁烷、二甲氧基乙烷等醚(包含丙二醇单甲基醚乙酸酯(通称“PGMEA”)等改性醚类(优选为醚改性醚类和/或酯改性醚类,更优选为醚改性亚烷基二醇类和/或酯改性亚烷基二醇类));乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯;己烷、甲苯等烃;氯仿、四氯化碳等卤代烃等。这些有机溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。这些之中,若考虑到对于生物体的安全性和去除容易度这两者,则有机溶剂优选为水溶性有机溶剂,具体而言,更优选为乙醇、2-丙醇、2-甲基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙酮、四氢呋喃。
此外,尤其是采用喷雾干燥时,若供于干燥的包含氧化锆颗粒和荧光剂的浆料的分散介质中包含25℃时的表面张力为50mN/m以下的液体,则从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体的方面出发是优选的。从这种观点出发,上述液体的表面张力优选为40mN/m以下、更优选为30mN/m以下。
25℃时的表面张力可以使用例如Handbook of Chemistry and phisics中记载的值,针对其中未记载的液体,可以使用国际公开第2014/126034号中记载的值。关于它们均未记载的液体,可利用公知的测定方法来求出,例如,可利用吊轮法、Wilhelmy法等进行测定。25℃时的表面张力优选使用协和界面科学公司制的自动表面张力计“CBVP-Z”或KSVINSTRUMENTS LTD制的“SIGMA702”进行测定。
作为上述液体,可以使用具有上述表面张力的有机溶剂。作为该有机溶剂,可以使用上述有机溶剂之中具有上述表面张力的物质,从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,优选为选自由甲醇、乙醇、2-甲氧基乙醇、1,4-二噁烷、2-乙氧基乙醇和2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇中的至少1种,更优选为选自甲醇、乙醇、2-乙氧基乙醇和2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇中的至少1种。
从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,分散介质中的上述液体的含有率优选为50质量%以上、更优选为80质量%以上、进一步优选为95质量%以上、特别优选为99质量%以上。
除水之外的分散介质的浆料可通过对分散介质为水的浆料置换分散介质来获得。分散介质的置换方法没有特别限定,可以采用例如向分散介质为水的浆料中添加除水之外的分散介质(有机溶剂等)后,将水馏去的方法。在水的馏去中,可以将除水之外的分散介质的一部分或全部一同馏去。该除水之外的分散介质的添加和水的馏去可以反复多次。此外,也可以采用向分散介质为水的浆料中添加除水之外的分散介质后,使分散质发生沉淀的方法。进而,还可以对于分散介质为水的浆料,将分散介质用特定的有机溶剂进行置换后,进一步用别的有机溶剂进行取代。
需要说明的是,荧光剂可以在置换分散介质后再添加,从能够获得更均匀且而物性优异的氧化锆烧结体等出发,优选在置换分散介质前进行添加。同样地,使浆料包含着色剂和/或透光性调节剂时,可以在置换分散介质后再添加,从能够获得更均匀且物性优异的氧化锆烧结体等出发,优选在置换分散介质前进行添加。
供于干燥的包含氧化锆颗粒的浆料可以实施了回流处理、水热处理等基于热、压力的分散处理。此外,供于干燥工序的包含氧化锆颗粒的浆料可以利用辊磨机、胶体磨、高压喷射式分散机、超声波分散机、振动磨、行星磨机、珠磨机等而实施了机械分散处理。上述各处理可以仅采用1种,也可以采用2种以上。
供于干燥的包含氧化锆颗粒的浆料可以进一步包含粘结剂、增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。通过包含这种其它成分(尤其是粘结剂、分散剂、消泡剂等),有时能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集,能够获得更致密的氧化锆烧结体。
作为粘结剂,可列举出例如聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、丙烯酸系粘结剂、蜡系粘结剂、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纤维素等。
作为增塑剂,可列举出例如聚乙二醇、甘油、丙二醇、苯二甲酸二丁酯等。
作为分散剂,可列举出例如聚羧酸铵(柠檬酸三铵等)、聚丙烯酸铵、丙烯酸类共聚物树脂、丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸、皂土、羧甲基纤维素、阴离子系表面活性剂(例如聚氧乙烯月桂基醚磷酸酯等聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等)、非离子系表面活性剂、油酸甘油酯、胺盐型表面活性剂、寡糖醇等。
作为乳化剂,可列举出例如烷基醚、苯基醚、脱水山梨糖醇衍生物、铵盐等。
作为消泡剂,可列举出例如醇、聚醚、聚乙二醇、有机硅、蜡等。
作为pH调节剂,可列举出例如氨、铵盐(包含四甲基氢氧化铵等氢氧化铵)、碱金属盐、碱土金属盐等。
作为润滑剂,可列举出例如聚氧乙烯烷基化醚、蜡等。
从能够在干燥时抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,供于干燥的包含氧化锆颗粒的浆料中的水分量优选为3质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下。该水分量可使用卡尔费休水分计进行测定。
上述各干燥方法中的干燥条件没有特别限定,可适当采用公知的干燥条件。需要说明的是,使用有机溶剂作为分散介质时,为了降低干燥时的爆炸风险,优选在不燃性气体的存在下进行干燥,更优选在氮气的存在下进行干燥。
超临界干燥时的超临界流体没有特别限定,可以使用例如水、二氧化碳等,从能够抑制颗粒彼此的聚集、能够获得更致密的氧化锆烧结体等出发,超临界流体优选为二氧化碳。
・包含氧化锆颗粒和树脂的组合物
包含氧化锆颗粒和树脂的组合物的制备方法没有特别限定,可通过例如将上述包含氧化锆颗粒的粉末与树脂进行混合来获得。
・包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物
包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物的制备方法没有特别限定,可通过例如将上述包含氧化锆颗粒的粉末与聚合性单体进行混合来获得。
(i)粉浆浇铸
通过具有对包含氧化锆颗粒的浆料进行粉浆浇铸这一工序的方法来制造氧化锆成形体时,粉浆浇铸的具体方法没有特别限定,例如,可以采用将包含氧化锆颗粒的浆料流入至模具后使其干燥的方法。
从浆料容易流入至模具中且能够防止干燥耗费较长时间、还能够增加模具的使用次数等出发,所使用的包含氧化锆颗粒的浆料中的分散介质的含有率优选为80质量%以下、更优选为50质量%以下、进一步优选为20质量%以下。
浆料向模具中的流入可以在常压下进行,从生产效率的观点出发,优选在加压条件下进行。粉浆浇铸所使用的模具种类没有特别限定,可以使用例如由石膏、树脂、陶瓷等形成的多孔模具等。从耐久性的观点出发,由树脂、陶瓷形成的多孔模具是优异的。
粉浆浇铸中使用的上述包含氧化锆颗粒的浆料可以进一步包含上述那样的粘结剂、增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。
(ii)凝胶灌制
