(57)【要約】制御可能な半透明性によって特徴づけられ、満足に機械加工することができ、したがって特に歯科の修復材料として使用できる、ケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックが記載される。本発明によるガラスセラミックは、特に５３．０〜７５．０、好ましくは５４．０〜７４．０、特に好ましくは５８．０〜７０．０重量％のＳｉＯ２を含む。ガラスセラミックが１０．０〜２３．０、特に１１．０〜２０．０、特に好ましくは１１．０〜１６．０重量％のＬｉ２Ｏを含むことがさらに好ましい。
2018510109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主結晶相としてのケイ酸リチウム及びさらなる結晶相としての透輝石を含む、ケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミック。
【請求項２】
５３．０〜７５．０、特に５４．０〜７４．０、好ましくは５８．０〜７０．０重量％のＳｉＯ２を含む、請求項１に記載のガラスセラミック。
【請求項３】
１０．０〜２３．０、特に１１．０〜２０．０、好ましくは１１．０〜１６．０重量％のＬｉ２Ｏを含む、請求項１又は２に記載のガラスセラミック。
【請求項４】
１．０〜１３．０、特に１．０〜９．０、好ましくは１．０〜６．０重量％のＣａＯ、及び／又は１．０〜１２．０、特に２．０〜９．０、好ましくは２．０〜５．０重量％のＭｇＯを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項５】
ＣａＯ対ＭｇＯのモル比が特に０．５〜２．０、好ましくは０．８〜１．２、特に好ましくは約１．０である、請求項４に記載のガラスセラミック。
【請求項６】
０〜８．０、特に２．０〜６．０、好ましくは３．０〜６．０重量％のＰ２Ｏ５を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項７】
０〜１０．０、好ましくは０．５〜８．０、特に好ましくは１．０〜５．０重量％のさらなるアルカリ金属酸化物ＭｅＩ２Ｏを含み、ＭｅＩ２Ｏが特にＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及び／又はＣｓ２Ｏから選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項８】
０〜１０．０、好ましくは２．０〜７．０重量％の二価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＩＯを含み、ＭｅＩＩＯが特にＳｒＯ及び／又はＺｎＯから選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項９】
０〜１０．０、好ましくは０〜８．０、特に好ましくは２．０〜５．０重量％の三価元素の酸化物ＭｅＩＩＩ２Ｏ３を含み、ＭｅＩＩＩ２Ｏ３が特にＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、及び／又はＩｎ２Ｏ３から選択され、特にＡｌ２Ｏ３である、請求項１から８のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１０】
０〜１５．０、好ましくは０〜１０．０重量％の四価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＶＯ２を含み、ＭｅＩＶＯ２が特にＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、及び／又はＳｎＯ２から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１１】
０〜４．０、好ましくは０〜３．０重量％の五価元素のさらなる酸化物ＭｅＶ２Ｏ５を含み、ＭｅＶ２Ｏ５が特にＶ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、及び／又はＮｂ２Ｏ５から選択される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１２】
０〜５．０重量％の六価元素の酸化物ＭｅＶＩＯ３を含み、ＭｅＶＩＯ３が特にＷＯ３及び／又はＭｏＯ３から選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１３】
以下の成分：
成分 重量％
ＳｉＯ２          ５３．０〜７５．０
Ｌｉ２Ｏ          １０．０〜２３．０
ＣａＯ            １．０〜１３．０
ＭｇＯ            １．０〜１２．０
Ｐ２Ｏ５          ０〜８．０
ＭｅＩ２Ｏ        ０〜１０．０
ＭｅＩＩＯ        ０〜１０．０
ＭｅＩＩＩ２Ｏ３  ０〜１０．０
ＭｅＩＶＯ２      ０〜１５．０
ＭｅＶ２Ｏ５      ０〜４．０
ＭｅＶＩＯ３      ０〜５．０
フッ素            ０〜３．０
の少なくとも１つ、好ましくはすべてを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１４】
１０．０〜７５．０重量％、好ましくは２０．０〜７５．０重量％のケイ酸リチウム結晶を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１５】
二ケイ酸リチウム及び／又はメタケイ酸リチウムの形態であるケイ酸リチウムを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１６】
２０．０〜７５．０重量％、特に２５．０〜６０．０重量％の二ケイ酸リチウム結晶を含む、請求項１５に記載のガラスセラミック。
【請求項１７】
１０．０〜６０．０重量％、特に２０．０〜５０．０重量％のメタケイ酸リチウム結晶を含む、請求項１５又は１６に記載のガラスセラミック。
