JP2003506191A - 義歯を製造するための方法 - Google Patents
義歯を製造するための方法Info
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Abstract
Description
囲内の原料破壊強度を有する、酸化ジルコニウムセラミックからなる予備焼結さ
れたブランク(Rohlinge)に関するものである。
ることによって製造される。
を製造するためのブランクおよびその使用が記載されている。さらにEP−A−
0630622号より、特定の組成のブランクを回転工具によって研磨加工する
、セラミック製の歯科人工補装品を製造する方法が公知となっている。
て加工時間が長くなり、工具の磨減が激しいことである。そのために、このよう
なブランクの加工のコストは非常に高い。
義されたカッティングエッジが欠如しているために、研磨されたブランクの高度
に正確な形状を保証することができないことである。
2号の第3頁第3欄第13行以下に原則的に言及されてはいるが、研磨方法によ
るブランクの加工はそのまま維持されている。
り、また、焼結されていないブランクよりも高い硬度を有している。したがって
原則的には、容易な加工性を保証するために、あるいは最初から加工を可能にす
るために、予備焼結したブランクを使用することが望ましい。
、それによって著しく低減したコストとにつながる。また、緻密焼結をしたとき
のセラミックの予測可能な収縮が、生成されたミクロ構造のいっそうの縮小につ
ながることよって初めて、もっとも微細なミクロ構造の製作が可能となる。予備
焼結されたブランクの場合、加工時にしばしば生じるセラミックのミクロ単位の
損傷は、緻密焼結工程の過程で修復することができる。
には、特にブランクの予備焼結の後でも維持されるような強度、硬度および密度
の完全に均等な分布が、セラミックブランクのどの空間方向にも必要である。細
微構造や多部品からなるブリッジをつくりたい場合には、セラミックの密度分布
および硬度分布のばらつきを回避するのが好ましい。なぜなら、ごくわずかな不
均一性でさえ潜在的な破断個所を生じさせる場合があり、このような潜在的な破
断個所は、このように複雑な構造体を加工するときの耐久性を著しく損なったり
、焼結したときに材料の歪みとして現われる一様でない焼結挙動につながる可能
性があるからである。このような歪みは正確な適合性の低下につながり、そのた
めに義歯が使い物にならなくなってしまう。
に至っていない。
した寸法変化は予測することが難しく、複雑な方法をとらなければ本来のフライ
スパラメータに合わせて削ることができない。そのために緻密焼結の後、正確に
適合していない義歯部品に後から補正をすることが必要である。緻密焼結された
義歯部品は硬度が高くなっているために、この補正は取出工程で行わなければな
らず、非常に不安定であると考えられる。というのも、すでにこの時点では、緻
密焼結工程の過程で起こるような、表面構造の損傷の自己修復を期待できないか
らである。
な適合性のある義歯を製造する方法には、大きな需要がある。
良された方法を提供することである。
ることができる: a)ブランクの準備、 b)フライス法による前記ブランクの加工、 c)1200℃〜1650℃の温度範囲での前記ブランクの緻密焼結、 この際、前記ブランクは予備焼結された材料を含み、しかも、15〜30MPa
、好ましくは23〜28MPaの原料破壊強度を有している。
成形品であって、後に成形加工に供給されるものを指す。このようなブランクは
、種々の材料、特にセラミックでできていてよい。
分からなるブリッジを指す。本発明のブランクは、3部分またはそれ以上の部分
からなるブリッジを製作するのに特に適している。
近い形状に加工されるような、ブランクを成形するためのフライス削りによる処
理を指す。上に述べた意味で加工されたブランクの洗浄や、止め具へのブランク
の埋設の結果として生じる支持・保持構造部の除去などは、たとえその洗浄がフ
ライス法によって実行できるものであっても、加工とはみなさない。
」という用語は、構成要件の非制限的な列挙を提案するものである。
原料破壊強度は、たとえば75〜110MPaという比較的高い強度範囲にある
。このようなブランクは、本発明には利用することができない。
になる成果につながるものではないことが見出されている。原料破壊強度が低す
ぎる場合には、フライス加工のときに破損する恐れがある柔らかすぎるブランク
になってしまい、原料破壊強度が高すぎる場合には、通常の加工方法では加工す
ることのできない硬すぎるブランクになってしまう。
ス工具のきわめて鋭いカッティングエッジによって、もっとも微細なミクロ構造
を生成することが可能である。予備焼結された状態のブランクはわずかな硬度お
よび強度しか有していないので、工具のカッティングエッジは長い使用期間にわ
たって鋭いままに保たれる。ブランクのフライス加工をする際、加工機械の工具
は、粗加工の時には20〜5000mm/minの送り速度、好ましくは500
