WO2001049632A1 - Method for preparing glass-ceramic - Google Patents

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WO2001049632A1
WO2001049632A1 PCT/JP2001/000021 JP0100021W WO0149632A1 WO 2001049632 A1 WO2001049632 A1 WO 2001049632A1 JP 0100021 W JP0100021 W JP 0100021W WO 0149632 A1 WO0149632 A1 WO 0149632A1
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Takeshi Hoshikawa
Masatoshi Yamazoe
Hirohisa Yamamoto
Teruo Anraku
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing glass ceramics.
  • the glass ceramics pulverized product (powder) according to the present invention is used as a porcelain material for producing dentures having excellent aesthetics, especially when laid on a metal frame surface and coated by welding. Useful.
  • the porcelain powder consisting of glass ceramics (hereinafter simply referred to as “porcelain”) is laid on the surface of the metal frame, the porcelain is fused to the surface of the frame.
  • Techniques for producing dentures having the same appearance as natural teeth and having excellent mechanical and chemical durability are well known.
  • Metal full rate beam material, Ri Do a noble metal alloy as the main, the thermal expansion coefficient of these alloys, substantially constant ((1 4. 2 ⁇ 0. 5) X 1 0- 6 / ° about C) It is.
  • a series of coating steps consisting of laying, welding, and cooling porcelain on the surface of the metal frame are repeated several times, and the dentures are formed.
  • the external shape is completed. More specifically, base opaque porcelain for concealing and fusing metal colors, dentin porcelain for forming the basic tone of teeth, and enamel porcelain for reproducing the enamel of teeth
  • base opaque porcelain for concealing and fusing metal colors dentin porcelain for forming the basic tone of teeth
  • enamel porcelain for reproducing the enamel of teeth
  • a series of coating steps consisting of building up, welding and cooling the porcelain on the metal frame is repeated at least three times, often more. Repeated about 10 times.
  • the thermal expansion coefficient of the porcelain material is close to that of the metal frame material, and the thermal expansion coefficient itself hardly fluctuates during the above-mentioned repeated covering process. It is required to have such thermal stability.
  • the restoration denture can be arbitrarily colored to have the same excellent aesthetic appearance as natural teeth. Wear. Because of these excellent properties (coefficient of thermal expansion and transparency), glass ceramics containing desirablee crystals have been proposed as a material (porcelain) for coating metal frames. O
  • US Pat. No. 4,604,366 discloses glass ceramic slits and matrices containing a plurality of types of leucite crystal containing different leucite crystal contents and different thermal expansion coefficients. It discloses a method for manufacturing ceramic porcelain that blends with glass. However, this method of producing porcelain requires at least three or more types to properly control the amount of resite crystals in the final product, porcelain, and adjust the coefficient of thermal expansion. The determination of the mixing ratio of each raw material to be used and the compounding operation thereof are complicated, and furthermore, the dentures obtained by sintering may result in uneven distribution of theerede crystals. Problems.
  • U.S. Pat. No. 4,798,536 discloses a method of mixing a natural feldspar, such as a wisdom feldspar as a notede crystal source, with a glass matrix-forming component, followed by melting and slow cooling. It discloses a method for producing ceramic porcelain that is then rapidly cooled. However, this method not only complicates the natural feldspar refining process but also the manufacturing process as a whole, and also causes the trace impurity components derived from natural feldspar to remain in the porcelain, resulting in transparency. To decline There is a risk that the color of the denture will be impaired.
  • the welding temperature be as low as possible, considering workability.
  • “low fusion porcelain” which softens and flows at 750 to 950 ° C and is welded to the metal surface
  • the frustratede crystal phase is an unstable phase.
  • the temperature is kept at 50 ° C or lower, the crystal is transformed into a different crystal or coexists with a different crystal phase. More specifically, a powder of a known low melting point glass ceramic (composite consisting of a leucite crystal and a matrix phase) containing a leucite crystal is used.
  • the Na-K feldspathic crystal When baked at 750-950 ° C to cover the metal frame material, the Na-K feldspathic crystal (after a certain time elapses) because the containedmonye crystal is a metastable crystal phase. Precipitation of high-temperature type Na ⁇ K sanidin) starts, then the number ofscribede crystals starts to decrease, and finally theusede crystals disappear. This precipitation of Na ⁇ K feldspathic crystals leads to a decrease in the thermal expansion coefficient of the glass ceramic and an emulsification. As a result, the coefficient of thermal expansion of the glass ceramics gradually decreases during the series of coating operations of building, welding and cooling the glass ceramics on the metal frame. Adhesion between the frame material and the ceramic coating layer is caused by failures such as cracks caused by strain stress between the frame material and the ceramic coating layer. descend. Also, the transparency of the ceramic coating layer is impaired due to the emulsification of the glass ceramic.
  • an object of the present invention is to provide a glass ceramic containing a single-site crystal which can be easily manufactured.
  • Another object of the present invention is to provide a leusite exhibiting a stable coefficient of thermal expansion and excellent transparency without substantially changing the leucite crystal phase content even by heating.
  • An object of the present invention is to provide a porcelain using crystal-containing glass ceramics and its powder.
  • Still another object of the present invention is to provide a glass ceramic containing desirablee crystals in which the amount ofscribede crystals once deposited does not substantially decrease during the coating operation on the metal frame. To provide materials.
