ES2565514T3

ES2565514T3 - Materiales de silicato de litio

Info

Publication number: ES2565514T3
Application number: ES10013142.4T
Authority: ES
Inventors: Marcel Schweiger; Volker Rheinberger; Harald Bürke; Wolfram HÖLAND
Original assignee: Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2016-04-05
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: EP2479153A2; US8047021B2; US20090291820A1; ES2806031T3; EP2305614B1; EP2284133A3; EP2479153B1; ES2859782T3; EP2479153A3; US20080125303A1; JP4777625B2; US8042358B2; EP2269960A3; HUE027211T2; JP2010168278A; ATE553071T1; DE10336913C9; US20080120994A1; JP2017128502A; US7816291B2

Abstract

Procedimiento para la preparación de una restauración dental, que comprende (a) producir una masa fundida de un vidrio de partida que contiene los componentes iniciales SiO2, Li2O, K2O, Al2O3 y P2O5 como componentes principales, (b) verter la masa fundida del vidrio de partida en un molde para formar una pieza en bruto de vidrio de partida y enfriar la pieza en bruto de vidrio hasta la temperatura ambiente, (c) someter la pieza en bruto de vidrio de partida a un primer tratamiento térmico a una primera temperatura para proporcionar un producto de vidrio que contiene unos núcleos adecuados para la formación de cristales de metasilicato de litio, o (b') verter la masa fundida del vidrio de partida en un molde para formar una pieza en bruto de vidrio de partida y enfriar la pieza en bruto de vidrio hasta una primera temperatura de 450 a 550ºC, (c') mantener la pieza en bruto de vidrio de partida a la primera temperatura durante un período de 5 minutos a 50 minutos para proporcionar un producto de vidrio que contiene unos núcleos adecuados para la formación de cristales de metasilicato de litio, (d) someter el producto de vidrio de la etapa (c) o (c') a un segundo tratamiento térmico a una segunda temperatura que es superior a la primera temperatura para obtener la pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal, y (e) conformar la pieza en bruto de silicato de litio con metasilicato de litio como fase cristalina principal a una geometría deseada por mecanizado o por prensado en caliente para formar un producto de silicato de litio conformado.

Description

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DESCRIPCION

Materiales de silicato de litio.

La presente invencion se refiere a materiales de silicato de litio que pueden conformarse facilmente por mecanizado y transformarse a continuacion en productos conformados de alta resistencia.

Existe una creciente demanda de materiales que puedan procesarse para obtener productos de restauracion dental, tales como coronas, restauraciones intracoronarias (“inlays”) y puentes, mediante fresadoras controladas por ordenador. Dichos metodos de tipo CAD/CAM resultan muy atractivos porque permiten proporcionar rapidamente al paciente la restauracion deseada. Asf, el dentista tiene a su disposicion un llamado tratamiento en el consultorio (“chair-side”).

Sin embargo, los materiales adecuados para su procesamiento mediante metodos de diseno asistido por ordenador/mecanizado asistido por ordenador (CAD/CAM) tienen que cumplir un perfil muy espedfico de propiedades.

En primer lugar, en la restauracion final que se prepare, dichos materiales tienen que tener unas propiedades opticas atractivas, tales como una translucidez y un tono de color que imiten el aspecto de los dientes naturales. Ademas, tienen que tener una resistencia y una durabilidad qrnmica elevadas para que puedan adoptar la funcion del material dental natural y mantener estas propiedades durante un penodo suficiente, a la vez que estan en permanente contacto con los fluidos de la cavidad bucal, que pueden ser incluso agresivos, por ejemplo de naturaleza acida.

En segundo lugar, lo que es de gran importancia, debe ser posible mecanizarlos de un modo sencillo para obtener la forma deseada sin que se produzca un indebido desgaste de las herramientas utilizadas y en un tiempo breve. Esta caractenstica exige una resistencia relativamente baja del material y, por lo tanto, contrasta con las propiedades deseadas para la restauracion final, tal como se han mencionado anteriormente.

La dificultad de combinar las propiedades de baja resistencia en la etapa de procesamiento del material y de alta resistencia de la restauracion final se refleja en los materiales conocidos para procesamiento CAD/CAM, que son insatisfactorios, particularmente, en lo que respecta a su facil mecanizabilidad.

El documento DE-A-197 50 794 da a conocer vitroceramicas de disilicato de litio destinadas principalmente a ser conformadas en la geometna deseada por un proceso de prensado en caliente, en el que el material fundido se comprime en estado viscoso. Tambien es posible conformar estos materiales por procesos de fresado asistido por ordenador. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el mecanizado de estos materiales da lugar a un desgaste muy elevado de las herramientas y a tiempos de procesamiento muy prolongados. Estas desventajas estan causadas por las elevadas resistencia y tenacidad impartidas principalmente a los materiales por la fase cristalina de disilicato de litio. Por otra parte, se ha puesto de manifiesto que las restauraciones mecanizadas tienen una resistencia de borde baja. El termino “resistencia de borde” se refiere a la resistencia de las partes de la restauracion que tienen un espesor pequeno, del orden de unas pocas 1/10 mm.

Tambien se han intentado otros enfoques para lograr una facil mecanizabilidad junto con una alta resistencia de la restauracion final. Los documentos EP-B-774 993 y EP-B-817 597 describen materiales ceramicos a base de AhO3 o ZrO2, que se mecanizan en estado no sinterizado, tambien llamado “estado verde”. A continuacion, los cuerpos verdes se sinterizan para aumentar su resistencia. Sin embargo, estos materiales ceramicos sufren una contraccion drastica de hasta el 50% en volumen (o hasta el 30% como contraccion lineal) durante la etapa final de sinterizacion. Esto provoca dificultades en la preparacion de las restauraciones con las dimensiones deseadas exactas. Esta contraccion sustancial representa un problema particular si se fabrican restauraciones complejas, tales como un puente de varios tramos.

A traves de S.D. Stookey: “Chemical Machining of Photosensitive Glass”, Ind. Eng. Chem., 45, 115-118 (1993) y S.D. Stookey: “Photosen-sitively Opacifiable Glass” US-A-2 684 911 (1954), se sabe tambien que, en las vitroceramicas de silicato de litio, en un primer momento puede formarse una fase metaestable. Por ejemplo, en las vitroceramicas fotosensibles (Fotoform®, FotoCeram®), se forman partfculas de Ag mediante luz UV. Estas partfculas de Ag sirven como agente de cristalizacion en una fase de metasilicato de litio. En una etapa posterior, las zonas expuestas a la luz se lavan con HF diluido. Este procedimiento es posible porque la solubilidad de la fase de metasilicato de litio en HF es mucho mayor que la solubilidad del vidrio matriz. La parte de vidrio remanente despues de dicho proceso de solubilizacion (Fotoform®) puede transferirse a una vitroceramica de disilicato de litio (FotoCeram®) mediante un tratamiento termico adicional.

Por otro lado, las investigaciones de Borom, por ejemplo, M.-P. Borom, A.M. Turkalo, R.H. Doremus: “Strength and Microstructure in Lithium Disilicate Glass-Ceramics”, J. Am. Ceream. Soc., 58, No. 9-10, 385-391 (1975) y M.-P. Borom, A.M. Turkalo, R.H. Doremus: “Verfahren zum Herstellen von Glaskeramiken” DE-A-24 51 121 (1974), ponen de manifiesto que una vitroceramica de disilicato de litio puede cristalizar en primer lugar y en cantidades variables

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como fase de metasilicato de litio metaestable. Sin embargo, tambien existen composiciones que cristalizan en forma de fase de disilicato desde el principio y en las que la fase de metasilicato no esta presente en absoluto. No se ha publicado ninguna investigacion sistematica de este efecto. A partir de las investigaciones de Borom se sabe tambien que la vitroceramica que contiene metasilicato de litio como fase principal tiene una resistencia reducida en comparacion con la de una vitroceramica que solo contiene una fase de disilicato de litio.

