ES2857808T3

ES2857808T3 - Utilización de una vitrocerámica de silicato de litio con contenido en ZrO2

Info

Publication number: ES2857808T3
Application number: ES18202123T
Authority: ES
Inventors: Christian Ritzberger; Ricardo Dellagiacoma; Marcel Schweiger; Harald Bürke; Wolfram Höland; Volker Rheinberger
Original assignee: Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: HK1185859A1; JP6121089B2; ES2551455T5; ES2551433T3; US20200156989A1; EP3848337A1; PL2662343T3; US9321674B2; PT2407439E; ES2551455T3; DE202011110342U1; JP2016094331A; EP2377830B1; US8778075B2; ES2550992T3; EP2662343B2; PT2377831T; US8557150B2; US8759237B2; PL2662342T3

Abstract

Utilización de vitrocerámica de silicato de litio, que contiene entre un 8,0 y un 18,0% en peso de ZrO2 y presenta metasilicato de litio o disilicato de litio como fase cristalina principal y presenta más del 10% en volumen de cristales de metasilicato de litio y/o cristales de disilicato de litio, como material dental.

Description

DESCRIPCIÓN

Utilización de una vitrocerámica de silicato de litio con contenido en ZrO2

La invención se refiere a la utilización de una vitrocerámica de silicato de litio como material dental, que contiene ZrO2 y es apta para el recubrimiento de cerámicas de óxido de circonio. Las cerámicas de vidrio de óxido de circonio se distinguen por su excelente biocompatibilidad y sus excelentes propiedades mecánicas, por lo cual se han utilizado en los últimos años de forma progresiva como material para implantes y prótesis, pero también como materiales estructurales para restauraciones dentales. Para tal fin, se utilizan mayoritariamente cerámicas a base de óxido de circonio parcialmente estabilizado.

En muchos casos, es deseable cambiar la superficie de la cerámica de óxido de circonio recubriéndola con otro material. Especialmente en la fabricación de restauraciones dentales a base de cerámicas de óxido de circonio, se utiliza un recubrimiento de este tipo regularmente, con el fin de conferir a la restauración las propiedades ópticas deseadas.

Para el recubrimiento o revestimiento de cerámicas oxídicas, tales como cerámicas de óxido de circonio, ya se han utilizado cerámicas de vidrio anteriormente. Entre éstas, se incluyen cerámicas a base de feldespato o cerámicas de vidrio de fluoroapatita.

Además, se conocen cerámicas de vidrio de disilicato de litio, que, debido a su alta translucidez y sus muy buenas propiedades mecánicas se utilizan en particular en el sector dental, donde se utilizan mayoritariamente para la fabricación de coronas dentales y puentes pequeños.

El documento EP 1505041 describe cerámicas de vidrio de silicato de litio que pueden contener adicionalmente un 0 a un 2% en peso de ZrO2. Las mismas se procesan, en particular en forma de cerámicas de vidrio de silicato de litio, por medio de los procedimientos CAD/CAM para dar las restauraciones dentales deseadas, que a continuación se someten a un tratamiento térmico para convertir la fase de metasilicato en la fase de disilicato de alta resistencia. Las cerámicas pueden utilizarse también para el sobreprensado de restauraciones cerámicas.

El documento EP 1688 398 describe cerámicas de vidrio de silicato de litio similares que esencialmente están libres de ZnO y pueden contener, además de otros componentes, un 0 a un 4% en peso de ZrO2. Sin embargo, para conseguir altas resistencias, se prefieren pequeñas cantidades comprendidas entre un 0 y un 2% en peso de ZrO2. Dichas cerámicas de vidrio sirven también en particular para la fabricación de restauraciones dentales tras un procesamiento mecánico por medio de CAD/CAM.

Sin embargo, dichas cerámicas de vidrio de silicato de litio conocidas del estado de la técnica adolecen del inconveniente de que no son aptas para el recubrimiento de cerámicas de óxido de circonio, en particular por medio de un proceso de sobreprensado en estado viscoso, porque dicho sobreprensado por medio del proceso de flujo viscoso produce grietas y perforaciones en la vitrocerámica. Por lo tanto, un conjunto de este tipo no presenta las propiedades mecánicas imprescindibles especialmente para su utilización como material de restauración dental.

Además, del documento WO 2008/106958 se conocen cerámicas de vidrio con disilicato de litio como fase cristalina principal, que supuestamente son aptas para el revestimiento de las restauraciones dentales constituidas por dióxido de circonio estabilizado con ytrio. Sin embargo, dichas cerámicas de vidrio contienen cantidades de sólo hasta un 6,0% en peso de ZrO2 y cantidades sustanciales de Na2O. El ZrO2 presente sólo sirve como agente nucleador tradicional junto con otros agentes nucleadores opcionalmente presentes tales como TiO2, para efectuar la formación de la fase cristalina deseada de disilicato de litio.

El documento EP 0690031 y el documento DE 19750794 describen otras vitrocerámicas de silicato de litio con ZrO2.

Partiendo de los inconvenientes descritos anteriormente de las cerámicas de vidrio conocidas, la invención tiene por objetivo proporcionar una vitrocerámica que pueda estratificarse por prensado sobre una vitrocerámica de óxido de circonio, en particular por sobreprensado en estado viscoso, formando un recubrimiento que está esencialmente libre de grietas y perforaciones. Además, es deseable que la vitrocerámica sea capaz de formar un conjunto estable con la cerámica de óxido de circonio a recubrir y además debería disponer de propiedades ópticas y mecánicas para su utilización en particular como material de recubrimiento para restauraciones dentales, pero también como material para restauraciones dentales.

