JP2022516876A - 複数層を有する歯科用コンポジットブランク及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

歯科用コンポジットブランクの製造方法が開示される。前記歯科用コンポジットブランクの製造方法は、(a)色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力(P1)で加圧するステップと、(b)第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力(P2)で加圧するステップと、(c)加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップと、を含み、ステップ(a)及び(b)がそれぞれ独立して1回又は複数回行われ、前記第1圧力(P1)は前記第2圧力(P2)よりも小さいか大きいことができる。本発明によれば、天然歯と同様であって審美性に優れるうえ、層間の接合力にも優れる歯科用コンポジットブランクを製造することができる。

Description

本発明は、歯科用コンポジットブランクの製造方法に係り、より詳細には、複数層を有する歯科用コンポジットブランク及びその製造方法に関する。
歯科用補綴施術に使用される歯科用補綴材料は、歯のう蝕や破折などにより生じた歯破損部位及びクラウン全体を修復したり、動揺歯を固定させたりする一般な歯科施術以外は、歯の固定や審美的歯科治療などの非常に広い範囲にわたって使用される核心的な歯科材料の一つである。
一般的に、歯科用補綴物は、修復材、補充材、インレー(inlay)、アンレー(onlay)、ベニア(veneer)、全体及び部分クラウン(crown)、ブリッジ(bridge)、インプラント(implant)、ポスト(post)などを挙げることができる。補綴物の製作は、専門的な知識を持っている歯科医師によって手作業で行われるか、或いは製作が可能な技工所で熟練した専門製作者である歯科技工士によって行われる。
最近、技術発達に伴い、コンピュータ自動化装備である光学、デジタル化装置、機械的フライス盤及びCAD/CAMなどが登場して、歯科技工士の手作業領域と歯科用補綴物の製作期間が著しく減少した。このようなコンピュータ自動化装備は、従来の手作業方法よりも速い速度及び低い労働量で必要な修復物を正確な形状及び形態に切断、フライス加工(milling)及び粉砕することにより、歯科用補綴物を製作する。
CAD/CAM装備を用いた歯科用補綴物は、典型的に、ミルブランク(mill blank)、すなわち補綴が切断又は操作される材料である固体ブランクを使用する。ミルブランクは、ジルコニア、ガラスセラミック、最近導入されたハイブリッドセラミックの素材が主に使われている。しかし、これらの素材は、単一色で構成されており、天然歯のように歯の先、歯面、歯茎側による様々な色勾配を実現し難いという問題点があった。ジルコニアとガラスセラミックのミルブランクは、コーピング(coping)形状に加工し、ガラス粉末のパウダーを積み上げるビルドアップ(build-up)方式を用いて天然歯と同様の色を実現しているが、熟練した歯科技工士によって製作が難しくて大変な作業である。ハイブリッドセラミックの場合は、修復用レジンであり、色付きモノマー成分を塗って天然歯を模倣しているが、一体型(monolithic)ではないため、分離、破折、摩耗が生じやすいという問題点がある。
本発明の目的は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、歯科用コンポジットブランク内に色の異なる組成物層を含むことにより、天然歯と同様の色勾配を持つ修復物を実現することができて審美性に優れた歯科用コンポジットブランク及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、色の異なるコンポジットペーストの硬化前に、互いに異なる圧力を繰り返すことにより、組成物層間の気泡が除去されるとともに層間結合力が増大するという効果があって機械的特性が向上した歯科用コンポジットブランクの製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、自然な歯の色勾配を実現することができてベニア(venner)及び臼歯部(奥歯)のクラウン(crown)用に使用することができる歯科用コンポジットブランクを提供することにある。
本発明の一態様によれば、(a)色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力Pで加圧するステップと、(b)第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力Pで加圧するステップと、(c)加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップと、を含み、ステップ(a)及び(b)がそれぞれ独立して1回又は複数回行われ、前記第1圧力Pは前記第2圧力Pよりも小さいか大きい、歯科用コンポジットブランクの製造方法が提供できる。
また、コンポジットブランクの製造方法は、ステップ(a)の前に、色の異なるコンポジットブランク用組成物層を積層してコンポジットブランク用積層体を製造するステップ(1)をさらに含むことができる。
また、前記コンポジットブランクの製造方法は、ステップ(a)の前に、色の異なる層を有するコンポジットブランク用積層体をモールドに位置させるステップ(2)をさらに含むことができる。
前記コンポジットブランク用積層体は2~10層を含むことができる。
前記コンポジットブランク用積層体は3~7層を含むことができる。
前記コンポジットブランク用積層体は、第1組成物層、第1組成物層上に色の異なる第2組成物層、第2組成物層上に色の異なる第3組成物層が順次積層できる。また、ここにさらに多数の層が積層できる。
前記コンポジットブランク用積層体の積層順序は、明るい色の最下層から上層に行くほど暗い色に積層されてもよく、暗い色の最下層から上層に行くほど明るい色に積層されてもよく、暗い色の最下層から上層に行くほど明るい色に積層されてからさらに暗い色に積層されてもよく、明るい色の最下層から上層に行くほど暗い色に積層されてからさらに明るい色に積層されてもよい。