El documento US 6 455 451 B1 se refiere a un procedimiento para preparar una restauracion dental. Dicho procedimiento comprende: proporcionar una masa fundida de un vidrio que comprende SiO2, Li2O, K2O, AhO3 y P2O5 como componentes principales; enfriar la masa fundida con agua o introducirla en moldes de acero para producir una pieza en bruto de partida; someter la pieza en bruto de partida a una etapa de nucleacion, que se lleva a cabo dentro de un intervalo de 450°C a 700°C y, preferentemente, dentro de un intervalo de 500°C a 650°C por un penodo comprendido entre 0,5 horas y 4 horas; a continuacion, llevar a cabo una etapa de crecimiento cristalino dentro de un intervalo de 800°C a 1.000°C y, preferentemente, dentro de un intervalo de 830°C a 930°C por un penodo comprendido entre 0,5 horas y 48 horas; y someter la pieza en bruto a deformacion viscosa, por ejemplo, por mecanizado, para obtener una restauracion dental con la geometna deseada. Las mejores propiedades se obtienen cuando las fases de metasilicato de litio (Li2SiO3) y sflice estan practicamente ausentes, la fraccion volumetrica de Li3PO4 es menor del 5% y la fraccion volumetrica de disilicato de litio (Li2Si2O5) esta comprendida entre el 35% y el 60%.

Asf pues, los materiales del estado de la tecnica presentan algunas desventajas. Por consiguiente, un objetivo de la presente invencion consiste en eliminar dichas desventajas y, en particular, dar a conocer un material que, sobre todo, pueda ser conformado facilmente por procesos de fresado y recorte asistidos por ordenador y que, posteriormente, puedan convertirse en productos dentales de alta resistencia que presenten, asimismo, una alta durabilidad qrnmica y excelentes propiedades opticas, y que experimenten una contraccion drasticamente reducida durante dicha conversion final.

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la preparacion de una restauracion dental segun las reivindicaciones 1 a 12.

La presente invencion tambien se refiere a la utilizacion de una pieza en bruto de silicato de litio segun la reivindicacion 13 y a la pieza en bruto de silicato de litio segun la reivindicacion 14.

Sorprendentemente, se ha puesto de manifiesto que, mediante la utilizacion de un vidrio de partida con una composicion muy espedfica y un proceso espedfico, es posible obtener la vitroceramica segun la presente invencion, que presenta metasilicato de litio metaestable (Li2SiO3) como fase cristalina principal en lugar de disilicato de litio (Li2Si2O5). Esta vitroceramica de metasilicato de litio tiene una resistencia y una dureza bajas y, por consiguiente, puede mecanizarse facilmente para obtener la forma deseada, incluso para restauraciones dentales complejas, pero, despues de dicho mecanizado, puede convertirse mediante un tratamiento termico en un producto de vitroceramica de disilicato de litio con propiedades mecanicas excepcionales, excelentes propiedades opticas y una muy buena estabilidad qrnmica, que, en consecuencia, experimenta una contraccion muy limitada.

El material vitroceramico de silicato de litio puede comprender los siguientes componentes

Componente

SiO2

Li2O

K2O

Al2O3

P2O5

% en peso%

64.0 - 73,0

13.0 - 17,0

2.0 - 5,0 0,5 - 5,0

2.0 - 5,0

y comprende metasilicato de litio como fase cristalina principal.

Resulta preferido que el material de silicato de litio comprenda, ademas, los siguientes componentes adicionales, independientemente uno de otro

Componente

ZnO

Na2O

Me"O

ZrO2

oxidos metalicos colorantes y fluorescentes

% en peso

0,5 - 6,0, preferentemente 2,0 - 6,0 0,0 - 2,0

0,0 - 7,0, preferentemente 0,0 - 5,0 0,0 - 2,0

0,5 - 7,5,

siendo MeNO uno o mas miembros seleccionados entre el grupo que comprende CaO, BaO, SrO y MgO.

Resulta particularmente preferido un material de silicato de litio que comprende los siguientes componentes, independientemente uno de otro, en las siguientes cantidades:

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Componente

SiO2

U2O

K2O

AI2O3

P2O5

ZnO

Na2O

Me"O

ZrO2

oxidos metalicos colorantes y fluorescentes

% en peso

65.0 - 70,0

14.0 - 16,0

2.0 - 5,0

1.0 - 5,0

2.0 - 5,0

2.0 - 6,0 0,1 - 2,0

0,1 - 7,0, preferentemente 0,1 - 5,0 0,1 - 2,0 0,5 - 3,5

siendo MeNO uno o mas miembros seleccionados entre el grupo que comprende CaO, BaO, SrO y MgO, y

seleccionandose preferentemente el metal del uno o mas oxidos metalicos colorantes y fluorescentes dentro del grupo que comprende Ta, Tb, Y, La, Er, Pr, Ce, Ti, V, Fe y Mn.

La expresion “... independientemente el uno del otro...” significa que se selecciona, por lo menos, una de las cantidades preferidas, y que, por lo tanto, no es necesario que todos los componentes esten presentes en las cantidades preferidas.

Como componentes colorantes o componentes fluorescentes se pueden utilizar, por ejemplo, oxidos de elementos del bloque f, de modo que la lista de metales indicada anteriormente no debe considerarse limitante. Los componentes colorantes o fluorescentes garantizan que el color del producto dental final coincide con el del material natural de los dientes del paciente.

En la composicion anterior, el P2O5 actua como agente de nucleacion para los cristales de metasilicato de litio, y se requiere una concentracion minima del 2% en peso para la nucleacion necesaria.

Ademas de los componentes mencionados anteriormente, la vitroceramica puede comprender, ademas, componentes adicionales para mejorar la procesabilidad tecnica del vidrio. Dichos componentes adicionales pueden ser, particularmente, compuestos como B2O3 y F, que en general estan presentes en una cantidad comprendida entre el 0 y el 5,0% en peso.

Resulta particularmente preferido un material de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, que comprende entre el 67,0% y el 70,0% en peso de SiO2.

Sorprendentemente, se ha puesto de manifiesto que debe estar presente una parte volumetrica espedfica de metasilicato de litio para obtener excelentes propiedades de procesamiento. Por consiguiente, resulta preferente, ademas, que la fase cristalina de metasilicato de litio forme del 20% al 50% en volumen y, en particular, del 30% al 40% en volumen, del material de silicato de litio. Dicha porcion volumetrica provoca que los cristales esten presentes bastante alejados entre sf y, por consiguiente, evita una resistencia demasiado elevada del material de silicato de litio.

Preferentemente, los cristales de metasilicato de litio tienen forma laminar o de plaquitas. Esto proporciona una muy buena mecanizabilidad del material de silicato de litio sin utilizar mucha energfa y sin producirse roturas incontroladas. Este ultimo aspecto de rotura incontrolada es conocido, por ejemplo, en vidrios que son generalmente inadecuados para el mecanizado. Se supone que la morfologfa preferente de los cristales de metasilicato de litio es asimismo responsable de la resistencia de borde sorprendentemente alta de los productos, de modo que pueden fabricarse, por ejemplo, restauraciones dentales complejas a partir del material de silicato de litio.

El material de silicato de litio se encuentra en forma de pieza en bruto. Habitualmente, dicha pieza en bruto adopta la forma de pequeno cilindro o de bloque rectangular. La forma exacta depende del aparato espedfico utilizado para el mecanizado asistido por ordenador deseado de la pieza en bruto.

Preferentemente, tras el mecanizado, el material de silicato de litio tiene la forma de una restauracion dental, tal como una restauracion intracoronaria, una restauracion extracoronaria (“onlay”), un puente, un pilar, un revestimiento ("facing"), una carilla ("veneer"), una faceta, una corona, una corona parcial, una estructura ("framework") o una cofia ("coping").

Tambien se da a conocer un material de disilicato de litio que se forma en un procedimiento que incluye una etapa en la que se produce una fase que comprende principalmente metasilicato de litio cristalino, convirtiendose a continuacion el metasilicato de litio en disilicato de litio.

Tambien se da a conocer un producto dental formado por disilicato de litio, formandose dicho disilicato de litio en un

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procedimiento que incluye una etapa en la que se produce una fase que comprende principalmente metasilicato de litio cristalino, convirtiendose a continuacion el metasilicato de litio en disilicato de litio.

Segun la presente invencion, se prepara una pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal por un procedimiento que comprende

(a) producir una masa fundida de un vidrio de partida, que contiene los componentes iniciales SiO2, U2O, K2O, Al2O3 y P2O5 como componentes principales,

(b) verter la masa fundida del vidrio de partida en un molde para formar una pieza en bruto del vidrio de partida y enfriar dicha pieza en bruto de vidrio a la temperatura ambiente,

(c) someter la pieza en bruto del vidrio de partida a un primer tratamiento termico a una primera temperatura, a fin de obtener un producto de vidrio que contiene nucleos adecuados para la formacion de cristales de metasilicato de litio,

(d) someter el producto de vidrio de la etapa (c) a un segundo tratamiento termico a una segunda temperatura, que es mas alta que la primera temperatura, a fin de obtener la pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal.

