JPH059104A - 歯科用結晶化ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のマイカ系結晶化ガラスに比べて高い強
度を有し、且つ、透光性の調整を行うことが可能であ
り、しかも結晶化処理の際の収縮率が小さく、優れた寸
法精度を有し、歯冠材料として好適な歯科用結晶化ガラ
スを提供する。 【構成】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４５．０〜７０．
０％、ＭｇＯ５．０〜３４．０％、Ｋ₂ Ｏ ４．０〜２
０．０％、ＢａＯ ４．１〜１２．１％、Ｆ１．８〜１
１．０％、Ｐ₂ Ｏ₅ ０．１〜１５．０％、ＺｒＯ₂
０〜９．０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜２．０％の組成を有
し、本質的にＣａＯを含有せず、四珪化フルオロマイカ
系結晶とリン酸マグネシウム系結晶を析出してなること
を特徴とする歯科用結晶化ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウ食、外傷等によって
一部欠損したり、変形した歯質を充填、補綴するため、
あるいは審美改善するために用いられる歯科用結晶化ガ
ラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一部欠損したり、喪失した歯質
を充填、補綴するために用いられる歯科材料としては、
合金、レジン、硬質レジン、陶材またはこれらの材料を
組み合わしたものが存在する。

【０００３】ところで歯科材料には、各種の特性が要求
され、例えば為害性が無いこと、口腔内で長期間に亙っ
て化学的に安定であること、咀しゃく力に耐えうるだけ
の強度を有していること、比較的単純な製作によって寸
法精度の高い補綴修復物が得られること、成形後の形態
修正、形態付与等の切削加工性に優れていること、天然
歯と同様の審美性を有すること等の特性が要求される
が、これらの特性を全て満足する材料は未だ存在しな
い。

【０００４】すなわち合金は、天然歯と外観が異なるた
め審美性に問題があると共に口腔内に装着して場合に、
接触した組織に刺激もしくは、為害性を与えるという欠
点を有している。

【０００５】またレジンや硬質レジンは、審美性に優れ
ているが、残存モノマーが口腔内で溶出するために為害
性を有し、また化学的耐久性が悪いために変色しやす
く、さらに咀しゃくによって摩耗しやすい。

【０００６】陶材も、審美性に優れているが、製作工程
が複雑で手間がかかるという欠点を有しており、強度的
にも不十分で、金属で補強しているのが実情である。ま
た硬度が天然歯に比べて高いために、長期に亙る使用に
おいて対合歯が摩耗しやすいという欠点もある。

【０００７】このような事情から、近年これらの材料に
代わる新たな歯科材料として結晶化ガラスが各種提案さ
れている。例えば特開昭５８−１９９７４２号公報に開
示されているようなマイカ系結晶化ガラスは、比較的高
い強度を有するために咀しゃく力に耐え、また良好な切
削加工性を有し、且つ為害性がなく、さらには審美性に
も優れ、鋳造成型によって比較的容易に製作することが
可能である。

【０００８】また特開平２−１４９４４７号公報には、
四珪化フルオロマイカ系結晶とリン酸カルシウム系結晶
を析出させることで、先記したマイカ系結晶化ガラスの
有する優れた性質に加えて、生体親和性を合わせ持つ歯
科用マイカ系結晶化ガラスが開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】先記したように従来か
ら提案されているマイカ系結晶を析出する結晶化ガラス
は、歯科材料としての各種の優れた特性を有している。

【００１０】しかしながらこのような結晶化ガラスを歯
冠材料として用いる場合、特に支台との整合が不十分な
場合や２本以上の歯冠補綴物を連結してなる、いわゆる
ブリッジとして用いる場合、試適時や咬合時に部分的に
ストレスが入って破折する恐れがある。また近年では、
歯科保存の立場から、歯削除量をできるだけ減らすこと
が指摘されており、そのため充填、補綴される歯科材料
は、薄い形状になりやすいが、従来のマイカ系結晶化ガ
ラスは、このような使用形態において咀しゃく力に耐え
うるほど強度が十分ではなかった。

【００１１】また天然歯は、個人個人、また部位ごとに
異なった透光性を有しており、そのため歯科材料には、
透光性の調整が可能であることが望まれるが、従来のマ
イカ系結晶化ガラスは、透光性を有してはいるものの、
材料自体の透光性の調整ができないため、色調の再現に
限界のあることが指摘されている。

【００１２】さらに従来のマイカ系結晶化ガラスは、そ
の製作工程において、ガラスを成型した後、結晶化処理
する際の収縮率が大きいため、寸法精度が悪いという欠
点を有している。

