(57)【要約】  本発明は、硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された無機鉱物充填剤を含む、歯科矯正用組成物、関連方法、並びにパッケージ化物品を提供する。この組成物は、従来の硬質の鉱物充填剤を使用する組成物と比較して、硬化した残余物の清掃の改善を示す一方で、許容範囲の取扱い特性、接着強度特性、及び機械的特性を維持する。接着強度の増大は、軟質の鉱物充填剤を熱変性させ、鉱物のマイクロ構造から水和水を脱離させて非水和相を形成するプロセスによって達成される。ヒトのエナメル質と比べて軟質な、熱変性された鉱物充填剤を使用することによって、硬化した歯科矯正用組成物は、患者にとってより安全でより快適な、低速の研磨ディスク又は他の軽度の研磨プロセスを使用して簡便に取り除くことができる。この組成物は、歯科矯正用装具の歯への接着における使用に関して、特に有益である。【選択図】図４ｂ【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性成分、
硬化剤、及び
熱変性された無機鉱物充填剤を含む、歯科矯正用組成物。
【請求項２】
前記充填剤の全重量を基準として、前記無機鉱物充填剤の５重量％未満が水和している、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記無機鉱物充填剤が、本質的に全く水和していない、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記無機鉱物充填剤が、５以下のモース硬度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記無機鉱物充填剤が、タルク、カオリン、重晶石、アラゴナイト、方解石、及び亜塩素酸塩からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記無機鉱物充填剤が、火炎溶融された無機鉱物充填剤、霧化された無機鉱物充填剤、ファイヤーポリッシュされた無機鉱物充填剤、及び直接溶融された無機鉱物充填剤からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記無機鉱物充填剤が、焼成された無機鉱物充填剤である、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記無機鉱物充填剤が、１〜２５マイクロメートルの範囲の平均粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記無機鉱物充填剤が、２〜２０マイクロメートルの範囲の平均粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記無機鉱物充填剤が、４〜１５マイクロメートルの範囲の平均粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記無機鉱物充填剤が、前記組成物の総重量を基準として、５０〜７５重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記無機鉱物充填剤が、前記組成物の総重量を基準として、６６〜７２重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
歯科矯正用組成物の作製方法であって、
硬化性成分を提供する工程と、
硬化剤を提供する工程と、
水和相を含む未加工の無機鉱物充填剤を提供する工程と、
熱変性された充填剤を作製するために、前記水和相の少なくとも一部分を非水和相に変化させるのに十分な温度まで、前記未加工の無機鉱物充填剤を加熱する工程と、
前記硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された充填剤を組み合わせて前記歯科矯正用組成物を調製する工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
前記未加工の無機鉱物充填剤が、水和水を脱離させるために、その解離温度を超えるまで加熱される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記未加工の無機鉱物充填剤が、前記未加工の充填剤の全重量に対して、１０〜１５重量％の範囲の強熱減量を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
歯科矯正用装具であって、前記装具を歯に接着するための基部を有する、歯科矯正用装具と、
前記装具の前記基部にわたって延在する組成物であって、前記組成物は、
硬化性成分、
硬化剤、及び
熱変性された無機鉱物充填剤を含む、組成物と、
前記歯科矯正用装具及び前記組成物を少なくとも部分的に包囲する容器と、を含む、パッケージ化物品。
【請求項１７】
硬化した歯科矯正用組成物を歯から除去する方法であって、
前記硬化した歯科矯正用組成物を少なくともその一部分上に有する歯の表面を提供する工程であって、前記組成物は、
硬化性成分、
硬化剤、及び
熱変性された無機鉱物充填剤を含む、工程と、
前記歯の表面に研磨材を塗布して前記組成物を前記歯から除去する工程であって、前記研磨材は５未満のモース硬度を有する、工程と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、歯科矯正の分野における、組成物、方法、及び物品に関する。より詳細には、本発明は、熱変性された無機鉱物充填剤を含有する歯科矯正用組成物、並びに関連する方法及びパッケージ化物品に関する。
【関連技術の記載】
【０００２】
歯科矯正は、位置異常の歯を診断し、口腔内の適切な位置へと誘導する、歯科学の一専門分野である。歯科矯正治療は、患者の噛み合わせ（咬合とも呼ばれる）における欠陥の矯正と共に、衛生状態の向上の促進、及び全体的な歯の美観の改善に一般的に使用される。
【０００３】
歯科矯正治療は、多くの場合、ブラケットとして知られる、小さなスロット付きの装具の使用を伴い、その装具は一般に、患者の前歯、犬歯、及び小臼歯に固定される。ブラケットを歯上に定置した後、アーチワイヤが、各ブラケットのスロット内に受容され、歯科学的に正しい位置へ各歯を誘導するために安定した持続的な力を加える。アーチワイヤの端部分は、典型的には、バッカルチューブとして知られる、患者の臼歯に接着される係留装具に受容される。ブラケット、アーチワイヤ及びバッカルチューブの組み合わせは一般に歯科矯正用ブレース又は「ブレース類」と称される。
【０００４】
接着剤を使用して歯の表面に歯科矯正用装具を接着することは、歯科矯正医にとって一般的な方法である。直接的な接着方法では、装具の基部に接着剤を塗布して、装具を歯上に装着し、余分な接着剤のはみ出しを除去して、最終的に接着剤を硬化させる。あるいは、間接的な方法を使用してもよく、この間接的な方法では、最初に、患者の歯のレプリカ（通常、石膏又は歯科矯正用石膏で形成される）、並びに装具及びレプリカの上に形成される弾性の転移トレーに、装具を接着結合する。次いで、転移トレーを使用して装具を慎重にレプリカから引き離し、同時に、再び適切な接着剤を用いて、装具を患者の歯に再接着する。好適な接着剤は、歯表面に対する装具の接着を、２年以上続き得る治療工程の持続時間にわたって維持するために、十分に高い接着強度を示すべきである。
【０００５】
歯科矯正治療の終了時に、装具は患者の歯から剥離される。しかしながら、歯科矯正治療が終了する前に、装具が歯から剥離される状況もある。例えば、位置異常の装具の矯正、又は特定の治療目標の達成のために、治療の途中で、１つ又は２つの装具のみを取り外し、再度位置決めする場合がある。患者が硬い食物を噛んだ時に、１つ以上の装具が偶発的に剥離されてしまう場合もある。
【０００６】
上記の各状況において、装具が剥離した歯表面上には接着剤の残余物が通常残り、この残余物は、治療専門家によって精細に除去する必要がある。従来の歯科矯正用接着剤は高度に架橋され、通常、例えばシリカなどの硬質の無機充填剤を含有している。更に、十分に高い強度及び許容範囲の接着剤の取扱い特性を達成するために、これらの充填剤は、接着剤の５０重量％を越える量で存在することが多い。いったん硬化してしまうと、これらの材料は、患者の歯から除去することが困難で、時間がかかる傾向がある。現在、残余の接着剤は、回転手工具を使用して、例えば２０，０００〜２００，０００ｒｐｍの範囲で動作する溝付のタングステンカーバイドドリル錐を使用して、通常は除去する。タングステンカーバイドは、歯のエナメル質と比較して相対的に硬質な材料であるため、単なるこの手工具の使用は、その先端がエナメル質に損傷を与えるというリスクを伴う。この関連リスクのために、接着剤の残余を除去する作業は、広範囲の訓練及び／又は経験を有する治療専門家によって一般に実施される。
【０００７】
接着剤を歯から研削するには、相当量の時間と注意を要するため、治療専門家にとっては面倒な手順と見なされることが多い。この研削行為はまた、患者にとっても不快なものと一般に見なされている。高速の回転手工具を歯に対して使用することに関連する、他のリスクも存在する。高速の回転速度は、溝付ドリル錐によるエナメル質表面の摩擦加熱を引き起こす。この加熱は、冷却水流を使用して軽減することができるが、作業部位が乾燥している方がエナメル質上の残余の接着剤が見やすい場合が多いために、多くの臨床医はそのような冷却液の使用を避ける。最近の研究は、溝付ドリル錐を使用する研削によって引き起こされる歯髄室内の温度上昇が有意なものとなり得、またそうした温度では歯髄への損傷が発生し得ることを示唆している（ＪｏｎｋｅらのＷｏｒｌｄ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．７，ｐ．３５７（２００６年）、及びＺａｃｈらのＯｒａｌ  Ｓｕｒｇ．Ｏｒａｌ  Ｍｅｄ．Ｏｒａｌ  Ｐａｔｈｏｌ．（１９６５年）Ｖｏｌ．１９，ｐｐ．５１５〜５３０を参照）。
【０００８】
いくつかの参照文献は、歯科矯正用接着剤において、通常使用されるよりも少ない量の充填剤を使用することで、残余の接着剤の除去が容易になることを示唆している。こうした概念のいくつかは、Ｇｗｉｎｎｅｔｔ及びＧｏｒｅｌｉｃｋのＡｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄ．，Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．６，ｐｐ．６５１〜６６５（１９７７年６月）、Ｒｅｔｉｅｆ及びＤｅｎｙｓの「Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｅｎａｍｅｌ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  Ａｆｔｅｒ  Ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔｓ」，Ａｎｇｌｅ  Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｓｔ，Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１，ｐｐ．１〜１０（１９７９年１月）、並びに米国特許第３，６２９，１８７号（Ｗａｌｌｅｒら）に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、残留する接着剤を削り取るためには硬化工具が一般に使用されるため、そうした充填剤を含有する残留接着剤の除去は、依然としてエナメル質の損傷をもたらす恐れがある。残余の接着剤の除去を容易にする一方で、歯のエナメル質及び歯髄を損傷するリスクを最小限に抑えることは、依然として難しい課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、従来の硬質の鉱物充填剤を使用する組成物と比較して、残留残余物の清掃の改善を示す一方で、許容範囲の取扱い特性、接着強度特性、及び機械的特性を維持する、歯科矯正用組成物並びに関連方法を提供する。この利点は、熱変性された鉱物を含む組成物を使用することによって達成することができる。熱変性とは、鉱物のマイクロ構造から水和水を脱離させて、非水和相を形成するプロセスである。ヒトのエナメル質と比べて軟質な、熱変性された鉱物充填剤を使用することによって、硬化した歯科矯正用組成物は、エナメル質に対して穏やかかつ安全な、低速の研磨ディスク又は他の軽度の研磨プロセスを使用して簡便に除去することができる。
【００１１】
場合によって、熱変性のプロセスは、充填剤粒子を、概ね板状の（すなわち、平坦な）形状から概ね球形の形状へと変形させる付加的な効果を有する。これらの熱変性された充填剤は、変性されない未加工の充填剤と比較して、最大充填量において驚くべき増大をもたらすことが測定された。有利なことに、この最大充填量の増大によって、組成物中における充填剤の充填密度を最適化するための自由度が一層高められる。複合体の充填密度が、その複合体の強度と相関することは既知である。このことは、硬化したそれらの組成物についての試験測定値によって更に実証される。この発見以前には、熱変性された充填剤を使用する組成物が、熱変性された充填剤を使用しない組成物よりも有利であるという指摘はなかった。しかしながら、熱変性された軟質の鉱物粒子を使用する組成物は、熱変性前の、未加工の鉱物粒子を使用する組成物と比較して、優れた接着強度及び優れた直径方向引張り強度を生じさせることが示されている。
【００１２】
一態様において、本発明は、硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された無機鉱物充填剤を含む、歯科矯正用組成物を目的とする。
【００１３】