Resulta preferido un procedimiento segun se ha descrito anteriormente, en el que el vidrio de partida de la etapa (a) comprende, ademas, ZnO, Na2O, MeNO, ZrO2 y oxidos metalicos colorantes y fluorescentes, donde MeNO es uno o mas miembros seleccionados entre el grupo que comprende CaO, BaO, SrO y MgO.

Resulta aun mas preferido un procedimiento tal como se ha descrito anteriormente, en el que el vidrio de partida de la etapa (a) comprende los siguientes componentes iniciales, independientemente uno de otro, en las siguientes cantidades

Componente

SiO2

Li2O

K2O

Al2O3

P2O5

ZnO

Na2O

MeIIO

ZrO2

oxidos metalicos colorantes y fluorescentes

% en peso

65.0 - 70,0

14.0 - 16,0

2.0 - 5,0

1.0 - 5,0

2.0 - 5,0

2.0 - 6,0 0,1 - 2,0

0,1 - 7,0, preferentemente 0,1 - 5,0 0,1 - 2,0 0,5 - 3,5

seleccionandose preferentemente el metal o metales del uno o mas oxidos metalicos colorantes y fluorescentes dentro del grupo que comprende Ta, Tb, Y, La, Er, Pr, Ce, Ti, V, Fe y Mn.

En la etapa (a) se produce una masa fundida de un vidrio de partida que contiene los componentes de la vitroceramica. Con este proposito, se prepara una mezcla correspondiente de materiales de partida adecuados, tales como carbonatos, oxidos y fosfatos, y se calienta a temperaturas, particularmente, comprendidas entre 1.300°C y 1.600°C, durante un penodo de 2 a 10 horas. Con el fin de obtener un grado de homogeneidad particularmente alto, la masa fundida de vidrio obtenida puede verterse sobre agua para formar granulos de vidrio, que se funden de nuevo.

En la etapa (b), la masa fundida del vidrio de partida se vierte en un molde correspondiente, por ejemplo, un molde de acero, y se enfna a temperatura ambiente para obtener un producto de vidrio.

Preferentemente, el enfriamiento se lleva a cabo de modo controlado, a fin de permitir una relajacion del vidrio y evitar tensiones en la estructura, que se asocian a cambios bruscos de temperatura. Como regla general, por consiguiente, la masa fundida se vierte en moldes precalentados, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 400°C. A continuacion, el producto se puede enfriar lentamente en un horno a temperatura ambiente.

En la etapa (c), el vidrio de partida se somete a un primer tratamiento termico a una primera temperatura, a fin de provocar la formacion de nucleos adecuados para cristales de metasilicato de litio. Preferentemente, este primer tratamiento termico comprende calentar el producto de vidrio durante un penodo comprendido entre 5 minutos y 1 hora a una primera temperatura comprendida entre 450°C y 550°C. En algunos casos, resulta conveniente combinar la etapa b) y la etapa c) para relajar el artfculo de vidrio y provocar la nucleacion de los cristales de

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metasilicato de litio en un unico tratamiento termico, por lo que un procedimiento tal como se ha descrito anteriormente, en el que la etapa (c) se sustituye por una modificacion de la etapa (b), de tal modo que, durante el proceso de enfriamiento, se mantiene una temperatura comprendida aproximadamente entre 450°C y 550°C durante un penodo comprendido aproximadamente entre 5 minutos y 50 minutos para obtener el producto de vidrio que contiene nucleos adecuados para la formacion de los cristales de metasilicato de litio durante la etapa (b), constituye otra forma de realizacion de la presente invencion.

Un procedimiento tal como se ha descrito anteriormente, en el que, en la etapa (c), el primer tratamiento termico comprende calentar la pieza en bruto del vidrio de partida a una temperatura comprendida aproximadamente entre 450°C y 550°C durante un penodo comprendido aproximadamente entre 5 minutos y 1 hora, constituye otra forma de realizacion preferente de la presente invencion.

A continuacion, el producto de vidrio que comprende los nucleos deseados se enfna a temperatura ambiente.

En la siguiente etapa (d), el producto de vidrio que comprende los nucleos deseados de Li2SiO3 se somete a un segundo tratamiento termico a una segunda temperatura, que es mas alta que la primera temperatura. Este segundo tratamiento termico da lugar a la formacion deseada de cristales de metasilicato de litio como componente mayoritario y, preferentemente, como unica fase cristalina, por lo que produce la vitroceramica de metasilicato de litio. Preferentemente, dicho segundo tratamiento termico de la etapa (d) comprende calentar el producto de vidrio que contiene nucleos adecuados para la formacion de cristales de silicato de litio a una segunda temperatura comprendida aproximadamente entre 600°C y 700°C durante un penodo comprendido aproximadamente entre 10 minutos y 30 minutos.

El perfil de temperatura de un proceso de este tipo se ejemplifica en la figura 1. Empezando a partir de la masa fundida (1), es decir, al final de la etapa a), la temperatura disminuye para la relajacion del producto en un intervalo de temperatura de 500°C a 450°C (2). A continuacion, la temperatura se puede llevar a la temperatura ambiente (lmea continua), etapa b), y a continuacion llevarse a una temperatura comprendida aproximadamente entre 450°C y 550°C, o se puede mantener dentro del intervalo de temperatura de 450°C a 500°C (lmea de puntos). En la zona marcada con el numero de referencia (3), etapa c), la nucleacion se produce a una temperatura comprendida entre 450°C y 550°C y resulta afectada por el P2O5. A continuacion, el material de vidrio se puede calentar directamente hasta una temperatura comprendida entre 600°C y 700°C y mantenerse a dicha temperatura (4), penodo durante el cual se forma metasilicato de litio, etapa d). A continuacion, el material se puede enfriar (lmea continua), por ejemplo a aproximadamente la temperatura ambiente, para su procesamiento de rectificado, fresado o procesamiento CAD-CAM, y luego puede llevarse a una temperatura comprendida aproximadamente entre 700°C y 950°C, o llevarse directamente a una temperatura comprendida entre 700°C y 950°C (lmea de puntos), a cuya temperatura (5) tiene lugar la segunda cristalizacion, formandose el disilicato de litio, y donde se puede llevar a cabo un tratamiento termico adicional o de prensado en caliente.

Dependiendo de la composicion espedfica del vidrio de partida seleccionado, el experto en la materia puede determinar las condiciones adecuadas en las etapas (c) y (d) para obtener materiales con la morfologfa y el tamano deseados de los cristales de metasilicato de litio mediante calorimetna diferencial de barrido (DSC) y analisis por difraccion de rayos X. Para ilustrar adicionalmente este procedimiento, las figuras 2 a 5, junto con las tablas I y II de la seccion de ejemplos, indican como se obtuvieron los datos relevantes para el ejemplo 13 utilizando dichas mediciones, siendo por consiguiente aplicables en general. Ademas, estos analisis permiten asimismo la identificacion de las condiciones que evitan o limitan la formacion de otras fases cristalinas no deseadas, tales como la de disilicato de litio, con una resistencia elevada, o la de cristobalita y fosfato de litio.

Tras la etapa (d), la vitroceramica obtenida se conforma. Esto se lleva a cabo mediante la etapa (e), en la que la vitroceramica de metasilicato de litio se mecaniza, preferentemente, para obtener un producto de vitroceramica con la forma deseada, particularmente, la forma de una restauracion dental. Dicho mecanizado se lleva a cabo, preferentemente, por recorte o fresado. Ademas, resulta preferente que el mecanizado se controle mediante un ordenador, particularmente utilizando dispositivos de fresado de tipo CAD/CAM. Esto permite que el dentista tenga a su disposicion un llamado tratamiento en el consultorio (“chair-side”) para tratar al paciente.

