JPH03198841A

JPH03198841A - セラミック歯冠の製造法

Info

Publication number: JPH03198841A
Application number: JP1341575A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takeshita; 昌章竹下; Sumihiko Kurita; 澄彦栗田; Hiroaki Iwaishi; 岩石　裕明
Original assignee: Koransha Co Ltd
Current assignee: Koransha Co Ltd
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、天然歯様の外観を有するセラミック歯冠の！
！造法に係わるものである。

〈従来の技術〉従来から歯冠月利としては、金属材料、樹脂材料が多用
されてきたが、次のような問題がある。

即ち、金属製歯冠においては、金属色が著しく審美性を
損うため、歯冠が見えやすい前歯部に使用できない。ま
た歯肉との親和性が悪く、歯肉の変色等の問題がある。

一方樹脂製歯冠の場合、耐磨耗性に劣り、また低強度の
ため、使用時の咬合圧によって破壊しやすい。さらに、
口腔内での樹脂の経年劣化現象をおこしたり、樹脂歯冠
製造時に添加する残存重合剤が、生体に対して悪影響を
与える等の問題がある。

この改良として、金属製歯冠をコアとして、その上に陶
材を焼付けた、いわゆる焼付ボーセリン、あるいはメタ
ルボンドと呼ばれる歯冠が使用されるに至った。しかし
、いまだ次の問題点が残されている。即ち、歯肉と接す
る部分では、金属コア上の陶材肉厚が薄く、金属色が歯
肉を通して見やすく、審美性に欠け、また歯肉とのなじ
みが悪い欠点がある。

最近、審美性に関する社会意識の向上に伴い、上記問題
をすべて解決する目的で、セラミック歯冠が開発、一部
実用化されつつある。例えば、マイカ結晶化ガラスセラ
ミック歯冠、アパタイト結晶化ガラスセラミック歯冠で
ある。

しかしながら、上記ガラスセラミック歯冠には、強度、
靭性が低く、装着時、あるいは咬合機能下で破損しやす
い欠点がある。ざらに、これを克服するためには、歯の
切除硲が必然的に大きくなる等、適応症例が限定される
欠点も有している。

これを改善するには、高強度、高靭性を有する多結晶セ
ラミック歯冠が考えられたが、多結晶セラミック歯冠に
は、致命的欠点が存在する。即ち、多結晶セラミックは
、一般に粉末原料を出発原料とし、射出成形、鋳込成形
、加圧成形等で成形加工後、焼結する。この際、セラミ
ック粉末の粒度分布、特性、焼結条件、製造法によって
も異なるが、おおよそ原寸法から１５〜２５％の線収縮
を生じる。

即ち、歯冠成形状を支台歯から写し取った成形体を焼結
させると、収縮を起こし、支台歯には装着不可能になる
。

この改良法として、特開昭６４−７６８４８　ｒセラミ
ッククラウンの製造法」ではあらかじめ支台歯のサイズ
に近い多種類のセラミック歯冠を作っておぎ、支台歯に
合わせて選択し、寸法上合わない部分をガラス質築盛焼
付で合着させる手段が記載されているが、多種類のセラ
ミッククラウンを用意すること自体、非常にコストが高
くなり、また煩雑で、ガラス質築盛の工程がはいる等の
問題があり、技工所で製造できる、高強度、高靭性を有
する多結晶セラミック歯冠は開発されていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、焼成時
の寸法収縮を抑え、しかも高強度、高靭性の材料特性の
得られる多結晶セラミック歯冠の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉本発明者は、上記問題点に関して鋭意研究を行った結果
、次のような新しい知見を得た。

■　歯冠形状に形成したセラミック多孔体に加熱分解性
の金属塩の溶液を含浸させ、加熱によって該多孔体の空
隙を該金属塩の加熱分解化合物で充填した後、該多孔体
と該充填物を一体的に焼結すると、寸法収縮のない緻密
で高強度、高靭性の焼結体が得られること。

■　上記多孔体を形成するセラミックは、ジルコニア、
アルミナ、ムライト、シリカが好ましいこと。

■　上記加熱分解性の化合物は、Ｚｒ塩、／Ｊ塩、Ｙ塩
、ＭＱ塩、Ｃａ塩が好ましいこと。

以上の知見を得た。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものである。

く作　用〉本発明の最大の特徴は、セラミック多孔体への金属塩溶
液の含浸および金属塩の加熱分解化合物の充填と、それ
による焼結時の寸法収縮の抑止機構にある。

セラミック多孔体に金属塩の溶液含浸後、金属塩の加熱
分解化合物の充填がなされない場合、焼結操作によって
、セラミック多孔体は大きな収縮を生じる。

セラミック多孔体に金属塩の溶液の含浸後、金属塩の加
熱分解化合物の充填がなされた場合、セラミック多孔体
中の空隙が減少しているため、焼結による収縮は極端に
小さくなる。

