DE4028187A1

DE4028187A1 - Glaskeramiken, ihre herstellung und ihre verwendung als zahnkronen

Info

Publication number: DE4028187A1
Application number: DE4028187A
Authority: DE
Inventors: Tomoko Kasuga; Toshihiro Kasuga
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1991-03-07
Also published as: US5066619A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und einer hervorragenden mechanischen Festigkeit und maschineller Bearbeitbarkeit. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit und Lichttransmissionseigenschaft.

Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, maschinellen Bearbeitbarkeit und chemischer Beständigkeit. Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und einer hervorragenden mechanischen Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit, chemischer Beständigkeit und Lichttransmissionseigenschaft.

Diese Arten von Glaskeramiken sind als Materialien für künstliche Zahnkronen und Gußformen geeignet (Gußformen zur Herstellung von Plastikartikeln, Gußformen zur Herstellung von Augenlinsen und dergleichen).

In den letzten Jahren sind maschinell verarbeitbare Keramiken, hergestellt durch Präzipitation eines Glimmerkristalls, als keramische Materialien verwendet worden, z. B. als Materialien für Zahnkronen, die besser aussehen und bessere Eigenschaften in der Bioverträglichkeit als metallische Materialien haben.

Zum Beispiel wurden Keramiken, hergestellt durch Präzipitation von Glimmer-tetrasiliziumfluorid (KMg_2,5Si₄O₁₀F₂) aus Glas, das hauptsächlich SiO₂, MgO, MgF₂, K₂O, ZrO₂ und Al₂O₃ enthält, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho-59-50 046 (nachstehend als "Stand der Technik Nr. 1" bezeichnet) beschrieben.

Es werden Keramiken zur Verfügung gestellt, wobei die Korrosionsbeständigkeit durch Zusatz einer kleinen Menge von Al₂O₃ oder ZrO₂ verbessert wird.

Weiterhin wurden Keramiken mit verbesserter mechanischer Festigkeit, hergestellt durch Präzipitation eines Glimmers [Na · Mg₃ · (Si₃AlO₁₀)F₂], β-Eucryptit (Li₂O · Al₂O₃ · 2 SiO₂) und β-Spudomen (Li₂O · Al₂O₃ · 4 SiO₂) aus Glas, das hauptsächlich SiO₂, MgO, Na₂O, Li₂O, ZrO₂, TiO₂, Al₂O₃ und Fluor enthält, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho-62-70 244 (nachstehend als "Stand der Technik Nr. 2" bezeichnet) beschrieben.

Auf der anderen Seite wurde kristallisiertes Glas, hergestellt durch Präzipitation eines Kalium-Fluor-Richterit-Glases, das die folgenden Bestandteile innerhalb der Bereiche enthielt: 50 bis 70 Gew.-% SiO₂, 4 bis 15 Gew.-% CaO, 8 bis 25 Gew.-% MgO, 2 bis 9 Gew.-% Na₂O und 2 bis 12 Gew.-% K₂O in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho-59-2 07 850 (nachstehend als "Stand der Technik Nr. 3" bezeichnet) offenbart. Nach dem Stand der Technik Nr. 3 wird ein metastabiler Glimmerkristall in einer metastabilen Phase bei einem Temperaturbereich von 600 bis 800°C vor der Präzipitation von Kalium-Fluor-Richterit erhalten, und anschließend wird das Kalium-Fluor-Richterit durch Erhitzen des metastabilen Glimmerkristalls auf eine Temperatur, nicht niedriger als 800°C, gebildet.

Die Biegefestigkeit der maschinell verarbeitbaren Keramiken, beschrieben im Stand der Technik Nr. 1 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho-59-50 046) liegt bei ca. 1500 kg/cm². Hierbei entsteht das Problem, daß ein Zahnteil von 1 mm oder mehr zur Sicherung der Festigkeit ausgeschnitten werden muß, falls die maschinell verarbeitbaren Keramiken als künstliche Zahnkronen verwendet werden. Demzufolge sind die Anteile, wo die Keramiken verwendet werden können, innerhalb enger Grenzen beschränkt. Da die Keramiken keine ausreichende Biegefestigkeit aufweisen, muß während des Herstellungsverfahrens oder der Montage der künstlichen Zahnkrone genügende Sorgfalt angewandt werden, im Gegensatz zu der Verwendung von metallischen Materialien.

Die Biegefestigkeit der maschinell verarbeitbaren Keramiken im Stand der Technik Nr. 2 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho-62-70 244) ist ca. 2200 kg/cm², welche höher als die Biegefestigkeit der maschinell verarbeitbaren Keramiken im Stand der Technik Nr. 1 ist. Jedoch zeigen die Keramiken den Nachteil, daß ihre Härte größer als die des natürlichen Zahnes ist. Demzufolge tritt bei Verwendung der maschinell verarbeitbaren Keramiken als künstliche Zahnkronen das Problem auf, daß der natürliche Zahn ziemlich abgenutzt wird, weil die künstliche Krone härter als der natürliche Zahn ist.

Die Glaskeramiken, beschrieben im Stand der Technik Nr. 3 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho-52-2 07 850) haben den Nachteil, daß es schwer ist, einen stabilen Glimmerkristall aus der Glasmischung, wie im Stand der Technik Nr. 3 definiert, zu präzipitieren, weil der Glimmerkristall in einer metastabilen Phase präzipitiert. Dies liegt daran, daß das Glas, das eine große Menge (50 bis 70 Gew.-%) SiO₂ im Stand der Technik Nr. 3 enthält, zur Zeit der Kristallisation stabilisiert wird, wobei die Präzipitation einer großen Menge an feinem Glimmerkristall erschwert wird.

