JP2003047622A - 歯科セラミックフレーム及びその製造並びに該フレームを含む歯科補綴物 - Google Patents
歯科セラミックフレーム及びその製造並びに該フレームを含む歯科補綴物Info
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Abstract
く、機械的強度に優れる歯科セラミックフレームを提供
すること。 【解決手段】 上記課題を解決する本発明の歯科セラミ
ックフレーム(10)は、直列する二以上のコアエレメント
(11,12,13)を備えた歯科セラミックフレームであって、
隣り合うコアエレメントが相互に接合して一体を成して
おり、それらコアエレメント間の接合部分(14,15)にお
けるガラス成分の含有率が10wt%以下であることを特
徴とする。
Description
されるセラミック成形体に関し、詳しくは、歯科セラミ
ックフレーム及びその利用、並びに当該フレームの製造
技術に関する。
が欠けたり或いは数本の天然歯が失われた場合に、いわ
ゆる歯科補綴物が利用される。例えば、歯の欠損部(修
復したい部分)の形状に応じて歯冠補綴物(以下単に
「クラウン」ということもある。)、橋義歯補綴物(以
下単に「ブリッジ」ということもある。)等が使用され
る。これらクラウン、ブリッジ等の歯科補綴物は、金、
白金、パラジウム等の貴金属製フレーム(コア)或いは
アルミナ、ジルコニア、二ケイ酸リチウムガラス等のセ
ラミック製フレーム(コア)を主体に構成されている。
そして、これらフレーム上に陶材(ポーセレン)やレジ
ンを歯の修復したい部分の形状に適合させつつ築盛し、
その築盛物を焼結又は硬化させることによって作製され
る。
上の観点から、上記フレームの素材として、貴金属製の
ものよりもセラミック製のものが好まれるようになって
きている。そして、かかるセラミックフレームをさらに
普及させるために、セラミックフレームの機械的強度お
よび寸法精度(所望するサイズ通りの製品に仕上げるこ
と)をよりいっそう向上させることが要求されている。
かかる要求に関し、例えば特開平5−58835号公
報、特開平5−186310号公報、特開平6−285
091号公報(特許第2645688号)及び特開平1
1−47157号公報には、セラミック多孔質体にガラ
スを含浸させて強度向上を図ると共に焼成温度を低下さ
せることにより焼成体(セラミックフレーム)の焼結収
縮率を低減させ、結果的に当該焼成体の寸法精度を向上
させる技術が開示されている。また、特開2000−1
39959号公報には、セラミックフレーム(コア)を
形成するための材料であって、焼成温度が比較的低く且
つ低膨張係数の材料が記載されている。これら公報に記
載の技術によると、ある程度の寸法精度の向上及び機械
的強度の向上を実現し得る。しかし、ガラス成分が比較
的高率であることが支障となり、強度向上に限界があ
る。
国特許第5106303号には、緻密化した高強度セラ
ミック焼結体から成るクラウン用セラミックフレーム及
びその製造方法が記載されている。しかし、これら米国
特許に係るセラミックフレームの製造技術は、焼成収縮
率を考慮した成形体を作製すること及び本焼成を行う前
に精密な加工が必要であること等の理由から、ブリッジ
用セラミックフレームのような複雑な構造物を製造する
ことに適用することは困難である。
には、緻密化した複数のセラミック焼結体を構成部材と
し、ガラス組成物を使用してそれら構成部材を相互に接
着することによって形成されたブリッジ用セラミックフ
レームが記載されている。特開2000−157560
号公報にも同様の技術が記載されている。すなわち、こ
の公報には、隣接する二つの歯冠又はブリッジ要素が接
合部材を介して連結され、溶融ガラスを使用して当該接
続部材が歯冠又はブリッジ要素に固定されて成るブリッ
ジが記載されている。しかし、これら公報に記載のブリ
ッジ又はブリッジ用フレームは、いずれもガラス材を使
用して隣接する二つ以上の歯冠又はブリッジ要素を相互
に接合したものである。このため、当該接合部分(ガラ
ス接合層)の強度が当該歯冠又はブリッジ要素自体より
も格段に弱くなるうえに、いわゆる応力腐食も生じ易
い。
来から要望されていた歯科セラミックフレームの機械的
強度の向上を高い次元で実現すること、特に従来困難で
あったブリッジ用セラミックフレームの強度向上を課題
とし、そのような強度向上を実現した歯科セラミックフ
レームを提供することを目的とする。また、そのような
セラミックフレームを製造するための方法及び材料を提
供することを他の目的とする。また、そのようなセラミ
ックフレームを含むブリッジその他の歯科補綴物を提供