〜3500mm/minの送り速度と、5000〜40000Upm(rpm)
の回転数、好ましくは15000〜25000Upmの回転数で作業をする。仕
上加工は、例えば20〜5000mm/minの送り速度、好ましくは500〜
3500mm/minの送り速度と、5000〜50000Upmの回転数、好
ましくは18000〜35000Upmの回転数で行う。いずれの加工段階でも
、たとえば0.8〜4mmのフライス直径を利用する。
、支持構造のないブランクを加工するのが特に有利である。加工工程は、加工が
完成している義歯部品のうち、残根(Zahnstumpf)と接触している側、および残根
と接触していない側から行う。この場合、ブランクの緻密焼結の工程中に高温埋
設素材で包囲ないし保護しなくてもよいので特に有利である。
許出願DE−19904534号から公知となっているような、燃焼工程中に生
じる縮小寸法を自動的に調節する支持装置で、再加工されたブランクを保持する
ことができる。
る歯科用セラミックとは、通常のセラミック成分に加えて、場合により焼結補助
剤等のような他の成分(添加物)を少量含んでいる組成物を指す。成分の形での
調合や重量%の指定は、常に、添加物を含んでいない製品を対象としている。当
然ながら、動力学的、熱力学的または化学的な理由から、予備焼結または最終焼
結されたセラミックにも少量の添加物が含まれている場合があり、従ってこれら
も本発明の保護範囲に含まれるとみなされる。
中にガラス相ないしガラス成分を形成するブランクも好ましい。
01%以下の、各空間方向の収縮の直線性からの偏差を有している。
ルコニウムセラミックでできている。この場合、酸化ジルコニウムセラミックが
特に好ましい。
れている。この係数は、純粋な結晶系よりも、例えばガラスなどの無定形材料の
方が明らかに小さい(D.Munz/T.Fett:セラミック材料の機械的挙
動(Mechanisches Verhalten keramischer Werkstoffe)、スプリンガー出版)。
従って、無定形相が粒状物限界にて形成されると、セラミックスの強度も減少す
る。それゆえ、本発明に基づいて好ましく使用可能なセラミックスは、例えばE
N843に従って測定した時に、5〜10、好ましくは8〜10のKIC値を有し
ている。
のうち少なくとも1つの酸化物の0.1〜0.50重量%の焼結添加物を含む、
酸化ジルコニウムを主剤とするセラミックは、特に好都合な均等に分散した硬度
と強度を有していることが判明した。したがってこのようなセラミックは、本発
明に基づいて複雑な義歯や精密な構造物を製作するのに特に適している。この場
合、上に挙げた元素の酸化物が上に定義した量だけ均一な分散状態で添加され、
たとえば不純物等のように不均等かつ変化する濃度で分散していないのが好まし
い。このような均一な分散は、たとえば本発明の実施例に記載されているような
共沈(Kofaellung)によって達成することができる。
子の粒状形態は、1μm以下、特に好ましくは0.7μm以下の平均粒子直径を
有した等軸性(equiaxial)であることが好ましい。
いる。この平均の気孔サイズは、通常は3μm〜0.1μmの範囲内であり、2
μm〜0.2μmの範囲が好ましい。
得るために、850℃〜1000℃の好ましい温度範囲にて行われ、特に好まし
くは950℃〜995℃の温度範囲で行われる。予備焼結工程は、たとえば30
〜55時間にわたって行われる。
なわち3つの空間方向へ別々に収縮する。この収縮は、どの空間方向へもそれ自
体として直線的なので、このようなセラミックは、驚くべきことに、きわめて正
確な適合性をもつ複雑な義歯を製造するのにきわめて適している。
かし純粋な酸化ジルコニウムは、焼結後の冷却プロセスのときに修飾の変化によ
って体積があまりに大きく変わるために、機械的な用途に利用することができな
い。しかし酸化マグネシウム、酸化セリウム、または酸化イットリウムを添加す
ることで、このようなプロセスを抑制することができる。その詳細な議論は、In
dustrie Diamanten Rundschau (工業ダイヤモンド展望)の特別号 "Aluminium-
und Zirkonoxidkeramik in der Medizin"(「医療における酸化アルミニウムセ
ラミックと酸化ジルコニウムセラミック」)、IDR2/1993、ならびにE
P−A−0634149号に記載されている。
ジウムの元素のうち少なくとも1つの酸化物を0.1〜0.50重量%、好まし
くは0.15〜0.50重量%、特に好ましくは0.20〜0.50重量%、最
も特に好ましくは0.25〜0.50重量%添加することで、焼結温度の低下と
、使用状態の時の安定性と耐加水分解性の増加がもたらされる。このような事実
関係は、アルミニウムの酸化物について、Tosoh社の製品情報誌 "Zirconia
Powder"の09/97に記載されている。しかしながら、このセラミックは、本
発明による正確な適合性のある義歯を製造するのには適していない。なぜなら、