Dicho objetivo se consigue por medio de la utilización de la vitrocerámica de silicato de litio según la reivindicación 1.

La vitrocerámica de silicato de litio según la invención se distingue por el hecho de que contiene por lo menos un 8,0% y preferentemente por lo menos un 10,0 % en peso de ZrO2.

La vitrocerámica contiene hasta un 18,0% en peso y preferentemente de un 10,0 a un 16,0% en peso de ZrO2.

Además, se prefiere una vitrocerámica que contenga entre un 55,0 y 71,0, preferentemente entre un 60,0 y un 71,0 y en particular entre un 60 y un 69% en peso de SO 2.

Además, se prefiere una vitrocerámica que contiene entre un 9,0 y un 17,0 y en particular entre un 11 y un 15% en peso de LO 2.

Además, resulta particularmente preferido si la vitrocerámica contiene entre un 0,2 y un 12,0 y en particular entre un 2,5 y un 7,0% en peso de un agente nucleador. Los agentes nucleadores se han seleccionado de entre el grupo constituido por P2O5, TO 2, Nb2O5, metales, por ejemplo, Pt, Pd, Au y Ag, o mezclas de los mismos. De forma particularmente preferida, la vitrocerámica contiene P2O5 como agente nucleador. Sorprendentemente, en particular P2O5 como agente nucleador efectúa la formación de los cristales de disilicato de litio deseados y por otro lado evita sustancialmente la formación de fases cristalinas que contienen ZrO2, que podrían empeorar considerablemente la translucidez. Además, su utilización evita obviamente en mayor grado la formación de otras fases secundarias no deseadas.

La vitrocerámica según la invención contiene preferentemente un óxido de un metal alcalino adicional en una cantidad comprendida entre un 1,0 y un 7,0, preferentemente entre un 2,0 y un 7,0, y de forma particularmente preferida entre un 2,0 y un 5,0% en peso. El término “óxido de un metal alcalino adicional” denomina un óxido de un metal alcalino con la excepción de LO 2. El óxido de un metal alcalino adicional es en particular K2O, Cs2O y/o Rb2O y de forma particularmente preferida es K2O. Se supone que la utilización de K2O, en comparación con el Na2O utilizado en las cerámicas de vidrio convencionales, contribuye a reforzar la red de vidrio. Se prefiere que la vitrocerámica contenga menos de un 2,0, en particular menos de un 1,0, preferentemente menos de un 0,5 y de forma particularmente preferida que sustancialmente no contenga ningún Na2O.

Además, se prefiere que la vitrocerámica contenga hasta un 5,0% en peso de un óxido de un metal alcalinotérreo, siendo el óxido de un metal alcalinotérreo en particular CaO, BaO, MgO, SrO o una mezcla de los mismos. Además, se prefiere una vitrocerámica que contenga entre un 0,5 y un 10,0, en particular entre un 2,5 y un 7,0 y preferentemente entre un 2,5 y un 3,5% en peso de un óxido de elementos trivalentes, cuyo óxido se ha seleccionado en particular de entre el grupo constituido por AhO3, Y2O3, La2O3, Bi2O3 y mezclas de los mismos, y es preferentemente AhO3.

Se prefiere en particular una vitrocerámica que contenga por lo menos uno y preferentemente todos los siguientes componentes:

La vitrocerámica según la invención puede contener unos componentes adicionales que se han seleccionado en particular de entre el grupo constituido por óxidos de elementos tetravalentes adicionales, óxidos de elementos pentavalentes adicionales, óxidos de elementos hexavalentes, aceleradores de fusión, colorantes y fluorescentes. El término “óxidos de elementos tetravalentes adicionales” denomina unos óxidos de elementos tetravalentes con la excepción de SiO2 y ZrO2. Entre los ejemplos de óxidos de elementos tetravalentes adicionales, se incluyen SnO2 y GeO2.

El término “óxidos de elementos pentavalentes adicionales” denomina unos óxidos de elementos pentavalentes adicionales con la excepción de P2O5. Un ejemplo de un óxido de elementos pentavalentes adicional es Bi2O5. Entre los ejemplos de óxidos de elementos hexavalentes, se incluyen WO3 y MoO3.

Se prefiere una vitrocerámica que contiene por lo menos un óxido de elementos tetravalentes adicional, un óxido de elementos pentavalentes adicional o un óxido de elementos hexavalentes.

Entre los ejemplos de aceleradores de fusión, se incluyen fluoruros.

Entre los ejemplos de colorantes y fluorescentes, se incluyen óxidos de los elementos d y f, tales como por ejemplo los óxidos de Ti, Sc, Mn, Fe, Ag, Ta, W, Ce, Pr, Nd, Tb, Er y Yb.

El término “fase cristalina principal” utilizado a continuación denomina la fase cristalina que presenta el mayor porcentaje en volumen, relativo a las otras fases cristalinas.

La vitrocerámica según la invención presenta preferentemente metasilicato de litio como fase cristalina principal. En particular, contiene la vitrocerámica de más de un 10% en volumen, preferentemente más de un 20% en volumen y de forma particularmente preferida más de un 30% en volumen, de cristales de metasilicato de litio, relativo a la vitrocerámica entera.

En otra forma de realización preferida adicional, la vitrocerámica presenta silicato de litio como fase cristalina principal. En particular, la vitrocerámica contiene más de un 10% en volumen, preferentemente más de un 20% en volumen y de forma particularmente preferida más de un 30% en volumen, de cristales de disilicato de litio, relativo a la vitrocerámica entera.

La vitrocerámica de disilicato de litio según la invención se distingue por sus propiedades mecánicas particularmente buenas y puede prepararse por tratamiento térmico de la vitrocerámica de metasilicato de litio según la invención.

