JP2023163322A - Method for producing zirconia composite ceramic and method for producing zirconia ceramic prosthesis for dental use - Google Patents

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明香里 橋本
Akari Hashimoto
裕 原
Yutaka Hara
慶 中島
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Abstract

To provide a method for efficiently producing zirconia composite ceramics having high bending strength, which can be suitably used as a zirconia ceramic prosthesis for dental use.SOLUTION: In a method for producing a zirconia composite ceramic, a "composite zirconia temporary sintered body" is prepared, is cut using a CAD/CAM system as necessary, and is then actually sintered at a temperature of 1,250-1,800°C. Thereafter, it is slowly cooled to a specific primary cooling temperature in a range of 400-900°C at 100-900°C/hour. Subsequently, it is cooled to 50°C or less at 1,000-9,000°C/hour. The composite zirconia temporary sintered body comprises a temporary sintered body of a stabilized or partially stabilized zirconia powder containing zirconium oxide, a stabilizing agent consisting of yttrium oxide, and an aluminum oxide additive as a main structure, which is composited with a silicon dioxide component such as fine particles of silicon dioxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ジルコニア複合セラミックスの製造方法および歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing zirconia composite ceramics and a method for manufacturing a dental zirconia ceramic prosthesis.

近年、ICTの発展により歯科分野において、コンピュータ支援設計(CAD:Computer Adid Design)やコンピュータ支援製造(CAM:Computer Aided Manufacturing)技術の導入が進んでいる。たとえば、歯冠補綴物の作製に関しては、口腔内の撮影画像から、CAD/CAM装置を用いて、非金属材料からなる歯科加工用ブランクに切削加工を施して歯科用補綴物を作製するCAD/CAMシステムが多用されるようになってきている。ここで、歯科加工用ブランクとは、CAD/CAMシステムにおける切削加工機に取り付け可能にされた被切削体(ミルブランクとも呼ばれる。)を意味し、通常は、被切削加工部と、これを切削加工機に取り付け可能にするための保持部と、を有する。そして、被切削加工部としては、直方体や円柱の形状に成形された(ソリッド)ブロック又は板状若しくは盤状に成形された(ソリッド)ディスク等が一般的に知られている。 In recent years, with the development of ICT, computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) technologies have been increasingly introduced in the dental field. For example, regarding the production of a dental crown prosthesis, a dental prosthesis is produced by cutting a dental blank made of a non-metallic material using a CAD/CAM device based on a photographed image of the oral cavity. CAM systems are becoming widely used. Here, the blank for dental machining refers to an object to be cut (also called a mill blank) that can be attached to a cutting machine in a CAD/CAM system, and usually includes a part to be cut and a part to be cut. It has a holding part for making it attachable to a processing machine. As the part to be cut, a (solid) block formed in the shape of a rectangular parallelepiped or cylinder, or a (solid) disk formed in the shape of a plate or disk is generally known.

非金属材料としては、強度や靭性に優れ、審美性の高い歯科用補綴物を作製できることから、ジルコニア系セラミックス材料が使用されることが多い。完全焼結されたジルコニア系セラミックス材料は、その強度ゆえに切削加工が難しいため、CAD/CAMシステムを用いてジルコニア系セラミックスからなる歯科用補綴物(以下、「ジルコニア補綴物」ともいう。)を作製する場合には、ジルコニア歯科用ミルブランク(単に、「ジルコニアミルブランク」ともいう。)の被切削加工部としては、比較的低い焼結温度で仮焼結したジルコニア系セラミックス仮焼結体が一般的に用いられている。そして、高温での本焼結を行った際に発生する収縮等を考慮したCADに基づいて、CAMにより最終的に得られる補綴物の形状に対応する形状に切削加工してから、本焼結を行って緻密化・高強度化されたジルコニア補綴物が作製されている。 As the non-metallic material, zirconia-based ceramic materials are often used because they have excellent strength and toughness and can produce highly aesthetic dental prostheses. Completely sintered zirconia-based ceramic materials are difficult to cut due to their strength, so a dental prosthesis made of zirconia-based ceramics (hereinafter also referred to as "zirconia prosthesis") was created using a CAD/CAM system. In such cases, the part to be cut of the zirconia dental mill blank (also simply referred to as "zirconia mill blank") is generally a zirconia ceramic pre-sintered body pre-sintered at a relatively low sintering temperature. It is used in many ways. Then, based on CAD that takes into account shrinkage that occurs when performing main sintering at high temperatures, cutting is performed using CAM into a shape that corresponds to the shape of the final prosthesis, and then main sintering is performed. A zirconia prosthesis with high density and high strength has been produced by this process.

ジルコニア系セラミックスに関しては、純粋なジルコニア(酸化ジルコニウム)は、温度によって体積変化を伴う相転移を起こすため、焼結後の冷却過程において体積変化による応力によってクラックが発生して低強度化を招くことがある。そして、このような相転移を防ぐために、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの安定化剤を添加して、冷却しても低温で安定な単斜晶に転移せずに、高温で安定な正方晶又は正方晶と立方晶との混晶系として存在することができるようにした安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが開発されている。ジルコニアミルブランクに使用されるジルコニア原料粉体としても、このような安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが使用され、更に高強度化のためにアルミナ(添加剤)を添加したものが一般的に使用されている。例えば特許文献1には、常圧焼結することにより特に前歯用義歯として適した透光性及び強度を兼備したジルコニア焼結体を与えることができる原料粉末として、「4.0mol%を超え6.5mol%以下のイットリアと、0.1wt%未満のアルミナを含有し、BET比表面積が8~15m/gであることを特徴とするジルコニア粉末」が記載されている。 Regarding zirconia-based ceramics, pure zirconia (zirconium oxide) undergoes a phase transition accompanied by a change in volume depending on the temperature, so during the cooling process after sintering, stress caused by the change in volume can cause cracks to occur, leading to a decrease in strength. There is. In order to prevent this phase transition, stabilizers such as yttrium oxide, calcium oxide, and magnesium oxide are added to create a monoclinic crystal that is stable at high temperatures without transforming into a monoclinic crystal that is stable at low temperatures even when cooled. Stabilized or partially stabilized zirconias have been developed that can exist as tetragonal or mixed tetragonal and cubic crystal systems. Stabilized zirconia or partially stabilized zirconia is also used as the zirconia raw powder used in zirconia mill blanks, and it is generally used with alumina (additive) added to increase strength. has been done. For example, Patent Document 1 describes a raw material powder that can be sintered under pressure to produce a zirconia sintered body that has both translucency and strength that are particularly suitable for anterior dentures. A zirconia powder containing 0.5 mol % or less of yttria and less than 0.1 wt % of alumina and having a BET specific surface area of 8 to 15 m 2 /g is described.

ところで、安定化剤としてイットリア(酸化イットリウム)を配合した(部分)安定化ジルコニアの焼結体については、非特許文献1に示されるように、イットリアの添加量を調整することで正方晶ジルコニアと立方晶ジルコニアとの存在比が変化し、それに応じて強度や透明性が変化することが知られている。すなわち、イットリア含有量が増えるに従い透明性向上に寄与する立方晶の含有量が増え、それに対応して高強度化に寄与する正方晶が減るため、高強度と高透明性とは所謂トレードオフの関係となってしまう。このため、前歯等の高い透明性が必要とされる補綴物を作製する場合には透明性を優先し、やや強度が劣る“イットリア含有量が5モル%以上の部分安定化ジルコニア”が使用されるのが一般的である。 By the way, as shown in Non-Patent Document 1, a sintered body of (partially) stabilized zirconia containing yttria (yttrium oxide) as a stabilizer can be made from tetragonal zirconia by adjusting the amount of yttria added. It is known that the abundance ratio with cubic zirconia changes, and the strength and transparency change accordingly. In other words, as the yttria content increases, the content of cubic crystals, which contribute to improved transparency, increases, and correspondingly, the content of tetragonal crystals, which contribute to high strength, decreases, so there is a so-called trade-off between high strength and high transparency. It becomes a relationship. For this reason, when manufacturing prosthetics that require high transparency, such as for front teeth, transparency is given priority, and "partially stabilized zirconia with an yttria content of 5 mol% or more", which has slightly lower strength, is used. It is common to

一方、高強度が要求される臼歯用補綴物やロングスパンブリッジを作製する場合には、“イットリア含有量が3.5モル%以下の安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニア”、すなわち正方晶ジルコニアが使用されるのが一般的であるが、水分存在下で正方晶から単斜晶へと相変態することで結晶格子体積が増加しクラックが生じるとされる低温劣化を引き起こすために、強度耐久性への問題が指摘されている(特許文献2参照)。そして、特許文献2によれば、完全焼結体の微視的な剪断変形性(あるいは、ダイヤモンド装填具による研磨加工時の抵抗性)や熱水に対する老化耐性を向上させるために安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアに、ストロンチウムアルミネートやスピネルなどを、特に好適には4~6体積%となるように配合したものを成形後に仮焼結する技術が開示されている。さらに、特許文献2には、このようにして得られた仮焼結体を加工後に焼結して得られた完全焼結体は、平均0.1~2.0μmの粒度を有する酸化ジルコニアマトリックス相中に、好ましくは0.2~0.5μmの粒度を有する上記ストロンチウムアルミネートやスピネルなどからなる二次相が分散した構造を有し、(二次相を有しない場合と比べて)硬度が低下すること、二次相の種類に応じてその量を最適化すれば破壊靱性が向上すること、及び損傷(ビッカース硬度圧子)後の残留強度が向上すること等が示されているが、初期の曲げ強さの向上については検討されていない。 On the other hand, when manufacturing molar prostheses or long span bridges that require high strength, "stabilized zirconia or partially stabilized zirconia with an yttria content of 3.5 mol% or less", that is, tetragonal zirconia, is used. However, due to the phase transformation from tetragonal to monoclinic in the presence of moisture, the crystal lattice volume increases and cracks occur, causing low-temperature deterioration, which reduces strength and durability. Problems have been pointed out (see Patent Document 2). According to Patent Document 2, stabilized zirconia or A technique has been disclosed in which partially stabilized zirconia is blended with strontium aluminate, spinel, etc., particularly preferably at a content of 4 to 6% by volume, and then pre-sintered after molding. Further, Patent Document 2 states that a completely sintered body obtained by sintering the thus obtained temporary sintered body is a zirconia oxide matrix having an average particle size of 0.1 to 2.0 μm. It has a structure in which a secondary phase made of the above-mentioned strontium aluminate, spinel, etc. having a particle size of preferably 0.2 to 0.5 μm is dispersed in the phase, and has a hardness (compared to a case without a secondary phase). It has been shown that fracture toughness is improved by optimizing the amount depending on the type of secondary phase, and that residual strength after damage (Vickers hardness indenter) is improved. Improvement in initial bending strength has not been studied.

また、特許文献3には、ジルコニア粉末からなる成形体を本焼結して得られる安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる歯科用補綴物について、本来有する審美性を損なうことなく、また製造負荷を特に高めることなく、接着性を改良するための技術として、安定化又は部分安定化ジルコニア仮焼結体の表層部に、テトラエチルオルトケイ酸塩(TEOS)及び硝酸アルミニウム九水和物からなる触媒を水に混合して得たゾル等からなる浸透剤を浸透させてから本焼結し、その後表層部をエッチングする技術が開示されているが、このようにして得られる材料の曲げ強さについては検討されていない。 Further, Patent Document 3 describes a dental prosthesis made of stabilized zirconia or partially stabilized zirconia obtained by main sintering a molded body made of zirconia powder, without impairing its inherent aesthetics, and with a manufacturing burden. As a technique for improving adhesion without particularly increasing the adhesion, a catalyst consisting of tetraethylorthosilicate (TEOS) and aluminum nitrate nonahydrate is applied to the surface layer of a stabilized or partially stabilized zirconia pre-sintered body. A technique has been disclosed in which a penetrant consisting of a sol etc. mixed with water is infiltrated, the main sintering is performed, and then the surface layer is etched, but the bending strength of the material obtained in this way is not clear. Not considered.

さらに、特許文献4には、完全焼結後に得られたジルコニア歯科用修復物へのグレージング処理を省略してジルコニアミルブランクから透光性の高い外側表面を有するジルコニア歯科用修復物を短時間で製造する技術として、ミルブランクから切削加工にて作製した多孔質歯科用ジルコニア修復物の外側表面の少なくとも一部の深さ5μm以内の領域にガラスを存在させてから、所定の昇温プロファイル及び冷却プロファイルを含む焼結プロトコルで焼結する方法が記載されている。しかし特許文献4においても、このようにして得られる材料の曲げ強さについては検討されていない。 Furthermore, Patent Document 4 discloses that a zirconia dental restoration having a highly translucent outer surface can be produced from a zirconia mill blank in a short time by omitting the glazing treatment of the zirconia dental restoration obtained after complete sintering. As a manufacturing technique, glass is present in at least a part of the outer surface of a porous dental zirconia restoration produced by cutting from a mill blank in a region within a depth of 5 μm, and then a predetermined heating profile and cooling are performed. A method of sintering with a sintering protocol including a profile is described. However, even in Patent Document 4, the bending strength of the material obtained in this way is not studied.

国際公開第2015/098765号パンフレットInternational Publication No. 2015/098765 pamphlet 特許第6333254号公報Patent No. 6333254 特表2007-534368号公報Special Publication No. 2007-534368 特表2021-515754号公報Special Publication No. 2021-515754

伴清治著「CAD/CAMマテリアル完全ガイドブック 臨床に役立つ材料選択と接着操作」医歯薬出版株式会社出版、2017年12月20日、p.18-20Seiji Ban, “Complete Guidebook for CAD/CAM Materials: Clinically Useful Material Selection and Adhesion Operations,” published by Ishiyaku Publishing Co., Ltd., December 20, 2017, p. 18-20

前記したように、審美性(透明性)が重要視される前歯用補綴物を作製する場合には、低強度のジルコニアを使用するのが一般的であり、更なる高強度化が求められる。また、高強度を有する正方晶ジルコニアにおいても、低温劣化による強度耐久性への問題から、更なる高強度化が求められる。 As described above, when producing a prosthesis for anterior teeth where aesthetics (transparency) is important, it is common to use low-strength zirconia, and even higher strength is required. Further, even in tetragonal zirconia having high strength, further increase in strength is required due to problems with strength durability due to low temperature deterioration.