また、ステップ(a)及び(b)がそれぞれ1~20回行われ、ステップ(a)及び(b)が互いに交差して行われてもよい。
また、ステップ(a)が複数回行われ、複数回行われるステップ(a)のうち、先に行われるステップ(a)の圧力P(1)が、後で行われるステップ(a)の圧力P(2)と同じでも異なってもよい。
また、ステップ(b)がそれぞれ複数回行われ、複数回行われるステップ(b)のうち、先に行われるステップ(b)の圧力P(1)が、後で行われるステップ(b)の圧力P(2)と同じても異なってもよい。
また、前記第1圧力P及び前記第2圧力Pのうち、いずれか一方が5~300MPaであり、他方が1~10MPaであることができる。
また、前記第1圧力Pと前記第2圧力Pとの差が5~299MPaであることができる。
また、ステップ(a)及び(b)のうちの1つ以上のステップは、前記コンポジットブランク積層体が硬化しない温度で行われ得る。
また、ステップ(a)及び(b)のうちの一つ以上のステップは、10~59℃で行われ得る。
また、ステップ(a)及び(b)は、それぞれ前記コンポジットブランク用積層体の硬化が行われなくてもよい。
また、ステップ(a)及び(b)は、不活性ガス及び流体のうちのいずれかの雰囲気下で行われ得る。
また、前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及びクリプトンよりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記流体は、オイル又は水を含むことができる。
また、ステップ(c)は、5~300MPaの圧力で行われ得る。
また、ステップ(c)は、前記コンポジットブランク用積層体が硬化する温度で行われ得る。
また、ステップ(c)は、80~200℃の温度で行われ得る。
また、ステップ(c)は、10分~24時間行われ得る。
また、前記コンポジットブランク用積層体のうちの一つ以上の層は、不飽和二重結合を有するモノマー及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物100重量部と、フィラー50~1,000重量部と、重合開始剤0.01~5重量部と、色素0.01~5重量部と、を含むことができる。
また、前記コンポジットブランク用積層体のうちの1つ以上の層は、前記不飽和二重結合化合物100重量部に対してフィラー150~700重量部を含むことができる。
また、前記コンポジットブランク用積層体のうちの一つ以上の層は、前記不飽和二重結合化合物100重量部に対してフィラー400~500重量部を含むことができる。
また、前記不飽和二重結合化合物は、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシ-3-メタクリルオキシプロポキシ)フェニル]プロパン(Bis-GMA)、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)、エチレングリコールジアクリレート(EDGA)、トリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)、トリエチレングリコールジアクリレート(TEGDA)、エトキシレートビスフェノールAジメタクリレート(Bis-EMA)、ウレタンジメタクリレート(UDMA)、ポリウレタンジアクリレート(PUDA)、ジペンタエリトリトールペンタアクリレートモノホスフェート(dipentaerythritol pentaacrylate monophosphate、PENTA)、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(2-hydroxyethyl methacrylate、HEMA)、ポリアルケン酸(polyalkenoic acid)、ビフェニルジメタクリレート(biphenyl dimethacrylate、BPDM)、ビフェニルジアクリレート(biphenyl diacrylate、BPDA)、及びグリセロールホスフェートジメタクリレート(glycerol phosphate dimethacrylate、GPDM)よりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記フィラーは、無機フィラー及び有機フィラーよりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記無機フィラーは、合成非晶質シリカ(synthetic amorphous silica)、結晶性シリカ(crystalline silica)、バリウムシリケート(barium silicate)、バリウムボロシリケート(barium borosilicate)、バリウムフルオロアルミノボロシリケート(barium fluoroaluminoborosilicate)、バリウムアルミノボロシリケート(barium aluminoborosilicate)、ストロンチウムシリケート(strontium silicate)、ストロンチウムボロシリケート(strontium borosilicate)、ストロンチウムアルミノボロシリケート(strontium aluminoborosilicate)、カルシウムシリケート(calcium silicate)、アルミノシリケート(alumino silicate)、窒化ケイ素(silicon nitrides)、二酸化チタン(titanium dioxide)、カルシウムヒドロキシアパタイト(calcium hydroxy apatite)、ジルコニア(zirconia)、及び生理活性ガラス(Bioactive glass)の中から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記重合開始剤は、光重合開始剤及び熱重合開始剤よりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記色素は、酸化鉄(Iron III oxide)及び二酸化チタン(TiO)よりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