Sorprendentemente, se ha hallado que, a pesar de su alto contenido en ZrO2, la vitrocerámica de disilicato de litio según la invención presenta parámetros mecánicos ventajosos, tal como altos valores para la tenacidad a la rotura, y puede aplicarse a una cerámica de óxido de circonio y mediante sinterización, en particular mediante prensado en estado viscoso, sin que ello ocasione tensiones en la vitrocerámica, que pueden manifestarse a través de grietas o perforaciones. Resulta particularmente sorprendente que se consigan dichas propiedades mecánicas tan buenas, a pesar de que la estructura de la vitrocerámica presenta cristales de disilicato de litio, que normalmente no están reticulados entre sí. En cambio, una reticulación de este tipo ocurre en las cerámicas de vidrio de disilicato de litio conocidas y se considera como la razón principal para sus altas resistencias. En la actualidad, se supone que el ZrO2 en la vitrocerámica según la invención, al contrario de lo que pasa en los productos conocidos, no sirve como agente nucleador para otras fases cristalinas, sino que más bien refuerza la red de vidrio a través de poliedros de Zr-O incorporados en la misma. Dichos poliedros pueden ser unidades estructurales de [ZrO6/2]2- o [ZrO8/2]4", que funcionan como formadores de red o convertidores de red.

También resulta sorprendente que la vitrocerámica de disilicato de litio según la invención presente regularmente una buena translucidez a pesar de su alto contenido en ZrO2 y que no ocurra ninguna separación de fases amorfaamorfa en ella, por lo cual puede utilizarse para el recubrimiento estéticamente atractivo en particular de restauraciones dentales a base de cerámicas de óxido de circonio.

Los cristales de disilicato de litio según la invención presentes en la vitrocerámica de disilicato de litio presentan en particular la forma de plaquitas. Se supone que dicha morfología especial permite el conjunto de materiales con las cerámicas de óxido de circonio sin grietas. La formación de tensiones crítica en el conjunto de materiales durante la fase de enfriamiento térmico parece estar menos pronunciada en los cristales en forma de plaquitas que en las cerámicas de vidrio de disilicato de litio con sus cristales longitudinales o en forma de agujas. Además, con la morfología de cristales en forma de plaquitas se consigue una buena tenacidad a la rotura, expresada por el coeficiente Kic.

La vitrocerámica de disilicato de litio según la invención presenta en particular una tenacidad a la rotura, medida como valor Kic, de por lo menos 1,5 M Pam 05 y en particular de más de 1,8 M Pam05. Además, presenta una alta resistencia a la rotura biaxial comprendida preferentemente entre 200 y 500 MPa. Además de esto, presenta una alta resistencia química, determinada a través de la pérdida de peso después del almacenamiento en ácido acético. La resistencia química es en particular de menos de 60 pg/cm2. Finalmente, presenta un coeficiente de dilatación térmica lineal en particular de menos de 10,3 x 10'6 K'1m/m, medido en el intervalo comprendido entre 100 y 500°C, que por tanto es regularmente menos que el de la vitrocerámica de óxido de circonio a recubrir.

La divulgación se refiere asimismo a un vidrio de silicato de litio con gérmenes, que son aptos para la formación de cristales de metasilicato de litio y/o cristales de disilicato de litio, de manera que el vidrio contenga los componentes de las vitrocerámicas según la invención descritas anteriormente. Así pues, este vidrio contiene por lo menos 6,1% en peso de ZrO2. Con respecto a las formas de realización preferidas, este vidrio se refiere a las formas de realización preferidas descritas anteriormente de las vitrocerámicas según la invención.

El vidrio con gérmenes puede ser generado mediante el tratamiento térmico de un vidrio de partida compuesto de manera correspondiente. Mediante un tratamiento térmico adicional permite formar la vitrocerámica de metasilicato de litio según la invención, que por su parte puede convertirse en la vitrocerámica de disilicato de litio según la invención por medio de un tratamiento térmico adicional descrito anteriormente. Por tanto, el vidrio de partida, el vidrio con núcleos y la vitrocerámica de metasilicato de litio pueden considerarse como los precursores para la producción de la vitrocerámica de disilicato de litio de alta resistencia.

La vitrocerámica y el vidrio según la invención, en particular, se presentan en forma de polvo o de piezas en bruto, puesto que en estas formas pueden ser procesados fácilmente. También se pueden presentar en forma de restauraciones dentales, tales como incrustraciones intracoronarias (del inglés, inlays), incrustaciones extracoronarias (del inglés, onlays), coronas, laminados, carillas o pilares.

La divulgación se refiere asimismo a un procedimiento para la fabricación la vitrocerámica según la invención y del vidrio con gérmenes según la invención, en el que se somete un vidrio de partida con los componentes de la cerámica de vidrio o del vidrio a por lo menos un tratamiento térmico en el intervalo comprendido entre 450 y 950°C.

Por tanto, el vidrio de partida contiene por lo menos 6,1% en peso de ZrO2. Además de esto, preferentemente contiene también cantidades adecuadas de SiO2 y Li2O, con el fin de permitir la formación de una vitrocerámica de silicato de litio. Además, el vidrio de partida puede contener también otros componentes, tales como los que se han citado anteriormente para la vitrocerámica de silicato de litio según la invención. Se prefieren aquellas formas de realización que han sido citadas como preferidas también para la vitrocerámica.