別の態様において、本発明は、歯科矯正用組成物の作製方法であって、硬化性成分を提供する工程と、硬化剤を提供する工程と、水和相を含む未加工の無機鉱物充填剤を提供する工程と、熱変性された充填剤を作製するために、水和相の少なくとも一部分を非水和相に変化させるのに十分な温度まで、この未加工の無機鉱物充填剤を加熱する工程と、硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された充填剤を組み合わせて歯科矯正用組成物を形成する工程と、を含む、方法を目的とする。
【００１４】
別の態様において、本発明は、歯科矯正用装具であって、この装具を歯に接着するための基部を有する、歯科矯正用装具と、装具の基部にわたって延在する組成物であって、この組成物は、硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された無機鉱物充填剤を含む組成物と、歯科矯正用装具及び組成物を少なくとも部分的に包囲する容器と、を含む、パッケージ化物品を目的とする。
【００１５】
更に別の態様において、本発明は、硬化した歯科矯正用組成物を歯から除去する方法であって、硬化した歯科矯正用組成物を少なくともその一部分上に有する歯の表面を提供する工程であって、この組成物は、硬化性成分、硬化剤、及び熱変性された無機鉱物充填剤を含む、工程と、歯の表面に研磨材を塗布して組成物を歯から除去する工程であって、研磨材は５未満のモース硬度を有する、工程と、を含む、方法を目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は添付の図面に関して説明される。
【図１】剥離基材と部分的に接触している例示的な組成物によって事前に被覆された、歯科矯正用装具の基部を見る斜視図。
【図２】着脱可能なカバーを有する容器内に、例示的な組成物によって被覆された歯科矯正用装具を含む、パッケージ化物品を示す、本発明の特定の実施形態の側面断面図。
【図３ａ】未加工の亜塩素酸塩充填剤に関する、熱重量測定−示差熱分析のトレース。
【図３ｂ】８００℃での焼成によって熱変性させた亜塩素酸塩充填剤に関する、熱重量測定−示差熱分析のトレース。
【図３ｃ】９５０℃での焼成によって熱変性させた亜塩素酸塩充填剤に関する、熱重量測定−示差熱分析のトレース。
【図４ａ】未加工のタルク粉末に関する、熱重量測定−示差熱分析のトレース。
【図４ｂ】火炎溶融によって熱変性させたタルク充填剤に関する、熱重量測定−示差熱分析のトレース。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書に記載される歯科矯正用組成物は複合材料であって、各材料は、熱変性された充填剤、硬化性成分、及び硬化剤を含む。所望により、歯科矯正用組成物は、フッ化物放出特性又は色変化特性のような二次機能を提供する添加剤を含む。本明細書に記載される硬化性組成物及び硬化した組成物は、歯牙構造に対して粘着（例えば、接着）可能な材料を使用する、様々な歯科用途及び歯科矯正の用途に使用することができる。歯科矯正用接着剤として特に有用である一方、これらの硬化性組成物及び硬化した組成物はまた、例えば、歯科用複合体、歯科用接着剤、セメント（例えば、ガラスアイオノマーセメント、樹脂修飾ガラスアイオノマーセメント、及び歯科矯正用セメント）、及びこれらの組み合わせとして使用することもできる。上記のそれぞれの組成物（充填剤、硬化性成分、硬化剤、及び任意の添加剤）は、以下の副題において明らかにされ、より詳細に記載される。
【００１８】
充填剤
熱変性された充填剤
本発明において開示される歯科矯正用組成物は、熱変性された無機充填剤を含む。本明細書で使用する時、用語「熱変性された」とは、充填剤材料が十分な量の熱に晒されて、水和水の一部又は全てが材料から不可逆的に脱離し、非水和相を形成することを意味する。本明細書で使用する時、非複合型の水分、すなわち、「間隙水」を材料の構造体から放出させる乾燥工程は、熱変性からは特に除外される。
【００１９】
熱変性は、例えば、粒子を可燃ガス混合物中に分散させて火炎面を通過させる、火炎溶融プロセスによって生じることができる。このプロセスによって、少なくとも粒子の表面内に、高い熱効率で部分的な溶融を発生させることができる一方、溶融中の粒子の凝集が阻止される。火炎溶融を使用して、タルク又は亜塩素酸塩のような、概ね板状の充填剤粒子を、概ね楕円形状を有するものに変化させることができる。このことを有利に使用して、これらの充填剤粒子を使用する複合体の取扱い特性を調整することができる。微粒子を融解又は軟化させて概ね楕円体粒子を形成することが可能な、他の制御された方法としては、霧化、ファイヤーポリッシュ、及び直接溶融が挙げられる。これらのプロセスのそれぞれは、米国特許第６，０４５，９１３号（Ｃａｓｔｌｅ）に詳細に記載されている。
【００２０】
熱変性の別の方法は、焼成である。本明細書で使用する時、「焼成」とは、熱分解又は相転移反応を引き起こすために固体材料に適用される熱処理プロセスである。焼成は、一般的には、高温であるが、材料の融解点又は溶融点よりも低い温度にて実施される。焼成を使用して無機鉱物充填剤を熱変性させる場合、水和水を脱離させるために、鉱物をその解離温度を超えるまで加熱することが好ましい。この温度は、鉱物によっていくらか差異があり、代表的な材料に関する解離温度の例が、Ｐａｒｍｅｌｅｅ，Ｃ．，Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｇｌａｚｅｓ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２ｎｄＥｄｉｔｉｏｎ，１９５１のｐ．８６の表Ｉに提示されている。焼成された充填剤材料の走査電子顕微鏡検査法に基づくと、焼成は、充填剤粒子の寸法又は形状の全体分布に有意な影響を与える様子がないという点で火炎溶融とは異なっている。
【００２１】
鉱物充填剤の熱変性は、特定の利益をもたらし得る。水分の混入は、歯科矯正用接着における接着強度を低減するものとして知られている。熱変性は、鉱物充填剤粒子中に存在する複合型水分の量を低減することから、複合型水分の低減が接着強度を高め得ることが可能である。熱の存在はまた、鉱物粒子を緻密化して、より硬質、より強靭で、凝集破壊に対してより耐性の粒子にすることもできる。したがって充填剤粒子の緻密化は、樹脂マトリックス材料に対し、より大きな補強をもたらし得る。
【００２２】
更に、熱変性が火炎溶融によって達成される場合では、鉱物粒子の少なくとも一部は、板状粒子から楕円形粒子へと変形される。このことは、最大充填量の増大、すなわち、複合体ペーストが不安定になり相分離を起こす前まで複合体ペースト中に充填剤を充填し得る程度を増大させるという、付加的な予想外の利益をもたらすことが、経験的に見出されている（後述の実施例１〜２及び比較実施例ＣＥ−１、ＣＥ−２を参照）。最大充填量の増大が有利であるのは、歯科矯正用組成物の設計及び製造の双方における柔軟性がより高められるためである。充填量はまた、硬化した歯科矯正用組成物の接着強度及び凝集強度に影響し得る、充填剤の充填密度とも正の相関がある。この充填剤の、充填密度と総合的な強度との間の関係は、複合体一般に関して十分に立証されている。
【００２３】
様々な無機充填剤材料を熱変性させることができる。無機充填剤材料の例としては、限定されるものではないが、石英（すなわち、シリカ、ＳｉＯ２）；窒化物（例えば窒化ケイ素）；ガラス、並びに、例えばＺｒ、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＡｌから誘導される充填剤；長石；ホウケイ酸ガラス；カオリン；タルク；ジルコニア；チタニア；米国特許第４，４３５，１６０号（Ｒａｎｄｋｌｅｖ）、同第４，６９５，２５１号（Ｒａｎｄｋｌｅｖ）、及び同第４，９０６，１８５号（Ｒａｎｄｋｌｅｖ）に記載されるような低モース硬度の充填剤；サブマイクロメートルのシリカ粒子（例えば、Ｄｅｇｕｓｓａ  Ｃｏｒｐ．（Ａｋｒｏｎ，ＯＨ）製の「ＯＸ  ５０」、「１３０」、「１５０」、及び「２００」のシリカ、並びにＣａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．（Ｔｕｓｃｏｌａ，ＩＬ）製のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  Ｍ５及びＴＳ−７２０のシリカを含む、商品名ＡＥＲＯＳＩＬとして提供されるもののような発熱性シリカ）が挙げられる。好ましくは、無機充填剤は、ヒトのエナメル質にほぼ一致する色を有し、グラファイトのような、充填剤を変色させて非審美的な結果を生み出す恐れのあるいずれの混入物質も含まない。また、選択した充填剤は、接着剤成分、歯科矯正用装具材料、口腔液、若しくは食物の吸収、又はこれらとの接触の結果として、有意に染色、あるいは変色しないことも好ましい。このことは、組成物を、３Ｍ  Ｕｎｉｔｅｋ（Ｍｏｎｒｏｖｉａ，ＣＡ）製のＣＬＡＲＩＴＹブランドのセラミックブラケットのような、審美的、半透明の装具の接着に使用する場合に特に関連する。
【００２４】
好適な熱変性された鉱物充填剤は、５以下のモース硬度を有し、硬化した残余の組成物の除去を容易にする。こうした充填剤としては、例えば、タルク、重晶石、アラゴナイト、方解石、及び亜塩素酸塩が挙げられる。ヒトのエナメル質は、４．５〜５の範囲のモース硬度を有し、関連する歯の年齢及び位置に応じて変化することに注意されたい。残余物を除去するための研磨システムの選択において最大の柔軟性を提供するために、エナメル質よりも有意に軟質な、例えば４以下のモース硬度を有する充填剤を選択することが好ましい。
【００２５】
一部の実施形態では、熱変性された鉱物充填剤は、制御された粒径（粒子の最大寸法、一般的には直径）及び／又は制御された粒径分布を有する。粒子は、平坦、楕円体、球形、ロッド状、又は何らかの他の非対称形状であってもよい。粒径分布は単峰性又は多峰性（例えば二峰性）であってもよい。好ましくは、充填剤の中央粒径は、２５マイクロメートル以下、より好ましくは２０マイクロメートル以下、最も好ましくは１５マイクロメートル以下である。好ましくは、充填剤の中央粒径は、１マイクロメートル超、より好ましくは２マイクロメートル超、最も好ましくは４マイクロメートル超である。
【００２６】
本発明で使用する充填剤はまた、その「強熱減量」によって特徴付けることもできる。強熱減量は、水和物又は不安定ヒドロキシ化合物の存在を同定する手助けとなり得る試験である。この試験は、材料のサンプルを特定の温度で強く加熱する（すなわち、強熱する）ことと、揮発性物質を、その質量の変化が停止するまで放出させることから構成される。このことは、空気中で、又は他の何らかの反応性雰囲気中若しくは不活性雰囲気中で行なってもよい。一般的には、その簡易試験は、少量のグラム数の材料を、事前に強熱して秤量した坩堝内に入れ、その質量を測定することと、それを温度制御された炉の中に設定時間の間置くことと、それを制御された（例えば、水分を含まず、ＣＯ２を含まない）雰囲気中で冷却することと、質量を再測定することとから構成される。このプロセスを、質量変化の完了が示されるまで繰り返してもよい。一部の実施形態では、無機鉱物充填剤は、１０〜１５重量％の範囲の、熱変性前の強熱減量を有する。
【００２７】
温度が変化する際の重量変化を連続的にモニターする試験の一変種は、熱重量分析、すなわち、ＴＧＡである。この技術は、材料の加熱若しくは冷却の際に生じる、相転移、ガス発生、酸化プロセス、水和、及び様々な他の反応の存在を検出することが可能である。試験の間、重量の増加又は減少は連続的に記録され、Ｘ軸のサンプル材料温度に対するＹ軸の重量％変化へと変換される。ＴＧＡ測定器はまた、示差熱分析（ＤＴＡ）の機能も備える場合がある。ＤＴＡでは、サンプル材料の加熱又は冷却の際に、熱流量を同時にモニターして記録する。このように、発生する重量変化を測定するだけではなく、発熱プロセス又は吸熱プロセスが生じた場合の、熱発生又は熱消費もそれぞれ測定することが可能である。ＴＧＡ及びＤＴＡは、実施例の部分で更に説明するように、水和相の存在量の定量化において、及び熱変性された充填剤材料と未加工の充填剤材料の識別において有用であり得る。
【００２８】
熱変性された充填剤は、歯科矯正用組成物中に、組成物の全重量を基準として、好ましくは５０重量％〜７５重量％の範囲で存在し、より好ましくは６６重量％〜７２重量％の範囲で存在する。好ましくは、充填剤の全重量を基準として、充填剤の５重量％未満が水和し、より好ましくは、充填剤の３重量％未満が水和している。最も好ましくは、充填剤は本質的に全く水和しておらず、例えば、ＴＧＡは、熱変性された充填剤中に水和相が存在しないことを示す。２種以上の熱変性された無機充填剤のブレンドを使用することもできる。
【００２９】
ハイブリッド充填剤
熱変性された無機充填剤は、他の充填剤とブレンドしてハイブリッド充填剤系を形成することができる。例えば、熱変性された無機充填剤は、未加工の無機充填剤と、又は更には有機充填剤と混合することができる。無機充填剤成分を含有させることによって、均質な充填剤系の使用では不可能な、望ましい一連の特性又は機能を組成物に付与することができる。より詳細に後に説明するように、例えば、無機充填剤を使用してフッ化物放出特性を組成物に付与することができる。多くの歯科矯正医にとって、フッ化物の放出は望ましい機能である。無機充填剤はまた、臨床医又は歯科矯正助手による取扱いを最適化するための、組成物の弾性率若しくは強度の増大、又はそのレオロジー特性の変更にも有効な場合がある。
【００３０】
ポリマー性充填剤のような有機充填剤は、一般に軟質であり、清掃の容易さを有意に損なうことなく、充填剤混合物中に有利に含まれ得る。代表的なポリマー性充填剤としては、ポリメタクリレートポリマー、ポリスチレン、ポリシアノアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエポキシド、及びポリウレタンのような、天然及び合成ポリマー並びにコポリマーで構成されるものが挙げられる。好適なポリマー性充填剤は、２００７年９月３０日出願の、共有及び同時係属米国特許仮出願第６０／９７６５０１号（Ｋａｌｇｕｔｋａｒら）に記載されている。