本発明の別の態様によれば、本発明は、複層のコンポジットブランクであり、前記複層は、色の異なる層を含み、前記複層の層は、それぞれ独立して、不飽和二重結合を有するモノマー及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物が重合された高分子を含むマトリックス100重量部と、前記マトリックスに分散されたフィラー50~1,000重量部と、前記マトリックス及び前記フィラーに分散された色素0.01~5重量部とを含み、前記コンポジットブランクの曲げ強度(flexural Strength)が180MPa以上である、歯科用コンポジットブランクを提供する。
また、前記曲げ強度は230MPa以上であってもよい。
また、前記曲げ強度は230~250MPaであってもよい。
また、前記コンポジットブランクは、歯を模倣する色を有するものであってもよい。
また、前記コンポジットブランクの層は、下部層から上部層に行くほど明度が増加することができる。
本発明の歯科用コンポジットブランク及びその製造方法は、歯科用コンポジットブランク内に色の異なる層で構成されており、天然歯と同様の色勾配を作って補綴物に審美的に優れた特性を持つことができる。
また、本発明の歯科用コンポジットブランク及びその製造方法は、色の異なるコンポジットブランク用組成物層を硬化させる前に、互いに異なる圧力を加圧するステップを繰り返すことにより、層間に存在しうる気泡を除去して組成物層間の接合力を増加させ、それにより層間分離が発生せず且つ機械的特性が向上するという効果がある。
本発明の一実施形態によって色の異なる組成物が積層された歯科用コンポジットブランク用積層体を用いてコンポジットブランクを製造する手順を概略的に示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によってコンポジットブランクを製造する加圧プロファイルを示す概略図である。 本発明の他の実施形態によってコンポジットブランクを製造する加圧プロファイルを示す概略図である。 歯科用コンポジットペースト注入用モールドの平面図である。 歯科用コンポジットペースト注入用モールドの斜視図である。 実施例2によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面に対して垂直に切断して撮った断面の光学顕微鏡写真である。 比較例1によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面に対して垂直に切断して撮った断面の光学顕微鏡写真である。
本発明は、様々な変換を加えることができ、いろいろな実施形態を有することができるので、特定の実施形態を例示し、詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。本発明を説明するにあたり、関連する公知の技術についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断された場合、その詳細な説明を省略する。
また、以下で使用された第1、第2などの序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するために使用できるが、これらの構成要素は、上記の用語によって限定されない。上記の用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から外れることなく、第1構成要素は第2構成要素と命名でき、同様に第2構成要素も第1構成要素と命名できる。
また、ある構成要素が他の構成要素上に「形成されて」いる或いは「積層されて」いると言及されるときには、その他の構成要素の表面上の全面又は一面に直接付着して形成されているか積層されていることもあるが、それらの間に別の構成要素がさらに介在することもあると理解されるべきである。
単数の表現は、文脈上明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。
図1は本発明の一実施形態によって色の異なる組成物が積層された歯科用コンポジットブランク用積層体を用いてコンポジットブランクを製造する手順を概略的に示すフローチャート、図2及び図3は本発明のいずれか一つの実施形態によってコンポジットブランクを製造する加圧プロファイルを示す概略図である。
以下、本発明の歯科用コンポジットブランクの製造方法について説明する。
図1乃至図3を参照すると、(a)色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力Pで加圧するステップと、(b)第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力Pで加圧するステップと、(c)加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップと、を含み、ステップ(a)及び(b)がそれぞれ独立して1回又は複数回行われ、前記第1圧力Pは前記第2圧力Pよりも小さいか大きい、歯科用コンポジットブランクの製造方法が提供できる。
また、ステップ(a)及び(b)はそれぞれ1~20回行われ、ステップ(a)及び(b)が互いに交差して行われ得る。
ステップ(a):色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力(P)で加圧
本発明のコンポジットブランクの製造方法は、色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力(P)で加圧するステップ(a)を含むことができる。
前記コンポジットブランク用積層体は、2~10層、好ましくは3~7層を含むことができる。
互いに異なる色を有する、積層される層の数が3未満であれば、自然な歯の実現がなされないため好ましくなく、10を超えれば、自然な歯の実現のより大きな効果を得ることが難しいため好ましくない。
前記コンポジットブランク用積層体は、第1組成物層、該第1組成物層上に色の異なる第2組成物層、該第2組成物層上に色の異なる第3組成物層が順次積層されて構成できる。また、ここにさらに多数の層が積層されてもよい。
前記コンポジットブランク用積層体の積層順序は、明るい色の最下層から上層に行くほど暗い色に積層されてもよく、暗い色の最下層から上層に行くほど明るい色に積層されてもよく、暗い色の最下層から上層に行くほど明るい色に積層されてからさらに暗い色に積層されてもよく、明るい色の最下層から上層に行くほど暗い色に積層されてからさらに明るい色に積層されてもよい。