Para fabricar el vidrio de partida, se procede en particular de tal forma que una mezcla de materiales de partida aptos, tales como por ejemplo carbonatos, óxidos, fosfatos y fluoruros, se funde a temperaturas comprendidas en particular entre 1300 y 1600°C durante 2 a 10 horas. Para conseguir una homogeneidad particularmente alta, la masa fundida de vidrio obtenida se vierte en agua, con el fin de formar un granulado de vidrio, y, a continuación, el granulado obtenido se vuelve a fundir.

A continuación, la masa fundida se puede verter en moldes, para producir piezas en bruto del vidrio de partida, denominadas piezas en bruto de vidrio macizo o piezas en bruto monolíticas por colada.

Asimismo, es posible volver a añadir la masa fundida al agua para fabricar un granulado. Este granulado puede ser prensado en una pieza en bruto, una denominada pieza prensada de polvo, después de la molienda y, si es necesario, de la adición de otros componentes, tales como agentes colorantes y fluorescentes.

Finalmente, el vidrio de partida también puede ser procesado en polvo después del granulado.

A continuación, el vidrio de partida, por ejemplo, en forma de una pieza en bruto de vidrio macizo, de una pieza prensada de polvo o en forma de polvo, se somete por lo menos a un tratamiento térmico en el intervalo comprendido entre 450 y 950°C. Se prefiere realizar, en primer lugar, a una temperatura comprendida entre 500 y 600°C, un primer tratamiento térmico, con el fin de fabricar un vidrio con núcleos que son aptos para formar cristales de metasilicato de litio y/o de disilicato de lito. A continuación, dicho vidrio puede someterse preferentemente por lo menos a un tratamiento térmico adicional a una temperatura más alta y en particular a más de 570°C, para efectuar la cristalización de metasilicato de litio o de disilicato de litio.

Dicho por lo menos un tratamiento térmico llevado a cabo en el procedimiento puede tener lugar también como parte del prensado del vidrio o de la sinterización del vidrio o de la vitrocerámica según la invención sobre la cerámica del óxido de circonio seleccionado.

A partir de la vitrocerámica y los vidrios según la invención, se pueden fabricar restauraciones dentales, tales como como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, coronas, laminados, carillas o pilares. La invención se refiere asimismo a sus utilizaciones para la fabricación de restauraciones dentales. Por ello, es preferido que la vitrocerámica o el vidrio sea conformada mediante prensado o procesamiento mecánico para obtener las restauraciones dentales deseadas. El prensado se lleva a cabo típicamente a presión a temperaturas elevadas. Para el prensado, se puede utilizar sobre todo el vidrio de partida y en particular el vidrio con gérmenes, la vitrocerámica de metasilicato de vidrio según la invención y la vitrocerámica de disilicato de litio según la invención de manera adecuada, por ejemplo, en forma de piezas en bruto. El procesamiento mecánico se lleva a cabo típicamente en el marco de un procedimiento CAD/CAM, y en particular utiliza la vitrocerámica de metasilicato de litio y de disilicato de litio según la invención, preferentemente en forma de piezas en bruto adecuadas. Tras la fabricación de la restauración dental conformada deseada mediante prensado o procesamiento mecánico, la misma también, en particular, puede en particular tratar térmicamente, para transformar el precursor utilizado, tal como vidrio de partida, vidrio con gérmenes o la vitrocerámica de metasilicato de litio en vitrocerámica de disilicato de litio.

La vitrocerámica según la invención y el vidrio son aptos, en particular para el recubrimiento de cerámicas de óxido de circonio. La divulgación está dirigida, por lo tanto, a la utilización del vidrio o de la vitrocerámica según la invención para el recubrimiento de cerámicas de óxido de circonio.

La divulgación se refiere a un procedimiento para el recubrimiento de la cerámica de óxido de circonio, en el que la vitrocerámica o el vidrio según la invención se aplica sobre la cerámica de circonio y se expone a una temperatura elevada.

Esto puede llevarse a cabo en particular por sinterización y preferentemente por sobreprensado. En la sinterización, la vitrocerámica o el vidrio se aplica de manera habitual, por ejemplo, como polvo sobre la cerámica que hay que recubrir y a continuación, se sinteriza a alta temperatura. En el sobreprensado preferido, la vitrocerámica o el vidrio según la invención en forma piezas prensadas de polvo o de piezas en bruto monolíticas, a temperatura elevada, por ejemplo, comprendida entre 700 y 1200°C, y con aplicación de presión, por ejemplo, comprendida entre 2 y 10 bar. A tal fin, pueden utilizarse el procedimiento descrito en el documento EP 231 773 y el horno para cerámica prensada conocido de dicho documento. Un horno adecuado es por ejemplo el Programat EP 5000 de Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein.

Se prefiere que, una vez concluido el proceso de recubrimiento de la vitrocerámica, la vitrocerámica según la invención esté presente con disilicato de litio como fase cristalina principal, puesto que dicha fase dispone de propiedades particularmente buenas. Sorprendentemente, se ha hallado que la vitrocerámica según la invención no presenta prácticamente ni perforaciones ni grietas, tras ser estratificada sobre la cerámica de óxido de circonio, obteniéndose un conjunto sólido entre la vitrocerámica y la cerámica.

Se prefiere que, con el fin de estabilizar la fase tetragonal, la cerámica de óxido de circonio contenga por lo menos un óxido de Ce, Y, Sr, Ca o Mg. La cerámica de óxido de circonio puede estar presente también en forma de un compuesto con otros componentes inorgánicos.

La vitrocerámica o el vidrio según la invención recubierta con la vitrocerámica según la invención es otro objetivo de la invención.

Debido a las propiedades descritas anteriormente de la vitrocerámica según la invención y del vidrio como su precursor, los mismos son aptos también en particular para ser utilizada en la medicina dental. Por tanto, la invención se refiere también a la utilización de la vitrocerámica o el vidrio según la invención como material dental y en particular, a la fabricación de restauraciones dentales o como material de recubrimiento para restauraciones dentales tales como coronas y puentes.