本発明のセラミック多孔体は、白色系色調を示すものが
審美上好ましく、ジルコニア、ムライト、アルミナ、シ
リカがその代表的なものである。本発明の熱分解性金属
塩には、熱分解後の色調が白色に近いものが好ましく、
Ｚｒ塩、Ａ、ｌ！塩、Ｙ塩、Ｍｇ塩、Ｃａ塩、Ｓｉ塩等
の酸化によって白色の酸化物に変化する金属の塩が適し
ている。例えば、オキシ塩化ジルコニウム、炭酸ジルコ
ニル、アンモン、硫酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、酢
酸ジルコニル、塩化アルミニウム、塩化イツトリウムが
その代表である。

セラミック多孔体の素材は、上記した単一組成の伯に、
２種以上のセラミックの複合組成、例えばジルコニアと
ムライト等の複合組成でもよい。

また熱分解性金属塩も単一金属のもののみに、複数の金
属の塩の混ったものでもよい。

焼結に先立って、多孔体の気孔は、金属塩の加熱分解化
合物で充填されることが必要であるが、このためには金
属塩の含浸操作は、複数回繰り返される必要がある。

含浸回数を減らすためには、金属塩の濃度はできるだけ
高くすることが好ましい。

溶液種の物性によっても異なるが、溶液濃度はおおよそ
１５〜５０％である。ざらに含浸回数は５〜１５回程度
が一応の目安であり、飽和充填度については、セラミッ
ク多孔体歯冠小母増加率を算出することで知ることがで
きる。

加熱分解温度については、実用上低温が望ましく、金属
塩によっても異なるが、４００℃〜１，０００℃が一応
の範囲である。

本発明のセラミック歯冠の全収縮率は、加熱分解性金属
塩の溶液の含浸後、金属塩の熱分解性化合物の充填によ
って、２％まで減少可能であるが、セラミック多孔体中
の空隙の一部が不連続孔として取り残されるため、ある
程度で含浸による重量増加が止まる。セラミック多孔体
の材種粒子形状、空隙率、濡れ性によって異なるが、理
論密度の８５％付近が飽和点のようである。

従って残りの収縮率２％分については、歯型採取から鋳
型作製間の写し取り工程で、膨張性石膏、樹脂を用いる
ことで補正可能である。

歯冠の作成については、鋳造用歯冠作成における、支台
歯模型を採取し、ワックス築盛まで同様の工程が使用可
能で、その後鋳込成形、含浸、加熱分解、焼結、ガラス
質築盛、焼付け、色調調整カラー焼付けを経て装着とな
る。

〈実施例〉実施例によって本発明の詳細な説明する。

実施例１゜セラミック多孔体：ジルコニア（Ｚ　ｒ０２−Ｙ２０３
３ｍｏρ％）熱分解性金属塩ニオキシ塩化ジルコニウム塩化イツ１〜
リウム日本猿の前歯を歯科用研削バーで全周にわたり、おおよ
そ１．５〜１．７ｍ／ｍ削除し、支台歯を形成した。次
に、歯科用印象採取ラバーを支台歯へ圧着し、印象模型
を作成、ざらに膨張性６Ｎスラリーを印象へ流し込み固
化させ、２．５％膨張させ、石膏支台歯模型を１ｑだ。

支台歯上に、ワックスを築盛し、ワックス冠を作成、支
台歯からワックス冠を取り外した。なお、ワックス冠肉
厚は、部位によって異なるが、おおよそ１．０〜１．２
ｍ／ｍであった。

ワックス冠の一端に同質ワックス製鋳込口を付け、崩壊
性鋳型用無機粉末および無機バインダーを含むスラリー
中に埋没、徐々に加熱しながら、５００℃にて脱ワツク
スおよび崩壊性鋳型形成を行った。

