JP2019520175A - 歯科用窯 - Google Patents

Abstract

歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯は、焼成されるセラミック素体（３２）を受け入れるための焼成室（１０）を含む。さらに、セラミック素体を加熱し、かつ焼成するための加熱装置が設けられている。本発明によれば、加熱装置は、０．８〜５μｍの範囲の赤外線放射を発生させるための少なくとも１つの加熱素子を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯、および液体物質（混合液）に関連して歯科用合金、酸化ジルコニウムおよび／または他のセラミック材料上に歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯に関する。

従来の歯科用セラミック化合物用の窯は、真空化するように構成された焼成室ハウジングを少なくとも部分的に含む。この焼成室ハウジングは断熱ライニングを備えている。歯科用セラミック化合物の焼成に先立って、断熱ライニングを基本温度に設定するために従来の窯を長期間にわたって予熱する必要がある。このような予熱がなければ、均一な焼成結果を達成することができず、単位時間当たりの所定の温度上昇もまた保証されない。従来の窯では、石英管内に挿入された特に鉄−クロム−アルミニウム合金の抵抗線を有する加熱素子が、加熱素子として使用されている。このような抵抗加熱素子は、好ましくは自由に放射するような態様で、抵抗加熱素子が能動的に赤熱している状態で約２〜５μｍの波長範囲の赤外線を放射する。このような加熱素子の応答時間、すなわち低温状態から放射ピークに達するまでの時間は数分である。

このような抵抗加熱素子が放射した赤外線によって、歯科用セラミック化合物の表面が加熱される。歯科用セラミック化合物の表面のこの熱は、歯科用セラミック化合物の熱伝導率に応じてより深い層に伝えられる。

歯科用セラミック化合物に含まれる液体物質を除去するために、予熱もまた必要である。歯科用セラミック化合物のより深い領域からであっても、焼成時に化合物が剥がれ落ちないことを保証するのは、液体物質の十分な予熱および関連する蒸発のみである。

歯科用セラミック化合物を予熱して焼成するために、前記化合物は、焼成される化合物のための支持体上に配置される。焼成される化合物のためのこの支持体は、底部断熱材上に配置される。焼成される化合物のための支持体および底部断熱材は、底部要素を形成する。

焼成に先立って、含まれている液体物質を予熱し除去するために焼成室が開かれており、すなわち、底部要素は焼成室の外側に位置している。この予熱動作は焼成室を段階的に閉じることによって終了し、焼成動作が開始する。

歯科用セラミック化合物の特性に応じて、および所定の焼成工程に従って、焼成動作は、温度、時間および場合により負圧などの異なる工程パラメータを用いて行われる。

焼成動作の終了後、焼成室は開放され、完成したセラミック素体を取り出すことができる。焼成室は冷却され、次の焼成動作まで待機温度に保持される。

したがって、従来の窯は、窯を予熱するかまたは運転温度に保持しなければならないという点で不利である。これにより、かなりのエネルギーが消費される。さらに、サイクル時間、すなわち焼成されるセラミック素体の予熱から完成までの時間は非常に長い。

加えて、歯科用補綴物を製造するための現代の歯科用セラミック化合物は、これらの歯科用セラミック化合物が非常に小さい粒子サイズ（ナノ粒子）を有するので、焼成方法に対する要求が高い。したがって、含まれる液体物質および気泡を除去することに対する要求が高まっている。従来の窯は、限られた範囲でしかこれらの要求を満たすことができない。

本発明の目的は、焼成動作が短縮され、かつ好ましくは品質が改善された、歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯を提供することである。

本発明によれば、この目的は請求項１の特徴により達成される。

本発明による、歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯、および液体物質（混合液）に関連して歯科用合金、酸化ジルコニウムおよび／または他のセラミック材料上に歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯は、焼成されるセラミック素体を受け入れるための焼成室を含む。焼成室は、好ましくは、焼成室内に負圧を発生させるために真空化するように構成されたハウジングだけでなく室断熱材を含む。さらに、窯は、セラミック素体を予熱するための、およびセラミック素体を焼成するための加熱装置を含む。この加熱装置を用いて、好ましくは１１００℃までの温度を達成することができる。本発明によれば、加熱装置は少なくとも１つの高速応答加熱素子、好ましくは約０．８〜５μｍの範囲の赤外線を発生させるのに役立つ２つ以上の高速応答加熱素子を含み、２μｍ未満の波長範囲の放出された放射のエネルギーは、現在入手可能な加熱素子と比較して、放射スペクトル内のかなりの大部分を占める。これらの高速応答加熱素子の応答時間、すなわち低温状態から放射ピークに達するまでの時間は、好ましくは数秒、特に１０秒未満、特に好ましくは５秒未満である。