  • Still another object of the present invention is to provide a recycle system that does not cause a reduction in the thermal expansion coefficient of the coating layer and no emulsification during the coating operation of the glass ceramic on the metal frame. It is to provide glass ceramic containing ceramics.
  • Still another object of the present invention is obtained by laying and welding the glass ceramic porcelain containing thefinie crystal on the surface of a metal frame. To provide dentures.
  • the above object of the present invention is achieved by mixing a vitreous raw material and a previously synthesized Noblee crystal (seed crystal), and then subjecting the resulting mixture to heat treatment under specific conditions. It is.
  • the present invention relates to a method for producing glass ceramics containing leucite crystals
  • Glassy materials used in the present invention (1) includes as a Si0 2, A1 2 0 3, K 2 0 and Na 2 0 essential components.
  • Na 20 is a low melting component of the vitreous raw material (1).
  • the vitreous raw material (1) is an optional ingredient that can be used as a material for Li, Mg, Ca, Sr, B, P, and P, which does not hinder the precipitation of lysite crystals and the transparency of glass ceramics. It may contain colorless oxides such as Ti and Zr and F. Is a tool body Examples of such optional components, Li 2 0 (2% by weight or less), Mg0 (3 wt% or less), Ca0 (3 wt% or less), Sr0 (2 wt%), B 2 0 3 (3 wt% or less), P 2 0 5 (2 wt%), Ti0 2 (3 wt% or less), Zr0 2 (l wt%), include such F (2 wt%) Is also good. It is preferable that the total content of these optional components in the glass raw material (1) is 6% by weight or less.
  • Oxides such as Li, Mg, Ca, Sr, B, P, and Ti are effective in lowering the melting of glass ceramics.
  • Oxides such as Mg, Ca, Sr, B, and Ti improve the water and acid resistance of glass ceramics.
  • Oxides such as Mg, Ca, Sr, Ti, and Zr improve the resistance of glass ceramics to aluminum.
  • the expression “including 2% by weight or less” with respect to an oxide component means that the oxide is Includes cases where it is not contained.
  • Yo Ri preferred correct composition of glass raw material (1) is, Si0 2. 61 to 65 wt% of, A1 2 0 3 12 ⁇ 20 wt% of, K 2 0. 10 to about 15 wt%, Na 2 0. 6 to About 10% by weight, Li 2 0 0.3% by weight or less, MgO 1% by weight or less, CaO 2% by weight or less, B 2 0 3 0.3 to 1.5% by weight, SrO 1% by weight or less, Ti0 2 2% by weight or less, Zr0 2 0.5 by weight% or less, Ru P 2 0 5 0.5% by weight or less your good beauty F 1.5% by weight or less der. Also in this case, it is preferable that the total content of the optional components is 6% by weight or less.
  • the glassy raw material (1) can be prepared by a known melting method.
  • a normal high-alumina crucible, a platinum crucible, a Rh-containing platinum crucible, a Zr-containing platinum crucible, and the like are used. Among these, a platinum crucible containing Rh and a platinum crucible containing Zr are more preferred.
  • the vitreous raw material (1) is preferably used in the form of a powder.
  • a synthetic Li Interview one site crystals used as a seed crystal (2) the synthesis of theoretical composition Li Interview Sai preparative crystal, Li Interview Sai preparative solid solution solid solution of Si0 2 component, synthetic Li A crystal in which part of K (5% or less) in the site crystal has been replaced by Rb, and a mixture containing at least two of these.
  • the synthetic resite seed crystal (2) is used in the form of a mixture, the mixing ratio of each component is not limited.
  • a synthetic concisee crystal having a theoretical composition is more preferable.
  • a synthetic Interview Sai Bok seed crystals used in the present invention (2) includes as an essential component Si0 2, A 1 2 0 3 and K 2 0.
  • the syntheticflower seed (2) may contain an optional component that does not reduce thestie crystal content to 80% by weight or less and does not reduce transparency.
  • optional components include oxides such as Li, Na, Mg, Ca, Sr, B, P, Ti, Zr and F. I can do it.
  • These optional components cannot be used in large amounts because they reduce the degree of crystallinity in the seed crystal, but they promote the diffusion of essential components and achieve low melting during melting. It is preferable that the total content of optional components in the syntheticflower crystal seed (2) be 3% by weight or less.
  • Synthetic broccoli seed crystal (2) is not particularly limited, but can be prepared by a usual melting method as in the case of the above glassy raw material (1).
  • After melting slowly cool at a cooling rate of about 100 ° C / hr or less (preferably about 50 ° C / hr) up to about 1300 ° C.
  • After completion of crystallization by cooling it can be prepared by allowing it to cool to room temperature (about 15 to 25 ° C).
  • the formation of syntheticsteade crystals can be easily confirmed by powder X-ray diffraction analysis of the product.
  • the melt is kept at, for example, 1400 to 1500 ° C for about 2 to 3 hours in the intermediate stage of the slow cooling.
  • Normal high alumina is used for melting the raw material mixture.
  • Crucibles made of platinum, platinum crucibles, platinum crucibles containing Rh, platinum crucibles containing Zr, etc. can be used.
