JP2017520498A

JP2017520498A - ケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックを製造する方法

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Publication number: JP2017520498A
Application number: JP2016567063A
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Inventors: セバスチャンクロリコフスキ，; マルクスランプ，; クリスティアンリッツベルガー，; ハラルトビュルケ，; ウォルフラムホランド，; マルセルシュバイガー，
Original assignee: Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2017-07-27
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Abstract

本発明は、セリウムイオンを含み、かつ歯科用修復材（その蛍光特性は、大部分が天然歯の蛍光特性に相当する）の生成に特に適切なケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミックを生成する方法に関する。本発明はさらに、本発明に従って得ることが可能である、歯科用材料としての、特に歯科用修復材を生成するための使用に適切なケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミック、ならびに本発明による方法で使用するのに適切なガラス形成組成物に関する。

Description

本発明は、セリウムイオンを含有しかつ歯科用修復材の調製に特に適切である、ケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミックを調製する方法に関しており、上記ケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミックは、蛍光特性が主に天然歯の蛍光特性に相当する。本発明は、本発明による方法を使用して得ることができるケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミック、その歯科用材料としての使用、特に歯科用修復材を調製するための使用、ならびに本発明による方法で使用するのに適切なガラス形成組成物にも関する。

ケイ酸リチウムガラスセラミックは、その高い透光性および非常に良好な機械的性質に起因して、歯科学で、特に歯用クラウンおよび小さいブリッジを調製するのに使用される。公知のケイ酸リチウムガラスセラミックは、通常、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、またはＫ_２Ｏと、Ｐ_２Ｏ_５などの成核剤を主成分として含有する。

ＥＰ０９１６６２５Ａ１は、ブランクとして調製することができ、かつ特に圧力および熱の作用の下での塑性変形によってまたは機械加工によって加工することができ、その結果、強度の高い成形済み透光性歯科用生成物が形成される、透光性の二ケイ酸リチウムガラスセミック生成物について記載している。二ケイ酸リチウムガラスセラミック生成物を調製するには、まず、成分ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌａ_２Ｏ_３、および／またはＡｌ_２Ｏ_３、およびＭｇＯ、および／またはＺｎＯを含有する出発ガラスの溶融体を生成する。この溶融体を、適切な手法で成形し冷却し、ブランクの形をしたガラスセラミック生成物を得るために少なくとも１つの熱処理に供する。ガラスセラミック生成物の色を天然歯材料の色に一致させるために、出発ガラスはさらに、ＣｅＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｂ_４Ｏ_７、Ｅｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ａｇ_２Ｏ、ＳｎＯ_２、およびＴａ_２Ｏ_５からなる群から好ましくは選択される色および蛍光成分を有することができる。

ＥＰ１５０５０４１Ａ１は、歯科用修復材が形成されるように特にＣＡＤ／ＣＡＭ法を用いて加工されかつ後続の熱処理によって高強度の二ケイ酸リチウムガラスセラミックに変換することができる、メタケイ酸リチウムガラスセラミックについて記載している。ガラスセラミックを調製するには、まず、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｋ_２Ｏと、Ｐ_２Ｏ_５などの成核剤とを主成分として含有する、出発ガラスの溶融体を形成する。出発ガラスの溶融体を、適切な手法で成形し冷却し、ブランクの形をしたガラスセラミック生成物を得るために２つの熱処理に供する。出発ガラスは、とりわけ、着色および蛍光金属酸化物を有することができる。金属は、好ましくは、Ｔａ、Ｔｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、およびＭｎからなる群から選択され、実施例では酸化物ＴｉＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔｂ_４Ｏ_７、およびＥｒ_２Ｏ_３が使用される。類似のケイ酸リチウムガラスセラミックがＥＰ１６８８３９８Ａ１に記載されている。

Ｗ．Ｂｕｃｈａｌｌａ、「ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙＳｈｏｗｓＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎＮｏｎ−ＣａｖｉｔａｔｅｄＥｎａｍｅｌＬｅｓｉｏｎｓ」、ＣａｒｉｅｓＲｅｓ．２００５年、３９巻、１５０〜１５６頁から、天然歯は、紫外光の下で４００から６５０ｎｍの範囲の波長を持つ青みがかった白色蛍光を呈することが公知である。

Ｒｕｋｍａｎｉら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．２００７年、９０巻、７０６〜７１１頁は、Ｃｅがドープされた二ケイ酸リチウムガラスセラミックの結晶化挙動および光学的性質に対する、ＶおよびＭｎ着色剤の影響について記載している。ガラスセラミックを調製するには、出発材料ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、およびＡｌ（ＰＯ_３）_３の混合物を、ＣｅＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、およびＭｎＯ_２と混合し、混合物を白金坩堝内で、１５００℃で溶融し、冷却し、次いで空気を供給しながら管型炉内でいくつかの熱処理に供する。