そこで、本発明は、歯科用ジルコニアセラミックス補綴物として好適に使用できる、高い曲げ強さを有するジルコニア複合セラミックスを効率よく製造することができる方法、及びCAD/CAMシステムを用いて高い曲げ強さを有するジルコニア複合セラミックスからなる歯科用補綴物を効率よく製造することができる方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for efficiently manufacturing a zirconia composite ceramic having high bending strength, which can be suitably used as a dental zirconia ceramic prosthesis, and a method for efficiently manufacturing a zirconia composite ceramic having high bending strength using a CAD/CAM system. An object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing a dental prosthesis made of zirconia composite ceramics.

本発明は、上記課題を解決するものであり、本発明の第一の形態は、酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部、酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部、及び二酸化ケイ素又はその前駆体:0.05~5.0質量部(但し、二酸化ケイ素の前駆体の質量部は、二酸化ケイ素換算の質量部を表す。)を含み、且つ前記酸化ジルコニウムの仮焼結体を主要構造として含む、複合化ジルコニア仮焼結体を準備する仮焼結体準備工程;
前記仮焼体準備工程で準備された前記複合化ジルコニア仮焼結体を1250~1800℃の温度で焼結する焼結工程;及び
前記焼結工程で焼結された焼結体を冷却する冷却工程を含むジルコニア系セラミックスの製造方法であって、
前記冷却工程は、前記焼結体を100~900(℃/時間){=1.7~15.0℃/分}の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する第一冷却工程と、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間){=17.0~150.0℃/分}の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する第二冷却工程を含む、
ことを特徴とする、ジルコニア複合セラミックスの製造方法である。
The present invention solves the above problems, and the first form of the present invention includes: 100 parts by mass of zirconium oxide, 4 to 14 parts by mass of a stabilizer made of yttrium oxide, and 0.0 parts by mass of an aluminum oxide additive. 005 to 0.3 parts by mass, and silicon dioxide or its precursor: 0.05 to 5.0 parts by mass (however, parts by mass of the precursor of silicon dioxide represent parts by mass in terms of silicon dioxide). , and a preliminary sintered body preparation step of preparing a composite zirconia temporary sintered body containing the zirconium oxide temporary sintered body as a main structure;
A sintering step of sintering the composite zirconia pre-sintered body prepared in the pre-sintered body preparation step at a temperature of 1250 to 1800°C; and a cooling step of cooling the sintered body sintered in the sintering step. A method for producing zirconia-based ceramics, comprising the steps of:
In the cooling step, the sintered body is cooled at a cooling rate of 100 to 900 (°C/hour) {=1.7 to 15.0°C/min} at a predetermined temperature selected from the range of 400 to 900°C. A first cooling process in which the sintered body is cooled to the primary cooling temperature in the first cooling process is cooled to a temperature of 1000 to 9000 (°C/hour) {=17.0 to 150.0 ℃/min} cooling rate until the temperature reaches 50℃ or less,
This is a method for producing zirconia composite ceramics, which is characterized by the following.

上記第一の形態のジルコニア複合セラミックスの製造方法(以下、「本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法」ともいう。)においては、前記仮焼結体準備工程が、
(A)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体を含む第一の原料組成物を所定の形状に成形した後に600~1200℃で仮焼結することにより、相対密度が45~65%で外部に向かって開口した細孔を有する微多孔性仮焼結体を得る工程;及び
酸化ジルコニウム100質量部に対して0.05~5.0質量部の二酸化ケイ素の微粒子を前記工程で得られた微多孔性仮焼結体の細孔内に収着させる工程を含み、
前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子が収着された複合化ジルコニア仮焼結体を準備する工程であるか、又は
(B)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体と、「動的光散乱法で測定される平均1次粒子径が1~500nmである非晶質二酸化ケイ素粒子」及び/又は「焼結することにより二酸化ケイ素化合物に転化し得るケイ素含有物質からなる二酸化ケイ素源材料」からなる「二酸化ケイ素の前駆体」:0.05~5.0質量部と、が均一に分散している第二の原料組成物を調製する原料組成物調製工程;
前記第二の原料組成物を成形して所定の形状を有する成形体を得る成形工程;並びに
600~1200℃で前記成形体を仮焼結する仮焼結工程;を含み、
前記仮焼結工程で得られた仮焼結体からなる複合化ジルコニア仮焼結体を準備する工程である、ことが好ましい。
In the method for manufacturing zirconia composite ceramics of the first embodiment (hereinafter also referred to as "method for manufacturing zirconia composite ceramics of the present invention"), the pre-sintered body preparation step includes:
(A) A first raw material containing a zirconia base powder containing 100 parts by mass of zirconium oxide, 4 to 14 parts by mass of a stabilizer consisting of yttrium oxide, and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive. A step of forming a composition into a predetermined shape and then pre-sintering it at 600-1200°C to obtain a microporous pre-sintered body having a relative density of 45-65% and having pores opening toward the outside. ; and a step of sorbing 0.05 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide fine particles per 100 parts by mass of zirconium oxide into the pores of the microporous pre-sintered body obtained in the above step,
A step of preparing a composite zirconia temporary sintered body in which fine particles of silicon dioxide are sorbed into the pores of the microporous temporary sintered body, or (B) Zirconium oxide: 100 parts by mass, yttrium oxide. A zirconia base powder containing 4 to 14 parts by mass of a stabilizer consisting of 4 to 14 parts by mass and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive; "Precursor of silicon dioxide" consisting of "amorphous silicon dioxide particles having a particle size of 1 to 500 nm" and/or "a silicon dioxide source material consisting of a silicon-containing substance that can be converted into a silicon dioxide compound by sintering": 0. A raw material composition preparation step of preparing a second raw material composition in which 05 to 5.0 parts by mass are uniformly dispersed;
a molding step of molding the second raw material composition to obtain a molded body having a predetermined shape; and a pre-sintering step of pre-sintering the molded body at 600 to 1200°C;
Preferably, this is a step of preparing a composite zirconia temporary sintered body made of the temporary sintered body obtained in the above-mentioned temporary sintering step.

本発明の第二の形態は、酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部、酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部、及び二酸化ケイ素又はその前駆体:0.05~5.0質量部(但し、二酸化ケイ素の前駆体の質量部は、二酸化ケイ素換算の質量部を表す。)を含み、且つ前記酸化ジルコニウムの仮焼結体を主要構造として含む、複合化ジルコニア仮焼結体からなる被切削加工部を有するジルコニア歯科用ミルブランクをCAD/CAMシステムを用いて切削加工することにより、目的とする歯科用補綴物の形状に対応する形状を有する半製品を得る切削加工工程;
前記工程で得られた半製品を、1250~1800℃の温度で焼結する焼結工程;及び
前記焼結工程で焼結された焼結体を冷却する冷却工程を含む歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法であって、
前記冷却工程は、前記焼結体を100~900(℃/時間)の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する第一冷却工程と、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間)の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する第二冷却工程を含む、
ことを特徴とする、歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法(以下、「本発明の歯科用ジルコニア補綴物の製造方法」ともいう。)である。
A second form of the present invention is zirconium oxide: 100 parts by mass, a stabilizer consisting of yttrium oxide: 4 to 14 parts by mass, an aluminum oxide additive: 0.005 to 0.3 parts by mass, and silicon dioxide or its like. Precursor: 0.05 to 5.0 parts by mass (however, the parts by mass of the silicon dioxide precursor represent parts by mass in terms of silicon dioxide), and the presintered body of zirconium oxide is the main structure. By cutting a zirconia dental mill blank having a cut part made of a composite zirconia temporary sintered body using a CAD/CAM system, a shape corresponding to the shape of the intended dental prosthesis can be obtained. A cutting process to obtain a semi-finished product having;
A dental zirconia ceramic prosthesis comprising: a sintering step of sintering the semi-finished product obtained in the above step at a temperature of 1250 to 1800°C; and a cooling step of cooling the sintered body sintered in the sintering step. A method of manufacturing,
The cooling step is a first cooling step in which the sintered body is cooled at a cooling rate of 100 to 900° C./hour until it reaches a primary cooling temperature, which is a predetermined temperature selected from the range of 400 to 900° C. , a second cooling step in which the sintered body cooled to the primary cooling temperature in the first cooling step is cooled to 50° C. or less at a cooling rate of 1000 to 9000° C./hour,
This is a method for manufacturing a dental zirconia ceramic prosthesis (hereinafter also referred to as "method for manufacturing a dental zirconia prosthesis of the present invention"), which is characterized by the following.

本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法によれば、従来の安定化又は部分安定化ジルコニアが有する、焼結後の冷却過程で大きな体積変化を伴う相転移を起こさないという特徴を保持したまま、得られる焼結体の曲げ強さを向上させることが可能となる。 According to the method for producing zirconia composite ceramics of the present invention, the characteristics of conventional stabilized or partially stabilized zirconia of not causing a phase transition accompanied by a large volume change during the cooling process after sintering can be maintained. It becomes possible to improve the bending strength of the sintered body.

また、本発明の歯科用ジルコニア補綴物の製造方法によれば、透光性及び強度がともに高い歯科用ジルコニア補綴物を得ることが可能となる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a dental zirconia prosthesis of the present invention, it is possible to obtain a dental zirconia prosthesis that has both high translucency and high strength.

本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を行った結果、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアの結晶粒界に適量の非晶質シリカが存在したようなジルコニア複合セラミッスとした場合には、透明性を低下させずに強度が向上すること、及びそのようなジルコニア複合セラミッスは、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアの原料となる原料粉体組成物の仮焼結体と、二酸化ケイ素又はその前駆体(焼成することにより二酸化ケイ素に転化する化合物)と、を複合化させた複合化ジルコニア仮焼結体を焼結することにより得られることを見出し、既に報告している(特願2020-188760及び特願2021-129542)。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have found that in the case of a zirconia composite ceramic in which an appropriate amount of amorphous silica is present at the grain boundaries of stabilized zirconia or partially stabilized zirconia, , strength is improved without reducing transparency, and such a zirconia composite ceramic is made of a pre-sintered body of a raw material powder composition that is a raw material for stabilized zirconia or partially stabilized zirconia, and silicon dioxide or We have already reported that it can be obtained by sintering a composite zirconia temporary sintered body that is a composite of its precursor (a compound that converts into silicon dioxide when fired) (Patent application 2020 -188760 and patent application 2021-129542).

具体的には、“安定化剤及び酸化アルミニウム添加剤を含む結晶性酸化ジルコニウム紛体を所定の形状に成形した後に600~1200℃で仮焼結することにより、相対密度が45~65%である微多孔性仮焼結体を得、これを二酸化ケイ素の微粒子が分散媒中に分散したゾルに浸漬して、前記仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子を収着させた後に分散媒を除去する方法”(以下、「浸漬法」ともいう。)によって得られた複合化ジルコニア仮焼結体、又は“二酸化ケイ素又はその前駆体(焼成することにより二酸化ケイ素に転化する化合物)を含む安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアの原料となる原料粉体組成物を仮焼結する方法”(以下、「事前添加法」ともいう。)によって得られた複合化ジルコニア仮焼結体、を1250~1800℃の温度で焼結することにより、二酸化ケイ素を含まない場合と比べて二軸曲げ強さが向上することを報告している。 Specifically, "crystalline zirconium oxide powder containing a stabilizer and an aluminum oxide additive is formed into a predetermined shape and then pre-sintered at 600 to 1200°C, so that the relative density is 45 to 65%. A microporous temporary sintered body is obtained, and this is immersed in a sol in which fine particles of silicon dioxide are dispersed in a dispersion medium, and the fine particles of silicon dioxide are sorbed into the pores of the temporary sintered body, and then dispersed. Composite zirconia pre-sintered body obtained by "method of removing the medium" (hereinafter also referred to as "immersion method"), or "silicon dioxide or its precursor (a compound that is converted to silicon dioxide by firing)" A composite zirconia pre-sintered body obtained by "a method of pre-sintering a raw material powder composition that is a raw material for stabilized zirconia or partially stabilized zirconia" (hereinafter also referred to as "pre-addition method"). It has been reported that by sintering at a temperature of 1250 to 1800°C, the biaxial bending strength is improved compared to the case without silicon dioxide.

本発明は、得られるジルコニア複合セラミッスの二軸曲げ強さが、これら複合化ジルコニア仮焼結体を焼結した後の冷却条件によって影響を受けることを見出すと共に、高い二軸曲げ強さが得られる冷却方法を見出したことによりなされたものである。 The present invention has discovered that the biaxial bending strength of the resulting zirconia composite ceramic is influenced by the cooling conditions after sintering these composite zirconia pre-sintered bodies, and has also achieved high biaxial bending strength. This was achieved by discovering a cooling method.