【００３１】
しかしながら、組成物に添加し得る追加的な充填剤の量は、ある程度、無機充填剤の性質に依存する。比較的軟質の無機充填剤を選択する場合は、残余物の清掃の容易さを過度に損ねることなく、有意な量を組成物中に許容することができる。しかしながら、少なくとも５のモース硬度を有するもののような、硬質の充填剤は、大量に添加した場合、残余物の清掃の容易さに悪影響を及ぼす可能性がある。無機充填剤が少なくとも５のモース硬度を有する場合、その無機成分は、組成物の総重量の５重量％以下を構成することが好ましい。より好ましくは、少なくとも５のモース硬度を有するいずれの無機組成物も、組成物の総重量の２重量％以下を構成する。最も好ましくは、また上述の理由から、組成物は、少なくとも５のモース硬度を有するいずれの充填剤も含有しない。特定の実施形態では、組成物は、少なくとも６のモース硬度を有する充填剤、少なくとも７のモース硬度を有する充填剤、少なくとも８のモース硬度を有する充填剤、又は少なくとも９のモース硬度を有する充填剤のいずれをも含有しない。いずれの場合も、充填剤は無毒で、口内での使用に適するものとすべきである。充填剤は、放射線不透過性又は放射線透過性とすることができる。充填剤は一般に、実質的に水に不溶性である。
【００３２】
好適な非酸反応性充填剤粒子としては、石英（すなわち、シリカ）、サブマイクロメートルのシリカ、ジルコニア、サブマイクロメートルのジルコニア、及び米国特許第４，５０３，１６９号（Ｒａｎｄｋｌｅｖ）に記載されている種類の非ガラス質微小粒子が挙げられる。これら非酸反応性充填剤の混合物もまた、有機及び無機の材料から作製される混合充填剤と共に想到される。
【００３３】
充填剤はまた、酸反応性充填剤であってもよい。好適な酸反応性充填剤としては、金属酸化物、ガラス、及び金属塩が挙げられる。典型的な金属酸化物としては、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛が挙げられる。典型的なガラスとしては、ホウ酸ガラス、リン酸ガラス、及びフルオロアルミノケイ酸（「ＦＡＳ」）ガラスが挙げられる。ＦＡＳガラスが特に好ましい。ＦＡＳガラスは通常、溶出性カチオンを十分に含有するため、ガラスが組成物の成分と混合されると、硬化した組成物が形成される。フッ化物を放出する組成物において、このガラスは通常、溶出性のフッ素イオンを十分に含有するため、硬化した組成物は抗齲蝕特性を有する。このガラスは、フッ化物、アルミナ、及び他のガラス形成成分を含有する溶解物から、ＦＡＳガラス製造技術における当業者に周知の技術を使用して作製することができる。ＦＡＳガラスは通常、十分に超微粒子状の粒子の形態であるため、他の成分と簡便に混合することができ、結果得られる混合物を口内で使用する場合、良好に機能する。好ましくは、ＦＡＳガラスは、組成物中に、組成物の全重量を基準として、最大４０重量％の量で存在する。総充填剤含有量（モース硬度５未満を有する）は、組成物の全重量を基準として、好ましくは５０重量パーセント〜７５重量パーセントの範囲で存在し、より好ましくは、６６重量パーセント〜７２重量パーセントの範囲で存在する。
【００３４】
一般的に、ＦＡＳガラスの平均粒径は、例えば沈降分析器を用いて測定した場合に、１２マイクロメートル以下、典型的には１０マイクロメートル以下、より典型的には５マイクロメートル以下である。好適なＦＡＳガラスは、当業者に周知であり、多種多様な商業的供給源から提供され、多くは、ＶＩＴＲＥＭＥＲ、ＶＩＴＲＥＢＯＮＤ、ＲＥＬＹ  Ｘ  ＬＵＴＩＮＧ  ＣＥＭＥＮＴ、ＲＥＬＹ  Ｘ  ＬＵＴＩＮＧ  ＰＬＵＳ  ＣＥＭＥＮＴ、ＰＨＯＴＡＣ−ＦＩＬ  ＱＵＩＣＫ、ＫＥＴＡＣ−ＭＯＬＡＲ、及びＫＥＴＡＣ−ＦＩＬ  ＰＬＵＳ（３Ｍ  ＥＳＰＥ  Ｄｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）、ＦＵＪＩ  ＩＩ  ＬＣ、及びＦＵＪＩ  ＩＸ（Ｇ−Ｃ  Ｄｅｎｔａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｏｒｐ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）、並びにＣＨＥＭＦＩＬ  Ｓｕｐｅｒｉｏｒ（Ｄｅｎｔｓｐｌｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｙｏｒｋ，ＰＡ）の商品名で市販されているもののようなガラスアイオノマーセメント中に見出される。所望の場合、充填剤の混合物を使用することが可能である。ＦＡＳガラス充填剤を含有する他の組成物に関する更なる記載は、以下の副題「硬化性成分／ガラスアイオノマー」において提供される。
【００３５】
また、充填剤と樹脂の結合を増強するために、充填剤粒子の表面をカップリング剤で処理することもできる。好適なカップリング剤としては、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。シラン処理されたタルク充填剤、シラン処理されたカオリン充填剤、シラン処理された粘土系充填剤、及びこれらの組み合わせは、特定の実施形態において特に好ましい。
【００３６】
他の好適な充填剤は、米国特許第６，３８７，９８１号（Ｚｈａｎｇら）及び同第６，５７２，６９３号（Ｗｕら）、並びに国際特許出願公開第０１／３０３０５号（Ｚｈａｎｇら）、同第０１／３０３０６号（Ｗｉｎｄｉｓｃｈら）、同第０１／３０３０７号（Ｚｈａｎｇら）、及び同第０３／０６３８０４号（Ｗｕら）に記載されている。これらの参照文献に記載された充填剤成分としては、ナノサイズのシリカ粒子、ナノサイズの金属酸化物粒子、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ナノ充填剤はまた、米国特許第７，０９０，７２１号（Ｃｒａｉｇら）、同第７，１５６，９１１号（Ｋａｎｇａｓら）、及び同第７，０９０，７２２号（Ｂｕｄｄら）、並びに米国特許出願公開第２００５／０２５６２２３（Ａ１）号（Ｋｏｌｂら）にも記載されている。
【００３７】
硬化性成分
エチレン性不飽和化合物
本明細書で開示されるように、好適な組成物は、エチレン性不飽和化合物（フリーラジカル活性不飽和基を含有）を含む硬化性成分（例えば、光重合性化合物）を使用することができる。本発明の特定の実施形態では、硬化性成分は、組成物の全重量を基準として、好ましくは、２０重量％〜６０重量％の範囲で、より好ましくは３０重量％〜４５重量％の範囲で存在する。有用なエチレン性不飽和化合物の例としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ヒドロキシ官能性アクリル酸エステル、ヒドロキシ官能性メタクリル酸エステル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３８】
この組成物（例えば、光重合性組成物）は、１つ以上のエチレン性不飽和基を有するモノマー、オリゴマー、及びポリマーを含み得るフリーラジカル活性官能基を有する化合物を含むことができる。好適な化合物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和結合を含有し、付加重合を受けることが可能である。このようなフリーラジカル重合性化合物としては、メチル（メタ）アクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、アリルアクリレート、グリセロールトリアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリメタクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ビス［ｌ−（２−アクリロキシ）］−ｐ−エトキシフェニルジメチルメタン、ビス［ｌ−（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシ）］−ｐ−プロポキシフェニルジメチルメタン、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、及びトリスヒドロキシエチル−イソシアヌレートトリメタクリレートのようなモノ−、ジ−又はポリ−（メタ）アクリレート（すなわち、アクリレート及びメタクリレート）；（メタ）アクリルアミド、メチレンビス−（メタ）アクリルアミド、及びジアセトン（メタ）アクリルアミドのような（メタ）アクリルアミド（すなわち、アクリルアミド及びメタアクリルアミド）；ウレタン（メタ）アクリレート；ポリエチレングリコール（好ましくは分子量２００〜５００）のビス−（メタ）アクリレート；米国特許第４，６５２、２７４号（Ｂｏｅｔｔｃｈｅｒら）のもののようなアクリレート化モノマーの共重合性混合物、米国特許第４，６４２，１２６号（Ｚａｄｏｒら）のもののようなアクリレート化オリゴマー、及び米国特許第４，６４８，８４３号（Ｍｉｔｒａ）に開示されるもののようなポリ（エチレン性不飽和）カルバモイルイソシアヌレート；スチレン、ジアリルフタレート、ジビニルサクシネート、ジビニルアジパート、及びジビニルブタレートのようなビニル化合物が挙げられる。他の好適なフリーラジカル重合性化合物としては、例えば、国際公開第００／３８６１９号（Ｇｕｇｇｅｎｂｅｒｇｅｒら）、同第０１／９２２７１号（Ｗｅｉｎｍａｎｎら）、同第０１／０７４４４号（Ｇｕｇｇｅｎｂｅｒｇｅｒら）、同第００／４２０９２号（Ｇｕｇｇｅｎｂｅｒｇｅｒら）に開示されるシロキサン官能（メタ）アクリレート、並びに、例えば、米国特許第５，０７６，８４４号（Ｆｏｃｋら）、同第４，３５６，２９６号（Ｇｒｉｆｆｉｔｈら）、欧州特許第０３７３  ３８４号（Ｗａｇｅｎｋｎｅｃｈｔら）、同第０２０１  ０３１号（Ｒｅｉｎｅｒｓら）、及び、同第０２０１  ７７８号（Ｒｅｉｎｅｒｓら）に開示されるフルオロポリマー官能（メタ）アクリレートが挙げられる。所望の場合、２種以上のフリーラジカル重合性化合物の混合物を使用することができる。
【００３９】
硬化性成分はまた、単一分子内にヒドロキシル基及びエチレン性不飽和基も含有することもできる。そのような材料の例としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート及び２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートのようなヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート；グリセロールモノ−又はジ−（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパンモノ−又はジ−（メタ）アクリレート；ペンタエリスリトールモノ−、ジ−、及びトリ−（メタ）アクリレート；ソルビトールモノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、又はペンタ−（メタ）アクリレート；２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−エタアクリロキシプロポキシ）フェニル］プロパン（ビスＧＭＡ）が挙げられる。好適なエチレン性不飽和化合物はまた、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）のような多種多様な商業的供給元から提供されている。所望の場合、エチレン性不飽和化合物の混合物を使用することができる。
【００４０】
特定の実施形態では、硬化性成分としては、ＰＥＧＤＭＡ（約４００の分子量を有するポリエチレングリコールジメタクリレート）、ビスＧＭＡ、ＵＤＭＡ（ウレタンジメタクリレート）、ＧＤＭＡ（グリセロールジメタクリレート）、ＴＥＧＤＭＡ（トリエチレングリコールジメタクリレート）、米国特許第６，０３０，６０６号（Ｈｏｌｍｅｓ）に記載されるビスＥＭＡ６、及びＮＰＧＤＭＡ（ネオペンチルグリコールジメタクリレート）が挙げられる。所望の場合、様々な組み合わせの硬化性成分を使用することができる。特定の実施形態では、ＵＤＭＡのような架橋性モノマーが、組成物の硬化性成分全体を代表することができる。好ましくは本明細書で開示される組成物は、組成物の全重量を基準として、少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも３０重量％のエチレン性不飽和化合物（例えば、酸官能基を有するもの及び／又は有さないもの）を含む。更に、本明細書で開示される組成物は、組成物の全重量を基準として、最大６０重量％、好ましくは最大５０重量％、より好ましくは最大４５重量％のエチレン性不飽和化合物（例えば、酸官能基を有するもの及び／又は有さないもの）を含む。
【００４１】
本明細書で開示される組成物はまた、酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物の形態の、１つ以上の硬化性成分を含むこともできる。本明細書で使用する時、酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物は、エチレン性不飽和並びに酸官能基及び／又は酸前駆体官能基を有する、モノマー、オリゴマー、及びポリマーを含むことを意味する。酸前駆体官能基としては、例えば、無水物、酸ハロゲン化物、及びピロリン酸塩が挙げられる。酸官能基としては、カルボン酸官能基、リン酸官能基、ホスホン酸官能基、スルホン酸官能基、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００４２】
酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物としては、例えば、グリセロールリン酸モノ（メタ）アクリレート、グリセロールリン酸ジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート（例えば、ＨＥＭＡ）リン酸、ビス（（メタ）アクリロキシエチル）リン酸、（（メタ）アクリロキシプロピル）リン酸、ビス（（メタ）アクリロキシプロピル）リン酸、ビス（（メタ）アクリロキシプロピル）プロピルオキシリン酸、（メタ）アクリロキシヘキシルリン酸、ビス（（メタ）アクリロキシヘキシル）リン酸、（メタ）アクリロキシオクチルリン酸、ビス（（メタ）アクリロキシオクチル）リン酸、（メタ）アクリロキシデシルリン酸、ビス（（メタ）アクリロキシデシル）リン酸、カプロラクトンメタクリレートリン酸、クエン酸ジ−又はトリ−メタクリレート、ポリ（メタ）アクリレート化オリゴマレイン酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリマレイン酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリカルボキシル−ポリホスホン酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリクロロホスホン酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリスルホン酸、ポリ（メタ）アクリレート化ポリホウ酸などのα，β−不飽和酸性化合物が挙げられ、硬化性成分系の成分として使用することができる。（メタ）アクリル酸、芳香族（メタ）アクリレート化酸（例えば、メタクリレート化トリメリット酸）などの不飽和炭酸のモノマー、オリゴマー、及びポリマー、並びにこれらの無水物を使用することもできる。本発明の好ましい実施形態で使用される特定の組成物としては、少なくとも１つのＰ−ＯＨ部分を有する酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物が挙げられる。
【００４３】
ある種のこれら化合物は、例えば、イソシアナトアルキル（メタ）アクリレートとカルボン酸との反応生成物として得られる。酸官能基及びエチレン性不飽和成分の両方を有するこの種類の更なる化合物は、米国特許第４，８７２，９３６号（Ｅｎｇｅｌｂｒｅｃｈｔ）及び同第５，１３０，３４７号（Ｍｉｔｒａ）に記載されている。エチレン性不飽和部分及び酸部分の両方を含有する多種多様のこのような化合物を使用することができる。所望の場合、このような化合物の混合物を使用することが可能である。
【００４４】
例えば、酸官能基を有する更なるエチレン性不飽和化合物としては、例えば米国特許出願第２００４／０２０６９３２号（Ａｂｕｅｌｙａｍａｎら）に記載の重合性ビスホスホン酸；ＡＡ：ＩＴＡ：ＩＥＭ（例えば、米国特許第５，１３０，３４７号（Ｍｉｔｒａ）の実施例１１に記載される、アクリル酸：イタコン酸のコポリマーを十分な２−イソシアナトエチルメタクリレートと反応させて、このコポリマーの酸基の一部分をペンダントのメタクリレート基に変化させることによって作製される、ペンダントのメタクリレートを有するＡＡ：ＩＴＡコポリマー）；並びに、米国特許第４，２５９，０７５号（Ｙａｍａｕｃｈｉら）、同第４，４９９，２５１号（Ｏｍｕｒａら）、同第４，５３７，９４０号（Ｏｍｕｒａら）、同第４，５３９，３８２号（Ｏｍｕｒａら）、同第５，５３０，０３８号（Ｙａｍａｍｏｔｏら）、同第６，４５８，８６８号（Ｏｋａｄａら）、並びに欧州特許出願公開第７１２，６２２号（Ｔｏｋｕｙａｍａ  Ｃｏｒｐ．）及び同第１，０５１，９６１号（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）に記載のものが挙げられる。
【００４５】
本明細書で開示される組成物としてはまた、酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物の組み合わせを含む組成物を挙げることもできる。好ましくは、組成物は、自己接着性であり、非水性である。例えば、このような組成物は、少なくとも１つの（メタ）アクリロキシ基及び少なくとも１つの−Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）ｘ基を含む第１の化合物（式中、ｘが１又は２であり、少なくとも１つの−Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）ｘ基及び少なくとも１つの（メタ）アクリロキシ基がＣ１〜Ｃ４の炭化水素基によって結合している）と、少なくとも１つの（メタ）アクリロキシ基及び少なくとも１つの−Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）ｘ基を含む第２の化合物（式中、ｘが１又は２であり、少なくとも１つの−Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）ｘ基及び少なくとも１つの（メタ）アクリロキシ基がＣ５〜１２の炭化水素基によって結合している）と、酸官能基を有さないエチレン性不法飽和化合物と、反応開始剤系と、充填剤とを含むことができる。そのような組成物は、例えば、２００４年８月１１日出願の米国仮出願第６０／６００，６５８号（Ｌｕｃｈｔｅｒｈａｎｄｔら）に記載されている。好ましくは、本明細書で開示される組成物は、組成物の全重量を基準として、少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも３０重量％の、酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物を含む。本明細書で開示される組成物は、組成物の総重量を基準として、最大６０重量％、好ましくは最大５０重量％、より好ましくは最大４５重量％の、酸官能基を有するエチレン性不飽和化合物を含む。
【００４６】
エポキシ（オキシラン）化合物又はビニルエーテル化合物
本明細書で開示される組成物はまた、エポキシ（オキシラン）化合物（カチオン活性エポキシ基を含有）の形態、又はビニルエーテル化合物（カチオン活性ビニルエーテル基を含有）の形態の、１つ以上の硬化性成分を含むこともできる。
【００４７】
エポキシモノマー又はビニルエーテルモノマーは、組成物中の硬化性成分として単独で、又は他のクラスのモノマー（例えば本明細書に記載されるエチレン性不飽和化合物）と組み合わせて使用することができ、また芳香族基、脂肪族基、脂環式基、及びこれらの組み合わせを、化学構造の部分として含むことができる。
【００４８】
エポキシ（オキシラン）化合物の例としては、開環により重合できるオキシラン環を有する有機化合物が挙げられる。これらの材料としては、モノマー性のエポキシ化合物、及びポリマー型のエポキシドが挙げられ、脂肪族、脂環式、芳香族、又は複素環式であってもよい。これらの化合物は、一般に平均で１分子当たり少なくとも１つの重合性エポキシ基を有し、一部の実施形態では、１分子当たり少なくとも１．５の、また他の実施形態では、１分子当たり少なくとも２つの重合性エポキシ基を有する。ポリマー性のエポキシドとしては、末端エポキシ基を有する直鎖状のポリマー（例えば、ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル）、骨格にオキシラン単位を有するポリマー（例えば、ポリブタジエンポリエポキシド）、及びペンダントのエポキシ基を有するポリマー（例えば、グリシジルメタクリレートポリマー又はコポリマー）が挙げられる。エポキシドは、純粋な化合物であってもよく、又は１分子当たり１つ、２つ若しくはそれ以上のエポキシ基を含有する化合物の混合物であってもよい。１分子当たりのエポキシ基の「平均」数は、エポキシ含有材料中のエポキシ基の総数を、存在するエポキシ含有分子の総数で割ることにより決定する。
【００４９】
これらのエポキシ含有材料は、低分子量のモノマー材料から高分子量のポリマーまで様々であり、それらの主鎖及び置換基の性質において大きく異なってもよい。許容できる置換基の例としては、ハロゲン、エステル基、エーテル、スルホネート基、シロキサン基、カルボシラン基、ニトロ基、ホスフェート基などが挙げられる。エポキシ含有材料の分子量は、５８〜１００，０００以上と様々であってもよい。
【００５０】
本発明の特定の実施形態で使用する樹脂系反応成分として有用な、好適なエポキシ含有材料は、米国特許第６，１８７，８３６号（Ｏｘｍａｎら）及び同第６，０８４，００４号（Ｗｅｉｎｍａｎｎら）に記載されている。
【００５１】
樹脂系反応成分として有用な他の好適なエポキシ樹脂としては、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシ−２−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−２−メチルシクロヘキサンカルボキシレート及びビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル−メチル）アジパートにより代表されるエポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどのシクロヘキセンオキシド基を含有するものが挙げられる。この性質を持つ有用なエポキシドの、より詳細なリストに関しては、米国特許第６，２４５，８２８号（Ｗｅｉｎｍａｎｎら）、同第５，０３７，８６１号（Ｃｒｉｖｅｌｌｏら）、及び同第６，７７９，６５６号（Ｋｌｅｔｔｋｅら）を参照されたい。
【００５２】
本明細書に開示される組成物において有用であり得る他のエポキシ樹脂としては、グリシジルエーテルモノマーが挙げられる。例は、多価フェノールをエピクロロヒドリン（例えば、２，２−ビス−（２，３−エポキシプロポキシフェノール）プロパンのジグリシジルエーテル）などの過剰のクロロヒドリンと反応させることにより得られる多価フェノールのグリシジルエーテルである。この種類のエポキシドの更なる例は、米国特許第３，０１８，２６２号（Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ）に記載されている。
【００５３】
樹脂系反応成分として有用な他の好適なエポキシドは、シリコンを含有するものであり、その有用な例は、国際特許出願公開第０１／５１５４０号（Ｋｌｅｔｔｋｅら）に記載されている。
【００５４】
樹脂系反応成分として有用な更なる好適なエポキシドとしては、オクタデシレンオキシド、エピクロロヒドリン、スチレンオキシド、ビニルシクロヘキセンオキシド、グリシドール、グリシジルメタクリレート、ビスフェノールＡのジフリシジルエーテル、及び、米国特許第７，２６２，２２８号（Ｏｘｍａｎら）に記載の、その他の市販のエポキシドが挙げられる。
【００５５】
様々なエポキシ含有材料のブレンドも想到される。このようなブレンドの例は、低分子量（２００未満）、中間分子量（２００〜１０，０００）、及び高分子量（１０，０００超）のような、エポキシ含有化合物の重量平均分子量分布を２つ以上含む。あるいは、又は更に、エポキシ樹脂は、脂肪族及び芳香族のような異なる化学的性質、あるいは極性及び非極性のような異なる官能性基を有する、エポキシ含有材料のブレンドを含有してもよい。
【００５６】
カチオン活性官能基を有する、他の種類の有用な硬化性成分としては、ビニルエーテル、オキセタン、スピロ−オルトカーボネート、スピロ−オルトエステルなどが挙げられる。
【００５７】
所望の場合、カチオン活性官能基及びフリーラジカル活性官能基の双方が単一分子内に含有されてもよい。そのような分子は、例えばジ−又はポリ−エポキシドをエチレン性不飽和カルボン酸の１当量以上と反応させることにより得ることができる。そのような材料の一例は、ＵＶＲ−６１０５（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）と１当量のメタクリル酸との反応生成物である。エポキシ及びフリーラジカル活性官能基を有する市販材料としては、Ｄａｉｃｅｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｊａｐａｎ製の、ＣＹＣＬＯＭＥＲ  Ｍ−１００、Ｍ−１０１、又はＡ−２００のようなＣＹＣＲＯＭＥＲシリーズ、及びＲａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ、ＵＣＢ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｔｌａｎｔａ，ＧＡ）製のＥＢＡＣＲＹＬ−３６０５が挙げられる。
【００５８】
カチオン硬化性成分としては、ヒドロキシル含有有機材料を更に挙げることができる。好適なヒドロキシル含有材料は、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有するいずれの有機材料であってもよい。好ましくは、ヒドロキシル含有材料は、一級又は二級脂肪族ヒドロキシル基（すなわち、ヒドロキシル基は非芳香族炭素原子に直接結合している）を２つ以上含有する。ヒドロキシル基は、末端に位置してもよく、又はポリマー若しくはコポリマーからのペンダントであってもよい。ヒドロキシル含有有機材料の分子量は、非常に低い（例えば、３２）から非常に高い（例えば、１００万以上）まで、様々であってもよい。好適なヒドロキシル含有材料は、低分子量（すなわち、３２〜２００）、中間分子量（すなわち、２００〜１０，０００）、又は高分子量（すなわち、１０，０００超）を有することができる。本明細書で使用する時、全ての分子量は、重量平均分子量である。
【００５９】
ヒドロキシル含有材料は、その性質において非芳香族であってもよく、又は芳香族官能基を含有してもよい。ヒドロキシル含有材料は、所望により分子の主鎖内に窒素、酸素、硫黄などのような、へテロ原子を含有してもよい。ヒドロキシル含有材料は、例えば、天然起源のセルローズ系材料、又は合成的に調製されるセルローズ系材料から選択することができる。ヒドロキシル含有材料は、熱的に又は光分解的に不安定であり得る基を実質的に含まないものとするべきであり、すなわち、その材料は、１００℃未満の温度で、又は重合性組成物に関して所望の光重合条件時に発生し得る化学線の存在下で、揮発性成分を分解又は遊離してはならない。
