JP4716633B2 - 低膨張の全陶材のコア及び合金用の陶材組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、低膨張の陶材組成物に関するものであり、より詳細には歯科用修復物の製作に有用な低膨張、低い熟成温度の陶材組成物に関するものである。
【０００２】
（関連文献の説明）
陶材物質は、自然に見える歯科用修復物を得るために歯科業において使用されている。陶材が置き換わらなければならない歯に非常に似せるために着色されたり、口腔の内側の退化に対抗し、かつ哺乳類の組織と連続して何年も接触した後でさえも生体適合性が要求されるため、この目的のために、陶材は非常に望まれている。修復物は、金属に融合した陶材（porcelain fused to metal；ＰＦＭ）として、又はオールセラミックの修復物としてのいずれか一方に分類され得る。
【０００３】
典型的には、ＰＦＭ修復物は、金属合金の骨組みに、水性スラリー状の歯科用陶材粉末を塗工し、高温で陶材を焼成して、自然な歯生状態の様相を有する硬い不浸透性の陶材層を形成させることによって製造される。当業者は、陶材の焼成温度が、金属の骨組みに使用される物質と適合しなければならないことを重要であることを認識している。例えば、チタン及びチタン合金では、アルファ結晶構造がそれほど有用性のないベータ結晶構造へ転移する温度以下の焼成温度を有する被覆陶材が必要とされる。焼成及び冷却中に生じる、熱膨張の不釣合いによる応力によって、陶材層中に応力割れが生じないようにするために、陶材の熱膨張性能が金属の熱膨張性能と適合することが更に重要である。
【０００４】
今日、歯科業において、金属合金の骨組みの変わりにセラミックコアを使用して、オールセラミックの歯科用修復物を使用する傾向が高まってきている。セラミックが歯科用修復物のコアとして使用される場合、セラミック製の骨組み又はコーピング（coping）に塗工されるいずれの陶材もまた、コア及び／又は陶材に応力割れが生じるのを防ぐために、セラミックの熱膨張係率と適合する熱膨張係率（ＣＴＥ）を有していなければならない。
【０００５】
歯科用修復物の製造に使用される金属合金及びセラミックは、約１３×１０^−６／℃〜約１７×１０^−６／℃の範囲の、適度に高い熱膨張係率を有するのが典型的である。これらの膨張が適度に高いコア物質と熱的に適合し、得られる歯科用修復物に滑らかな、融合ガラス質表面を与える、多くの陶材組成物が、当該技術分野において知られている。しかしながら、殆どの陶材組成物は、低膨張の合金及びセラミック、即ち約７×１０^−６／℃〜約１３×１０^−６／℃の範囲の熱膨張係率を有するこれらの合金及びセラミックと共に使用するのには適さない。
【０００６】
即ち、当該技術分野において、低膨張のコア物質と熱的に適合し得たり、約８５０℃以下の熟成温度を有し、化学的及び熱的に安定であり、かつ低膨張の合金及び陶材に塗工された際に滑らかで、研磨の必要のない表面を与える陶材組成物が要求されている。
【０００７】
（発明の簡単な要約）
上記に述べられている欠点及び不利益は、１つの実施態様においては、以下からなる約８５０℃未満の熟成温度を有する非晶質のガラス相からなる歯科用陶材組成物によって、克服又は軽減される。：
成分 量（重量％）
ＳｉＯ_２ ５５〜７５
Ｂ_２Ｏ_３ ２．６〜６
Ａｌ_２Ｏ_３ ３〜４．９
ＺｎＯ ０〜３
ＣａＯ ０〜３
ＭｇＯ ０．５〜３
ＺｒＯ_２ ０〜３
ＢａＯ ０〜２
Ｌｉ_２Ｏ ０．８〜２
Ｋ_２Ｏ ０〜６．５
Ｎａ_２Ｏ ２〜１５
Ｔｂ_４Ｏ_７ ０〜１
ＴｉＯ_２ ０〜３
ＣｅＯ_２ ０〜１
Ｆ ０〜２
【０００８】
本発明の上記に議論されたもの、及び他の特徴及び利点は、下記の詳細な説明から当業者によって認識され、理解されるであろう。
【０００９】
（発明の詳細な説明）