しかし、現況技術に由来する公知のケイ酸リチウムガラスセラミックは、不十分な蛍光特性を有し、特にＵＶ光の下で十分な程度にまで天然歯材料の蛍光特性を模倣できないことが示されてきた。それによって、そのようなガラスセラミックから調製された歯科用修復材は、特にＵＶ光の影響下で修復材として認識可能になるか、または歯の隙間もしくは欠損として知覚される。

既に公知のガラスセラミックの上記欠点を発端として、本発明の目的は、天然歯材料と同等の蛍光を呈しかつ特にＵＶ光の下であっても天然歯材料の色および蛍光特性を大部分模倣することができる、歯科用修復材を調製するのに適切な、ガラスセラミックを提供することである。

欧州特許出願公開第０９１６６２５号明細書欧州特許出願公開第１５０５０４１号明細書欧州特許出願公開第１６８８３９８号明細書

Ｗ．Ｂｕｃｈａｌｌａ、「ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙＳｈｏｗｓＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎＮｏｎ−ＣａｖｉｔａｔｅｄＥｎａｍｅｌＬｅｓｉｏｎｓ」、ＣａｒｉｅｓＲｅｓ．２００５年、３９巻、１５０〜１５６頁Ｒｕｋｍａｎｉら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．２００７年、９０巻、７０６〜７１１頁

この目的は、セリウムイオンを含有する出発ガラスの溶融体を還元条件に曝露するステップを含む、ケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミックを調製する方法によって、本発明により達成される。

驚くべきことに、本発明による方法は、特にＵＶ光の作用の下で、現況技術に比べて改善された蛍光特性を呈するケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックを調製するのを可能にすることが示された。

特定の理論に拘泥するものではないが、Ｃｅ^３＋イオンとＣｅ^４＋イオンとの間の平衡は、セリウムイオンを含有するガラス溶融体で確立されることが想定される。本発明による方法で出発ガラスが曝露される還元条件は、５ｄ→４ｆ遷移により３２０から５００ｎｍの波長範囲の蛍光を呈するＣｅ^３＋イオンに有利になるようにその割合をシフトさせることがさらに想定される。この蛍光は、天然歯材料の蛍光特性を模倣するのに特に適切である。

通常、本発明による方法は、出発ガラスの溶融体と少なくとも１種の還元剤とを反応させるステップを含む。原則として、本発明による方法の条件下でＣｅ^４＋イオンをＣｅ^３＋イオンに還元することが可能な全ての剤が、還元剤として考慮されるようになる。還元後に残渣を残すことなくガラス溶融体から除去することができる還元剤が、好ましい。

特に、気体の還元剤、ならびに本発明による方法の条件下で還元後にガラス溶融体から焼失させられる還元剤が、好ましい。気体の還元剤の例は、水素、好ましくは水素と窒素との混合物を含有する気体である。還元剤の例は、さらに、少なくとも１種の酸化可能な炭素原子、特に炭素、例えば黒鉛、有機塩、炭水化物、および穀粉を含有する物質である。

図１は、実施例１１により得られたガラスセラミック試料に関する、３６６ｎｍの励起波長での発光スペクトル、ならびに４３０ｎｍおよび５４１ｎｍでの発光に関する励起スペクトルを示す。発光スペクトルは、４３０ｎｍで広範な最大値を示し、これはＣｅ^３＋の５ｄ→４ｆ遷移であると特定されるべきである。対応する励起スペクトルは、２７９ｎｍおよび３４０ｎｍで励起最大値を示した。さらに、発光スペクトルは、４８３、５４１、５８５、および６１９ｎｍで最大値を示し、これらはＴｂ^３＋の遷移^５Ｄ_４→^７Ｆ_６、^７Ｆ_５、^７Ｆ_４、および^７Ｆ_３であると特定されるべきである。５４１ｎｍでの発光に対する関連の広範な励起スペクトルは、２７９ｎｍおよび３１５ｎｍで励起最大値を示した。図１の発光スペクトルに示される蛍光発光は、白−青蛍光として全体が人の眼により知覚される。図２は、その内部にフォーミングガスを通すことにより還元条件下で調製された実施例１１の試料と、酸素含有雰囲気中の通常の条件下で溶融させた同じ組成の対応する参照試料とに関して、３６６ｎｍの励起波長で得られた発光スペクトルを示す。約４３０ｎｍでのＣｅ^３＋の広範な発光最大値と、４８３、５４１、５４９、５８５、および６１９ｎｍでのＴｂ^３＋の発光帯域とを見ることができる。スペクトルの比較は、実施例１１による試料に関し、還元条件下での溶融に起因した、個々の発光帯域での強度の明らかな上昇を示す。３７５ｎｍから７００ｎｍの範囲（全測定範囲）にわたる発光曲線下の表面積分を計算することにより決定された、全体的な光の発光の比較は、５．４倍の上昇を示す。図３は、市販の二ケイ酸リチウムガラスセラミック製品ＩＰＳｅ．ｍａｘＣＡＤＨＴＢＬ２およびＩＰＳｅ．ｍａｘＣＡＤＬＴＡ２（ＩｖｏｃｌａｒＶｉｖａｄｅｎｔＡＧ）と比較した、試料１、１４、８、および９の発光強度を示す。それぞれ使用された溶融技法（フォーミングガス、還元原材料）は、市販製品に比べて蛍光強度を大きく増大させることを可能にする。このように実施例１は非常に強力な蛍光を示し、これが、なぜ組成物が支台歯として使用するのに特に適切であるかという理由である。実施例９および１４は、それらの色（通常の照明の下）および蛍光（ＵＶ光の下）により、インレーおよびクラウン材料として使用するのに特に適切である。実施例９の場合など、異なるセリウム原材料（ＣｅＯ_２、Ｃｅ（ＩＩＩ）ａｃａｃ）を組み合わせることにより、Ｄ６５標準光の下、強度の色彩効果を発揮することが可能であり、同じ色の市販製品（ＩＰＳｅ．ｍａｘＣＡＤＬＴＡ２）に比べると、非常に大きな蛍光が得られる。