【請求項１８】
０．１〜５０．０、特に０．１〜２５．０、好ましくは０．１〜７．０、非常に特に好ましくは０．１〜５．０重量％の透輝石結晶を有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１９】
半加工品又は歯科用修復物の形態で存在する、請求項１から１８のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項２０】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のガラスセラミックの成分を含み、特にメタケイ酸リチウム、二ケイ酸リチウム、及び／又は透輝石の結晶化のための核を含む、出発ガラス。
【請求項２１】
細砕粉末又は細砕粉末から作られた成形体の形態で存在する、請求項２０に記載の出発ガラス。
【請求項２２】
（ａ）請求項２０に記載の出発ガラスを細砕し、
（ｂ）前記細砕出発ガラスを場合によりプレス加工して粉末圧粉体を形成し、及び
（ｃ）前記細砕出発ガラス又は前記粉末圧粉体に５００℃〜１０００℃の範囲の温度、５〜１２０分の時間で少なくとも１回の熱処理を施す、
請求項１から１９のいずれか一項に記載のガラスセラミックの調製方法。
【請求項２３】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のガラスセラミック又は請求項２０若しくは２１に記載の出発ガラスの、歯科用材料としての、特に歯科用修復物の調製のための使用。
【請求項２４】
前記ガラスセラミックが、所望の歯科用修復物、特にブリッジ、インレー、アンレー、ベニア、アバットメント、部分クラウン、クラウン、又はシェルの形状を、プレス加工によって又は機械加工によって与えられる、請求項２３に記載の歯科用修復物の調製における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科での使用、好ましくは歯科用修復物の調製に特に適している、ケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックに、並びにガラスセラミックの調製のための前駆体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケイ酸リチウム結晶相を含むガラスセラミック及び歯科用製品におけるそれらの使用は最新技術により公知である。例えば、ＥＰ１５０５０４１は、所望の歯科用修復物を形成するためにＣＡＤ／ＣＡＭプロセスによって加工される、メタケイ酸リチウムガラスセラミックの形態であるケイ酸リチウムガラスセラミックを記載しており、その後の熱処理によってメタケイ酸リチウム（Ｌｉ２ＳｉＯ３）相が二ケイ酸リチウム（Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５）相へ転化され、それにより高強度二ケイ酸リチウムガラスセラミックが形成される。二ケイ酸リチウム相が形成された後のガラスセラミックの機械加工は、特にその高強度に起因して、時間のかかるものであり、激しい工具摩耗を伴う。
【０００３】
透輝石、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６を結晶相として含有するガラスセラミックが公知である。透輝石は、角閃石ガラスセラミック（Hoeland、Beall、「Glass-Ceramic  Technology」、Wiley、米国、第２版、２０１２年、１５１頁）、アパタイトガラスセラミック（同書、１６４頁）、又は玄武岩ガラスセラミック（同書、１８６頁）において中間相として生成し得る。
【０００４】
ＷＯ２００９／１４０６３２（オハイオ州立大学）により、透輝石を結晶相として含有し得る、酸化ランタンをドープした生物活性ガラスセラミックが、例えば歯科用修復物の成分として公知である。
【０００５】
ＵＳ４，５６０，６６６（ＨＯＹＡ株式会社）により、アパタイト及び透輝石を含有していてもよく人工骨又は人口歯根の材料として使用することを意図した、生物活性ガラスセラミックが公知である。ＷＯ２０１２／１７２３１６（シェフィールド大学）は、透輝石及びリューサイトを結晶相として含む、歯科用修復物のためのセラミック材料を開示している。ＥＰ１１３２０５６（株式会社トクヤマ）は、透輝石含有ガラスセラミックを使用したセラミック歯冠の調製方法を記載している。
【０００６】
ＵＳ４，６４３，９８２（ＨＯＹＡ株式会社）は、アパタイト又はリン酸カルシウム結晶、並びに場合により透輝石などのさらなる結晶相を含有していてもよい、高強度アノーサイトガラスセラミックを記載している。いくつかの結晶相の存在に起因して、ガラスセラミックは高い不透明度によって特徴づけられる。この理由のため、それらは審美的に要求水準の高い歯科用修復物には適していない。むしろそれらは、特別な光学特性が必要とされない、インプラント材料又は歯根ピン用材料として意図している。
【０００７】
ＵＳ５，０６６，６１９（ＨＯＹＡ株式会社）は、マイカ相、並びにエンスタタイト、オケルマナイト、透輝石、アノーサイト、及びリヒター閃石から選択される少なくとも１つのさらなる結晶相を含むガラスセラミックを記載しており、これは歯冠の調製に適しているといわれている。ＵＳ５，２４６，８８９（ＨＯＹＡ株式会社）により、酸化ジルコニウムをさらなる結晶相として有するマイカガラスセラミックが同様に公知である。記載されるガラスセラミックのいくつかにおいて、エンスタタイト、オケルマナイト、透輝石、アノーサイト、リヒター閃石、及びフォルステライトの結晶相も存在していてもよい。
【０００８】
ＵＳ４，８７１，３８４及びＵＳ５，２３２，８７８（共にＨＯＹＡ株式会社）は、とりわけ透輝石をさらなる結晶相として含有していてもよい、生物活性アパタイトガラスセラミックを記載している。ガラスセラミックは主に骨代替材料として提供される。