セラミック多孔体歯冠作成用スラリー組成は次の通りで
ある。

ジルコニア粉末：　　　　　１００部ト１２０：　　　　　　　　　　　　　　　　　　２２
．５ポリカルボン酸アンモニウム二０．５メチルセルロース＝０．５上記組成をボールミルにて１６ｈｒ、湿式混合し、スラ
リーを作成、崩壊性鋳型へ加圧注入し、着肉成形を行い
、鋳型を崩壊後、生成形体を取り出した。歯冠に付いて
いる鋳込口を切断し、８００’ＣＸ１ｈｒ０条件下、電
気炉にて仮焼処理し、セラミック多孔体を得た。セラミ
ック多孔体に割れ変形は認めず、良好な状態であった。

これとは別に、加熱分解により、ＺｒＯ２／Ｙ２０３比
＝９７／３ｍｏ、ｌｌ相当になるようオキシ塩化ジルコ
ニウムと塩化イツトリウムを秤量し、蒸留水を加え、含
浸用溶液を作成した。この溶液１００Ｑは、ＺｒＯ２−
Ｙ２０３３５Ｃ１が加熱分解後、焼結により生成するこ
とになる。

上記セラミック多孔体歯冠を含浸溶液中に浸漬し、減圧
操作により、多孔体の空隙の空気を含浸液で完全置換す
ることで、溶液を多孔体空隙に高効率で含浸した。この
操作は、５分間で飽和重量に達した。

溶液からセラミック多孔体を取り出し、歯冠表面に付着
している余剰液を素早く拭きとり、電気ヒーター上で６
００’Ｃまで急速昇温く約３分）し、金属塩液の乾燥、
加熱分解を行い、セラミック多孔体の空隙に金属塩の加
熱分解化合物を充填した。この含浸、加熱分解操作を繰
り返し行ったところ、８回目ぐらいから加熱後の重量増
加率が減少し、１０回目で充填不可能となり、操作を終
了した。

この歯冠を電気炉にて１．２５０’ｃｘ１ｈｒ９条件下
で焼結さけたところ、セラミック多孔体歯冠寸法から２
．１％収縮し、外観上は変形割れもなく、良好な白色系
緻密体を呈していた。

ちなみに、含浸を行わない場合、１，２５０’ＣＸ１ｈ
ｒ。

条件下で焼結した場合、収縮率９．８％を示し、いまだ
吸水性を有していた。

支台歯石膏模型（石膏は通常の無膨張使用）に仮装着し
たところ、含浸したセラミック栄冠は完全に一致、含浸
なしの場合、全く装着不可能であった。含浸したセラミ
ック歯冠は原寸法に対し、＋０．４０％であり、極めて
適合性が良く、また４０Ｘ４０Ｘ４ｍｍ板材を用い、同
一条件下で製造した場合、含浸したものは曲げ強度６０
．８ｋｃａ／ｍｍ”　、靭性ＫＩＣ＝６．７ＭＮ／ｍ’
　（５点平均）を示し、含浸しないものは曲げ強度１５
ｋｇ／ｍｍ”　、ＫＩＣ＝２．２ＭＮ／ｍ％と含浸法に
よる大きな効果が認められた。

ちなみに、市販のマイカ結晶化ガラスセラミックでは、
曲げ強度１５ｋＱ／ｍｍ２、ＫＩＣ＝１．５ＭＮ／ｍ’
前後であることから、これと比較しても本発明のセラミ
ック歯冠は、高強度、高靭性を有するものであった。

なお、さらにセラミック歯冠を支台歯上でガラス質築盛
、１．０００℃で焼付け、色調調整用カラーコーティン
グ焼付け（９５０’Ｃ）Ｌ、歯科用セメン１〜にて日本
猿前歯に装着させた。装着時、咬合下での咬合機能障害
、破損は認めず、良好な状態であった。

実施例２゜セラミック多孔体：アルミナ熱分解性金属塩：硝酸ジルコニル塩化カルシウム日本猿の臼歯を歯科用研削バーで全周にわたり、おおよ
そ１．５〜１．８ｍ／ｍ削除し、支台歯を形成した。次
に、歯科用印象採取ラバーを支台歯へ圧着し、印象模型
を作成、さらに膨張性石膏スラリーを印象へ流し込み同
化させ、支台歯寸法に対し２．５％膨張させた石膏支台
歯模型を得た。

ワックス冠の一端に同質ワックス製鋳込口を付け、崩壊
性鋳型用無機粉末および無機バインダーを含むスラリー
中に埋没、徐々に加熱しながら、５００’Ｃにて脱ワツ
クスおよび崩壊性鋳型形成を行った。