好ましい実施形態によれば、出発ガラスの溶融体は、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、成核剤、セリウム化合物、および少なくとも１種の還元剤を含有するガラス形成組成物から形成される。少なくとも１種の酸化可能な炭素原子を含有し、かつ好ましくは有機塩、炭水化物、および穀粉からなる群から選択される化合物が、少なくとも１種の還元剤として好ましい。特に適切な有機塩の例は、アセチルアセトネートである。

特に好ましい実施形態では、セリウムアセチルアセトネート、特にセリウム（ＩＩＩ）アセチルアセトネートが、還元剤として使用される。この実施形態によれば、セリウム化合物は、同時に少なくとも１種の還元剤である。

さらなる好ましい実施形態によれば、少なくとも１種の還元剤は、気体が好ましくは水素を含有し、好ましくは水素および窒素を含有する、還元剤である。約５体積％の水素を含有しかつフォーミングガスとも呼ばれる水素および窒素の混合物が、特に適切である。還元の程度は、供給される気体の量によって、特に気体の供給の流量および持続時間によって制御することができる。還元気体の活性成分、好ましくは水素の量は、好ましくは０．０５から５ｌ／分であり、特に０．１から１ｌ／分であり、好ましくは０．２から０．５ｌ／分であり、その持続時間は１０から１８０分、特に２０から１２０分、好ましくは３０から９０分である。

本発明によれば、出発ガラスは、ＣｅＯ_２として計算すると、０．１から７．０重量％、特に０．５から５．０重量％、好ましくは１．０から４．０重量％のセリウムイオンを含有することが好ましい。

特に好ましい実施形態によれば、出発ガラスの溶融体は、少なくとも１種のセリウム（ＩＩＩ）化合物と少なくとも１種のセリウム（ＩＶ）化合物とを含有するガラス形成組成物から形成される。得られたケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミック中のＣｅ^３＋イオンとＣｅ^４＋イオンとの比は、セリウム（ＩＩＩ）化合物とセリウム（ＩＶ）化合物との比を変えることによって、さらに調節することができる。さらに、Ｃｅ^４＋イオンは、ケイ酸リチウム材料の黄変をもたらす。したがって、天然歯材料の蛍光および色特性の特に良好な模倣が可能になる。特に好ましい実施形態では、ガラス形成組成物は、Ｃｅ_２Ｏ_３として計算した場合に０．１から５．０重量％、特に０．５から３．０、好ましくは１．５から２．０重量％のセリウム（ＩＩＩ）化合物と、ＣｅＯ_２として計算した場合に０．１から５．０重量％、特に０．５から３．０、好ましくは１．５から２．０重量％のセリウム（ＩＶ）化合物とを含有する。Ｃｅ_２Ｏ_３として計算されたセリウム（ＩＩＩ）化合物と、ＣｅＯ_２として計算されたセリウム（ＩＶ）化合物との質量比は、５：１から１：５、特に２：１から１：２、好ましくは１．２５：１から１：１．２５の範囲内にあることがさらに好ましい。

出発ガラスは、ケイ酸リチウム結晶相を形成するのに必要な、少なくとも成分ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、および成核剤をさらに含有する。

出発ガラスは、好ましくは、５５．０から７５．０重量％、特に５９．０から７３．０重量％、好ましくは６０．０から７１．０重量％、特に好ましくは６０から６９重量％のＳｉＯ_２を含有する。