なお、前記複合化ジルコニア仮焼結体を焼結して得られたジルコニア複合セラミッスの二軸曲げ強さが向上する理由については、本発明者等の分析により、上記ジルコニア複合セラミッスにおいて、二酸化ケイ素は、相互に隣接するジルコニア結晶粒の粒界及び/又は隣接するジルコニア結晶粒と酸化アルミニウム結晶粒との粒界に存在することが確認されたことから、二酸化ケイ素が応力負荷時における破壊起点を減少させるか、亀裂の進展を抑制するか、或いは特に立方晶における界面強度を高めるといった働きをすることにより、更なる高強度化が図られたものと思われる。また、本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法における冷却方法を採用することにより高強度化が図られた理由は、所定の温度までは徐冷した後に急冷することにより、焼結体内に亀裂等が発生しないようにすると共に、二酸化ケイ素が急冷されて低密度な二酸化ケイ素ガラスとなり、ジルコニア複合セラミックスに圧縮応力が内在することにより、高強度化が図られたものと思われる。 The reason why the biaxial bending strength of the zirconia composite ceramic obtained by sintering the composite zirconia pre-sintered body is improved is that the present inventors' analysis revealed that in the zirconia composite ceramic, silicon dioxide It was confirmed that silicon dioxide exists at the grain boundaries between adjacent zirconia crystal grains and/or at the grain boundaries between adjacent zirconia crystal grains and aluminum oxide crystal grains. It seems that further increase in strength was achieved by reducing the amount of carbon, suppressing the propagation of cracks, or increasing the interfacial strength especially in cubic crystals. In addition, the reason why high strength was achieved by adopting the cooling method in the manufacturing method of zirconia composite ceramics of the present invention is that cracks etc. are prevented in the sintered body by slow cooling to a predetermined temperature and then rapid cooling. In addition to preventing this from occurring, silicon dioxide is rapidly cooled to form low-density silicon dioxide glass, and compressive stress is inherent in the zirconia composite ceramic, thereby increasing its strength.

以下、本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法、本発明の浸漬法によるジルコニア複合仮焼結体の製造方法、本発明の事前添加法によるジルコニア複合仮焼結体の製造方法、および歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法について詳しく説明する。 Hereinafter, a method for producing a zirconia composite ceramic of the present invention, a method for producing a zirconia composite pre-sintered body by the dipping method of the present invention, a method for producing a zirconia composite pre-sintered body by the pre-addition method of the present invention, and dental zirconia ceramics. The method for manufacturing the prosthesis will be explained in detail.

なお、本明細書においては特に断らない限り、数値x及びyを用いた「x~y」という表記は「x以上y以下」を意味するものとする。かかる表記において数値yのみに単位を付した場合には、当該単位が数値xにも適用されるものとする。 In this specification, unless otherwise specified, the notation "x to y" using numerical values x and y means "more than or equal to x and less than or equal to y." In such a notation, when a unit is attached only to the numerical value y, the unit shall also be applied to the numerical value x.

1.本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法
本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法は、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアとなる酸化ジルコニウムの仮焼結体からなる主要構造を有し、且つ二酸化ケイ素又はその前駆体を所定量含む複合化ジルコニア仮焼結体を準備し(仮焼結体準備工程)、これを本焼結した(焼結工程)後に、所定の冷却プロファイルに従って冷却する(冷却工程)点に大きな特徴を有する。
以下、上記各工程について詳しく説明する。
1. Method for manufacturing zirconia composite ceramics of the present invention The method for manufacturing zirconia composite ceramics of the present invention has a main structure consisting of a pre-sintered body of zirconium oxide to become stabilized zirconia or partially stabilized zirconia, and silicon dioxide or its After preparing a composite zirconia temporary sintered body containing a predetermined amount of the precursor (temporary sintered body preparation process) and main sintering it (sintering process), it is cooled according to a predetermined cooling profile (cooling process). It has major characteristics.
Each of the above steps will be explained in detail below.

1-1.仮焼結体準備工程
仮焼結体準備工程では、酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部、酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部、及び二酸化ケイ素又はその前駆体:0.05~5.0質量部(但し、二酸化ケイ素の前駆体の質量部は、二酸化ケイ素換算の質量部を表す。)を含み、且つ前記酸化ジルコニウムの仮焼結体を主要構造として含む、複合化ジルコニア仮焼結体を製造する。
1-1. Temporary Sintered Body Preparation Step In the temporary sintered body preparation step, zirconium oxide: 100 parts by mass, stabilizer made of yttrium oxide: 4 to 14 parts by mass, aluminum oxide additive: 0.005 to 0.3 parts by mass, and silicon dioxide or its precursor: 0.05 to 5.0 parts by mass (however, the parts by mass of the silicon dioxide precursor represent parts by mass in terms of silicon dioxide), and the zirconium oxide is calcined. A composite zirconia pre-sintered body containing the compact as a main structure is manufactured.

仮焼結体準備工程で準備される複合化ジルコニア仮焼結体は、上記の条件を満足するものであれば特に限定されないが、前記「浸漬法」又は前記「事前添加法」により製造されたものであることが好ましい。 The composite zirconia temporary sintered body prepared in the temporary sintered body preparation step is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, but it may be manufactured by the above-mentioned "immersion method" or the above-mentioned "pre-addition method". Preferably.

すなわち、仮焼結体準備工程は、
(A)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体を含む第一の原料組成物を所定の形状に成形した後に600~1200℃で仮焼結することにより、相対密度が45~65%で外部に向かって開口した細孔を有する微多孔性仮焼結体(以下、「収着用微多孔性仮焼結体」ともいう。)を得る工程(以下、「収着用微多孔性仮焼結体製造工程」ともいう。);及び
酸化ジルコニウム100質量部に対して0.05~5.0質量部の二酸化ケイ素の微粒子を前記工程で得られた微多孔性仮焼結体の細孔内に収着させる工程(以下、「収着工程」ともいう。)を含み、
前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子が収着された複合化ジルコニア仮焼結体を準備するか、又は
(B)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体と、「動的光散乱法で測定される平均1次粒子径が1~500nmである非晶質二酸化ケイ素粒子」及び/又は「焼結することにより二酸化ケイ素化合物に転化し得るケイ素含有物質からなる二酸化ケイ素源材料」からなる「二酸化ケイ素の前駆体」:0.05~5.0質量部と、が均一に分散している第二の原料組成物を調製する原料組成物調製工程;
前記第二の原料組成物を成形して所定の形状を有する成形体を得る成形工程;並びに
600~1200℃で前記成形体を仮焼結する仮焼結工程;を含み、
前記仮焼結工程で得られた仮焼結体からなる複合化ジルコニア仮焼結体を準備する、ことが好ましい。
In other words, the preliminary sintered body preparation process is
(A) A first raw material containing a zirconia base powder containing 100 parts by mass of zirconium oxide, 4 to 14 parts by mass of a stabilizer consisting of yttrium oxide, and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive. By molding the composition into a predetermined shape and pre-sintering it at 600 to 1200°C, a microporous pre-sintered body (hereinafter referred to as (also referred to as "microporous temporary sintered body for adsorption") (hereinafter also referred to as "microporous temporary sintered body for adsorption manufacturing process"); 05 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide fine particles are sorbed into the pores of the microporous pre-sintered body obtained in the above step (hereinafter also referred to as "sorption step"),
A composite zirconia pre-sintered body in which fine particles of silicon dioxide are sorbed into the pores of the microporous pre-sintered body is prepared, or (B) a stable zirconia sintered body consisting of 100 parts by mass of zirconium oxide and yttrium oxide; A zirconia base powder containing 4 to 14 parts by mass of a curing agent and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive, and an average primary particle diameter of 1 to 500 nm as measured by dynamic light scattering. "Silicon dioxide precursor" consisting of "amorphous silicon dioxide particles" and/or "silicon dioxide source material consisting of a silicon-containing substance that can be converted into a silicon dioxide compound by sintering": 0.05 to 5 A raw material composition preparation step of preparing a second raw material composition in which 0 parts by mass are uniformly dispersed;
a molding step of molding the second raw material composition to obtain a molded body having a predetermined shape; and a pre-sintering step of pre-sintering the molded body at 600 to 1200°C;
Preferably, a composite zirconia temporary sintered body made of the temporary sintered body obtained in the above temporary sintering step is prepared.

要するに、前記(A)の「浸漬法」を用いた方法では、ジルコニアベース粉体を含む第一の原料組成物を所定形状に成形した後に仮焼結して収着用微多孔性仮焼結体を得、これに二酸化ケイ素微粒子を収着させることにより、収着用微多孔性仮焼結体と二酸化ケイ素微粒子が複合化した複合化ジルコニア仮焼結体を準備するのに対し、前記(B)「事前添加法」を用いた方法では、ジルコニアベース粉体と「二酸化ケイ素の前駆体」を含む第二の原料組成物を所定形状に成形した後に仮焼結して複合化ジルコニア仮焼結体を準備する。(A)で準備される複合化ジルコニア仮焼結体がジルコニアベース粉体の仮焼結体を基本構造として有することは、その製法から明らかであるが、(B)における仮焼結条件は(A)における仮焼結条件と基本的には同じであり、また、第二の原料組成物に含まれる「二酸化ケイ素の前駆体」の量が少ないことから、(B)で準備される複合化ジルコニア仮焼結体もジルコニアベース粉体の仮焼結体を基本構造として有していると言える。 In short, in the method using the "immersion method" described in (A) above, the first raw material composition containing zirconia base powder is molded into a predetermined shape and then pre-sintered to form a microporous pre-sintered compact for adsorption. A composite zirconia temporary sintered body in which a microporous temporary sintered body for adsorption and silicon dioxide fine particles are composited is prepared by adsorbing silicon dioxide fine particles thereon. In the method using the "pre-addition method", a second raw material composition containing a zirconia base powder and a "silicon dioxide precursor" is formed into a predetermined shape and then pre-sintered to form a composite zirconia pre-sintered compact. Prepare. It is clear from the manufacturing method that the composite zirconia pre-sintered body prepared in (A) has a basic structure of a pre-sintered body of zirconia base powder, but the pre-sintering conditions in (B) are ( Since the pre-sintering conditions are basically the same as those in A), and the amount of "silicon dioxide precursor" contained in the second raw material composition is small, the composite prepared in (B) It can be said that the zirconia pre-sintered body also has a basic structure of a pre-sintered body of zirconia-based powder.

このような共通性に鑑み、上記(A)及び(B)について、先ず、これらに共通する事項について説明すると、前記第一の原料組成物及び第二の原料組成物で使用される前記ジルコニアベース粉体としては、従来のジルコニアミルブランクに使用されるジルコニア原料粉体として使用できるものが特に限定なく使用できる。安定化剤が固溶して正方晶又は正方晶と立方晶との混晶系の結晶性を有する酸化ジルコニウム粒子(安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる粒子)で構成されるものを使用することが好ましく、結晶の相変態が生じにくいという理由及び焼結により粒成長が進みすぎないという理由から、平均結晶子径が0.001μm~50μm、特に0.003μm~20μmであるものを使用することが好ましい。また、粉体の取り扱い易さの観点から、ジルコニアベース粉体における酸化ジルコニウム粉体の平均二次粒子径は0.01~500μm、特に0.05~100μmが好ましい。酸化物結晶の相変態が生じにくいという理由及び焼結により粒成長が進みすぎないという理由から、平均結晶子径は0.001μm~50μm、特に0.003μm~20μmであることが好ましい。 In view of these commonalities, first we will explain the common matters regarding (A) and (B) above. The zirconia base used in the first raw material composition and the second raw material composition As the powder, any powder that can be used as a zirconia raw material powder used in conventional zirconia mill blanks can be used without particular limitation. Use zirconium oxide particles (particles made of stabilized zirconia or partially stabilized zirconia) in which the stabilizer is dissolved in solid solution and have tetragonal or mixed crystallinity of tetragonal and cubic crystals. It is preferable to use a material with an average crystallite diameter of 0.001 μm to 50 μm, particularly 0.003 μm to 20 μm, because crystal phase transformation is difficult to occur and grain growth does not progress too much due to sintering. It is preferable. Furthermore, from the viewpoint of ease of handling the powder, the average secondary particle diameter of the zirconium oxide powder in the zirconia base powder is preferably 0.01 to 500 μm, particularly 0.05 to 100 μm. The average crystallite diameter is preferably from 0.001 μm to 50 μm, particularly from 0.003 μm to 20 μm, because phase transformation of the oxide crystals is difficult to occur and because grain growth does not progress too much due to sintering.

また、ジルコニアベース粉体における各成分の酸化ジルコニウム100質量に対する配合量は、酸化イットリウムについては5.5~12質量部であることが好ましく、酸化アルミニウム添加剤については、0.05~0.1質量部であることが好ましい。 The amount of each component in the zirconia base powder relative to 100 parts by mass of zirconium oxide is preferably 5.5 to 12 parts by mass for yttrium oxide, and 0.05 to 0.1 part for aluminum oxide additive. Parts by mass are preferred.

前記第一の原料組成物及び第二の原料組成物は、顔料を含んでいてもよい。顔料は特に限定されず、公知のものを自由に組み合わせて用いることができ、例えば、酸化エルビウム、酸化コバルト、酸化鉄等が使用できる。また、焼結前は白色であっても、焼結後に着色し顔料として使用可能であるものも使用できる。さらに、その他成分として、バインダー、微細フィラー、遮光剤、蛍光剤等を含むことができる。バインダー成分の添加の有無は、焼結体の成形方法等に応じて適宜選択することができる。バインダー成分を添加する場合、例えばアクリル系バインダーやオレフィン系バインダー、ワックス等を使用することができる。 The first raw material composition and the second raw material composition may contain a pigment. The pigment is not particularly limited, and known pigments can be used in any combination. For example, erbium oxide, cobalt oxide, iron oxide, etc. can be used. Furthermore, even if the material is white before sintering, it can be colored after sintering and used as a pigment. Furthermore, as other components, a binder, a fine filler, a light shielding agent, a fluorescent agent, etc. can be included. Whether or not to add a binder component can be appropriately selected depending on the method of molding the sintered body and the like. When adding a binder component, for example, an acrylic binder, an olefin binder, a wax, etc. can be used.

