(57)【要約】  メタケイ酸リチウム結晶の生成温度未満のガラスブランクを、二ケイ酸リチウム結晶の生成温度以上融点未満の雰囲気に晒して主とする結晶相が二ケイ酸リチウムになるように加熱する工程を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科補綴物とするための機械加工をする前のブロック体を製造する方法であって、
メタケイ酸リチウム結晶の生成温度未満のガラスブランクを、二ケイ酸リチウム結晶の生成温度以上融点未満の雰囲気に晒して主とする結晶相が二ケイ酸リチウムになるように加熱する工程を含む、歯科補綴物用ブロック体の製造方法。
【請求項２】
前記加熱する工程の後に徐冷する工程を有する請求項１に記載の歯科補綴物用ブロック体の製造方法。
【請求項３】
前記雰囲気の温度が７５０℃以上９００℃以下である請求項１又は２に記載の歯科補綴物用ブロック体の製造方法。
【請求項４】
前記雰囲気に晒すことが前記ガラスブランクを加熱装置に入れることである請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科補綴物用ブロック体の製造方法。
【請求項５】
前記歯科補綴物用ブロック体は、ＳｉＯ２を６０質量％以上８０質量％以下、Ｌｉ２Ｏを１０質量％以上２０質量％以下、及び、Ａｌ２Ｏ３を３質量％以上１５質量％以下、で含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の歯科補綴物用ブロック体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法により歯科補綴物用ブロック体を製造し、前記歯科補綴物用ブロック体を機械加工する工程を含む、歯科補綴物の製造方法。
【請求項７】
前記機械加工が切削加工である、請求項６に記載の歯科補綴物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は歯科補綴物用ブロック体の製造方法、及び歯科補綴物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＣＡＤ／ＣＡＭ（コンピュータ支援設計／コンピュータ支援製造）技術の発達により、歯科補綴物の作製において、設計した歯科補綴物の形状を所定の形式に変換したデジタルデータで取り扱い、当該データを加工装置に送信することにより、加工装置は当該データに基づいて自動的に切削や研削等の機械加工を行って歯科補綴物を作製する。これにより迅速に歯科補綴物を提供することが可能となっている。【０００３】
このような歯科補綴物は、歯科補綴物としての基本機能である強度、硬さ、口腔内環境に対する化学的耐久性、及び天然歯と同様の審美性（色合い、質感）を有していることが求められている。
これに加えて歯科補綴物は複雑な凹凸を有しており、複雑な形状を例えばチッピング等の不具合を生じることなく短時間で機械加工することも重要である。このような短時間で加工できる材料とすることにより、さらに迅速な歯科補綴物の作製が可能となる。【０００４】
特許文献１には、所定の成分を含む歯科補綴物用材料が開示され、これにより上記基本機能及び切削性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ２０１６／０３１３９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、機械加工性が良好な歯科補綴物用ブロック体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの態様は、歯科補綴物とするための機械加工をする前のブロック体を製造する方法であって、メタケイ酸リチウム結晶の生成温度未満のガラスブランクを、二ケイ酸リチウム結晶の生成温度以上融点未満の雰囲気に晒して主とする結晶相が二ケイ酸リチウムになるように加熱する工程を含む、歯科補綴物用ブロック体の製造方法である。【０００８】
加熱する工程の後に徐冷する工程を有してもよい。【０００９】
加熱する工程では雰囲気の温度が７５０℃以上９００℃以下であってもよい。【００１０】
上記の雰囲気に晒すことがガラスブランクを加熱装置に入れることであってもよい。【００１１】
前記歯科補綴物用ブロック体は、ＳｉＯ２を６０質量％以上８０質量％以下、Ｌｉ２Ｏを１０質量％以上２０質量％以下、及び、Ａｌ２Ｏ３を３質量％以上１５質量％以下、で含んだものであってもよい。【００１２】