Una ventaja particular de la vitroceramica preparada segun el procedimiento de la presente invencion consiste en que la misma puede conformarse por mecanizado sin el indebido desgaste de las herramientas que se observa con los materiales tenaces y de alta resistencia segun la tecnica anterior. Esto se pone de manifiesto, particularmente, en la facil posibilidad de pulir y recortar las vitroceramicas segun la presente invencion. Por consiguiente, estos procesos de pulido y recorte exigen menos energfa y menos tiempo para preparar un producto aceptable que adopte la forma de restauraciones dentales incluso muy complejas.

Las restauraciones dentales de disilicato de litio se pueden producir de muchas maneras diferentes. Algunas de uso comun entre los protesicos dentales son las tecnicas CAD/CAM y de prensado en caliente. Los dentistas pueden utilizar un metodo CAD/CAM (Cerec 2®, Cerec 3®) para producir a pie de consulta una restauracion de disilicato de litio completamente ceramica. El resultado final es siempre una restauracion dental con disilicato de litio como fase cristalina principal. Con este proposito, se puede utilizar la pieza en bruto preparada segun el procedimiento de la

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presente invencion. Por consiguiente, la pieza en bruto de vitroceramica preparada segun el procedimiento de la presente invencion se puede procesar de las dos maneras, por CAD/CAM o por prensado en caliente, lo que resulta muy ventajoso para el usuario.

Para fabricar una restauracion dental mediante la tecnica de prensado en caliente, se somete un lingote preparado de acuerdo con el procedimiento de la presente invencion a un tratamiento termico a una temperatura comprendida aproximadamente entre 700°C y 1.200°C a fin de convertirlo en un estado viscoso. El tratamiento termico se lleva a cabo en un horno especial (EP 500®, EP 600®, Ivoclar Vivadent AG). El lingote de vitroceramica esta insertado en un material de revestimiento especial. Durante el tratamiento termico, la vitroceramica cristaliza adicionalmente. En este momento, la fase cristalina principal es disilicato de litio. La vitroceramica viscosa fluye a una presion comprendida entre 1 MPa y 4 MPa al interior de la cavidad del material de revestimiento a fin de obtener la forma deseada para la restauracion dental. Tras enfriar el molde de revestimiento a temperatura ambiente, la restauracion de disilicato de litio se puede desprender por chorro de arena. La estructura se puede recubrir adicionalmente con un vidrio o una vitroceramica por sinterizacion o prensado en caliente para obtener la restauracion dental final con un aspecto natural.

Para producir una restauracion dental mediante la tecnica CAD/CAM, los bloques de silicato de litio preparados segun el procedimiento de la presente invencion, con disilicato de litio como posible fase cristalina minoritaria, que tiene una resistencia comprendida aproximadamente entre 80 MPa y 150 MPa, se puede mecanizar facilmente en una unidad de CAM, tal como Cerec 2® o Cerec 3® (Sirona, Alemania). Tambien resultan adecuadas fresadoras mas grandes, tales como la DCS precimill® (DCS, Suiza). Por consiguiente, el bloque se coloca en la camara de rectificado mediante un soporte fijo o integrado. La construccion de la restauracion dental por CAD se lleva a cabo por un proceso de escaneado o mediante una camara optica en combinacion con una herramienta de software. Para una unidad, el proceso de fresado necesita entre 10 minutos y 15 minutos. Las unidades de fresado de copia, tales como Celay® (Celay, Suiza), tambien son adecuadas para el mecanizado de los bloques. En primer lugar, se fabrica una copia 1:1 de la restauracion deseada en cera dura. A continuacion, el modelo de cera se escanea mecanicamente y se transmite mecanicamente 1:1 a la herramienta de rectificado. Por consiguiente, el proceso de rectificado no esta controlado por ordenador. La restauracion dental fresada debe someterse a un tratamiento termico para obtener la vitroceramica de disilicato de litio deseada con una alta resistencia y un color similar al de los dientes. El tratamiento termico se lleva a cabo en un intervalo comprendido entre 700°C y 900°C durante un penodo comprendido aproximadamente entre 5 minutos y 30 minutos. La estructura se puede recubrir adicionalmente con un vidrio o una vitroceramica por sinterizacion o prensado en caliente para obtener la restauracion dental final con un aspecto natural.

Los bloques con disilicato de litio como fase cristalina principal solo pueden rectificarse en una fresadora de gran tamano, tal como la DCS precimill® (DCS, Suiza), debido a la elevada resistencia y la tenacidad de la vitroceramica. Por consiguiente, el bloque se coloca en la camara de rectificado mediante un soporte metalico fijo. La construccion de la restauracion dental por CAD se lleva a cabo por un proceso de escaneado en combinacion con una herramienta de software. Podna llevarse a cabo un tratamiento termico adicional dentro del intervalo de 700°C a 900°C con el fin de cerrar los defectos de superficie provocados por el proceso de rectificado. La estructura se puede recubrir adicionalmente con un vidrio o una vitroceramica por sinterizacion o prensado en caliente para obtener la restauracion dental final con un aspecto natural.

Ademas, se ha puesto de manifiesto que la vitroceramica de metasilicato de litio de facil mecanizado se puede convertir en un producto de vitroceramica de disilicato de litio mediante un tratamiento termico adicional. La vitroceramica de disilicato de litio obtenida no solo tiene excelentes propiedades mecanicas, tal como una resistencia elevada, sino tambien otras propiedades necesarias en un material para restauraciones dentales.

Por lo tanto, la presente invencion tambien se refiere a un procedimiento para preparar un producto de vitroceramica de disilicato de litio que comprende

(f) someter la vitroceramica de metasilicato de litio segun la presente invencion a un tercer tratamiento termico para convertir los cristales de metasilicato de litio en cristales de disilicato de litio.

En esta etapa (f), se lleva a cabo una conversion de los cristales de metasilicato de litio metaestables en cristales de disilicato de litio. Preferentemente, este tercer tratamiento termico implica una conversion completa en cristales de disilicato de litio y se lleva a cabo, preferentemente, por calentamiento a una temperatura comprendida entre 700°C y 950°C durante un penodo comprendido entre 5 minutos y 30 minutos. Las condiciones adecuadas para una determinada vitroceramica pueden determinarse llevando a cabo analisis por difraccion de rayos X a diferentes temperaturas.

Tambien se puso de manifiesto que la conversion en una vitroceramica de disilicato de litio esta asociada con una contraccion lineal muy pequena, de solo aproximadamente entre el 0,2% y el 0,3%, lo que es casi despreciable en comparacion con una contraccion lineal de hasta el 30% cuando se sinterizan ceramicas.

Resulta preferido un procedimiento tal como se ha descrito anteriormente, en el que la pieza en bruto de silicato de

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litio tiene una resistencia biaxial de, por lo menos, 90 MPa y una resistencia a la fractura de, por lo menos, 0,8 MPam0,5

En el procedimiento segun la presente invencion, la pieza en bruto de silicato de litio con metasilicato de litio como fase cristalina principal de la etapa (d) se conforma para obtener la geometna deseada por mecanizado o por prensado en caliente, obteniendose un producto de silicato de litio conformado.

Dicho procedimiento, en el que la pieza en bruto de silicato de litio conformada es una restauracion dental, es mas preferido, y un procedimiento en el que la restauracion dental es una restauracion intracoronaria, una restauracion extracoronaria, un puente, un pilar, un revestimiento, una carilla, una faceta, una corona, una corona parcial, una estructura o una cofia, es aun mas preferido.

Un procedimiento tal como se ha descrito anteriormente, en el que el mecanizado se lleva a cabo por rectificado o fresado, da lugar a una forma de realizacion preferida de la presente invencion, siendo aun mas preferido un procedimiento en el que el mecanizado esta controlado por ordenador.

Un procedimiento como el descrito anteriormente, pero que comprende, ademas, someter el producto de silicato de litio conformado a un tercer tratamiento termico a una tercera temperatura comprendida aproximadamente entre 700°C y 950°C durante un penodo comprendido aproximadamente entre 5 minutos y 30 minutos, es otro aspecto de la presente invencion, y dicho procedimiento es particularmente preferido cuando el producto de silicato de litio sometido al tercer tratamiento termico comprende metasilicato de litio como fase cristalina principal, y en el que el tercer tratamiento termico convierte los cristales de metasilicato de litio en cristales de disilicato de litio como fase cristalina principal de la restauracion dental.

Otra forma de realizacion preferida de la presente invencion es un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la contraccion que se produce durante el tercer tratamiento termico es menor del 0,5%, preferentemente menor del 0,3%, en volumen.