融合性が低く、チタン、チタン合金及びセラミックコアと共に使用するのに適し、かつ歯科用修復物に対して非常に滑らかな表面を与える歯科用陶材組成物は、約８５０℃未満の熟成温度及び約７×１０^−６／℃〜約１１×１０^−６／℃の熱膨張係率（２５℃〜５００℃）を有する非晶質のガラス相からなる。この組成物によって、ベニヤ板、歯冠及びブリッジ（固定された部分義歯）等の単一及び複数の単位の修復物、インレー及びアンレー用の被覆陶材として、特定の有用性が見出された。
【００１０】
歯科用陶材組成物は、重量％を基準として、下記からなる。：
【表１】

歯科用陶材組成物は、低膨張の陶材コア及び合金骨組の熱安定温度と一致する温度で熟成する非晶質ガラスである。即ち、陶材は、コアと化学結合を形成し、コアの熱膨張値約２×１０^−６／℃内の熱膨張値を有する。Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、Ｆ、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ及びＳｎＯ_２等の成分が、これらのガラスに添加されて、これらの陶材と共に使用されるコアに湿潤性及び優れた結合を与える。ＺｎＯ及びＴｉＯ_２は、陶材組成物がチタン及びチタン合金と共に使用され得る場合に、特に有用である。
【００１１】
陶材組成物は、化学的に及び熱的に安定であり、歯の解剖学的構造の形状を真似る、歯科用修復物の必要とされる形状に維持するのに十分な粘度を焼成温度において有する。陶材組成物は、約８５０℃を越えない温度で焼成される。陶材組成物は、理論密度のほぼ１００％まで焼成され、従って口内環境において必要な硬い、不浸透性の表面を形成する。
【００１２】
本発明の組成物の好ましい特徴は、低い熟成温度を達成するのに効果的であると同時に、陶材の熱膨張を低く、また化学耐性を高く維持する、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３及びＭｇＯの組み合わせである。Ｂ_２Ｏ_３は熱膨張及び熟成温度を下げることが多いが、それは同時に組成物全体の約３〜４重量％以上含まれる場合、陶材の化学耐性を低下させ得る。それ故に、化学耐性を高く維持しながら、膨張及び熟成温度を低くするために、Ｂ_２Ｏ_３はＡｌ_２Ｏ_３及びＭｇＯと組み合わせて使用されるのが好ましい。
【００１３】
陶材組成物は、上記表に示される組成を生じさせるのに、十分な前駆体成分を一緒に溶解させることによって調製される。適する前駆体としては、シリカ、アルミナ、ホウ酸、長石、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム又はフッ化リチウム、又は望む場合には、上記表に示される組成物を生じさせる比率で混合される、実際の酸化物が挙げられる。
【００１４】
この様な物質の調製は、当該技術分野においてよく知られている。物質を、好ましくは２００メッシュの篩（Tyler series）を通過する程度に十分細かい粉末等の細かく粉砕された粉末状で、混合した後に、前駆体及び／又は酸化物を、少なくとも約１１００℃、好ましくは少なくとも約１２３０℃の温度まで、ルツボ中で加熱して、ガラスを形成させる。次いで、溶融したガラスを、水中で急冷させ、乾燥させ、ボールミル中で粉砕させて、粉末状の陶材物質を得る。粉末は２００メッシュの篩（Tyler series）を通過する程度に十分細かく粉砕されるのが好ましい。次いで、乳白剤、顔料及び蛍光剤を、ボディ及びインサイザル（incisal）の陶材組成物の場合には約５重量％までの量で、また不透明体の場合には３０重量％までの量で、この粉末に添加する。
【００１５】
陶材組成物の特性は、下記のよく知られている原理を適用することによって調節することができる。上記表に記載される成分割合の範囲内で、望む場合には、ＳｉＯ_２及び／又はＢ_２Ｏ_３の割合を減らすことによって、及び／又は、アルカリ金属の酸化物の割合を高めることによって、熱膨張係率を高くすることができる。融合点は、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ及び／又はアルカリ金属の酸化物の割合を高めることによって低下させることができる。２種類のアルカリ金属の酸化物の間として、Ｎａ_２Ｏ：Ｋ_２Ｏの比を高めることによって、融合点を低下させることができる。しかしながら、アルカリの酸化物の錯体混合物が使用される場合、所謂混合されたアルカリの現象は、組成物の特性に直線的には影響しない。熱膨張係率及び融合温度を細かく調節するために、これらの原理を適用することは、十分陶材の分野の技術範囲内である。