【０００９】
ＵＳ５，３５６，４３６及びＵＳ５，７１１，７６３（共にＴＤＫ株式会社）は、生体硬組織の代替となるセラミック材料を開示しており、この材料は珪灰石、透輝石、又はこれらの結晶相の組合せを有する。
【００１０】
ＵＳ２００５／００７９２２６（ペンタックス株式会社）は、骨代替材料の焼結助剤として使用でき、結晶化後にウォラストナイト及び透輝石結晶相を含有し得る、生物活性ガラスを記載している。
【００１１】
しかし、公知の材料は一連の欠点を有する。多くの場合にこれらの材料の半透明性は、多くの目的に使用することができる歯科用材料に望ましいような広い範囲にわたって調整することができない。さらに、それらの単純な機械加工は多くの場合に不可能である。さらに、それらの強度は多くの場合に歯科用修復材料として使用するのを可能にするほど十分ではないことが分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第１５０５０４１号明細書
【特許文献２】国際公開第２００９／１４０６３２号
【特許文献３】米国特許第４，５６０，６６６号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１２／１７２３１６号
【特許文献５】欧州特許第１１３２０５６号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６４３，９８２号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８７１，３８４号明細書
【特許文献８】米国特許第５，２３２，８７８号明細書
【特許文献９】米国特許第４，８７１，３８４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，２３２，８７８号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，３５６，４３６号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，７１１，７６３号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開２００５／００７９２２６号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Hoeland、Beall、「Glass-Ceramic  Technology」、Wiley、米国、第２版、２０１２年
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、良好な光学特性、特に制御可能な半透明性、並びに良好な機械的特性を有し、そのため歯科用修復材料として使用できる、ガラスセラミックを提供することである。ガラスセラミックはさらに、機械加工を使用して、例えばＣＡＤ／ＣＡＭプロセスを使用して、簡便かつ迅速に加工されて歯科用修復物を形成することが可能であるべきである。この簡便な加工は、特に、所望の結晶相が可能な限り完全に結晶化された後でも可能であるべきである。
【００１５】
この目的は、請求項１から１９に記載のケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックによって実現される。請求項２０及び２１に記載の出発ガラス、請求項２２に記載の方法、並びに請求項２３及び２４に記載の使用も本発明の主題である。
【００１６】
本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックは、主結晶相としてのケイ酸リチウム、及びさらなる結晶相としての透輝石を含むことを特徴としている。
【００１７】
このガラスセラミックは驚くべきことに、歯科用修復材料に望ましい機械的特性及び光学特性の有利な組合せを示し、歯科用材料に有利な様式で所望の形状、例えばクラウンなどの歯科用修復物の形状をこのガラスセラミックに与えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
図１及び２−微細構造像
【図１】図１は、実施例１０によるガラスセラミックの微細構造を示す。特徴は、少量の透輝石結晶が介在した非常に微細な二ケイ酸リチウム微細構造である。
【図２】図２は、実施例２３にしたがって得られたガラスセラミックの微細構造を示し、実施例１０と比較して透輝石の形成の増加が明らかに認識できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によるガラスセラミックは、特に５３．０〜７５．０、好ましくは５４．０〜７４．０、特に好ましくは５８．０〜７０．０重量％のＳｉＯ２を含む。
【００２０】
ガラスセラミックが１０．０〜２３．０、特に１１．０〜２０．０、特に好ましくは１１．０〜１６．０重量％のＬｉ２Ｏを含むことがさらに好ましい。
【００２１】
ＳｉＯ２対Ｌｉ２Ｏのモル比は特に２．０〜３．０である。
【００２２】
ガラスセラミックが１．０〜１３．０、特に１．０〜９．０、特に好ましくは１．０〜６．０重量％のＣａＯを含むことがさらに好ましい。
【００２３】
ガラスセラミックは、好ましくは、１．０〜１２．０、特に２．０〜９．０、特に好ましくは２．０〜５．０重量％のＭｇＯを含む。
【００２４】
ＣａＯ対ＭｇＯのモル比は好ましくは０．５〜２．０、特に好ましくは０．８〜１．２、非常に特に好ましくは約１．０である。
【００２５】
０〜８．０、特に２．０〜６．０、特に好ましくは３．０〜６．０重量％のＰ２Ｏ５を含むガラスセラミックがさらに好ましい。Ｐ２Ｏ５は特にケイ酸リチウムの形成のための核剤として作用することができる。しかし核剤の存在は、主結晶相としてのケイ酸リチウムの形成のために絶対に必要なわけではない。
【００２６】