Im Falle der Verwendung von Glaskeramiken als Zahnkronen verbleibt die Zahnkrone für einen langen Zeitraum in der Mundhöhle unter schwierigen Bedingungen. Daher sind Materialien mit hervorragender mechanischer Festigkeit und chemischer Beständigkeit wünschenswert.

Aus kosmetischen Gründen sind weiterhin Materialien mit Lichttransmissionseigenschaft wünschenswert.

Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und hervorragender mechanischer Festigkeit und maschineller Bearbeitbarkeit zur Verfügung zu stellen, die für künstliche Zahnkronen geeignet sind.

Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken zur Verfügung zu stellen, die eine erwünschte Härte, hervorragende mechanische Festigkeit und maschinelle Verarbeitbarkeit und Lichttransmissionseigenschaften besitzen und für eine künstliche Zahnkrone geeignet sind.

Die dritte Aufgabe der Erfindung ist es, Glaskeramiken zur Verfügung zu stellen mit einer gewünschten Härte, hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit und chemischer Beständigkeit, die für eine künstliche Zahnkrone geeignet sind.

Die vierte Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken zur Verfügung zu stellen mit einer erwünschten Härte, hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit, Lichttransmissionseigenschaften und chemischer Beständigkeit, die für eine künstliche Zahnkrone geeignet sind.

Die erste Aufgabe der Erfindung wird durch Glaskeramiken gelöst, die durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Glimmerkristalls, bestehend aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, aus Glas hergestellt werden, wobei das Glas die folgenden Bestandteile mit den Anteilen enthält:


Gew.-%
CaO\|2 bis 17
K₂O	0,5 bis 5
MgO	20 bis 35
SiO₂	30 bis 50
Al₂O₃	5 bis 30
Fluor (berechnet als F)	1,5 bis 14

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken gelöst, indem Glas mit den folgenden Bestandteilen mit den Anteilen:

hintereinander bei einer 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt und bei einer 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt erhitzt wird, wobei aus dem Glas ein Kalzium-Kalium-Glimmerkristall präzipitiert, der aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, enthält.

Die dritte Aufgabe der Erfindung wird durch Glaskeramiken gelöst, die durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristalls, enthaltend Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einen Kristall, ausgewählt aus Entstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthid und Richterit, aus Glas hergestellt werden, das die folgenden Bestandteile mit den Anteilen enthält:


Gew.-%
CaO\|2 bis 17
K₂O	0,5 bis 5
Na₂O	0,1 bis 4
MgO	20 bis 35
SiO₂	30 bis 49
Al₂O₃	5 bis 30
Fluor (berechnet als F)	1,5 bis 14

Die vierte Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken gelöst, wobei Glas in folgenden Bestandteilen mit den Anteilen

hintereinander bei einer 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt und bei einer 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt erhitzt wird, wobei aus dem Glas ein Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristall präzipitiert, der aus Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, besteht.

Die vorliegende Erfindung wird im weiteren ausführlich beschrieben.

In der folgenden Beschreibung werden Glaskeramiken zur Lösung der ersten Aufgabe der Erfindung als "Glaskeramiken A1", ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken zur Lösung der zweiten Aufgabe der Erfindung als "Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2", Glaskeramiken zur Lösung der dritten Aufgabe der Erfindung als "Glaskeramiken B1" und ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken zur Lösung der vierten Aufgabe als "Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken B2" bezeichnet.

Die Glaskeramiken A1 werden nachstehend erklärt.

Wie oben beschrieben, werden die Glaskeramiken A1 durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Glimmerkristalls und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, aus Glas, das CaO, K₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor innerhalb eines bestimmten Bereiches enthält, hergestellt. Die Glaskeramiken A1 haben eine gewünschte Härte und zeigen hervorragende mechanische Festigkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit. Der Grund für die quantitative Beschränkung im Hinblick auf die Zusammensetzung der Glaskeramiken A1 wird im folgenden beschrieben. Wenn der CaO-Gehalt weniger als 2% beträgt, wird die Menge des präzipitierten Glimmerkristalls vermindert, wobei sich die maschinelle Bearbeitbarkeit verschlechtert. Wenn der CaO-Gehalt mehr als 17% beträgt, neigt das erhaltene Glas ausgesprochen zur Entglasung. Demzufolge ist der CaO-Gehalt innerhalb eines Bereiches von 2 bis 17%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 5 bis 15%, beschränkt. Wenn der K₂O-Gehalt weniger als 0,5% beträgt, wird der durch die Hitzebehandlung präzipitierte Glimmer quellfähig. Wenn der K₂O-Gehalt mehr als 5% beträgt, neigt das erhaltene Glas ausgesprochen zur Entglasung. Demzufolge ist der K₂O-Gehalt innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 5%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 1,0 bis 3,5%, beschränkt. Wenn der MgO-Gehalt weniger als 20% beträgt, wird der Gesamtanteil des präzipitierten Kristalls an Silikaten, wie Enstatit (MgSiO₃), Akermanit (2 CaO · 2 Al₂O₃ · 5 SiO₂) und Diopsid (CaO · MgO · 2 SiO₂) vermindert, wodurch es schwierig wird, Glaskeramiken von hoher Festigkeit zu erhalten. Wenn der MgO-Gehalt mehr als 35% beträgt, wird die Menge an präzipitiertem Glimmer unerwünscht vermindert. Demzufolge ist der Mg-Gehalt innerhalb eines Bereiches von 20 bis 35%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 24 bis 30%, beschränkt. Wenn der SiO₂-Gehalt weniger als 30% beträgt, neigt nicht nur das erhaltene Glas ausgesprochen zur Entglasung, auch ist der Gesamtgehalt des präzipitierten Kristalls an Silikaten vermindert, wodurch es sehr schwer wird, den Glaskeramiken hohe Festigkeiten zu verleihen. Wenn der SiO₂-Gehalt mehr als 50% beträgt, steigt die Viskosität an, wobei es schwierig wird, ein homogenes Glas zu erhalten. Demzufolge ist der SiO₂-Gehalt innerhalb eines Bereiches von 30 bis 50%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 40 bis 49%, beschränkt. Wenn der Al₂O₃-Gehalt weniger als 5% beträgt, neigt das erhaltene Glas ausgesprochen zur Entglasung. Wenn der Al₂O₃-Gehalt mehr als 30% beträgt, steigt die Viskosität an, wobei es schwierig wird, ein homogenes Glas zu erhalten. Demzufolge ist der Al₂O₃-Gehalt innerhalb eines Bereiches von 5 bis 30%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 7 bis 17%, beschränkt. Wenn der Fluorgehalt (berechnet als F) weniger als 1,5% beträgt, wird die Präzipitation des Glimmers so schwierig, daß eine maschinelle Verarbeitbarkeit der Glaskeramiken nicht gewährleistet ist. Wenn der Fluorgehalt mehr als 14% beträgt, wird das erhaltene Glas leicht entglast. Demzufolge ist der Fluorgehalt innerhalb eines Bereiches von 1,5 bis 14%, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 2 bis 12%, beschränkt.