通过具有对包含氧化锆颗粒的浆料进行凝胶灌制这一工序的方法来制造氧化锆成形体时,凝胶灌制的具体方法没有特别限定,例如,可以采用使包含氧化锆颗粒和荧光剂的浆料在模具内发生凝胶化等,得到经赋形的湿润体后,使其干燥的方法。
从能够防止干燥耗费较长时间、还能够抑制干燥时产生裂纹等出发,所使用的包含氧化锆颗粒的浆料中的分散介质的含有率优选为80质量%以下、更优选为50质量%以下、进一步优选为20质量%以下。
上述凝胶化可通过例如添加胶凝剂来进行,也可以通过在添加聚合性单体后将其聚合来进行。所使用的模具种类没有特别限定,可以使用例如由石膏、树脂、陶瓷等形成的多孔模具;由金属、树脂等形成的无孔模具等。
胶凝剂的种类没有限制,例如,可以使用水溶性胶凝剂,具体而言,可优选使用琼脂糖、明胶等。胶凝剂可单独使用1种,也可以组合使用2种以上。从抑制烧结时产生裂纹等观点出发,胶凝剂的用量基于配混胶凝剂后的浆料质量,优选为10质量%以下、更优选为5质量%以下、进一步优选为1质量%以下。
此外,聚合性单体的种类没有特别限定,可列举出例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、赤藓醇单(甲基)丙烯酸酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-双(2-羟基乙基)(甲基)丙烯酰胺等。聚合性单体可单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
从抑制烧结时产生裂纹等观点出发,聚合性单体的用量基于配混聚合性单体后的浆料质量,优选为10质量%以下、更优选为5质量%以下、进一步优选为1质量%以下。
通过聚合性单体的聚合来进行凝胶化时,该聚合优选使用聚合引发剂来进行。聚合引发剂的种类没有特别限定,特别优选为光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以从通常在工业界中使用的光聚合引发剂中适当选择并使用,其中,优选为用于齿科用途的光聚合引发剂。
作为具体的光聚合引发剂,可列举出例如(双)酰基氧化膦类(包含盐)、噻吨酮类(包含季铵盐等盐)、缩酮类、α-二酮类、香豆素类、蒽醌类、苯偶姻烷基醚化合物、α-氨基酮系化合物等。光聚合引发剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。这些光聚合引发剂之中,优选使用选自(双)酰基氧化膦类和α-二酮类中的至少1种。由此,能够利用紫外区域(包括近紫外区域的)和可见光区域这两者进行聚合(凝胶化),尤其是,使用Ar激光、He-Cd激光等激光;卤素灯、氙灯、金属卤化物灯、发光二极管(LED)、汞灯、荧光灯等照明等任意光源也可以充分进行聚合(凝胶化)。
上述(双)酰基氧化膦类之中,作为酰基氧化膦类,可列举出例如2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(通称“TPO”)、2,6-二甲氧基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,6-二氯苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基甲氧基苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基氧化膦、2,3,5,6-四甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯甲酰基二(2,6-二甲基苯基)膦酸酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基氧化膦的钠盐、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基氧化膦的钾盐、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基氧化膦的铵盐等。
上述(双)酰基氧化膦类之中,作为双酰基氧化膦类,可列举出例如双(2,6-二氯苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-4-丙基苯基氧化膦、双(2,6-二氯苯甲酰基)-1-萘基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、双(2,3,6-三甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等。进而,也可以使用日本特开2000-159621号公报中记载的化合物等。
这些(双)酰基氧化膦类之中,优选为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基甲氧基苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基氧化膦的钠盐。
作为α-二酮类,可列举出例如丁二酮、联苯酰、樟脑醌、2,3-戊二酮、2,3-辛二酮、9,10-菲醌、4,4’-氧基联苯酰、苊醌等。这些之中,尤其是使用可见光区域的光源时等,优选为樟脑醌。
针对凝胶灌制中使用的上述包含氧化锆颗粒的浆料,也与粉浆浇铸中使用的浆料同样地,可以进一步包含上述那样的粘结剂、增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。
使经赋形的湿润体干燥时的干燥方法没有特别限定,可列举出例如自然干燥、热风干燥、真空干燥、介电加热干燥、感应加热干燥、恒温恒湿干燥等。它们可以仅采用1种,也可以采用2种以上。这些之中,从能够抑制干燥时产生裂纹等出发,优选为自然干燥、介电加热干燥、感应加热干燥、恒温恒湿干燥。
(iii)加压成形
通过具有对包含氧化锆颗粒的粉末进行加压成形这一工序的方法来制造氧化锆成形体时,加压成形的具体方法没有特别限定,可以使用公知的加压成形机来进行。作为加压成形的具体方法,可列举出例如单轴加压等。此外,为了提高所得氧化锆成形体的密度,优选在单轴加压后进一步实施冷等静压加压(CIP)处理。
加压成形中使用的包含上述氧化锆颗粒的粉末可以进一步包含上述那样的粘结剂、增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。这些成分可以在制备粉末时进行配混。
(iv)包含树脂的组合物的成形
通过具有对包含氧化锆颗粒和树脂的组合物进行成形这一工序的方法来制造氧化锆成形体时,用于对该组合物进行成形的具体方法没有特别限定,可以采用例如注射成形、注型成形、挤出成形等。此外,也可以采用通过热溶解法(FDM)对该组合物进行造形的方法、喷墨法、粉末/粘结剂层叠法等层叠造形法(3D打印等)。这些成形方法之中,优选为注射成形和注型成形,更优选为注射成形。
上述树脂的种类没有特别限定,可优选使用作为粘结剂而发挥功能的树脂。作为该树脂的具体例,可列举出例如石蜡、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、无规立构聚丙烯、甲基丙烯酸树脂、硬脂酸等脂肪酸等。这些树脂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
上述包含氧化锆颗粒和树脂的组合物可以进一步包含上述那样的增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。
(v)包含聚合性单体的组合物的聚合
通过使包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物发生聚合,从而该组合物中的聚合性单体能够聚合而使组合物固化。通过具有该聚合工序的方法来制造氧化锆成形体时,其具体方法没有特别限定,可以采用例如(a)使包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物在模具内发生聚合的方法;(b)使用包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物的光造形(立体光刻;SLA)法等。这些之中,优选为(b)光造形法。根据光造形法,能够在制造氧化锆成形体的时刻赋予与最终得到氧化锆烧结体中的期望形状相对应的形状。因此,尤其是将本发明的氧化锆烧结体用作齿科用修补物等齿科材料时等,有时该光造形法是适合的。