前記積層される組成物層に用いられる組成物の粘度は、一定の厚さを形成することができるほどになるべきであり、流動性を有する粘度の場合は、反復的な圧力を加えるステップ又は硬化ステップを経ることにより、組成物層が持つ各層の厚さに変形が発生して審美的な効果が減少することがある。
また、ステップ(a)が複数回行われ、複数回行われるステップ(a)のうち、先に行われるステップ(a)の圧力P(1)が、後で行われるステップ(a)の圧力P(2)と同じでも異なってもよい。
前記コンポジットブランク用積層体は、モールドに注入した後、圧力が加えられることができる。コンポジットブランクが注入されたモールドを上方又は前方から眺めたときのモールドの形状は、四角柱状であって、内部が切削され且つ上下が貫いている。
前記モールドは、ナイロン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、シリコンなどを含むことができ、好ましくはナイロンを含むことができる。
また、前記コンポジットブランク用積層体のうちの1つ以上の層が、不飽和二重結合を有するモノマー、及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物100重量部、フィラー50~1,000重量部、重合開始剤0.01~5重量部、及び色素0.01~5重量部を含むことができる。
また、前記コンポジットブランク用積層体のうちの一つ以上の層が、前記不飽和二重結合化合物100重量部に対してフィラー150~700重量部、好ましくは400~500重量部を含むことができる。
前記不飽和二重結合を含む化合物は、含有量が使用分野及び目的に応じて様々であり、前記積層される組成物層間の結合及び組成物層内のフィラーの分散度に重要な役割を果たし、摩耗抵抗性及び作業性を決定付ける重要な因子であることができる。
前記不飽和二重結合化合物100重量部に対して、前記フィラーの含有量が150重量部未満である場合には、組成物層の流れ性が高くて組成物の積層は容易であるものの、反復的な圧力を加えるステップ又は硬化ステップを経ることにより、組成物層が持つ各層の厚さに変形が発生して審美的な効果が減少するおそれがあり、前記フィラーの含有量が700重量部を超える場合には、前記不飽和二重結合を含む化合物が重合体を形成し難く、フィラーとの混合が容易でないおそれがある。
また、前記不飽和二重結合化合物として、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシ-3-メタクリルオキシプロポキシ)フェニル]プロパン(Bis-GMA)、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)、エチレングリコールジアクリレート(EDGA)、トリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)、トリエチレングリコールジアクリレート(TEGDA)、エトキシレートビスフェノールAジメタクリレート(Bis-EMA)、ウレタンジメタクリレート(UDMA)、ポリウレタンジアクリレート(PUDA)、ジペンタエリトリトールペンタアクリレートモノホスフェート(dipentaerythritol pentaacrylate monophosphate、PENTA)、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(2-hydroxyethyl methacrylate、HEMA)、ポリアルケン酸(polyalkenoic acid)、ビフェニルジメタクリレート(biphenyl dimethacrylate、BPDM)、ビフェニルジアクリレート(biphenyl diacrylateBPDA)、及びグリセロールホスフェートジメタクリレート(glycerol phosphate dimethacrylate、GPDM)を単独で或いは2種以上組み合わせて使用することができる。
また、前記フィラーとして無機フィラー又は有機フィラーを単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
また、前記無機フィラーとして、合成非晶質シリカ(synthetic amorphous silica)、結晶性シリカ(crystalline silica)、バリウムシリケート(barium silicate)、バリウムボロシリケート(barium borosilicate)、バリウムフルオロアルミノボロシリケート(barium fluoroaluminoborosilicate)、バリウムアルミノボロシリケート(barium aluminoborosilicate)、ストロンチウムシリケート(strontium silicate)、ストロンチウムボロシリケート(strontium borosilicate)、ストロンチウムアルミノボロシリケート(strontium aluminoborosilicate)、カルシウムシリケート(calcium silicate)、アルミノシリケート(alumino silicate)、窒化ケイ素(silicon nitrides)、二酸化チタン(titanium dioxide)、カルシウムヒドロキシアパタイト(calcium hydroxy apatite)、ジルコニア(zirconia)、及び生理活性ガラス(Bioactive glass)を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
前記合成非晶質シリカ(Synthetic amorphous silica)、結晶性シリカ(Crystalline silica)及びジルコニアは粒子形態であり、粒子の平均直径は0.01~0.5μmであり得る。
前記バリウムシリケート(barium silicate)、バリウムボロシリケリート(barium borosilicate)、バリウムフルオロアルミノボロシリケート(barium fluoroaluminoborosilicate)、バリウムアルミノボロシリケート(barium aluminoborosilicate)、ストロンチウムシリケート(strontium silicate)、ストロンチウムボロシリケート(strontium borosilicate)、及びストロンチウムアルミノボロシリケート(strontium aluminoborosilicate)は粒子形態であり、前記粒子の平均直径は0.1~3μmであり得る。前記粒子の平均直径が0.1μmよりも小さく、粒子の相互凝集力により、前記各層を形成する組成物内の均一な分散が難しいため機械的強度が低くなり、前記粒子の平均直径が3μmよりも大きい場合には、結合強度及び物性の低下が現れ、歯への適用後に摩耗によって大きい粒子が失われて潤沢性が減少するおそれがある。