することを他の目的とする。また、かかるセラミックフ
レームの機械的強度向上と高い寸法精度とを共に実現す
ることをさらなる目的とする。
れる一つの歯科セラミックフレームは、直列する二以上
のコアエレメントを備えた歯科セラミックフレームであ
って、隣り合うコアエレメントが相互に接合して一体を
成している。而して、それらコアエレメント間の接合部
分におけるガラスの含有率は10wt%以下である。本明
細書において「歯科セラミックフレーム(コア)」と
は、歯科補綴物の骨格を成すセラミック成形体であって
当該補綴物に物理的強度を付与する主要な構成部材をい
う。典型的にはブリッジ等の歯科補綴物において、ポー
セレン、レジン等を築盛するベースとなる部材をいう。
また、本明細書において「コアエレメント」とは、歯科
セラミックフレームの主要構成部を指す用語であり、個
々のコアエレメントは口腔装着時における用途及び/又
は装着部位の相違によって明確に区別し得る。例えば、
いわゆる3冠ブリッジを構成するためのセラミックフレ
ームにおいては典型的には3つのコアエレメントが含ま
れ得、それらは左右の支台歯にそれぞれ装着されるエレ
メントとそれらの間でポンティックが形成されるエレメ
ントとに区分され得る。
隣接するコアエレメントが相互に接合して一体構造とな
っている。従って、高い機械的強度を発揮する。また、
接合部分のガラス成分含有率が従来のものよりも格段に
低い。このため、上述したようなガラス材で接合した部
分(即ちガラス成分の含有率が高いガラス接合層)にお
けるような応力腐食の発生がない。特に接合部分におい
て、ガラス成分としてNa、K、Li及びBを実質的に
含まないものが好ましい。これらは水中において応力腐
食に対する耐性が著しく小さいからである。
して好ましい他のものは、少なくとも上記接合部分にお
いて接合助長成分を含むものである。ここで「接合助長
成分」とは、セラミック組織内又はその表層部に存在す
る場合に、セラミック組織間の拡散接合(典型的には加
熱処理を伴う)を助長することが知られる金属酸化物を
いう。例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ニオブ及
び酸化ゲルマニウムが、かかる接合助長成分の典型例で
ある。従って、これら金属酸化物の1種又は2種以上を
含むものが本発明の歯科セラミックフレームとして好ま
しい。このような歯科セラミックフレームは、セラミッ
ク粉末を主体とし、そのセラミック粉末に対して1〜1
0wt%の含有率で接合助長剤(例えば酸化チタン、酸化
ケイ素、酸化ニオブ及び酸化ゲルマニウムのうちの1種
又は2種以上)を含む歯科セラミックフレーム形成材料
を使用して好適に製造することができる。
は、比較的硬い組成のセラミックスから構成されるもの
が好ましい。例えば、ジルコニア、アルミナ、ムライ
ト、スピネル等から構成されるセラミックフレームが好
ましい。これらのうちの二種以上が複合して成るセラミ
ック製のものが特に好ましい。また、より高い機械的強
度を実現するため、上記コアエレメントとコアエレメン
ト間の接合部分とが実質的に同じ組成であるセラミック
フレームが好ましい。コアエレメントの中心部分と接合
部分との間、例えば3冠ブリッジ用フレームで中央に位
置するコアエレメントの中心域とその左右両サイドの接
合部分に相当する区域との間において、ガラス質成分の
含有率が異ならないものが好適である。セラミックフレ
ーム全体に亘ってガラスの含有率が10wt%以下である
ものが好ましい。かかる含有率が5wt%以下であるもの
が特に好ましい。また、上述の接合助長成分を含むセラ
ミックフレームである場合、その全体に亘って当該接合
助長成分を含有するものであってもよい。
製造する方法が提供される。この方法では、(a).二以上
のコア部材を個々に形成する工程と、(b).隣り合うコア
部材の向かい合う面の少なくとも一部が相互に密着する
ようにして、それら焼成コア部材を直列に配置する工程
と、(c).その直列に配置された二以上のコア部材を加熱
及び/又は加圧することにより、相互に接合して一体化
させる工程とを包含する。この方法によると、二以上の
コア部材をそれぞれコアエレメントとして備えるブリッ
ジ形状の歯科セラミックフレームを製造することができ
る。また、予め個々にコア部材を形成し(典型的には粉
末材料からの成形工程と、当該成形物の焼成工程とを包
含する)、その後にそれらを一体化させてセラミックフ
レームを形成することから、寸法精度の高いセラミック
フレームを製造することができる。
に、コア部材の相互に密着させる面を平滑化する処理が
行われ、及び/又は、その面に接合助長剤を付与する処
理が行われる。これら処理を施すことにより、上記(c).