上述包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物中的聚合性单体的种类没有特别限定,可以为单官能性的(甲基)丙烯酸酯、单官能性的(甲基)丙烯酰胺等单官能性的聚合性单体;以及二官能性的芳香族化合物、二官能性的脂肪族化合物、三官能性以上的化合物等多官能性的聚合性单体中的任一者。聚合性单体可单独使用1种,也可以使用2种以上。这些之中,尤其是采用光造形法时等,优选使用多官能性的聚合性单体。
作为单官能性的(甲基)丙烯酸酯,可列举出例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、赤藓醇单(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等脂环式(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯等含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2,3-二溴丙酯、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、11-(甲基)丙烯酰氧基十一烷基三甲氧基硅烷等具有官能团的(甲基)丙烯酸酯等。
作为单官能性的(甲基)丙烯酰胺,可列举出例如(甲基)丙烯酰胺、N-(甲基)丙烯酰基吗啉、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二正丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二正丁基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二正己基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二正辛基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二-2-乙基己基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二(羟基乙基)(甲基)丙烯酰胺等。
这些单官能性的聚合性单体之中,从聚合性优异的观点出发,优选为(甲基)丙烯酰胺,更优选为N-(甲基)丙烯酰基吗啉、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺。
作为二官能性的芳香族化合物,可列举出例如2,2-双((甲基)丙烯酰氧基苯基)丙烷、2,2-双〔4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基〕丙烷、2,2-双〔4-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基〕丙烷(通称“Bis-GMA”)、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基四乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基五乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二丙氧基苯基)丙烷、2-(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)-2-(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2-(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)-2-(4-(甲基)丙烯酰氧基三乙氧基苯基)丙烷、2-(4-(甲基)丙烯酰氧基二丙氧基苯基)-2-(4-(甲基)丙烯酰氧基三乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基异丙氧基苯基)丙烷、1,4-双(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)均苯四酸等。这些之中,从聚合性、所得氧化锆成形体的强度优异的观点出发,优选为2,2-双〔4-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基〕丙烷(通称“Bis-GMA”)、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷。2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷之中,优选为2,2-双(4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷(乙氧基的平均加成摩尔数为2.6的化合物(通称“D-2.6E”))。
作为二官能性的脂肪族化合物,可列举出例如甘油二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2-双(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)乙烷、2,2,4-三甲基六亚甲基双(2-氨甲酰基氧基乙基)二甲基丙烯酸酯(通称“UDMA”)等。这些之中,从聚合性、所得氧化锆成形体的强度优异的观点出发,优选为三乙二醇二甲基丙烯酸酯(通称“TEGDMA”)、2,2,4-三甲基六亚甲基双(2-氨甲酰基氧基乙基)二甲基丙烯酸酯。
作为三官能性以上的化合物,可列举出例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、N,N-(2,2,4-三甲基六亚甲基)双〔2-(氨基羧基)丙烷-1,3-二醇〕四(甲基)丙烯酸酯、1,7-二丙烯酰氧基-2,2,6,6-四(甲基)丙烯酰氧基甲基-4-氧杂庚烷等。这些之中,从聚合性、所得氧化锆成形体的强度优异的观点出发,优选为N,N-(2,2,4-三甲基六亚甲基)双〔2-(氨基羧基)丙烷-1,3-二醇〕四甲基丙烯酸酯、1,7-二丙烯酰氧基-2,2,6,6-四丙烯酰氧基甲基-4-氧杂庚烷。
上述(a)和(b)中的任意方法中,组合物的聚合均优选使用聚合引发剂来进行,该组合物优选还包含聚合引发剂。聚合引发剂的种类没有特别限定,特别优选为光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以从一般在工业界中使用的光聚合引发剂中适当选择并使用,其中,优选在齿科用途中使用的光聚合引发剂。光聚合引发剂的具体例与上述凝胶灌制的说明相同,此处省略重复说明。
上述包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物可以进一步包含上述那样的增塑剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、pH调节剂、润滑剂等其它成分中的1种或2种以上。
通过使用包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物的光造形法来制造氧化锆成形体时,光造形法的具体方法没有特别限定,可适当采用公知的方法进行光造形。可以采用例如下述方法等:通过使用光造形装置,并利用紫外线、激光等对液状组合物进行光聚合,从而依次形成具有期望形状的各层,由此得到作为目标的氧化锆成形体。