【００１６】
望む場合には、適当な美観を達成するために、陶材組成物からなる１又はそれ以上の層を、それぞれ別々に焼成され、コア上に塗工し得る。この様に、例えば、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ、ＺｒＳｉＯ_４等の乳白剤を含有する不透明層を、コア上に塗工して、焼成してもよい。その後、又はそれに代えて、所望の色合いに着色層に色を付けるために、バナジウム塩、マンガン酸塩、クロム酸塩又は他の遷移金属化合物等の１又はそれ以上の従来の顔料を含有する着色層を塗工してもよい。次いで、不透明層及び／又は着色層は、本発明の陶材組成物からなる半透明層でオーバーコート（続く焼成後に）され得る。この方法においては、例えば歯肉領域とは修復物の先端を異なる色合いにする等の、特別な効果を得ることができる。各層は、水中の陶材の粉末からなるペースをコア上に塗工し、所望の形状に形を整え、ついで焼成する等の、通常の方法でコアに塗工される。
【００１７】
代わりの実施態様において、焼成温度及び熱膨張を変えるために、粉末状（フリット）の非晶質ガラスを、第二のガラスフリット、ガラス−セラミックフリット及び／又は結晶質フィラーと混合する。適する結晶質フィラーは、ムライト又はアルミナ粒子であり、熱膨張を約６〜約７×１０^−６／℃に低下させることができる。好ましくは、平均粒径は、約１０μｍ未満であり、より好ましくは約３μｍ未満である。第二のフリットは、組成物の熟成温度を下げて、膨張を約１１×１０^−６／℃に高めるためには、低めの熟成温度のガラスであり得る。
【００１８】
好ましくは、コア物質としては、リチウムジシリケートガラスセラミック、ジルコニア及びマイカガラスセラミック、並びに、約７〜約１３×１０^−６／℃の範囲の熱膨張を有する他のセラミックコアが挙げられる。適する金属及び合金コアとしては、Ｔｉ及びＴｉ合金をベースとする物質が挙げられる。
【００１９】
本発明の方法は、さらに下記実施例によって説明されるが、下記の実施例は例示であり、限定されることを意味するものではない。
【００２０】
（実施例及び参考例）
表２は、本発明による陶材の製造のための配合の例示を示すものである。表内の番号１，２，５，６，７，８は参考例であり、番号３，４，９，１０，１１は実施例である。
【００２１】
【表２】

実施例３の陶材組成物は、歯冠及び３単位のブリッジの形状に、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して、機械にかけられた、熱圧縮されたリチウムジシリケートコア（ＯＰＣ ３Ｇ、American Thermocraft社から入手可能）及びマイカコア（Macor、コーニング社から入手可能）上に被覆陶材として塗工された。両方のセラミックコアの熱膨張は、約１０×１０^−６／℃であった。歯冠は、標準的な粉末から製造する技術を使用して製造され、８００℃で焼成された。６回連続して焼成した後でも、割れは観察されなかった。
【００２２】
実施例１０及び１１の２種類のフリット陶材組成物は、歯冠及び３単位のブリッジの形状に、熱圧縮されたリチウムジシリケートコア（ＯＰＣ ３Ｇ、American Thermocraft社から入手可能）上に被覆陶材として塗工された。これらの修復物は、表に示される温度で６回まで焼成させられた。割れもひずみも、観察されなかった。
【００２３】