  • the syntheticannae seed crystal (2) can also be prepared by placing the same raw material mixture in a crucible, holding at a temperature of 1400 ° C or more for a predetermined time, and firing. it can.
  • the higher the sintering temperature the shorter the synthesis time.
  • the sintering temperature is about 1600 ° C
  • the sintering time is maintained for about 5 hours, so that the crystallinity is about 95%.
  • a seed crystal is obtained.
  • the sintering temperature is about 1400 ° C, it is necessary to maintain the sintering temperature for about 3 to 6 H to obtain a seed crystal having the same degree of crystallinity.
  • Synthetic Organic Materials In the production of glass ceramics, it is also preferable to use the syntheticnitro seed crystal (2) in a crushed state.
  • Synthetic Organic seed crystal (2) Powder is, for example, quenched by putting into a water crucible containing a high-temperature syntheticessene crystal prepared as described in After crushing, separating and recovering the crystallized material, drying, and then using a crusher such as a roll mill, ball mill, or jet mill, the product is crushed to a specified size (usually passed through 200 mesh). (Less than about 75 ⁇ m), and more preferably, a particle size distribution of about 30 to 60m as the average particle size, and sieved as necessary. Thereby, it can be prepared.
  • the synthetic reducer The size of the crystallite (2) is not particularly limited to the above value as long as it functions as a seed crystal. For example, a desired effect can be achieved even when using fine particles having an average size of about 3.5 m.
  • the glass ceramics according to the present invention In the production of the glass ceramics according to the present invention, a high-purity recycle site synthesized as described above with respect to 100 parts by weight of the glass raw material (1) powder is used.
  • Crystal (2) Use a mixture containing 0.5 to 3 parts by weight of powder as a raw material. If the amount of the Ryusite seed crystal (2) is excessive, the glass ceramics is emulsified, which is not preferable.
  • the mixing ratio of the glassy raw material (1) and the syntheticsteade seed crystal (2) is more preferably 1 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the former. In this more preferable mixing ratio, glass ceramics having more excellent properties can be obtained.
  • the above mixture is usually heat-treated at about 750 to 950 ° C for about 1 to 5 hours, and more preferably about 800 to 900 ° C for about 3 to 5 hours. Thereby, it is manufactured.
  • the crushed powder or the sized powder obtained by adjusting the particle size by sieving the crushed powder according to an ordinary method is used.
  • the powder used as the porcelain material is not particularly limited, but usually has a particle size of 100 m or less, and more preferably has an average particle size of 5 to 50 m. Within the range, the content of fine powder with a force of 1 m or less is 1% or less.
  • the raw material mixture Since a predetermined amount of syntheticsteade seed crystal (2) is blended, thestie crystal power grows rapidly in the glass phase under heating conditions, and grows quickly and becomes saturated within a short time. To reach. Therefore, when the obtained glass ceramics is used as a porcelain material, it is possible to secure a sufficiently long time until heterogeneous crystals such as Na-K feldspar crystals are precipitated. Therefore, even under the conditions of high-temperature use as porcelain, the discoverede crystals continue to be stably present, and the emulsion phenomenon due to the precipitation of heterogeneous crystals (feldspars) is effective. Is suppressed.
  • heterogeneous crystals such as Na-K feldspar crystals
  • the blending ratio of the synthetic recite seed crystal (2) in the raw material mixture used in the present invention is too high, the following problems occur. That is, when the mixture of the glassy raw material (1) powder and the seed crystal (2) powder is subjected to sintering crystallization heat treatment, the glassy raw material (1) powder and the seed crystal (2) powder are melted. Insufficient adhesion leaves fine voids, resulting in emulsification. In addition, when glass ceramics ceramic powder is welded onto a metal frame, it becomes difficult to remove bubbles, and fine cracks are generated in the welded material. So it is not practical.
  • the particle size of the re-site crystals in the glass ceramics obtained by the method of the present invention is 200 mesh or less (about 75 m or less), Reusite crystal part derived from (2) It is clear that the original particle size was maintained as it was.
  • a discoverede crystal grown from the seed crystal (2) as a starting point has (a) a large number of starting points and (b) a heat treatment temperature of 750 to 950 ° C for growth. Therefore, the average grain size is about 5 m or less due to two main reasons that the crystal growth rate is low.
  • the glass ceramics obtained by the method of the present invention contains enjoyede crystals, and has a coefficient of thermal expansion at 50 to 500 ° C. in the range of 12 to 17.5 ⁇ 10 5 / ° C. Even if the glass ceramic of the present invention is subjected to heat treatment under the severe condition of 850 ° C for 3 hours (or 750 ° C for 10 hours), the amount of reusable crystal is substantially increased. Heterogeneous crystals such as Na ⁇ K feldspar crystals Also has the property that it does not substantially precipitate.
  • the present invention method gala Ri obtained by the Susera mission-Li Interview one site crystals in click scan, Li Interview Sai preparative crystal theoretical composition, Li Interview Sai preparative solid solution solid solution S i 0 2 component, Li It is a general term for crystals in which part of K (2% or less) in the site crystals is substituted by Rb, and mixtures containing at least two of these.
  • the amount of Ryusite crystals at or near the saturation temperature at the crystal growth temperature during production has an average particle size of 10 m or less (more preferably 5 m or less). m or less) and exists uniformly dispersed as a metastable crystal phase.