【００６０】
本発明の特定の実施形態で有用な、好適なヒドロキシル含有材料は、米国特許第６，１８７，８３６号（Ｏｘｍａｎら）に記載されている。
【００６１】
硬化性成分はまた、単一分子内にヒドロキシル基及びカチオン活性官能基を含有してもよい。一例は、ヒドロキシル基及びエポキシ基の双方を含む単一分子である。
【００６２】
ガラスアイオノマー
本明細書に記載される組成物は、典型的にはその主成分として、エチレン性不飽和カルボン酸のホモポリマー又はコポリマー（例えば、ポリアクリル酸、コポリ（アクリル酸、イタコン酸）など）、フルオロアルミノシリケート（「ＦＡＳ」）ガラス、水、並びに酒石酸のようなキレート化剤を用いる、従来のガラスアイオノマーセメントのような、ガラスアイオノマーセメントを含み得る。従来のガラスアイオノマー（すなわち、ガラスアイオノマーセメント）は、一般に、使用直前に混合される粉末／液体処方で供給される。この混合物は、ポリカルボン酸の酸性反復単位と、ガラスから浸出するカチオンとのイオン反応によって、暗所で自己硬化する。
【００６３】
ガラスアイオノマーセメントとしてはまた、樹脂修飾ガラスアイオノマー（「ＲＭＧＩ」）セメントも挙げることができる。従来のガラスアイオノマーのように、ＲＭＧＩセメントは、ＦＡＳガラスを使用する。しかしながら、ＲＭＧＩの有機部分が異なる。ＲＭＧＩの１つの種類では、例えば米国特許第５，１３０，３４７号（Ｍｉｔｒａ）に記載されるように、ポリカルボン酸は、その酸性反復単位の一部が、ペンダント硬化性基によって置換されるか、又はエンドキャップされるように変性され、また、光開始剤が添加されて第２の硬化メカニズムが提供される。アクリレート基又はメタクリレート基が、ペンダント硬化性基として通常使用される。別の種類のＲＭＧＩでは、セメントは、例えばＭａｔｈｉｓらの「Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ａ  Ｎｅｗ  Ｇｌａｓｓ  Ｉｏｎｏｍｅｒ／Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｒｅｓｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｖｅ」（Ａｂｓｔｒａｃｔ  Ｎｏ．５１，Ｊ．Ｄｅｎｔ  Ｒｅｓ．，６６：１１３（１９８７））、並びに米国特許第５，０６３，２５７号（Ａｋａｈａｎｅら）、同第５，５２０，７２５号（Ｋａｔｏら）同第５，８５９，０８９号（Ｑｉａｎ）、同第５，９２５，７１５号（Ｍｉｔｒａ）、及び同第５，９６２，５５０号（Ａｋａｈａｎｅら）に記載されるように、ポリカルボン酸、アクリレート官能性モノマー若しくはメタクリレート官能性モノマー、及び光開始剤を含む。別の種類のＲＭＧＩでは、セメントは、例えば米国特許第５，１５４，７６２号（Ｍｉｔｒａら）、同第５，５２０，７２５号（Ｋａｔｏら）、及び同第５，８７１，３６０号（Ｋａｔｏら）に記載されるように、ポリカルボン酸、アクリレート官能性モノマー若しくはメタクリレート官能性モノマー、及び酸化還元硬化系若しくは他の化学硬化系を含むことができる。別の種類のＲＭＧＩでは、セメントは、米国特許第４，８７２，９３６号（Ｅｎｇｅｌｂｒｅｃｈｔ）、同第５，２２７，４１３号（Ｍｉｔｒａ）、同第５，３６７，００２号（Ｈｕａｎｇら）、及び同第５，９６５，６３２号（Ｏｒｌｏｗｓｋｉ）に記載されるような、様々なモノマー含有成分又は樹脂含有成分を含むことができる。ＲＭＧＩセメントは、好ましくは粉末／液体系、又はペースト／ペースト系として配合され、混合及び塗布時に水を含有する。組成物は、ポリカルボン酸の酸性反復単位と、ガラスから浸出するカチオンとのイオン反応によって暗所で硬化可能であり、また一般に市販のＲＭＧＩ製品は、セメントを歯科用硬化ランプからの光に暴露する時にも硬化する。酸化還元硬化系を含有し、化学線を使用せずとも暗所で硬化可能なＲＭＧＩセメントは、米国特許第６，７６５，０３８号（Ｍｉｔｒａ）に記載されている。
【００６４】
硬化剤
光開始剤系
特定の実施形態では、本発明の組成物は光重合性であり、すなわち、硬化性成分が光重合性で、硬化剤は光開始剤（又は光開始剤系）を含み、化学線照射によって組成物の重合（すなわち、硬化）を開始する。このような光重合性組成物は、フリーラジカル重合又はカチオン重合によって硬化し得る。
【００６５】
フリーラジカル光重合を誘発するための好適な光開始剤（すなわち、１種以上の化合物を含む光開始剤系）としては、二成分系及び三成分系が挙げられる。典型的な三成分系光開始剤は、米国特許第５，５４５，６７６号（Ｐａｌａｚｚｏｔｔｏら）に記載されるように、ヨードニウム塩、光増感剤、及び電子供与体化合物を含む。好ましいヨードニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩、例えばジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、及びトリクミルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレートである。好ましい光増感剤は、４００ｎｍ〜５２０ｎｍ（好ましくは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ）の範囲内の光の一部を吸収するモノケトン及びジケトンである。より好ましい化合物は、４００ｎｍ〜５２０ｎｍ（更により好ましくは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ）の範囲内の光の一部を吸収するαジケトンである。好ましい化合物は、カンファーキノン、ベンジル、フリル、３，３，６，６−テトラメチルシクロヘキサンジオン、フェナントラキノン、１−フェニル−１，２−プロパンジオン及び他の１−アリール−２−アルキル−１，２−エタンジオン、並びに環状αジケトンである。カンファーキノンが最も好ましい。好ましい電子供与体化合物としては、置換アミン、例えばエチルジメチルアミノベンゾエートが挙げられる。カチオン重合性樹脂の光重合に有用な他の好適な三成分系光開始剤は、例えば米国特許第６，７６５，０３６号（Ｄｅｄｅら）に記載されている。
【００６６】
フリーラジカル光重合性組成物の重合に好適な他の光開始剤としては、３８０ｎｍ〜１２００ｎｍの機能波長範囲を一般に有するホスフィンオキシドのクラスが挙げられる。３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの機能波長範囲を有する好ましいホスフィンオキシドフリーラジカル開始剤は、米国特許第４，２９８，７３８号（Ｌｅｃｈｔｋｅｎら）、同第４，３２４，７４４号（Ｌｅｃｈｔｋｅｎら）、同第４，３８５，１０９号（Ｌｅｃｈｔｋｅｎら）、同第４，７１０，５２３号（Ｌｅｃｈｔｋｅｎら）、及び同第４，７３７，５９３号（Ｅｌｌｒｉｃｈら）、同第６，２５１，９６３号（Ｋｏｈｌｅｒら）、並びに欧州特許出願第０１７３５６７（Ａ２）号（Ｙｉｎｇ）に記載されるもののような、アシルホスフィンオキシド又はビスアシルホスフィンオキシドである。
【００６７】
３８０ｎｍ超〜４５０ｎｍの波長範囲で照射した場合に、フリーラジカル反応開始が可能な市販のホスフィンオキシド光開始剤としては、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド（ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ８１９，Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−（２，４，４−トリメチルペンチル）ホスフィンオキシド（ＣＧＩ  ４０３，Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンとの２５：７５重量混合物（ＩＲＧＡＣＵＲＥ  １７００，Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンとの１：１重量混合物（ＤＡＲＯＣＵＲ  ４２６５，Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、及びエチル２，４，６−トリメチルベンジルフェニルホスフィネート（ＬＵＣＩＲＩＮ  ＬＲ８８９３Ｘ，ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）が挙げられる。
【００６８】
一般的には、ホスフィンオキシド開始剤は、光重合性組成物中に、組成物の総重量を基準として、０．１重量％〜５．０重量％のような触媒有効量で存在する。
【００６９】
三級アミン還元剤を、アシルホスフィンオキシドと組み合わせて使用してもよい。本発明の特定の実施形態で有用な三級アミンの例としては、エチル−４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ベンゾエート、及びＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートが挙げられる。存在する場合、このアミン還元剤は、光重合性組成物中に、組成物の総重量を基準として、０．１重量％〜５．０重量％の量で存在する。他の開始剤の有用な量は、当業者には周知である。
【００７０】
カチオン光重合性組成物の重合に好適な光開始剤としては、二成分系、及び三成分系が挙げられる。典型的な三成分光開始剤は、欧州特許第０  ８９７  ７１０号（Ｗｅｉｎｍａｎｎら）、米国特許第５，８５６，３７３号（Ｋａｉｓａｋｉら）、同第６，０８４，００４号（Ｗｅｉｎｍａｎｎら）、同第６，１８７，８３３号（Ｏｘｍａｎら）、及び同第６，１８７，８３６号（Ｏｘｍａｎ  ら）、並びに同第６，７６５，０３６号（Ｄｅｄｅら）に記載されるように、ヨードニウム塩、光増感剤、及び電子供与体化合物を含む。本発明の特定の実施形態の組成物は、電子供与体として１つ以上のアントラセン系化合物を含むことができる。一部の実施形態では、この組成物は、多重置換アントラセン化合物、又は置換アントラセン化合物と非置換アントラセンとの組み合わせを含む。光開始剤系の部分としてのこれらの混合アントラセン電子供与体の組み合わせは、同一のマトリックスにおける同等の単一供与体光開始剤系と比較した場合、有意に増強された硬化深さ、硬化速度、及び温度不感応性をもたらす。アントラセン系電子供与体を有するこのような組成物は、米国特許第７，２６２，２２８号（Ｏｘｍａｎら）に記載されている。
【００７１】
好適なヨードニウム塩としては、トリルクミルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、トリルクミルヨードニウムテトラキス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）−フェニル）ボレート）、並びにジアリールヨードニウム塩、例えば、ジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、及びジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレートが挙げられる。好適な光増感剤は、４５０ｎｍ〜５２０ｎｍナノメートル（好ましくは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ）の範囲内の一部の光を吸収するモノケトン及びジケトンである。より好適な化合物は、４５０ｎｍ〜５２０ｎｍ（更により好ましくは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ）の範囲内の光の一部を吸収するαジケトンである。好ましい化合物は、カンファーキノン、ベンジル、フリル、３，３，６，６−テトラメチルシクロヘキサンジオン、フェナントラキノン、及び他の環状αジケトンである。カンファーキノンが最も好ましい。好適な電子供与体化合物としては、置換アミン、例えば、エチル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、及び２−ブトキシエチル−４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、並びに多縮合芳香族化合物（例えばアントラセン）が挙げられる。
【００７２】
開始剤系又は硬化剤は、所望の硬化（例えば、重合及び／又は架橋）速度をもたらすのに十分な量で存在する。光開始剤に関しては、この量は、光源、放射エネルギーに暴露される層の厚さ、及び光開始剤の吸光係数にある程度依存することになる。好ましくは、硬化剤は、組成物の全重量を基準として、少なくとも０．０１重量％、より好ましくは少なくとも０．０３重量％、最も好ましくは少なくとも０．０５重量％の総量で存在する。好ましくは、硬化剤は、組成物の全重量を基準として、１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下、最も好ましくは２．５重量％以下の総量で存在する。
【００７３】
酸化還元開始剤系
特定の実施形態では、本発明の組成物は、化学的に硬化性であり、すなわち、この組成物は、化学線の照射に依存することなく、重合、硬化、又は別の方法で組成物を硬化させることが可能な化学的硬化性成分及び化学的開始剤（すなわち、開始剤系）を含有する。このような化学組成物は、「２元」又は「自己硬化」組成物と称される場合があり、ガラスアイオノマーセメント、樹脂修飾ガラスアイオノマーセメント、酸化還元硬化系、及びこれらの組み合わせを含み得る。
【００７４】