前記(A)及び(B)における各原料組成物の成形は、第一又は第二の原料組成物を所定形状の圧縮成形体又はグリーン体とすることにより好適に行われる。このとき成形方法は、従来のジルコニアミルブランクを製造する際の成形方法と特に変わる点は無く、プレス成形、押出成形、射出成形、鋳込成形、テープ成形、積層造形による成形、粉体造形による成形、光造形による成形等、粉体成形法或いはグリーン体成形法として知られている方法が特に制限なく使用できる。また、多段階的な成形を施してもよい。例えば、原料粉体を一軸プレス成形した後に、さらにCIP(Cold Isostatic Pressing;冷間静水等方圧プレス)処理を施したものでもよい。また、成形工程において、複数種の混合粉末を積層し成形してもよい。 The molding of each raw material composition in (A) and (B) above is suitably performed by forming the first or second raw material composition into a compression molded body or a green body of a predetermined shape. The molding method at this time is not particularly different from the molding method used to manufacture conventional zirconia mill blanks, and includes press molding, extrusion molding, injection molding, cast molding, tape molding, layered manufacturing, and powder molding. A method known as a powder molding method or a green body molding method, such as molding or stereolithography, can be used without particular limitation. Further, multi-stage molding may be performed. For example, the raw material powder may be uniaxially press-molded and then further subjected to CIP (Cold Isostatic Pressing) treatment. Moreover, in the molding process, a plurality of types of mixed powders may be layered and molded.

成形工程で得られる圧縮成形体又はグリーン体の形状は、目的物の形状に応じて適宜決定すればよいが、たとえばミルブランクを製造する場合には、通常は円盤状のもの(ディスクタイプ)、或いは直方体又は略直方体形状のもの(ブロックタイプ)などが一般的である。 The shape of the compression molded body or green body obtained in the molding process may be appropriately determined depending on the shape of the target object, but for example, when manufacturing a mill blank, it is usually a disk-shaped body (disk type), Alternatively, a rectangular parallelepiped or approximately rectangular parallelepiped shape (block type) is common.

仮焼結では、前記成形にて得られた圧縮成形体又はグリーン体を本焼結処理よりも低い温度で焼結することで脱脂処理や仮焼処理を行い、微多孔性仮焼結体を得る。ここで、脱脂処理とは、前記成形にて得られた圧縮成形体又はグリーン体に含まれる水分、溶媒、バインダーなどを揮発除去或いは分解除去する処理を意味し、仮焼処理とは、加熱により金属酸化物の粉体粒子の表面における分子や原子の拡散(凝着、融着)現象を引き起こし、多結晶体に変化させると共に、得られる微多孔質の仮焼結体の強度を取り扱い易く且つ加工しやすい強度まで向上させる処理を意味する。この仮焼結温度は、通常、600℃~1200℃であり、仮焼結温度が600℃より低い場合には、収着工程時に形状を保つことのできる強度が得られない可能性があり、1200℃より高い場合には、微多孔性仮焼結体の密度が高くなり、十分にゾルが浸透できず高強度とならない可能性がある。 In pre-sintering, the compression molded body or green body obtained in the above molding is sintered at a lower temperature than the main sintering process to perform degreasing treatment and calcining treatment to form a microporous pre-sintered body. obtain. Here, the degreasing treatment refers to a treatment for removing by evaporation or decomposition the water, solvent, binder, etc. contained in the compression molded body or green body obtained by the above-mentioned molding, and the calcination treatment refers to a treatment for removing moisture, solvent, binder, etc. by evaporation or decomposition by heating. It causes the diffusion (adhesion, fusion) phenomenon of molecules and atoms on the surface of the metal oxide powder particles, changing them into a polycrystalline body, and also improves the strength of the resulting microporous pre-sintered body, making it easier to handle and This refers to processing that improves the strength to the point where it can be easily processed. This pre-sintering temperature is usually 600°C to 1200°C, and if the pre-sintering temperature is lower than 600°C, it may not be possible to obtain the strength to maintain the shape during the sorption process. If the temperature is higher than 1200° C., the density of the microporous temporary sintered body becomes high, and the sol may not be able to penetrate sufficiently, so that high strength may not be obtained.

脱脂及び/又は仮焼処理の方法としては、従来から知られている方法が特に制限されず使用でき、連続的に行っても、多段階的に行ってもよい。また、有機物を効率的に除去するため、酸素を含む空気雰囲気下で行うことが好ましい。なお、脱脂及び/又は仮焼処理は、その前工程である成形工程と同一の装置を用いた方法、例えばSPS(放電プラズマ焼結:Spark Plasma Sintering)法やHP(ホットプレス)法等により、連続的に行うこともできる。 As the method for degreasing and/or calcination treatment, any conventionally known method can be used without particular limitation, and it may be carried out continuously or in multiple stages. Further, in order to efficiently remove organic substances, it is preferable to carry out the process in an air atmosphere containing oxygen. Note that the degreasing and/or calcination treatment is performed by a method using the same equipment as the molding step, which is the previous step, such as the SPS (Spark Plasma Sintering) method or the HP (Hot Press) method. It can also be done continuously.

前記(A)及び(B)における仮焼結又は仮焼結工程では、複合化ジルコニア仮焼結体に主要構造として含まれる酸化ジルコニウムの仮焼結体、具体的にはジルコニアベース粉体の仮焼結体が形成される。この酸化ジルコニウムの仮焼結体(収着用微多孔性仮焼結体でもある。)自体は、相対密度が45~65%で外部に向かって開口した細孔を有する微多孔性仮焼結体である。(B)では仮焼結される原料(第二の原料組成物)事態に少量の「二酸化ケイ素の前駆体」が含まれているため、微多孔性の程度や相対密度は若干変動するものの収着用微多孔性仮焼結の値と大きく変わるものではない。 In the pre-sintering or pre-sintering step in (A) and (B) above, the pre-sintered body of zirconium oxide contained as the main structure in the composite zirconia pre-sintered body, specifically the pre-sintered body of zirconia base powder. A sintered body is formed. This zirconium oxide pre-sintered body (also a microporous pre-sintered body for adsorption) is a microporous pre-sintered body with a relative density of 45 to 65% and pores that open toward the outside. It is. In (B), the raw material to be pre-sintered (second raw material composition) contains a small amount of "silicon dioxide precursor", so the degree of microporosity and relative density may vary slightly, but the yield can be reduced. It is not significantly different from the value of worn microporous pre-sintered.

なお、相対密度とは、理論密度に対する実密度の割合{相対密度=(実密度/理論密度)×100(%)によって求められるもの}であり、仮焼結温度や仮焼結時間を制御することにより調整することができる。相対密度が上記範囲外である場合には、浸漬法によりジルコニア複合仮焼結体を得ることが困難となる。また、このような相対密度となるように仮焼結を行えば、仮焼結体は通常、外部に向かって開口した細孔を有する微多孔性となる。これら細孔の平均細孔径は、通常、50~200nmの範囲内にある。ここで、平均細孔径とは、水銀圧入法、すなわち水銀ポロシメーターによる測定で得られた細孔径5nm~250μmの範囲の細孔容積分布から求めたメディアン径を意味する。 Note that the relative density is the ratio of the actual density to the theoretical density {calculated by relative density = (actual density / theoretical density) x 100 (%)}, and it is determined by controlling the pre-sintering temperature and pre-sintering time. It can be adjusted by If the relative density is outside the above range, it will be difficult to obtain a zirconia composite presintered body by the dipping method. Further, if the temporary sintering is performed to obtain such a relative density, the temporary sintered body usually becomes microporous with pores opening toward the outside. The average pore diameter of these pores is usually in the range of 50 to 200 nm. Here, the average pore diameter means the median diameter determined from the pore volume distribution in the range of pore diameters from 5 nm to 250 μm obtained by mercury porosimetry, ie, measurement using a mercury porosimeter.

また、理論密度は、安定化剤の種類及び含有量並びに酸化アルミニウム添加剤の含有量によって異なり、正方晶ジルコニアの理論密度である6.10g/cmからこれらの含有量が増えるに従って、僅かに減少する傾向がある。例えば特許文献1の表1には、イットリア、アルミナ配合系のジルコニアの理論密度が示されているので、参考として以下に転載する。 In addition, the theoretical density varies depending on the type and content of the stabilizer and the content of the aluminum oxide additive, and as the content increases from 6.10 g/ cm3 , which is the theoretical density of tetragonal zirconia, it slightly decreases. There is a tendency to decrease. For example, Table 1 of Patent Document 1 shows the theoretical density of zirconia containing yttria and alumina, and is reproduced below for reference.

以上、前記(A)及び(B)に共通する事項について説明したが、(A)と(B)とでは、二酸化ケイ素又はその前駆体との複合化方法が異なる。そこで、その違いとなる(A)の収着工程、(B)の原料組成物調製工程について以下に説明する。 The matters common to (A) and (B) have been described above, but (A) and (B) differ in the method of compounding with silicon dioxide or its precursor. Therefore, the sorption process in (A) and the raw material composition preparation process in (B), which are the differences, will be explained below.

(A)の収着工程では、仮焼結で得られた微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子を酸化ジルコニウム100質量部に対して0.05~5.0質量部収着させる。このとき、微多孔性仮焼結体としては、前記した方法に従って新たに作製したものを用いてもよいが、酸化イットリウムからなる安定化剤及び酸化アルミニウムを、上記範囲を満たして含有し、さらに、アルキメデス法などにより密度測定を行ってその相対密度を確認し、その値が上記範囲内となるジルコニア仮焼結体であれば、市販されている従来のジルコニアミルブランクの被切削部材用をそのまま収着用微多孔性仮焼結体として使用してもよい。 In the sorption step (A), 0.05 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide fine particles are added to 100 parts by mass of zirconium oxide into the pores of the microporous pre-sintered body obtained by pre-sintering. Sorpt. At this time, the microporous temporary sintered body may be newly produced according to the method described above, but it contains a stabilizer consisting of yttrium oxide and aluminum oxide within the above range, and , Check the relative density by measuring the density using the Archimedes method, etc., and if the value is within the above range, use the conventional commercially available zirconia mill blank for the workpiece as is. It may also be used as a microporous pre-sintered body for adsorption.

収着工程で微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子を収着させる方法は、前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子が収着される方法であれば特に限定されないが、二酸化ケイ素の微粒子が分散媒中に分散したゾル(以下、「二酸化ケイ素ゾル」ともいう。)に微多孔性仮焼結体を一定時間浸漬させた後、分散媒を除去する方法が好ましい。 The method of sorbing silicon dioxide fine particles into the pores of the microporous temporary sintered body in the sorption step is a method in which the silicon dioxide fine particles are sorbed into the pores of the microporous temporary sintered body. If so, the microporous pre-sintered body is immersed in a sol in which fine particles of silicon dioxide are dispersed in a dispersion medium (hereinafter also referred to as "silicon dioxide sol") for a certain period of time, and then the dispersion medium is A method that removes is preferred.

二酸化ケイ素ゾルとしては、二酸化ケイ素が主成分として分散した液であれば特に限定されないが、当該微多孔性仮焼結体の細孔内に含浸させる観点から、粘度が0.05Pa・s以下の分散媒に二酸化ケイ素微粒子が分散した二酸化ケイ素ゾルが好ましく、特に水又はアルコールを分散媒に用いた二酸化ケイ素ゾルが好ましい。ここで主成分とは、二酸化ケイ素ゾル中に分散する酸化物の全質量に対し80質量%以上を含むものを意味するものとする。 The silicon dioxide sol is not particularly limited as long as it is a liquid in which silicon dioxide is dispersed as a main component. A silicon dioxide sol in which silicon dioxide fine particles are dispersed in a dispersion medium is preferred, and a silicon dioxide sol in which water or alcohol is used as a dispersion medium is particularly preferred. Here, the term "main component" refers to a component containing 80% by mass or more based on the total mass of oxides dispersed in the silicon dioxide sol.

前記二酸化ケイ素ゾルにおいて、二酸化ケイ素ゾル中に分散する二酸化ケイ素の濃度は、0.03~0.9質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.05~0.5質量%である。二酸化ケイ素の濃度が0.03質量%より低い場合には、本焼結後に歯科用焼結体として十分な強度が得られない可能性があり、0.9質量%より多い場合には、酸化ジルコニウムとの屈折率差から透明性が低下する可能性や、二酸化ケイ素の強度の低さから歯科用焼結体として十分な強度が得られない可能性、さらに、二酸化ケイ素の凝集等が発生し一次粒子間の微細な細孔まで含浸しない可能性がある。 In the silicon dioxide sol, the concentration of silicon dioxide dispersed in the silicon dioxide sol is preferably 0.03 to 0.9% by mass, more preferably 0.05 to 0.5% by mass. If the concentration of silicon dioxide is lower than 0.03% by mass, it may not be possible to obtain sufficient strength as a dental sintered body after main sintering, and if it is higher than 0.9% by mass, oxidation may occur. There is a possibility that transparency will decrease due to the difference in refractive index with zirconium, a possibility that sufficient strength as a dental sintered body cannot be obtained due to the low strength of silicon dioxide, and aggregation of silicon dioxide may occur. There is a possibility that the fine pores between the primary particles may not be impregnated.

また、二酸化ケイ素ゾル中に主成分として含まれる二酸化ケイ素微粒子は、必然的に微多孔性仮焼結体の細孔内に入り得る大きさである必要があり、その平均1次粒子径は前記微多孔性仮焼結体の、水銀圧入法で測定される平均細孔径より小さいことが好ましく、この条件を満たし且つ2~100nm、特に10~30nmであることが好ましい。二酸化ケイ素微粒子の一次粒子径が2nmより小さい場合には、高分散状態を保つことが難しく収着工程時に凝集する可能性があり、一次粒子径が100nm以上の場合には、前記微多孔性仮焼結体の内部まで二酸化ケイ素微粒子が含浸することができず、歯科用焼結体として十分な強度が得られない可能性がある。 Furthermore, the silicon dioxide fine particles contained as a main component in the silicon dioxide sol must necessarily have a size that allows them to enter the pores of the microporous pre-sintered body, and the average primary particle diameter thereof is as described above. It is preferable that the average pore diameter of the microporous pre-sintered body is smaller than the average pore diameter measured by mercury intrusion method, and it is preferably 2 to 100 nm, particularly 10 to 30 nm, while satisfying this condition. When the primary particle size of silicon dioxide fine particles is smaller than 2 nm, it is difficult to maintain a highly dispersed state and there is a possibility of agglomeration during the sorption process, and when the primary particle size is 100 nm or more, the microporous temporary The silicon dioxide fine particles cannot be impregnated into the inside of the sintered body, and there is a possibility that sufficient strength as a dental sintered body cannot be obtained.

