JP5840343B2 - 焼却可能な、容易に切削可能な、発泡プラスチックからのｃａｄブロックおよびその使用 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭ法により製造される、完全に焼却可能な型のために特に適した材料、ならびにプレス技法を用いた歯科用の修復物または修復物部分の製造のためのこの材料の使用に関する。

Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ ＡＧ，Ｓｃｈａａｎ，ＬｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎからＥｍｐｒｅｓｓ^（Ｒ）の名称で採用され、かつ２０年以上も前から歯科技術において確立されてきたテクノロジーのガラスおよびガラスセラミックスのプレス技法において、修復物（インレー、オンレー、クラウン、ブリッジ、ベニア等）のために、通常、型がワックスで手作業によりモデリングされる。このワックス部分は、耐火鋳造材料（埋没材）で埋め込まれる。引き続く予熱プロセスの間に該鋳造材料は固化され、かつワックス部分が残留物不含で焼却される。次いで、残留する空洞内に、粘着性に軟化されたガラスセラミックス材料が加圧下で圧入される。類似する方法においては金属も溶融され、かつ残留する空洞内に鋳込まれる。
同様に、そのような修復物の部分、例えば審美性補綴物のみを、金属、合金、ガラスセラミックスまたは酸化物セラミックスからの存在するフレームにプレスすることも可能である。そのためフレームに、予定される補綴物がワックスでモデリングされ、かつ埋め込まれ、引き続き上述のように該ワックスは焼却され、かつ空洞内にガラスもしくはガラスセラミックスからの補綴物が圧入される。
増大しつつある処置において、コンピューターモデリング（ＣＡＤ）および機械加工（ＣＡＭ）により修復物が製造される。
普及している機械加工による製造法は除去法である。所望の材料片が、塊状のブロックから切削または研削して取り出される。
これらの機器（例えばＳｉｒｏｎａ ＩｎＬａｂ^（Ｒ）またはＫａＶｏ Ｅｖｅｒｅｓｔ^（Ｒ））は、歯科用修復物を、研削プロセスのために適したセラミックス（例えば酸化ジルコン、酸化アルミニウムまたは、例えばリューサイト、リューサイト−アパタイト、長石またはケイ酸リチウムをベースとするガラスセラミックス）から直接的に研削して取り出すことができる。
しかしながら頻繁に、ＣＡＤ／ＣＡＭ法はプレス技法と結びつけるのが望ましいとされる。なぜなら、切削可能ではない、しかしながらプレス可能なセラミックス材料にはプレス技法を用いることが、または金属には鋳造技術加工を用いることが望まれているからである。
たいていの材料は、それらが非常に脆性であり、かつ砕け散るか、またはそれらが非常に強靭性であり、かつ材料の高い摩耗および長い加工時間の原因となるかのどちらかであると考えられるため、研削技術に適していない。
あるいは、修復物の一部をＣＡＤ／ＣＡＭ技法により製造し、その他の部分をプレス技法により製造することで、一方の利点に他方の技法の利点を兼ね備えることが望ましいとされる。
修復物もしくはその一部の、一方ではガラスセラミックスまたはガラスの高温プレス法ならびに他方ではＣＡＤ／ＣＡＭ法の両方の方法による上述の製造法は、それらの利点を互いに無関係に持つが、しかし適用可能性の限界もある。
例えばＣＡＤ／ＣＡＭ技法は、なかでも時間の節約が可能であるという利点を持つ；またデータが蓄積されており、その結果、必要な場合に修復物を再生することができる。プレス技法は極めて高い適合精度の利点を持ち、複雑な幾何学的形状、例えばアンダーカットも製造することができ、たしかに、それらは研削技術的に可能であるが、しかし使用可能ではない。
例えば、酸化ジルコンフレームまたは金属フレームにガラスセラミックス材料をエンプレス法においてプレスしてもよい。
通常、酸化ジルコンフレームはＣＡＭ処理によって作製される。それというのも、エンプレス法においてはプレスされ得ないからである。それに反して、金属フレームは鋳造または切削され得る。ＣＡＤ／ＣＡＭ技法の場合、完全な修復物のためのデータはその後、最適な場合においてすでに存在しており、かつ所望のコーティングをコンピューター上で設計し、かつ第二の部分、該コーティングを機械加工により切削することは簡単である。
ところでプレス技法のための材料を使用できるようにするために、切削可能である完全に焼却可能な材料が機械加工により作製され得る。これはフレームと一時的に結合される。該結合体は、公知の様式において耐火鋳造材料で埋め込まれる。例えば修復物の補綴部に相当する焼却可能な部分は、該フレームはそのままである一方で、完全に焼却される。引き続くプレス処理において、得られた空洞にプレスセラミックスが充填される。取り出し(Ausbetten)後、硬質のフレームおよび審美性コーティングからの修復物が存在することになる。

