JP2009531260A5

JP2009531260A5 -

Info

Publication number: JP2009531260A5
Application number: JP2009501930A
Authority: JP
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2027-03-27

Description

本発明のさらなる実施形態において、支持材上に３次元形状セラミック体を形成する層を印刷することが可能であり、この支持材上には、規定された寸法を有し、かつ、複合層の硬化の間に取り除くことができる１つ以上の層が、分散媒中での当該複合層の硬化の間に蒸発する材料を含む懸濁液を用いて予め印刷されている。これにより、特定のくぼみ部分、開口部などを有する３次元形状セラミック体を形成することが可能になり、対応するカウンターピース、例えば、金属部分または歯のインプラントのセラミック部分でさえ正確に適合および接合することができる。これにより、本発明に従って製造された３次元形状体は歯冠として役立つ。

Claims

支持材上で所望の２次元形状においてインクジェットプリンターを用いて、成形したセラミック体を形成するために必要とされる成分を含む懸濁液を層毎に印刷し、形成された複合層を乾燥および硬化することによって、３次元形状セラミック体を製造するためのプロセスであって、該プロセスは、水性ベーマイトゾル、少なくとも１つの低分子量アルコール、少なくとも１つの乾燥抑制剤および少なくとも１つの有機流動化剤を含む分散媒に５０重量％〜８０重量％のセラミック粒子を含む懸濁液を使用することによって、印刷が達成されることを特徴とする、プロセス。
前記ベーマイトゾルが、０．０００１重量％〜２重量％の固形成分含有量を有することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記ベーマイトゾルが、０．００１重量％〜１重量％の固形成分含有量を有することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記ベーマイトゾルが、０．０１重量％〜０．５重量％の固形成分含有量を有することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
前記ベーマイトゾルが、微小結晶性ベーマイト粒子および溶解アルミニウム水和物を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセス。
前記微小結晶性ベーマイト粒子が、３ｎｍ〜２０ｎｍの粒子サイズを有することを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
前記微小結晶性ベーマイト粒子が、４ｎｍ〜５ｎｍの粒子サイズを有することを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
前記微小結晶性ベーマイト粒子が、１．４：１〜２．２：１の長さ対幅の比を有することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
前記ベーマイトゾルが、溶解アルミニウム水和物として［Ａｌ（Ｈ_２Ｏ）_６］^３＋、［Ａｌ（Ｈ_２Ｏ）_５ＯＨ］^２＋、［Ａｌ（Ｈ_２Ｏ）_４（ＯＨ）_２］^＋、Ａｌ（ＯＨ）_３（ａｑ）、［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻および／またはＡｌ_１３イオンを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロセス。
前記ベーマイトゾルが、１．７〜１１のｐＨを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプロセス。
前記分散媒が、４８重量％〜８８重量％のベーマイトゾル、５重量％〜２０重量％の低分子量アルコール、５重量％〜２０重量％の乾燥抑制剤および２重量％〜１２重量％の有機流動化剤を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記分散媒が、低分子量アルコールとしてメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールまたはそれらの混合物、乾燥抑制剤として多価アルコール、長鎖炭化水素またはそれらの混合物、ならびに有機流動化剤として合成有機高分子電解質および／またはカルボン酸調製物を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のプロセス。
前記分散媒が、多価アルコールとしてグリセロールおよび／またはエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のプロセス。
前記分散媒が、合成有機高分子電解質として、４０００〜６０００の重量平均分子量を有するポリアクリル酸および／またはポリメタクリル酸を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のプロセス。
前記ポリアクリル酸および／またはポリメタクリル酸が、アルカリ金属またはアンモニウム塩の形態であることを特徴とする、請求項１４に記載のプロセス。
前記分散媒が、６２重量％〜９１重量％のベーマイトゾル、５重量％〜１５重量％のエタノール、２重量％〜１５重量％のグリセロールおよび／またはエチレングリコールならびに２重量％〜８重量％の有機流動化剤を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプロセス。
前記セラミック粒子が、純粋なＡｌ_２Ｏ_３、純粋なＺｒＯ_２、純粋なＡｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２、純粋なＳｉ_３Ｎ_４、ベーマイトで安定化したＡｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯおよび／またはＣａＯで安定化したＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯおよび／またはＣａＯで安定化したＡｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３および／またはさらなる希土酸化物で安定化したＳｉ_３Ｎ_４、あるいはそれらの混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜１６のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯおよび／またはＣａＯで安定化することができるＡｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２混合セラミックが、３０重量％〜７０重量％のＡｌ_２Ｏ_３およびそれに対応して７０重量％〜３０重量％のＺｒＯ_２を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のプロセス。