  • the content of the leucite crystals in the glass ceramics according to the present invention is determined by the mixing ratio of the glassy raw material (1) and the syntheticannae seed crystal (2), the glass ceramics It may vary depending on the heat treatment conditions at the time of manufacturing the grease, but is in the range of about 15 to 43% by weight.
  • an emulsifier, a coloring agent, or the like may be used, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Known additives such as pigments for use and phosphors can be blended.
  • Is a coloring pigment for example, Fe 2 0 3 based, Fe 2 0 3 - Cr 2 0 3 based, Fe 2 0 3 - CoO - Cr 2 0 3 system, Pr0 2 system, V 2 0 5 system, CeO system, Mn0 2 systems include etc. Sn0 2 Cr 2 0 3 system.
  • Is used as the fluorescent substance for example, Ce-doped Y 2 0 3, etc. are Ru mentioned.
  • the porcelain mixture containing the specified additives is kneaded with water and a modeling liquid (eg, PVA aqueous solution) according to a conventional method, and then coated with a metal frame. 'Used for building.
  • a well-known paste-type kneading agent polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol having a predetermined degree of polymerization, etc.
  • the glass ceramic powder according to the present invention When used as a porcelain for producing dentures, it can be used in the same manner as a known porcelain.
  • the external shape of the denture is completed by repeating a series of covering steps including laying, welding, and cooling the porcelain on the surface of the metal frame a plurality of times.
  • the glass ceramics of the present invention can be prepared, for example, by placing the sample in a furnace at (i) vacuum firing (manufacturer designation process) prescribed in JIST 6515 ⁇ (ii) a predetermined temperature, for example, 600 ° C. After that, the temperature is raised to 900 ° C at 60 ° C / min, then taken out into the atmosphere and allowed to cool.
  • the glass ceramics of the present invention is extremely useful as a porcelain for dental metal frames.
  • a material made of a known noble metal alloy is preferable.
  • Noble metal alloys include, for example, gold high color, gold medium, gold-silver-palladium alloy, gold-palladium alloy, silver-palladium alloy, etc. .
  • the glass ceramics powder of the present invention is laid on a metal frame, and the lower layer porcelain, which is formed to conceal the metal color when welding, is mixed with an emulsifier. It is preferable to use mixed powder (commonly known as “opaque porcelain”) or a mixture thereof (known as “paste opaque”). In addition, coloring pigments (which may contain a small amount of emulsifier) are incorporated in the overcoating porcelain (commonly called “dentin” and “enamel”) formed to imitate natural teeth. It is preferable to use glass ceramic powder that has been prepared.
  • FIG. 1 shows the glass ceramic powder and the ratio of Example 1.
  • 5 is a graph showing the relationship between the heat treatment time in the crystallization treatment and the coefficient of thermal expansion of the sintered body of the glass ceramic powder of Comparative Example 1.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heat treatment time in the crystallization treatment and the integrated intensity of the X-ray diffraction line for the fired bodies of the above two types of glass ceramic powders.
  • composition (% by weight) of the glassy raw material (1) and the composition (% by weight) of the high-purity syntheticannae seed crystal (2) used in the following Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. Shown in
  • the content ofusede crystals in the obtained glass ceramic powder was 0 to 20.5% by weight, and the average particle size was 5 zm or less.
  • a glass ceramic powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the neglectede seed crystal was not used. That is, after 100 parts by weight of a glass material (sample: Gl) is heat-treated at 850 ° C. for a predetermined time (1 to 24 hours), it is cooled and pulverized to obtain a glass ceramic outside the scope of the present invention. Powder was produced.
  • the content of reusable crystals in the obtained glass ceramic powder was 0 to 18% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • Example 1 After each glass ceramic powder obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was molded by a biaxial press, the obtained molded product (6 mm X 6 mm X 25 mm) was placed in a vacuum furnace at 600 ° C. The pressure was reduced to 6.7 kPa, Next, the temperature of each compact was raised to 900 ° C at a rate of 60 ° C / min, and the temperature was held for 1 minute at the same temperature for firing.Then, the pressure was increased to atmospheric pressure, and the furnace was cooled to about 600 ° C. And then allowed to cool outside the furnace.
  • “after 4 re-firings” refers to the same firing operation (but no depressurization) for the vacuum fired body obtained by the above firing schedule. Means four times. In the following, the one obtained by repeating and firing the vacuum fired body four times is referred to as “four times refired body”.
  • FIG. 1 shows a vacuum fired body manufactured using the glass ceramic powder obtained in Example 1 and Comparative Example 1 as a raw material.
  • the thermal expansion coefficient of the glass-ceramics powder vacuum-fired body of Example 1 reached a maximum almost 2 hours after the start of the heat treatment at 850 ° C. (13.3 X 10— S / ° C), keep the same value for up to 8 hours. If heating is continued further, the thermal expansion coefficient drops sharply after about 12 hours, and the thermal expansion of the glass body before crystallization heat treatment Tension factor 9.3 x 10 " 6 / ° C or less.
  • the above firing schedule (firing schedule of actual porcelain) was obtained. It is clear that the amount of recycle crystals (corresponding to the coefficient of thermal expansion) in the porcelain according to the present invention does not substantially change. .