工程における接合効率が向上し、機械的強度がより高い
一体形状のセラミックフレームを製造することができ
る。さらに、より低い温度での加熱処理で接合を行い得
るため、より寸法精度の高いフレームを製造することが
できる。熱収縮率を低減させ得るからである。また、
(a).工程において、各コア部材を上述の接合助長剤を含
むセラミック形成材料を使用して成形すると、接合部分
の機械的強度が良好で寸法精度の高いセラミックフレー
ムを製造することができる。また、上記(c).工程は、フ
レーム全体を加熱してもよく、接合したい部分を含む一
部分をスポット的に加熱及び/又は加圧してもよい。例
えば高周波の電磁波(マイクロ波)による加熱手段がか
かるスポット的加熱に好適である
フレームを主体に構成される歯科補綴物が提供される。
例えば、ブリッジは、本発明のセラミックフレーム上に
種々の陶材及び/又はレジンを付与して歯冠部等を形成
することにより構築され得る。
を説明する。
上のセラミック製コアエレメントが直列に配置されて構
成されるものであり、隣接するコアエレメントが相互に
接合して一体形成されたフレームである。而して、その
接合部分におけるガラス成分の含有率が10wt%以下
(好ましくは5wt%以下、更に好ましくは1wt%以下)
である限り、一定の組成や外形に限定されるものではな
い。例えば、図1に模式的に示すような下顎装着用3冠
ブリッジを構成するためのセラミックフレーム10は、
本発明のセラミックフレームの一典型例である。なお、
この図は口腔外側からみたときのフレームの正面図であ
る。図1において、符号11,12および13は、それ
ぞれ独立したコアエレメントを指す。左右のコアエレメ
ント11,13には、支台歯の対応する部分を嵌め込む
ための装着孔16,17が形成されている。中央のコア
エレメント12が欠損歯(ポンティック)を形成するベ
ースとなる部分である。本発明の歯科セラミックフレー
ム10では、各コアエレメントの境界に相当する接合部
分14,15が各コアエレメント11,12,13と一
体を成している。また、接合部分にガラス成分を実質的
に含まないか又は含んでいてもその含有率が著しく低い
ため(10wt%以下)、機械的強度に優れる。
にコアエレメントを構成するコア部材(典型的にはブリ
ッジにおける個々の歯冠のコアを構成する部材)を個別
に所定の形状に成形しておき、それらを接合して一体化
することにより製造される。典型的には拡散接合によ
る。以下、本発明の歯科セラミックフレームの好適な製
造方法を説明する。
材)を形成するのに用いるセラミック粉末を主体とする
材料(セラミックフレーム形成材料)としては、従来か
ら歯科セラミックフレームを製造するのに用いられてい
た材料であれば特に制限なく使用することができる。ガ
ラス質成分の含有率が少ないもの、例えばK2O−Al2
O3−SiO2系ガラス、K2O−Na2O−Al2O3−S
iO2系ガラス、K2O−Na2O−Al2O3−B2O3−
SiO2系ガラス、K2O−Na2O−CaO−Al2O3
−B2O3−SiO2系ガラスを実質的に含まないもの
(含有率が1wt%以下)であるものが好ましい。セラミ
ックフレーム形成材料の主体たるセラミック粉末として
は、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)、
マグネシア(MgO)添加Al2O3、窒化ケイ素(Si
3N4)、サイアロン(sialon)、窒化チタン(TiN)、
炭化ケイ素(SiC)等が挙げられる。また、セラミッ
クフレーム形成材料としてジルコニアを主体とする場
合、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化カルシウム(C
aO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化セリウム
(CeO2)のような、焼成した際の高温相におけるセ
ラミック成形物の安定化剤として機能する化合物を数mo