これらの高速応答加熱素子を使用することによって、焼成されるセラミック素体の予熱時間をかなり短縮することができる。約２μｍ未満の波長範囲の追加の赤外線放射部分は、歯科用セラミック化合物へのより深い侵入深さを可能にする。歯科用セラミック化合物の内部または歯科用セラミック化合物のより深い層において結果として生じる加熱により、既存の液体物質がより迅速に蒸発する。この蒸発は、歯科用セラミック化合物の外層が溶解によってまだ閉じられておらず、したがって既存の液体物質が容易に漏出することができるように、加熱または焼成動作の直前に起こる。したがって、予熱段階がより短いにもかかわらず、セラミック材料の表面が閉じられた後にセラミック材料の下層における液体の蒸発に一般的に起因するような、存在する可能性のある支持構造からセラミック材料が剥がれ落ちる危険性はない。本発明によってこれらの高速応答加熱素子を約０．８〜５μｍの赤外範囲で使用するため、かなり短い焼成時間を実現することができる。さらに、予熱に必要な期間はかなり短くなる。それにより、エネルギー消費はかなり減少する。

特に、歯科医の手術にまたは実験室において、対応するセラミック素体を直接焼成することが可能である。焼成動作は非常に迅速に行われ、かつ窯の予熱は必要とされないので、焼成動作中に患者が待機することが可能であり、したがって予約の数をかなり低減することができる。さらに、焼成動作が時々しか行われない場合、本発明による窯を待機温度に連続的に保持しないことによって、著しいエネルギー節約が実現される。むしろ、本発明による窯は直ちに使用することができる。その結果、窯の周囲の望ましくない加熱は起こらない。

本発明の特に好ましい実施態様によれば、約０．８〜５μｍの範囲の赤外線を発生させるための高速応答加熱素子が提供される。これらの高速応答加熱素子の応答時間、すなわち低温状態から放射ピークに達するまでの時間は、好ましくは数秒、特に１０秒未満、特に好ましくは５秒未満である。これらの高速応答加熱素子の約０．８〜５μｍの範囲の赤外線は、特に１つまたは複数の抵抗加熱導体によって発生され、この抵抗加熱導体は、好ましくは、タングステンおよび／またはモリブデンおよび／または炭素からなるか、またはワイヤおよび／または螺旋ワイヤおよび／またはバンドとして構成された複数の上記抵抗加熱導体の組み合わせからなる。さらに、単一または複数の抵抗加熱導体が、赤外線に対して透過性があり、かつ少なくとも１１００℃までの耐熱性がある、特に石英ガラスまたは他の適切な材料などの材料からなるガス充填室内にそれぞれ配置されることが特に好ましい。

焼成室には、１つまたは複数の高速応答加熱素子を有する加熱装置を配置することができる。これらは、同一構成の加熱素子であってもよく、したがって同じ波長範囲の赤外線を放射してもよい。しかし、放射ピークが異なる別の加熱素子を提供することも可能である。これは特に、抵抗加熱導体の異なる材料または材料組成物の使用によって実現することができる。さらに、個々の要素を、それらの形状および／または窯内の配置に関して異なる構成とすることができる。さらに、個々の加熱素子を制御装置を用いて異なる方法で動作させることが可能である。例えば、個々の加熱素子を、異なる時間および／または異なる出力で制御することができる。この制御は、焼成されるセラミック素体に応じて、例えばセラミック素体の材料および／または形状および／または大きさに関して特に可能である。