Un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, que comprende la conformacion de un material de silicato de litio hasta obtener la geometna deseada por prensado en caliente a fin de producir la restauracion dental es tambien un objeto de la presente invencion, siendo preferente un procedimiento para la fabricacion de una restauracion dental como se ha descrito anteriormente, en el que el prensado en caliente comprende someter el material de silicato de litio a un tratamiento termico a una temperatura comprendida aproximadamente entre 500°C y 1.200°C para convertir el material de silicato de litio en un estado viscoso y comprimir el material viscoso de silicato de litio a una presion comprendida aproximadamente entre 1 MPa y 4 MPa en un molde o matriz para obtener la restauracion dental con la geometna deseada.

Un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, en el que el material de silicato de litio sometido a tratamiento termico y prensado comprende cristales de metasilicato de litio, que se convierten en cristales de disilicato de litio durante el tratamiento termico y el prensado, es mas preferido.

Otra forma de realizacion preferida de la presente invencion es un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, que comprende un aumento de la resistencia y la resistencia a la fractura del material de silicato de litio.

Resulta preferido un procedimiento para la fabricacion de una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la restauracion dental tiene una resistencia biaxial de, por lo menos, 250 MPa y una resistencia a la fractura de, por lo menos, 1,5 MPam0,5.

Resulta preferido un procedimiento para la fabricacion de una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, que comprende, ademas, realizar un acabado a la restauracion dental para obtener un aspecto natural.

Lo mismo vale para un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la etapa de acabado comprende aplicar un recubrimiento a la restauracion dental mediante el laminado de materiales en polvo o el prensado en caliente de un material de recubrimiento sobre la restauracion dental sin acabado.

Resulta aun mas preferido un procedimiento, tal como se ha descrito anteriormente, en el que el tercer tratamiento termico tiene lugar durante la coccion de los materiales de laminado o el prensado en caliente del material de revestimiento sobre la restauracion dental no acabada.

Por lo tanto, finalmente se obtiene un producto que presenta todas las propiedades mecanicas, opticas y de estabilidad beneficiosas que hacen que las ceramicas de disilicato de litio sean atractivas para su uso como materiales de restauracion dental. Sin embargo, estas propiedades se alcanzan sin las desventajas de los materiales convencionales cuando se conforman por un proceso de tipo CAD/CAM, particularmente el indebido desgaste de las herramientas de fresado y recorte.

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En consecuencia, tambien se da a conocer un producto de vitroceramica de disilicato de litio que puede obtenerse por el procedimiento anterior para su preparacion y tiene disilicato de litio como fase cristalina principal. Preferentemente, el producto de vitroceramica de disilicato de litio se encuentra en forma de restauracion dental. Resulta mas preferido que, en la vitroceramica de disilicato de litio, los cristales de disilicato de litio formen entre el 60% y el 80% en volumen de la vitroceramica.

La conversion de la vitroceramica de metasilicato de litio en un producto de vitroceramica de disilicato de litio se asocia con un aumento sorprendentemente alto de la resistencia, en un factor de hasta aproximadamente 4. Tfpicamente, la vitroceramica de metasilicato de litio tiene una resistencia de aproximadamente 100 MPa y la conversion da lugar a una vitroceramica de disilicato de litio con una resistencia mayor de 400 MPa (medida como resistencia biaxial).

La presente invencion tambien se refiere a una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que se une y conecta un soporte a la pieza en bruto.

Una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que el soporte es de un material diferente que la pieza en bruto, constituye una forma de realizacion de la presente invencion.

Una pieza en bruto de material de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que el soporte esta formado por una aleacion, un metal, una vitroceramica o una ceramica, constituye una forma de realizacion preferida de la presente invencion.

Una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que el soporte esta formado por el mismo material que la pieza en bruto y conformado de una sola pieza con la pieza en bruto, es otra forma de realizacion de la presente invencion.

Una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que la pieza en bruto esta etiquetada con informacion, es otra forma de realizacion preferente.

Lo mismo vale para una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, en la que la informacion de la pieza en bruto comprende el material, el tamano y el tipo de forma que debe mecanizarse a partir de la pieza en bruto.

Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de una restauracion de silicato de litio, que comprende preparar una pieza en bruto de silicato de litio, tal como se ha descrito anteriormente, y recubrir a continuacion la restauracion dental con la pieza en bruto de silicato de litio.

Resulta preferido un procedimiento para fabricar una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, en el que se recubre una estructura dental por prensado en caliente de la pieza en bruto de silicato de litio sobre la estructura dental.

Resulta aun mas preferido un procedimiento para fabricar una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la estructura dental es una corona, una corona parcial, un puente, una cofia, una carilla, un revestimiento o un pilar, y un procedimiento de este tipo, en el que la estructura dental esta formada por un metal, una aleacion, una ceramica o una vitroceramica, es aun mas preferido.

Un procedimiento para fabricar una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la ceramica comprende oxido de circonio, oxido de aluminio, un oxido mixto de circonio, un oxido mixto de aluminio o una combinacion de los mismos, constituye una forma de realizacion particularmente preferida de la presente invencion.

Un procedimiento para fabricar una restauracion dental, tal como se ha descrito anteriormente, en el que la pieza en bruto de silicato de litio que se reviste sobre la estructura comprende cristales de metasilicato de litio, que se convierten en cristales de disilicato de litio durante el prensado en caliente de la pieza en bruto de silicato de litio sobre la estructura dental, constituye otro objeto preferido de la presente invencion.

La presente invencion se describe a continuacion con mayor detalle a partir de los ejemplos.

Ejemplos

Ejemplos 1 a 18 (invencion) y 19 a 20 (comparacion)

Se prepararon un total de 18 productos diferentes de vitroceramica de metasilicato de litio, asf como dos ceramicas, para su comparacion con las composiciones qmmicas indicadas en la tabla III, llevandose a cabo las etapas (a) a (d) del procedimiento descrito anteriormente, y finalmente se convirtieron en productos de vitroceramica de disilicato de litio mediante la etapa (e) del procedimiento descrito anteriormente.

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Con este proposito, se fundieron muestras de los correspondientes vidrios de partida en un crisol de platino-rodio a una temperatura de 1.500°C y durante un penodo de 3 horas (a).

Las masas fundidas de vidrio obtenidas se vertieron en moldes de acero precalentados a 300°C. Tras 1 minuto, las piezas en bruto de vidrio se introdujeron en un horno precalentado a una temperatura comprendida entre 450°C y 550°C. Los valores exactos de KB T [°C] y KB t [min] se indican en la tabla III para cada muestra. Tras este proceso de relajacion y nucleacion (b y c), se dejaron enfriar los bloques a temperatura ambiente. Las muestras nucleadas eran homogeneas y transparentes.

Las piezas en bruto de vidrio, que conteman nucleos para la cristalizacion, se sometieron a la etapa (d), es decir, al segundo tratamiento termico, a fin de cristalizar el metasilicato de litio, lo que significa que las piezas en bruto de vidrio se expusieron a una temperatura de aproximadamente 650°C durante un penodo de aproximadamente 20 minutos, excepto el ejemplo 3, que se cristalizo a 600°C.

El curso de la cristalizacion se investigo por DSC y las fases cristalinas resultantes se analizaron por XRD a fin de identificar las condiciones ideales para este tratamiento termico. Las “condiciones ideales”, en el contexto de la presente invencion, estan presentes si los dos picos de cristalizacion de la fase de metasilicato y la fase de disilicato, respectivamente, difieren hasta el punto de que, en el procedimiento de produccion, puede implementarse una diferenciacion clara, es decir, cuando se calienta una muestra a la primera temperatura de cristalizacion, tiene que garantizarse que, al alcanzarse la temperatura deseada dentro de la muestra, la temperatura en las regiones exteriores de la misma no alcanza la segunda temperatura de cristalizacion, es decir, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la primera y la segunda temperaturas de cristalizacion, mayor puede ser la masa de la muestra.

Para ilustrar adicionalmente el procedimiento, la figura 2 representa un grafico de DSC de uno de los ejemplos, el ejemplo 13, una muestra de vidrio enfriado y pulverizado que se calento con una velocidad de calentamiento de 10 K/min. La cristalizacion del metasilicato de litio (1), la cristalizacion del disilicato de litio (2), asf como la temperatura de transicion vftrea (3) y el intervalo de temperaturas (4) para la primera cristalizacion se observan claramente en dicho grafico de DSC.