l%程度の少量を添加することが好ましい。その他、従
来からセラミックフレーム形成材料に必要に応じて添加
されていた副次的成分、例えば、着色剤、粘度調整剤、
香料、界面活性剤、防腐剤、pH調整剤等を適当量配合
してもよい。
上述した接合助長剤が添加されたものである。かかる接
合助長剤は、セラミック粉末から成る成形物の緻密化に
寄与し得ると共に、比較的低温度においてもいわゆる拡
散接合を促進し得る作用を有する化合物である。好まし
い接合助長剤としては、酸化チタン(TiO2)、酸化
ケイ素(SiO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)及び酸化
ゲルマニウム(GeO2)が挙げられる。セラミック粉
末に対してほぼ10wt%以下(典型的には1〜10wt
%)の含有率でこれら接合助長剤が添加されているもの
が好ましい。例えば、ZrO2粉末を主体とするセラミ
ックフレーム形成材料であって、ZrO2粉末に対して
1〜10wt%のTiO2粉末及び/又はSiO2粉末、あ
るいは1〜5wt%のNb2O5粉末及び/又はGeO2粉
末を添加したものが好ましい。
ができるが、緻密構造のセラミック成形体を得るには、
所定の型に上記形成材料(粉末)を充填して加圧成形す
るのがよい。例えば、静水圧プレスや片押し成形を行う
ことによって緻密構造のセラミック成形体(グリーン
体)を得ることができる。なお、セラミックフレームを
構成する全てのコア部材を同一の形成材料から形成する
必要はなく、例えば3冠ブリッジのフレームを製造する
場合において、左右のコアエレメントを構成するコア部
材をAl2O3ベースの材料から形成し、中央のコアエレ
メントを構成するコア部材をZrO2ベースの材料又は
Al2O3とZrO2の複合材料から形成してもよい。従
って、本発明の歯科セラミックフレームには、Zr
O2、Al2O3、MgO添加Al2O3、Al2O3−Zr
O2複合体、Al2O3−ZrO2−Al2TiO5複合体、
Al2O3−スピネル(MgO・xAl2O3:xは1以上
の数)複合体、Si3N4、サイアロン、TiN、及びS
iCから成る群から選択される一種類又は二種類以上の
組み合わせから成るセラミック構造体が含まれる。
されたコア部材は、ブリッジのコアエレメントを形成す
るようにそのまま直列に配置してもよいが、好ましくは
焼結処理を施す。Al2O3やZrO2を主体とする成形
体の場合、典型的には、先ず、1000〜1100℃程
度の温度で1〜2時間程度の加熱(仮焼成)を行う。か
かる焼結後、精密なコア形状となるように、ダイヤモン
ド砥石等の工具を用いて研削・研磨処理を施すとよい。
その後、1300〜1500℃を最高焼成温度とする焼
成処理が行われる。
列に配置してもよいが、好ましくは、ダイヤモンド砥石
等を使用して研削及び/又は研磨を行い、直列に配置し
た際に隣り合うコア部材の向かい合う面(直列配置時に
互いに接する面:以下「接触面」という)を平面化する
とよい。これにより、複数のコア部材を直列に配置した
際に、隣接する二つのコア部材の接触面(平面化処理さ
れた面)同士を容易に密着させる(密接状態で接触させ
る)ことができる。かかる平面化処理に代えて或いは当
該平面化処理に加えて、上記接合助長剤を接触面に付与
してもよい。例えば、粉末状の接合助長剤(TiO
2等)を溶媒中に分散したもの或いは接合助長剤として
機能する有機金属化合物(例えばチタンのアルコキシド
溶液)を薄く塗布するとよい。これにより、拡散接合効
率を向上させることができる。
材を接触面が互いに密着するようにして直列に配置し、
加熱及び/又は加圧処理を行う。本発明の実施にあたっ
ては、かかる加熱及び/又は加圧処理は、接触面間にお
いて接合が行われて各コア部材が連結・一体化すればよ
く、その処理方法や手順を特に限定するものではない。
典型的には、これらコア部材を直列に配置した状態で所
定の耐圧・耐熱性治具(例えばSiC製治具)にセット