このために、例えばＶＩＴＡ社から特別なブロックが提供される。該ブロックは、目的に適った使用に応じてＩｎＬａｂ^（Ｒ）用のＣＡＤ−Ｗａｘｘと称される。なぜなら、ワックスは焼却技術に理想的な形で適しているからである。
しかしながらワックスは、一方では研削工具を汚し、かつ他方では砕け易いので、機械的加工には不十分にしか適していない。
それゆえＣＡＤ−Ｗａｘｘブロックは、塊状の、完全に焼却可能なプラスチック（ＰＭＭＡ）から作製されている。
この塊状のプラスチック材料は、いくつかの部分的に深刻な欠点を示す：
−熱の発生が強いと延性が生じ、次いで研削工具の汚れに与するので、非常にゆっくりとしか加工され得ない。
−生じる削り屑が、クーラントフィルターを詰まらせるのが速い。
−耐火埋没材を埋め込んだ後、化学反応によって（埋没材の硬化反応）熱が生じる。プラスチックの熱膨張は、埋没材の硬化反応から結果生じる熱膨張より高いので、埋没材に対する圧縮応力が生じる。これらの応力は、埋没材中での亀裂につながり得る。従って、厚い壁の物体は埋め込むことができない。

頭字語のＣＡＤもしくはＣＡＭは、この発明の範囲内で、例えばＲｏｅｍｐｐ Ｃｈｅｍｉｅ Ｌｅｘｉｋｏｎ，９．Ａｕｆｌａｇｅ，Ｂａｎｄ １，１９８９，Ｓｅｉｔｅｎ ５４１〜５６５に記述されているように理解される。その上、術語のＣＡＤ／ＣＡＭは専門的に知られており、かつ、さらに別のもしくはより正確な態様は当業者に十分に公知である。

本発明の課題は、上述の欠点をもはや有さない材料もしくは材料片を、殊にプレス技法における使用に提供することである。

この課題は、プラスチックブロックが発泡プラスチックから成ることを特徴とする、プレス技法において使用するためのプラスチックブロックによって解決される。

意想外にも、上述の欠点は、塊状のプラスチックの代わりに発泡プラスチックを使用する場合に防止され得る。発泡プラスチックは気泡構造を有する材料であり、その際、開放気泡(offenporig)および独立気泡(geschlossenporig)の発泡プラスチックが区別される。特に有利なものとして、強靱性硬質な（ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリウレタンからの）発泡プラスチック、および脆性硬質な（ポリウレタン、フェノール樹脂または尿素−ホルムアルデヒド樹脂からの）発泡プラスチックが明らかになった。
極めて適しているのは、発泡ポリスチレンである。
殊に、以下の条件を満たす限りにおいて、１３０ｋｇ／ｍ^３より小さいかさ密度(Rohdichte)を有する独立気泡の発泡プラスチックが有利であり、極めて有利なのは、８０ｋｇ／ｍ^３未満のかさ密度を有する材料である：
−該材料は形状安定性である。それは０．２％より良好な寸法精度を有する。寸法精度とは、材料片の実寸法が機械的加工後に所定の基準値から０．２％の偏差内にあること、つまり目標値から寸法許容差内にあることを意味する。該寸法精度は、機械的加工の間の伸びおよび縮みに対する材料の幾何学的安定性についての言い回しである。
−該材料は、２０℃〜４０℃の温度範囲において高い剛性を有し、すなわち＞５ＭＰａの弾性率を持つ。該材料は、＞１００ｋＰａの圧縮強さを有する。
−該材料は耐水性である。それは水中で室温にて２４ｈの貯蔵に際してせいぜい０．２％の水しか吸収せず、すなわち出発材料に対して０．２質量％の増加が結果的に生じる。
−十分な表面品質を達成するために、特にマイクロ−、微細−または平均気泡の特性が使用されるべきである。その際、マイクロ気泡とは０．３ｍｍより小さい平均気泡径を、微細気泡とは０．３〜０．５ｍｍの平均気泡径を、および平均気泡とは０．５〜３ｍｍの平均気泡径を意味する。本発明により、１ｍｍより小さい平均気泡径が有利であり、０．５ｍｍより小さい平均気泡径が特に有利であり、かつ０．０５〜０．１５ｍｍの平均気泡径が極めて有利であり、それぞれ光学顕微鏡を用いて測定可能である。
−さらに該材料は、大気雰囲気下で７５０℃〜９００℃の温度にて残留物不含で焼却可能である。