  • Mi the coefficient of thermal expansion increases to a desired value within a short period of time, and the time until the high coefficient of thermal expansion is maintained for a long time and turbidity and emulsification starts. Becomes longer.
  • FIG. 2 shows each of the glass ceramic fired bodies when the glass ceramic powders obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were vacuum fired based on the same firing schedule as above.
  • 4 is a graph showing the relationship between the heat treatment time (h) and the integrated intensity (aU) of the X-ray diffraction line.
  • curve 5 shows the intensity of the diffraction line (dm) of the resite in the glass ceramic powder fired body of Comparative Example 1
  • curve 6 shows the glass ceramic powder of Example 1.
  • scan powder sintered body in Li Interview Sai preparative diffraction line shows the intensity of the (d 211), high temperature Na curve 7
  • Gala Susera Mi click scan powder sintered body in Comparative example 1 - K Sanidi down crystals shows the intensity of the diffraction line (d 13.) shows
  • the increase in the coefficient of thermal expansion in Fig. 1 corresponds to the increase in the amount ofscribede crystals in the glass. That is, when no seed crystal is present (FIG. 2; curve 5), after an induction period of about 1 hour, the precipitation ofusede crystals starts. Against this However, when seed crystals are added (FIG. 2; curve 6), the precipitation ofusede crystals starts immediately without passing through the induction period, and the heat treatment is carried out for a short time of about 2 hours. The amount of crystal precipitation almost reaches saturation (in the corresponding curve 1 in Fig. 1, the coefficient of thermal expansion also reaches almost the maximum value).
  • the content of leucite crystals in the obtained glass ceramic powder was 18% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • Example 2 Same as Example 2 except that crystallization heat treatment was performed at 850 ° C for 3 hours Thus, the glass ceramic powder of the present invention was produced.
  • the content of leucite crystals in the obtained glass ceramic powder was 17.5% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • the glass ceramic of the present invention was prepared in the same manner as in Example 2 except that 98 parts by weight of the glass raw material (sample: G2) and 2 parts by weight of the Ryu site crystal (sample: L1) were mixed. Powder was manufactured.
  • the content ofusede crystals in the obtained glass powder was 18.5% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • a glass ceramic powder was produced in the same manner as in Example 2 except that only 100 parts by weight of glass material (sample: G2) was used.
  • the content ofusede crystals in the obtained glass ceramic powder was 1.5% by weight, and the average particle size was 5 zm or less.
  • a glass ceramic powder was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the crystallization heat treatment was performed at 850 ° C for 8 hours.
  • the crystal content was 10.5% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • a glass ceramic powder was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the crystallization heat treatment was performed at 850 ° C for 12 hours.
  • the content of leucite crystals in the obtained glass ceramic powder was 17.5% by weight, and the average particle size was as follows.
  • the content was 35% by weight, and the average particle size was as follows.
  • a glass ceramic powder was produced in the same manner as in Example 5, except that only 100 parts by weight of the glass raw material (sample: G6) was used.
  • the content ofusede crystals in the obtained glass ceramic powder was 4% by weight, and the average particle size was 5 / m or less. Met.
  • the content ofusede crystals in the obtained glass ceramic powder was 13% by weight, and the average particle size was 5 / m or less.
  • the content ofusede crystals in the obtained glass ceramic powder was 22.5% by weight, and the average particle size was 5 m or less.
  • the ceramics of the present invention were prepared in the same manner as in Example 7 except that a reusable crystal (sample: L2) was used instead of the reusable crystal (sample: L1) described in Table 1. A powder was obtained.
  • the crystal content was 23.5% by weight, and the average particle size was 5 / zm or less.
  • the content ofottee crystals in the obtained glass ceramic powder was 21.5% by weight, and the average particle size was as follows.
  • Each glass ceramic powder (passing through 200 mesh) obtained in Examples 2 to 9 and Comparative Examples 2 to 5 was molded in the same manner as in Test Example 1, and then molded in the same manner as in Test Example 1. Based on the firing schedule of the above, a vacuum fired body and a four-time refired body were prepared, and the thermal expansion coefficients of the obtained formed fired bodies were measured. The appearance of the refired product was observed with the naked eye.
  • the vacuum-sintered glass ceramics powders of Examples 2 to 9 have a desired coefficient of thermal expansion, and are re-sintered four more times. Also in the body, the coefficient of thermal expansion hardly changed, and the appearance was transparent.
  • the coefficient of thermal expansion of the four-time sintered body was increased to a desired value, but the emulsion was emulsified and not suitable for practical use.
  • the vacuum fired body of the glass ceramic powder of Comparative Example 4 already has a desired coefficient of thermal expansion, but the fired four-time body becomes opaque and cannot be practically used again. .
  • the vacuum fired body of the glass ceramics powder of Comparative Example 5 did not achieve the desired coefficient of thermal expansion.
  • Sample 1 A small amount (about 0.3% by weight) of a coloring agent was added to the porcelain according to Example 9 (Ryusite crystal content: 21.5% by weight).
  • Sample 2 Commercial product A: Contains porcelain with 20.2% by weight of leucite crystal content, a small amount of colorant, and a small amount of list barite as a foreign crystal.