し、拡散接合が誘発され得る温度域(例えばAl2O3や
ZrO2を主体とするもので1300〜1500℃)、
及び/又は、拡散接合が誘発され得る圧力(例えば10
〜50MPa)をかけつつ10分〜2時間程度の接合処
理を行う。例えばZrO2を主体とするものでは、好ま
しくは、1400〜1500℃、10〜15MPaで処
理を行う。このことによって、二以上のコアエレメント
が相互に一体化されて成る本発明の歯科セラミックフレ
ームが製造され得る。
更に詳細に説明するが、本発明をかかる実施例に示すも
のに限定することを意図したものではない。
ZrO2粉末を用いてコア部材を形成した。すなわち、
所定の型にY2O3含有ZrO2粉末を充填し、30MP
aでの片押し成形を行った。次いで、100MPaでの
冷間静水圧プレス成形を行った。得られたグリーン成形
体に対して1000℃、1時間の仮焼成処理を行った。
続いて、得られた仮焼結体をダイヤモンド砥石を用いて
研削し、図2に示すような3つのコア部材21,22,
23を作製した。なお、図示していないが、図面左右の
コア部材21,23には、支台歯の一部を嵌め込み得る
装着孔が形成されている。かかる研削処理後、1400
℃、2時間の焼成処理を行った。これにより、相対密度
99.8%以上の緻密構造のコア部材21,22,23
が得られた。続いて、これらコア部材の接触面24,2
5に対して、#400のダイヤモンド砥石を用いて研削
・研磨処理を施した。これにより、各コア部材の接触面
24.25をほぼ完全に平面化した(図2参照)。
1,22,23の接触面24,25を相互に密着させつ
つ横方向に直列に配置した状態で、炉内に設置したクリ
ープ試験機付属のSiC治具1,2,3a,3b,4
a,4bにセットした。次いで、炉を1450℃に加熱
した。炉内温度が一定になった後、10MPaの圧力で
20分間保持した。その時間経過後、圧力を解除して炉
中で冷却した。図3に示すように、こうして得られたセ
ラミックフレーム20の接触面を含む部分は、コア部材
(コアエレメント)と同じ組成で且つ一体化して構成さ
れた接合部分26,27を形成していた。かかるセラミ
ックフレーム20を支台歯を模擬した治具5,6に装着
し、最大応力600〜800MPa、周波数2Hz、応
力比0の片振りにより、繰返し回数106回までの疲労
試験を行い、接合部分26,27の破断の有無を調べ
た。その結果、上記範囲中のいずれの応力レベルにおい
ても、106回まで接合部分の破断は生じなかった。
上記SiC治具1,2,3a,3b,4a,4bに代え
て、Si3N4、ムライト、Al2O3/GdAlO3系や
Al2O3/YAG系等のMGC材料、白金(Pt)又は
パラジウム(Pd)から構成された各種の治具を用い
て、大気中で同様の接合処理を行って得たセラミックフ
レームについても同様の結果が得られた。また、具体的
なデータは示していないが、上記SiC治具1,2,3
a,3b,4a,4bに代えて、グラファイト、タング
ステン(W)、コバルト(Co)−クロム(Cr)合
金、ニッケル(Ni)超合金又はNi−Cr合金から構
成された各種の治具を用いて、真空中又は不活性ガス雰
囲気中で同様の接合処理(1450℃、20分)を行っ
て得たセラミックフレームについても同様の結果が得ら
れた。なお、Y2O3の含有率が2〜6mol%である各種
のZrO2粉末、或いは安定化剤としてY2O3に代えて
CaO、MgO若しくはCeO2を適当な含有率で含む
ZrO2粉末をそれぞれ使用して得られるセラミックフ
レームについても同様の結果が得られ得る。
た3つのコア部材21,22,23の接触面24,25
に一般的なリチウムケイ酸系ガラス組成物を含むスラリ
ーを塗布し、当該ガラス組成物が溶融する温度まで加熱
して接合処理を行った。このようにして得られたセラミ
ックフレームについて、実施例1と同様の疲労試験(図
3参照)を行ったところ、最大応力600MPaでの試
験においてセラミックフレームは即座に破断した。