Die Glaskeramiken A1 können zusätzlich zu den obengenannten sechs essentiellen Bestandteilen mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂, als Kristallbildner oder als Farbgeber in einer Menge von 5% oder weniger enthalten. Wenn die Gesamtmenge dieser wahlfreien Komponenten 5% überschreitet, wird nicht nur das erhaltene Glas leicht entglast, wobei es schwierig wird, homogenes Glas zu erhalten, sondern auch die Menge an präzipitiertem Glimmer ist vermindert. Demzufolge beträgt vorzugsweise der Gesamtgehalt der sechs essentiellen Komponenten, dies sind CaO, K₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor, mindestens 95%.

Die Glaskeramiken A1 können hergestellt werden durch Schmelzen von Glasrohmaterialien zu einer Glaszusammensetzung, enthaltend die folgenden Bestandteile mit den Anteilen:

Abkühlen der Schmelze auf Raumtemperatur unter Erhalt eines transparenten Glases und Hitzebehandlung des transparenten Glases in einem Temperaturbereich, bei dem ein Kalzium-Kalium-Glimmerkristall, bestehend aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, präzipitiert.

Der Temperaturbereich, in dem die entsprechenden Kristalle präzipitieren, kann aus der Differentialthermalanalyse des Glases erhalten werden. Durch Röntgenstrukturanalyse des bei der Temperatur des jeweiligen exothermen Peaks in der Differentialthermalanalysenkurve hitzebehandelten Glases wird jeder präzipitierte Kristall entsprechend seiner exothermen Peaktemperatur identifiziert, so daß jeweils der Temperaturbereich von Beginn der Hitzeerzeugung bis zur Beendigung in der Differentialthermalanalyse als der Temperaturbereich, in dem der jeweilige Kristall präzipitiert, genommen wird. Von den präzipitierten Kristallen ist Glimmer für die Verbesserung der maschinellen Bearbeitbarkeit notwendig. Enstatit, Akermanit und Diopsid sind notwendig zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Der bevorzugte Temperaturbereich, in dem die Kristalle präzipitieren, liegt bei 750 bis 1200°C.

Die Glaskeramiken A1, erhalten durch den einstufigen Schritt der Hitzebehandlung, haben eine erwünschte Härte und eine hervorragende mechanische Festigkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit. Die Glaskeramiken A1 besitzen jedoch nicht in ausreichendem Maße Lichttransmissionseigenschaften.

Daher wird das Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 angewandt, wobei Glaskeramiken mit einer erwünschten Härte und hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit und Lichttransmissionseigenschaften erhalten werden. Das Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 umfaßt das Erhitzen eines Glases mit den folgenden Komponenten mit den Anteilen

bei einer 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt und anschließender Erhitzung des Glases bei einer 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt, wobei ein Kalzium-Kalium-Glimmerkristall, bestehend aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Ekermanit und Diopsid, aus dem Glas präzipitiert. Die so hergestellten Glaskeramiken A2 haben nicht nur die erwünschte Härte und hervorragende mechanische Festigkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit, ähnlich den Glaskeramiken A1; die Glaskeramiken A2 weisen auch bessere Lichttransmissionseigenschaften als die Glaskeramiken A1 auf.

Der Grund dafür, daß in den beiden Schritten der Hitzebehandlung das Glas hitzebehandelt wird bei einer 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt im ersten Schritt der Hitzebehandlung, ist folgender: Wenn die Temperatur im ersten Schritt der Hitzebehandlung niedriger ist als eine Temperatur, die 10°C höher liegt als der Glasumwandlungspunkt, können keine Keime für die Kristallisation erzeugt werden. Wenn die Temperatur höher ist als 100°C über der Temperatur des Glasumwandlungspunktes, kommt es nicht nur zum Kristallwachstum, sondern auch zur Erzeugung von Kristallkeimen, wobei die Partikelgröße der Kristalle in einer Weise vergrößert wird, so daß sich die Lichttransmissionseigenschaften verschlechtern. Das heißt, die Augabe des ersten Schrittes der Hitzebehandlung ist es, die Erzeugung von Kristallisationskeimen sicherzustellen, so daß feine Kristalle präzipitieren.