  • Sample 3 Commercial product B: Reusite crystal content 18.3% by weight of porcelain, a small amount of colorant, and a small amount of high-temperature Na ⁇ K sanidin as a foreign crystal.
  • Sample 4 Commercial product C: Ryusite crystal content 18.9% by weight of porcelain, a small amount of colorant, and a small amount of high-temperature NaK sanidin as a foreign crystal.
  • Sample 5 Commercial product D: Porcelain containing 7.4% by weight of leucite crystals, containing a small amount of colorant. Bickers hardness
  • the sintered layer of the commercially available sample C had a Vickers hardness relatively close to that of natural teeth.
  • the sintered layers of the commercially available samples 2, 3 and 5 have a hardness of at least 500, and their hardness is higher than 500. Therefore, dentures made of these porcelains are used in the oral cavity. When used in natural teeth, there is a risk of wearing natural teeth.
  • the flexural strength of Sample 1 according to the present invention showed the largest value of 125 MPa in Table 3. From this, the porcelain material according to the present invention was used. When the prepared denture is used in the oral cavity, destruction of the denture due to occlusal pressure is small.
  • the concentration of bending stress is high because the average content of the leucite crystal particles is 5 m or less and the leucite crystal particles are uniformly dispersed throughout the porcelain. No bending occurs and high bending strength is exhibited.
  • Samples 1 to 5 were subjected to a dissolution test in a 4% acetic acid aqueous solution based on JIST 6516.
  • a pre-synthesized Noblee seed crystal is used as a part of the raw material. You can get a mix.
  • the glass ceramics according to the present invention it takes a long time until the precipitation of heterosites such as NaK feldspar crystals starts after the amount of precipitation of theerede crystals reaches saturation. . Therefore, during the welding operation to the metal frame, the amount of theerede crystal does not substantially fluctuate, and almost no heterogeneous crystals such as NaK feldspar crystals are precipitated. Therefore, it does not substantially cause clouding.
  • the glass ceramics of the present invention can match its thermal expansion coefficient to the thermal expansion coefficient of the metal frame material to which it is applied.
  • the glass ceramics of the present invention when used as porcelain for a dental metal ceramic restoration, heat is applied during welding to the metal frame material. Substantially no reduction in expansion coefficient and no emulsification.
  • the glass ceramics of the present invention is excellent in transparency and also excellent in the freedom of coloring necessary for accurately reproducing the color tone of natural teeth. Since the glass ceramics of the present invention contains 50% by weight or more of the glass phase, it is excellent in sinterability and defoaming at the time of vacuum sintering proceeds easily. Furthermore, it has excellent paintability with metal frame materials and has high welding strength to frame materials.