この化学的硬化性組成物としては、硬化性成分（例えば、エチレン性不飽和重性成分）と、酸化剤及び還元剤を含めた酸化還元剤とを含む、酸化還元硬化系を挙げることができる。硬化性成分、酸化還元剤、及び任意の酸官能性成分の例は、米国特許第６，９８２，２８８号（Ｍｉｔｒａら）及び同第７，１７３，０７４号（Ｍｉｔｒａら）に記載されている。
【００７５】
還元剤及び酸化剤は、共に反応すべきであるか、さもなくば、お互いに協同して樹脂系（例えば、エチレン性不飽和成分又は硬化性成分）の重合を開始する能力のあるフリーラジカルを生成すべきである。この種類の硬化は、暗反応であり、すなわち、光の存在に依存せずに、光が存在しない状態下で進行可能である。この還元剤及び酸化剤は、好ましくは、十分な貯蔵安定性があり、かつ望ましくない着色を含まないことにより、保存、及び典型的な歯の状態下での使用が可能になる。これらは、組成物の他の成分中に容易に溶解可能な（かつ分離し難い）ように、樹脂系と十分に混和性（好ましくは水溶性）でなければならない。
【００７６】
有用な還元剤としては、米国特許第５，５０１，７２７号（Ｗａｎｇら）に記載されているようなアスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、及び金属錯体アスコルビン酸化合物；アミン、特に４−ｔ−ブチルジメチルアニリンのような三級アミン；ｐ−トルエンスルフィン酸塩及びベンゼンスルフィン酸塩のような、芳香族スルフィン酸塩；１−エチル−２−チオ尿素、テトラエチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素、１，１−ジブチルチオ尿素、及び１，３−ジブチルチオ尿素のような、チオ尿素；並びにこれらの混合物が挙げられる。他の二級還元剤としては、塩化コバルト（ＩＩ）、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン（酸化剤の選択に依存する）、亜ジチオン酸塩又は亜硫酸塩アニオンの塩、並びにこれらの混合物を挙げてもよい。好ましくは、還元剤はアミンである。
【００７７】
好適な酸化剤はまた、当業者に周知であり、限定されるものではないが、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、セシウム、及びアルキルアンモニウム塩のような、過硫酸、並びにその塩が挙げられる。追加の酸化剤としては、過酸化ベンゾイル、ヒドロペルオキシド（例えば、クミルヒドロペルオキシド）、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、及びアミルヒドロペルオキシドのような過酸化物の他にも、塩化コバルト（ＩＩＩ）及び塩化第二鉄のような遷移金属の塩、硫酸セリウム（ＩＶ）、過ホウ酸及びその塩、過マンガン酸及びその塩、過リン酸及びその塩、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【００７８】
１つ以上の酸化剤、又は１つ以上の還元剤を使用することが望ましい場合がある。少量の遷移金属化合物を添加して、酸化還元硬化速度を速めてもよい。一部の実施形態では、米国特許第６，９８２，２８８号（Ｍｉｔｒａら）に記載されているように、重合性組成物の安定性を増強するために、二次的なイオン性塩を含むことが好ましい場合がある。
【００７９】
還元剤及び酸化剤は、適切なフリーラジカル反応速度を得るのに十分な量で存在する。このことは、充填剤を除く組成物の全成分を組み合わせ、硬化した塊が得られるか否かを観察することにより評価することができる。
【００８０】
好ましくは、還元剤は、組成物の成分の総重量（水を含む）を基準として、少なくとも０．０１重量％の量で、より好ましくは少なくとも０．１重量％の量で存在する。好ましくは、還元剤は、組成物の成分の全重量（水を含む）を基準として、１０重量％以下の量で、より好ましくは５重量％以下の量で存在する。
【００８１】
好ましくは、酸化剤は、組成物の成分の総重量（水を含む）を基準として、少なくとも０．０１重量％の量で、より好ましくは少なくとも０．１０重量％の量で存在する。好ましくは、酸化剤は、組成物の成分の全重量（水を含む）を基準として、１０重量％以下の量で、より好ましくは５重量％以下の量で存在する。
【００８２】
還元剤又は酸化剤は、米国特許第５，１５４，７６２号（Ｍｉｔｒａら）に記載されるように、マイクロカプセル化することができる。このことは、一般に、組成物の貯蔵安定性を増強し、必要な場合、還元剤及び酸化剤の同梱を可能にする。例えば、カプセル材料を適切に選択することにより、酸化剤及び還元剤を、酸官能性成分及び任意の充填剤と組み合わせることができ、安定した保管状態に維持することができる。同様に、非水溶性カプセル材料を適切に選択することにより、還元剤及び酸化剤を、ＦＡＳガラス及び水と組み合わせることができ、安定した保管状態に維持することができる。
【００８３】
酸化還元硬化系は、他の硬化系、例えば、米国特許第５，１５４，７６２号（Ｍｉｔｒａら）に記載されるような組成物と組み合わせることができる。
【００８４】
任意の添加剤
光退色性及び示温性染料
一部の実施形態では、本発明の組成物は、好ましくは、患者の歯の色とは著しく異なる初期色を有する。色は、好ましくは、光退色性又は示温性染料を使用することによって組成物に付与される。組成物は、好ましくは、組成物の総重量を基準として、少なくとも０．００１重量％の光退色性又は示温性染料、より好ましくは少なくとも０．００２重量％の光退色性又は示温性染料を含む。組成物は、好ましくは、組成物の総重量を基準として、最大１重量％の光退色性又は示温性染料、より好ましくは最大０．１重量％の光退色性又は示温性染料を含む。光退色性及び／又は示温性染料の量は、その吸光係数、人間の目が初期色を識別する能力、及び所望の色変化に応じて変えることができる。好適な示温性染料は、例えば米国特許第６，６７０，４３６号（Ｂｕｒｇａｔｈら）に開示されている。
【００８５】
光退色性染料を含む実施形態の場合、光退色性染料の色形成特性及び退色特性は、例えば、酸強度、誘電率、極性、酸素の量、及び雰囲気中湿分含量を含む、様々な要因に応じて変化する。しかしながら、染料の退色特性は、組成物を放射線照射し、色の変化を評価することによって容易に判定できる。好ましくは、少なくとも１つの光退色性染料は、硬化性樹脂に少なくとも部分的に可溶性である。
【００８６】
光退色性染料の代表的なクラスは、例えば、米国特許第６，３３１，０８０号（Ｃｏｌｅら）、同第６，４４４，７２５号（Ｔｒｏｍら）、及び同第６，５２８，５５５号（Ｎｉｋｕｔｏｗｓｋｉら）に開示されている。好ましい染料としては、例えば、ローズベンガル、メチレンバイオレット、メチレンブルー、フルオレセイン、エオシンイエロー、エオシンＹ、エチルエオシン、エオシンブルイッシュ、エオシンＢ、エリスロシンＢ、エリスロシンイエロー調ブレンド、トルイジンブルー、４’，５’−ジブロモフルオレセイン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００８７】
本発明の組成物の色変化は、光により開始される。この組成物の色変化は、例えば可視光又は近赤外（ＩＲ）光を十分な時間放射する歯科用硬化照明を使用した化学線を用いて開始させるのが好ましい。本発明の特定の実施形態の組成物における色変化を開始させるメカニズムは、樹脂を硬化させる硬化メカニズムとは別個であっても、又は実質的に同時であってもよい。例えば、化学的（例えば、酸化還元開始）又は熱的に重合が開始されると組成物は硬化し、初期色から最終色への色変化は、この硬化プロセスの後に化学線に暴露されて発生してもよい。
【００８８】
初期色から最終色への組成物の色変化は、好ましくは比色試験により定量化される。比色試験を用いて、３次元の色空間における全体的な色変化を示す、ΔＥ＊の値を決定する。人間の目は、通常の照明条件下で、約３ΔＥ＊単位の色変化を検知することができる。本発明の特定の実施形態の組成物は、好ましくは、少なくとも２０の色変化ΔＥ＊を有することが可能であって、より好ましくは、ΔＥ＊は少なくとも３０であり、最も好ましくは、ΔＥ＊は少なくとも４０である。
【００８９】
各種の添加剤
所望により、本発明の組成物は、溶媒（例えば、アルコール（例えば、プロパノール、エタノール）、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン）、エステル（例えば、酢酸エチル）、他の非水溶媒（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１−メチル−２−ピロリジノン））、及び水を含有してもよい。
【００９０】
所望の場合、本発明の組成物は、指示薬、染料、色素、阻害物質、促進剤、粘度調整剤、湿潤剤、緩衝剤、安定剤、及び当業者には明白であろう他の類似の成分のような、添加剤を任意に含有することができる。粘度調整剤としては、熱感応性粘度調整剤（例えば、ＢＡＳＦ  Ｗｙａｎｄｏｔｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪ）製のＰＬＵＲＯＮＩＣ  Ｆ−１２７及びＦ−１０８）が挙げられ、調整剤上の重合性部分、又は調整剤と異なる重合性成分を任意に含み得る。このような熱感応性粘度調整剤は、米国特許第６，６６９，９２７号（Ｔｒｏｍら）、及び米国特許出願公開第２００４／０１５１６９１号（Ｏｘｍａｎら）に記載されている。
【００９１】
更に、薬剤又は他の治療用物質を、任意に組成物に添加することができる。例としては、限定されるものではないが、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどのフッ化物源、白色剤、虫歯予防剤（例えば、キシリトール）、カルシウム源、リン源、ミネラル補給剤（例えば、リン酸カルシウム化合物）、酵素、呼気清浄化剤、麻酔剤、凝固剤、酸中和剤、化学療法剤、免疫応答調節剤、チキソトロープ、ポリオール、抗炎症剤、抗菌剤（抗菌性脂質成分に加えて）、抗真菌剤、口内乾燥治療のための薬剤、脱感作剤などの、組成物においてしばしば使用される種類のものが挙げられる。上述のいずれの添加剤の組み合わせもまた使用することができる。このような添加剤のいずれか１つの選択及び量は、必要以上の実験をすることなく所望の結果を達成するために、当業者によって選択することができる。
【００９２】
パッケージ化物品、キット、及び方法
更なる実施形態では、本発明によるパッケージ化装具及びキットは、本発明の組成物によって被覆された歯科矯正用装具を含む。このような例示的な実施形態の１つを図１に示す。図１において、例示的な物品１０は、歯牙構造に接着するための基部１４を有する歯科矯正用装具１２を含む。本明細書の例示的な装具１２は、歯科矯正用ブラケット、バッカルチューブ、リンガルボタン、リンガルシース、クリート、及び歯科矯正用バンドを含む様々な歯科矯正用装具の１つを代表する。これらの装具は、金属、プラスチック、セラミック、及びそれらの組み合わせで作製することができる。好ましくは、基部１４の底表面は、患者の歯表面の凸状複合輪郭（図示せず）に一致する凹状複合輪郭を有する。所望により、基部１４の底表面には、患者の歯への装具１２の直接的な接着を容易にする、溝、粒子、凹部、アンダーカット、化学結合増強材料、又は任意の他の材料若しくは構造、あるいはこれらの組み合わせが設けられる。物品１０は、基部１４に接触する組成物１６を更に含む。組成物１６の特徴に関する詳細は、すでに詳細に記載されており、ここでは繰り返さない。
【００９３】
物品１０は、基部１４及び／又は組成物１６に接触する１つ以上の追加的な組成物の層（例えば、図１には図示されない、歯科矯正用接着剤、歯科矯正用プライマー、又はそれらの組み合わせ）を任意に含み得ることを理解されたい。具体的には、そのような追加層は、基部１４と組成物１６との間、基部１４とは反対側の組成物１６上、又はその双方にあってもよい。そのような層は、同一の領域を覆っても、覆わなくてもよく、また個別に、基部１４の全体若しくは一部にわたって延在する不連続的な（例えば、パターン化された層）材料、又は連続的な（例えば、非パターン化の）材料であってもよい。
【００９４】
好ましくは、また図示のように、物品１０はまた、組成物１６と接触する表面２７を含む、剥離基材２５も含む。剥離基材２５は、例えば、ポリオレフィン、ポリ（塩化ビニル）、ポリウレタン、及びポリ（テトラフルオロエチレン）を含む多数の材料から選択することができる。所望により、剥離基材２５の表面２７は多数の孔を含み、好ましくは組成物１６の５０重量％以下が、その孔内にある。特定の実施形態では、剥離基材２５は、例えば米国特許第６，１８３，２４９号（Ｂｒｅｎｎａｎら）に開示されるような独立気泡発泡体材料を含む。
【００９５】
物品１０は、好ましくは、光及び／又は水蒸気の透過に対するバリアを提供する容器内にパッケージ化される。本発明の一部の実施形態では、物品１０は、好ましくはキットとして提供される。他の実施形態では、本発明は、好ましくは歯科矯正用装具１２を歯に接着する方法を提供し、組成物１６は、記載される種類の充填剤を１つ以上含む。
【００９６】
本発明の組成物はまた、間接的な接着方法にも適用することができる。間接的な接着方法に関しては、歯科矯正用装具は典型的には、例えば患者の歯列弓のレプリカモデル（歯科矯正用石膏又は硬化したエポキシから作製されるもののような）上に定置され、通常は装着装置又は転移トレーを使用して患者の歯牙構造へと後に装着される、特注の基部を提供する。一実施形態では、歯科矯正用装具は、レプリカモデルへの接着のために、対応する基部上に被覆された組成物を有する。したがって、この組成物をレプリカモデルに対して密着させることにより、例えば組成物の硬化後に、特注の基部を形成することができる。例示的な間接的接着方法は、米国特許第７，１３７，８１２号（Ｃｌｅａｒｙら）に、より詳細に記載されている。
【００９７】