Vorzugsweise liegt die Dauer für den ersten Schritt der Hitzebehandlung bei 0,5 bis 100 Stunden. Der Grund dafür ist folgender: Wenn die Dauer kürzer als 2 Stunden ist, können nicht genügend Kristallisationskeime erzeugt werden. Wenn die Dauer höher als 100 Stunden ist, kann die Menge der erzeugten Kristallisationskeime nicht mehr erhöht werden.

Der Grund, warum das Glas, das Kristallisationskeime, die im ersten Schritt der Hitzebehandlung erzeugt wurden, enthält, bei einer 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt, in einem zweiten Schritt hitzebehandelt wird, ist folgender: Wenn die Temperatur im zweiten Hitzebehandlungsschritt niedriger als 100°C über der Temperatur des Glasumwandlungspunktes ist, bleibt das Wachstum der Kristalle ungenügend. Wenn die Temperatur höher als 500°C über der Temperatur des Glasumwandlungspunktes ist, können keine erwünschten Kristalle von Kalzium-Kalium-Glimmer und Silikaten, wie Enstatit und dergleichen, erhalten werden. Das heißt, die Aufgabe des zweiten Hitzebehandlungsschrittes ist ein entsprechend ausreichendes Wachstum der Kristalle.

Vorzugsweise beträgt die für den zweiten Hitzebehandlungsschritt erforderliche Dauer 0,5 bis 10 Stunden. Der Grund dafür ist folgender: Wenn die Dauer kürzer als 2 Stunden ist, bleibt das Wachstum der Kristalle ungenügend. Wenn die Dauer mehr als 10 Stunden beträgt, können die Kristalle mehr weiterwachsen.

Beim Verfahren zur Herstellung der Glaskeramiken A2 wird der Glasumwandlungspunkt (Tg) des Glases im allgemeinen mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA) nach dem japanischen Industriestandard für optische Gläser JOGIS-1975 der Japan Optical Glass Manufacturers Association bestimmt. Oder er wird mit einem Differentialabtastungskalorimeter (DSC) gemessen. Weiterhin kann der Glasumwandlungspunkt durch Messung der spezifischen Wärme erhalten werden.

Im folgenden werden die Glaskeramiken B1 beschrieben. Wie oben beschrieben, werden die Glaskeramiken B1 durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Glimmerkristalls und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, aus Glas, enthaltend CaO, K₂O, Na₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor, innerhalb eines spezifischen Bereiches hergestellt. Die Glaskeramiken B1 haben die erwünschte Härte und hervorragende mechanische Festigkeit, maschinelle Verarbeitbarkeit und chemische Beständigkeit. Der Grund für die quantitative Beschränkung im Hinblick auf die Zusammensetzung der Glaskeramiken B1 ist im folgenden beschrieben. Der CaO-Gehalt ist innerhalb eines Bereiches von 2 bis 17%, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 5 bis 15% beschränkt, aus denselben Gründen wie für die Glaskeramiken A1 vorstehend beschrieben. Der K₂O-Gehalt ist auf einen Bereich von 0,5 bis 5%, vorzugsweise auf einen Bereich von 1,0 bis 3,5%, aus denselben Gründen wie vorstehend für die Glaskeramiken A1 beschrieben, beschränkt. Na₂O wird nicht in den Glaskeramiken A1, aber in den Glaskeramiken B1 verwendet, und hat den Effekt, daß der Glimmerkristall fein wird, wobei sich die Menge an Restglas verringert und hierdurch die chemische Beständigkeit verbessert wird. Die Korrosionsbeständigkeit hängt ab von der Menge an Restglas, d. h., die chemische Beständigkeit wird in dem Maße verbessert, wie die Menge an Restglas vermindert wird. Wenn jedoch der Na₂O-Gehalt weniger als 0,1% beträgt, ist der Effekt zur Herstellung feiner Glimmerkristalle gering. Wenn der Na₂O-Gehalt mehr als 4,0% beträgt, präzipitiert ein Glimmerkristall mit einer großen Menge an Natrium, so daß die mechanische Festigkeit in einem nicht wünschenswerten Maße abnimmt. Demzufolge ist der Na₂O-Gehalt auf einen Bereich von 0,1 bis 4%, vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5 bis 1,8%, beschränkt. Wenn der MgO-Gehalt weniger als 15% beträgt, verringert sich die Gesamtmenge an Silikaten in den präzipitierten Kristallen, z. B. Enstatit (MgSiO₃), Akermanit (2 CaO · 2 Al₂O₃ · 5 SiO₂), Diopsid (CaO · MgO · 2 SiO₂) und Anorthit (CaO · Al₂O₃ · 2 SiO₂), wobei es schwierig wird, Glaskeramiken von hoher Festigkeit zu erhalten. Wenn der MgO-Gehalt mehr als 35% beträgt, wird die Menge an präzipitiertem Glimmer unerwünscht vermindert. Demzufolge ist der MgO-Gehalt auf einen Bereich von 15 bis 25%, vorzugsweise auf einen Bereich von 20 bis 30%, beschränkt. Wenn der SiO₂-Gehalt weniger als 30% beträgt, neigt nicht nur das erhaltene Glas ausgesprochen zur Entglasung, sondern es ist auch die Gesamtmenge der Silikate in den präzipitierten Kristallen verringert, so daß es sehr schwierig wird, den Glaskeramiken hohe Festigkeit zu verleihen. Wenn der SiO₂-Gehalt mehr als 49% beträgt, erhöht sich die Viskosität, so daß es schwierig wird, homogenes Glas zu erhalten. Demzufolge ist der SiO₂-Gehalt auf einen Bereich von 30 bis 49%, vorzugsweise auf einen Bereich von 35 bis 45%, beschränkt. Der Al₂O₃-Gehalt ist auf einen Bereich von 5 bis 30%, vorzugsweise auf einen Bereich von 8 bis 25%, aus denselben Gründen wie vorstehend für die Glaskeramiken A1 beschrieben, beschränkt. Der Fluorgehalt (berechnet als F) ist beschränkt auf einen Bereich von 1,5 bis 14%, vorzugsweise auf einen Bereich von 2 bis 12%, aus denselben Gründen wie vorstehend für die Glaskeramiken A1 beschrieben.