本開示の他の態様は、上記製造方法により歯科補綴物用ブロック体を製造し、歯科補綴物用ブロック体を機械加工する工程を含む、歯科補綴物の製造方法である。この機械加工が切削加工であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、機械加工性が良好な歯科補綴物用ブロック体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は歯科補綴物用ブロック体１０の外観斜視図である。
【図２】図２は切断面の一部を拡大して結晶が見えるように表した図である。
【図３】図３は比率の測定の方法を説明する図である。
【図４】図４は比率の測定の方法を説明する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、具体的な形態例を説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。
【００１６】
初めに、１つの形態にかかる歯科補綴物用ブロック体の製造方法により作製される歯科補綴物用ブロック体について説明する。この歯科補綴物用ブロック体（以下、「ブロック体」と記載することがある。）は、角柱、円柱、又は、板状（ディスク状）であり、ここから切削や研削等の機械加工により変形や削り出しをして歯科補綴物とする。その中でも切削により歯科補綴物を作製する場合には角柱又は板状（ディスク状）とすることができる。角柱のブロック体は主に単品の歯科補綴物を削り出すために用いられることが多く、板状のブロック体は、１つのブロック体から複数の歯科補綴物を削り出すために用いられることがある。
【００１７】
図１には角柱であるブロック体１０の外観斜視図を表した。角柱の場合には、幅Ｗ、奥行きＤ、高さＨのそれぞれが１０ｍｍ以上３５ｍｍ以下の範囲とすることができる。一方、板状のブロック体の場合には厚さが１０ｍｍ以上３５ｍｍ以下の範囲となるように構成することができる。
これにより、切削加工で歯科補綴物を作製しやすいブロック体となる。
【００１８】
本形態に係るブロック体を作製するため、その材料は次の成分を含んで構成することができる。
ＳｉＯ２を６０質量％以上８０質量％以下、
Ｌｉ２Ｏを１０質量％以上２０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３を３質量％以上１５質量％以下。
【００１９】
上記各成分については次の通りである。
ＳｉＯ２の含有量が６０質量％未満、又は８０質量％を超えると、均質なブロック体を得ることが困難となる。より好ましくは６５質量％以上７５質量％以下である。
Ｌｉ２Ｏの含有量が１０質量％未満、又は２０質量％を超えると、均質なブロック体を得ることが困難となるとともに、機械加工性が低下する傾向がある。より好ましくは１２質量％以上１８質量％以下である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が３質量％未満であると、二ケイ酸リチウムが主とする結晶相として析出するが、機械加工性が低下する傾向がある。一方、１５質量％を超えると、主とする結晶相が二ケイ酸リチウムでなくなり、強度が低下する傾向がある。より好ましくは３質量％以上７質量％以下である。
【００２０】
さらに、歯科補綴物用ブロック体は、上記成分に加えて次の成分を含んでいてもよい。ただしここに表される成分は０質量％を含んでいることからもわかるように、必ずしも含まれている必要はなく、いずれかが含まれてもよいという意味である。
【００２１】
溶融温度を調整するための成分を０質量％以上１５質量％以下で含有させることができる。これにより後述する製造において溶融温度を適切なものとすることが可能となる。それぞれについて１５質量％より多く含有させてもよいが、その効果の向上は限定的である。溶融温度を調整する成分のための材料（溶融温度調整材）として具体的には、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｒａの酸化物を挙げることができる。さらに好ましくは次の通りである。
Ｎａ２Ｏ：２．８質量％以下
Ｋ２Ｏ：１０質量％以下
ＣａＯ：３質量％以下
ＳｒＯ：１０質量％以下
ＢａＯ：１０質量％以下
ＭｇＯ：３質量％以下
Ｒｂ２Ｏ：２．８質量％以下
Ｃｓ２Ｏ：２．８質量％以下
Ｆｒ２Ｏ：２．８質量％以下
ＢｅＯ：３質量％以下
ＲａＯ：１０質量％以下
【００２２】
また、結晶核を形成するための成分を合計で０質量％以上１０質量％以下の範囲で含有させることができる。これにより二ケイ酸リチウム結晶を形成する核が効率よく生成される。ただし、これより多くの当該化合物を含有させても効果の向上は限定的であるため１０質量％以下とした。ここで結晶核を形成するための成分のための材料（結晶核形成材）として機能する化合物としてはＺｒ、Ｐ、Ｔｉの酸化物（ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２）を挙げることができる。その際には、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５、及びＴｉＯ２から選ばれる少なくとも１つが含まれ、その合計が０質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