【００１３】すなわちマイカ系結晶を析出するガラスを
用いて、通常のロストワックス法により人工歯冠を作製
する場合、結晶化処理の際に生じる収縮を見込んで、そ
の熱処理する前の寸法を天然歯を型取りして作製した原
形よりも多少大きくする必要があるが、熱処理前の寸法
と原形寸法との差が大きい場合は、精密な寸法精度が得
られなくなる。

【００１４】本発明の目的は、従来のマイカ系結晶化ガ
ラスに比べて高い強度を有し、且つ、透光性の調整を行
うことが可能であり、しかも結晶化処理の際の収縮率が
小さく、優れた寸法精度を有し、歯冠材料として好適な
歯科用結晶化ガラスを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の研
究を重ねた結果、マイカ系結晶化ガラスにＢａＯを所定
量含有させることによって、ガラス中に析出する四珪化
フルオロマイカ系結晶の形状が微細な長方形の板状とな
り、それらの多数が互いに絡み合った構造の結晶化ガラ
スを得ることができ、この結晶化ガラスが非常に高い強
度を有しており、且つ、Ｂａ量と結晶化処理条件を変え
ることによって透光性の調整を容易に行うことができる
ことも見いだした。

【００１６】さらにＰ₂ Ｏ₅ を所定量添加し、ガラス中
にリン酸マグネシウム系結晶を析出させることによっ
て、結晶化処理の際の収縮率を小さくできることを見い
だし、本発明として提案するに到った。

【００１７】すなわち本発明の歯科用結晶化ガラスは、
重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４５．０〜７０．０％、Ｍｇ
Ｏ ５．０〜３４．０％、Ｋ₂Ｏ ４．０〜２０．０
％、ＢａＯ ４．１〜１２．１％、Ｆ １．８〜１１．
０％、Ｐ₂ Ｏ₅ ０．１〜１５．０％、ＺｒＯ₂ ０〜
９．０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜２．０％の組成を有し、本
質的にＣａＯを含有せず、四珪化フルオロマイカ系結晶
とリン酸マグネシウム系結晶を析出してなることを特徴
とする。

【００１８】

【作用】本発明の歯科用結晶化ガラスの組成範囲を上記
のように限定した理由は、以下のとおりである。

【００１９】ＳｉＯ₂ は、四珪化フルオロマイカ系結晶
の構成成分であると共にガラスの構成成分であるが、４
５．０％より少ない場合は、ガラスを結晶化処理する際
に軟化変形しやすく、一方７０．０％より多い場合は、
ガラス粘性が高くなり、鋳造成型が困難となる。

【００２０】ＭｇＯは、四珪化フルオロマイカ系結晶と
リン酸マグネシウム系結晶の構成成分であるが、５．０
％より少ない場合は、四珪化フルオロマイカ系結晶とリ
ン酸マグネシウム系結晶の析出量が極端に少なくなるた
め、先記したようなこれらの結晶に起因する優れた特性
が得難くなり、一方３４．０％より多い場合は、ガラス
成形体を結晶化処理する際に、エンスタタイト、フォル
ステライト等の異種結晶が析出するために結晶化ガラス
が白色化して審美性が悪くなる。

【００２１】Ｋ₂ Ｏは、四珪化フルオロマイカ系結晶の
構成成分であるが、４．０％より少ない場合は、粘性が
高く、ガラス化が困難になると共に四珪化フルオロマイ
カ系結晶の析出量が少なくなり、一方２０．０％より多
い場合は、ガラスを結晶化処理する際に軟化変形しやす
くなる。

【００２２】ＢａＯは、マイカ系結晶の形態を制御する
成分であり、この成分を一定量含有させることによって
ガラス中に微細な長方形状の四珪化フルオロマイカ系板
状結晶が析出する。それらの多数がガラス中で互いに絡
み合った構造となるために結晶化ガラスの強度が向上
し、且つ、Ｂａ量と結晶化処理条件を変えることによっ
て、その板状結晶の大きさを制御し、結晶化ガラスの透
光性を調整することが可能となる。しかしながらその含
有量が、４．１％より少ない場合は、このような作用が
得られず、一方１２．１％より多い場合、結晶化ガラス
が白色化するため好ましくない。

【００２３】Ｆは、四珪化フルオロマイカ系結晶の構成
成分であるが、１．８％より少ない場合は、四珪化フル
オロマイカ系結晶の析出量が少なくなり、一方１１．０
％より多い場合は、ガラスが失透しやすくなり、安定な
ガラスが得難くなる。