少なくとも１つの高速応答加熱素子は、好ましくは細長い本体として構成される。

焼成品質をさらに向上させ、焼成時間を短縮するために、少なくとも１つの反射素子を焼成室内に配置することが好ましい。少なくとも１つの高速応答加熱素子によって放射された赤外線は、反射素子によって、焼成されるセラミック素体に向けられる。特に円筒形状の少なくとも１つの加熱素子は、反射素子によって少なくとも部分的に囲まれることが好ましい。特に反射素子の断面は、可能であれば、少なくとも１つの高速応答加熱素子によってセラミック素体に向けて放出される放射の対応する反射／偏向を効果的に保証するように、放物線状または略放物線状である。ここで、少なくとも１つの反射素子が細長い本体として構成されていることが特に好ましい。この本体は、好ましくは、例えば放物線状、円筒状または同様の構成を有するそれぞれの加熱素子の全加熱長にわたって延びる。それによって、本発明による歯科用窯の有効性をかなり高めることができる。

さらに、少なくとも１つの反射素子は、焼成室を画定する室壁の内面に配置されることが好ましい。設置位置に応じて、加熱素子およびさらには対応する反射素子を特に水平方向または垂直方向に向けることができる。当然ながら、他の向きおよび異なる向きの組み合わせもまた可能である。本発明の好ましい態様によれば、室壁は断熱材を含む。

本発明の特に好ましい態様によれば、セラミック素体を受けるための焼成台などの受け要素が焼成室内に設けられる。ここで、受け要素は放射線吸収材料から作られるか、または放射線吸収材料を含む。特に受け要素は、受け要素が特に急速応答能動加熱素子と関連して追加の（受動）加熱素子として機能するように、赤外線をかなりの程度まで吸収する材料を含む。セラミック素体は、熱放射によって下方からさらに加熱され、かつこの受動加熱素子による熱伝導によって内側からさらに加熱される。これにより熱がセラミック素体全体にわたって均一に分布し、その結果、焼成時間が短縮されてエネルギーが節約されるだけでなく品質も改善される。受け要素は、より良好な放射吸収のために、したがってより迅速な加熱のために、暗色材料、特に黒色材料で作られることが特に好ましい。特に好ましいのは、受け要素が好ましくは炭化ケイ素を含み、かつ特に炭化ケイ素から作られるような炭化ケイ素を使用することである。

受け要素から室壁、室底部などへの熱放散を回避するために、受け要素は、受け要素と対応する室底部との間の接触面が可能な限り小さくなるように、好ましくは断熱のためのスペーサを含む。

さらに、窯内に温度測定装置を配置するのが好ましい。ここで、温度測定装置は、特に窯の上部領域または縁部領域ではなく、焼成されるセラミック素体の付近に配置されている。温度測定装置としては、歯科用窯に通常用いられる温度測定装置を用いることが好ましい。

約０．８〜５μｍの範囲内の高速応答赤外線加熱素子の本発明による使用には、赤外線放射が焼成されるセラミック素体を深く貫通することによって十分な乾燥が得られるという利点だけでなく、セラミック素体の迅速かつ均一な焼成が行われるという利点もある。特に、本発明による窯は、予熱を全く必要としないかまたはほとんど予熱をほとんど必要としない。さらに、窯が短時間後に次の焼成動作に備えられるように、冷却時間は従来の窯の場合よりもかなり短い。

さらに、約０．８〜５μｍの範囲で高速応答赤外線加熱素子を使用すると、動作時間が短くなるだけでなく、一定の非常に安定した高品質の焼成結果が得られる。さらに、焼成工程のより厳密な制御が可能である。これは、粒径が非常に小さく均一な最新の材料（ナノ粒子）が使用される場合に特に有利である。

以下、本発明を、添付の図面を参照して好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。

本発明による歯科用窯の概略断面図である。

概略的に図示されかつ非常に単純化された窯は、焼成室を含む。焼成室は、断熱室壁、側壁１２、頂部１４および底部１６によって画定される。頂部１４の断熱材は、長手方向、すなわち図面の水平面に対して垂直に２つの放物線状凹部１８を含む。これらの凹部には、やはり図面の水平面に対して垂直な長手方向に延びる円筒状加熱素子２０がそれぞれ配置される。加熱装置は、それぞれ複数の加熱素子２０を含んでもよい。特に、加熱素子２０ごとに少なくとも１つの赤外線放射体が設けられる。設置位置に応じて、加熱素子２０の向きは、例えば水平方向、横方向等であってもよい。