さらに、９．０から２１．０重量％、特に１３．０から１９．０重量％、好ましくは１１．０から１５．０重量％のＬｉ_２Ｏを含有する出発ガラスが好ましい。

さらに、出発ガラスが０．５から１２．０重量％、特に２．５から７．０重量％の成核剤を含有する場合が特に好ましいことが証明された。好ましい成核剤は、Ｐ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、金属、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、およびＡｇと、これらの混合物である。出発ガラスは、特に好ましくは、Ｐ_２Ｏ_５を成核剤として含有する。

出発ガラスは、好ましくは、さらなるアルカリ金属酸化物を、１．０から１０．０重量％、特に１．０から１０．０重量％、好ましくは２．０から７．０重量％、特に好ましくは２．０から５．０重量％の量で含有する。「さらなるアルカリ金属酸化物」という用語は、Ｌｉ_２Ｏを除くアルカリ金属酸化物を指す。さらなるアルカリ金属酸化物は、特に、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、および／またはＲｂ_２Ｏであり、特に好ましくはＫ_２Ｏである。出発ガラスは、２．０重量％未満、特に１．０重量％未満、好ましくは０．５重量％未満のＮａ_２Ｏを含有し、特に好ましくはＮａ_２Ｏを本質的に含有しないことが好ましい。

出発ガラスは、最大５．０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含有することがさらに好ましく、アルカリ土類金属酸化物は、特にＣａＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、またはこれらの混合物である。

０．５から５．０、特に２．５から７．０、好ましくは２．５から３．５重量％の、３価元素の酸化物を含有する出発ガラスがさらに好ましく、この酸化物は、特にＡｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびこれらの混合物から選択され、好ましくはＡｌ_２Ｏ_３である。

下記の成分のうちの少なくとも１種、好ましくは全てを含有する出発ガラスが特に好ましい。
ここで、Ｍ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏからなる群から選択され、好ましくはＫ_２Ｏである。

出発ガラスはさらに、４価元素の酸化物、５価元素のさらなる酸化物、６価元素の酸化物、溶融促進剤、ならびにさらなる着色剤および蛍光剤から特に選択される、追加の成分を含有することもできる。

「４価元素のさらなる酸化物」という用語は、ＳｉＯ_２以外の４価元素の酸化物を指す。４価元素のさらなる酸化物の例は、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、およびＧｅＯ_２である。好ましい実施形態では、出発ガラスは、０．１から１５重量％、特に１から１０重量％、好ましくは２から８重量％、最も好ましくは４から６重量％のＺｒＯ_２を含有する。

「５価元素のさらなる酸化物」という用語は、Ｐ_２Ｏ_５以外の５価元素の酸化物を指す。５価元素のさらなる酸化物の例は、Ｂｉ_２Ｏ_５である。

６価元素の酸化物の例は、ＷＯ_３およびＭｏＯ_３である。

少なくとも１種の４価元素のさらなる酸化物、１種の５価元素のさらなる酸化物、または１種の６価元素の酸化物を含有するガラスセラミックが好ましい。

溶融促進剤の例は、フッ化物である。

さらなる着色剤および蛍光剤の例は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂの酸化物など、特にＶ、Ｍｎ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、およびＴｍの酸化物などの、ｄおよびｆ元素の酸化物である。

特定の実施形態では、出発ガラスはさらに、テルビウムイオンを含有する。出発ガラスは、Ｔｂ_４Ｏ_７として計算したときに、好ましくは０．０５から２．０、特に０．１から１．５、好ましくは０．２から１．０、特に好ましくは０．３から０．７重量％のテルビウムイオンを含有する。意外なことに、本発明によれば、セリウムイオンとテルビウムイオンとを組み合わせることによって、天然歯材料の蛍光および色特性を特に十分に、その蛍光および色特性が模倣し得るケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックを得ることが可能であることが示された。ｄ元素の存在下では、セリウムイオンによってもたらされた蛍光の低減が、またはその完全な消失さえも現況技術で観察されたが、本発明により調製されたガラスおよびガラスセラミックの場合、セリウムイオンによってもたらされた蛍光は、テルビウムイオンの存在下であっても大部分が持続することは、特に意外である。

出発ガラスの溶融体は、特に１３００から１６００℃の温度で好ましくは形成される。手順は、特に、炭酸塩、酸化物、リン酸塩、およびフッ化物などの適切な出発材料の混合物を１３００から１６００℃の温度で２から１０時間溶融することである。気体が還元剤として使用される場合、気体は、そのように得られたガラス溶融体を通過する。特に高い均質性を達成するには、ガラス顆粒を形成するために、得られたガラス溶融体を、次いで水中に注ぎ入れることができ、次いで得られた顆粒を再び溶融することができる。

次いで溶融体を型に注ぎ入れて、出発ガラスのブランク、いわゆる固体ガラスブランクまたはモノリシックブランクを生成する。顆粒を調製するために、溶融体を再び水中に入れることも可能である。次いでこの顆粒を、研磨しそして任意選択でさらなる成分を添加した後に加圧して、ブランク、いわゆる粉末圧縮体を形成することができる。最後に、出発ガラスを、造粒後に粉末が形成されるよう加工することもできる。