【００２４】Ｐ₂ Ｏ₅ は、リン酸マグネシウム系結晶の
構成成分である。リン酸マグネシウム系結晶は、他の結
晶に比べて収縮率が小さく、そのためこの結晶を多数析
出した結晶化ガラスは、収縮率が小さい。しかしながら
その含有量が０．１％より少ない場合は、リン酸マグネ
シウム系結晶が析出し難くなるためにガラスを結晶化処
理する際の収縮率が大きくなり、一方１５．０％より多
い場合は、ガラスが失透しやすく、均一なガラスが得難
くなる。

【００２５】ＺｒＯ₂ は、ガラスマトリックスの化学的
耐久性を向上させる成分であるが、９．０％より多い場
合は、結晶化処理後にＺｒＯ₂結晶が析出して白色化す
るため審美性が悪くなる。

【００２６】Ａｌ₂ Ｏ₃ は、ガラスマトリックスの化学
的耐久性を向上させる成分であるが、２．０％より多い
場合は、マイカ系結晶化ガラスの結晶成長を抑制するた
め好ましくない。

【００２７】また本発明の歯科用結晶化ガラスは、良好
な透光性を有しており、外観は天然歯と近似している
が、天然歯の色調は各人によって微妙に異なっているた
め以下の２通りの方法でガラスを着色させることによっ
て天然歯に近似させることができる。

【００２８】すなわち１つはガラス原料に着色剤として
ＣｅＯ₂ 、ＭｎＯ₂ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 等のセンイ金属、希土
類、貴金属の酸化物、ハロゲン化物、各種塩等の成分を
添加する方法であり、もう１つは結晶化ガラスを成形し
た後に、上薬を塗布する方法である。

【００２９】尚、前者の方法における着色剤の添加量は
ガラス１００％に対して０．０１〜８．０％であること
が好ましい。すなわち０．０１％より少ない場合は着色
剤としての効果が得られず、また８．０％より多い場合
は着色が濃くなりすぎるためである。

【００３０】さらに本発明の結晶化ガラスには、先記し
た成分以外にも四珪化フルオロマイカ系結晶と適合する
他の成分、具体的には周期律表第Ｉ族、第II族の金属酸
化物およびセンイ金属の酸化物を適宜添加することが可
能である。

【００３１】しかしながら本発明においてＣａＯを含有
することは、本質的に好ましくない。すなわちＣａＯを
含有すると、ガラス中にリン酸カルシウム系結晶が析出
することになり、これによってガラスが白色化して審美
性が悪くなると共に、リン酸マグネシウム系結晶の析出
が抑制され、結晶化処理の際の収縮率が大きくなるから
である。

【００３２】先記した成分から構成される本発明の結晶
化ガラスから歯科材料を作製するには、ガラス原料を１
３００〜１５５０℃で２〜６時間溶融した後、鋳造成形
して出来た成形体に対して、９００〜１１００℃で約
０．５〜６時間の熱処理を施す。

【００３３】

【実施例】以下本発明を実施例に基づいて説明する。次
表は本発明の歯科用結晶化ガラスの実施例（試料Ｎｏ．
１〜６）および比較例（試料Ｎｏ．７、８）を示すもの
である。

【００３４】

【表１】

【００３５】表中の各試料は、次のように調製した。表
に示す各ガラス組成になるように調合した原料を白金る
つぼに入れ、電気炉中で約１４５０℃で約４時間溶融し
た。次にこれらの溶融ガラスを適当な大きさのブロック
に成形した後、表中の各温度で約４時間熱処理を行い、
結晶化させることによって各試料を作製した。

【００３６】こうして作製した各試料の結晶相を粉末Ｘ
線法によって観察したところ、実施例の試料Ｎｏ．１〜
６の結晶化ガラスには、四珪化フルオロマイカ系結晶と
リン酸マグネシウム系結晶が析出していた。さらにこれ
らの試料を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した
ところ、四珪化フルオロマイカ系結晶は、微細な長方形
状の板状結晶であり、それらの多数が複雑に入り組んだ
構造をとっていることがわかった。それに対して比較例
のＮｏ．７の試料には、いわゆる六角形状の四珪化フル
オロマイカ系板状結晶のみが析出し、またＮｏ．８の試
料には、微細な長方形状の四珪化フルオロマイカ系板状
結晶のみが析出していた。

【００３７】各試料の曲げ強度を測定したところ、実施
例である試料Ｎｏ．１〜６の各試料が２０００〜２３０
０ｋｇｆ／ｃｍ² と非常に高い値を示したのに対し、比
較例であるＮｏ．７の試料は、１８００ｋｇｆ／ｃｍ²
と低い値を示した。