実施例３、９及び１０の陶材組成物は、イットリアで安定化させられた正方晶質のジルコニアポリクリスタル（ＴＺＰ）コーピング上に塗工された。このコーピングは、コロラド州ゴールデンにあるCoors Ceramics社によって提供され専有の物質から、共に係属中であり、共に譲渡された米国特許出願第０９／３７６９２１号に開示される方法によって、製造された。尚この出願は言及することによって本明細書中に取り入れられる。これらの修復物は、表に示される温度で６回まで焼成させられた。割れもひずみも、観察されなかった。
【００２４】
実施例９の陶材組成物は、化学的溶解性及びＩＳＯ６８７２及びＩＳＯ９６９４仕様書に従った強度測定のための試料にするために使用された。化学的溶解性試験のためのディスク、及び３点曲げ試験のための棒を、ダイ中で圧縮し、ＩＳＯ６８７２の仕様書に従って焼成した。溶解性は、２０マイクログラム／ｃｍ^２であり、３点曲げ強度は、１０５±２３Ｍｐａであった。
【００２５】
好ましい実施態様を示して説明したが、様々な修正及び置換を、本発明の精神及び概念から逸脱しない限り行い得る。即ち、本発明は説明のために記載されており、限定されるものではないことを理解するべきである。

Claims (14)

1. ８５０℃未満の熟成温度を有する非晶質のガラス相からなる歯科用陶材組成物であって、該非晶質のガラス相が下記の組成を含むことを特徴とする歯科用陶材組成物。
   成分 量（重量％）
   ＳｉＯ₂ ５５〜７５
   Ｂ₂Ｏ₃ ２．６〜６
   Ａｌ₂Ｏ₃ ３〜４．９
   Ｎａ₂Ｏ ２〜１５
   ＭｇＯ ０．５〜３
   Ｌｉ₂Ｏ ０．８〜２
2. 更に下記の組成を含むことを特徴とする請求項１に記載の歯科用陶材組成物。
   成分 量（重量％）
   ＺｎＯ ０〜３
   ＣａＯ ０〜３
   ＺｒＯ₂ ０〜３
   ＢａＯ ０〜２
   Ｋ₂Ｏ ０〜６．５
   Ｔｂ₄Ｏ₇ ０〜１
   ＴｉＯ₂ ０〜３
   ＣｅＯ₂ ０〜１
   Ｆ ０〜２
3. 更に結晶性フィラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の歯科用組成物。
4. 前記非晶質ガラスよりも低い熟成温度を有するガラス粉末を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の歯科用組成物。
5. コア及び請求項１に記載の歯科用陶材組成物からなる歯科用修復物。
6. 前記コアが、リチウムジシリケートガラスセラミック、ジルコニア、マイカガラスセラミック、チタン及びチタン合金からなる群から選択される請求項５に記載の歯科用修復物。
7. 前記コアの熱膨張が、７〜１３×１０^-6／℃である請求項６に記載の歯科用修復物。
8. ８５０℃未満の熟成温度を有する非晶質のガラス相からなる歯科用陶材組成物であって、該非晶質のガラス相が下記の組成を含むことを特徴とする歯科用陶材組成物。
   成分 量（重量％）
   ＳｉＯ₂ ５５〜７５
   Ｂ₂Ｏ₃ ２．６〜６
   Ａｌ₂Ｏ₃ ２〜４．９
   Ｎａ₂Ｏ ６〜１０
   Ｋ₂Ｏ ６〜１０
   Ｌｉ₂Ｏ ０．８〜２
   ＭｇＯ ０．８〜３
9. 更に下記の組成を含むことを特徴とする請求項８に記載の歯科用陶材組成物。
   成分 量（重量％）
   ＺｎＯ ０〜３
   ＣａＯ ０〜３
   ＺｒＯ₂ ０〜３
   ＢａＯ ０〜２
   Ｔｂ₄Ｏ₇ ０〜１
   ＴｉＯ₂ ０〜３
   ＣｅＯ₂ ０〜１
   Ｆ ０〜２
   Ｐ₂Ｏ₅ ０〜２
10. 更に結晶性フィラーを含むことを特徴とする請求項８に記載の歯科用組成物。
11. 前記非晶質ガラスよりも低い熟成温度を有するガラス粉末を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の歯科用組成物。
12. コア及び請求項８に記載の歯科用陶材組成物からなる歯科用修復物。
13. 前記コアが、リチウムジシリケートガラスセラミック、ジルコニア、マイカガラスセラミック、チタン及びチタン合金からなる群から選択される請求項１２に記載の歯科用修復物。
14. 前記コアの熱膨張が、７〜１３×１０^-6／℃である請求項１２に記載の歯科用修復物。