一般に、無機フィラーは、親水性であるため、疎水性である前記メタクリレート系又はアクリレート系モノマーとの混和性が低下するので、結合剤成分を含むか、或いはシランカップリング剤で無機フィラーを表面処理してモノマーとの親和性を高めることができる。
また、前記重合開始剤として、光重合開始剤又は熱重合開始剤、好ましくは熱重合開始剤を使用することができる。
前記熱重合反応は、熱によってラジカルが形成されて重合が開始することができ、熱重合開始剤は、過酸化ベンゾイル(Benzoyl peroxide)などのペルオキシド系が可能である。
また、前記色素として、酸化鉄(Iron III oxide)又は二酸化チタン(TiO)を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
また、前記酸化鉄として、黄色酸化鉄又は赤色酸化鉄を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
また、前記コンポジットブランクの製造方法は、ステップ(a)の前に、色の異なる層を有するコンポジットブランク用積層体をモールドに位置させるステップ(2)をさらに含むことができる。
また、コンポジットブランクの製造方法は、ステップ(a)の前に、色の異なるコンポジットブランク用組成物層を積層してコンポジットブランク用積層体を製造するステップ(1)をさらに含むことができる。
ステップ(b):第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力(P)で加圧
本発明のコンポジットブランクの製造方法は、第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力Pで加圧するステップ(b)を含むことができる。
また、ステップ(b)がそれぞれ複数回行われ、複数回行われるステップ(b)のうち、先に行われるステップ(b)の圧力P(1)が、後で行われるステップ(b)の圧力P(2)と同じでも異なってもよい。
ステップ(a)及び(b)がそれぞれ1~20回行われ、ステップ(a)及び(b)が互いに交差して行われ、好ましくは3~15回行われ得る。回数が20回を超える場合、積層された組成物層間の結合にさらに大きい効果を得ることが難しくて好ましくない。
また、前記第1圧力P及び前記第2圧力Pのうち、いずれか一方が5~300MPa、好ましくは10MPa~200MPaであり、他方が1~10MPaであることができる。1MPa未満で加圧する場合には、積層体内に存在する気泡の除去に効果がないため機械的強度が低くなって好ましくなく、300MPa超過で加圧する場合には、機械的向上効果が微々たるものであって好ましくない。
また、前記第1圧力Pと前記第2圧力Pとの差は5~299MPaであることができる。
また、ステップ(a)及び(b)のうちの一つ以上のステップは、前記コンポジットブランク積層体が硬化しない温度で行われ得る。
また、ステップ(a)及び(b)のうちの一つ以上のステップが10~59℃で行われ得る。前記色の異なる組成物で積層されたコンポジットブランクの加圧と同時に加熱する条件で温度が59℃を超える場合には、十分な圧力に対する効果を得る前に硬化してしまって好ましくなく、温度が10℃未満である場合には、積層された組成物層間に存在する気泡の流動性が大きくないため、気泡除去効果を得ることが難しくて好ましくない。
また、ステップ(a)及び(b)は、それぞれ前記コンポジットブランク用積層体の硬化が行われなくてもよい。
また、ステップ(a)及び(b)が不活性ガス及び流体のうちのいずれかの雰囲気、好ましくは不活性ガス雰囲気の下で行われ得る。
また、前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及びクリプトンよりなる群から選択された1種以上を含むことができる。
また、前記流体は、オイル又は水を含むことができる。
ステップ(c):加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップ
本発明のコンポジットブランクの製造方法は、加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップ(c)を含むことができる。
また、ステップ(c)は、5~300MPaの圧力で行われ得る。
また、ステップ(c)は、前記コンポジットブランク用積層体が硬化する温度で行われ得る。
また、ステップ(c)は、80~200℃の温度で行われ得る。
また、ステップ(c)は、10分~24時間行われ得る。
本発明の別の態様によれば、本発明は、複層のコンポジットブランクを提供することができる。
ここで、前記複層は、色の異なる層を含むことができる。
また、前記複層の層は、それぞれ独立して、不飽和二重結合を有するモノマー、及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物が重合された高分子を含むマトリックス100重量部と、前記マトリックスに分散されたフィラー50~1,000重量部と、前記マトリックス及び前記フィラーに分散された色素0.01~5重量部とを含むことができる。
また、前記コンポジットブランクの曲げ強度(flexural strength)が180MPa以上、好ましくは230MPa以上、より好ましくは230~300MPa、よりさらに好ましくは230~250MPaであることができる。
また、前記コンポジットブランクは、歯を模倣する色を持つようにするのがまるで天然歯のごとく感じられるので、審美感を高めることができる。
また、前記コンポジットブランクの層は、下部層から上部層に行くほど明度が増加することができる。
[実施例]
組成物の製造
製造例1:第1組成物の製造
下記表1の組成で第1組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄30ppm、赤色酸化鉄15ppm及び二酸化チタン100ppmに色素の含有量を調節して、歯の色A1(明るい黄赤色系の歯の色)を製造した。