Tambien se da un ejemplo del analisis del desarrollo de fases por XRD a alta temperatura del mismo ejemplo 13. Por consiguiente, la figura 3 representa la medicion de una muestra de vidrio a una velocidad de calentamiento constante de 2 K/min. A partir de dicha medicion, se puede observar que, en este caso, la cristalizacion del metasilicato de litio (1) se produce a una temperatura de 510°C y que, en este caso, la resolucion del metasilicato de litio y la cristalizacion del disilicato de litio (2) se producen a una temperatura de 730°C.

La figura 4 representa un analisis de fases por XRD del ejemplo 13 tras la nucleacion a 500°C durante 7 min y la primera cristalizacion a 650°C y 20 min.

Los datos correspondientes se presentan en la tabla I:

Tabla I:

1 Distancia interplanar d en 0,1 nm de barrido: 2 Distancia interplanar d en 0,1 nm de patron 3 fndice

4,628: 4,690 LS 020

3,296: 3,301 LS 111

: 2,708 LS 130

2,685: 2,700 LS 200

2,355: 2,342 LS 131

2,333: 2,331 LS 002

La figura 5 representa una micrograffa SEM de electrones retrodispersados del mismo ejemplo con la misma historia termica, con la superficie sometida a ataque qrnmico con HF al 1% durante 8 s. Pueden apreciarse claramente unos orificios que ponen de manifiesto la presencia anterior de cristales de metasilicato de litio.

En este momento, los bloques resultantes estaban listos para la etapa (e), es decir, la conformacion de la vitroceramica de metasilicato de litio en la forma deseada por corte con torno o por fresado en una fresadora CAD- CAM (por ejemplo, CEREC 3®). Se analizaron la mecanizabilidad y la resistencia de borde de las piezas en bruto de vitroceramica de metasilicato de litio obtenidas. Se cortaron 10 discos de una varilla de 12 mm de diametro para las mediciones de resistencia biaxial. Los resultados de estos analisis se recogen en la tabla IV. Se prepararon otros diez discos y se sometieron a un tercer tratamiento termico (f).

En caso de que las piezas en bruto contengan oxidos colorantes y fluorescentes, los bloques en el estado de

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metasilicato parecen tener un color rojizo o azulado. Este efecto desaparece cuando se forma la fase de disilicato y las piezas en bruto se vuelven del color deseado.

Por ultimo, las piezas en bruto de vitroceramica de metasilicato de litio se sometieron a una segunda cristalizacion, la etapa (f), a 850°C durante 10 min, excepto el ejemplo 3, que se cristalizo a 830°C, es decir, el tercer tratamiento termico, que en general se lleva a cabo a temperaturas comprendidas entre 700°C y 950°C, preferentemente entre 820°C y 880°C, y durante un penodo comprendido entre 5 minutos y 30 minutos, preferentemente entre 5 minutos y 20 minutos, para convertir el metasilicato de litio en disilicato de litio.

Se analizaron las fases cristalinas en los productos obtenidos. Para ilustrar adicionalmente el procedimiento, en la figura 6 se muestra el analisis de fases para el ejemplo 13 tras la nucleacion a 500°C durante 7 min, una primera cristalizacion a 650°C durante 20 min y una segunda cristalizacion a 850°C durante 10 min. Los datos correspondientes se presentan en la tabla II.

Tabla II:

5,369: 5,420 LS2 110

3,986: 3,978 LP 120

3,855: 3,834 LP 101

3,714: 3,737 LS2 130

3,629: 3,655 LS2 040

3,562: 3,581 LS2 111

2,929: 2,930 LS2 131

2,901: 2,908 LS2 200

2,379: 2,388 LS2 002

2,346: 2,35 LS2 221

2,283: 2,29 LS2 151

La figura 7 representa una micrograffa SEM de electrones retrodispersados del mismo ejemplo con la misma historia termica, con la superficie sometida a ataque qrnmico con HF al 3% durante 30 s, lo que provoca la eliminacion de la fase de vidrio y deja los cristales de disilicato de litio.

Ademas del analisis de las fases cristalinas, tambien se analizaron la resistencia biaxial y la durabilidad qrnmica de las muestras. Ademas, se evaluo su translucidez. Los resultados tambien se indican en la tabla IV.

En la tabla IV, las fases cristalinas detectadas se designan como se expone a continuacion:

LS - metasilicato de litio

LS2 - disilicato de litio

LP - fosfato de litio,

marcandose la fase principal en negrita.

Para obtener informacion sobre la mecanizabilidad, se llevaron a cabo pruebas en un Cerec® 3, utilizandose herramientas nuevas para cada prueba. Un “minicubo” de Lego® sirvio como modelo que tema que fresarse a partir de todas las composiciones sometidas a esta prueba y a partir de una vitroceramica reforzada con leucita llamada ProCAD®, de Ivoclar Vivadent AG. La secuencia de operacion fue la siguiente: En primer lugar, se freso una pieza en bruto de ProCAD®, luego se freso una pieza en bruto de la ceramica sometida a ensayo y, a continuacion, se volvio a fresar una pieza en bruto de ProCAD®. La mecanizabilidad se evaluo como “muy buena” si el tiempo necesario para fresar la pieza en bruto de la ceramica sometida a ensayo estaba por debajo del 95% del tiempo necesario para fresar la pieza en bruto de ProCAD®. Con tiempos comprendidos entre el 95% y el 105% de dicho tiempo, la mecanizabilidad se califico como “buena”, con tiempos comprendidos entre el 105% y el 115%, se califico de “aceptable” y con tiempos superiores al 115% se califico de “mala”. El tiempo medio necesario para el proceso de fresado fue de 14,0 minutos.

Para comparar la mecanizabilidad de las muestras de ensayo con otra vitroceramica, se preparo una pieza en bruto segun la composicion dada a conocer en el documento DE 197 50 794 y se sometio a la prueba descrita anteriormente. Tras 15 minutos se abandono la prueba, ya que solo se habfa fresado aproximadamente el 10% del volumen total a fresar y las herramientas utilizadas para el fresado ya estaban desgastadas, algo que no ocurrio con ninguna de las muestras de ensayo.

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La resistencia de borde se determino como se expone a continuacion:

Con una unidad de fresado (CEREC® 3), se fresaron piezas en bruto hasta obtener minicubos de Lego. Con un cortador de diamantes cilmdrico de 1,6 mm, se fresaron orificios ciegos. La calidad de dichos orificios ciegos se determino comparando el area de los bordes rotos con los de una muestra de referencia (ProCAD®). La relacion entre el area de los bordes rotos y el area del orificio ciego es una estimacion de la resistencia de borde.

Se considera que una resistencia de borde es “muy buena” si la relacion entre dichas zonas es menor que la de la referencia, se considera “buena” si las relaciones son aproximadamente iguales y se considera “aceptable” si el area es mayor del 110% de la muestra de referencia.

La durabilidad qmmica se determino segun la norma ISO 6872, es decir, como perdida de masa tras 16 h en acido acetico al 4% a 80°C. “Buena” significa que la solubilidad segun dicho metodo es menor de 100 pg/cm2.

La resistencia se midio como resistencia biaxial segun la norma ISO 6872 o como resistencia a la flexion en 3 puntos segun la norma EN 843-1:

Se fundieron y cristalizaron barras de 12 mm de diametro. A partir de estas barras, se serraron 20 discos con un espesor de 1,2 mm cada uno. A continuacion, 10 de estos discos se alisaron y sus superficies se pulieron con papel de SiC con un tamano de grano de 1.000. La resistencia biaxial se midio tal como se describe en la norma ISO 6872. Los otros 10 discos se cristalizaron por segunda vez a una temperatura comprendida entre 800°C y 900°C para obtener la fase de disilicato de litio. Estas muestras solidificadas se alisaron por ambas caras y sus superficies se pulieron con papel de SiC con un tamano de grano de 1.000. A continuacion, se midio la resistencia biaxial segun la norma ISO 6872.

Por comparacion, la resistencia a la flexion se midio en barras con un tamano de 25 x 3,5 x 3,0 mm serradas a partir de un bloque de la vitroceramica de metasilicato de litio. Estas barras se alisaron para obtener barras con un tamano de 25 x 2,5 x 2,0 mm, que luego se pulieron con papel de SiC con un tamano de grano de 1.000. Los bordes tambien se biselaron con papel de SiC con un tamano de grano de 1.000. La separacion fue de 20 mm. Los resultados son comparables a los resultados de resistencia biaxial.