Die Glaskeramiken B1 können zusätzlich zu den obengenannten sieben essentiellen Komponenten mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂ als Kristallisationskeimbildner oder zur Farbgebung enthalten. Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalt dieser optimalen Verbindungen 5% oder weniger aus denselben Gründen wie vorstehend für die Glaskeramiken A1 beschrieben. Demzufolge beträgt der Gesamtgehalt der essentiellen sieben Verbindungen K₂O, CaO, Na₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor, vorzugsweise mindestens 95%.

Die Glaskeramiken B1 können durch Schmelzen von Glasrohmaterialien unter Erhalt einer Glasmischung mit den folgenden Bestandteilen in den folgenden Anteilen erhalten werden:


Gew.-%
CaO\|2 bis 17
K₂O	0,5 bis 5
Na₂O	0,1 bis 4
MgO	15 bis 35
SiO₂	30 bis 49
Al₂O₃	5 bis 30
Fluor (berechnet als F)	1,5 bis 14

Die Schmelze wird auf Raumtemperatur unter Erhalt eines transparenten Glases abgekühlt und ein Hitzebehandlungsschritt mit dem transparenten Glas durchgeführt in einem Temperaturbereich, in dem ein Kalzium-Kalium-Glimmerkristall, bestehend aus Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, präzipitiert.

Der Temperaturbereich, in dem die entsprechenden Kristalle präzipitieren, kann aus der Röntgenstrukturanalyse in der Differentialthermalanalyse des Glases auf dieselbe Weise, wie für die Glaskeramiken A1, erhalten werden. Glimmer ist für die präzipitierten Kristalle notwendig zur Verbesserung der maschinellen Bearbeitbarkeit. Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit, Richterit und dergleichen sind notwendig zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Der bevorzugte Temperaturbereich, in dem die Kristalle präzipitieren, liegt bei 750 bis 1200°C.

Die nach dem Hitzebehandlungsschritt, wie vorstehend beschrieben, erhaltenen Glaskeramiken B1 haben eine erwünschte Härte und hervorragende mechanische Festigkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und chemische Beständigkeit. Die Glaskeramiken B1 weisen jedoch keine ausreichende Lichttransmissionseigenschaften auf.

Daher wird das Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken B2 eingesetzt, wobei Glaskeramiken mit der erwünschten Härte und hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit, chemischer Beständigkeit und Lichttransmissionseigenschaften erhalten werden. Das Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken B2 umfaßt das Erhitzen eines Glases mit den folgenden Bestandteilen mit den Anteilen

bei einer um 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt und anschließendem Erhitzen des Glases bei einer um 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt, wobei aus dem Glas ein Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristall, bestehend aus Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, präzipitiert. Die auf diese Weise erhaltenen Glaskeramiken B2 weisen nicht nur die erwünschte Härte und hervorragende mechanische Festigkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und chemische Beständigkeit, ähnlich zu den Glaskeramiken B1 auf, sie haben auch bessere Lichttransmissionseigenschaften als die Glaskeramiken B1.

Der Grund, warum das Glas in den zwei Hitzebehandlungsschritten bei einer um 10 bis 100°C höheren Temperatur im ersten Schritt behandelt wird, wurde bereits beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 erwähnt.

Vorzugsweise beträgt die Dauer für die ersten Hitzebehandlungsschritt 0,5 bis 100 Stunden. Der Grund hierfür ist wie vorstehend im Verfahren zur Herstellung der Glaskeramiken A2 beschrieben.

Der Grund, warum das Glas mit den im ersten Hitzebehandlungsschritt erzeugten Kristallisationskeimen bei einer um 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt im zweiten Hitzebehandlungsschritt hitzebehandelt wird, ist bereits vorstehend im Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 beschrieben. Vorzugsweise beträgt die Dauer für den zweiten Hitzebehandlungsschritt 0,5 bis 10 Stunden. Der Grund hierfür ist vorstehend im Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 genannt.

Im Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken B2 kann der Glasumwandlungspunkt (Tg) des Glases auf dieselbe Weise wie im Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2 bestimmt werden.

Eine künstliche Zahnkrone kann unter Verwendung jeder der Glaskeramiken A1, A2, B1 und B2 hergestellt werden. Das heißt, eine Zahnkrone aus irgendeiner der zuvor erwähnten Glaskeramiken, kann durch Bearbeitung eines Glaskeramikblockes (z. B. mit einer Größe von 20×20×50 mm) auf einer Drehbank oder durch Zerschneiden mit einem Bohrer aus Diamant, Karborund, SiC, rostfreiem Stahl oder ähnlichem hergestellt werden. Auch können solche Zahnkronen durch ein CAD/CAM-System unter Verwendung eines Computers hergestellt werden.

Ferner können solche Zahnkronen aus Glaskeramik hergestellt werden, indem Rohmaterialien mit einer Glaszusammensetzung, wie oben definiert, vermischt werden, die Rohmaterialien zur Herstellung einer Glasschmelze erhitzt, die Glasschmelze in die erwünschte Form für eine Zahnkrone gegossen, langsam auf Raumtemperatur, zur Herstellung eines Glaskörpers in Form einer Zahnkrone abgekühlt wird, und der Glaskörper hitzebehandelt wird.

Die vorliegende Erfindung wird auf der Grundlage von verschiedenen Beispielen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Beispiele beschränkt.