次いで、出発ガラス、例えば固体ガラスブランクの形、粉末圧縮体または粉末の形をとる出発ガラスを、４５０から９５０℃までの範囲の少なくとも１つの熱処理に供することができる。最初に第１の熱処理を、５００から６００℃の範囲の温度で実施して、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するガラスを調製することが好ましい。次いでこのガラスを、好ましくは、メタケイ酸リチウムまたは二ケイ酸リチウムの結晶化が行われるように、より高い温度、特に５７０℃より高い温度で、少なくとも１つのさらなる温度処理に供することができる。

以下に使用される「主結晶相」という用語は、他の結晶相に比べてその体積が最も高い割合にある結晶相を指す。

本発明による方法を使用して得られたガラスセラミックは、好ましくは、主結晶相としてメタケイ酸リチウムを有する。実施形態では、ガラスセラミックは、全ガラスセラミックに対して１０体積％超、好ましくは２０体積％超、特に好ましくは３０体積％超のメタケイ酸リチウム結晶を含有する。

さらなる好ましい実施形態では、ガラスセラミックは、主結晶相として二ケイ酸リチウムを有する。実施形態では、ガラスセラミックは、全ガラスセラミックに対して１０体積％超、好ましくは２０体積％超、特に好ましくは３０体積％超の二ケイ酸リチウム結晶を含有する。

本発明はさらに、本発明による方法を使用して得ることができる、ケイ酸リチウムガラスと、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラスと、ケイ酸リチウムガラスセラミックとに関する。ケイ酸リチウムガラスと、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラスと、ケイ酸リチウムガラスセラミックとに関する好ましい実施形態は、本発明による方法に関する上述の好ましい実施形態から結果として生じる。

本発明はさらに、４３０ｎｍでかつ／または４００から４６０ｎｍの波長範囲で、参照試料の対応する蛍光強度の少なくとも１．５倍、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍、特に好ましくは少なくとも６倍の蛍光強度（曲線下面積）を有する、ケイ酸リチウムガラスと、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラスと、ケイ酸リチウムガラスセラミックとに関し、ここで、参照試料は、適切な原材料から２００ｇの規模で、ＳｉＯ_２が７１．３重量％、Ｌｉ_２Ｏが１５．１重量％、Ｋ_２Ｏが３．２重量％、Ａｌ_２Ｏ_３が３．５重量％、Ｐ_２Ｏ_５が３．３重量％、ＣｅＯ_２が１．５重量％、およびＴｂ_４Ｏ_７が０．７重量％の組成を有する出発ガラスを、白金−ロジウム坩堝内で、１５００℃で１時間溶融し、ガラス溶融体３０ｇを予熱された型に注いでガラスブロックを生成し、ガラスブロックを、５００℃で１０分間、７００℃で２０分間、８５０℃で１０分間の連続温度処理であって、温度処理の間の加熱速度がそれぞれの場合に３０Ｋ／分である連続温度処理により、ガラスセラミックに変換することによって得ることができる。

好ましくは、ケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックはさらに、５４１ｎｍでかつ／または５３５から５５５ｎｍの波長範囲で、参照試料の対応する蛍光強度の少なくとも１．５倍、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、特に好ましくは少なくとも４倍の蛍光強度（曲線下面積）を有し、この参照試料は上述のように得ることができる。

３７５から７００ｎｍの波長範囲で、参照試料の対応する蛍光強度の少なくとも１．５倍、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、特に好ましくは少なくとも４倍の蛍光強度（曲線下面積）を有する、ケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックが特に好ましく、この参照試料は上述のように得ることができる。

蛍光は、典型的には、１７．９ｍｍ×１５．９ｍｍ×２ｍｍの寸法を有する小板であって、その表面がＡＰＥＸ砥石車（０．５μｍ）で磨かれた小板を使用して、４５０Ｗのキセノンランプ、励起モノクロメータ（ギャップ幅１ｎｍ、励起波長３６６ｎｍ）、発光モノクロメータ（ギャップ幅１．５ｎｍ、走査レンジ３７２から７００ｎｍ、増分１ｎｍ）、およびＰＭＴ１４２４Ｍ型（ＨｏｒｉｂａＪｏｂｉｎＹｖｏｎＧｍｂＨ）の光電子増倍管検出器（積分時間１秒）を備えたＦＬ１０３９型蛍光分光計（ＨｏｒｉｂａＪｏｂｉｎＹｖｏｎＧｍｂＨ）を用いて測定される。上記小板は、典型的には、励起モノクロメータに対して３０°の角度で配置され、発光は、光学５％中性フィルタ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙＦｉｌｔｅｒ）を備えた励起モノクロメータに対して９０°の角度で測定される。