Es sorprendente que en el conjunto de la vitrocerámica de disilicato de litio según la invención con la cerámica de óxido de circonio no ocurra grieta alguna en la vitrocerámica. Se supone que en particular la morfología especial en forma de plaquitas es de importancia para esto. La formación de tensiones crítica en el conjunto de materiales durante la fase de enfriamiento térmica es menos pronunciada en los cristales en forma de plaquitas que en las cerámicas de vidrio de disilicato de litio con sus cristales longitudinales o en forma de agujas. Además, se obtiene una buena tenacidad a la rotura de hasta 2,1 MPa m05 en la morfología cristalina en forma de plaquitas, aunque en la estructura no puede detectarse sustancialmente ninguna reticulación directa de los cristales de disilicato de litio. Por ello, la cerámica de óxido de circonio recubierta según la invención es un fuerte conjunto constituido por un lado por una cerámica de óxido de circonio de alta resistencia y alta tenacidad y por otro lado por una vitrocerámica de alta tenacidad, por lo cual dicho conjunto es capaz de altas capacidades de carga en el ciclo de simulación de masticación. Por tanto, la vitrocerámica según la invención puede utilizarse ventajosamente también precisamente para el recubrimiento de puentes de larga envergadura de más de tres piezas a base de una cerámica de óxido de circonio.

Los vidrios y las vitrocerámicas finalmente pueden ser mezclados también con otros vidrios y vitrocerámicas, para proporcionar un material dental con las propiedades deseadas. Un vidrio o una vitrocerámica, que contiene el vidrio o la vitrocerámica según la invención, representan un objeto adicional de la invención. El vidrio o la vitrocerámica según la invención pueden utilizarse, por lo tanto, en particular como componentes principales de un compuesto inorgánico-inorgánico o en combinación con una pluralidad de otros vidrios y/o vitrocerámicas, de manera que los compuestos o combinaciones se puedan utilizar como materiales dentales. De manera particularmente preferida, las combinaciones o compuestos pueden presentarse preferentemente en forma de piezas en bruto sinterizadas. ejemplos de otros vidrios o vitrocerámicas para fabricar compuestos inorgánicos-inorgánicos y de combinaciones se divulgan en los documentos DE 43 14817, DE 4423793, DE 4423 794, DE 4428839, DE 19647 739, DE 197 25552 y DE 10031 431. Estos vidrios y vitrocerámicas preferidos pertenecen al grupo de silicatos, boratos, fosfatos o aluminosilicatos. Los vidrios y vitrocerámicas preferidos son del tipo SiO2-AhO3-K2O (con cristales de leucita cúbicos o tetragonales), del tipo SiO2-B2O3-Na2O, del tipo de silicato de álcali, del tipo de silicato de cinc de álcali, del tipo de silicofosfato y/o del tipo SiO2-ZrO2. Mediante el mezclado de este tipo de vidrios o vitrocerámicas con los vidrios y/o vitrocerámicas, el coeficiente de expansión térmica puede ajustarse de manera deseada en un amplio intervalo de 6 a 20 ■ 10-6 K-1.

Ejemplos

Ejemplos 1 a 28 - Composición y fases cristalinas

Se preparó un total de 28 vidrios y cerámicas de vidrio de las composiciones indicadas en las Tablas I a IV por fundición de vidrios de partida adecuados, seguida de un tratamiento térmico para la formación de núcleos y cristalización controladas.

A tal fin, en primer lugar, los vidrios de partida se fundieron a una escala de 100 a 200 g a partir de materias primas convencionales a una temperatura comprendida entre 1400 y 1500°C y se transformaron en fritas de vidrio vertiéndolos en agua. Para su homogeneización, dichas fritas de vidrio se fundieron una segunda vez a una temperatura comprendida entre 1450 y 1550°C durante 1 a 3 h. Las masas fundidas de vidrio obtenidas se utilizaron para la producción de monolitos de vidrio por colada en moldes precalentados. Dichos monolitos de vidrio se transformaron en vidrios y cerámicas de vidrio según la invención por tratamiento térmico.

El tratamiento térmico utilizado para la formación de núcleos controlada y la cristalización controlada se han indicado en la Tabla V para ejemplos seleccionados. Normalmente, el primer tratamiento térmico en un intervalo comprendido entre 500 y 560°C dio lugar a la formación de vidrios de silicato de litio con núcleos para cristales de metasilicato de litio o de disilicato de litio, mientras que el segundo tratamiento térmico en un intervalo comprendido entre 650 y 710°C dio lugar a la formación de cerámicas de vidrio de metasilicato de litio y el tercer tratamiento térmico en un intervalo comprendido entre 800 y 920°C dio lugar a la formación de cerámicas de vidrio de disilicato de litio.

En algunos ejemplos, tras un primer tratamiento térmico, se realizó un segundo tratamiento térmico no isotérmico, analizando al mismo tiempo las fases cristalinas formadas a la temperatura indicada en cada caso por difracción de rayos X de alta temperatura (HT-XRD).

Las fases cristalinas obtenidas tras finalizar todos los tratamientos térmicos se han indicado también en la Tabla V. Sorprendentemente, se obtuvieron siempre cerámicas de vidrio con disilicato de litio como fase cristalina principal. Adicionalmente, los ejemplos 5 y 6 se repitieron llevando a cabo sólo el primer y segundo tratamiento térmico. De esta manera, se prepararon cerámicas de vidrio con metasilicato de litio como fase cristalina principal.