【００２３】
ブロック体のための材料には、審美性を高める観点から、さらに公知の着色材を含めてもよい。これには例えばＶ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７から選ばれる少なくとも１つを挙げることができる。
【００２４】
次に、歯科補綴物を作製する方法の形態について説明する。ここには歯科補綴物用ブロック体を作製する方法の形態が含まれる。本形態の作製方法は、溶融工程、ガラスブランク作製工程、熱処理工程、及び加工工程を備えて構成されている。
【００２５】
溶融工程は、上記説明した各成分を１１００℃以上１６００℃以下にて溶融する。これにより歯科補綴物用ブロック体のための溶融ガラスを得ることができる。この溶融は十分に均一な性質を得るために数時間にわたって行われることが好ましい。
【００２６】
ガラスブランク作製工程は、歯科補綴物用ブロック体の形状に近い形状を有するガラスブランクを得る工程である。溶融工程で得た溶融ガラスを型に流し込み、メタケイ酸リチウム結晶の生成温度未満、好ましくは４００℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは室温にまで冷却することによりガラスブランクが得られる。材料の変質や割れを防止するため当該冷却はゆっくりとした温度変化により行われる。
【００２７】
熱処理工程は、ガラスブランク作製工程で得られたガラスブランクを二ケイ酸リチウム結晶の生成温度以上融点未満、より好ましくは７５０℃以上９００℃以下の範囲内の温度にて加熱する工程である。
この工程では急加熱をすることがよいため、ガラスブランク製造工程にてメタケイ酸リチウム結晶の生成温度未満、好ましくは４００℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは室温にまで冷却されたガラスブランクを、二ケイ酸リチウム結晶の生成温度以上融点未満、より好ましくは、７５０℃以上９００℃以下の範囲の雰囲気に晒すために、例えば炉等の加熱装置に入れることにより加熱を行う。加熱時間はガラスブランク内の主とする結晶相が二ケイ酸リチウムとなるまでである。従って限定されることはないが、２０分以上とすることができる。当該時間の上限は特に限定されることはないが、６時間以下とすることができる。
温度が二ケイ酸リチウム結晶の生成温度に満たないと、主とする結晶相が二ケイ酸リチウムである二ケイ酸リチウムブランクが得られなくなる虞がある。一方、二ケイ酸リチウム結晶の融点以上の温度とすると軟化する虞がある。
そしてこの急加熱の後は加熱を停止し、室温にまで冷却することにより主とする結晶相が二ケイ酸リチウムである歯科補綴物用ブロック体が得られる。この冷却は炉内で行われ炉内の自然冷却の中でゆっくりとした温度変化による徐冷で行われることが好ましい。
ここで「主とする結晶相」とは、Ｘ線回折装置による分析により観測される結晶相中、結晶析出割合が最大の結晶相を意味する。
【００２８】
また、熱処理工程においては、上記の通り、所定の温度範囲内に急加熱する必要があるが、所定の温度範囲内であれば、必ずしも一定の温度に維持する必要はなく温度変化があってもよい。
【００２９】
加工工程は、得られた歯科補綴物用ブロック体を機械加工して、歯科補綴物の形状に加工する工程である。機械加工の方法は特に限定されることはないが、切削や研削等が挙げられる。これにより歯科補綴物を得ることができる。
【００３０】
この加工は、生産性の良い条件で行うことができる。すなわち、これまで二ケイ酸リチウムが主結晶相である歯科補綴物用のブロック体は、機械加工性が乏しいため、効率の良い切削をすることが難しかった。そのため二ケイ酸リチウムを主とする結晶相としない加工し易いブロック体（例えばメタケイ酸リチウムを主結晶相とするブロック体。）を準備してこれを機械加工し、加工後にさらに熱処理をして主結晶相を二ケイ酸リチウムに変えることで、後から強度を高める工程を経る必要があった。
これに対して本形態によれば、主とする結晶相が二ケイ酸リチウムであるブロック体であっても、主とする結晶相がメタケイ酸リチウムである加工し易いブロック体の加工と同等以上の条件で切削や研削が可能である。そして加工した後に熱処理が必要ないので形状が変わることなく機械加工の精度を維持したまま歯科補綴物とすることができる。