ガラスセラミックはまた、Ｌｉ２Ｏに加えて、０〜１０．０、特に０．５〜８．０、特に好ましくは１．０〜５．０重量％の量でさらなるアルカリ金属酸化物ＭｅＩ２Ｏを含むことが好ましい。用語「さらなるアルカリ金属酸化物ＭｅＩ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物を表し、ここでこのＭｅＩ２Ｏは、特にＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及び／又はＣｓ２Ｏから選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下のさらなるアルカリ金属酸化物ＭｅＩ２Ｏの少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
Ｎａ２Ｏ          ０〜３．０、特に０〜２．０
Ｋ２Ｏ            ０〜５．０
Ｒｂ２Ｏ          ０〜３．０、特に０〜２．０
Ｃｓ２Ｏ          ０〜１０．０、特に０〜８．０。
【００２７】
特に好ましい実施形態において、本発明によるガラスセラミックは０．１〜５．０、特に０．５〜４．５重量％のＫ２Ｏを含む。
【００２８】
さらに、ガラスセラミックが０〜１０．０、特に２．０〜７．０重量％の、二価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＩＯを含むことが好ましい。用語「二価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＩＯ」は、ＣａＯ及びＭｇＯを除いた二価酸化物を表し、ここでこのＭｅＩＩＯは特にＳｒＯ及び／又はＺｎＯから選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下の二価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＩＯの少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
ＳｒＯ            ０〜５．０
ＺｎＯ            ０〜５．０。
【００２９】
さらに、０〜１０．０、好ましくは０〜８．０、特に２．０〜５．０重量％の三価元素の酸化物ＭｅＩＩＩ２Ｏ３を含むガラスセラミックが好ましく、ここでこのＭｅＩＩＩ２Ｏ３は特にＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、及び／又はＩｎ２Ｏ３から選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下の三価元素の酸化物ＭｅＩＩＩ２Ｏ３の少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
Ａｌ２Ｏ３        ０〜８．０
Ｙ２Ｏ３          ０〜５．０
Ｂ２Ｏ３          ０〜４．０
Ｇａ２Ｏ３        ０〜５．０
Ｉｎ２Ｏ３        ０〜５．０
Ｌａ２Ｏ３        ０〜５．０。
【００３０】
特に好ましい実施形態において、本発明によるガラスセラミックは０．１〜８．０、特に１．０〜７．０重量％、特に好ましくは２．０〜５．０重量％のＡｌ２Ｏ３を含む。
【００３１】
さらに、四価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＶＯ２を０〜１５．０重量％、好ましくは０〜１０．０重量％の量で含むガラスセラミックが好ましい。用語「四価元素のさらなる酸化物ＭｅＩＶＯ２」は、ＳｉＯ２を除いた四価酸化物を表し、ここでこのＭｅＩＶＯ２は特にＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、及び／又はＳｎＯ２から選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下のさらなる四価元素の酸化物ＭｅＩＶＯ２の少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
ＺｒＯ２          ０〜７．０
ＴｉＯ２          ０〜５．０
ＳｎＯ２          ０〜５．０
ＧｅＯ２          ０〜１４．０
ＣｅＯ２          ０〜２．０。
【００３２】
さらに、五価元素のさらなる酸化物ＭｅＶ２Ｏ５を０〜４．０、特に０〜３．０重量％の量で含むガラスセラミックが好ましい。用語「五価元素のさらなる酸化物ＭｅＶ２Ｏ５」は、Ｐ２Ｏ５を除いた五価酸化物を表し、ここでこのＭｅＶ２Ｏ５は特にＶ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、及び／又はＮｂ２Ｏ５から選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下の五価元素のさらなる酸化物ＭｅＶ２Ｏ５の少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
Ｖ２Ｏ５          ０〜１．０
Ｔａ２Ｏ５        ０〜３．０
Ｎｂ２Ｏ５        ０〜３．０。
【００３３】
０〜５．０重量％の六価元素の酸化物ＭｅＶＩＯ３を含むガラスセラミックも好ましく、ここでこのＭｅＶＩＯ３は特にＷＯ３及び／又はＭｏＯ３から選択される。ガラスセラミックは特に好ましくは以下の酸化物ＭｅＶＩＯ３の少なくとも１つ、特にすべてを、指定の量で含む：
成分 重量％
ＷＯ３            ０〜５．０
ＭｏＯ３          ０〜５．０。
【００３４】
さらに、０〜３．０、特に０〜１．０重量％のフッ素を含むガラスセラミックが好ましい。
【００３５】
以下の成分の少なくとも１つ、好ましくはすべてを、指定の量で含むガラスセラミックが特に好ましい：
成分 重量％
ＳｉＯ２          ５３．０〜７５．０
Ｌｉ２Ｏ          １０．０〜２３．０