本発明はさらに、ＣＩＥ色空間において白みがかった／青色蛍光色を有する、ケイ酸リチウムガラスと、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラスと、ケイ酸リチウムガラスセラミックとに関する。

インレー、アンレー、ベニア、部分クラウン、クラウン、ファセット、または支台歯などの歯科用修復材は、本発明によるケイ酸リチウムガラスと、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有する本発明によるケイ酸リチウムガラスと、本発明によるケイ酸リチウムガラスセラミックとから調製することができる。したがって本発明は、それらの歯科用材料としての、特に歯科用修復材の調製のための使用にも関する。

ガラスセラミックまたはガラスは、加圧または機械加工によって所望の歯科用修復材を形成するように成形することが好ましい。加圧は、通常、高い圧力下でかつ高温で実施される。何よりも、本発明によるケイ酸リチウムガラス、特に本発明による核を有するケイ酸リチウムガラス、本発明によるメタケイ酸リチウムガラスセラミック、および本発明による二ケイ酸リチウムガラスセラミックは、加圧に対して適切な手法で、例えばブランクの形で使用することができる。機械加工は、通常、ＣＡＤ／ＣＡＭ法の最中に実施され、特に、本発明によるメタケイ酸リチウムおよび二ケイ酸リチウムガラスセラミックを、好ましくは適切なブランクの形で使用する。望み通りに成形された歯科用修復材の加圧または機械加工による調製の後、特に、ケイ酸リチウムガラス、核を有するケイ酸リチウムガラス、またはメタケイ酸リチウムガラスセラミックなどの使用される前駆体を二ケイ酸リチウムガラスセラミックに変換するために、さらに熱処理することができる。

最後に、本発明は、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、成核剤、セリウム化合物、および少なくとも１種の還元剤を含有するガラス形成組成物にも関する。この組成物は、本発明による上述の方法で使用するのに特に適切である。ガラス形成組成物の好ましい実施形態は、本発明による方法に関する上述の好ましい実施形態から結果として生じる。

本発明について、実施形態の実施例を用いて、以下に、より詳細に説明する。

表Ｉに示される組成を持つ合計１６種のガラスおよびガラスセラミックを、対応する出発ガラスを溶融し、その後、制御された核生成および結晶化を目的として表ＩＩに従い熱処理することによって調製し、ここで、表Ｉにおける所与の酸化物の酸化状態は、出発ガラスを溶融するのに使用される原材料の酸化状態を指す。下記の意味は、表ＩＩで適用される。
Ｔ_Ｎおよびｔ_Ｎ核生成に使用される温度および時間
Ｔ_ｋ１およびｔ_ｋ１第１の結晶化に使用される温度および時間
Ｔ_Ｋ２およびｔ_Ｋ２第２の結晶化に使用される温度および時間

（実施例１から１０）
還元剤としての還元セリウム化合物の使用
還元剤としてセリウム化合物を使用してガラスおよびガラスセラミックを調製するために、最初に、１００から２００ｇの規模で、表Ｉに示される組成物に対応する出発ガラスを、通常の原材料の混合物から、白金坩堝内で、１５００℃で２時間溶融し、ここではセリウム（ＩＩＩ）アセチルアセトネートを、所与のＣｅ_２Ｏ_３含量に関する原材料として使用した。出発ガラスを水中に注ぐことによって、ガラスフリットを調製し、これを乾燥炉内で、１５０℃で乾燥し、次いで均質化のために１５００℃で２．５時間２度目の溶融を行った。次いで得られたガラス溶融体を、予熱した型に注いで、ガラスブロックを生成した。

次いでガラスブロックを、熱処理によってガラスおよびガラスセラミックに変換した。制御された核生成および制御された結晶化に使用される熱処理を、表ＩＩに示す。

（実施例１１から１５）
還元剤としてのフォーミングガスの使用
還元剤としてフォーミングガスを使用して、ガラスおよびガラスセラミックを調製するために、まず、２００ｇの規模で、表Ｉに示される組成物に対応する出発ガラスを、通常の原材料から、白金−ロジウム坩堝内で、１４５０から１５００℃で１時間溶融した。次いでガラスブロックを生成するために、ガラス溶融体３０ｇを参照試料として、予熱した型に注いだ。約３ｌ／分のフォーミングガス（Ｎ_２９５％、Ｈ_２５％）を、石英ガラス浸漬管を用いて、３０から９０分間、残りのガラス溶融体に通した。次いで浸漬管を溶融体から除去し、再酸化を防止するために、溶融体表面にフォーミングガスを約３０分間一気に流した。次いでガラス溶融体を、予熱した型に注いで、ガラスブロックを生成した。後続の温度処理（核生成、結晶化、および／または加圧）は、通常の炉内雰囲気で実施した。