Beispiele 1 bis 21 Glaskeramiken A1

Glasrohmaterialien, wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden unter Verwendung von Oxiden, Karbonaten, Fluoriden und anderen Materialien, z. B. CaCO₃, K₂CO₃, MgO, MgF₂, Al₂O₃, SiO₂ und dergleichen, hergestellt. Die Glasmaterialien wurden in einen Platinschmelztiegel gegeben und bei einer Temperatur von 1400 bis 1550°C für einen Zeitraum von 60 bis 120 Minuten geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und anschließend auf Raumtemperatur unter Erhalt eines Glaskörpers langsam abgekühlt. Der so erhaltene Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gegeben und von Raumtemperatur auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 800 bis 1200°C bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt, so daß bei der bestimmten Temperatur Kristallisation für einen Zeitraum von 0,5 bis 1 Stunde erfolgte. Anschließend wurde der erhaltene Glaskörper im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei eine Glaskeramik wie in Beispielen 1 bis 21 erhalten wurde.

Die so erhaltenen Glaskeramiken wurden pulverisiert, so daß die präzipitierten Kristalle durch Röntgenstrukturanalyse identifiziert werden konnten. Die entsprechenden Glaskeramiken wurden auf Biegefestigkeit und mechanische Festigkeit durch eine Dreipunkt-Biegefestigkeit-Testmethode (JIS R 1601) geprüft. Ferner wurde die maschinelle Bearbeitbarkeit der entsprechenden Glaskeramiken mit einem Werkzeugstahlbohrer (Durchmesser 1,5 mm) bestimmt und in drei Gruppen eingeteilt. # möglich, ┤ gut, @ hervorragend. Ferner wurde die Härte der entsprechenden Glaskeramiken mit einem Vickers-Härtemesser bestimmt. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 1 zusammengefaßt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, hatten die Glaskeramiken in den Beispielen 1 bis 21 eine Vickers-Härte von 320 bis 450 kg/mm², ähnlich der Vickers-Härte des natürlichen Zahnes von ca. 370 kg/m². Sie wiesen eine hohe Biegefestigkeit von 1700 bis 3200 kg/cm² und eine hervorragende maschinelle Bearbeitbarkeit auf.

Tabelle 1(1)

Tabelle 1(2)

Tabelle 1(3)

Tabelle 1(4)

Tabelle 1(5)

Tabelle 1(6)

Beispiele 22 bis 28 Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken A2

Glasrohmaterialien, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden hergestellt unter Verwendung von Oxiden, Karbonaten, Fluoriden und anderen Materialien, z. B. CaCO₃, K₂CO₃, MgO, MgF₂, Al₂O₃, SiO₂ und dergleichen. Die Glasrohmaterialien wurden in einen Platinschmelztiegel gegeben und bei einer Temperatur von 1400 bis 1550°C für eine Dauer von 60 bis 120 Minuten geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und langsam auf Raumtemperatur unter Erhalt eines Glaskörpers abgekühlt. Der so erhaltene Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gelegt und von Raumtemperatur auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 550 bis 800°C (entsprechend einer Temperatur um 10 bis 100°C höher als der Glasumwandlungspunkt) mit einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt und bei der bestimmten Temperatur für eine Dauer von 0,5 bis 100 Stunden gehalten. Anschließend wurde der Glaskörper auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 800 bis 1200°C (entsprechend der um 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt) mit einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt, so daß Kristallisation bei der bestimmten Temperatur in einem Zeitraum von 2 bis 10 Stunden erfolgte. Der erhaltene Glaskörper wurde im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Glaskeramiken der Beispiele 22 bis 28 erhalten wurden.

Die so erhaltenen Glaskeramiken wurden pulverisiert, so daß die präzipitierten Kristalle durch Röntgenstrukturanalyse identifiziert werden könnten. Die entsprechenden Glaskeramiken wurden auf die Vickers-Härte, Biegefestigkeit und maschinelle Verarbeitbarkeit in derselben Weise wie in den Beispielen 1 bis 21 geprüft. Die Ergebnise wurden in Tabelle 2 zusammengefaßt. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, zeigen die Glaskeramiken in den Beispielen 22 bis 28 eine Vickers-Härte von 340 bis 450 kg/mm², ähnlich der Vickers-Härte des natürlichen Zahnes und weisen eine hohe Biegesteifigkeit von 1700 bis 1300 kg/cm² und eine hervorragende maschinelle Verarbeitbarkeit auf. Ferner wurden die entsprechenden Glaskeramiken auf ihre Lichttransmissionseigenschaften optisch überprüft. Dabei ergab sich, daß die Glaskeramiken in den Beispielen 22 bis 28 hervorragende Lichttransmissionseigenschaften (dargestellt durch das Symbol @ in Tabelle 2) aufwiesen.

Tabelle 2(1)

Tabelle 2(2)

Beispiele 28 bis 49 Glaskeramiken B1

Glasrohmaterialien, wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden unter Verwendung von Oxiden, Karbonaten, Fluoriden und anderen Materialien, z. B. CaCO₃, K₂CO₃, Na₂CO₃, MgO, MgF₂, Al₂O₃, SiO₂ und dergleichen, hergestellt. Die Glasrohmaterialien wurden in einen Platinschmelztiegel gegeben und bei einer Temperatur von 1400 bis 1550°C für einen Zeitraum von 60 bis 120 Minuten geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und anschließend langsam auf Raumtemperatur unter Erhalt eines Glaskörpers abgekühlt. Der so erhaltene Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gegeben und von Raumtemperatur auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 800 bis 1200°C bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt, so daß Kristallisation bei der bestimmten Temperatur in einem Zeitraum von 0,5 bis 10 Stunden erfolgte. Der erhaltene Glaskörper wurde im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Glaskeramiken der Beispiele 29 bis 49 erhalten wurden.