A pesar del alto contenido de hasta el 20 % en peso de ZrO2, sólo en el ejemplo 18, el ZrO2 cristalizó como fase cristalina secundaria.

Ejemplo 29 - Piezas en bruto de vidrio y de vitrocerámica

Se preparó un vidrio de la composición según el ejemplo 5 mezclando materias primas adecuadas en forma de óxidos y carbonatos en un mezclador Turbula durante 30 min y fundiendo la mezcla resultante en un crisol de platino a 1450°C durante 120 min. La masa fundida se vertió en agua para obtener un granulado de vidrio fino. Dicho granulado de vidrio se volvió a fundir a 1530°C durante 150 min para obtener una masa fundida de vidrio de homogeneidad particularmente alta. La temperatura se redujo a 1500°C durante 30 min, y la masa fundida se utilizó para obtener piezas en bruto de vidrio cilindricas con un diámetro de 12,5 mm por colada en moldes de acero o de grafito divisibles precalentados. A continuación, los cilindros de vidrio obtenidos se relajaron a 550°C. Se obtuvo un vidrio con núcleos para cristales de metasilicato de litio o disilicato de litio.

La Figura 1 muestra el resultado de la calorimetría diferencial de barrido (DSC) de un cilindro de vidrio triturado.

La Figura 2 muestra la formación de metasilicato de litio (Li2SiO3) y disilicato de litio (Li2Si2O5) en función de la temperatura, a base de la difracción de rayos X de alta temperatura (HT-XRD) de un cilindro de vidrio.

A continuación, los cilindros de vidrio se sometieron a una primera cristalización a una temperatura comprendida entre 680 y 700°C durante 20 min. La velocidad de calentamiento era de 15°C por minuto. A continuación, los cilindros de vidrio se sometieron a una segunda cristalización a una temperatura comprendida entre 850 y 880°C durante 30 min. Después de dicho tratamiento, el análisis de fases cristalinas mostró una vitrocerámica según la invención con disilicato de litio como fase cristalina principal, así como pequeñas proporciones de metasilicato de litio y fosfato de litio como fases secundarias.

La Figura 3 muestra una toma por microscopía electrónica de barrido (REM) de un cilindro cristalizado, que había sido pulido y mordentado con vapor de HF durante 30 s.

Además, los cilindros cristalizados se transformaron en probetas por medio de prensado en caliente a una temperatura de prensado de 910°C utilizando un horno para cerámica prensada EP600, Ivoclar Vivadent AG. Las propiedades de dichas probetas eran las siguientes:

Ejemplo 30 - Prensado en caliente sobre una cerámica de óxido de circonio

La vitrocerámica de disilicato de litio según el ejemplo 5 se prensó en caliente a 920°C en un horno mixto de cocción y prensado Programat EP 5000 de la empresa Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein, sobre una cerámica de óxido de circonio del tipo Y-TZP, disponible de la empresa Tosoh. Una vez finalizado el proceso de recubrimiento, se obtuvo una estructura libre de defectos.

La Figura 4 muestra una toma por microscopía electrónica de barrido (REM) de dicho conjunto después de mordentarlo con vapor de HF al 40%.

Ejemplo 31 - Prensado en caliente sobre casquillos dentales y armazones de puente

Casquillos dentales individuales y armazones de puente de cinco piezas constituidos por óxido de circonio densamente sinterizado (e.max ZirCAD, Ivoclar Vivadent AG) se completaron con un plástico calcinable (PMMA) para dar restauraciones de forma anatómica. Tanto los armazones de puente como las partes plásticas se fabricaron mediante los procedimientos CAD/CAM, lo cual permitió conseguir una geometría y espesor de capa reproducibles. Las restauraciones se insertaron en un material de revestimiento (IPS PressVest Speed, Ivoclar Vivadent AG), el plástico se calcinó y los cilindros cristalizados según el ejemplo 29 se prensaron directamente sobre los armazones a una temperatura de 910°C. No se aplicó ninguna capa intermedia (liner) al óxido de circonio.

Después del enfriamiento completo, los objetos se desmuflaron con una arenadora, no siendo necesaria ninguna precaución especial debido a la alta resistencia de la vitrocerámica estratificada. Los objetos se quitaron de los canales de prensado, se repasaron en seco con una lijadora de diamante y, a continuación, se trataron durante 20 minutos con IPS INVEX Liquid (Ivoclar Vivadent AG) bajo ultrasonido, para disolver los restos del material de revestimiento todavía presentes, que, a continuación, se quitaron con chorro de arena de AhO3 de la granulometría 100 |jm a una presión de 1-2 bar.

La superficie se limpió con vapor de agua caliente y se vidrió con IPS e.max Ceram Glaze (Ivoclar Vivadent AG) dos veces a 770°C, produciendo un bonito brillo. En las cocciones de vidriado, no se empleó ningún enfriamiento (enfriamiento por expansión). Las restauraciones así preparadas, es decir, coronas y puentes, eran estéticamente atractivas y libres de errores. No mostraron grieta alguna, ni burbujas, ni desprendimientos. Después de cortarlas con sierra, podía detectarse en la sección transversal por medio de REM un excelente conjunto de la vitrocerámica de disilicato de litio estratificada según la invención con el óxido de circonio.

En un simulador de masticación (Willitec), durante un almacenamiento en agua, 8 coronas y 8 puentes se sometieron cada uno a una carga de 300.000 ciclos a temperatura variable entre 5 y 55°C. La fuerza de prueba era de 30, 60 y 90 N, respectivamente por cada 100.000 ciclos. La carga se aplicó con una frecuencia de 0,8 Hz. Esto no dio lugar a ningunos desprendimientos (chippings) en la estructura de revestimiento.