Figure 2022516876000002
製造例2:第2組成物の製造
前記表1の組成で第2組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄115ppm、赤色酸化鉄25ppm及び二酸化チタン100ppmに含有量を調節して、歯の色A2(A1よりも暗い黄赤色系の歯の色)を製造した。
製造例3:第3組成物の製造
前記表1の組成で第3組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄200ppm、赤色酸化鉄35ppm及び二酸化チタン100ppmに含有量を調節して、歯の色A3(A2よりも暗い黄赤色系の歯の色)を製造した。
製造例4:第4組成物の製造
前記表1の組成で第4組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄30ppm、赤色酸化鉄15ppm及び二酸化チタン100ppmに含有量を調節して、歯の色A4(明るい黄赤色系の歯の色)を製造した。
製造例5:第5組成物の製造
前記表1の組成で第5組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄115ppm、赤色酸化鉄25ppm及び二酸化チタン100ppmに含有量を調節して、歯の色A5(A1よりも暗い黄赤色系の歯の色)を製造した。
製造例6:第6組成物の製造
前記表1の組成で第6組成物を製造した。色素を除く組成物に対して黄色酸化鉄200ppm、赤色酸化鉄35ppm及び二酸化チタン100ppmに含有量を調節して、歯の色A6(A2よりも暗い黄赤色系の歯の色)を製造した。
コンポジットブランクの製造
実施例1:コンポジットブランクの製造
製造例1によって製造した後で5mmの厚さに作った第1組成物層を置き、その上に厚さ5mmの第2組成物層を積み上げ、第2組成物層上に厚さ5mmの第3組成物層を積み上げることにより、色の異なる組成物層に積層されたコンポジットブランク用積層体を製造した。
図4a及び図4bを参照すると、高さ18mm、縦横17mmx17mmのナイロン四角柱から縦横15mmx15mm、高さ18mmの四角柱状に内部を切削することにより、厚さ1mmの中空四角柱状のモールドを製造した。
前記モールドに注入することができる大きさに前記コンポジットブランク用積層体を切断した。切断されたコンポジットブランク用積層体を注入したモールドをHIP(HotIsostatic Pressing、熱間静水圧焼結法)装置内に固定した。
その後、硬化前の工程として、HIP装置の内部温度を55℃に昇温させた後、窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返した。
次に、硬化工程として、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより、前記コンポジットブランクを2時間硬化させた。2時間経過後、圧力を大気圧まで徐々に下降させた後、モールドから分離させて歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例2:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例1において窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返す代わりに、窒素で圧力40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返すこと以外は実施例1と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例3:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例1において窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返す代わりに、窒素で圧力20MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返すことと、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させる代わりに、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を20MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させること以外は実施例1と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例4:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例1において窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返す代わりに、窒素で圧力40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返すことと、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させる代わりに、HIP装置の内部温度を100℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することによりコンポジットブランクを2時間硬化させること以外は実施例1と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例5:歯科用コンポジットブランクの製造
高さ18mm、縦横17mmx17mmのナイロン四角柱から縦横15mmx15mm、高さ18mmの四角柱状に内部を切削することにより、厚さ1mmの中空四角柱状のモールドを製造した。
前記モールドの底をナイロン板で塞いだ。第4組成物層と第5組成物層と第6組成物層の厚さ比が1:1:1となるように、前記モールドの内部に、製造例4によって製造された第4組成物を注入し、その上に第5組成物を注入し、その上に第6組成物を注入し、前記組成物が注入されたモールドをHIP(Hot Isostatic Pressing、熱間静水圧焼結法)装置内に固定した。ここで、前記第4~第6組成物が常温で流動性を持つため、組成物がモールドの外部に漏れないように、底を塞いだモールドを使用した。