Die so erhaltenen Glaskeramiken wurden in derselben Weise wie in den Beispielen 1 bis 21 pulverisiert, so daß die präzipitierten Kristalle mit Röntgenstrukturanalyse identifiziert werden konnten. Die entsprechenden Glaskeramiken wurden auf Biegefestigkeit und mechanische Bearbeitbarkeit in derselben Weise wie in den Beispielen 1 bis 21 überprüft. Ferner wurde die chemische Beständigkeit der Glaskeramiken wie folgt bestimmt. Nachdem die Glaskeramiken in 90 ml einer wäßrigen, 10%igen Salzsäurelösung und in 90 ml einer wäßrigen 10%igen NaOH-Lösung bei Raumtemperatur für 24 Stunden eingetaucht wurden, wurde die Abnahme des Gewichtes als Maß für die Säure- und Alkalibeständigkeit bestimmt. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 3 zusammengefaßt. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, hatten die Glaskeramiken in den Beispielen 29 bis 49 eine Vickers-Härte von 320 bis 480 kg/mm², ähnlich der Vickers-Härte von ca. 370 kg/mm² des vom Zahnschmelz überzogenen Teils des natürlichen Zahnes und wiesen eine hohe Biegefestigkeit von 2000 bis 3200 kg/cm² und eine zufriedenstellende maschinelle Verarbeitbarkeit auf. Zusätzlich zeigten die entsprechenden Glaskeramiken eine hervorragende chemische Beständigkeit, wobei ihre Säure- und Alkalibeständigkeit im Bereich von 0,20 bis 0,50 mg/cm² und entsprechend im Bereich von 0,011 bis 0,049 mg/cm² lag.

Tabelle 3(1)

Tabelle 3(2)

Tabelle 3(3)

Tabelle 3(4)

Tabelle 3(5)

Tabelle 3(6)

Beispiele 50 bis 56 Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken B2

Glasrohmaterialien, wie in Tabelle 4 gezeigt, wurden unter Verwendung von Oxiden, Karbonaten, Fluoriden und anderen Materialien, z. B. CaCO₃, K₂CO₃, Na₂CO₃, MgO, MgF₂, Al₂O₃, SiO₂ und dergleichen, hergestellt. Die Glasrohmaterialien wurden in einen Platinschmelztiegel gegeben und bei einer Temperatur von 1400 bis 1550°C für einen Zeitraum von 60 bis 120 Minuten geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde gegossen und anschließend auf Raumtemperatur unter Erhalt eines Glaskörpers langsam abgekühlt. Der so erhaltene Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gegeben und von Raumtemperatur auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 550 bis 800°C (entsprechend der um 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt) bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute aufgeheizt und bei der bestimmten Temperatur für eine Dauer von 0,5 bis 100 Stunden gehalten. Dann wurde der Glaskörper auf eine bestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches von 800 bis 1200°C (entsprechend der 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasumwandlungspunkt) bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute aufgeheizt, so daß Kristallisation bei der bestimmten Temperatur innerhalb eines Zeitraums von 0,5 bis 10 Stunden erfolgte. Der erhaltene Glaskörper wurde im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Glaskeramiken der Beispiele 50 bis 56 erhalten wurden.

Die so hergestellten Glaskeramiken wurden pulverisiert, so daß die präzipitierten Kristalle durch Röntgenstrukturanalyse identifiziert werden konnten. Die entsprechenden Glaskeramiken wurden auf Vickers-Härte, Biegefestigkeit, maschinelle Verarbeitbarkeit und chemische Beständigkeit in derselben Weise wie in den Beispielen 39 bis 49 untersucht. Ferner wurden die entsprechenden Glaskeramiken durch optische Bewertung auf ihre Lichttransmissionseigenschaften überprüft. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 4 zusammengefaßt. Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, haben die Glaskeramiken in den Beispielen 50 bis 56 eine Vickers-Härte von 320 bis 410 kg/mm² ähnlich der Vickers-Härte des natürlichen Zahnes, und wiesen eine hohe Biegefestigkeit von 2400 bis 3300 kg/cm² und eine zufriedenstellende maschinelle Verarbeitbarkeit auf. Ferner hatten die entsprechenden Glaskeramiken hervorragende Lichttransmissionseigenschaften. Zusätzlich war die chemische Beständigkeit der entsprechenden Glaskeramiken hervorragend und lag im Bereich von 0,20 bis 0,45 mg/cm² bzw. im Bereich von 0,021 bis 0,053 mg/cm².

Tabelle 4(1)

Tabelle 4(2)

Beispiel 57 Künstliche Zahnkrone

Die Glaszusammensetzung aus Beispiel 5 wurde bei 1500°C für 90 Minuten geschmolzen. Das geschmolzene Glas wurde in eine Gußform gegossen, hergestellt aus einem gipsfreien, feuerfesten Zahninvestmentguß, und anschließend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei ein Glaskörper in Form einer Zahnkrone erhalten wurde. Der so erhaltene Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gegeben und von Raumtemperatur auf 950°C bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt, so daß Kristallisation bei der bestimmten Temperatur für 2 Stunden eintrat. Anschließend wurde der erhaltene Glaskörper im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt und so eine künstliche Zahnkrone in der gewünschten Form aus Glaskeramik erhalten.

Beispiel 58 Künstliche Zahnkrone

Ein wie eine Zahnkrone geformter Glaskörper wurde unter Verwendung der Glaszusammensetzung wie in Beispiel 26 in derselben Weise wie in Beispiel 57 hergestellt.