Ejemplo 32 - Piezas en bruto de vidrio y vitrocerámica

El ejemplo 29 se repitió con la excepción de que se partió de un vidrio de la composición según el ejemplo 23. Los cilindros cristalizados obtenidos se transformaron en probetas por prensado en caliente a una temperatura de 905°C. Las propiedades de dichas probetas eran las siguientes:

Ejemplo 33 - Prensado en caliente sobre casquillos dentales y armazones de puente

El ejemplo 31 se repitió con la excepción de que se utilizaron los cilindros cristalizados según el ejemplo 32. Después de hasta cuatro cocciones de vidriado finales, se obtuvieron coronas y puentes que otra vez no mostraron grieta alguna, ni burbujas, ni desprendimientos.

Ejemplo 34- Pieza en bruto de vitrocerámica (piezas prensadas de polvo)

Al igual que en los ejemplos 1 a 28, un vidrio de partida se funde dos veces con la composición según el ejemplo 24. Posteriormente, no obstante, el vidrio no se vierte en moldes de acero, sino que se enfría en agua, para obtener un granulado de vidrio finamente dividido. El granulado de vidrio se trató térmicamente a 550°C durante 20 minutos y a continuación, a 680°C durante 20 minutos, para provocar la formación de núcleo y la primera cristalización. Los granulados pretratados de este modo se molieron en seco hasta un tamaño de grano medio de 20 jm y se mezclaron con el 0,1% en peso de un pigmento de color cerámico. La mezcla se humedeció con un poco de agua y se prensó con una presión de moldeo de 20 MPa para obtener una pieza prensada de polvo. La pieza prensada de polvo se sinterizó a 850°C durante 30 minutos. El análisis de fase cristalina de la pieza en bruto sinterizada mostró disilicato de litio como fase cristalina principal, así como poca proporción de metasilicato de litio y de fosfato de litio como fases secundarias.

Las piezas en bruto sinterizadas se transformaron en probetas por medio de prensado en caliente a una temperatura de prensado de 905°C utilizando un horno para cerámica prensada EP600, Ivoclar Vivadent AG. Las propiedades de dichas probetas eran las siguientes:

Ejemplo 35-Prensado en caliente sobre casquillos dentales

Se repitió el ejemplo 31 con la diferencia de que se utilizaron las piezas en bruto sinterizadas según el ejemplo 34 para la sobrepresión de casquillos dentales. Después de dos cocciones de vidriado finales se obtuvieron unas coronas, que de nuevo no mostraron grieta alguna, ni burbujas, ni desprendimientos.

Ejemplo 36-Sinterización sobre casquillos dentales

Al igual que en el ejemplo 34, se fabricó polvo de cerámica de vidrio de color de la composición con un 0,1% en peso de pigmento según el ejemplo 24. No obstante, esta vez no se prensó ninguna pieza prensada de polvo. El polvo se mezcló con un líquido de modelación (e.max Ceram Build Up Liquid, Ivoclar Vivadent AG), y la mezcla se aplicó a unos casquillos dentales individuales preparados previamente y realizados a partir de óxido de circonio, para modelar una morfología oclusal. A continuación, se sinterizó la mezcla estratificada en un horno dental (P500, Ivoclar, Vivadent AG) a una temperatura de 850°C y un tiempo de retención de 2 minutos.

Tras la sinterización, las coronas se finalizaron con afiladores de diamantes y se recubrieron por segunda vez. A continuación, las dos cocciones de vidriado tuvieron lugar a una temperatura de 770°C. Como resultado, se obtuvieron coronas de color de diente de alto valor estético con fluorescencia natural y opalescencia. También en este caso, no mostraron ni grietas, ni burbujas, ni desprendimientos.

Ejemplo 37-Fabricación directa de restauraciones dentales mediante prensado en caliente o procesamiento mecánico (CAD/CAM)

(A) Piezas brutas de vidrio con gérmenes

A continuación, se fabricaron vidrios con la composición según los ejemplos 3, 4 y 5, mezclando las materias primas correspondientes en forma de óxidos y carbonatos durante 3o minutos en un mezclador Turbola y a continuación se fundieron a 1450 °C durante 120 min en un crisol de platino. El material fundido se vertió en agua para obtener un granulado finamente divido de vidrio. Este granulado de vidrio se fundió de nuevo a 1530 °C durante 150 min, para obtener un vidrio fundido con una homogeneidad particularmente elevada. La temperatura se redujo durante 30 min a 1500 °C y a continuación, se vertieron a) piezas brutas paralelepipédicas (12,5 mm x 14 mm x 40 mm) y b) piezas brutas cilindricas de vidrio con un diámetro de 12,5 mm en moldes de acero o moldes de grafito divisibles precalentados. Después, los paralelepípedos de vidrio o los cilindros de vidrio obtenidos se trataron térmicamente a una temperatura comprendida entre 500 y 560° según la composición para formar los gérmenes para los cristales de metasilicato de litio y/o disilicato de litio formaron gérmenes cristalinos y destensar el vidrio.

Las piezas brutas obtenidas con gérmenes se siguieron tratando según las alternativas siguientes para obtener restauraciones.