ＣａＯ            １．０〜１３．０
ＭｇＯ            １．０〜１２．０
Ｐ２Ｏ５          ０〜８．０
ＭｅＩ２Ｏ        ０〜１０．０
ＭｅＩＩＯ        ０〜１０．０
ＭｅＩＩＩ２Ｏ３  ０〜１０．０
ＭｅＩＶＯ２      ０〜１５．０
ＭｅＶ２Ｏ５      ０〜４．０
ＭｅＶＩＯ３      ０〜５．０
フッ素            ０〜３．０。
ここでＭｅＩ２Ｏ、ＭｅＩＩＯ、ＭｅＩＩＩ２Ｏ３、ＭｅＩＶＯ２、ＭｅＶ２Ｏ５、及びＭｅＶＩＯ３は上記で指定される意味を有する。
【００３６】
上記の成分の一部は着色剤及び／又は蛍光剤として機能し得る。本発明によるガラスセラミックはさらに、さらなる着色剤及び／又は蛍光剤も含んでいてもよく、特に無機顔料及び／又はｄ−及びｆ−元素の酸化物、例えばＳｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、及びＹｂの酸化物などから選択できる。金属コロイド、例えばＡｇ、Ａｕ及びＰｄの金属コロイドは、さらに核剤としても作用することが可能であり、さらなる着色剤として使用することもできる。これらの金属コロイドは、例えば溶融及び結晶化プロセスの間に対応する酸化物、塩化物、又は硝酸塩を還元することによって形成させることができる。
【００３７】
ガラスセラミックの特性は結晶相によって本質的に影響を受ける。本発明によるガラスセラミックはケイ酸リチウムを主結晶相として含む。用語「ケイ酸リチウム」は、二ケイ酸リチウム及びメタケイ酸リチウムから選択される少なくとも１つの結晶相を表す。したがって、本発明によるガラスセラミックは、二ケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、又は二ケイ酸リチウムとメタケイ酸リチウムとの混合物を主結晶相として含む。好ましい実施形態において、本発明によるガラスセラミックは二ケイ酸リチウムを主結晶相として含む。
【００３８】
用語「主結晶相」は、ガラスセラミック中に存在するあらゆる結晶相のうちで最も高い質量の割合を有する結晶相を指す。結晶相の質量は特にリートベルト法を使用して決定される。リートベルト法を使用した結晶相の定量分析における適切な方法は、例えばM.Dittmerの博士論文「Glaeser  und  Glaskeramiken  im  System  MgO-Al2O3-SiO2  mit  ZrO2  als  Keimbildner」［ＺｒＯ２を核剤として含むＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系におけるガラス及びガラスセラミック］、イエナ大学、２０１１年に記載されている。
【００３９】
本発明によるガラスセラミックが１０．０〜７５．０、特に２０．０〜７５．０重量％のケイ酸リチウムを結晶相として含むことがさらに好ましい。特に、ガラスセラミックが２０．０〜７５．０、特に２５．０〜６０．０重量％の二ケイ酸リチウム、及び／又は１０．０〜６０．０、特に２０．０〜５０．０重量％のメタケイ酸リチウムを結晶相として含むことが好ましい。
【００４０】
本発明によるガラスセラミックは、主結晶相としてのケイ酸リチウムに加えて、さらなる結晶相としての透輝石も含む。好ましい実施形態において、ガラスセラミックは０．１〜５０．０、特に０．１〜２５．０、特に好ましくは０．１〜７．０、非常に特に好ましくは０．１〜５．０重量％の透輝石を含む。
【００４１】
本発明によるガラスセラミックは、さらなる結晶相、例えばＬｉ３ＰＯ４、ＳｉＯ２改質物、エンスタタイト、及び／又はＣｓ０．８０９ＡｌＳｉ５Ｏ１２などをさらに含んでいてもよい。
【００４２】
形成される結晶相の種類及び量は、特に出発ガラスの組成並びにガラスセラミックの調製の方法によって制御できる。実施例はこれを組成及び調製方法を変化させることによって説明している。
【００４３】
驚くべきことに、透輝石結晶相に加えてケイ酸リチウム結晶相も有するガラスセラミックを提供できることが分かった。特に、そのようなガラスセラミックを上記の好ましい組成範囲内で形成させることができることは予測できなかった。両方の結晶相の核形成及び成長は、出発ガラスにおいて明らかに互いに並行して進むことが分かった。したがって、ケイ酸リチウム結晶が出発ガラスの体積内で検出でき、その一方透輝石結晶も出発ガラスの表面上で検出できた。したがって、ケイ酸リチウム結晶の核形成及び成長は出発ガラスの体積内で生じると思われ、一方対照的に、透輝石結晶の核形成及び成長は出発ガラスの表面上で生じると思われる。専門家の間では、ガラスの体積内での結晶化は体積結晶化（Volumenkristallisation）とも呼ばれ、表面上での結晶化は表面結晶化とも呼ばれる。
【００４４】
しかし、表面上の核形成及び結晶化は、本発明によるガラスセラミックの調製中に容易には生じない。むしろ出発ガラスの表面を、出発ガラスを細砕する（gemahlen）ことによって活性化させることが必要であることが分かった。この特殊な活性化によって、透輝石の再現性のある表面結晶化が実現される。細砕方法、例えば様々なミルの使用は、結晶化透輝石の最終的な量に影響を与え得る。
【００４５】
したがって本発明によるガラスセラミック中の透輝石の量は、例えば、出発ガラス中のＭｇＯ及びＣａＯ含量又は出発ガラスの熱処理によって決定されるのではなく、出発ガラスの細砕による活性化の方法によっても決定される。
【００４６】
さらに、析出した透輝石の量は本発明によるガラスセラミックの半透明性に影響を与えることが分かった。特に５．０重量％を超える透輝石含量によって、コントラスト値（英国規格ＢＳ  ５６１２によるＣＲ値）が９０を超える不透明性の高いガラスセラミックを製造できる。これらのガラスセラミックは、歯科用アバットメント構造体、又は適切なベニアが取り付けられた歯科用フレームワーク（dentalen  Suprastruktur）の調製に特に適している。