  • the glass ceramics of the present invention are also excellent in various mechanical properties (bending strength, Vickers hardness, etc.) and (chemical stability, etc.).
  • the glass ceramic powder and the sized powder of the present invention can be satisfactorily obtained by heating even when a large amount of an emulsifier, a colored inorganic pigment, a phosphor, etc. are added. Shows softening fluidity. This is due to the fact that glass ceramics contains a large amount of glass phase. Based on this excellent softening fluidity, the color tone of the metal frame is concealed (opaque) and the color tone of natural teeth is reproduced (dentin-dentin, enamel-enamel, merging-ma Thus, the amount of the colored pigment powder added can be adjusted in a wide range so that the repair and the glaze (glazing) can be effectively achieved.

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Description

明 細 書
ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法
技 術 分 野
本発明は、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法に関する。 本発明によ る ガラ スセラ ミ ッ ク スの粉砕物(粉末)は、 特 に金属製フ レームの表面に築盛 し、 熔着被覆 して審美性 に優れた義歯を製造する ための陶材と して有用である。
背 景 技 術
金属製フ レームの表面にガラ スセラ ミ ッ ク スからな る 陶材粉末(以下単に 「陶材」 という )を築盛 した後、 こ の 陶材をフ レー ム表面に熔着させる こ とによ り 、 天然歯と 同様の外観を有 し、 かつ機械的および化学的耐久性に優 れた義歯を製造する技術は、 公知であ る。 金属製フ レー ム材料は、 主と して貴金属合金からな り 、 これ ら合金の 熱膨張係数は、 ほぼ一定((1 4. 2 ± 0 . 5 ) X 1 0—6/ °C程度)であ る。
こ の様な義歯の製造に際 しては、 金属製フ レームの表 面に対する陶材の築盛、 熔着および冷却からなる一連の 被覆工程を複数回繰 り 返すこ と によ り 、 義歯の外的形状 が完成される。 よ り 詳細には、 金属色の隠蔽と熔着のた めの下塗 り オペー ク 陶材、 歯の基本色調を形成するデン チ ン陶材および歯のェナメ ル調を再現するェナメ ル陶材 を順次築盛し、 熔着する三層形成のための基本作業に加 えて、 さ らに天然歯との調和を図るためのマー ジ ン形成、 加色 , 色調修正な どの調整作業を含める と、 公知技術に おいては、 金属製フ レーム上への陶材の築盛、 熔着およ び冷却か らなる一連の被覆工程は、 少な く と も 3回以上繰 り 返され、 多い場合には 1 0回程度繰 り返さ れる。
従っ て、 陶材には、 熱膨張係数が金属製フ レーム用材 料の熱膨張係数と近似 してお り 、 かつ上記の繰 り 返 し被 覆工程中に、 熱膨張係数自体が殆ど変動 しないとい う 熱 安定性を備えている こ とが、 求め られている。
リ ュ 一サイ ト結晶は、 4S i 02 · A I 2O3 · K20 ( = KA l S i 206)とい う 化学式で示される。 こ の リ ューサイ ト結晶は、 大きな 熱膨張係数を有 しているので、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス中に 所定量の リ ュ ーサイ ト結晶を含有させる こ とによ り 、 得 られた リ ュ ーサイ 卜結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク スに、 金 属製フ レーム用材料とほぼ同 じ熱膨張係数を付与する こ とができ る。 ま た、 この様な リ ュ ーサイ ト結晶相とガラ スマ ト リ ッ ク ス相 とが共存する場合には、 両相の屈折率 が近似 しているので、 全体と して均質な光透過性(透明 性)が得られる。 従っ て、 この様な共存混合物からな る陶 材に着色成分を配合する こ と によ り 、 修復義歯を天然歯 と同様の審美性に優れた外観に任意に着色する こ とがで き る。 この様な優れた特性(熱膨張係数と透明性)の故に 金属製フ レームを被覆する ための材料(陶材)と して、 リ ユ ーサイ ト結晶を含むガラ スセラ ミ ッ ク スが提案されて いる o
例えば、 USP4, 604 , 366号は、 リ ュ ーサイ ト結晶含有量 が異な り かつ熱膨張係数も異な る複数種の リ ュ ーサイ ト 結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク スフ リ ッ ト とマ ト リ ッ ク スガ ラ ス とをプレ ン ドするセラ ミ ッ ク ス陶材の製造方法を開 示 している。 しか しながら、 こ の陶材製造方法は、 最終 製品である陶材中の リ ューサイ ト結晶の量的制御および 熱膨張率の調整を適切に行う ために、 少な く と も 3 種以 上を使用する各原料の配合比の決定およびそれ らの配合 操作が煩雑であ り 、 さ らに焼成によ り 得 られる義歯にお いて、 リ ュ ーサイ ト結晶の分布が不均一となる とい ぅ 大 きな問題点を有 している。
USP4 , 798, 536号は、 リ ュ ーサイ ト結晶源と してのワイ ォ ミ ング長石などの天然長石とガラ スマ ト リ ッ ク ス形成 成分とを混合 した後、 熔融 し、 徐冷 し、 次いで急冷する セラ ミ ッ ク ス陶材の製造方法を開示 している。 しか しな がら、 この方法は、 天然長石の精製工程および全体と し ての製造工程が煩雑である のみな らず、 天然長石に由来 する微量不純成分が陶材中に残存 して、 透明性の低下に よ り 義歯の色調を損な う 危険性がある。