適した発泡プラスチックのための例は、ＢＡＳＦもしくはＩｓｏＢｏｕｗのＮｅｏｐｏｒ^（Ｒ）およびＳｔｙｒｏｐｏｒ^（Ｒ）、Ｗ．Ｋｏｅｐｐの発泡ＰＥ−（Ｐｌａｓｔａｚｏｔｅ^（Ｒ））、ＰＰ−（Ｐｒｏｐｏｚｏｔｅ^（Ｒ））およびＰＡ−（Ｚｏｔｅｋ^（Ｒ））タイプまたはそれにＪａｃｋｏｎのＪａｃｋｏｃｅｌｌ^（Ｒ）Ｒである。

発泡プラスチックからのそのようなブロックは、以下の利点を有する：
−ＸＰＳ（押出発泡ポリスチレン）からのブロックのための加工速度は非常に高く（４つの部分から成るサンプルブリッジにおいて１５分間）、存在する材料の場合（ＶＩＴＡのＣＡＤ−Ｗａｘｘを用いた同じサンプルブリッジにおいて約１時間）より４倍にいたるまで速く、かつ加工機の最大速度によってのみ制限されている。
−熱の発生は無視できるほど小さく、研削工具は損失せず、かつそれは実質的にいかなる摩耗も受けない。
−ほんの少しばかりの切り屑のみが生じる。洗浄間隔はずっと長くなる。
−埋没材の硬化反応の間、発泡プラスチックの熱膨張によって、埋没材に対して僅かな圧力しか生じない。たしかに、発泡プラスチックも、プラスチックにおいて通常の高い熱膨張を示すが、しかしながら、閉じられた気泡中に空気が圧縮され、そのことによって非臨界的な圧縮応力のみが単に生じ得る。埋め込まれる物体の寸法は、それゆえ制限されていない。
−焼却の際に生じる燃焼生成物がより少なく、このことは環境的な視点の下または排ガス洗浄に関して好ましく、その上、小さな幾何学的形状を有する領域中での生じる炭素（例えばスス）の堆積物のリスクが明らかに減少される。
そのようなブロックの製造は非常にコストが安く、とりわけ加工機中で固定するためのホルダー(Halter)が、目的に応じて同様にコストの安いプラスチックから作製され得る。好ましくは、ブロックは、ポリスチレン、ポリウレタン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはスチレン−アクリロニトリルコポリマーから製造される一方で、ホルダーは、ブロックを取り付けるためにＣＡＤ／ＣＡＭ機中に有利には留められ、かつ例えば（繊維強化）ポリアミド、ポリスチレン、ポリプロピレンまたはＨＤ−ポリエチレンから成っていてよい。

それに応じて、本発明によるプラスチックブロックは、歯科用の修復物または修復物部分のプレス技法のための型の製造にきわめて優れて使用され得る。
この使用の範囲内で、殊にプラスチックブロックは、プレス用の空洞がプラスチックブロックの部分の焼却によって形成されるように使用される。
それに応じて、とりわけ有利には、本発明によるプラスチックブロックは、プレス技法、例えば殊にＥｍｐｒｅｓｓ^（Ｒ）法のための型材料として使用される。