通过光造形法来获得氧化锆成形体时,从后续的烧结性的观点等出发,包含氧化锆颗粒和聚合性单体的组合物中的氧化锆颗粒的含有率优选尽可能多,具体而言,优选为20质量%以上、更优选为30质量%以上、进一步优选为40质量%以上、特别优选为50质量%以上。另一方面,在光造形法中,从其层叠成形的原理出发,期望该组合物的粘度处于某种规定范围内,因此,上述组合物中的氧化锆颗粒的含有率优选为90质量%以下、更优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下、特别优选为60质量%以下。实施通过从容器的下侧穿过该容器的底面照射光而使层发生固化来一层层地依次形成氧化锆成形体的限制液面法时,为了使已固化的层仅上升一层的量,使用于在该已固化的层的下表面与容器的底面之间形成下一层的组合物顺利地流入,有时该组合物的粘度调整变得特别重要。
作为上述组合物的具体粘度,以25℃时的粘度计,优选为20,000mPa・s以下、更优选为10,000mPa・s以下、进一步优选为5,000mPa・s以下,此外,优选为100mPa・s以上。该组合物存在氧化锆颗粒的含有率越高则粘度越会上升的倾向,因此,优选的是:根据所使用的光造形装置的性能等,边考虑光造形时的速度与所得氧化锆成形体的精度的平衡等,边适当调整上述组合物中的氧化锆颗粒的含有率与粘度的平衡。需要说明的是,该粘度可以使用E型粘度计进行测定。
本发明的氧化锆成形体的制造方法中,为了进一步提高氧化锆成形体的密度,可以在对氧化锆成形体实施加湿处理后,实施CIP处理。进行加压成形时,可以在对加压成形前的包含氧化锆颗粒的粉末实施加湿处理后,进行加压成形。加湿处理方法可以毫无限制地使用公知方法,也可以通过喷雾等来吹撒水、使用恒湿器、恒温恒湿器进行处理。基于加湿处理的水分增加量还因所包含的氧化锆颗粒的粒径等而异,相对于湿润前粉末和成形体的质量,优选超过2质量%、更优选超过3质量%、进一步优选超过4质量%、特别优选超过5质量%,此外,优选为15质量%以下、更优选为13质量%以下、进一步优选为11质量%以下。需要说明的是,基于加湿处理的水分增加量可通过从湿润粉末和成形体的质量减去湿润前粉末和成形体的质量而得到的值再除以湿润前粉末和成形体的质量并以百分率的形式求出。
〔氧化锆预烧体〕
本发明的氧化锆预烧体的特征在于,其包含2.0~9.0mol%的氧化钇,所述氧化锆预烧体的厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。通过使用该氧化锆预烧体,能够得到强度和透光性均优异、直线光透射率优异的氧化锆烧结体。
本发明的氧化锆烧结体包含荧光剂时,优选在氧化锆预烧体中包含这种荧光剂。本发明的氧化锆预烧体中的荧光剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的荧光剂的含有率等来适当调整。氧化锆预烧体中包含的荧光剂的具体含有率相对于氧化锆预烧体中包含的氧化锆的质量以荧光剂中包含的金属元素的氧化物换算计优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为1质量%以下、更优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下。
氧化锆烧结体包含着色剂时,优选在氧化锆预烧体中包含这种着色剂。本发明的氧化锆预烧体中的着色剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的着色剂的含有率等来适当调整。氧化锆预烧体中包含的着色剂的具体含有率相对于氧化锆预烧体中包含的氧化锆的质量以着色剂中包含的金属元素的氧化物换算计优选为0.001质量%以上、更优选为0.005质量%以上、进一步优选为0.01质量%以上,此外,优选为5质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下,可以为0.1质量%以下、进而可以为0.05质量%以下。
氧化锆烧结体包含透光性调节剂时,优选氧化锆预烧体中包含这种透光性调节剂。本发明的氧化锆预烧体中的透光性调节剂的含有率可根据所得氧化锆烧结体中的透光性调节剂的含有率等来适当调整。氧化锆预烧体中包含的透光性调节剂的具体含有率相对于氧化锆预烧体中包含的氧化锆的质量优选为0.1质量%以下。
本发明的氧化锆预烧体中包含的氧化钇的含有率只要在2.0~9.0mol%的范围内设为与所得氧化锆烧结体中的氧化钇的含有率相同即可,氧化锆预烧体中的氧化钇的具体含有率为2.0mol%以上、优选为3.0mol%以上、更优选为4.0mol%以上,且为9.0mol%以下、优选为8.0mol%以下、更优选为7.0mol%以下。需要说明的是,氧化锆预烧体中的氧化钇的含有率是指氧化钇的摩尔数相对于氧化锆与氧化钇的总摩尔数的比例(mol%)。
本发明的氧化锆预烧体的密度没有特别限定,还因其制造中使用的氧化锆成形体的制造方法等而异,优选在3.0~6.0g/m3的范围内、更优选在3.2~5.8g/m3的范围内。
本发明的氧化锆预烧体的形状没有特别限定,可根据用途而制成期望形状,若考虑到作为用于制造齿科用修补物等齿科材料的打磨坯料而使用时的处理性等,则优选为圆盘状、棱柱状(长方体状等)等。需要说明的是,如后所述,将氧化锆预烧体制成氧化锆烧结体之前,可通过切削(研磨)而制成与用途相符的期望形状,但本发明还包括这种切削(研磨)后具有期望形状的氧化锆预烧体。此外,氧化锆预烧体可以为单层结构,也可以为多层结构。通过制成多层结构,从而能够将最终得到的氧化锆烧结体制成多层结构,能够使其透光性等物性局部发生变化。
从在使用了切削加工机的加工时能够保持加工物的形状且切削自身也能够容易地进行等观点出发,本发明的氧化锆预烧体的三点弯曲强度优选在10~70MPa的范围内,更优选在20~60MPa的范围内。需要说明的是,氧化锆预烧体的三点弯曲强度可针对5mm×40mm×10mm的试样,使用万能试验机在跨距长度(支点间距离)为30mm、十字头速度为0.5mm/分钟的条件下进行测定。
本发明的氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃烧结2小时后(制成氧化锆烧结体后)的晶粒直径优选为180nm以下。由此,能够容易地制造透光性优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够获得透光性更优异的氧化锆烧结体等出发,该晶粒直径更优选为140nm以下、进一步优选为120nm以下、更进一步优选为115nm以下,可以为110nm以下。该晶粒直径的下限没有特别限定,该晶粒直径例如可以设为50nm以上、进而可以设为100nm以上。需要说明的是,该晶粒直径的测定方法如上述氧化锆烧结体中的晶粒直径的说明那样。
本发明的氧化锆预烧体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上、优选为7以上,进而可以为10以上。通过使该ΔL*(W-B)在上述那样的范围内,从而在常压下进行烧结时,能够得到直线光透射率高的氧化锆烧结体。该ΔL*(W-B)的上限没有特别限定,例如可以设为30以下、进而可以设为25以下。需要说明的是,氧化锆预烧体的厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)只要使用分光测色计进行测定即可,例如,可以使用分光测色计(コニカミノルタジャパン公司制、“CM-3610A”)进行测定。该测定中,光源使用F11,可通过测定反射光来求出。作为用于测定的试样,可以使用直径20mm×厚度1.5mm的圆盘状的氧化锆预烧体。
本发明的氧化锆预烧体优选在常压下以900~1200℃进行烧结后(制成氧化锆烧结体后)的三点弯曲强度为500MPa以上。由此,能够容易地制造强度优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够获得强度更优异的氧化锆烧结体等出发,该三点弯曲强度更优选为600MPa以上、进一步优选为650MPa以上、更进一步优选为700MPa以上、特别优选为800MPa以上。该三点弯曲强度的上限没有特别限定,该三点弯曲强度例如可以设为1500MPa以下、进而可以设为1000MPa以下。需要说明的是,该三点弯曲强度的测定方法如上述氧化锆烧结体中的三点弯曲强度的说明那样。
氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃进行烧结后(制成氧化锆烧结体后)的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率优选为40%以上。由此,能够容易地制造透光性优异的本发明的氧化锆烧结体。从能够得到透光性更优异的氧化锆烧结体等出发,该透射率更优选为45%以上、进一步优选为46%以上、更进一步优选为48%以上、特别优选为50%以上,进而可以为52%以上。该透射率的上限没有特别限定,该透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为57%以下。需要说明的是,该透射率的测定方法如上述氧化锆烧结体中的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率的说明那样。
本发明的氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃烧结10分钟后(制成氧化锆烧结体后)的厚度为1.0mm时的直线光透射率优选为1%以上、更优选为3%以上、进一步优选为5%以上、更进一步优选为7%以上,进而可以为10%以上。通过使该直线光透射率在上述那样的范围内,从而在例如用作齿科用修补物时,容易满足切端部分所要求的透光性。该直线光透射率的上限没有特别限定,该直线光透射率例如可以设为60%以下、进而可以设为50%以下。需要说明的是,该直线光透射率的测定方法如上述氧化锆烧结体中的厚度为1.0mm时的直线光透射率的说明那样。
〔氧化锆预烧体的制造方法〕
本发明的氧化锆预烧体的制造方法特征在于,例如使用本发明的氧化锆成形体,优选为包括将该氧化锆成形体以200~800℃进行预烧这一工序的制造方法。从容易获得作为目标的氧化锆预烧体等观点出发,预烧温度优选为200℃以上、更优选为250℃以上、进一步优选为300℃以上,此外,优选为800℃以下、更优选为700℃以下、进一步优选为600℃以下。通过使预烧温度为上述下限以上,从而能够有效地抑制有机物产生残渣。此外,通过使预烧温度为上述上限以下,从而能够抑制烧结过度进行而导致难以利用切削加工机进行切削(研磨)。
对本发明的氧化锆成形体进行预烧时的升温速度没有特别限定,优选为0.1℃/分钟以上、更优选为0.2℃/分钟以上、进一步优选为0.5℃/分钟以上,此外,优选为50℃/分钟以下、更优选为30℃/分钟以下、进一步优选为20℃/分钟以下。通过使升温速度为上述下限以上,从而生产率提高。此外,通过使升温速度为上述上限以下,从而能够抑制氧化锆成形体、氧化锆预烧体的内部与外部的体积差,此外,在氧化锆成形体包含有机物的情况下,能够抑制该有机物的剧烈分解,能够抑制裂纹、破坏。
对本发明的氧化锆成形体进行预烧时的预烧时间没有特别限定,从能够以良好的生产率有效且稳定地获得作为目标的氧化锆预烧体等出发,预烧时间优选为0.5小时以上、更优选为1小时以上、进一步优选为2小时以上,此外,优选为10小时以下、更优选为8小时以下、进一步优选为6小时以下。
本发明中的预烧可使用预烧炉来进行。预烧炉的种类没有特别限定,例如,可以使用一般在工业界中使用的电炉和脱脂炉等。
本发明的氧化锆预烧体在制成氧化锆烧结体之前,可以通过切削(研磨)而制成与用途相符的期望形状。尤其是,本发明的氧化锆烧结体尽管包含荧光剂,但透光性和强度仍然全部优异,因此,特别适合作为齿科用修补物等齿科材料等,为了获得这种用途中使用的氧化锆烧结体,可以以形成与其对应的形状的方式对氧化锆预烧体进行切削(研磨)。切削(研磨)的方法没有特别限定,可以使用例如公知的研磨装置来进行。
〔氧化锆烧结体的制造方法〕
如上所述,本发明的氧化锆烧结体可通过将本发明的氧化锆成形体在常压下进行烧结来制造,此外,也可通过将本发明的氧化锆预烧体在常压下进行烧结来制造。
本发明的对氧化锆成形体进行烧结的情况和对本发明的氧化锆预烧体进行烧结的情况中的任意情况下,从容易获得作为目标的氧化锆烧结体等观点出发,烧结温度均优选为900℃以上、更优选为1000℃以上、进一步优选为1050℃以上,此外,从容易获得作为目标的氧化锆烧结体等观点出发,优选为1200℃以下、更优选为1150℃以下、进一步优选为1120℃以下。通过使烧结温度为上述下限以上,从而能够充分进行烧结,能够容易地获得致密的烧结体。此外,通过使烧结温度为上述上限以下,能够容易地获得晶粒直径处于本发明优选的范围内的氧化锆烧结体,且能够抑制荧光剂的失活。
对本发明的氧化锆成形体进行烧结的情况和对本发明的氧化锆预烧体进行烧结的情况中的任意情况下,烧结时间均没有特别限定,从能够以良好的生产率有效且稳定地获得作为目标的氧化锆烧结体等出发,烧结时间优选为5分钟以上、更优选为15分钟以上、进一步优选为30分钟以上,此外,优选为6小时以下、更优选为4小时以下、进一步优选为2小时以下。
本发明中的烧结可使用烧结炉来进行。烧结炉的种类没有特别限定,可以使用例如一般在工业界中使用的电炉和脱脂炉等。尤其是在齿科材料用途中使用时,除了以往的齿科用氧化锆用烧结炉之外,也可以使用烧结温度较低的齿科用烤瓷炉。
本发明的氧化锆烧结体即使不进行HIP处理也能够容易地制造,但通过在上述常压下的烧结后进行HIP处理,从而能够进一步提高透光性和强度。
〔氧化锆烧结体的用途〕
本发明的氧化锆烧结体的用途没有特别限定,本发明的氧化锆烧结体的透光性和强度均优异,直线光透射率优异,因此,特别适合作为齿科用修补物等齿科材料等,其中,不仅作为齿颈部所使用的齿科用修补物极其有用,作为臼齿咬合面、前齿切端部所使用的齿科用修补物也极其有用。本发明的氧化锆烧结体特别优选用作在前齿切端部使用的齿科用修补物。
实施例
以下,列举出实施例和比较例来详细说明本发明,但本发明不限定于这些实施例等。需要说明的是,各物性的测定方法如下所示。
(1)氧化锆颗粒的平均一次粒径
利用透射型电子显微镜(TEM)对氧化锆颗粒进行照片拍摄,在所得图像上针对任意的100个颗粒测定各颗粒的粒径(最大直径),并将它们的平均值作为氧化锆颗粒的平均一次粒径。
(2)具有超过100nm的粒径的颗粒的比例
使氧化锆颗粒分散于甲醇,并使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(堀场制作所公司制、LA-950)进行测定。
(3)晶粒直径
氧化锆烧结体中的晶粒直径如下求出:拍摄氧化锆烧结体截面的场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)照片,选在该拍摄图像中存在的10个任意颗粒,以各自的圆当量直径(同一面积的真圆的直径)的平均值的形式来求出。
(4)三点弯曲强度
氧化锆烧结体的三点弯曲强度按照ISO 6872:2015进行测定。由各实施例和比较例的板状的氧化锆烧结体制作4mm×1.2mm×15mm的试样,针对该试样,使用万能试验机,在支点间距离为12mm、十字头速度为0.5mm/分钟的条件下进行测定。
(5)光的透射率(波长700nm、0.5mm厚)
氧化锆烧结体的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率使用分光光度计(日立ハイテクノロジーズ公司制、“日立分光光度计 U-3900H形”),使自光源产生的光向试样透射和散射,并利用积分球进行测定。该测定中,可以先在300~750nm的波长区域测定透射率,再求出波长700nm的光的相关透射率。测定中,将两面进行镜面研磨加工而得到的直径15mm×厚度0.5mm的圆盘状的氧化锆烧结体用作试样。
(6)直线光透射率(1.0mm厚)