別の実施形態では、図２を参照すると、本発明は、歯科矯正用装具１２ａを含むパッケージ化物品１０ａを提供する。装具１２ａは、装具１２ａを患者の歯牙構造（図示せず）に直接接着するための基部１４ａを有する。組成物１６ａは、ブラケット１２ａの基部１４ａにわたって延在する。ブラケット１２ａ及び組成物１６ａは、容器１８ａによって少なくとも部分的に包囲される。図３（FIG.3）に示す容器１８ａは、凹部すなわち、窪み２０ａを画定する内壁部分を有する一体成形された本体を含む。窪み２０ａは側壁及び底面２２ａを含む。追加的な選択肢として、窪み２０ａの側壁は、支持材料２４ａの端構造と係合するための水平に延在する凹部を含む。好適な支持材料２４ａに関する追加情報は、米国特許第５，３２８，３６３号（Ｃｈｅｓｔｅｒら）に提示されている。好ましくは、窪み２０ａの底面２２ａは、剥離基材２５ａを含む。好ましくは、容器１８ａはまた、タブ２８ａを有するカバー２６ａも含み、カバー２６ａは、容器１８ａに、例えば接着剤３０ａによって剥離可能に接合される。
【００９８】
好ましい実施形態では、容器１８ａは、長期間の後でさえも、組成物（例えば、光重合性化合物）の分解に対する優れた保護を提供する。このような容器１８ａは、前述のように、組成物が、色変化の特性を組成物に付与する染料を含む実施形態に関して特に有用である。容器１８ａは、広範なスペクトル域にわたる化学線の通過を効果的に遮断し、その結果、組成物が保管中に早まって退色しないことが更に好ましい。
【００９９】
好ましい実施形態では、容器１８ａはポリマー及び金属粒子を含む。一例として、容器１８ａは、例えば米国特許出願公開第２００３／０１９６９１４（Ａ１）号（Ｔｚｏｕら）に開示されているように、アルミニウム充填剤と配合されるか、又はアルミニウム粉末の被覆を施されたポリプロピレンで作製することができる。ポリマーと金属粒子との組み合わせは、色変化染料が光に対して高感度であることは既知であるにも関わらず、色変化染料への化学線の通過の遮断に非常に有効である。この容器はまた、良好な蒸気バリア特性も示す。結果として、組成物のレオロジー的特性は、長期間にわたって変化しにくい。例えば、このような容器の、改善された蒸気バリア特性は、歯科矯正用組成物の取扱い特性の悪化に対して実質的な保護を提供するため、組成物は早期に硬化又は乾燥することがなく、他の不具合を生じることもない。そのような容器に好適なカバー２６ａは、化学線に対して実質的に不透過性の任意の材料で作製することができるため、内部の組成物は早期に硬化しない。カバー２６ａの好適な材料の例としては、アルミホイルとポリマーの積層体が挙げられる。例えば、この積層体は、ポリエチレンテレフタレート、接着剤、アルミホイル、接着剤、及び延伸ポリプロピレンの層を含むことができる。
【０１００】
一部の実施形態では、パッケージ化物品は、２つ以上の歯科矯正用装具からなる１セットを含むことができ、装具の少なくとも１つは、その表面上に歯科矯正用組成物を有する。装具及び装具のセットの追加的な例は、米国特許出願公開第２００５／０１３３３８４（Ａ１）号（Ｃｉｎａｄｅｒら）に記載されている。パッケージ化された歯科矯正用装具は、例えば米国特許出願公開第２００３／０１９６９１４（Ａ１）号（Ｔｚｏｕら）、並びに米国特許第４，９７８，００７号（Ｊａｃｏｂｓら）、同第５，０１５，１８０号（Ｒａｎｄｋｌｅｖ）、同第５，３２８，３６３号（Ｃｈｅｓｔｅｒら）、及び同第６，１８３，２４９号（Ｂｒｅｎｎａｎら）に記載されている。
【０１０１】
更に別の実施形態は、硬化した組成物を歯の表面から除去する方法を提供する。この実施形態では、歯表面が提供され、硬化した本発明の組成物は、この歯表面の少なくとも一部分上に残留する。この場合の用語「歯」は、患者の実際の歯ばかりではなく、歯科矯正用石膏又は硬化したエポキシモデルによって提供されるもののような、患者の歯の物理的なレプリカをも表す場合がある。この方法は、硬化した組成物を歯から除去するために、５未満のモース硬度を有する研磨材を歯表面に塗布することを更に含む。特定の実施形態では、研磨材は４．５未満、４未満、又は３．５未満のモース硬度を有する。
【０１０２】
この研磨材は、仕上げ用ディスク、又は砂で粗粒状サンドペーパーのような、基材上に被覆された研磨粒子の形態をとることができる。好適な被覆研磨材の一例は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）製のＳＯＦ−ＬＥＸ仕上げ用ディスクである。仕上げ用ディスクには、１０，０００ｒｐｍの回転速度を用いることができる。別の方法として、通常は接着前に患者の歯を清掃するために使用される、予防的（すなわち、プロフィー）処置を使用することができる。プロフィー処置としては、歯科用品販売業者から入手可能なもののような、軽石粉を挙げることができる。プロフィーカップ及びプロフィーアングルと共に、微粒、中粒、又は粗粒の軽石（プロフィーペースト）を使用することができる。仕上げ用ドリル錐、又は歯石除去器のような刃付の歯科用手工具もまた使用可能である。
【０１０３】
本発明の追加的態様を、以下の実施例によって更に説明する。しかしながら、これらの実施例に記載される特定の材料及びその量は、他の条件及び詳細と共に、本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。特に注記されない限り、全ての部及び百分率は重量基準であり、全ての水は脱イオン水であり、全ての分子量は重量平均分子量である。特に注記されない限り、全ての試薬は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手した。
【実施例】
【０１０４】
本明細書で使用する時、
「ビスＧＭＡ」は、２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシプロポキシ）フェニル］プロパンを指し、
「ＢＨＴ」は、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノールを指し、
「ＣＭ−１１１」は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより提供される、火炎溶融されたタルク充填剤を指し、
「ＣＰＱ」は、カンファーキノンを指し、
「ＥＤＭＡＢ」は、エチル−４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ベンゾエートを指し、
「ヨードニウムＰＦ６−」は、ヨードニウムヘキサフルオロホスフェートを指し、
「ＨＥＭＡ」は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより提供される、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを指し、
「ＴＥＧＤＭＡ」は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより提供される、テトラエチレングリコールジメタクリレートを指し、
「ＵＤＭＡ」は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより提供される、ウレタンジメタクリレートを指し、
「Ｓｉｅｒｒａｌｉｔｅ  ４０２ＨＳ」は、Ｌｕｚｅｎａｃ（Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄ  Ｖｉｌｌａｇｅ，ＣＯ）製の亜塩素酸塩を指し、
「Ｓ／Ｔ」は、材料がシラン処理されていることを意味し、
「Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｓ」は、国際特許出願公開第００／６９３９３号（Ｂｒｅｎｎａｎら）の準備実施例１で調製され記載されている、フルオロアルミノシリケートガラスを指し、
【０１０５】
以下は、実施例に引用される様々な実験手順の説明である。
【０１０６】
焼成プロセス
対象の水和鉱物１００ｇを、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｇｌａｓｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（Ｐａｉｎｅｓｖｉｌｌｅ  Ｔｗｐ．，ＯＨ）より提供される６”×３．５”の溶融シリカトレー内に均等に散布し、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｄｕｂｕｑｕｅ，Ｉｏｗａ）より提供されるＦ４８０２５−８０  Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ  Ｔｙｐｅ  ４８００炉内で、６℃／分で９５０℃まで加熱した。この鉱物を、９５０℃で所望の時間（典型的には２時間）放置し、その時点で炉を室温まで自然冷却させた。トレーを室温の炉から取り出し、熱処理された鉱物を再計量して強熱減量を判定した。強熱減量＝（初期質量（１００ｇ）−加熱後質量）／初期質量（１００ｇ）
【０１０７】
シラン処理
ＩＰＡ及び水の５０／５０（ｖ／ｖ）混合物中にこの粒子を懸濁させることによって、シラン処理を実施した。次いで、好適な量のＡ−１７４シラン（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡのＡｌｆａ  Ａｅｓａｒ製）を、典型的には、総充填剤量の１〜５重量％の範囲の量で添加した。特に注記されない限り、これらの実施例で使用した、熱変性された充填剤は、Ａ−１７４シランの１％水溶液を使用してシラン処理した。次いで、ｐＨを〜９に調節し、室温で一夜攪拌した。次いで、この材料を８５℃で６時間、及び１００℃で２時間、トレー乾燥させる。次いで、この材料を７４マイクロメートルのメッシュを通して篩い分けし、粒塊を除去して、そのまま使用した。
【０１０８】
充填剤−樹脂配合
全ての感光性材料の取扱いは、黄色照明下で実施した。ＣＰＱ、ＥＤＭＡＢ、及びヨードニウムＰＦ６−を、対応する樹脂中に、６５℃のオーブン内での混合物の加熱とその後の機械的混合とを、固体が視認されなくなるまで交互に繰り返すことによって、溶解させた。この複合体ペーストの調製は、ＤＡＣ−１５０ＦＺ  ＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（Ｆｌａｋｔｅｃ  Ｃｏｒｐ．Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣ）を使用して実施した。各バッチを、回転速度３０００ｒｐｍで、３回の１分間の時間間隔で混合した。安定で均一な複合体ペーストを提供する、最大充填量を超えることがないように注意を払った。
【０１０９】
剪断接着強度試験
全ての剪断接着強度測定は、洗浄して、円形ポリメチルメタクリレートディスクに唇側の歯表面を露出させて部分的に埋め込んだ、未切断のウシの歯に対して実施した。全ての歯に、ＯＲＡＬ−Ｂブランドの中間寸法の軽石粉（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮのＰａｔｔｅｒｓｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ，Ｉｎｃ．製）を使用して３０秒間の更なるプロフィー処置を施し、接着の直前に、水ですすぎ、エアシリンジを使用して乾燥させた。次いで、ＴＲＡＮＳＢＯＮＤ  ＰＬＵＳブランドのセルフエッチングプライマー（Ｍｏｎｒｏｖｉａ，ＣＡの３Ｍ  Ｕｎｉｔｅｋ製）を、このプライマーの使用説明に従い、各歯に３秒間擦り付けることによって、乾燥エナメル質にエッチング及び下地処理をした。穏やかな空気の噴出を使用して、接着する歯の表面上にプライマーを薄く塗布して乾燥させた。
【０１１０】
各試験試料を調製するために、約１０ｍｇの試験組成物をＶＩＣＴＯＲＹ  ＳＥＲＩＥＳブランドの上部左側中央ブラケット（部品番号０１７〜４０１、３Ｍ  Ｕｎｉｔｅｋ製）の基部に塗布し、この被覆されたブラケットを歯の表面上にしっかりと着座させた。続いて、ブラケット基部の周縁部にはみ出た余分な組成物を、０／１  Ｍａｒｑｕｅｔｔｅ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ（部品番号ＰＬＧ  ０／１、Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬのＨｕ−Ｆｒｉｅｄｙ製）を使用し、誤ってブラケットの位置を乱さないように注意しながら除去した。次いで、この組成物を、３Ｍ  ＥＳＰＥ  ＥＬＩＰＡＲブランドのＴＲＩＬＩＧＨＴ硬化照明装置（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮの３Ｍ  ＥＳＰＥ製）をブラケットの２つの両側に対して１０秒間使用して、化学線に暴露することによって光硬化させた。上記のプロセスを、複製サンプルの完全なセットを得るために、接着試験試料の数に応じて必要なだけ繰り返した。全ての試料を完全に接着した後、３７℃に維持した水中に２４時間浸漬した。
【０１１１】
各試験試料に、５００  Ｎの荷重計を装備したＩｎｓｉｇｈｔ  ５試験装置（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮのＭＴＳ製）を使用して剥離を実施した。各剥離に関して、試験試料を固定具に取り付け、次いでクロスヘッドに固定した直径０．０１７インチ（０．４４ｍｍ）のステンレススチールのワイヤーを、ブラケットの咬合タイウイングの下を通して輪にし、剪断破壊が観察されるまで、クロスヘッドを１分当たり０．２０インチ（５．１ｍｍ）で上方に移動させた。力の生データを、既知のブラケット基部面積（使用したＶＩＣＴＯＲＹ  ＳＥＲＩＥＳブランドの上部左側中央ブラケットに関しては、１０．６ｍｍ２、又は０．０１６４インチ２）を使用して、単位面積当たりの力（ｋｇ／ｃｍ２、又はメガパスカルの単位）へと変換した。
【０１１２】
接着剤の残余指数（ＡＲＩ）もまた、剥離後の各組成物に関して評価した。この評定は、ブラケット上に残った接着剤の残余量を以下の通り示す。
０、歯上に残る接着剤なし