【００４７】
特に５．０未満、好ましくは２．０未満重量％の比較的低い透輝石含量によって、ＣＲ値が７５未満である半透明のガラスセラミックを形成することができる。これらのガラスセラミックは、光学的に要求水準の高い歯科用修復物、例えばクラウン、ベニア、及びインレーなどの調製に特に適している。
【００４８】
本発明によるガラスセラミックは、ガラスセラミックに高強度を与える二ケイ酸リチウム結晶相の形成が終わった後であっても、例えば歯科用修復物の幾何形状を与えるために機械加工によって容易に加工できることをさらに特徴としている。これは従来の二ケイ酸リチウムガラスセラミックと比較して特に有利であり、従来の場合には、より容易に機械加工できる前駆体が多くの場合に使用され、次いでこの前駆体は所望の二ケイ酸リチウムガラスセラミックを形成するために機械加工後の熱処理を施さなければならない。
【００４９】
本発明によるガラスセラミックは非常に良好な耐薬品性によっても特徴づけられる。耐薬品性を測定するために、酢酸水溶液中で保存する間の質量減少を測定することにより、ＩＳＯ規格６８７２（２００８）にしたがってガラスセラミックを試験した。本発明によるガラスセラミックは好ましいことに１００μｇ／ｃｍ２未満の質量減少を示した。
【００５０】
本発明によるガラスセラミックはまた、二軸破断強度σＢが好ましくは少なくとも２００ＭＰａ、特に好ましくは２００〜４００ＭＰａである。二軸破断強度はＩＳＯ  ６８７２（２００８）（ピストンオンスリーボール試験（Kolben-auf-drei-Kugeln-Pruefung））にしたがって測定した。
【００５１】
したがって、本発明によるガラスセラミックは、歯科用材料に特に求められるような有利な光学特性及び機械的特性の望ましい組合せを提供する。
【００５２】
本発明は同様に、対応する組成を有する前駆体に関し、この前駆体から熱処理によって本発明によるガラスセラミックを調製できる。これらの前駆体は、対応する組成を有する出発ガラス及び対応する組成を有する核を有する出発ガラスである。「対応する組成」という呼称は、これらの前駆体がガラスセラミックと同じ量の同じ成分を含むことを意味し、フッ素以外の成分は、ガラス及びガラスセラミックにおいて慣例的であるように、酸化物として計算される。
【００５３】
したがって本発明は、本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックの成分を含む出発ガラスにも関する。本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックの成分において好ましいものとしても指定されるあらゆる実施形態は、出発ガラスの成分において好ましい。
【００５４】
特に好ましくは、出発ガラスは、細砕形態で又は細砕出発ガラスからプレス加工された粉末圧粉体（Pulverpressling）の形態で存在する。これらの形態の両方において、出発ガラスは細砕により活性化されており、この活性化はその後の透輝石の結晶化のために必要である。
【００５５】
本発明はさらに、ケイ酸リチウム及び／又は透輝石の結晶化のための核を含む出発ガラスにも関する。
【００５６】
本発明はさらに、
（ａ）出発ガラスを細砕し、
（ｂ）細砕出発ガラスを場合によりプレス加工して粉末圧粉体を形成し、及び
（ｃ）細砕出発ガラス又は粉末圧粉体に５００℃〜１０００℃の範囲の温度、５〜１２０分の時間で少なくとも１回の熱処理を施す、
本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックの調製方法に関する。
【００５７】
工程（ａ）において、本発明による出発ガラスを、透輝石の結晶化のために活性化させるために細かく砕く。
【００５８】
細砕は、特にミルにおいて、好ましくはボールミル、ジェットミル、例えば対向ジェットミルなど、又は振動ミルにおいて行われる。細砕後に得られるガラス粒子は一般に平均粒径が粒子の数に関して１００ｎｍ〜１００μｍの範囲である。
【００５９】
様々な細砕方法を使用することによって、例えば様々なミルを使用することによって、活性化の度合いが様々である出発ガラスを得ることができ、そのため最終的に結晶化される透輝石の量も制御することができる。
【００６０】
細砕のプロセスを施された出発ガラスは好ましくは粒状材料の形態で存在する。用語「粒状材料」は粒子状出発ガラスを表す。粒子状出発ガラスを製造するために、出発ガラスの溶融物を水中に注ぎ入れ、クエンチしてもよい。このプロセスはフリッティングとも呼ばれ、得られるガラス顆粒はガラスフリットと呼ばれる。しかし、粒状材料は別の方法でも、例えばローラーミル中でクエンチしその後粉砕する（Zerkleinerung）などによっても製造できる。
【００６１】
出発ガラスの調製は、特に炭酸塩、酸化物、及びリン酸塩などの適切な出発物質の混合物を、特に１３００〜１７００℃、好ましくは約１５００℃の温度において、０．５〜５時間で溶融するというように行われる。
【００６２】
任意選択の工程（ｂ）において、細砕出発ガラスをプレス加工して粉末圧粉体を得る。この工程は本発明による方法において行われることが好ましい。
【００６３】
例えばガラス溶融物を鋳型に注ぎ入れることによって得られるような、ガラスモノリスとは対照的に、本発明による粉末圧粉体は大きい内表面によって特徴づけられ、この内表面において透輝石の結晶化が生じ得る。
【００６４】
粉末圧粉体は任意の所望の形状を有してもよい。典型的には、粉末圧粉体は既に、後で製造される本発明によるガラスセラミックから作られる半加工品（Rohling）を意図した形状を本質的に有する。
【００６５】
工程（ｃ）において、細砕ガラス又は粉末圧粉体に少なくとも１回の熱処理を施す。この少なくとも１回の熱処理は、５００℃〜１０００℃、好ましくは７００℃〜１０００℃、好ましくは７５０℃〜９５０℃、特に好ましくは８００℃〜９５０℃の範囲の温度において５〜１２０分、好ましくは５〜９０分の時間で行われる。