氧化锆烧结体的厚度为1.0mm时的直线光透射率使用浊度计(日本电色工业公司制、“Haze Meter NDH 4000”),使自光源产生的光向试样透射和散射,并利用积分球进行测定。该测定中,直线光透射率按照ISO 13468-1:1996和JIS K 7361-1:1997进行测定,雾度按照ISO 14782-1:1999和JIS K 7136:2000进行测定,测定直线光透射率。测定中,将两面经镜面研磨加工而得到的直径15mm×厚度1.0mm的圆盘状的氧化锆烧结体用作试样。
(7)立方晶系的比例
氧化锆烧结体中的立方晶系的比例根据晶相的解析而求出。具体而言,对于对氧化锆烧结体的表面进行镜面加工的部分,进行X线衍射(XRD)测定,由以下式子求出。
fc = 100 × Ic/(Im+It+Ic)。
此处,fc表示氧化锆烧结体中的立方晶系的比例(%),Im表示2θ=28°附近的峰(基于单斜晶系的(11-1)面的峰)的高度,It表示2θ=30°附近的峰(基于正方晶系的(111)面的峰)的高度,Ic表示2θ=30°附近的峰(基于立方晶系的(111)面的峰)的高度。测定中,将各实施例和比较例的圆盘状的氧化锆烧结体用作试样。
(8)热水处理后的单斜晶系的比例
氧化锆烧结体在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例如下求出:对氧化锆烧结体的表面进行镜面加工,使其在180℃的热水中浸渍5小时后,针对上述部分进行X射线衍射(XRD)测定,并由下式来求出。
fm = 100 × Im/(It+c)。
此处,fm表示氧化锆烧结体中的在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例(%),Im表示2θ=28°附近的峰(基于单斜晶系的(11-1)面的峰)的高度,It+c表示2θ=30°附近的峰(基于正方晶系的(111)面与立方晶系的(111)面的混相的峰)的高度。测定中,将各实施例和比较例的圆盘状的氧化锆烧结体用作试样。
(9)氧化锆烧结体的外观
氧化锆烧结体的外观(色)通过目视进行评价。
(10)氧化锆烧结体的荧光性
关于氧化锆烧结体的荧光性,通过目视来评价在UV光下有无荧光。
(11)氧化锆成形体和氧化锆预烧体的ΔL*(W-B)
氧化锆成形体和氧化锆预烧体的厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)使用分光测色计进行测定。具体而言,使用分光测色计(コニカミノルタジャパン公司制、“CM-3610A”)进行测定,并使用コニカミノルタ公司制的色彩管理软件“SpectraMagic NX ver.2.5”进行计算。该测定中,光源使用F11,通过测定反射光来求出。测定中,将直径20mm×厚度1.5mm的圆盘状的氧化锆成形体和氧化锆预烧体用作试样。
[实施例1]
分别准备包含0.62摩尔/L的氯氧化锆和0.038摩尔/L的氯化钇的混合水溶液1.0L和1.9摩尔/L的氢氧化钠水溶液0.5L。
向沉淀槽内注入纯水1.0L,进而,同时注入上述混合水溶液和氢氧化钠水溶液,使氯氧化锆和氯化钇发生共沉淀而得到浆料。对它们进行过滤和清洗后,将乙酸22.2g添加至该浆料中,以200℃进行3小时的水热处理。将所得浆料用具有100nm孔径的膜滤器进行离心过滤,以固体成分浓度(氧化锆和氧化钇的浓度)达到5.0质量%的方式添加纯水,制作去除粗大颗粒后的氧化锆浆料。该混合浆料中包含的氧化锆颗粒的平均一次粒径为17nm,确认不到具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒。
将该氧化锆浆料作为成形用浆料而流入至石膏模中,在室温下放置2星期后,进行冷等静压加压(CIP)处理(压力为170MPa),提高密度而得到氧化锆成形体。石膏模以CIP前的成形体形状成为25mm×25mm×5mm的板状和直径20mm×厚度2.5mm的圆盘状的方式进行制作。需要说明的是,石膏模通过在石膏(“ノリタケデンタルプラスター”、クラレノリタケデンタル公司制)中以50质量%的混水率混合水来制作。将该氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时而得到氧化锆预烧体。进而,将该氧化锆预烧体在常压下以1100℃烧结2小时,得到包含3mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
此外,针对与上述同样操作而制作的氧化锆预烧体,使用研磨装置(“カタナH-18”、クラレノリタケデンタル公司制),分别切削上颚中切齿单冠形状和下颚第一大臼齿单冠形状的氧化锆预烧体,将其在常压下以1100℃烧结2小时,分别得到齿冠形状的齿科用修补物。
[实施例2]
除了使用包含0.62摩尔/L的氯氧化锆和0.066摩尔/L的氯化钇的混合水溶液1.0L之外,与实施例1同样地制作氧化锆浆料。该氧化锆浆料中包含的氧化锆颗粒的平均一次粒径为18nm,具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%。
除了将上述得到的浆料用作成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[实施例3]
除了使用包含0.62摩尔/L的氯氧化锆和0.108摩尔/L的氯化钇的混合水溶液1.0L之外,与实施例1同样地制作氧化锆浆料。该氧化锆浆料中包含的氧化锆颗粒的平均一次粒径为17nm,具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.15质量%。除了将上述得到的浆料用作成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含8mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[实施例4]
相对于实施例2中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%),以相对于氧化锆质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加硝酸铋的稀硝酸溶液,制成包含氧化锆颗粒、荧光剂的成形用浆料。
除了使用上述得到的物质作为成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,且具有荧光性。将各测定结果示于表1。
[实施例5]
相对于实施例2中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%),以相对于氧化锆质量的镍(II)氧化物(NiO)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加硝酸镍(II)水溶液,制成包含氧化锆颗粒、着色剂的成形用浆料。
除了使用上述得到的物质作为成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体着色为红色。将各测定结果示于表1。
[比较例1]
通过单轴加压将氧化锆颗粒的粉末“TZ-3Y”(东曹公司制、氧化钇含有率:3mol%、平均一次粒径:30nm)分别成形为25mm×25mm×5mm的板状和直径20mm×厚度2.5mm的圆盘状,对它们进行冷等静压加压(CIP)处理(压力为170MPa),提高密度而得到氧化锆成形体。将这些氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时,得到氧化锆预烧体。进而,将这些氧化锆预烧体在常压下以1100℃烧结2小时,得到包含3mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[比较例2]
将比较例1中制作的氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时,得到氧化锆预烧体。进而,将这些氧化锆预烧体在常压下以1500℃烧结2小时,得到包含3mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[比较例3]