なお、二酸化ケイ素微粒子の一次粒子径は、窒素吸着法により決定された値である。すなわち、媒体を乾燥して得られた乾燥粉を窒素吸着法により求められる比表面積Sと二酸化ケイ素の密度に基づき算出される平均粒子径を意味する。 Note that the primary particle diameter of the silicon dioxide fine particles is a value determined by a nitrogen adsorption method. That is, it means the average particle diameter calculated based on the specific surface area S determined by the nitrogen adsorption method of the dry powder obtained by drying the medium and the density of silicon dioxide.

二酸化ケイ素ゾルは、二酸化ケイ素微粒子の沈降を防ぐためにバインダー、分散剤、乳化剤、pH調整剤等の添加剤を含んでもよく、添加剤は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The silicon dioxide sol may contain additives such as a binder, a dispersant, an emulsifier, and a pH adjuster in order to prevent precipitation of silicon dioxide fine particles.The additives may be used singly or in combination of two or more. May be used together.

バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸、アクリル系バインダー、ワックス系バインダー、ポリビニルブチラール、ポリメタクリル酸メチル、エチルセルロース、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジブチルフタル酸などが挙げられる。 Examples of the binder include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, methylcellulose, carboxymethylcellulose, polyacrylic acid, acrylic binder, wax binder, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, ethylcellulose, polyethylene glycol, glycerin, propylene glycol, dibutylphthalic acid. Examples include.

分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム、ポリアクリル酸アンモニウム、アクリル共重合体樹脂、アクリル酸エステル共重合体、ポリアクリル酸、ベントナイト、カルボキシメチルセルロース、アニオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、オレイングリセリド、アミン系界面活性剤、オリゴ糖アルコールなどが挙げられる。 Examples of dispersants include ammonium polycarboxylate, ammonium polyacrylate, acrylic copolymer resin, acrylic ester copolymer, polyacrylic acid, bentonite, carboxymethylcellulose, anionic surfactant, and nonionic surfactant. agents, oleic glycerides, amine surfactants, oligosaccharide alcohols, etc.

乳化剤としては、例えば、アルキルエーテル、フェニルエーテル、ソルビタン誘導体、アンモニウム塩などが挙げられる。 Examples of emulsifiers include alkyl ethers, phenyl ethers, sorbitan derivatives, and ammonium salts.

pH調整剤としては、例えば、アンモニア、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが挙げられる。 Examples of the pH adjuster include ammonia, ammonium salts, alkali metal salts, and alkaline earth metal salts.

さらに、二酸化ケイ素ゾルは、ジルコニアの着色成分や蛍光付与成分を含んでもよい。着色成分としては、鉄イオン、コバルトイオンなどが挙げられ、蛍光付与成分としては、ビスマスイオン、ネオジムイオンなどが挙げられる。 Furthermore, the silicon dioxide sol may contain a zirconia coloring component or a fluorescence imparting component. Examples of coloring components include iron ions and cobalt ions, and examples of fluorescence-imparting components include bismuth ions and neodymium ions.

二酸化ケイ素ゾルに微多孔性仮焼結体を一定時間浸漬させる方法としては、前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素ゾルが浸透する方法であれば、特に限定されず、減圧下、常圧下、加圧下の何れでも構わない。浸漬時間も前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素ゾルが十分に浸透する時間であれば自由に選択することができる。浸漬温度も前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素ゾルが十分に浸透する温度であれば自由に選択することができるが、二酸化ケイ素ゾルの分散媒の沸点よりも低い温度であることが好ましい。 The method of immersing the microporous temporary sintered body in silicon dioxide sol for a certain period of time is not particularly limited as long as the silicon dioxide sol permeates into the pores of the microporous temporary sintered body. It may be under normal pressure or under pressurized pressure. The immersion time can also be freely selected as long as the time allows the silicon dioxide sol to sufficiently penetrate into the pores of the microporous temporary sintered body. The immersion temperature can be freely selected as long as it is a temperature that allows the silicon dioxide sol to sufficiently penetrate into the pores of the microporous pre-sintered body. It is preferable that there be.

分散媒を除去する方法としては、二酸化ケイ素ゾルの溶媒を除去できる方法であれば特に限定されないが、微多孔性仮焼結体の形状を維持しつつ、容易に溶媒を除去することが可能である点から、減圧乾燥法及び/又は加熱乾燥法を採用することが好ましい。ここで、減圧乾燥法とは、例えば800ヘクトパスカル以下での減圧下にて分散媒を除去する方法であり、加熱乾燥法とは、室温以上の温度にて分散媒を除去する方法であり、減圧下で加熱することにより、分散媒の沸点よりも低い温度で分散媒の除去(乾燥)を行うことができる。 The method for removing the dispersion medium is not particularly limited as long as it is a method that can remove the solvent of the silicon dioxide sol, but it is possible to easily remove the solvent while maintaining the shape of the microporous temporary sintered body. From a certain point of view, it is preferable to employ a reduced pressure drying method and/or a heat drying method. Here, the reduced pressure drying method is a method of removing the dispersion medium under reduced pressure of, for example, 800 hectopascals or less, and the heat drying method is a method of removing the dispersion medium at a temperature of room temperature or higher, and the reduced pressure By heating at a temperature lower than the boiling point of the dispersion medium, removal (drying) of the dispersion medium can be performed at a temperature lower than the boiling point of the dispersion medium.

また、乾燥工程と共に再び仮焼処理を行ってもよく、同時に行っても、多段階的に行ってもよい。 Further, the calcination treatment may be performed again together with the drying step, and may be performed simultaneously or in multiple stages.

次に前記(B)の原料組成物調製工程について説明すると、該原料組成物調製工程では、前記ジルコニアベース粉体と動的光散乱法で測定される平均1次粒子径が1~500nmである非晶質二酸化ケイ素粒子及び/又は焼結することにより二酸化ケイ素化合物に転化し得るケイ素含有物質からなる二酸化ケイ素源材料からなる二酸化ケイ素の前駆体:0.05~5.0質量部とが均一に分散している原料組成物を調製する。 Next, the raw material composition preparation step (B) will be explained. In the raw material composition preparation step, the average primary particle diameter of the zirconia base powder measured by a dynamic light scattering method is 1 to 500 nm. A silicon dioxide precursor made of a silicon dioxide source material made of amorphous silicon dioxide particles and/or a silicon-containing substance that can be converted into a silicon dioxide compound by sintering: 0.05 to 5.0 parts by mass is uniform Prepare a raw material composition that is dispersed in

非晶質二酸化ケイ素粒子を使用する場合は、効果の観点から、動的光散乱法(例えば、測定装置として大塚電子株式会社製ELSZ-2000ZSを用い、分散媒として水を使用)で測定される平均1次粒子径が5~100nm、特に5~50nmである非晶質ナノ二酸化ケイ素粒子であることが好ましい。 When using amorphous silicon dioxide particles, from the viewpoint of effectiveness, it is measured by a dynamic light scattering method (for example, using ELSZ-2000ZS manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. as a measuring device and using water as a dispersion medium). Amorphous nano silicon dioxide particles having an average primary particle diameter of 5 to 100 nm, particularly 5 to 50 nm are preferable.

二酸化ケイ素前駆体として前記ケイ素含有物質を使用する場合の、当該ケイ素含有物質は、焼結することにより二酸化ケイ素化合物に転化し得るものであれば特に限定されず、無機あるいは有機のケイ素化合物が使用できる。焼結することにより二酸化ケイ素化合物に容易に転化し得るという観点から、有機ケイ素化合物を使用することが好ましい。このような有機ケイ素化合物としては、Si―O結合を有し、ケイ素1分子換算の前記有機ケイ素化合物の分子量が500以下である有機ケイ素化合物が好適である。好適に使用できる有機ケイ素化合物を例示すれば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、トリエチルシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、シリコーンオイルなどを挙げることができる。ケイ素含有量が多い点から、テトラエトキシシラン及び/又はテトラメトキシシランを使用することが特に好ましい。 When using the silicon-containing substance as a silicon dioxide precursor, the silicon-containing substance is not particularly limited as long as it can be converted into a silicon dioxide compound by sintering, and inorganic or organic silicon compounds can be used. can. It is preferable to use an organosilicon compound from the viewpoint that it can be easily converted into a silicon dioxide compound by sintering. As such an organosilicon compound, an organosilicon compound having an Si--O bond and having a molecular weight of 500 or less in terms of one molecule of silicon is suitable. Examples of organosilicon compounds that can be suitably used include tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, triethylsiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, and silicone oil. It is particularly preferred to use tetraethoxysilane and/or tetramethoxysilane because of their high silicon content.

また、(B)で得られるジルコニア複合仮焼結体中に含まれる前記非晶質二酸化ケイ素粒子及び/又は前記二酸化ケイ素前駆体(以下、総称して「二酸化ケイ素前駆体等」ともいう。)の含有量は、ジルコニア複合仮焼結体の質量を基準とする二酸化ケイ素換算の質量%で、0.05~5.0質量%である必要があり、より好ましくは、0.09~1.5質量%である。二酸化ケイ素源材料の含有量が二酸化ケイ素換算で0.05質量%より低い場合には、本焼結後に歯科用焼結体として十分な強度が得られない可能性があり、5.0質量%より多い場合には、酸化ジルコニウムとの屈折率差から透明性が低下する可能性や、二酸化ケイ素の強度の低さから歯科用焼結体として十分な強度が得られない可能性がある。 Further, the amorphous silicon dioxide particles and/or the silicon dioxide precursor (hereinafter also collectively referred to as "silicon dioxide precursor etc.") contained in the zirconia composite pre-sintered body obtained in (B). The content should be 0.05 to 5.0% by mass, more preferably 0.09 to 1.0% by mass in terms of silicon dioxide based on the mass of the zirconia composite pre-sintered body. It is 5% by mass. If the content of the silicon dioxide source material is lower than 0.05% by mass in terms of silicon dioxide, there is a possibility that sufficient strength as a dental sintered body will not be obtained after main sintering, and 5.0% by mass If the amount is larger than that, there is a possibility that the transparency will be reduced due to the difference in refractive index with zirconium oxide, and that sufficient strength as a dental sintered body may not be obtained due to the low strength of silicon dioxide.

ジルコニアベース粉体と前記二酸化ケイ素前駆体等とを混合する方法としては、ジルコニアベース粉体と二酸化ケイ素前駆体等とが均一に分散している原料組成物を調製することができる方法であれば特に限定されないが、分散媒の存在下に前記ジルコニアベース粉体と前記二酸化ケイ素前駆体等と、を混合して前記原料組成物を調製し、得られた分散媒を含む原料組成物から分散媒を除去する湿式調製が好ましい。 The method of mixing the zirconia base powder and the silicon dioxide precursor, etc. may be any method that can prepare a raw material composition in which the zirconia base powder, the silicon dioxide precursor, etc. are uniformly dispersed. Although not particularly limited, the raw material composition is prepared by mixing the zirconia base powder and the silicon dioxide precursor etc. in the presence of a dispersion medium, and the raw material composition containing the obtained dispersion medium is mixed with the dispersion medium. Wet preparation is preferred, which removes.

ジルコニアベース粉体と二酸化ケイ素前駆体等とを混合する方法としては、分散媒中に前記ジルコニアベース粉体が分散したスラリー又は分散液と、有機ケイ素化合物の溶液及び/又は分散媒中に前記ナノ二酸化ケイ素粒子が分散したゾルと、を混合するのがより好ましい。湿式調製で用いる分散媒としては、二酸化ケイ素前駆体等が分散もしくは溶解する溶媒であれば限定されず、例えば、水、エタノール等のアルコール類、アセトン等公知のものが使用可能であるが、安全性及び溶媒除去の容易性の観点から水もしくはアルコール類を使用することが好ましい。さらに、成形工程時に原料組成物の取り扱いが容易であることから、調製時にジルコニアベース粉体の二次粒子を崩さない混合方法がより好ましい。具体的には、湿式下での撹拌、振盪、振動、超音波等による方法が採用できるが、湿式下での撹拌、振盪による混合がより好ましい。 The method of mixing the zirconia base powder and the silicon dioxide precursor, etc. includes a slurry or a dispersion liquid in which the zirconia base powder is dispersed in a dispersion medium, and a solution of an organosilicon compound and/or the nanoparticles in the dispersion medium. It is more preferable to mix a sol in which silicon dioxide particles are dispersed. The dispersion medium used in the wet preparation is not limited as long as it is a solvent in which the silicon dioxide precursor etc. can be dispersed or dissolved. For example, known solvents such as water, alcohols such as ethanol, and acetone can be used, but safe It is preferable to use water or alcohols from the viewpoint of stability and ease of solvent removal. Furthermore, since the raw material composition can be easily handled during the molding process, a mixing method that does not break down the secondary particles of the zirconia base powder during preparation is more preferred. Specifically, methods such as wet stirring, shaking, vibration, and ultrasonic waves can be employed, but mixing by wet stirring and shaking is more preferable.