【００３１】
本形態の製造方法により作製されたブロック体によれば次のような構造を具備している。図２に、図１に符号Ａ１で示した点線に沿って切断したブロック体１０の切断面のうち、その一部を拡大した図を表した。この図は縦（幅方向）５μｍ、横（奥行方向）５μｍの視野で拡大した図である。このような図は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像により得ることができる。
【００３２】
ブロック体１０は、上記したようにその主とする結晶相が二ケイ酸リチウムである。
【００３３】
そして、ブロック体１０は、図２で示した視野範囲において、表れている結晶のうち０．５μｍ以上の長さを有する結晶の総面積が、図２で示した視野の面積（５μｍ×５μｍ）に対して２１％以下の比率であることが好ましいが、必ずしも２１％以下である必要はなく、本形態の製造方法により、従来の作製方法に比べてこの比率を小さくすることができればよい。前記比率は１０％以下であることが好ましく、１％以下であることがさらに好ましい。
なお、表れている結晶のうち、抽出すべき０．５μｍ以上の長さを有する結晶を、二ケイ酸リチウムによる結晶のみに限ってもよい。
これにより、主とする結晶相が二ケイ酸リチウムであるブロック体としても、従来の加工し易いブロック体（例えば主とする結晶相がメタケイ酸リチウムであるブロック体。）の加工と同等以上の条件で切削や研削が可能となる。そしてこれによれば、例えば主とする結晶相がメタケイ酸リチウムであるブロック体で必要とされる加工後の熱処理を必要としないので、形状が変わることなく機械加工の精度を維持したまま歯科補綴物とすることができる。
【００３４】
このような比率は次のように得る。
図１に示したブロック体１０を例にすると、最も大きい方向（図１の例では高さ方向）において、中央Ａ１、全高Ｈに対して端面から１０％の位置の２つの端部Ａ２、及び端部Ａ３における３つの切断面を得る。図３には３つの切断面のうち中央Ａ１における切断面を示した。
そして中央Ａ１、端部Ａ２、端部Ａ３における切断面において、点線で示した中央Ｂ１、当該Ｂ１に対して幅Ｗ方向に隣り合い、全幅Ｗに対して端部から１０％の位置の２つの端部Ｂ２、及び、中央Ｂ１に対して奥行きＤ方向に隣り合い、全奥行きＤに対して端部から１０％の位置の２つの端部Ｂ３のそれぞれについて、図２のような５μｍ×５μｍの視野で走査型電子顕微鏡画像を得る。従って、１つの切断面当たり５つ、全部で１５枚の当該画像を得る。得られる画像の例を図４の上部に示した。
【００３５】
次に、各画像について、図４の下部に示したように、ここに表れている結晶のうち、結晶の長さが０．５μｍ以上のもの（図４の下部の図のうち塗りつぶした部分）を抽出し、その結晶の面積の総和Ｓを求める。次に、当該面積の総和Ｓを画像の視野面積Ｓ０（５μｍ×５μｍ）で除して百分率で表し、画像ごとに個別に比率を得る。従って全部で１５個の個別の比率を得る。
そして、これら個別の比率の平均値を算出し、これを比率とする。
【００３６】
ここで、歯科補綴物用ブロック体には空隙が認められないことが好ましい。ただし、若干の空隙は影響が小さいと考えられるので、上記比率を測定した１５か所において、縦（幅方向）６０μｍ×横（奥行き方向）６０μｍの観察範囲で空隙が占める面積が平均で２％以下であることが好ましい。
また、上記比率を測定した１５か所において、倍率２００倍の顕微鏡写真で着色材の粒状物が視認されないことが好ましい。
これら空隙や粒状物は、母材との界面を生じ、機械加工性に影響を与える虞がある。また、着色材の粒状物の存在は歯科補綴物の色むらの原因となる虞もある。
このような歯科補綴物用ブロック体は、粉末成型ではなく、上記のように材料の溶融によって成型することにより確実に実現が可能となる。
【００３７】
以上の歯科補綴物用ブロック、及びここから加工して作製された歯科補綴物によって、歯科補綴物として基本機能である強度、硬さ、口腔内環境に対する化学的耐久性、及び天然歯と同様の審美性（色合い、質感）を備えることができる。これに加えて機械加工性も向上し、加工後の熱処理が不要であるという強度を有しているにもかかわらず、従来における切削用のセラミックによる歯科補綴物用ブロック体と同程度以上の加工条件で不具合を生じることなく機械加工することが可能となる。
【実施例】
【００３８】
実施例１乃至実施例７、及び比較例１乃至比較例６では、含まれる成分、熱処理温度を変更して上記説明した溶融成型法による作製方法でブロック体を準備し、切削加工により歯科補綴物を作製してその際の機械加工性を評価した。
なおブロック体は幅Ｗが１４ｍｍ、奥行きＤが１２ｍｍ、高さＨが１８ｍｍの直方体である。【００３９】