【００６６】
所望の量のケイ酸リチウム及び透輝石が結晶化され、それにより本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックが形成されるまで、熱処理が行われる。熱処理は段階的に行われてもよく、まず第１に、核形成した出発ガラスなどの前駆体が、第１の熱処理によって形成され、次いで本発明によるガラスセラミックがより高温での第２の熱処理によって形成される。ケイ酸リチウムの結晶化のための核形成は、通常は４５０〜６００℃の範囲の温度で行われる。
【００６７】
細砕出発ガラス又は粉末圧粉体の少なくとも部分的な焼結、すなわち予備焼結がなされるように熱処理を選択することがさらに好ましい。熱処理が、細砕出発ガラス又は粉末圧粉体の可能な限り完全な焼結、すなわち緻密な焼結も生じさせる場合に特に好ましい。
【００６８】
細砕出発ガラスから製造される緻密焼結ガラスセラミックは、とりわけ歯科用フレームワークなどの基材上の被覆物として使用される。粉末圧粉体から製造される緻密焼結ガラスセラミックは、とりわけ半加工品として使用され、この半加工品からブリッジ、クラウン、インレー、又はアンレーなどの歯科用修復物を、プレス加工などの適切な成形方法、特に機械加工を使用して調製できる。
【００６９】
工程（ｃ）が終了した後、本発明によるケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックが得られる。
【００７０】
ブリッジ、インレー、アンレー、クラウン、ベニア、シェル、又はアバットメントなどの歯科用修復物を、本発明によるガラスセラミック及び本発明によるガラスから調製できる。したがって本発明は、歯科用材料としてのそれらの使用に関し、特に歯科用修復物の調製のためのそれらの使用に関する。ガラスセラミック又はガラスはプレス加工又は機械加工によって所望の歯科用修復物の形状を与えられることが好ましい。
【００７１】
プレス加工は通常は加圧下及び高温で行われる。プレス加工は７００〜１２００℃の温度で行われることが好ましい。１０〜３０ｂａｒの圧力でプレス加工を行うことがさらに好ましい。プレス加工の間、使用する材料の粘性流によって形状の所望の変化が達成される。本発明によるガラス及びガラスセラミックは特に、任意の形状及びサイズの半加工品の形態で使用できる。プレス加工において、本発明によるガラスセラミックが好ましくは使用される。
【００７２】
機械加工は通常は材料除去方法によって、特にミリング及び／又は細砕によって行われる。機械加工がＣＡＤ／ＣＡＭプロセスの一部として行われることが特に好ましい。本発明によるガラス及びガラスセラミックは特に半加工品の形態で使用できる。これらは通常は、それらの形状の観点から、機械加工に使用される装置のタイプに適している。本発明によるガラスセラミックが特に機械加工に使用される。
【００７３】
本発明によるガラスセラミック及び本発明によるガラスの上記の特性によって、これらは歯科での使用に特に適している。したがって本発明の主題は、歯科材料としての、特にクラウン、ブリッジ、及びアバットメントなどの歯科用修復物の調製のための、本発明によるガラスセラミック又は本発明によるガラスの使用でもある。
【００７４】
したがって本発明は、本発明によるガラスセラミック又は本発明によるガラスが、特にＣＡＤ／ＣＡＭプロセスの一部としてのプレス加工によって又は機械加工によって、所望の歯科用修復物の形状を与えられる、歯科用修復物、特にブリッジ、インレー、アンレー、ベニア、アバットメント、部分クラウン、クラウン、又はシェルの調製方法にも関する。
【００７５】
本発明はさらに、細砕出発ガラスを基材に付与し結晶化並びに焼結させる、基材の被覆方法に関する。結晶化及び焼結は、本発明による方法の工程（ｃ）による熱処理に関して上記で指定されるような条件下で行われる。基材としては、特に酸化物セラミック又はガラスセラミックが有用である。適切な酸化物セラミックは、Ａｌ２Ｏ３又はＺｒＯ２セラミック並びにそれらの混合物、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３及び／又はＣｅＯ２含有物を含む部分的又は完全に安定化されたＺｒＯ２セラミックである。適切なガラスセラミックはＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏタイプのケイ酸リチウムガラスセラミック又はガラスセラミックである。
【００７６】
非限定的な実施例を参照して本発明を以下でより詳細に説明する。
【実施例】
【００７７】
（実施例１〜２２）
組成及び結晶相
全部で、表Ｉで指定される組成を有する２２種のガラス及びガラスセラミックを調製した。
以下の意味が表Ｉで適用される：
Ｔｇ  ガラス転移温度、ＤＳＣにより決定される
ＴＳ及びｔＳ  出発ガラスの溶融に使用される温度及び時間
ＴＳｉｎｔｅｒ及びｔＳｉｎｔｅｒ  成形体（Pressling）を熱処理しそれにより結晶化させるのに使用される温度及び時間
ＴＰｒｅｓｓ及びｔＰｒｅｓｓ  結晶化させた成形体をプレス加工するのに使用される温度及び時間
Ｌ＊ａ＊ｂ値  色を特徴づけるための値
ＣＲ値  英国規格ＢＳ  ５６１２によるガラスセラミックのコントラスト値
Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５  二ケイ酸リチウム
Ｌｉ２ＳｉＯ３  メタケイ酸リチウム
ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６  透輝石
ＳｉＯ２  石英、特に低温型石英、又はクリストバライト
Ｃｓ０．８０９ＡｌＳｉ５Ｏ１２  アルミノケイ酸セシウム（Caesiumalumosilicat）
【００７８】