分散媒を含む原料組成物から分散媒を除去する方法としては、分散媒が除去できる方法であれば特に限定されないが、溶媒除去にかかる時間の短さや溶媒をほぼ全て除去できるという観点から、減圧乾燥法及び/又は加熱乾燥法を採用することが好ましい。ここで、減圧乾燥法とは、例えば800ヘクトパスカル以下での減圧下にて溶媒を除去する方法であり、加熱乾燥法とは、室温以上の温度にて溶媒を除去する方法であり、減圧下で加熱することにより、有機溶媒の沸点よりも低い温度で有機溶媒の除去(乾燥)を行うことができる。高温下での処理を必要としないと言う観点から、加熱乾燥法を採用する場合でも、適宜減圧乾燥法と併用する等して100℃以下の温度で乾燥させることが好ましい。さらに、スプレードライ等を用いて乾燥と共に造粒を行ってもよい。 The method for removing the dispersion medium from the raw material composition containing the dispersion medium is not particularly limited as long as the dispersion medium can be removed. It is preferable to employ a drying method and/or a heating drying method. Here, the vacuum drying method is a method in which a solvent is removed under a reduced pressure of, for example, 800 hectopascals or less, and the heat drying method is a method in which a solvent is removed at a temperature higher than room temperature. By heating, the organic solvent can be removed (drying) at a temperature lower than the boiling point of the organic solvent. From the viewpoint of not requiring treatment at high temperatures, even when a heat drying method is employed, it is preferable to dry at a temperature of 100° C. or lower by appropriately using a reduced pressure drying method. Furthermore, granulation may be performed together with drying using spray drying or the like.

1-2.焼結工程
焼結工程では、前記仮焼体準備工程で準備された前記複合化ジルコニア仮焼結体を1250~1800℃の温度で焼結する。
1-2. Sintering Step In the sintering step, the composite zirconia pre-sintered body prepared in the above-mentioned calcined body preparation step is sintered at a temperature of 1250 to 1800°C.

本焼結は、1300℃以上、1700℃以下で行うのが好ましく、より好ましくは、1400℃以上、1600℃以下である。本焼結の温度が1250℃以下の場合には、十分な焼結密度、透光性、及び強度が得られない可能性があり、焼結温度が1800℃より高い場合には、酸化ジルコニウムの粒成長が進みすぎることにより十分な強度が得られない可能性がある。 The main sintering is preferably performed at a temperature of 1300°C or higher and 1700°C or lower, more preferably 1400°C or higher and 1600°C or lower. If the main sintering temperature is 1250°C or lower, sufficient sintering density, transparency, and strength may not be obtained, and if the sintering temperature is higher than 1800°C, the zirconium oxide There is a possibility that sufficient strength cannot be obtained due to excessive grain growth.

焼結方法としては、従来から知られている方法が特に制限されず使用でき、焼結温度での保持時間は、30分~4時間が好ましい。 As the sintering method, conventionally known methods can be used without particular limitation, and the holding time at the sintering temperature is preferably 30 minutes to 4 hours.

1-3.冷却工程
冷却工程は、前記焼結工程で焼結された焼結体を100~900(℃/時間){=1.7~15.0℃/分}の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する第一冷却工程と、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間){=17.0~150.0℃/分}の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する第二冷却工程を含む。
1-3. Cooling process: In the cooling process, the sintered body sintered in the sintering process is heated to a temperature in the range of 400 to 900°C at a cooling rate of 100 to 900°C (°C/hour) {=1.7 to 15.0°C/min}. A first cooling step in which the sintered body cooled to the primary cooling temperature in the first cooling step is cooled to a predetermined temperature selected from 1000 to 9000° C./hour. A second cooling step is included in which the temperature is cooled to 50° C. or lower at a cooling rate of {=17.0 to 150.0° C./min}.

(1)第一冷却工程
第一冷却工程では、焼結工程で焼結された焼結体を100~900(℃/時間)の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する。ここで、冷却速度とは、焼結工程における加熱停止時における焼結体の温度(加熱温度)と1次冷却温度との差(℃)を、焼結工程における加熱を停止してから1次冷却温度に達するまでの時間(時間)で除した、平均冷却速度を意味する。
(1) First cooling process In the first cooling process, the sintered body sintered in the sintering process is heated to a predetermined temperature selected from the range of 400 to 900°C at a cooling rate of 100 to 900 (°C/hour). Cool until a certain primary cooling temperature is reached. Here, the cooling rate is the difference (°C) between the temperature of the sintered body (heating temperature) at the time of stopping heating in the sintering process and the primary cooling temperature. Means the average cooling rate divided by the time (hours) it takes to reach the cooling temperature.

第一冷却の方法は、上記条件が達成される方法であれば特に限定されないが、高温条件であることから安全性等を加味し、焼結炉内にて冷却する方法が好ましい。 The first cooling method is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, but since it involves high temperature conditions, a method of cooling in a sintering furnace is preferred, taking into account safety and the like.

第一冷却工程における冷却速度は、350~800(℃/時間)が好ましく、より好ましくは、450~750(℃/時間)である。冷却速度が100℃/時間より遅い場合には、焼結体にかかると予想される圧縮応力が熱により除去され十分な強度向上効果が得られない可能性があるだけでなく、冷却に非常に長時間を要する。冷却速度が900℃/時間より速い場合には、第二冷却工程における極端な急冷により焼結体や焼結皿といった各種部材が熱履歴に対応できず破損する恐れがある。 The cooling rate in the first cooling step is preferably 350 to 800 (°C/hour), more preferably 450 to 750 (°C/hour). If the cooling rate is slower than 100°C/hour, the compressive stress that is expected to be applied to the sintered body will be removed by heat, and there is a possibility that a sufficient strength improvement effect will not be obtained. It takes a long time. If the cooling rate is faster than 900° C./hour, various members such as the sintered body and the sintered plate may not be able to cope with the thermal history and may be damaged due to extremely rapid cooling in the second cooling step.

また、第一冷却工程における1次冷却温度は、400~750℃が好ましく、より好ましくは、400~550℃である。1次冷却温度が400℃より低い場合には、二酸化ケイ素が低密度な二酸化ケイ素ガラスにならず内在する圧縮応力が不十分なために十分な強度向上効果が得られない可能性があり、1次冷却温度が900℃よりも高い場合には、第二冷却工程における極端な急冷により焼結体や焼結皿といった各種部材が熱履歴に対応できず破損する恐れがある。 Further, the primary cooling temperature in the first cooling step is preferably 400 to 750°C, more preferably 400 to 550°C. If the primary cooling temperature is lower than 400°C, silicon dioxide may not become low-density silicon dioxide glass, and the inherent compressive stress may not be sufficient, so a sufficient strength improvement effect may not be obtained. If the next cooling temperature is higher than 900° C., various members such as the sintered body and the sintered plate may not be able to cope with the thermal history and may be damaged due to extremely rapid cooling in the second cooling step.

(2)第二冷却工程
第二冷却工程では、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間)の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する。ここで、冷却速度とは、1次冷却温度から50℃を差引いた差(℃)を、1次冷却温度に達してから50℃に達するまでの時間(時間)で除した、平均冷却速度を意味する。
(2) Second cooling process In the second cooling process, the sintered body cooled to the primary cooling temperature in the first cooling process is cooled at a cooling rate of 1000 to 9000°C (°C/hour) until the temperature reaches 50°C or less. Cooling. Here, the cooling rate is the average cooling rate obtained by subtracting 50℃ from the primary cooling temperature (℃) divided by the time (hours) from reaching the primary cooling temperature to reaching 50℃. means.

第二冷却の方法は、上記条件が達成される方法であれば特に限定されないが、焼結炉内においては焼結炉内の温度が高く冷却速度を速めることが困難であることから、焼結炉外に取り出し、室温大気中で冷却する方法が好ましい。 The method of second cooling is not particularly limited as long as the above conditions are achieved, but since the temperature inside the sintering furnace is high and it is difficult to increase the cooling rate, A preferred method is to take it out of the furnace and cool it in the atmosphere at room temperature.

第二冷却工程における冷却速度は、1000~3000(℃/時間)が好ましく、より好ましくは、1200~2500(℃/時間)である。冷却速度が1000℃/時間より遅い場合には、焼結体にかかると予想される圧縮応力が熱により除去され十分な強度向上効果が得られない可能性がある。冷却速度が9000℃/時間より速い場合には、極端な急冷により焼結体や焼結皿といった各種部材が熱履歴に対応できず破損する恐れがある。 The cooling rate in the second cooling step is preferably 1000 to 3000 (°C/hour), more preferably 1200 to 2500 (°C/hour). If the cooling rate is slower than 1000° C./hour, the compressive stress expected to be applied to the sintered body is removed by heat, and there is a possibility that a sufficient strength improvement effect cannot be obtained. If the cooling rate is faster than 9000° C./hour, various members such as the sintered body and the sintered plate may not be able to cope with the thermal history and may be damaged due to extremely rapid cooling.

2.歯科用ジルコニア補綴物の製造方法
本発明の歯科用ジルコニア補綴物の製造方法は、CAD/CAMシステムを用いてジルコニアミルブランクを切削加工してから本焼結する従来のジルコニア補綴物の製造方法において、ジルコニアミルブランクとして「本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法」における仮焼結体準備工程で準備される複合化ジルコニア仮焼結体からなる被切削部を有するものを用い、更に本焼結後の冷却において「本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法」における冷却工程と同様の冷却プロファイルを採用した点に特徴を有する。そして、得られるジルコニア補綴物は、「本発明のジルコニア複合セラミックスの製造方法」によって得られるジルコニア複合セラミックスによって構成されるものとなるため、従来のジルコニア補綴物に比べて高強度のものとなる。例えば、本発明の歯科用ジルコニア補綴物の製造方法によって得られるジルコニア補綴物を構成する材料のJIS T6526:2018に従って測定される二軸曲げ強さは、800~2000MPaと高く、1100~2500MPaとすることも可能である。このため、本発明の歯科用ジルコニア補綴物の製造方法はロングスパンブリッジなど高い強度が必要となる補綴物を製造する方法として好適である。
2. Method for manufacturing a zirconia dental prosthesis The method for manufacturing a zirconia dental prosthesis of the present invention is different from the conventional method for manufacturing a zirconia prosthesis in which a zirconia mill blank is cut using a CAD/CAM system and then sintered. , a zirconia mill blank having a cut portion made of a composite zirconia pre-sintered body prepared in the pre-sintered body preparation step in the "method for producing zirconia composite ceramics of the present invention" was used, and further after main sintering. The present invention is characterized in that a cooling profile similar to that of the cooling step in the "method for producing zirconia composite ceramics of the present invention" is adopted for cooling. Since the obtained zirconia prosthesis is made of the zirconia composite ceramic obtained by the "method for producing zirconia composite ceramics of the present invention", it has higher strength than conventional zirconia prosthetics. For example, the biaxial bending strength of the material constituting the zirconia prosthesis obtained by the method for manufacturing a dental zirconia prosthesis of the present invention measured according to JIS T6526:2018 is as high as 800 to 2000 MPa, and is set to 1100 to 2500 MPa. It is also possible. Therefore, the method for manufacturing a dental zirconia prosthesis of the present invention is suitable as a method for manufacturing a prosthesis that requires high strength, such as a long span bridge.

なお、前記複合化ジルコニア仮焼結体からなる被切削加工部を有するジルコニア歯科用ミルブランクは、被切削加工部の材質が前記複合化ジルコニア仮焼結体である点を除き、ジルコニアミルブランクと特に変わる点は無く、例えば被切削部は、円柱の形状に成形された(ソリッド)ブロック状又は板状若しくは盤状に形成された(ソリッド)ディスク状が好ましく、必要に応じてこれを切削加工機に取り付け可能にするための保持部を有してもよい。また、上記ジルコニアミルブランクをCAD/CAMシステムを用いて切削加工することにより、目的とする歯科用補綴物の形状に対応する形状を有する半製品を得る方法も、従来法と同様にして行うことができる。さらに、得られた半製品は、CAD/CAMシステムを用いて切削加工後、技工エンジン等を用いてさらに形態を修正したり、表面を研磨したりしてもよい。また、必要に応じて、浸透タイプの着色剤や透明化液等を用いて色調の調整を行ってもよい。 Note that the zirconia dental mill blank having a cut part made of the composite zirconia pre-sintered body is different from the zirconia mill blank except that the material of the cut part is the composite zirconia pre-sintered body. There is no particular difference; for example, the part to be cut is preferably a block (solid) formed into a cylindrical shape, or a disk (solid) formed into a plate or disc shape, and this can be cut as necessary. It may have a holding part to enable it to be attached to a machine. Furthermore, a method for obtaining a semi-finished product having a shape corresponding to the shape of the intended dental prosthesis by cutting the zirconia mill blank using a CAD/CAM system can be carried out in the same manner as the conventional method. I can do it. Further, the obtained semi-finished product may be cut using a CAD/CAM system, and then the shape may be further modified using a technical engine or the like, or the surface may be polished. Further, if necessary, the color tone may be adjusted using a penetrating coloring agent, a clarifying liquid, or the like.

以下、実施例および比較例を示して、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to these examples.

先ず、各実施例および比較例で用いた原材料及びその略称・略号等について説明する。 First, the raw materials used in each example and comparative example and their abbreviations and abbreviations will be explained.

1.ジルコニアベース粉体
・ZpexSmile:東ソー株式会社製酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム含有量0.05質量%、酸化イットリウム含有量9.3質量%、理論密度:6.050g/cm
・Zpex4:東ソー株式会社製酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム含有量0.05質量%、酸化イットリウム含有量6.9質量%、理論密度:6.078g/cm
・Zpex:東ソー株式会社製酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム含有量0.05質量%、酸化イットリウム含有量5.3質量%、理論密度:6.093g/cm
・TZ-8YSB:東ソー株式会社製酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム含有量0.005質量%以下(検出下限以下)、酸化イットリウム含有量13.74質量%、理論密度:6.011g/cm
1. Zirconia base powder ・ZpexSmile: Zirconium oxide manufactured by Tosoh Corporation, aluminum oxide content 0.05% by mass, yttrium oxide content 9.3% by mass, theoretical density: 6.050g/cm 3
・Zpex4: Zirconium oxide manufactured by Tosoh Corporation, aluminum oxide content 0.05% by mass, yttrium oxide content 6.9% by mass, theoretical density: 6.078g/cm 3
・Zpex: Zirconium oxide manufactured by Tosoh Corporation, aluminum oxide content 0.05% by mass, yttrium oxide content 5.3% by mass, theoretical density: 6.093g/cm 3
- TZ-8YSB: Zirconium oxide manufactured by Tosoh Corporation, aluminum oxide content 0.005% by mass or less (below the detection limit), yttrium oxide content 13.74% by mass, theoretical density: 6.011 g/cm 3 .