アルミナ（平均粒径０．３μｍ）二１００部Ｈ２０：　
　　　　　　　　　　　　　２０．５ポリカルボン酸ア
ンモニウム二０．５アクリル系バインダー：　　　　　　　１．０上記組成
をボールミルにて１６ｈｒ、湿式混合し、スラリーを作
成、崩壊性鋳型へ加圧注入し、着肉成形を行い、鋳型を
崩壊後、生成形体を取り出した。歯冠に付いている鋳込
口を切断し、８００℃Ｘ１ｉ１ｒ、条件下、電気炉にて
仮焼処理し、セラミック多孔体を得た。セラミック多孔
体に割れ変形は認めず、良好な状態であった。

これとは別に、加熱分解により、ＺｒＯ２／ＣａＯ比＝
９７／３ｍｏ、ｌＪ相当になるよう硝酸ジルコニルと塩
化カルシウムを秤量し、蒸溜水を加え、含浸用溶液を作
成した。この溶液１００ｇは、Ｚｒ０２−Ｃａ０２５Ｃ
Ｊが加熱分解後、焼結により生成することになる。

溶液からセラミック多孔体を取り出し、歯冠表面に付着
している余剰液を素早く拭きとり、電気ヒーター上で６
５０℃まで急速昇温（約３分）し、金属塩液の乾燥、加
熱分解を行い、セラミック多孔体の空隙に金属塩の加熱
分解化合物を充填した。この含浸、加熱分解操作を繰り
返し行ったところ、１０回目ぐらいから加熱後の重量増
加率が減少し、１４回目で充填不可能となり、操作を終
了した。

この歯冠を電気炉にて１，３５０℃ｘ１ｈｒ０条件下で
焼結させたところ、セラミック多孔体歯冠寸法から２．
６％収縮し、外観上は変形割れもなく、良好な白色系緻
密体を呈していた。

ちなみに、含浸を行わない場合、１．３５０℃Ｘ”１ｈ
ｒ。

条件下で焼結した場合、収縮率８．７％を示し、いまだ
吸水性を有していた。

新たに無膨張石膏を用い、採取した支台歯６壽模型（石
膏は通常の無膨張使用）に仮装着したところ、含浸した
セラミック歯冠は完全に一致、含浸なしの場合、全く装
着不可能であった。含浸したセラミック歯冠は上記支台
歯石膏模型寸法に対し、＋０．１０％であり、極めて適
合性が良く、また４０Ｘ４０Ｘ４ｍｍ板材を用い、同一
条件下で製造した場合、含浸したものは曲げ強度４５ｋ
ＣＩ／ｍｍ”、靭性ＫＩＣ＝６．５／ｍ’　（５点平均
）を示し、含浸しないものは、曲げ強［２７ｋｑ／ｍｍ
”　、靭性ＫＩＣ＝１．９ＭＮ／ｍ”ｘと含浸法による
大きな効果が認められた。

ちなみに、市販のマイカ結晶化ガラスセラミックでは、
曲げ強度１５ｋｇ／ｍｍ’　、ＫＩＣ＝１．５ＭＮ／ｍ
’前後であることから、これと比較しても本発明のセラ
ミック歯冠は、高強度、高靭性を有するものであった。

なお、さらにセラミック歯冠を支台歯上でガラス質築盛
、１．０００℃で焼付け、色調調整用カラーコーティン
グ焼付け（９５０℃）し、歯科用セメントにて日本猿臼
歯に装着させた。装着時、咬合下での咬合機能障害、破
損は認めず、良好な状態であった。

〈発明の効果〉（１）高強度、高靭性である。

（２）寸法精度が高い（焼結時の収縮が抑止される）。

（３）審美性が高い。

（４）安価である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）歯冠形状に形成したセラミック多孔体に加熱分解
性の金属塩の溶液を含浸させ、加熱によって該多孔体の
空隙を該金属塩の熱分解化合物で充填した後、該多孔体
と該充填物を一体的に焼結緻密化させることを特徴とす
るセラミック歯冠の製造法。
（２）上記多孔体を形成するセラミックがジルコニア、
アルミナ、ムライト、シリカ、チタニアである請求項（
１）に記載の製造法。
（３）上記加熱分解性金属塩がＺｒ塩、Ａｌ端、Ｙ塩、
Ｍｇ塩、Ｃａ塩である請求項（１）に記載の製造法。