【００３８】また各試料の透過率（％Ｔ）および透過率
変化率（％Ｔ／℃）を調べたところ、Ｎｏ．７の試料の
透過率変化率が０であったのに対し、実施例の各試料の
透過率変化率は、０．１〜０．５と大きく、この事実か
ら実施例の各試料の方がＮｏ．７の試料よりも結晶化処
理条件を変化させることによって透光性の調整を容易に
行えることが理解される。

【００３９】さらに各試料の結晶化処理の際の収縮率、
すなわち結晶化収縮率を測定したところ、比較例である
Ｎｏ．７と８の試料が各々１．７％、１．８％であった
のに対し、実施例であるＮｏ．１〜６の各試料は、０．
８〜１．４％と小さい値を示した。

【００４０】尚、曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に
準じた３点曲げ試験を行うことによって測定したもので
あり、また透過率は、各試料を１ｍｍの厚さの薄板に加
工し、その薄板が波長７００ｎｍの光線を透過した割合
を測定したものである。さらに透過率変化率は、各試料
の結晶化処理温度に対して前後２５℃の温度でも同じ組
成の試料を結晶化処理し、それらの透過率も測定した
後、下記の式に従って透過率の結晶化処理温度に対する
変化度合いとして求めたものであり、この値が大きいほ
ど結晶化処理温度を変化させることによって透過率の調
整を容易に行うことができることを意味する。また結晶
化収縮率は、先記したブロック状のガラスを各々の結晶
化温度で熱処理した後で変化した寸法を実測し、線収縮
率として算出した値である。

【００４１】

【数１】

【００４２】さらに先記した各溶融ガラスをロストワッ
クス法を用いて次のように鋳造した。

【００４３】用意した原型に溶融したパラフィンを流し
込み、パラフィンを硬化させ、ワックス模型を作製し、
該ワックス模型にガラスを導くためのパラフィンのスプ
ルー線を溶着した後、リン酸塩系埋没材に埋没した。埋
没材が硬化した後、徐々に１２０〜１５０℃まで昇温し
てワックス模型及びスプルー線を焼却し、次いで徐々に
昇温して７００〜８００℃で係留することによって鋳型
を作製した。一方、先記した各溶融ガラスを小さなブロ
ックに成形した後、１３００〜１５００℃に再溶融し、
これを先記のように作製した鋳型の上面に注ぎ、鋳造法
によって歯冠形状のガラス体を作製した。こうして作製
したガラス体を９００〜１０７５℃で約２〜６時間熱処
理することによって結晶化ガラスからなる人工歯冠を作
製し、その外観を目視によって観察したところ、表から
明らかなようにいずれの人工歯冠も天然歯と同等の良好
な透光性を有しており、特に着色剤を含有させたＮｏ．
４とＮｏ．６の各試料から作製された人工歯冠は、天然
歯に非常に近い色調を呈し、審美性に優れていた。

【００４４】また上記の各歯科用結晶化ガラスは、切削
加工性にも優れており、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術により歯冠
に作製することが可能である。

【００４５】すなわち先記した溶融ガラスを１５φ×１
５ｍｍの円柱形状に成形した後、９５０〜１０５０℃で
約４時間熱処理することによって結晶化させ、次いでこ
れをコンピュータで制御した三軸自動制御加工機の所定
箇所に固定し、加工工具として歯科用バー・ポイントを
使用して歯冠形態の三次元計測データをもとに切削加工
を行うことにより、ロストワックス法と同様、強度が高
く、しかも寸法精度に優れた人工歯冠を作製することが
出来た。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明の歯科用結晶化ガラ
スは、歯科材料に要求される特性を全て満足し、特に従
来のマイカ系結晶化ガラスに比べて、より高い曲げ強度
を有するため、破折の恐れが少なく、且つ、Ｂａ量と結
晶化処理条件を変えることによって透光性の微妙な調整
を容易に行うことが可能であり、さらに結晶化処理の際
の収縮率が小さいため、寸法精度にも優れている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４５．０〜７
   ０．０％、ＭｇＯ５．０〜３４．０％、Ｋ₂ Ｏ ４．０
   〜２０．０％、ＢａＯ ４．１〜１２．１％、Ｆ １．
   ８〜１１．０％、Ｐ₂ Ｏ₅ ０．１〜１５．０％、Ｚｒ
   Ｏ₂ ０〜９．０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜２．０％の組成
   を有し、本質的にＣａＯを含有せず、四珪化フルオロマ
   イカ系結晶とリン酸マグネシウム系結晶を析出してなる
   ことを特徴とする歯科用結晶化ガラス。