実施例１：
０．５ｍｍの平均気泡径の慣例のスチロポール包装材料から、約３５×１４×１４ｍｍ^３の寸法のブロックを製造し、前面(Stirnseite)にプラスチックホルダーを固着させた。
そのようにして製造されたブロックから、クラウンおよびインレー用の型を切削し、通常どおりに埋め込み、かつ焼却後にエンプレス法に従ったガラスまたはガラスセラミックスの圧入によって修復物を製造した。
これらの型を用いて良好な適合精度を実現することができたが、しかしながら、プレスされた修復物の表面品質は、フルプラスチックおよび、それ以上にワックスモデルと比べて低い。しかしながら、プレス法により製造される修復物部分は最終的な審美性コーティングを施されるので、より高いこの粗度は悪影響を及ぼさない。

実施例２：
実施例１を、出発物質として約０．１ｍｍの平均気泡径を有するＪａｃｋｏｃｅｌｌ^（Ｒ）Ｒ Ｍ１の使用下で繰り返した。
この実施例により、より小さい気泡径を有する発泡プラスチックの使用が、プレスされた修復物部分の明らかに改善された表面品質を可能にすることを示すことができた。

該修復物部分の取り出し後、従来技術に従って、サンドブラスト、エナメルによる艶出しおよびコートによって洗浄を行った。

比較例：
サイズＣＷ−４０（Ｖｉｔａ社、寸法１４×１５×４０ｍｍ）のＣＡＤ−ＷＡＸＸ−ブロックから、加工機ＩｎＬａｂ ＭＣＸＬ（Ｓｉｒｏｎａ社）を用いて４つの部分から成るブリッジフレームを研削した。研削時間は６４分であった。

実施例３：
０．２ｍｍの平均気泡径を有する市販のポリスチレン発泡材から、１４×１５×４０ｍｍの寸法のブロックを製造し、前面にプラスチックホルダーを高温ワックスにより固定した。比較例におけるものと同じ４つの部分から成るブリッジフレームを研削した。研削時間は１８分のみであった。研削ストラテジーの最適化によって、さらに時間を節約することが可能と考えられる。

実施例４：
マイクロ気泡（＜０．３ｍｍ）の押出されたポリスチレン発泡材（ＸＰＳ）から、１４×１５×４０ｍｍの寸法のブロックを製造し、かつ高温ワックスによりホルダーに接着した。そのようにして製造されたブロックから、クラウン、インレーおよびブリッジフレームを研削した。研削時間はそれぞれ非常に短く、かつ、これらをＶｉｔａ社のＣＡＤ−ＷＡＸＸから作製した場合の同じ型に必要とした研削時間の約２０〜３０％のみであった。発泡材の型の適合精度は、型の断端部で調べた。
引き続き、この発泡材の型を通常どおり埋め込み（埋没材 ＰｒｅｓｓＶｅｓｔ Ｓｐｅｅｄ，Ｉｖｏｃｌａｒ社）、かつ予熱炉内で８５０℃の温度にて焼却した。引き続き、プレスセラミックス（ｅ．ｍａｘ Ｐｒｅｓｓ ＬＴ）を９２０℃の温度にてエンプレス法に従ってプレスし、かつ物体の適合精度は、型の断端部で調べた。
非常に良好な適合精度が得られた。

Claims (5)

1. プレス技法を用いた歯科用の修復物または修復物部分の製造のためのプラスチックブロックの使用であって、該プラスチックブロックが発泡プラスチックから成り、かつ該発泡プラスチックが、
   − １３０ｋｇ／ｍ^３未満の密度を有し、
   − 形状安定性であり、
   − ２０℃〜４０℃の温度範囲において＞５ＭＰａの弾性率を有し、
   − ＞１００ｋＰａの圧縮強さを有し、
   − 耐水性であり、
   − ０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの平均気泡径を有し、
   − 残留物不含で焼却可能である
   ことを特徴とする前記プラスチックブロックの使用。
2. 前記発泡プラスチックが、開放気泡および独立気泡の発泡プラスチックから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の使用。
3. 前記発泡プラスチックが、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、フェノール樹脂または尿素ホルムアルデヒド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびスチレン−アクリロニトリルコポリマーから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１または２記載の使用。
4. 前記プラスチックブロックにホルダーが取り付けられていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の使用。
5. プレス用の空洞を、前記プラスチックブロックの部分を焼却することによって形成することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の使用。