本発明に基づく原料破壊強度が守られないと、前述の現象が起こるために、高い
精度の義歯をつくるためのフライス加工が不可能だからである。
されたブランクも、同様に本発明の対象である: (A)91〜98.45重量%、好ましくは91から97.25重量%の酸化ジ
ルコニウム、 (B)0〜3.5重量%、好ましくは0〜2.5重量%の酸化ハフニウム、 (C)1.5〜6.0重量%、好ましくは2.5〜6.0重量%の酸化イットリ
ウム、 (D)0.05〜0.50重量%、好ましくは0.15〜0.50重量%、特に
好ましくは0.20〜0.50重量%、最も特に好ましくは0.25〜0.50
重量%の、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、インジウムの各元素のうち
の少なくとも1つの酸化物、 (E)0〜1.9重量%、好ましくは0.0005〜1.5重量%の着色添加剤
。 この際、上記重量%の合計は100にならなければならず、ブランクは15〜3
0MPa、好ましくは23〜28MPaの原料破壊強度を有している。
i、V、Cr、Cu、Mnより成る元素からの着色酸化物を意味し、この際、F
e2 O3 、Er2 O3 又はMnO2 を使用することが好ましい。
成物(1)のブランクを、適当な加工方法によって、収縮度に合わせて拡大され
た最終的な義歯のモデルに再加工し、次いで最終寸法になるように緻密焼結する
方法である。収縮度に合わせたモデルとは、理論的に予測される収縮の割合に応
じて所望の義歯を拡大したモデルを指している。
1)の成分(A)及び(B)をHClで溶解させ、低溶解性の不純物を機械的に
分離してから、水溶性の強酸溶液としてのHClを用いた処理の後で、それらを
、オキシクロリド又は塩化物として同様に存在する添加剤(C)及び(D)と混
合することによってなされる。
よって得られる塩化物として添加する。
、所望の最終粉末度になるように焼成物を粉砕し、一時的な滑剤及び結合剤を用
いたスプレードライ工程を行う。
できる。このプレス成形品を、結合剤に応じた熱処理によって結合剤を除去し、
850℃〜1000℃の温度で、好ましくは950℃〜995℃の温度で、たと
えば0.5〜4時間の保持時間で予備焼結する。
ともできる(Tosoh社、東京、日本国)。
法を用いて加工されたブランクは、例えば1200℃〜1650℃、特に好まし
くは1350℃〜1550℃にて、たとえば1〜3時間の保持時間で緻密焼結さ
れる。
る。たとえば、特許出願DE−19904522号に記載されている方法を適用
可能であり、この場合には、希土類元素、ランタニド、またはFe、Co、Ni
、Ti、V、Cr、Cu、Mnのグループの中の元素の塩の少なくとも1つのイ
オン溶液を用いることが好ましい。
ブランクをブランク止め具から取り外し、このときには、たとえば実用新案DE
29815486号に記載される止め具を加工中に用いることができる。ブラン
ク止め具から取り外した後、場合によっては、ブランク止め具と加工されたブラ
ンクとの間の保持ピンや連結部を外す目的で、ブランクの後加工を行うことがで
きる。
、ブランクと同じ熱膨張係数を有する化粧張り素材をブランクに焼き付けること
ができる。本発明に適しているブランクは、例えば9.0〜10.5ppm/K
、好ましくは9.4〜9.8ppm/Kの熱膨張係数を有していてよい。
れらによって限定されるものではない。
る「パンチ‐オン‐スリーボールテスト」で測定したものである。
ら出発する。このような予備成形品を製造する場合、例えば純粋な塩化物、オキ
シクロリド又はニトレートが出発物質とされ、実施例においては塩化物が使用さ
れている。
を蒸留水中に溶解させる。
M‐NH4 OH水溶液と反応させる。この際、化学量論必要条件に対して少なく
とも30倍過剰のOH- 濃度が推奨される。沈殿生成物は、その後、Cl- がな
くなるように洗滌しなければならない。この沈殿生成物の焼成は、700℃で0
.75時間以上かけて行われ、引き続き、この焼成物の粉砕を行って最終粒度を
D50=0.6μmとし、更に、一時的な滑剤‐及び結合剤(ここでは、酸化物に
対して2.0重量%のPVA、0.15重量%のオレイン酸)を用いたスプレー
ドライ工程も行う。
00バール、好ましくは1700〜2200バールで、d=31mmで、l=1
50mmの大きさの予備成形体に加工する。
間)によって脱バインダーし、970℃の温度で、0.5時間の保持時間にて、
本発明により使用可能なブランクに予備焼結する。
製造されたブランクをCAD/CAMシステムを用いて、フライス盤加工し、以
下のパラメーターで緻密焼結する。
した非常に精度良く適合した義歯であることを示している。
Claims (16)
- 【請求項1】 義歯を製造するための方法であって、当該方法が、下記の工程a
)〜c): a)ブランクの製造、 b)フライス法による前記ブランクの加工、 c)1200℃〜1650℃の温度範囲での前記ブランクの緻密焼結、 を含み、この際、前記ブランクが予備焼結された材料を含み、しかも、15〜3