2.二酸化ケイ素ゾル
・LUDOX-LS:シグマアルドリッチ社製二酸化ケイ素ゾル、含有量30質量パーセント、一次粒子径12nm、分散媒水
・LUDOX-SM:シグマアルドリッチ社製二酸化ケイ素ゾル、含有量30質量パーセント、一次粒子径7nm、分散媒水。
2. Silicon dioxide sol ・LUDOX-LS: Silicon dioxide sol manufactured by Sigma-Aldrich, content 30% by mass, primary particle size 12 nm, dispersion medium water ・LUDOX-SM: Silicon dioxide sol manufactured by Sigma-Aldrich, content 30% by mass, primary Particle size 7 nm, dispersion medium water.

3.二酸化ケイ素前駆体等
・LUDOX-LS:シグマアルドリッチ社製二酸化ケイ素ゾル、含有量30質量パーセント、一次粒子径12nm、分散媒水
・TEOS:テトラエトキシシランSi(OC、東京化成工業株式会社製、ケイ素1分子換算の分子量208g/mol。
3. Silicon dioxide precursor, etc. ・LUDOX-LS: Silicon dioxide sol manufactured by Sigma-Aldrich, content 30% by mass, primary particle diameter 12 nm, dispersion medium water ・TEOS: Tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 , Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Co., Ltd., molecular weight calculated as one molecule of silicon: 208 g/mol.

4.分散媒
・蒸留水:富士フィルム和光純薬株式会社製
・エタノール:富士フィルム和光純薬株式会社製。
4. Dispersion medium - Distilled water: Manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. - Ethanol: Manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

実施例1(浸漬法により得られた複合化ジルコニア仮焼結体を用いた例)
(1)収着用微多孔性仮焼結体の製造及び評価
ZpexSmile(第一の原料組成物)1.5gを直径20mmのプレス用金型を用いて、最大荷重200MPaで一軸プレスすることにより円盤状の成形体(厚さ:1.45mm)を得た。その後、成形体を、リングファーネスを用いて、1000℃、30分の条件で仮焼結して収着用微多孔性仮焼結体となる微多孔性仮焼結体(厚さ:1.45mm)を得た。得られた円盤状の微多孔性仮焼結体の質量と体積から密度を算出し、これを理論焼結密度で除することにより相対密度を求めたころ、49.8%であった。
Example 1 (Example using composite zirconia pre-sintered body obtained by dipping method)
(1) Production and evaluation of microporous temporary sintered body for adsorption 1.5 g of ZpexSmile (first raw material composition) was uniaxially pressed using a press mold with a diameter of 20 mm at a maximum load of 200 MPa to form a disk. A shaped body (thickness: 1.45 mm) was obtained. Thereafter, the molded body is pre-sintered using a ring furnace at 1000°C for 30 minutes to obtain a microporous pre-sintered body for adsorption (thickness: 1.45 mm). ) was obtained. The density was calculated from the mass and volume of the obtained disc-shaped microporous temporary sintered body, and the relative density was determined by dividing this by the theoretical sintered density, which was 49.8%.

また、これとは別に、使用する粉体量を6.5gに変更する以外は同様にして厚さ5mmの円盤状の微多孔性仮焼結体を作製後、5mm×5mm×5mmの角柱状に切り出しを行って、平均細孔径測定試料を作製し、平均細孔径を測定したところ、平均細孔径は、103nmであった。なお、平均細孔径は、全自動多機能性水銀ポロシメーター(カンタクローム社製「POREMASTER」)を用い、水銀表面張力を480erg/cm、接触角を140°、排出接触角を140°、圧力を0~50000psiaで行った。 Separately, a disk-shaped microporous temporary sintered body with a thickness of 5 mm was prepared in the same manner except that the amount of powder used was changed to 6.5 g, and then a prismatic sintered body with a size of 5 mm x 5 mm x 5 mm was prepared. A sample was cut out to prepare an average pore diameter measurement sample, and the average pore diameter was measured, and the average pore diameter was found to be 103 nm. The average pore diameter was determined using a fully automatic multifunctional mercury porosimeter (“POREMASTER” manufactured by Quantachrome), with a mercury surface tension of 480 erg/cm 2 , a contact angle of 140°, a discharge contact angle of 140°, and a pressure of 480 erg/cm 2 . It was performed at 0 to 50,000 psia.

(2)収着工程及び得られた複合化ジルコニア仮焼結体の評価
LUDOX-LS 0.03gとイオン交換水 10mLを混合し二酸化ケイ素ゾルを調製した。収着用微多孔性仮焼結体の製造工程にて得られた収着用微多孔性仮焼結体を調製した二酸化ケイ素ゾルに常温常圧(25℃1気圧)下で浸漬し、1時間静置した後に、二酸化ケイ素ゾルから取り出し、120℃に設定したホットスターラー上で20分間乾燥を行い、複合化ジルコニア仮焼結体を得た。別途同様にして作製した複合化ジルコニア仮焼結体について電界放出型電子プローブマイクロアナライザ(FE-EPMA)分析を行い、その結果に基づいて二酸化ケイ素の含有量を求めたところ、0.24質量%であった。
(2) Sorption process and evaluation of the obtained composite zirconia temporary sintered body A silicon dioxide sol was prepared by mixing 0.03 g of LUDOX-LS and 10 mL of ion-exchanged water. The microporous temporary sintered body for adsorption obtained in the manufacturing process of the microporous temporary sintered body for adsorption was immersed in the prepared silicon dioxide sol at room temperature and normal pressure (25°C, 1 atm), and left still for 1 hour. After that, it was taken out from the silicon dioxide sol and dried on a hot stirrer set at 120° C. for 20 minutes to obtain a composite zirconia temporary sintered body. A field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA) analysis was performed on a composite zirconia pre-sintered body separately prepared in the same manner, and the silicon dioxide content was determined to be 0.24% by mass based on the results. Met.

(3)焼結工程、冷却工程及び得られたジルコニア複合セラミックスの評価
得られた複合化ジルコニア仮焼結体を電気炉にて室温から1450℃まで3時間で昇温した後、1450℃で2時間保持後、1次冷却温度である500℃まで600℃/時で、焼結炉内で徐冷し、500℃に達した時点で室温に取り出し1500℃/時で、50℃以下まで急冷することによりジルコニア複合セラミックスを得た。得られたジルコニア複合セラミックスについて、次のようにして二軸曲げ強さ及び透明性を評価したところ、二軸曲げ強さは1065MPaであり、コントラスト比:Yb/Ywは0.648であった。
(3) Sintering process, cooling process, and evaluation of the obtained zirconia composite ceramics The obtained composite zirconia temporary sintered body was heated in an electric furnace from room temperature to 1450°C for 3 hours, and then heated to 1450°C for 2 hours. After holding for a period of time, it is slowly cooled in a sintering furnace at a rate of 600°C/hour to the primary cooling temperature of 500°C, and when it reaches 500°C, it is taken out to room temperature and rapidly cooled to below 50°C at a rate of 1500°C/hour. As a result, zirconia composite ceramics were obtained. When the biaxial bending strength and transparency of the obtained zirconia composite ceramic were evaluated as follows, the biaxial bending strength was 1065 MPa, and the contrast ratio: Yb/Yw was 0.648.

[二軸曲げ強さの評価]
株式会社島津製作所社製の試験機を用い、JIS T6526:2018に従い、クロスヘッド速度1.0mm/min、支持円の直径10mm、圧子直径1.4mmの条件で測定を行った。また、下記式にて二軸曲げ強さを算出した。
δ=-0.2387×P×(X-Y)/b
X=(1+ν)×ln[(r2/r3)]+[(1-ν)/2]×(r2/r3)
Y=(1+ν)×[1+{ln(r1/r3)}]+(1-ν)×(r1/r3)
δ[MPa]:2軸曲げ強さ
P[N]:試験力
b[mm]:試験片厚さ
ν:ポアソン比(0.31)
r1[mm]:支持円半径
r2[mm]:圧子半径
r3[mm]:試験片半径。
[Evaluation of biaxial bending strength]
Using a testing machine manufactured by Shimadzu Corporation, measurements were performed in accordance with JIS T6526:2018 under the conditions of a crosshead speed of 1.0 mm/min, a support circle diameter of 10 mm, and an indenter diameter of 1.4 mm. Further, the biaxial bending strength was calculated using the following formula.
δ=-0.2387×P×(X-Y)/b 2
X=(1+ν)×ln[(r2/r3) 2 ]+[(1−ν)/2]×(r2/r3) 2
Y=(1+ν)×[1+{ln(r1/r3) 2 }]+(1-ν)×(r1/r3) 2
δ [MPa]: Biaxial bending strength
P[N]: Testing power
b [mm]: Test piece thickness
ν: Poisson's ratio (0.31)
r1 [mm]: Support circle radius
r2 [mm]: Indenter radius
r3 [mm]: Test piece radius.

[透明性評価]
本焼結体を耐水研磨紙#800、#1500、#3000を用いて研磨して1mm厚とし、その後、ポーセレン・ハイブリットレジン・ジルコニア用研磨材であるスーパースターV(日本歯科工業社製)を用いて両面を鏡面研磨して透明性評価用サンプルとした。透明性は、上記サンプルについて分光光度計(東京電色製、分光型測色計「TC-1800MKII」)を用いて、背景色黒、背景色白で分光反射率を測定し、背景色黒におけるY値(Yb)を背景色白におけるY値(Yw)で除したコントラスト比:Yb/Ywで評価した。なお、Yb/Ywが小さいほど透明となる。
[Transparency evaluation]
This sintered body was polished to a thickness of 1 mm using water-resistant abrasive paper #800, #1500, and #3000, and then Superstar V (manufactured by Nippon Dental Industry Co., Ltd.), which is an abrasive for porcelain, hybrid resin, and zirconia, was applied. Both sides were polished to a mirror finish to prepare a sample for transparency evaluation. Transparency was determined by measuring the spectral reflectance of the above sample with a black background and a white background using a spectrophotometer (Tokyo Denshoku, spectrophotometer TC-1800MKII). Evaluation was made using the contrast ratio: Yb/Yw, which is the value (Yb) divided by the Y value (Yw) for a white background. Note that the smaller Yb/Yw is, the more transparent the material is.

実施例2~7及び比較例1~4
ジルコニアベース粉体の種類、二酸化ケイ素ゾルの種類と配合量及び冷却条件を表2及び表3に示すように変える他は実施例1と同様にして微多孔性仮焼結体、複合化ジルコニア仮焼結体及びジルコニア複合セラミックスを製造し、実施例と同様にして評価を行った。評価結果を表5に示す。なお、表2及び3中の「↑」は「同上」を意味し、「1次冷却工程」おける「冷却温度」は「1次冷却温度」を意味する。
Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 4
A microporous temporary sintered body and a composite zirconia temporary sintered body were prepared in the same manner as in Example 1, except that the type of zirconia base powder, the type and amount of silicon dioxide sol, and the cooling conditions were changed as shown in Tables 2 and 3. A sintered body and a zirconia composite ceramic were manufactured and evaluated in the same manner as in the examples. The evaluation results are shown in Table 5. In addition, "↑" in Tables 2 and 3 means "same as above", and "cooling temperature" in "primary cooling step" means "primary cooling temperature".

実施例8(事前添加法により得られた複合化ジルコニア仮焼結体を用いた例)
(1)複合化ジルコニア仮焼結体の製造及び評価
ZpexSmile 30gと蒸留水 150gを秤量後、LUDOX―LS 0.2gを添加し、10分撹拌子を用いて混合した。その後、エバポレーターを用い、50℃にて減圧することで水を除去し、原料組成物粉体(第二の原料組成物)を得た。
Example 8 (Example using composite zirconia pre-sintered body obtained by pre-addition method)
(1) Production and evaluation of composite zirconia temporary sintered body After weighing 30 g of ZpexSmile and 150 g of distilled water, 0.2 g of LUDOX-LS was added and mixed using a stirrer for 10 minutes. Thereafter, water was removed by reducing the pressure at 50° C. using an evaporator to obtain a raw material composition powder (second raw material composition).

得られた原料組成物粉体1.5gを直径20mmのプレス用金型を用いて、最大荷重200MPaで一軸プレスすることにより円盤状の成形体(厚さ:1.45mm)を得た。その後、成形体を、リングファーネスを用いて、1000℃、30分の条件で仮焼結して複合化ジルコニア仮焼結体(厚さ:1.45mm)を得た。別途同様にして作製した複合化ジルコニア仮焼結について蛍光X線分析装置(XRF)分析を行い、その結果に基づいて二酸化ケイ素換算の二酸化ケイ素源材料の含有量を求めたところ、0.21質量%であった。 A disk-shaped molded body (thickness: 1.45 mm) was obtained by uniaxially pressing 1.5 g of the obtained raw material composition powder using a press mold with a diameter of 20 mm at a maximum load of 200 MPa. Thereafter, the molded body was pre-sintered using a ring furnace at 1000° C. for 30 minutes to obtain a composite zirconia pre-sintered body (thickness: 1.45 mm). Separately, the pre-sintered composite zirconia produced in the same manner was analyzed using an X-ray fluorescence spectrometer (XRF), and based on the results, the content of the silicon dioxide source material in terms of silicon dioxide was determined to be 0.21 mass. %Met.

(2)焼結工程、冷却工程及び得られたジルコニア複合セラミックスの評価
得られた複合化ジルコニア仮焼結体を実施例1と同様にして焼結し、ジルコニア複合セラミックスを得た。得られたジルコニア複合セラミックスについて、二軸曲げ強さを評価したところ、二軸曲げ強さは1044MPaであった。
(2) Sintering process, cooling process, and evaluation of the obtained zirconia composite ceramic The obtained composite zirconia temporary sintered body was sintered in the same manner as in Example 1 to obtain a zirconia composite ceramic. When the biaxial bending strength of the obtained zirconia composite ceramic was evaluated, the biaxial bending strength was 1044 MPa.