Ademas, se determino la resistencia a la fractura mediante la aplicacion de una indentacion de Vickers sobre una superficie pulida y midiendo el tamano de los defectos originados de los bordes (metodo de la fuerza de indentacion, IF). Este metodo es util como metodo comparativo, pero no proporciona resultados en valores absolutos. Para la comparacion, se realizaron mediciones en muestras de flexion con muescas (SENB, SEVNB). Para las vitroceramicas de disilicato de litio se obtuvieron valores de resistencia a la fractura > 2 MPam0,5.

En la tabla II se recogen los valores de la resistencia biaxial y la resistencia a la fractura de las muestras con la fase de disilicato, es decir, las que se cristalizaron dos veces. Ademas, se indican cocientes que dan la relacion entre la resistencia biaxial del sistema de disilicato y la resistencia biaxial del sistema de metasilicato (factor de solidificacion biaxial) o la relacion entre la resistencia a la fractura del sistema de disilicato y la resistencia a la fractura del sistema de metasilicato (factor de solidificacion K1C).

La translucidez se determino despues de la segunda cristalizacion: se preparo una pieza de ensayo de 16 mm de diametro y con un espesor de 2 mm y se pulio por ambas caras. El valor de contraste CR se determino segun la norma BS 5612 (British Standard) mediante un colonmetro espectral (Minolta CM-3700d). La determinacion del valor de contraste consistio en dos mediciones individuales. La pieza de ensayo que se debe analizar se coloca frente a un cuerpo negro de ceramica con una reflexion maxima del 4% y, correspondientemente, frente a un cuerpo blanco de ceramica con una reflexion minima del 86%, que a continuacion se evaluan colorimetricamente. Utilizando piezas de ensayo altamente transparentes, la reflexion/absorcion esta provocada, principalmente, por el fondo de ceramica, mientras que la reflexion esta provocada por la pieza de ensayo, en caso de utilizarse un material opaco. El cociente entre la luz reflejada sobre el fondo negro y la luz reflejada sobre el fondo blanco es la cuantificacion del valor de contraste, siendo asf que la translucidez total corresponde a un valor de contraste de 0 y la opacidad total a un valor de contraste de 1. Las muestras se clasificaron como se expone a continuacion:

extraordinaria: muy buena: buena: aceptable: opaca:

CR < 0,4 0,4 < CR < 0,5 0,5 < CR < 0,6 0,6 < CR < 0,8 0,8 < CR

Ej. n°: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

KB T rci: 500 490 520 500 500 500 500 500 500 500 520 500 500 500 500 500 500 500 500 500

KB t [min]: 10 30 5 30 10 10 10 10 10 10 10 10 7 7 7 10 20 10 10 30

% en peso

Si02: 69,3 73,0 64,0 68,1 70,1 69,0 68,6 69,9 68,6 68,8 70,0 65,7 67,4 68,4 65,0 70,0 70,0 67,8 68,3 67,7

k2o: 4,3 4,4 4,2 4,2 4,5 4,3 4,3 4,4 2,0 5,0 5,0 4,1 4,0 2,7 2,0 4,4 3,8 4,1 4,3 4,2

Na20: 2,0 0,1 1,0 0,1 0,1 0,1 0,1

SrO: 2,0 2,0

BaO: 2,0 2,0 2,0

CaO: 2,0 1,0

Li20: 15,3 17,0 13,0 15,0 15,5 15,2 15,1 15,4 15,1 15,1 15,0 14,5 14,8 15,0 14,0 16,0 16,0 15,0 15,1 14,9

ai2o3: 1,1 1,1 4,0 5,0 1,1 1,1 1,1 1,1 3,0 1,1 1,1 1,1 1,1 3,0 4,1 1,8 1,1 1,1 0,0 0,0

P2O5: 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 5,0 3,8 2,0 3,8 3,8 3,5 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8

MgO: 1,0 0,0 1,0 0,0 5,0 1,0 1,0 1,0 0,0 1,0 0,9 1,0 0,5 0,1 0,0 0,3 0,1 0,1 1,0 1,0

Zr02: 2,0 1,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

ZnO: 5,2 0,7 6,0 3,9 0,0 3,6 4,1 2,4 4,3 3,2 6,0 2,8 4,7 5,2 4,0 2,0 4,5 4,8 5,1 5,0

Ti02: 1,6

v2o5: 0,2

Fe203: 0,2

Mn02: 0,2 0,5

Ce02: 2,0 0,5 2,0 1,0 0,4 1,0 0,4 0,5

y2o3: 2,4

La203: 0,5 0,3 1,0 0,1 0,1 0,3 3,4

Pr203: 1,0

Ta205: 1,5

Tb407: 1,5 0,5 0,5 0,5

Er203: 1,0 0,3

: 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

Tabla IV

Ej. n°: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fases presentes tras la 1a cristalizacion: LS LS, LS2 LS LS LS, LS2 LS LS LS, LS2 LS LS

fases presentes tras la: LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP

Ej. n°: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2a cristalizacion

resistencia biaxial tras la 2a cristalizacion: 359 424 250 314 324 472 426 404 356 319

factor de solidificacion biaxial: 3.0 2,4 2.5 3,4 2,4 3,5 3,5 2,3 3.2 2,7

K1C [MPamU 3] tras la 2a cristalizacion: 1,6 2,2 1,9 1,9 1,8 2,3 1,8 2,4 1,9 1,8

factor de solidificacion K1C: 1,8 1,7 2,6 2,5 1,6 2,4 2,0 1.9 1,9 1,8

tiempo de rectificado en comparacion con ProCAD: 93% 103% 95% 89% 98% 93% 94% 105% 94% 94%

mecanizabilidad: muy buena buena muy buena muy buena buena muy buena muy buena buena muy buena muy buena

resistencia de borde: buena muy buena buena buena buena buena aceptable buena aceptable buena

translucidez: muy buena n.m. n.m. n.m. n.m. extraordinary n.m. n.m. aceptable n.m.

durabilidad quimica (ISO 6872): buena buena buena buena buena buena buena buena buena buena

Ej. n°: 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

fases presentes tras la 1a cristalizacion: LS, LS2 LS LS LS LS LS LS LS LS2 LS2

fases presentes tras la 2a cristalizacion: LS2, LP, LS LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP LS2, LP

resistencia biaxial tras la 2a cristalizacion: 301 354 381 389 342 329 420 387 440 405

factor de solidificacion biaxial: 1,7 2,9 3.0 3,1 2,6 2,9 3,2 3,4 2.2 2.1

K1C [MPamU 3] tras la 2a cristalizacion: 2,1 2.0 1,9 2,0 1,8 1,7 2,1 1,9 1,8 1,9

factor de solidificacion K1C: 1,6 1,9 2,1 1,8 2,0 1,6 2,2 1,9 1,0 1,5

tiempo de rectificado en comparacion con ProCAD: 115% 98% 90% 91% 94% 100% 95% 94% 119% 129%

mecanizabilidad: aceptable muy buena muy buena muy buena muy buena buena buena muy buena mala mala

resistencia de borde: buena aceptable muy buena muy buena muy buena muy buena muy buena buena buena buena

translucidez: n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Los datos de la tabla II muestran que las vitroceramicas de metasilicato de litio combinan una muy buena mecanizabilidad y una elevada resistencia de borde con la facil posibilidad de convertirlas por un sencillo tratamiento termico en vitroceramicas de disilicato de litio, que tienen una resistencia a la flexion muy alta, asf como una excelente durabilidad qrnmica y una buena translucidez, siendo todas ellas propiedades que las hacen muy atractivas como materiales utiles para la fabricacion de restauraciones dentales.

A continuacion se describen algunos ejemplos con mayor detalle:

Ejemplo 1:

El vidrio se fundio a una temperatura de 1.500°C durante 3 horas y se vertio en moldes de acero precalentados a 300°C. Al cabo de un minuto, las barras de vidrio se introdujeron en un horno de enfriamiento y se templaron a 500°C durante 10 minutos, y a continuacion se enfriaron a temperatura ambiente.

El vidrio era homogeneo y transparente.