0MPaの原料破壊強度を有していることを特徴とする義歯の製造方法。 - 【請求項2】 前記ブランクが23〜28MPaの原料破壊強度を有しているこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記ブランクのフライス加工をする際、加工機械の工具が、粗加
工の時には20〜5000mm/minの送り速度と5000〜40000Up
mの回転数で、また仕上加工の時には20〜5000mm/minの送り速度と
5000〜50000Upmの回転数で、それぞれ0.8〜4mmのフライス直
径で作業を行うことを特徴とする、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 残根と接触している側、および残根と接触していない側から前記
ブランクを加工することを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項5】 前記ブランクが、酸化ジルコニウムセラミックまたは酸化アルミ
ニウムセラミックを含んでいることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法に基づいて製造可
能な義歯部品。 - 【請求項7】 酸化ジルコニウムセラミックからなる予備焼結されたブランクで
あって、当該ブランクが、 (A)91〜98.45重量%の酸化ジルコニウムと、 (B)0〜3.5重量%の酸化ハフニウムと、 (C)1.5〜6.0重量%の酸化イットリウムと、 (D)0.05〜0.50重量%の、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、
インジウムの各元素のうちの少なくとも1つの酸化物と、 (E)0〜1.9重量%の着色添加剤(酸化物として計算) とを含んでおり、この際、前記重量%は合計100とならなければならず、しか
も、前記ブランクが15〜30MPaの原料破壊強度を有していることを特徴と
する予備焼結されたブランク。 - 【請求項8】 (A)91〜98.35重量%の酸化ジルコニウムと、 (B)0〜2.5重量%の酸化ハフニウムと、 (C)1.5〜6.0重量%の酸化イットリウムと、 (D)0.15〜0.50重量%の、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、
インジウムの各元素のうちの少なくとも1つの酸化物と、 (E)0〜1.9重量%の着色添加剤 とを含んでおり、この際、前記重量%は合計100とならなければならないこと
を特徴とする、請求項7記載の予備焼結されたブランク。 - 【請求項9】 (A)91〜98.45重量%の酸化ジルコニウムと、 (B)0〜3.5重量%の酸化ハフニウムと、 (C)1.5〜6.0重量%の酸化イットリウムと、 (D)0.05〜0.50重量%の酸化アルミニウムと、 (E)0〜1.9重量%の着色添加剤 とを含んでおり、この際、前記重量%は合計100とならなければならないこと
を特徴とする、請求項7記載の予備焼結されたブランク。 - 【請求項10】 25〜28MPaの原料破壊強度を有していることを特徴とす
る、請求項7〜9のいずれか1項に記載の予備焼結されたブランク。 - 【請求項11】 850℃〜1000℃の温度で焼結することによって得られる
ことを特徴とする、請求項7〜10のいずれか1項に記載の予備焼結されたブラ
ンク。 - 【請求項12】 各空間方向ごとの収縮の、直線性からの偏差が0.05%以下
であることを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1項に記載の予備焼結され
たブランク。 - 【請求項13】 義歯の製造方法における、原料破壊強度が15〜30MPaの
予備焼結された材料からなるブランクの使用であって、当該ブランクを緻密焼結
の前に加工することを特徴とする、予備焼結された材料からなるブランクの使用
。 - 【請求項14】 請求項7〜12のいずれか1項に記載のブランクを、フライス
加工によって収縮度に合わせた最終的な義歯の拡大モデルに加工し、最終寸法に
なるように緻密焼結をすることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記
載の義歯の製造方法。 - 【請求項15】 請求項7〜12のいずれか1項に記載のブランクを、CAD/
CAM法によって収縮度に合わせた最終的な義歯の拡大モデルに加工して、最終
寸法になるように緻密焼結をすることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1
項に記載の義歯の製造方法。 - 【請求項16】 予備焼結した前記ブランクを、加工後に外観面から後加工して
最終寸法になるように緻密焼結をすることを特徴とする、請求項14または15
のいずれか1項に記載の方法。
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