クフレームを用いて口腔内を模擬した環境での機械的特
性を評価した。すなわち、図3に示した治具5,6を用
いて、室温大気中および37℃の生理食塩水中において
負荷速度0.005mm/分での圧縮試験をそれぞれ行
い、接合部分26,27の機械的強度の比較を行った。
その結果、37℃生理食塩水中での強度は、室温大気中
での強度の凡そ95%レベルを維持していた。同様の条
件を比較例1に係るセラミックフレームを用いて行った
ところ、37℃生理食塩水中での強度は、室温大気中で
の強度の凡そ80%レベルにまで低下した。かかる実験
結果から、比較例1に係るセラミックフレームの接合部
分では、リチウムケイ酸系ガラス成分が多量に含まれる
結果、いわゆる応力腐食によって37℃生理食塩水中で
の機械的強度が大幅に低下することが確かめられた。一
方、実施例1に係るセラミックフレームでは、接合部分
にガラス成分が多量に含まれていないために、かかる応
力腐食が生じず、結果、口腔内でも高い機械的強度が保
持されることが確かめられた。
ZrO2粉末に対し接合助長剤としてTiO2を5wt%混
合した。この混合粉末材料を用いて、実施例1と同様の
処理を行い、相対密度が99.8%以上のコア部材を作
製した。そして、これらコア部材を実施例1と同様に平
面化処理した後、1200〜1450℃の温度範囲から
いくつかの温度条件を選択し、同一負荷条件にて実施例
1と同様の接合処理を行った。得られた同形状の各セラ
ミックフレームについて、実施例1と同様の疲労試験を
行った。すなわち、接合温度(1200〜1450℃)
の異なる各セラミックフレームについて、最大応力60
0MPaで繰返し回数106回までの破断の有無を調べ
た。その結果、実施例1に係るセラミックフレームと比
較して、接合助長剤を含むセラミック材料から形成され
たセラミックフレームは、比較的低温で接合処理を行っ
たものでも機械的強度が高く、例えば1350℃で接合
したフレームについても繰返し回数106回まで破断が
生じなかった。この結果より、TiO2等の接合助長剤
をセラミックフレーム形成材料に適量加えることによ
り、比較的低い温度域での接合処理(加熱・加圧処理)
でも高い機械的強度を実現する好適な拡散接合が生じ得
ることが確認された。
上記TiO2の含有率を1〜10wt%の範囲内で変動さ
せていくつかのセラミックフレームを作製し、同様の疲
労試験を行ったところ、いずれのセラミックフレームに
ついても実施例3に係るセラミックフレームと同等の結
果を示した。また、具体的なデータは示していないが、
上記TiO2に代えて1〜9wt%のSiO2、1〜5wt%
のNb2O5又は1〜5wt%のGeO2を含むセラミック
フレーム形成材料を使用して実施例3と同様にセラミッ
クフレームを作製し、同様の疲労試験を行ったところ、
いずれのセラミックフレームについても実施例3に係る
セラミックフレームと同等の結果を示した。
本発明の歯科セラミックフレームを含む3冠ブリッジ4
0を作製した。すなわち、実施例1と同様の処理を行
い、3冠ブリッジ用セラミックフレーム30を作製し
た。このセラミックフレーム30のコアエレメント3
1,32,33間の接合部分34,35は、各コアエレ
メント31,32,33と同じ組成であり、一体に形成
されている。なお、両サイドのコアエレメント31,3
3には、図示しない支台歯の一部分を装着するための装
着孔36,37が形成されている。このセラミックフレ
ーム30の表面に、当該フレームと熱膨張性が適合する
ジルコニア用陶材を築盛して焼き付けた。すなわち、当
該フレーム30を作業模型に装着した状態にしておき、
次の組成の陶材粉末:SiO260〜70wt%、Al2O
39〜13wt%、CaO0.5〜1.0wt%、MgO
0.3〜0.6wt%、K2O6.0〜8.0wt%、Na2
O6.5〜8.0wt%、Li2O0.1〜0.4wt%、
B2O30.3〜0.5wt%、ZrO20.5〜6.5wt
%及び顔料(pigment)0.1〜1.5wt%を一般的な練