(B) Prensado en caliente de vidrio con gérmenes, vitrocerámica de disilicato de litio o de metasilicato de litio

i) El cilindro de vidrio con los gérmenes (A) se procesaron mediante prensado en caliente a una temperatura de prensado comprendida entre 900 y 950°C utilizando un horno de prensado EP600, Ivoclar Vivadent AG, para dar restauraciones dentales, tales como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, laminados, coronas parciales, coronas y fundas. Pudo comprobarse en cada caso que la fase cristalina principal era disilicato de litio.

ii) Los cilindros de vidrio con los gérmenes (A) se sometieron a cristalización a una temperatura comprendida entre 650 y 750°C durante 20 minutos. De este modo, la velocidad de calentamiento asciende a 15°C por minuto. Después de esta primera cristalización, se puede comprobar que la fase cristalina principal era metasilicato de litio. Mediante el prensado en caliente del cilindro de vidrio de metasilicato de litio a una temperatura de prensado comprendida entre 900 y 950°C utilizando un horno de prensado EP600, Ivoclar Vivadent AG, para dar restauraciones dentales, tales como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, laminados, coronas parciales, coronas y fundas. De este modo, el metasilicato de litio se convierte en disilicato de litio mediante prensado en caliente.

iii) El cilindro de vidrio con los gérmenes (A) se sometieron tras a una primera cristalización según ii) además a un tratamiento térmico adicional a una temperatura comprendida entre 840 y 880°C durante un periodo comprendido entre 5 y 30 minutos. El análisis de la fase cristalina mostró tras este tratamiento una vitrocerámica según la invención con disilicato de litio como fase cristalina principal. Los cilindros cristalizados obtenidos tras la segunda cristalización se siguieron tratando a continuación mediante prensado en caliente a una temperatura de prensado comprendida entre 900 y 950°C utilizando el horno de prensado EP600, Ivoclar Vivadent AG, para obtener restauraciones dentales, tales como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, laminados, coronas, coronas parciales y fundas.

C) Procesamiento mecánico (Procedimiento CAD/CAM) de metasilicato de litio

El paralelepípedo de vidrio con los gérmenes (A) sometieron a continuación a una primera cristalización según (B) (ii), con el fin de producir la cristalización del metasilicato de litio. A partir del paralelepípedo de vidrio de metalistilicato de litio obtenido, se consiguen, mediante el procedimiento c Ad /CAM, por ejemplo, Sirona, Cerec 2® o Cerec 3®, restauraciones dentales mecánicas, tales como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, coronas, coronas parciales, fundas y laminados. A continuación, estas restauraciones se sometieron a una segunda cristalización a una temperatura comprendida entre 840 y 880°C durante un periodo comprendido entre 5 minutos y 1 hora. El análisis de la fase cristalina mostró, tras este segundo tratamiento, una vitrocerámica con disilicato de litio como fase cristalina principal.

Tabla I

Tabla II

Tabla III

Tabla IV

Tabla V

En el análisis por HT-XRD, se utilizó una velocidad de calentamiento de aproximadamente 2 K/min.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Utilización de vitrocerámica de silicato de litio, que contiene entre un 8,0 y un 18,0% en peso de ZrO2 y presenta metasilicato de litio o disilicato de litio como fase cristalina principal y presenta más del 10% en volumen de cristales de metasilicato de litio y/o cristales de disilicato de litio, como material dental.

2. Utilización según la reivindicación 1, en la que la vitrocerámica presenta metasilicato de litio como fase cristalina principal y presenta en particular, más del 10% en volumen, preferentemente más del 20% en volumen y de manera particularmente preferida, más del 30% en volumen de cristales de metasilicato de litio.

3. Utilización según la reivindicación 1, en la que la vitrocerámica presenta disilicato de lito como fase cristalina principal y presenta en particular, más del 10% en volumen, preferentemente más del 20% en volumen y de manera particularmente preferida más del 30% en volumen de cristales de disilicato de litio.

4. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la vitrocerámica contiene entre 55,0 y 71,0, preferentemente entre 60,0 y 71,0, y en particular entre 60,0 y 69,0% en peso de SiO2.

5. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la vitrocerámica contiene entre 9,0 y 17,0 y en particular, entre 11,0 y 15,0 % en peso de Li2O.

6. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la vitrocerámica contiene entre 0,5 y 12,0 y en particular, entre 2,5 y 7,0% en peso de un agente nucleador, siendo el agente nucleador seleccionado, en particular, de entre P2O5, TiO2, Nb2O5 y/o metales y siendo preferentemente P2O5.

7. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la vitrocerámica además de Li2O, contiene un óxido de un metal alcalino adicional en una cantidad comprendida entre un 1,0 y un 7,0, preferentemente entre un 2,0 y un 7,0, y de forma particularmente preferida entre un 2,0 y un 5,0% en peso, siendo el óxido de un metal alcalino adicional, en particular, K2O, Cs2O y/o Rb2O y preferentemente K2O.

8. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la vitrocerámica contiene hasta un 5,0% en peso de un óxido de un metal alcalinotérreo, siendo el óxido de un metal alcalinotérreo en particular, CaO, BaO, MgO y/o SrO.

9. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la vitrocerámica contiene entre un 0,2 y un 10,0, en particular entre un 2,5 y 7,0, y preferentemente entre un 2,5 y un 3,5% en peso de óxido de elementos trivalentes, siendo el óxido de elementos trivalentes, en particular AhO3, Y2O3, La2O3 y/o Bi2O3 y preferentemente Al2O3.

10. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la vitrocerámica contiene por lo menos uno de entre los siguientes componentes y preferentemente todos ellos:

11. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la vitrocerámica presenta una tenacidad a la rotura, medida como valor Kic, de por lo menos 1,5 M Pam 05 y en particular de más de 1.8 MPam05 .

12. Utilización según una de las reivindicaciones 1 a 11 para el recubrimiento de restauraciones dentales o para la preparación de restauraciones dentales, preferentemente restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, laminados, coronas parciales, coronas, carillas o pilares.

13. Restauración dental, que está recubierta con la vitrocerámica definida en una de las reivindicaciones 1 a 11.