通过单轴加压将氧化锆颗粒的粉末“TZ-8YS”(东曹株式会社制、氧化钇含有率:8mol%、平均一次粒径:300nm)分别成形为25mm×25mm×5mm的板状和直径20mm×厚度2.5mm的圆盘状,对它们进行冷等静压加压(CIP)处理(压力为170MPa),提高密度而得到氧化锆成形体。将这些氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时,得到氧化锆预烧体。进而,将这些氧化锆预烧体在常压下以1500℃烧结2小时,得到包含8mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[比较例4]
分别准备包含0.62摩尔/L的氯氧化锆和0.066摩尔/L的氯化钇的混合水溶液1.0L、以及1.9摩尔/L的氢氧化钠水溶液0.5L。
向沉淀槽内注入纯水1.0L,进而,同时注入上述混合水溶液和氢氧化钠水溶液,使氯氧化锆和氯化钇共沉淀而得到浆料。
对其进行过滤和清洗后,将乙酸22.2g添加至上述浆料中,以200℃进行3小时的水热处理,以固体成分浓度(氧化锆和氧化钇的浓度)达到5.0质量%的方式添加纯水,制作氧化锆浆料。该氧化锆浆料中包含的氧化锆颗粒的平均一次粒径为19nm,具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为5.3质量%。
除了使用上述所得的氧化锆浆料作为成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表1。
[表1]
Figure 454434DEST_PATH_IMAGE002
[实施例6]
向通过实施例2而制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%)中添加作为pH调节剂的四甲基氢氧化铵,并添加作为分散剂的柠檬酸三铵。边将该混合物进行加热搅拌,边添加作为胶凝剂的琼脂糖,制作包含氧化锆颗粒、pH调节剂、分散剂和胶凝剂的成形用浆料。
将该成形用浆料流入至聚丙烯制的模具中,在室温下使其干燥16天,得到氧化锆成形体。将该氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时而得到氧化锆预烧体。进而,将该氧化锆预烧体在常压下以1100℃烧结2小时,得到包含5mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表2。
[实施例7]
相对于实施例2中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%),作为分散介质置换操作,添加2-乙氧基乙醇50质量份,使用旋转蒸发仪以总量达到100质量份的方式进行浓缩。将上述分散介质置换操作反复4次,得到2-乙氧基乙醇置换浆料。使用卡尔费休水分量计对该2-乙氧基乙醇置换浆料的残留水分量进行测定的结果,为0.05质量%。
在送给量为5mL/分钟、入口温度为150℃、出口温度为100℃的条件下,使用喷雾干燥器(日本ビュッヒ公司制、B-290),对该2-乙氧基乙醇置换浆料进行干燥,得到包含氧化锆颗粒的粉末。
通过单轴加压将所得粉末分别成形为25mm×25mm×5mm的板状和直径20mm×厚度2.5mm的圆盘状,对它们进行冷等静压加压(CIP)处理(压力170MPa),提高密度而得到氧化锆成形体。将这些氧化锆成形体在常压下以500℃预烧2小时,得到氧化锆预烧体。进而,将这些氧化锆预烧体在常压下以1100℃烧结2小时,得到包含5mol%氧化钇的氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表2。
此外,针对与上述同样操作而制作的氧化锆预烧体,使用研磨装置(“カタナH-18”、クラレノリタケデンタル公司制),分别切削上颚中切齿单冠形状和下颚第一大臼齿单冠形状的氧化锆预烧体,将它们在常压下以1100℃烧结2小时,分别得到齿冠形状的齿科用修补物。
[实施例8]
相对于实施例2中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%),添加该氧化锆浆料的9体积倍的异丙醇,将其投入至离心分离管中充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中再次添加异丙醇,并充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中添加甲醇,使得其与所使用的氧化锆浆料达到相同体积,进一步充分混合,得到甲醇置换浆料。使用卡尔费休水分量计对该甲醇置换浆料的残留水分量进行测定的结果,为0.08质量%。
使用超临界干燥装置,通过以下的步骤对所得甲醇置换浆料进行超临界干燥。即,将甲醇置换浆料投入至压力容器中,将压力容器连接于超临界二氧化碳提取装置,确认其没有压力泄露。其后,将压力容器和预热管浸渍于加热至60℃的水浴,在升温至80℃的同时,加压至25MPa,为了稳定化而静置10分钟。接着,在规定条件下(温度:80℃、压力:25MPa、二氧化碳的流量:10mL/分钟、夹带剂(甲醇)的流量:1.5mL/分钟)导入二氧化碳和作为夹带剂(entrainer)的甲醇,在经过2小时的时刻停止甲醇的导入,仅持续导入二氧化碳。在二氧化碳的单独导入经过2小时后,停止二氧化碳的送液,在将温度保持至80℃的状态下,耗费约20分钟将压力从25MPa缓缓下降,恢复至常压。将压力容器从水浴中取出,冷却至常温,开封并回收已处理的试样,得到包含氧化锆颗粒的粉末。
除了使用上述得到的粉末作为粉末之外,与实施例7同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表2。
[实施例9]
相对于实施例2中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%),添加该氧化锆浆料的9体积倍的异丙醇,将其投入至离心分离管中充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中再次添加异丙醇,并充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中添加叔丁醇,使得其与所使用的氧化锆浆料达到相同体积,进一步充分混合,得到叔丁醇置换浆料。使用卡尔费休水分量计对该叔丁醇置换浆料的残留水分量进行测定的结果,为0.05质量%。
将所得叔丁醇置换浆料转移至铝制锅中,将其浸渍于另行准备的杜瓦瓶中的液态氮中,由此使叔丁醇置换浆料发生冻结。将已冻结的叔丁醇置换浆料静置在预冷至-40℃的冻结干燥机内,用真空泵将冻结干燥机内减压至130Pa以下,将冻结干燥机内的温度变更至-10℃。冻结干燥机的内部温度通过在铝制锅的内外插入温度传感器来确认。自冻结干燥机内的温度稳定至-10℃起72小时后,确认铝制锅内外的温度差在5℃以内,将冻结干燥机内的温度变更至30℃,放置24小时后,卸除冻结干燥机内的减压,得到包含氧化锆颗粒的粉末。
除了使用上述得到的粉末作为粉末之外,与实施例7同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色。将各测定结果示于表2。
[实施例10]
相对于实施例1中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为17nm、未确认到具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒),以相对于氧化锆的质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加硝酸铋的稀硝酸溶液,制成包含氧化锆颗粒、荧光剂的成形用浆料。