和液(水)で練和した練和物を、筆を使用して当該フレ
ーム30上に付着させつつ所望する形状(図5の符号4
1および42参照)に築盛した。次いで、気泡等が入ら
ないようにするためにコンデンスを行いながら充填し
た。凝集後、セラミックフレーム30を築盛物ごと作業
模型から取り外し、焼成炉内に移した。而して、ほぼ7
00℃で焼成することによって、図4および図5に示す
ようなセラミックフレーム30とその表面に形成された
冠部41,42とから成る3冠ブリッジ40が得られ
た。このブリッジ40は、冠部41,42とフレーム3
0との熱膨張率がほぼ等しいため、寸法精度に優れる即
ち高精度に形成されている。
材間の接合例を示す。すなわち、実施例1と同様の処理
を行い、3冠ブリッジのセラミックフレームを構築する
ための相対密度99.8%以上の緻密構造のコア部材5
1,52,53を作製した。次に、これらコア部材の接
触面54,55に対して、#400のダイヤモンド砥石
を用いて研削・研磨処理を施した。これにより、各コア
部材の接触面54.55をほぼ完全に平面化した。次い
で、図6に示すように、各コア部材51,52,53の
接触面54,55を相互に密着させつつ横方向に直列に
配置した状態で、マイクロ波加熱炉内に設置したアルミ
ナ製治具7にセットした。このとき、接触面が相互に圧
接される状態とした。また、かかる治具7と各コア部材
51,52,53の間には、図示しない数μm程度の粒
径のアルミナ粗粒を充填し、これらコア部材51,5
2,53を治具7に固定した。
上方にマイクロ波の照射源8を配置し、中央のコア部材
とその両側の接触面54,55を含む部分に2.45G
Hzのマイクロ波を照射し、当該部分を加熱した。この
部分的加熱処理により、両接触面54,55において拡
散接合が生じ、各コア部材が一体化したセラミックフレ
ーム50が形成された。得られたセラミックフレーム5
0に対して、実施例1と同様、最大応力600〜800
MPa、周波数2Hz、応力比0の片振りにより繰返し
回数106回までの疲労試験を行ったところ、いずれの
応力レベルにおいても106回まで接合部分の破断は生
じなかった。
が、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、
単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性
を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせ
に限定されるものではない。また、本明細書または図面
に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであ
り、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的
有用性を持つものである。
本発明によると、従来のガラス接合層を有するブリッジ
形状のセラミックフレームやガラス成分を含浸させた多
孔質セラミックから成るフレームと比べて、機械的強度
特性に優れた歯科セラミックフレームを提供することが
できる。また、本発明の歯科セラミックフレーム製造方
法では、予め個々のコア部材を形成しておくとともにそ
れらを直接的に接合する。このため、各コア部材間の寸
法が殆ど変化せず、高い寸法精度のセラミックフレーム
及び当該フレームを含む歯科補綴物を製造することがで
きる。特に、各コア部材とその接合部分の全体が同じ組
成となるようにセラミックフレーム形成材料を選択する
ことにより、高精度と高強度とを共に実現したセラミッ
クフレームを製造することができる。熱膨張係数の整合
性が良く、接合処理後の冷却過程での割れ等を防止し得
るからである。また、本発明の歯科セラミックフレーム
製造方法では、コア部材形成工程と、該工程で得られた
複数のコア部材を相互に接合して一つのフレームを構築
する工程とが別個であることから、効率よく低コストに