その後、HIP装置の内部温度を55℃に昇温させた後、窒素で圧力を40MPaに加圧して10分維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返した。
次に、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持させることで前記コンポジットブランクを2時間硬化させた。2時間経過後、圧力を大気圧まで徐々に下降させた後、モールドから分離して歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例6:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例5において窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返す代わりに、窒素で圧力20MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返すことと、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させる代わりに、HIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を20MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させること以外は実施例5と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例7:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例5においてHIP装置の内部温度を120℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させる代わりに、HIP装置の内部温度を100℃に昇温させて圧力を40MPaに維持することにより前記コンポジットブランクを2時間硬化させること以外は実施例5と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
実施例8:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例1においてHIP装置の内部温度を55℃に昇温させた後、窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返す代わりに、空気(Air)で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを6回繰り返すこと以外は実施例1と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
比較例1:歯科用コンポジットブランクの製造
実施例1においてHIP装置の内部温度を55℃に昇温させた後、窒素で圧力を40MPaに加圧して10分間維持し、5MPaに減圧して1分間維持することを3回繰り返すステップを行わないこと以外は実施例1と同様にして、歯科用コンポジットブランクを製造した。
Figure 2022516876000003
[試験例]
試験例1:歯科用コンポジットブランクの亀裂、気泡有無及び曲げ強度の測定
また、実施例1~8及び比較例1によって製造されたコンポジットブランクを厚さ1mmの間隔でスライスして得られた10枚の板を10倍のルーペで観察することで、亀裂ク或いは気泡有無を観察した。
実施例1~8及び比較例1によって製造されたコンポジットブランクを厚さ1.2mm±0.2mm、幅4.0mm±0.2mm、長さ14mm以上に加工して、表面を研磨紙2000番で均一化し、ポイント間の距離12mm、クロスヘッドスピード1.0mm/分の条件で3点曲げ強度を測定した(JDMAS245:2017CAD/CAM用歯科切削加工用レジン材料)。
上記の条件で試験した結果を下記表3に示した。
Figure 2022516876000004
表3、図2及び図3を参照すると、実施例1~7によって製造された歯科用コンポジットブランクは、亀裂や気泡が発見されず、曲げ強度が優秀であった。また、実施例8によって製造された歯科用コンポジットブランクは、窒素ガスの代わりに空気を使用することにより、ブロックに亀裂が発生して曲げ強度がやや減少した。一方、実施例2によって製造された歯科用コンポジットブランクの物性が最も良いことが分かる。
従って、実施例1~7によって製造された歯科用コンポジットブランクは、歯科用コンポジット組成物層を積層した後、硬化させる前のステップで加圧及び減圧過程を繰り返し行うことにより、気泡又は亀裂が発生せず、積層されたコンポジット組成物層間の結合力が優れるため、比較例1によって製造された歯科用コンポジットブランクに比べて機械的特性が向上したことが分かる。
試験例2:歯科用コンポジットブランクの組成物層間の接合面の比較
図5は実施例2によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面に対して垂直に切断して撮った断面の光学顕微鏡写真であり、図6は比較例1によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面に対して垂直に切断して撮った断面の光学顕微鏡写真である。
図5及び図6を参照すると、実施例2によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面は、硬化後の組成物層の間に欠陥なく自然に連結されたことを確認することができ、比較例1によって製造されたコンポジットブランクの組成物層間の接合面は、硬化後の組成物層の間に欠陥があることを確認することができた。
本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出されるすべての変更又は変形形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明の歯科用コンポジットブランク及びその製造方法は、歯科用コンポジットブランク内に色の異なる層で構成されており、天然歯と同様の色勾配を作って補綴物に審美的に優れた特性を持つことができる。