実施例9~10及び比較例5~7
ジルコニアベース粉体の種類、二酸化ケイ素前駆体の種類と配合量、分散媒の種類及び冷却条件を表6及び表7に示すように変える他は実施例8と同様にして複合化ジルコニア仮焼結体及びジルコニア複合セラミックスを製造し、実施例8と同様にして評価を行った。評価結果を表8に示す。
Examples 9-10 and Comparative Examples 5-7
Composite zirconia pre-sintering was carried out in the same manner as in Example 8, except that the type of zirconia base powder, the type and amount of silicon dioxide precursor, the type of dispersion medium, and the cooling conditions were changed as shown in Tables 6 and 7. A body and a zirconia composite ceramic were manufactured and evaluated in the same manner as in Example 8. The evaluation results are shown in Table 8.

実施例1~10の結果から理解されるように、本発明で規定する条件を満たす方法にてジルコニア複合セラミックスを製造した場合に、高い強度を有する焼結体が得られ、同量の酸化イットリウムからなる安定化剤及び酸化アルミニウム添加剤を含む従来のジルコニア焼結体と比較し二軸曲げ強さの強度向上率が15%以上であることが分かる。これに対し、1次冷却温度が規定する下限未満である比較例1、2、5及び、一次冷却工程の冷却速度が規定する下限未満である比較例3は、本焼結体の二軸曲げ強さが、同量の酸化イットリウムからなる安定化剤及び酸化アルミニウム添加剤を含む従来のジルコニア焼結体と比較し僅かに強度が向上する傾向は見られるが、強度向上率が15%未満である。また、酸化アルミニウムの含有量が本発明で規定する下限値未満である比較例4では、二軸曲げ強さの向上が見られない。さらに、二酸化ケイ素の含有量が本発明で規定する上限値より多い比較例6では、二酸化ケイ素が脆弱層となるため二軸曲げ強さが低下し、一方で二酸化ケイ素の含有量が本発明で規定する下限値未満である比較例7では、二酸化ケイ素の含有量が少ないために、十分な強度向上効果が得られなかった。 As understood from the results of Examples 1 to 10, when zirconia composite ceramics are manufactured by a method that satisfies the conditions specified in the present invention, a sintered body with high strength can be obtained, and the same amount of yttrium oxide can be obtained. It can be seen that the strength improvement rate in biaxial bending strength is 15% or more compared to the conventional zirconia sintered body containing a stabilizer consisting of the following and an aluminum oxide additive. On the other hand, in Comparative Examples 1, 2, and 5, in which the primary cooling temperature was less than the prescribed lower limit, and in Comparative Example 3, in which the cooling rate of the primary cooling step was less than the prescribed lower limit, biaxial bending of the main sintered body There is a tendency for the strength to be slightly improved compared to conventional zirconia sintered bodies containing the same amount of yttrium oxide stabilizer and aluminum oxide additive, but the strength improvement rate is less than 15%. be. Further, in Comparative Example 4 in which the content of aluminum oxide is less than the lower limit defined by the present invention, no improvement in biaxial bending strength is observed. Furthermore, in Comparative Example 6, where the content of silicon dioxide is higher than the upper limit specified by the present invention, the silicon dioxide becomes a brittle layer, resulting in a decrease in biaxial bending strength. In Comparative Example 7, where the content was less than the prescribed lower limit, a sufficient strength improvement effect could not be obtained because the content of silicon dioxide was small.

参考例1~5(二酸化ケイ素成分と複合化していない従来の仮焼結体を用いて従来のジルコニア焼結体を製造した例)
参考例1では、二酸化ケイ素ゾルの代わりに二酸化ケイ素を含まないイオン交換水10mLを用いて浸漬を行う他は実施例1と同様にして複合化ジルコニア仮焼結体及びジルコニア複合セラミックスを得た。また参考例2~5では、ジルコニアベース粉体の種類及び冷却条件を表4に示すように変える他は参考例1と同様にして複合化ジルコニア仮焼結体及びジルコニア複合セラミックスを製造した。なお、ジルコニアベース粉体、仮焼結条件及び本焼結条件、冷却条件については、参考例1は実施例1と、参考例2は比較例2と同じであり、参考例3及び4は、夫々実施例6及び7と同じである。得られた複合化ジルコニア仮焼結体及びジルコニア複合セラミックスの評価結果を表5に示す。
Reference Examples 1 to 5 (Examples in which conventional zirconia sintered bodies were manufactured using conventional temporary sintered bodies that were not composited with silicon dioxide components)
In Reference Example 1, a composite zirconia pre-sintered body and a zirconia composite ceramic were obtained in the same manner as in Example 1, except that 10 mL of ion-exchanged water not containing silicon dioxide was used instead of the silicon dioxide sol for immersion. Further, in Reference Examples 2 to 5, composite zirconia pre-sintered bodies and zirconia composite ceramics were produced in the same manner as in Reference Example 1, except that the type of zirconia base powder and the cooling conditions were changed as shown in Table 4. Regarding the zirconia base powder, preliminary sintering conditions, main sintering conditions, and cooling conditions, Reference Example 1 is the same as Example 1, Reference Example 2 is the same as Comparative Example 2, and Reference Examples 3 and 4 are the same as Example 1. The same as Examples 6 and 7, respectively. Table 5 shows the evaluation results of the obtained composite zirconia pre-sintered body and zirconia composite ceramics.

表5に示されるように、実施例1及び実施例6、7で得られた本焼結体の二軸曲げ強さはいずれも15%以上向上している。また、参考例1と2の比較から明らかなように、二酸化ケイ素を含まない場合には、本発明の冷却条件を用いた場合にも、二軸曲げ強さ向上は見られない。 As shown in Table 5, the biaxial bending strength of the sintered bodies obtained in Example 1 and Examples 6 and 7 was improved by 15% or more. Moreover, as is clear from the comparison between Reference Examples 1 and 2, when silicon dioxide is not included, no improvement in biaxial bending strength is observed even when the cooling conditions of the present invention are used.

Claims (3)

酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部、酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部、及び二酸化ケイ素又はその前駆体:0.05~5.0質量部(但し、二酸化ケイ素の前駆体の質量部は、二酸化ケイ素換算の質量部を表す。)を含み、且つ前記酸化ジルコニウムの仮焼結体を主要構造として含む、複合化ジルコニア仮焼結体を準備する仮焼結体準備工程;
前記仮焼体準備工程で準備された前記複合化ジルコニア仮焼結体を1250~1800℃の温度で焼結する焼結工程;及び
前記焼結工程で焼結された焼結体を冷却する冷却工程を含むジルコニア系セラミックスの製造方法であって、
前記冷却工程は、前記焼結体を100~900(℃/時間)の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する第一冷却工程と、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間)の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する第二冷却工程を含む、
ことを特徴とする、ジルコニア複合セラミックスの製造方法。
Zirconium oxide: 100 parts by mass, stabilizer consisting of yttrium oxide: 4 to 14 parts by mass, aluminum oxide additive: 0.005 to 0.3 parts by mass, and silicon dioxide or its precursor: 0.05 to 5. 0 parts by mass (however, the parts by mass of the silicon dioxide precursor represent parts by mass in terms of silicon dioxide), and the composite zirconia pre-sintered body contains the pre-sintered body of the zirconium oxide as a main structure. Temporary sintered body preparation process for preparing the body;
A sintering step of sintering the composite zirconia pre-sintered body prepared in the pre-sintered body preparation step at a temperature of 1250 to 1800°C; and a cooling step of cooling the sintered body sintered in the sintering step. A method for producing zirconia-based ceramics, comprising the steps of:
The cooling step is a first cooling step in which the sintered body is cooled at a cooling rate of 100 to 900° C./hour until it reaches a primary cooling temperature, which is a predetermined temperature selected from the range of 400 to 900° C. , a second cooling step in which the sintered body cooled to the primary cooling temperature in the first cooling step is cooled to 50° C. or less at a cooling rate of 1000 to 9000° C./hour,
A method for producing zirconia composite ceramics, characterized by:
前記仮焼結体準備工程が、
(A)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体を含む第一の原料組成物を所定の形状に成形した後に600~1200℃で仮焼結することにより、相対密度が45~65%で外部に向かって開口した細孔を有する微多孔性仮焼結体を得る工程;及び
酸化ジルコニウム100質量部に対して0.05~5.0質量部の二酸化ケイ素の微粒子を前記工程で得られた微多孔性仮焼結体の細孔内に収着させる工程を含み、
前記微多孔性仮焼結体の細孔内に二酸化ケイ素の微粒子が収着された複合化ジルコニア仮焼結体を準備する工程であるか、又は
(B)酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部及び酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部を含むジルコニアベース粉体と、「動的光散乱法で測定される平均1次粒子径が1~500nmである非晶質二酸化ケイ素粒子」及び/又は「焼結することにより二酸化ケイ素化合物に転化し得るケイ素含有物質からなる二酸化ケイ素源材料」からなる「二酸化ケイ素の前駆体」:0.05~5.0質量部と、が均一に分散している第二の原料組成物を調製する原料組成物調製工程;
前記第二の原料組成物を成形して所定の形状を有する成形体を得る成形工程;並びに
600~1200℃で前記成形体を仮焼結する仮焼結工程;を含み、
前記仮焼結工程で得られた仮焼結体からなる複合化ジルコニア仮焼結体を準備する工程である、
請求項1に記載のジルコニア複合仮焼結体の製造方法。
The provisional sintered body preparation step
(A) A first raw material containing a zirconia base powder containing 100 parts by mass of zirconium oxide, 4 to 14 parts by mass of a stabilizer consisting of yttrium oxide, and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive. A step of forming a composition into a predetermined shape and then pre-sintering it at 600-1200°C to obtain a microporous pre-sintered body having a relative density of 45-65% and having pores opening toward the outside. ; and a step of sorbing 0.05 to 5.0 parts by mass of silicon dioxide fine particles per 100 parts by mass of zirconium oxide into the pores of the microporous pre-sintered body obtained in the above step,
A step of preparing a composite zirconia temporary sintered body in which fine particles of silicon dioxide are sorbed into the pores of the microporous temporary sintered body, or (B) Zirconium oxide: 100 parts by mass, yttrium oxide. A zirconia base powder containing 4 to 14 parts by mass of a stabilizer consisting of 4 to 14 parts by mass and 0.005 to 0.3 parts by mass of an aluminum oxide additive; "Precursor of silicon dioxide" consisting of "amorphous silicon dioxide particles having a particle size of 1 to 500 nm" and/or "a silicon dioxide source material consisting of a silicon-containing substance that can be converted into a silicon dioxide compound by sintering": 0. A raw material composition preparation step of preparing a second raw material composition in which 05 to 5.0 parts by mass are uniformly dispersed;
a molding step of molding the second raw material composition to obtain a molded body having a predetermined shape; and a pre-sintering step of pre-sintering the molded body at 600 to 1200°C;
A step of preparing a composite zirconia temporary sintered body made of the temporary sintered body obtained in the temporary sintering step,
A method for producing a zirconia composite presintered body according to claim 1.
酸化ジルコニウム:100質量部、酸化イットリウムからなる安定化剤:4~14質量部、酸化アルミニウム添加剤:0.005~0.3質量部、及び二酸化ケイ素又はその前駆体:0.05~5.0質量部(但し、二酸化ケイ素の前駆体の質量部は、二酸化ケイ素換算の質量部を表す。)を含み、且つ前記酸化ジルコニウムの仮焼結体を主要構造として含む、複合化ジルコニア仮焼結体からなる被切削加工部を有するジルコニア歯科用ミルブランクをCAD/CAMシステムを用いて切削加工することにより、目的とする歯科用補綴物の形状に対応する形状を有する半製品を得る切削加工工程;
前記工程で得られた半製品を、1250~1800℃の温度で焼結する焼結工程;及び
前記焼結工程で焼結された焼結体を冷却する冷却工程を含む歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法であって、
前記冷却工程は、前記焼結体を100~900(℃/時間)の冷却速度で400~900℃の範囲から選ばれる所定の温度である1次冷却温度になるまで冷却する第一冷却工程と、前記第一冷却工程で前記1次冷却温度まで冷却された焼結体を1000~9000(℃/時間)の冷却速度で50℃以下になるまで冷却する第二冷却工程を含む、
ことを特徴とする、歯科用ジルコニアセラミックス補綴物の製造方法。
Zirconium oxide: 100 parts by mass, stabilizer consisting of yttrium oxide: 4 to 14 parts by mass, aluminum oxide additive: 0.005 to 0.3 parts by mass, and silicon dioxide or its precursor: 0.05 to 5. 0 parts by mass (however, the parts by mass of the silicon dioxide precursor represent parts by mass in terms of silicon dioxide), and the composite zirconia pre-sintered body contains the pre-sintered body of the zirconium oxide as a main structure. A cutting process in which a semi-finished product having a shape corresponding to the shape of the intended dental prosthesis is obtained by cutting a zirconia dental mill blank having a part to be cut consisting of a body using a CAD/CAM system. ;
A dental zirconia ceramic prosthesis comprising: a sintering step of sintering the semi-finished product obtained in the above step at a temperature of 1250 to 1800°C; and a cooling step of cooling the sintered body sintered in the sintering step. A method of manufacturing,
The cooling step is a first cooling step in which the sintered body is cooled at a cooling rate of 100 to 900° C./hour until it reaches a primary cooling temperature, which is a predetermined temperature selected from the range of 400 to 900° C. , a second cooling step in which the sintered body cooled to the primary cooling temperature in the first cooling step is cooled to 50° C. or less at a cooling rate of 1000 to 9000° C./hour,
A method for manufacturing a dental zirconia ceramic prosthesis, characterized by:
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