歯科セラミックフレームを製造することができる。
形を示す正面図である。
方法における一工程を模式的に示す図である。
労試験の実施状況を模式的に示す図である。
形を示す正面図である。
部構成を示す断面図である。
方法における一工程を模式的に示す図である。
3,51,52,53コア部材(コアエレメント) 14,15,26,27,34,35 接合部分 24,25,54,55 接触面 40 ブリッジ(歯科補綴物)
Claims (15)
- 【請求項1】 直列する二以上のコアエレメントを備え
た歯科セラミックフレームであって、 隣り合うコアエレメントが相互に接合して一体を成して
おり、 それらコアエレメント間の接合部分におけるガラス成分
の含有率が10wt%以下である、歯科セラミックフレー
ム。 - 【請求項2】 前記接合部分のガラス成分として、N
a、K、Li及びBを実質的に含まない、請求項1に記
載の歯科セラミックフレーム。 - 【請求項3】 少なくとも前記接合部分において接合助
長成分を含む、請求項1に記載の歯科セラミックフレー
ム。 - 【請求項4】 酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ニオブ及
び酸化ゲルマニウムから成る群から選択される1種又は
2種以上を前記接合助長成分として含む、請求項3に記
載の歯科セラミックフレーム。 - 【請求項5】 ジルコニア、アルミナ、ムライト及びス
ピネルから成る群から選択される一種又は二種以上のセ
ラミックスを主体に構成されている、請求項4に記載の
歯科セラミックフレーム。 - 【請求項6】 前記コアエレメントとコアエレメント間
の接合部分とが実質的に同じ組成である、請求項1〜5
のいずれかに記載の歯科セラミックフレーム。 - 【請求項7】 歯科セラミックフレームを形成するため
の材料であって、セラミック粉末を主体とし、そのセラ
ミック粉末に対してほぼ10wt%以下の含有率で接合助
長剤を含む、歯科セラミックフレーム形成材料。 - 【請求項8】 前記接合助長剤が、酸化チタン、酸化ケ
イ素、酸化ニオブ及び酸化ゲルマニウムから成る群から
選択される1種又は2種以上である、請求項7に記載の
歯科セラミックフレーム形成材料。 - 【請求項9】 直列する二以上のセラミック製コア部材
を備えた歯科セラミックフレームを製造する方法であっ
て、以下の工程: (a).二以上のコア部材を個々に形成する工程; (b).それらコア部材を直列に配置する工程、ここで隣り
合うコア部材の向かい合う面の少なくとも一部を相互に
密着させる;および (c).その直列に配置された二以上のコア部材を加熱及び
/又は加圧することにより、相互に接合して一体化させ
る工程; を包含する、歯科セラミックフレーム製造方法。 - 【請求項10】 前記(b).工程の前に、前記コア部材の
相互に密着させる面を平面化する処理が行われる、請求
項9に記載の歯科セラミックフレーム製造方法。 - 【請求項11】 前記(b).工程の前に、前記コア部材の
相互に密着させる面に接合助長剤を付与する処理が行わ
れる、請求項9に記載の歯科セラミックフレーム製造方
法。 - 【請求項12】 前記(a).工程において、各コア部材を
形成する材料として、セラミック粉末を主体とし、接合
助長剤が添加された材料が用いられる、請求項9に記載
の歯科セラミックフレーム製造方法。 - 【請求項13】 前記接合助長剤が、酸化チタン、酸化
ケイ素、酸化ニオブ及び酸化ゲルマニウムから成る群か
ら選択される1種又は2種以上である、請求項12に記
載の歯科セラミックフレーム製造方法。 - 【請求項14】 請求項1〜6のいずれかに記載の歯科
セラミックフレームを含む歯科補綴物。 - 【請求項15】 前記セラミックフレームに陶材及び/
又はレジンが付与されて人工歯冠が形成されている、請
求項14に記載の歯科補綴物。
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