結晶化および／または結晶構造に対して、フォーミングガスの下での溶融の影響は観察されなかった。

（実施例１６）
還元剤としての有機化合物の使用
還元剤として有機化合物を使用してガラスおよびガラスセラミックを調製するために、２００ｇの規模で実施例１１に関して表Ｉに示される組成物に対応する出発ガラスを、通常の原材料の混合物に１．５重量％のショ糖の添加を行ったものから、白金坩堝内で、１０Ｋ／分の加熱速度で１４５０℃に加熱することによって溶融した。３０分の保持時間後、得られたガラス溶融体を水中でフリット化し、次いで乾燥した。フリットを１５００℃で１時間、再度溶融し、ガラスブロックを生成するために黒鉛の型に注いだ。

次いでガラスブロックを、熱処理によってガラスおよびガラスセラミックに変換した。このために、ガラスブロックを、マッフル炉内で、４９０℃で１０分間鋳造し離型した直後に焼き戻し、次いで室温までゆっくり冷却した。

厚さ約２ｍｍのディスクをガラスブロックから切り取り、次いでＰｒｏｇｒａｍａｔ炉（ＩｖｏｃｌａｒＶｉｖａｄｅｎｔＡＧ）内で、８４０℃で７分間の温度処理により結晶化させた。このように得られた白色二ケイ酸リチウムガラスセラミックは、ＵＶ光の励起の下で強力な白色の青みがかった蛍光を呈した。

この試料の蛍光は、従来の溶融済みガラスセラミックに比べて強く増大し、その内部にフォーミングガスを通すことによって調製された試料の範囲内にある。

２軸強度の決定
Ｓｉｒｏｎａ研磨ユニットを使用して、ＣＡＤ／ＣＡＭ法による核生成および第１の結晶化の後に得られたブロックから、厚さ約２ｍｍの小板を研磨して作り出した。次いで小板を、第２の結晶化を目的に、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ炉（ＩｖｏｃｌａｒＶｉｖａｄｅｎｔＡＧ）内で、表ＩＩによるさらなる温度処理に供した。さらなる加工ステップでは、小板を研磨して厚さ約１．３ｍｍにし、表面をダイヤモンド砥石車（１５μｍ）で磨いた。このように得られた試料を使用して決定された平均２軸強度を、表ＩＩに示す。

明度の決定
厚さ約２．５ｍｍのディスクを、核生成および第１の結晶化後に得られたブロックから切り取り、第２の結晶化を目的に表ＩＩによるさらなる温度処理に供した。明度を決定するために、１０００グリットのＳｉＣサンドペーパーで、小板を研磨して厚さ２ｍｍにした。測定された明度は、ＣＭ−３７００ｄ分光光度計（コニカミノルタ）を用いて４００〜７００ｎｍの測定範囲で測定した。明度は、ＤＩＮ５０３３およびＤＩＮ６１７４に従って決定し、ＣＲ値は英国規格ＢＳ５６１２９に従って決定した。

蛍光測定
Ｓｉｒｏｎａ研磨ユニットを使用して、ＣＡＤ／ＣＡＭ法による核生成および第１の結晶化の後に得られたブロックを研磨して小板を作り出した。次いで小板を、第２の結晶化を目的に、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ炉（ＩｖｏｃｌａｒＶｉｖａｄｅｎｔＡＧ）内で、表ＩＩによるさらなる温度処理に供した。さらなる加工ステップでは、小板を研磨して１７．９ｍｍ×１５．９ｍｍ×２ｍｍの寸法にし、表面をＡＰＥＸ砥石車（０．５μｍ）で磨いた。

蛍光特性を測定するために、励起モノクロメータおよび発光モノクロメータを備えたＦＬ１０３９型の蛍光分光計（ＨｏｒｉｂａＪｏｂｉｎＹｖｏｎＧｍｂＨ）を使用した。試料の励起は、４５０Ｗキセノンランプを用いて実施した。発光強度は、１秒当たりのパルス数（１秒当たりのカウント数、ｃｐｓ）として、ＰＭＴ１４２４Ｍ型の光電子増倍管検出器（ＰＭＴ）（ＨｏｒｉｂａＪｏｂｉｎＹｖｏｎＧｍｂＨ）を使用して決定した。励起モノクロメータの較正を、集積シリコンフォトダイオードを用いて実施した。発光モノクロメータは、水Ｒａｍａｎピークの位置により較正した。測定範囲における検出器の線形性は、デバイス固有の補正データ集合により確実にした。励起強度の線形性は、ランプ強度による測定された発光強度の数学的補正（測定された信号を、ランプ強度を直接決定する集積シリコンフォトダイオードの参照信号で割ること）によって、励起スペクトルの決定中に確実にした。検出器を保護するために、かつ飽和範囲に到達しないようにするために、５％中性フィルタを発光ビーム経路で使用した。