除了使用上述得到的浆料作为成形用浆料之外,与实施例1同样操作,分别得到包含3mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,并且具有荧光性。将各测定结果示于表2。
[实施例11]
相对于实施例3中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为17nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.15质量%),以相对于氧化锆的质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加硝酸铋的稀硝酸溶液,制成包含氧化锆颗粒、荧光剂的成形用浆料。
除了使用上述得到的浆料作为成形用浆料之外,与实施例3同样操作,分别得到包含8mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,并且具有荧光性。将各测定结果示于表2。
[实施例12]
相对于实施例4中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%,以相对于氧化锆的质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加铋的稀硝酸溶液),添加作为pH调节剂的四甲基氢氧化铵,添加作为分散剂的柠檬酸三铵。边将该混合物进行加热搅拌,边添加作为胶凝剂的琼脂糖,制作包含氧化锆颗粒、荧光剂、pH调整剂、分散剂和凝胶化剂的成形用浆料。
除了使用上述得到的浆料作为成形用浆料之外,与实施例6同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,并且具有荧光性。将各测定结果示于表2。
[实施例13]
相对于实施例4中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%,以相对于氧化锆的质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加铋的稀硝酸溶液),作为分散介质置换操作,添加2-乙氧基乙醇50质量份,使用旋转蒸发仪以总量达到100质量份的方式进行浓缩。将上述分散介质置换操作反复4次,得到2-乙氧基乙醇置换浆料。使用卡尔费休水分量计对该2-乙氧基乙醇置换浆料的残留水分量进行测定的结果,为0.07质量%。
在送给量为5mL/分钟、入口温度为150℃、出口温度为100℃的条件下,使用喷雾干燥器(日本ビュッヒ公司制、B-290),对该2-乙氧基乙醇置换浆料进行干燥,得到包含氧化锆颗粒和荧光剂的粉末。
除了使用上述粉末作为所得粉末之外,与实施例7所述的方法同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,并且具有荧光性。将各测定结果示于表2。
此外,针对与上述同样操作而制作的氧化锆预烧体,使用研磨装置(“カタナH-18”、クラレノリタケデンタル公司制),分别切削上颚中切齿单冠形状和下颚第一大臼齿单冠形状的氧化锆预烧体,将它们在常压下以1100℃烧结2小时,分别得到齿冠形状的齿科用修补物。所得齿冠形状的氧化锆烧结体具有荧光性。
[实施例14]
相对于实施例4中制备的氧化锆浆料(平均一次粒径为18nm、具有超过100nm的粒径的氧化锆颗粒为0.35质量%,以相对于氧化锆的质量的铋氧化物(Bi2O3)换算的含有率达到0.02质量%的方式添加铋的稀硝酸溶液),添加该氧化锆浆料的9体积倍的异丙醇,将其投入至离心分离管中充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中再次添加异丙醇,并充分混合,以4000rpm离心10分钟。在确认到白色物沉降后,去除上清,向其中添加甲醇,使得其与所使用的氧化锆浆料达到相同体积,进一步充分混合,得到甲醇置换浆料。使用卡尔费休水分量计对该甲醇置换浆料的残留水分量进行测定的结果,为0.06质量%。
除了使用上述甲醇置换浆料之外,与实施例8同样操作,得到包含氧化锆颗粒和荧光剂的粉末。
除了使用上述粉末作为所得粉末之外,与实施例8所述的方法同样操作,分别得到包含5mol%氧化钇的氧化锆成形体、氧化锆预烧体和氧化锆烧结体。所得氧化锆烧结体为白色,并且具有荧光性。将各测定结果示于表2。
此外,针对与上述同样操作而制作的氧化锆预烧体,使用研磨装置(“カタナH-18”、クラレノリタケデンタル公司制),分别切削上颚中切齿单冠形状和下颚第一大臼齿单冠形状的氧化锆预烧体,将它们在常压下以1100℃烧结2小时,分别得到齿冠形状的齿科用修补物。所得齿冠形状的氧化锆烧结体具有荧光性。
[表2]
Figure 433891DEST_PATH_IMAGE004

Claims (19)

1.氧化锆成形体,其包含含有2.0~9.0mol%的氧化钇、平均一次粒径为60nm以下且具有超过100nm的粒径的颗粒为0.5质量%以下的氧化锆颗粒,所述氧化锆成形体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
2.根据权利要求1所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的三点弯曲强度为500MPa以上。
3.根据权利要求1或2所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氧化锆成形体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的氧化锆成形体,其以200~800℃进行烧结后的厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
6.氧化锆预烧体,其包含2.0~9.0mol%的氧化钇,所述氧化锆预烧体在厚度为1.5mm时的ΔL*(W-B)为5以上。
7.根据权利要求6所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的三点弯曲强度为500MPa以上。
8.根据权利要求6或7所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后的厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的氧化锆预烧体,其在常压下以900~1200℃进行烧结后,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
10.氧化锆预烧体的制造方法,其使用权利要求1~5中任一项所述的氧化锆成形体。
11.根据权利要求10所述的氧化锆预烧体的制造方法,其包括将权利要求1~5中任一项所述的氧化锆成形体以200~800℃进行预烧的工序。
12.氧化锆烧结体,其包含荧光剂和2.0~9.0mol%的氧化钇,其在厚度为1.0mm时的直线光透射率为1%以上。
13.根据权利要求12所述的氧化锆烧结体,其三点弯曲强度为500MPa以上。
14.根据权利要求12或13所述的氧化锆烧结体,其在厚度为0.5mm时的波长700nm的光的透射率为40%以上。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的氧化锆烧结体,其中,在180℃的热水中浸渍5小时后的单斜晶系相对于正方晶系和立方晶系的比例为5%以下。
16.氧化锆烧结体的制造方法,其使用权利要求1~5中任一项所述的氧化锆成形体。
17.根据权利要求16所述的氧化锆烧结体的制造方法,其包括将该氧化锆成形体在常压下以900~1200℃进行烧结的工序。
18.氧化锆烧结体的制造方法,其使用权利要求6~9中任一项所述的氧化锆预烧体。
19.根据权利要求18所述的氧化锆烧结体的制造方法,其包括将该氧化锆预烧体在常压下以900~1200℃进行烧结的工序。
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