A continuacion, la barra de vidrio se sometio a una primera cristalizacion a 650°C por un penodo de 20 minutos.

Se cortaron unos discos a partir de esta barra cilmdrica ceramizada y se midio la resistencia biaxial. El contenido de fases se analizo mediante XRD (difraccion de rayos X). Se detecto unicamente fase de metasilicato de litio. La resistencia biaxial fue de 119 +/- 25 MPa.

Tambien se midio el tiempo de fresado de los cuerpos de ensayo. El tiempo de fresado del cuerpo de ensayo fue un minuto inferior al de ProCAD®, que se utilizo como referencia.

La resistencia de borde fue buena.

Otros 10 discos se sometieron a una segunda cristalizacion a 850°C por un penodo de 10 minutos y se midieron la resistencia biaxial y la resistencia a la fractura.

La resistencia biaxial fue de 359 +/- 117 MPa, que se correlaciona con un factor de solidificacion de 3,0.

La resistencia a la fractura (IF) fue de 1,6 MPam0,5.

La translucidez fue muy buena.

La estabilidad qrnmica segun la norma ISO 6872 (acido acetico al 4%, 80°C, 16 h) fue de 37 pg/cm2.

Ejemplo 6:

Se produjeron unas barras de vidrio de acuerdo con el ejemplo 1. El vidrio fue de nuevo homogeneo y transparente. La primera cristalizacion se llevo a cabo a 650°C por un penodo de 20 minutos.

Se determino que el metasilicato de litio era la fase principal, con presencia asimismo de trazas de disilicato de litio. La resistencia biaxial fue de 135 +/- 24 MPa.

De nuevo se midio el tiempo de fresado de un cuerpo de ensayo. El tiempo de fresado del cuerpo de ensayo fue un minuto inferior al de ProCAD®, que se utilizo nuevamente como referencia.

La resistencia de borde fue muy buena.

Tras una segunda cristalizacion, que se llevo a cabo segun el ejemplo 1, la resistencia biaxial fue de 472 +/- 85 MPa, que se correlaciona con un factor de solidificacion de 3,5.

La resistencia a la fractura (IF) fue de 2,3 MPam0,5.

La translucidez fue extraordinaria.

Ejemplo 9:

Se determino que el metasilicato de litio era la unica fase. La resistencia biaxial fue de 112 +/- 13 MPa.

5

10

15

20

25

30

35

La resistencia de borde fue buena.

Tras una segunda cristalizacion, que se llevo a cabo segun el ejemplo 1, la resistencia biaxial fue de 356 +/- 96 MPa, que se correlaciona con un factor de solidificacion de 3,16.

La resistencia a la fractura (IF) fue de 1,9 MPam0,5

La translucidez fue aceptable.

Ejemplo 20 (comparativo)

Se determino que el disilicato de litio era la fase principal y el metasilicato de litio solo estaba presente en trazas. La resistencia biaxial fue de 194 +/- 35 MPa.

De nuevo se midio el tiempo de fresado de un cuerpo de ensayo. El tiempo de fresado del cuerpo de ensayo fue cuatro minutos mayor que el de ProCAD®, que se utilizo nuevamente como referencia.

La resistencia de borde fue mala.

Tras una segunda cristalizacion, que se llevo a cabo segun el ejemplo 1, la resistencia biaxial fue de 405 +/- 80 MPa, que se correlaciona con un factor de solidificacion de 2,09.

La resistencia a la fractura (IF) fue de 1,88 MPam0,5.

La translucidez fue muy buena.

Este ejemplo hace aun mas evidente que, a la luz de los materiales vitroceramicos preparados segun el procedimiento de la presente invencion, las propiedades adversas con respecto a la mecanizabilidad del material segun la tecnica anterior lo descalifican para ser utilizado en aplicaciones como las mencionadas anteriormente.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la preparacion de una restauracion dental, que comprende

(a) producir una masa fundida de un vidrio de partida que contiene los componentes iniciales SiO2, U2O, K2O, Al2O3 y P2O5 como componentes principales,

(b) verter la masa fundida del vidrio de partida en un molde para formar una pieza en bruto de vidrio de partida y enfriar la pieza en bruto de vidrio hasta la temperature ambiente,

(c) someter la pieza en bruto de vidrio de partida a un primer tratamiento termico a una primera temperatura para proporcionar un producto de vidrio que contiene unos nucleos adecuados para la formacion de cristales de metasilicato de litio, o

(b') verter la masa fundida del vidrio de partida en un molde para formar una pieza en bruto de vidrio de partida y enfriar la pieza en bruto de vidrio hasta una primera temperatura de 450 a 550°C,

(c') mantener la pieza en bruto de vidrio de partida a la primera temperatura durante un penodo de 5 minutos a 50 minutos para proporcionar un producto de vidrio que contiene unos nucleos adecuados para la formacion de cristales de metasilicato de litio,

(d) someter el producto de vidrio de la etapa (c) o (c') a un segundo tratamiento termico a una segunda temperatura que es superior a la primera temperatura para obtener la pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal, y

(e) conformar la pieza en bruto de silicato de litio con metasilicato de litio como fase cristalina principal a una geometna deseada por mecanizado o por prensado en caliente para formar un producto de silicato de litio conformado.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el vidrio de partida de la etapa (a) comprende ademas ZnO, Na2O, MeNO, ZrO2 y oxidos metalicos colorantes y fluorescentes, siendo MeNO uno o mas miembros seleccionados de entre el grupo que consiste en CaO, BaO, SrO y MgO.
3. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que en la etapa (c) el primer tratamiento termico comprende calentar la pieza en bruto de vidrio de partida hasta una temperatura de 450 a 550°C durante un penodo de 5 minutos a 1 hora.
4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo tratamiento termico de la etapa (d) comprende calentar el producto de vidrio que contiene unos nucleos adecuados para la formacion de cristales de metasilicato de litio hasta una segunda temperatura de 600 a 700°C durante un penodo de 10 a 30 minutos.
5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la pieza en bruto de silicato de litio presenta una resistencia biaxial de por lo menos 90 MPa y una tenacidad a la fractura de por lo menos 0,8 MPam0,5.
6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el producto de silicato de litio conformado es una restauracion dental, y preferentemente una restauracion intracoronaria, una restauracion extracoronaria, un puente, un pilar, un revestimiento, una carilla, una faceta, una corona, una corona parcial, una estructura o una cofia.
7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el mecanizado se realiza por rectificado o fresado, preferentemente controlado por ordenador.
8. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende ademas someter el producto de silicato de litio conformado a un tercer tratamiento termico a una tercera temperatura de 700 a 950°C durante un penodo de 5 a 30 minutos.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que el producto de silicato de litio sometido al tercer tratamiento termico comprende metasilicato de litio como fase cristalina principal, y en el que el tercer tratamiento termico convierte los cristales de metasilicato de litio en cristales de disilicato de litio como fase cristalina principal.
10. Procedimiento segun la reivindicacion 6, que comprende la conformacion de la pieza en bruto de silicato de litio a la geometna deseada por prensado en caliente, para producir la restauracion dental, en el que el prensado en caliente comprende preferentemente someter la pieza en bruto de silicato de litio a un tratamiento termico a una temperatura de 500 a 1.200°C, para convertir la pieza en bruto de silicato de litio en un estado viscoso, y prensar la pieza en bruto viscosa de silicato de litio a una presion de 1 a 4 MPa en un molde o matriz para obtener la

restauracion dental con una geometna deseada.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, en el que la pieza en bruto de silicato de litio sometida al tratamiento termico y prensado comprende unos cristales de metasilicato de litio que se convierten en cristales de disilicato de

5 litio durante el tratamiento termico y el prensado.
12. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que se recubre una restauracion dental con la pieza en bruto de silicato de litio, en el que la restauracion dental es preferentemente una estructura dental que se recubre por prensado en caliente de la pieza en bruto de silicato de litio sobre la estructura dental y en el que mas

10 preferentemente la estructura dental es una corona, una corona parcial, un puente, una cofia, una carilla, un revestimiento o un pilar.
13. Utilizacion de una pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal preparada segun las etapas (a) a (d) como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, para

15 la fabricacion de una restauracion dental.
14. Pieza en bruto de silicato de litio con cristales de metasilicato de litio como fase cristalina principal preparada segun las etapas (a) a (d) como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la pieza en bruto presenta un soporte para su fijacion a una maquina.