試料を、直角モードで固体試料ホルダにクランプ留めした。励起光の反射を防止するために、励起ビームに対して試料を３０°回転させ、その結果、拡散状態で散乱した発光のみが検出された。全ての試料を、同一の分光計の設定（ギャップ幅１ｎｍ（励起モノクロメータ）および１．５ｎｍ（発光モノクロメータ）、走査レンジ３７２から７００ｎｍ、増分１ｎｍ、積分時間１秒、励起波長３６６ｎｍ）を使用して測定した。

Claims

ケイ酸リチウムガラスまたはケイ酸リチウムガラスセラミックを調製する方法であって、セリウムイオンを含む出発ガラスの溶融体を還元条件に曝露するステップを含む方法。
前記出発ガラスの前記溶融体が、少なくとも１種の還元剤と反応する、請求項１に記載の方法。
前記出発ガラスの前記溶融体が、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、成核剤、セリウム化合物、および少なくとも１種の還元剤を含むガラス形成組成物から形成される、請求項２に記載の方法。
前記少なくとも１種の還元剤が、少なくとも１種の酸化可能な炭素原子を含む化合物であり、好ましくは有機塩、炭水化物、および穀粉からなる群から選択される、請求項２または３に記載の方法。
前記少なくとも１種の還元剤が、アセチルアセトネートであり、特にセリウムアセチルアセトネートであり、好ましくはセリウム（ＩＩＩ）アセチルアセトネートである、請求項４に記載の方法。
前記少なくとも１種の還元剤が還元気体であり、前記気体が、好ましくは水素を含み、好ましくは水素および窒素を含む、請求項２に記載の方法。
前記出発ガラスが、最大５．０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含み、前記アルカリ土類金属酸化物が、特にＣａＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、またはこれらの混合物である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
前記出発ガラスが、下記の成分のうちの少なくとも１種、好ましくは全てを含み、
ここで、Ｍ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏからなる群から選択され、特にＫ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏからなる群から選択され、好ましくはＫ_２Ｏである、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
前記出発ガラスが、テルビウムイオンをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラスを調製するための、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
主結晶相としてメタケイ酸リチウムを含み、かつ／または１０体積％超、好ましくは２０体積％超、特に好ましくは３０体積％超のメタケイ酸リチウム結晶を含む、ケイ酸リチウムガラスセラミックを調製するための、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
主結晶相として二ケイ酸リチウムを含み、かつ／または１０体積％超、好ましくは２０体積％超、特に好ましくは３０体積％超の二ケイ酸リチウム結晶を含む、ケイ酸リチウムガラスセラミックを調製するための、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
前記出発ガラスが、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミックを形成するために、４５０から９５０℃までの範囲内の少なくとも１つの熱処理に供される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
前記ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有する前記ケイ酸リチウムガラス、または前記ケイ酸リチウムガラスセラミックが、粉末、ブランク、または歯科用修復材の形で存在する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法を使用して得ることが可能な、ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミック。
４３０ｎｍで、参照試料の対応する蛍光強度の少なくとも１．５倍、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍、特に好ましくは少なくとも６倍の蛍光強度を有する、ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミックであって、
前記参照試料は、適切な原材料から２００ｇの規模で、ＳｉＯ_２７１．３重量％、Ｌｉ_２Ｏ１５．１重量％、Ｋ_２Ｏ３．２重量％、Ａｌ_２Ｏ_３３．５重量％、Ｐ_２Ｏ_５３．３重量％、ＣｅＯ_２１．５重量％、およびＴｂ_４Ｏ_７０．７重量％の組成を有する出発ガラスを白金−ロジウム坩堝内で、１５００℃で１時間溶融し、ガラス溶融体３０ｇを予熱した型に注いでガラスブロックを生成し、前記ガラスブロックを、５００℃で１０分間、７００℃で２０分間、および８５０℃で１０分間の連続温度処理であって、前記温度処理の間の加熱速度がそれぞれの場合に３０Ｋ／分である連続温度処理により、ガラスセラミックに変換することによって得ることが可能である、
ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミック。
５４１ｎｍで、参照試料の対応する蛍光強度の少なくとも１．５倍、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、特に好ましくは少なくとも４倍の蛍光強度を有する、ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミックであって、
前記参照試料は請求項１５の場合のように得ることが可能である、
ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミック。
歯科用材料としての、特に歯科用修復材を調製するための、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミックの使用。
ケイ酸リチウムガラス、メタケイ酸リチウムおよび／または二ケイ酸リチウム結晶を形成するのに適切な核を有するケイ酸リチウムガラス、またはケイ酸リチウムガラスセラミックが、所望の歯科用修復材、特にインレー、アンレー、ベニア、部分クラウン、クラウン、またはファセットを形成するように加圧または機械加工することによって成形される、請求項１８に記載の使用。
ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、成核剤、セリウム化合物、および少なくとも１種の還元剤を含み、好ましくはセリウム化合物および還元剤として、少なくとも１種の酸化可能な炭素原子を含むセリウム化合物を含む、ガラス形成組成物。