前記セラミック粒子が、前記懸濁液中に６０重量％〜７０重量％の量で存在することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のプロセス。
前記セラミック粒子の粒子サイズが、印刷ヘッドノズルの開口部およびフィードラインより小さく、そして０．０１μｍ〜３μｍのｄ９０の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のプロセス。
前記懸濁液が、４〜１１のｐＨ、ならびに２５℃でγ＞４００の剪断速度にて５ｍＰａｓ〜２５ｍＰａｓおよびγ＜５０の低剪断速度にて１００ｍＰａｓ〜５００ｍＰａｓの粘度を有することを特徴とする、請求項１〜２０のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記懸濁液のｐＨが、７〜９であることを特徴とする、請求項２１に記載のプロセス。
前記層が、平面支持材上に印刷されることを特徴とする、請求項１〜２２のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記層が、支持材として０％〜１０％の開放気孔率を有する黒鉛板、プラチナ板、セラミックまたはガラスセラミック上に印刷されることを特徴とする、請求項２３に記載のプロセス。
前記層が、支持材上に印刷され、前記支持材上には、規定された寸法を有し、かつ、前記複合層の硬化の間に取り除くことができる１つ以上の層が、前記分散媒中での前記複合層の硬化の間に蒸発する材料を含む懸濁液を用いて予め印刷されていることを特徴とする、請求項１〜２４のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
１つ以上の層が、規定された寸法を有し、前記複合層を硬化する間に取り除くことができ、該１つ以上の層は、該複合層を硬化する間に蒸発する前記分散媒中の材料を含む懸濁液を用いて、第１の印刷ヘッドにより印刷された層の上または間に、第２の印刷ヘッドによって印刷されることを特徴とする、請求項１〜２５のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
２００℃より高い温度で蒸発するか、または４００℃より高い温度で酸素の存在下で熱分解する物質が、前記複合層を硬化する間に蒸発する材料として使用されることを特徴とする、請求項２５または２６に記載のプロセス。
前記インクジェットプリンターの印刷ヘッドのノズルが、１つ以上の層を印刷した後、水、低分子量アルコールおよび多価アルコールを含む洗浄液により洗浄されることを特徴とする、請求項１〜２７のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
（６〜１０）：（１〜４）：（１〜３）の水：エタノール：多価アルコールの重量比で、水、エタノールおよび少なくとも１つの多価アルコールの混合物が、洗浄液として使用されることを特徴とする、請求項２８に記載のプロセス。
水：エタノール：多価アルコールの重量比が８：１：１であることを特徴とする、請求項２９に記載のプロセス。
前記インクジェットプリンターの印刷ヘッドのノズルの洗浄は、前記洗浄液が前記ノズルおよびノズルのアンティチェンバーに浸透するように実施されることを特徴とする、請求項１〜３０のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記ノズルおよびノズルのアンティチェンバーへの前記洗浄液の浸透が、前記懸濁液を含む圧力カートリッジ内の増大した外圧または減圧下で達成されることを特徴とする、請求項３１に記載のプロセス。
前記印刷ヘッドのノズルの洗浄が、前記洗浄液で浸透される物体によって達成され、該物体は０．０１Ｎ／ｍｍ^２〜１Ｎ／ｍｍ^２の接触圧でノズル領域において周期的に前記印刷ヘッド上に移動されることを特徴とする、請求項３２に記載のプロセス。
前記接触圧は０．０２Ｎ／ｍｍ ^２〜０．０５Ｎ／ｍｍ ^２であることを特徴とする、請求項３３に記載のプロセス。
前記インクジェットプリンターの印刷ヘッドのノズルの洗浄が、超音波の作動下で実施されることを特徴とする、請求項１〜３４のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記インクジェットプリンターの印刷ヘッドのノズルの洗浄が、前記印刷カートリッジまたは前記印刷ヘッドにおける圧力サイクルの間に超音波の作動下で周期的に実施されることを特徴とする、請求項３５に記載のプロセス。
前記印刷された層が、６５℃〜１０５℃の温度で乾燥されることを特徴とする、請求項１〜３６のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
各々の層が、印刷後に乾燥されることを特徴とする、請求項３７に記載のプロセス。
液体の蒸気を取り除くように、ファン、減圧の付与または対流を用いて、６５℃〜１０５℃の範囲の温度まで熱することによって、各々の印刷された層が、前記インクジェットプリンターの印刷領域において乾燥されることを特徴とする、請求項３８に記載のプロセス。
前記温度が６８℃〜８５℃の範囲であることを特徴とする、請求項３９に記載のプロセス。
前記熱することが、ハロゲンランプの照射、赤外線ランプの照射、イオン線照射、レーザー照射、または前記印刷領域に配置される加熱要素を用いて達成されることを特徴とする、請求項３９または４０に記載のプロセス。
前記セラミック材料の各々の印刷された層が、乾燥後、１μｍ〜３０μｍの厚さを有し、前記複合層を硬化する間に蒸発する前記材料の各々の印刷された層が、０．０５μｍ〜５μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜４１のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記セラミック材料の各々の印刷された層が、乾燥後、０．０５μｍ〜１０μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項４２に記載のプロセス。
前記乾燥した複合層の硬化が、乾燥機中で約８０℃での保存後、前記セラミック材料を焼結することによって達成されることを特徴とする、請求項１〜４３のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記焼結が、８００℃〜１５００℃の温度で実施されることを特徴とする、請求項４４に記載のプロセス。
前記焼結が、理論密度の１００％の焼結密度まで実施されることを特徴とする、請求項４４または請求項４５に記載のプロセス。
前記焼結が、理論密度の９８％の焼結密度まで実施されることを特徴とする、請求項４４または請求項４５に記載のプロセス。
医療用セラミックプロテーゼが、３次元形状セラミック体として製造されることを特徴とする、請求項１〜４７のうちの少なくとも１項に記載のプロセス。
前記医療用セラミックプロテーゼが、身体、肢および頭部、顔、口腔、歯のインプラント、歯のインレー、歯冠ならびに歯のブリッジの領域におけるプロテーゼからなる群から選択されることを特徴とする、請求項４８に記載のプロセス。