ハウジング底部１１および焼成室は、焼成室を開閉するために、矢印２２の方向に互いに対して垂直方向に変位するように適合されている。ハウジング底部１１は、閉じた状態で焼成室の側壁または底壁を形成する断熱体１６を含む。断熱要素２４には、受け要素２６が配置されている。受け要素２６は、赤外線範囲において吸収特性が良好な暗色材料、特に炭化ケイ素から作られている。受け要素２６は、受け要素２６が断熱要素１６から断熱され、かつ熱伝達がわずかな程度でしか起こらないように、スペーサまたは足部２８を含む。台状の受け要素２６の上側３０には、歯科用補綴物などの加熱または焼成されるセラミック素体３１が配置されている。さらに、セラミック素体３１の領域には、特に窯制御装置に接続された温度測定装置３４が配置されている。

さらに、加熱素子２０の焼成要素から離れた側には、反射素子３６が半円筒状の凹部１８内に配置されている。反射素子３６を用いて、加熱素子によって側方および上方に放出された赤外線放射はセラミック素体３２に向けられる。

さらに、側壁１２および頂部要素１４には断熱用の材料が設けられる。

セラミック素体３２を焼成するために、セラミック素体３２は受け要素２６上に配置され、セラミック素体３２を断熱材１６と共にハウジング底部１１を矢印２２の方向に移動させることによって窯が閉鎖される。その後、加熱素子２０は、赤外線放射体を使用することによってセラミック素体３１の均一な加熱および焼成が行われるように、制御装置を用いて調整される。

Claims (14)

1. 歯科用セラミック化合物を焼成するための歯科用窯であって、
   焼成されるセラミック素体（３２）を受け入れるための焼成室（１０）と、
   前記セラミック素体（３２）を加熱／焼成するための加熱装置とを含み、
   前記加熱装置が、０．８〜５μｍの範囲の赤外線放射を発生させるための少なくとも１つの高速応答加熱素子（２０）を含むことを特徴とする、歯科用窯。
2. 前記高速応答加熱素子（２０）が前記赤外線を発生させるために設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用窯。
3. 前記少なくとも１つの高速応答加熱素子（２０）が前記焼成室に設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の歯科用窯。
4. 低温状態から放射ピークに達するまでの前記加熱素子の加熱が、１０秒未満、好ましくは５秒未満で行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯科用窯。
5. 前記少なくとも１つの高速応答加熱素子、および好ましくは関連する室が、細長いかまたは湾曲した本体として構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯科用窯。
6. 前記焼成室内において、少なくとも１つの反射素子（３６）が、前記少なくとも１つの高速応答加熱素子（２０）によって放出された前記放射を前記セラミック素体（３２）に向けるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の歯科用窯。
7. 前記少なくとも１つの高速応答加熱素子（２０）が、前記反射素子（３６）によって部分的に囲まれていることを特徴とする、請求項６に記載の歯科用窯。
8. 前記反射素子（３６）が、断面で示されるように放物線状であることを特徴とする、請求項６または７に記載の歯科用窯。
9. 前記反射素子（３６）が、好ましくは関連する加熱素子（２０）の全加熱長にわたって延びる細長い、特に部分的に円筒状の本体として構成されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の歯科用窯。
10. 前記少なくとも１つの反射素子（３６）が、前記焼成室（１０）を画定する室壁（１２，１４，１６）の内面に配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の歯科用窯。
11. 前記焼成室（１０）を画定する前記室壁（１２，１４，１６）が断熱材を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の歯科用窯。
12. 前記セラミック素体（３２）を受け入れるために前記焼成室内に配置された受け要素（２６）を特徴とし、前記受け要素（２６）が追加の加熱素子として機能するように特に赤外線を吸収する放射線吸収材料を、前記受け要素（２６）が含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の歯科用窯。
13. 前記受け要素（２６）が、特に前記受け要素（２６）に対して間隔を置いて配置されている前記室壁（１２）から断熱されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の歯科用窯。
14. 温度測定装置（３４）が焼成されるセラミック素体の付近の焼成室（１０）内に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の歯科用窯。
    
    

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