実施例１〜２２において、通常の原料に由来するガラスを、白金るつぼ中で温度ＴＳにおいてｔＳの時間で溶融させた。溶融出発ガラスを水中に注ぎ入れることにより、ガラスフリット、すなわちガラス顆粒を調製した。ガラスフリットのさらなる加工において、以下で指定される３種のプロセスの変化形Ａ）、Ｂ）及びＣ）を使用した：
【００７９】
Ａ）振動ミル
実施例１〜９、１１〜１９、２１、及び２２にしたがって調製されたガラスフリットを、Ｒｅｔｓｃｈ  ＧｍｂＨ、Ｈａａｎ、ドイツのＫＭ１００振動ミル、及びＲｅｔｓｃｈ  ＧｍｂＨ、Ｈａａｎ、ドイツのＲＭ３１酸化ジルコニウム振動ミルにより、粒子の数に関して９０μｍ未満の平均粒径まで細砕した。細砕ガラス粉末を次いで単軸でプレス加工して小さい円柱状物を形成し、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉（Ｉｖｏｃｌａｒ  Ｖｉｖａｄｅｎｔ  ＡＧ）において温度ＴＳｉｎｔｅｒにてｔＳｉｎｔｅｒの時間で結晶化及び焼結させた。調製した試験片についてＸ線回折分析を行って存在する結晶相を決定し、色測定も行った。
【００８０】
Ｂ）ジェットミル
実施例１０による組成を有するガラスフリットを、Ｈｏｓｏｋａｗａ  ＡｌｐｉｎｅのＡＦＧ  １００対向ジェットミルにより、粒子の数に関して２０μｍの平均粒径まで細砕した。細砕ガラス粉末を次いで単軸でプレス加工し、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉（Ｉｖｏｃｌａｒ  Ｖｉｖａｄｅｎｔ  ＡＧ）において温度ＴＳｉｎｔｅｒにてｔＳｉｎｔｅｒの時間で結晶化及び焼結させた。このようにして調製した試験片について色測定及びＸ線回折分析を行った。生成されたケイ酸リチウム−透輝石ガラスセラミックのＣＲ値は６９．９５であった。
【００８１】
Ｃ）ボールミル
実施例２０による組成を有するガラスフリットを、ボールミルで約２０時間、粒子の数に関して１０μｍの平均粒径まで細砕した。ボールミルは細砕チャンバーとして容積が５ｌの円筒形の磁器容器を備えていた。以下の磁器細砕ボールの混合物：０．９ｋｇで直径１０ｍｍ、１．８ｋｇで直径２０ｍｍ、及び０．９ｋｇで直径３０ｍｍを細砕媒体として使用した。細砕ガラス粉末を次いで単軸でプレス加工し、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉（Ｉｖｏｃｌａｒ  Ｖｉｖａｄｅｎｔ  ＡＧ）において温度ＴＳｉｎｔｅｒにてｔＳｉｎｔｅｒの時間で結晶化及び焼結させた。このようにして調製した試験片について色測定及びＸ線回折分析を行って、結晶相を決定した。このガラスセラミック中の透輝石結晶の含量は、変化形Ａ）及びＢ）にしたがって調製されたガラスセラミック中の含量よりも高かった。
【表１−１】
2018510109.tif 000003
【表１−２】
2018510109.tif 000004
【表１−３】
2018510109.tif 000005
【表１−４】
2018510109.tif 000006
【００８２】
（実施例２３）
粉砕の影響
実施例１０による組成を有するガラスフリットを、実施例２０について指定されるのと同じようにボールミルで、粒子の数に関して２０μｍの平均粒径まで細砕した。細砕ガラス粉末を次いで単軸でプレス加工し、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉（Ｉｖｏｃｌａｒ  Ｖｉｖａｄｅｎｔ  ＡＧ）において８７０℃の温度で５分の時間結晶化及び焼結させた。このようにして調製された試験片について、結晶相を決定するために次いで色測定（Ｍｉｎｏｌｔａ装置）及びＸ線回折分析を行った。Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５はガラスセラミックの主結晶相を形成した。透輝石及びＬｉ３ＰＯ４は副結晶相であった。透輝石含量は実施例１０における含量よりも高かった。透輝石の割合の増加はより高い度合いの不透明度をもたらし、これはＣＲ値が６９．９５の代わりに９０．００であったことから読み取ることができた。
【００８３】
（実施例２４）
ホットプレス
実施例１による組成を有するガラスを白金るつぼ中で１５００℃の温度で溶融させ、次いで水中に注ぎ入れた。このようにして調製されたガラスフリットを、Ｒｅｔｓｃｈ  ＧｍｂＨ、Ｈａａｎ、ドイツのＫＭ１００振動ミルにより、粒子の数に関して９０μｍ未満の平均粒径まで細砕した。得られたガラス粉末から単軸でプレス加工することにより粉末圧粉体を調製した。粉末圧粉体を、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉において８００℃の温度にて５分の保持時間で結晶化及び緻密焼結させた。結晶化及び緻密焼結させた半加工品を、次いでホットプレスにより２５分の保持時間で９１０℃の温度にてプレス加工した。プレス加工した試験片についてＸ線構造解析を行い、プレス加工した材料の熱膨張係数並びに二軸強度をＩＳＯ６８７２にしたがって決定した。二軸強度は２３０ＭＰａであった。
【００８４】
切削加工性
切削加工性を試験するために、実施例３、７、１０、１２、１６、１８、及び２３によるガラス粉末を単軸でプレス加工してブロックを形成して、Ｐｒｏｇｒａｍａｔ型炉で緻密焼結させた。次いで対応するホルダーをこのようにして調製されたガラスセラミックブロックに接着し、それらをＣＡＤ／ＣＡＭ細砕ユニット（Ｓｉｒｏｎａ  ＩｎＬａｂ）で加工した。加工性を試験するために、二軸試験片をブロックから細砕して作った。
【図１】
2018510109.tif 000007
【図２】
2018510109.tif 000008
【国際調査報告】
2018510109.tif 000009
2018510109.tif 000010
2018510109.tif 000011
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