また、本発明の歯科用コンポジットブランク及びその製造方法は、色の異なるコンポジットブランク用組成物層を硬化させる前に、互いに異なる圧力を加圧するステップを繰り返すことにより、層間に存在しうる気泡を除去して組成物層間の接合力を増加させ、それにより層間分離が発生せず且つ機械的特性が向上するという効果がある。

Claims (20)

  1. (a)色の異なる層を有する、複層であるコンポジットブランク用積層体を第1圧力(P)で加圧するステップと、
    (b)第1圧力で加圧された前記コンポジットブランク用積層体を第2圧力(P)で加圧するステップと、
    (c)加圧された前記コンポジットブランク用積層体を硬化させてコンポジットブランクを製造するステップと、を含み、
    ステップ(a)及び(b)がそれぞれ独立して1回又は複数回行われ、
    前記第1圧力(P)は前記第2圧力(P)よりも小さいか大きい、歯科用コンポジットブランクの製造方法。
  2. 前記コンポジットブランクの製造方法が、
    ステップ(a)の前に、色の異なるコンポジットブランク用組成物層を積層してコンポジットブランク用積層体を製造するステップ(1)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  3. 前記コンポジットブランクの製造方法が、
    ステップ(a)の前に、色の異なる層を有するコンポジットブランク用積層体をモールドに位置させるステップ(2)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  4. ステップ(a)及び(b)がそれぞれ1~20回行われ、ステップ(a)及び(b)が互いに交差して行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  5. ステップ(a)が複数回行われ、
    複数回行われるステップ(a)のうち、先に行われるステップ(a)の圧力(P(1))が、後で行われるステップ(a)の圧力(P(2))と同じか異なることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  6. ステップ(b)がそれぞれ複数回行われ、
    複数回行われるステップ(b)のうち、先に行われるステップ(b)の圧力(P(1))が、後で行われるステップ(b)の圧力(P(2))と同じか異なることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  7. 前記第1圧力(P)及び前記第2圧力(P)のうち、いずれか一方が5~300MPaであり、他方が1~10MPaであることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  8. 前記第1圧力(P)と前記第2圧力(P)との差が5~299MPaであることを特徴とする、請求項7に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  9. ステップ(a)及び(b)はそれぞれ、前記コンポジットブランク積層体が硬化しない温度で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  10. ステップ(a)及び(b)はそれぞれ10~59℃で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  11. ステップ(a)及び(b)が不活性ガス及び流体のうちのいずれかの雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  12. また、ステップ(c)は5~300MPaの圧力で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  13. 前記コンポジットブランク用積層体は、色の異なる層を含み、前記層を2~10個含むことを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  14. ステップ(c)は、前記コンポジットブランク用積層体が硬化する温度で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  15. ステップ(c)は80~200℃の温度で行われることを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  16. 前記コンポジットブランク用積層体のうちの一つ以上の層が、
    不飽和二重結合を有するモノマー及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物100重量部と、フィラー50~1,000重量部と、重合開始剤0.01~5重量部と、色素0.01~5重量部と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコンポジットブランクの製造方法。
  17. 複層のコンポジットブランクであり、
    前記複層は、色の異なる層を含み、
    前記複層の層は、それぞれ独立して、
    不飽和二重結合を有するモノマー及び不飽和二重結合を有するモノマーのオリゴマーよりなる群から選択された1種以上を含む不飽和二重結合化合物が重合された高分子を含むマトリックス100重量部と、
    前記マトリックスに分散されたフィラー50~1,000重量部と、
    前記マトリックス及び前記フィラーに分散された色素0.01~5重量部と、を含み、
    前記コンポジットブランクの曲げ強度(flexural Strength)が180MPa以上であることを特徴とする、歯科用コンポジットブランク。
  18. 前記曲げ強度が230MPa以上であることを特徴とする、請求項17に記載の歯科用コンポジットブランク。
  19. 前記曲げ強度が230~250MPaであることを特徴とする、請求項18に気シアノ歯科用コンポジットブランク。
  20. 前記コンポジットブランクの層は、下部層から上部層に行くほど明度が増加することを特徴とする、請求項17に記載の歯科用コンポジットブランク。
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