実施例１乃至実施例７、比較例５、及び、比較例６にかかるブロック体は次のように急加熱の熱処理をして作製した。
各例について、表１に示した材料をその割合に応じて混ぜて１３００℃にて３時間溶融し、溶融ガラスを得た（溶融工程）。次いで得られた溶融ガラスを型に流し込み、室温まで冷却することによりガラスブランクとした（ガラスブランク作製工程）。そして、表１に記載した熱処理温度に予熱した炉にガラスブランクを投入し、同熱処理温度にて３０分間維持した（急加熱による熱処理）。その後室温まで徐冷し（冷却工程）ブロック体を得た。【００４０】
一方、比較例１乃至比較例４にかかるブロック体は次のように従来の熱処理をして作製した。
各例について、表１に示した材料をその割合に応じて混ぜて１３００℃にて３時間溶融し、溶融ガラスを得た（溶融工程）。次いで得られた溶融ガラスを型に流し込み、室温まで冷却することによりガラスブランクとした（ガラスブランク作製工程）。そして、得られたガラスブランクを加熱し、６５０℃で６０分間維持し、続いて８５０℃に昇温して１０分間維持した（従来加熱による熱処理）。その後室温まで徐冷し（冷却工程）ブロック体を得た。【００４１】
表１には成分ごとにその含有量を質量％で表した。表１からわかるように、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、及び実施例４と比較例４はそれぞれ着色材以外の成分が同じである。
また、表１には、熱処理の種類、急加熱の例では熱処理温度、得られたブロック体の主結晶相の種類（「ＬＤＳ」は二ケイ酸リチウム、「ＬＳ」はメタケイ酸リチウム）、上記説明した方法により得た０．５μｍ以上の長さの結晶が占める比率（％）、及び、機械加工性をそれぞれ表した。なお、表１の成分の項目における空欄は０質量％を表している。【００４２】
主結晶は、Ｘ線回折装置（Ｅｍｐｙｒｅａｎ（登録商標）；スペクトリス株式会社製）を用いて測定し、リートベルト法による定量分析の結果、観測された結晶相中、結晶析出割合が最も高い結晶相とした。【００４３】
「比率」は上記した０．５μｍ以上の長さを有する結晶の比率であり、上記した方法により得た面積比率（％）である。【００４４】
「機械加工性」は、従来における加工用のブロック体を参考１、参考２として２種類準備した。それぞれ次のようなブロック体である。
（参考１）メタケイ酸リチウムを主結晶相としたブロック体であり、ＳｉＯ２が７２．３質量％、Ｌｉ２Ｏが１５．０質量％、Ａｌ２Ｏ３が１．６質量％の割合で含まれている。
（参考２）メタケイ酸リチウムの結晶相と二ケイ酸リチウムの結晶相とが概ね同じ割合で含有されたブロック体であり、ＳｉＯ２が５６．３質量％、Ｌｉ２Ｏが１４．７質量％、Ａｌ２Ｏ３が２．１質量％の割合で含まれている。
実施例及び比較例について、セラミック加工機（ＣＥＲＥＣ（登録商標）  ＭＣ  ＸＬ；シロナデンタルシステムズ株式会社製）で加工した際の参考１、参考２のブロック体に対する、加工時間、工具の消耗具合、及びチッピングの程度をそれぞれ評価した。参考１、参考２のブロック体と比較して加工時間、工具の消耗具合、及びチッピングのいずれについても良好であるものを「良好」、加工時間、工具の消耗具合、及びチッピングのいずれかにおいて参考１、参考２のブロック体と比較して同等未満であったものを「不良」で表した。【００４５】
【表１】
2020202666.tif 000002
【００４６】
表１からわかるように、実施例の歯科補綴物用ブロック体によれば、主結晶相が二ケイ酸リチウムであるにも関わらず、機械加工性が良好である。また実施例において「比率」は比較例における比率よりも低く抑えられていた。
実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、及び実施例４と比較例４は着色材以外の成分が同じであるにも関わらず、製造工程が異なることで機械加工性及び比率が大きく異なることもわかる。比較例５は主結晶相として二ケイ酸リチウムを得ることができず、比較例６では軟化が生じた。
なお、実施例及び比較例のいずれのブロック体も必要な強度は具備していた。また、空隙や粒状物についても上記した好ましい条件を満たしていた。
【符号の説明】
【００４７】
１０  歯科補綴物用ブロック体
【図１】
2020202666.tif 000003
【図２】
2020202666.tif 000004
【図３】
2020202666.tif 000005
【図４】
2020202666.tif 000006
【国際調査報告】
2020202666.tif 000007
2020202666.tif 000008
2020202666.tif 000009
2020202666.tif 000010