１、半分未満の接着剤が歯上に残る
２、半分超の接着剤が歯上に残る
３、全ての接着剤が歯上に残り、ブラケットメッシュの明確な跡を有する
【０１１３】
試験中の一貫性を維持するために、１つの系列実験内の全ての組成物は、単一のオペレーターによって並列して遂行し、周囲温度及び湿度は、試験中を通じて可能な限り一定に保った。試験した各組成物に関して、少なくとも５回の反復試験測定から構成される１セットについて、剪断接着強度の平均及び標準偏差、並びに平均ＡＲＩを記録した。
【０１１４】
熱重量測定−示差熱分析
熱重量測定−示差熱分析を、充填剤サンプルに対して、熱変性の前及び後の双方において実行し、温度変化に関連する重量変化を測定した。これらの実施例では、試験されるサンプルは、典型的には１５〜３０ｍｇの範囲の重量に調整し、次いで小型のプラチナパン内に置く。次いでこの皿を、半自動のＰＹＲＩＳ  ＤＩＡＭＯＮＤブランドの熱重量測定−示差熱分析器（ＴＧ−ＤＴＡ）（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡのＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ製）内に載置し、空気でパージして点火生成物の除去を補助する。分析は、最初にサンプルを摂氏５０度で１分間の安定状態で保持し、次いで１分当たり１０度の温度勾配率で加熱して５０度から１１７０度へと温度を上昇させることによって実施した。温度が摂氏１１７０度に到達すると、試験を終了してサンプルを周囲温度まで戻した。この熱サイクルの実行中に、熱流量及びサンプル重量の双方をモニターし、温度の関数としてプロットした。
【０１１５】
直径方向引張り強度試験
準備として、試験する組成物サンプルを、内径４ｍｍのガラス管内に入れ、３５  ＰＳＩの圧力下に置いて気泡を全て除去し、ハロゲン硬化光で６０秒間かけて硬化させる。次いで硬化したサンプルを、ダイヤモンドソーを使用して〜２ｍｍ長の円筒に切り出し、試験の前に３７℃で２４時間、水中で保管する。次いで、サンプルを乾燥させて直径及び長さを測定し、２枚のスチール製圧縮プレートの間に定置する。次いで、サンプルに、０．０５インチ／分（０．１２７ｃｍ／分）の速度で、破壊が生じるまで応力を加える。次いで、記録された力から、次式を使用することによって、直径方向引張り強度を算出することができる。
引張（ＰＳＩでの）＝（重量ポンド）（２）／（Ｌ）（Ｄ）（３．１４１６）
【０１１６】
実施例
実施例１〜２及び比較実施例ＣＥ−１、ＣＥ−２
実施例１及び実施例２は、未加工のタルク充填剤を含有する対照組成物、及び市販の対照物と比較した、熱変性されたタルク充填剤を含有する組成物の剪断接着強度性能を実証する。この比較において、実施例１は、前述の手順（「焼成プロセス」）に従って焼成されたタルク粉末（純度９９％の直径２．４マイクロメートル）を使用し、一方実施例２は、火炎溶融されたタルク粉末の、ＣＭ−１１１を使用する。比較実施例ＣＥ−１は、未加工のタルク粉末を使用し、一方ＣＥ−２は、ＴＲＡＮＳＢＯＮＤ  ＸＴ（ＴＢＸＴ）ブランドの歯科矯正用接着剤を表す。ＴＢＸＴは、実質的にタルクよりも硬質の石英から誘導された充填剤を含有することに注意されたい。全てのタルク充填剤を、前述のように、使用前にシラン処理した（「シラン処理」を参照）。次いで、前述の手順に従って、複合体ペーストを調製し、接着強度測定を行なった（「充填剤−樹脂配合」及び「剪断接着強度試験」を参照）。
【０１１７】
試験した組成物の処方を、対応する剪断接着強度に関する平均及び標準偏差、並びに接着剤の残余指数（ＡＲＩ）の平均と共に、表１に記載する。調製の間に、未加工タルク（ＣＥ−１）及び焼成タルク（実施例１）の双方が約６０重量％のみの最大充填量を示す一方で、火炎溶融されたタルク（実施例２）は、約７０％の最大充填量を示すことが認められた。剪断接着強度のデータは、焼成タルク充填剤、及び火炎溶融されたタルク充填剤の双方が、非変性のタルク充填剤の場合よりも優れた接着剤組成物を提供することを示している。このデータは、実施例２の火炎溶融された充填剤が、ベンチマークのＴｒａｎｓｂｏｎｄ  ＸＴ接着剤の場合と同等の接着強度を支援することを更に示唆している。
【０１１８】
これらの結果は、下記の表２に提示の、観察された接着強度の差異における統計的有意性の程度を指し示すｐ値によって裏付けられる。本明細書の開示において、０．０５以下のｐ値は、統計的に有意な差異を指し示すものと見なされる。この基準に基づけば、実施例１及び実施例２の双方は、ＣＥ−１よりも、接着強度において統計的に有意な改善を示している。実施例２は、ＣＥ−２（ＴＢＸＴ）の場合と統計的に同等の接着強度を示すことに更に注意されたい。火炎溶融された充填剤系に関するＡＲＩデータは、平均３．０であり、ブラケット基部と組成物との境界面における接着破壊を指し示している。これに対し、対照組成物のＣＥ−１及びＣＥ−２に関するＡＲＩデータは、組成物自体による凝集破壊を指し示している。
【０１１９】
【表１】
2012504125.tif 000002
【０１２０】
【表２】
2012504125.tif 000003
【０１２１】
実施例３〜４及び比較実施例ＣＥ−３、ＣＥ−４
第２の系列の測定では、焼成された亜塩素酸塩充填剤の使用効果を検証した。亜塩素酸塩充填剤のＳｉｅｒｒａｌｉｔｅ  ４０２ＨＳをインハウスで焼成し、実施例３の組成物の調製に使用した。未加工の（焼成されていない）Ｓｉｅｒｒａｌｉｔｅ  ４０２ＨＳを、比較実施例ＣＥ−３の組成物の調製のために、入手時のままで使用した。ＣＭ−１１１火炎溶融されたタルク充填剤を充填剤として使用する実施例４、及び比較実施例ＣＥ−４（ＴＢＸＴ）の、２つの追加的サンプルを、この比較対象に含めた。剪断接着強度のデータ及び接着剤残余指数のデータを、下記の表４（Table 4）に示す。
【０１２２】
剪断接着強度のデータは、この場合も、焼成された充填剤又は火炎溶融された充填剤を含有する組成物が、未処理の亜塩素酸塩充填剤を含有する組成物と比較して、高い接着強度を示すことを実証している。更に、実施例３及び実施例４は、ベンチマークのＣＥ−４（ＴＢＸＴ）と同等の接着強度の値を示している。実施例３及び実施例４に関するＡＲＩデータは、凝集破壊及び接着破壊の双方の混合と一致する。この系列のデータに関するｐ値は、表４に示され、また、焼成された亜塩素酸塩と未加工の亜塩素酸塩との間には統計的な有意差が存在することも実証している。その一方で、実施例３及び実施例４は、ＣＥ−４と統計的に類似の接着強度を生じさせた。
【０１２３】
【表３】
2012504125.tif 000004
【０１２４】
【表４】
2012504125.tif 000005
【０１２５】
実施例５〜６及び比較実施例ＣＥ−５、ＣＥ−６
実施例５及び実施例６は、焼成された亜塩素酸塩充填剤及び未加工の亜塩素酸塩充填剤の双方を使用する組成物の直径方向引張り強度を実証する。実施例５は、焼成後にシラン処理したＳｉｅｒｒａｌｉｔｅ充填剤を含有する組成物を示す。実施例６は、類似の組成物を示すが、約８重量％のビスＧＭＡ樹脂を含む点で実施例５とは異なる。比較実施例ＣＥ−５、及び比較実施例ＣＥ−６は、焼成したＳｉｅｒｒａｌｉｔｅ充填剤を未加工のＳｉｅｒｒａｌｉｔｅ充填剤に置き換える点を除き、実施例５及び実施例６と同一の処方を使用する。実施例５〜６、及び比較実施例ＣＥ−５、ＣＥ−６に関する、組成物及び直径方向引張り強度を以下の表５に記載する。
【０１２６】
【表５】
2012504125.tif 000006
【０１２７】
これらの結果は、亜塩素酸塩充填剤の焼成が、直径方向引張り強度において有意な改善をもたらすことを示している。この観察結果は、ビスＧＭＡを含有する処方、及び含有しない処方のいずれにも当てはまる。焼成に起因する統計的有意性は、実施例５とＣＥ−５との間で得られたｐ値（Ｐ＝０．００３）、及び実施例６とＣＥ−６との間で得られたｐ値（Ｐ＝０．０４４）によって更に検証された。実施例５及び実施例６はまた、ビスＧＭＡ樹脂ブレンドを使用して、直径方向引張り強度に有意な影響を与えることなく、取扱い特性を変更できることも示唆している。
【０１２８】
実施例７及び比較実施例ＣＥ−７
実施例７は、ＣＭ−１１１及びフッ化物アイオノマーガラスの双方を含むハイブリッド充填剤系における、火炎溶融されたタルクの使用を実証する。濃度１％でシラン処理する先行の処方とは異なり、この実施例におけるタルク充填剤は、濃度５％でシラン処理した。この組成物の処方、及び比較実施例ＣＥ−７（ＴＢＸＴ）と比較した接着強度性能を、以下の表６に示す。平均ＡＲＩ値もまた、表６に記載した。
【０１２９】
【表６】
2012504125.tif 000007
【０１３０】
実施例７は、比較実施例ＣＥ−７の場合と同等の平均剪断接着強度を示した（Ｐ＝０．１１２）。この結果は、ＦＡＳガラスの含有が、結果得られる歯科矯正用組成物の剪断接着強度に悪影響を及ぼさなかったことを示す。双方の組成物に関するＡＲＩ値は、剥離の際の凝集破壊及び接着破壊の双方の混合と一致した。
【０１３１】
実施例８及び比較実施例ＣＥ−８
除去速度に関する試験のために、指定組成物の硬化した円筒（直径４ｍｍ）を、Ｓｏｆ−Ｌｅｘ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｃｏａｒｓｅディスクを使用し、２０，０００ｒｐｍで１５秒間、この研磨材に対して２０グラムの垂直力を加えることによって、研磨した。この試験では、残余物除去に関しては短時間であることがより良好とされる。下記の表７は、測定された質量除去速度、及び１０ｍｇスラグの硬化した組成物を磨耗させる推定時間の双方を示す。２つの組成物の間で比較を行なった。実施例８は、火炎溶融されたＣＭ−１１１タルク充填剤を含有する、硬化したＵＤＭＡ系組成物を表し、比較実施例ＣＥ−８は、硬化したＴｒａｎｓｂｏｎｄ  ＸＴ接着剤を表す。示されるように、実施例８は、対照例のＣＥ−８よりも約１桁速い除去速度を示した。
【０１３２】
【表７】
2012504125.tif 000008
【０１３３】
実施例９〜１１及び比較実施例ＣＥ−９、ＣＥ−１０
試験した、未加工充填剤材料と熱変性された充填剤材料との差異をより深く理解するために、代表的な亜塩素酸塩充填剤材料及びタルク充填剤材料に対して、熱変性の前及び後に、熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を実施した。ＴＧ−ＤＴＡ法についての詳細は、先に説明した（「熱重量測定−示差熱分析」を参照）。亜塩素酸塩充填剤についての試験は、未加工状態（比較実施例ＣＥ−９）、摂氏８００度での焼成（実施例９）、及び摂氏９５０度での焼成（実施例１０）の、３つのＳｉｅｒｒａｌｉｔｅ  ４０２ＨＳ充填剤を含むものとした。試験するタルク充填剤は、未加工のタルク粉末（比較実施例ＣＥ−１０）及び火炎溶融されたＣＭ−１１１充填剤（実施例１１）を含むものとした。全ての充填剤を、前述のようにシラン処理した。ＣＥ−９及び実施例９〜１０に対応するＴＧ−ＤＴＡのトレースを、図３ａ、図３ｂ、及び図３ｃに示す。ＣＥ−１０及び実施例１１に対応するトレースを、図４ａ及び図４ｂに示す。ピーク位置及び対応する重量喪失の百分率のデータを、以下の表８に記載する。
【０１３４】
【表８】
2012504125.tif 000009
【０１３５】
図３ａの未加工の亜塩素酸塩充填剤材料に関するＴＧ−ＤＴＡのトレース及び表８のデータは、５９０℃付近の吸熱遷移、及び８７５℃付近の発熱遷移を明らかにし、これらは本明細書で、それぞれ「ピーク１」及び「ピーク２」として同定される。実施例１０（図３ｃ）では、いずれのピークも存在せず、一方、実施例９（図３ｂ）は、発熱ピークを示すが吸熱ピークを示さない。吸熱遷移は、亜塩素酸塩の水和相を示唆する、約９重量％の重量喪失の測定を伴ったことを、更に注意されたい。実施例９及び実施例１０における吸熱ピークの消失は、焼成の結果としての水和相の脱離と一致する。これに対し、ＣＥ−９及び実施例９では観察されるが実施例１０では存在しない発熱ピークは、０．５〜１．５重量％の範囲の遙かに小さい重量喪失を伴った。このピークは、何らかの他の高温相転移を指し示すものと推定される。要約すれば、ＴＧ−ＤＴＡデータは、水和相が未加工の亜塩素酸塩に存在し、その水和相は焼成によって脱離させることができ、更なる発熱相転移が約８７５℃で生じることを実証している。
【０１３６】
タルク充填剤もまた、熱変性の結果としての高温相転移の兆候を示す。ＣＥ−１０に関するＴＧ−ＤＴＡのトレース（図４ａ）によって示されるように、未加工のタルク充填剤は、８８５℃付近で発熱「ピーク２」の遷移を示す。この遷移に対応する重量喪失は、約３．８重量％と測定された。この遷移は、実施例１１（図４ｂ）に示されるように、充填剤を火炎溶融した後では消失した。
【０１３７】
本明細書で引用した全ての特許、特許出願、及び刊行物の開示は、その全体を参照によって援用される。前述の、発明を実施するための形態及び実施例は、理解を明確化するためにのみ提示した。それらから無用の限定を解するべきでない。本発明は図示され記載された厳密な詳細に限定されず、当業者にとって明白な変更は以下の請求項により定義される本発明内に包含される。
【図１】
2012504125.tif 000010
【図２】
2012504125.tif 000011
【図３ａ】
2012504125.tif 000012
【図３ｂ】
2012504125.tif 000013
【図３ｃ】
2012504125.tif 000014
【図４ａ】
2012504125.tif 000015
【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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2012504125.tif 000018
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