Der so hergestellte Glaskörper wurde in einen elektrischen Ofen gegeben und von Raumtemperatur auf 670°C bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute aufgeheizt und für 20 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurde der erhaltene Glaskörper weiter auf 940°C bei einer konstanten Rate von 3°C/Minute erhitzt, so daß Kristallisation bei der Temperatur für 2 Stunden eintrat. Anschließend wurde der erhaltene Glaskörper im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei eine künstliche Zahnkrone aus Glaskeramik mit einer bestimmten Form und bestimmten Lichttransmissionseigenschaften erhalten wurden.

Beispiel 59 Künstliche Zahnkrone

Ein Block von 20×20×50 mm wurde aus der Glaskeramik, wie in Beispiel 33 erhalten, ausgeschnitten. Der Block wurde auf einer Drehbank mit einem Bohrer bearbeitet, um so eine künstliche Zahnkrone in der gewünschten Form aus der Glaskeramik herzustellen.

Beispiel 60 Künstliche Zahnkrone

Eine künstliche Zahnkrone aus Glaskeramik mit entsprechenden Lichttransmissionseigenschaften wurde aus Glaskeramik, erhalten in Beispiel 55, mit entsprechenden Lichttransmissionseigenschaften in derselben Weise wie in Beispiel 59 hergestellt. Wie oben beschrieben, haben die Glaskeramiken A1, hergestellt durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Glimmerkristalls und mindestens eines Kristalls aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, aus Glas, enthaltend CaO, K₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor innerhalb eines bestimmten Bereiches, den Vorteil, daß die Glaskeramiken die gewünschte Härte, hervorragende mechanische Festigkeit und maschinelle Bearbeitbarkeit aufweisen. Ferner können die Glaskeramiken A2 mit der gewünschten Härte, hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit und Lichttransmissionseigenschaften durch Anwendung zweier Hitzebehandlungsschritte auf das zuvor erwähnte Glas erhalten werden. Andererseits haben Glaskeramiken B1, hergestellt durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristalls und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, aus Glas, enthaltend CaO, K₂O, Na₂O, MgO, SiO₂, Al₂O₃ und Fluor innerhalb eines bestimmten Bereiches, den Vorteil, daß die Glaskeramiken eine erwünschte Härte, hervorragende mechanische Festigkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und chemische Beständigkeit aufweisen. Ferner können Glaskeramiken B2 mit einer erwünschten Härte, hervorragender mechanischer Festigkeit, maschineller Bearbeitbarkeit, chemischer Beständigkeit und Lichttransmissionseigenschaften durch Anwendung zweier Hitzebehandlungsschritte auf das zuvor erwähnte Glas hergestellt werden. Zusätzlich können hervorragende künstliche Zahnkronen aus diesen Arten von Glaskeramiken hergestellt werden.

Claims

1. Glaskeramiken, hergestellt durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Glimmerkristalls, bestehend aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, aus Glas, wobei das Glas die folgenden Komponenten innerhalb des angegenbenen Bereiches enthält: Gew.-% CaO|2 bis 17 K₂O 0,5 bis 5 MgO 20 bis 50 SiO₂ 30 bis 50 Al₂O₃ 5 bis 30 Fluor (berechnet als F) 1,5 bis 14

2. Glaskeramiken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂, enthält.

3. Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas mit den Bestandteilen, die in folgenden Bereichen vorliegen: Gew.-% CaO|2 bis 17 K₂O 0,5 bis 5 MgO 20 bis 35 SiO₂ 30 bis 50 Al₂O₃ 5 bis 30 Fluor (berechnet als F) 1,5 bis 14

nacheinander bei einer um 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt und bei einer um 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt erhitzt wird, wobei aus dem Glas ein Kalzium-Kalium-Glimmerkristall präzipitiert, der aus Ca-K-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit und Diopsid, besteht.

4. Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mindestens eine Komponente, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂, enthält.

5. Glaskeramiken, hergestellt durch Präzipitation eines Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristalls, bestehend aus Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, aus Glas, wobei das Glas die folgenden Komponenten innerhalb der angegebenen Bereiche enthält Gew.-% CaO|2 bis 17 K₂O 0,5 bis 5 Na₂O 0,1 bis 4 MgO 15 bis 35 SiO₂ 30 bis 49 Al₂O₃ 5 bis 30 Fluor (berechnet als F) 1,5 bis 14

6. Glaskeramiken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mindestens eine Komponente, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂, enthält.

7. Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas, enthaltend die Komponenten in den folgenden Bereichen Gew.-% CaO|2 bis 17 K₂O 0,5 bis 5 Na₂O 0,1 bis 4 MgO 15 bis 35 SiO₂ 30 bis 49 Al₂O₃ 5 bis 30 Fluor (berechnet als F) 1,5 bis 14

nacheinander bei einer um 10 bis 100°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt und bei einer um 100 bis 500°C höheren Temperatur als der Glasübergangspunkt erhitzt wird, wobei aus dem Glas ein Kalzium-Kalium-Natrium-Glimmerkristall präzipiert, der aus Ca-K-Na-Mg-Al-Si-O-F und mindestens einem Kristall, ausgewählt aus Enstatit, Akermanit, Diopsid, Anorthit und Richterit, besteht.

8. Verfahren zur Herstellung von Glaskeramiken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mindestens eine Komponente, ausgewählt aus SrO, TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, Y₂O₃ und ZrO₂, enthält.

9. Künstliche Zahnkrone, enthaltend die Glaskeramiken, wie in einem der Ansprüche 1, 3, 5 und 7 beschrieben.

10. Künstliche Zahnkrone, enthaltend die Glaskeramiken, hergestellt durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 2, 4, 6 und 8.