と こ ろで、 金属製フ レー ムに対 し陶材を熔着する に際 し、 作業性を考える と、 熔着温度はでき るだけ低い こ と が望ま しい。 しか しながら、 7 5 0〜 9 5 0 °Cで軟化流動 して 金属表面に熔着する "低融陶材 " においては、 リ ュ ーサ ィ ト結晶相は不安定相であ り 、 9 5 0 °C以下の温度で保持す る と、 異種結晶に転移するか或いは異種結晶相との共存 状態に移行する。 よ り 詳細には、 リ ュ ーサイ ト結晶を含 む公知の低融点ガラ スセラ ミ ッ ク ス(リ ュ ーサイ ト結晶と マ ト リ ッ ク ス相か らな る複合体)の粉末を用いて、 金属製 フ レーム材料を被覆する ために 75 0〜 9 5 0 °Cで焼成する と、 含有 リ ューサイ ト結晶が準安定結晶相であ る ため、 一定 時間経過後に Na · K長石質結晶(高温型 N a · Kサニディ ン) の析出が始ま り 、 次いで リ ュ ーサイ ト結晶の減少が始ま り 、 最終的には リ ュ ーサイ 卜結晶が消滅する に至る。 こ の N a · K長石質結晶の析出は、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの熱膨 張係数の低下と乳濁化とを も た らす。 その結果、 金属製 フ レーム上へのガラ スセラ ミ ッ ク スの築盛、 熔着および 冷却という 一連の被覆操作を繰り 返す問に、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの熱膨張係数が次第に低下する ので、 フ レーム 材料とセラ ミ ッ ク ス被覆層 との間のひずみ応力に起因す る ク ラ ッ ク発生な どの障害を生 じて、 両者間の接着性が 低下する。 ま た、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの乳濁化によ り 、 セラ ミ ッ ク ス被覆層の透明性も、 損なわれる。
従っ て、 製造が容易であ り 、 かつ金属製フ レー ムに対 する被覆操作中に、 熱膨張係数の低下と乳濁化とい う 特 性低下を生 じない新規な陶材の開発が要望されている。
発 明 の 開 示
従っ て、 本発明の 目的は、 製造手法が容易であ る リ ュ 一サイ 卜結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク スを提供する こ とに あ る。
本発明の他の 目 的は、 加熱によ っ て も リ ュ ーサイ ト結 晶相含有量が実質的に変化せず、 安定 した熱膨張係数と 優れた透明性を発揮する リ ュ 一サイ ト結晶含有ガラ スセ ラ ミ ッ ク スおよびその粉末を用いる陶材を提供する こ と にあ る。
本発明のさ らに他の 目 的は、 金属製フ レームへの被覆 作業中に、 一旦析出 した リ ュ ーサイ ト結晶量が実質的に 減少 しない リ ューサイ 卜結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク ス陶 材を提供する こ と にある。
本発明のさ らに他の 目 的は、 金属製フ レー ムへの被覆 作業中に Na · K長石質結晶な どの異種結晶が実質的に析出 しない陶材を提供する こ と、 即ち リ ュ ーサイ 卜結晶析出 量が飽和量に達 した後、 N a · K長石質結晶な どの異種結晶 の析出が始ま る ま での時間が十分に長い リ ューサイ ト結 晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク ス陶材を提供する こ とにある。
本発明のさ らに他の 目的は、 金属製フ レー ムに対する ガラ スセラ ミ ッ ク スの被覆作業中に、 被覆層の熱膨張係 数の低下と乳濁化とを生 じない リ ュ ーサイ ト結晶含有ガ ラ スセラ ミ ッ ク ス陶材を提供する こ とにあ る。
本発明の さ らに他の 目的は、 上記 リ ュ ーサイ ト結晶含 有ガラ スセラ ミ ッ ク ス陶材を金属製フ レー ムの表面に築 盛 し、 熔着する こ と によ り 得 られる義歯を提供する こ と にあ る。
本発明の上記の 目 的は、 ガラス質原料と予め合成 した リ ューサイ 卜結晶 (種結晶) とを混合 した後、 得られた 混合物を特定の条件下に熱処理する こ とによ り 、 達成さ れる。
すなわち、 本発明は、 リ ュ ーサイ ト結晶を含有する ガ ラスセラ ミ ッ ク スの製造方法であ っ て、
( 1 ) Si02 53〜 65重量%、 A 1203 13〜 23重量%、 K20 9〜 20重量%および Na20 6〜 12重量%を含むガラ ス質原料と ( 2 ) Si02 53〜 64重量%、 A 1203 19〜 27重量%および K20 17 ~ 25重量%を含む合成 リ ユ ーサイ ト種結晶
とを混合 した後、 750〜 950°Cで 1〜 5時間熱処理する こ と を特徴とするガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法を提供する < 本発明で使用するガラス質原料 ( 1 ) は、 Si02、 A1203、 K20および Na20を必須成分と して含む。 Na20は、 ガラス質原 料 ( 1 ) の低融化成分である。
ガラス質原料 ( 1 ) は、 さ らに任意成分と して、 リ ュ —サイ ト結晶の析出とガラスセラ ミ ッ ク スの透明性を阻 害しない Li、 Mg、 Ca、 Sr、 B、 P、 Ti、 Zrなどの無色の酸 化物および Fを含んでいても良い。 この様な任意成分の具 体例と しては、 Li20(2重量%以下)、 Mg0(3重量%以下)、 Ca0(3重量%以下)、 Sr0(2重量%以下)、 B203( 3重量%以 下)、 P205(2重量%以下)、 Ti02(3重量%以下)、 Zr02(l重量 %以下)、 F(2重量%以下)などを含んでいて も良い。 ガラ ス質原料 ( 1 ) 中のこれら任意成分の合計含有量は、 6重 量%以下とする こ とが好ま しい。
これらの任意成分を併用する場合には、 それぞれ以下 の様な効果が達成される。 Li、 Mg、 Ca、 Sr、 B、 P、 Tiな どの酸化物は、 ガラスセラ ミ ッ ク スの低融化に有効であ る。 Mg、 Ca、 Sr、 B、 Tiなどの酸化物は、 ガラスセラ ミ ッ クスの耐水性および耐酸性を向上させる。 Mg、 Ca、 Sr、 Ti、 Zrなどの酸化物は、 ガラスセラ ミ ッ ク スの耐アル力 リ 性を改善する。
なお、 本明細書において、 酸化物成分に関 して、 例え ば、 "2重量%以下を含む" という表現は、 当該酸化物を 含有 しない場合を包含する。
ガラ ス質原料 ( 1 ) のよ り 好ま しい組成は、 Si02 61〜 65重量%程度、 A1203 12〜20重量%程度、 K20 10〜 15重量 %程度、 Na20 6〜10重量%程度、 Li20 0.3重量%以下、 M gO 1.0重量%以下、 CaO 2重量%以下、 B203 0.3〜 1.5重量 %程度、 SrO 1重量%以下、 Ti02 2重量%以下、 Zr02 0.5重 量%以下、 P205 0.5重量%以下およ び F 1.5重量%以下であ る。 こ の場合に も、 任意成分の合計含有量は、 6重量%以 下とする こ とが好ま しい。
ガラ ス質原料 ( 1 ) は、 公知の熔融方法によ り 調製す る こ とができ る。 例えば、 所定の成分源とな る酸化物、 水酸化物、 炭酸塩な どを所定割合で配合 した原料混合物 を 1550〜 1750 °C程度で 2〜 5時間程度、 よ り好ま し く は 16 00~ n00°Cで 3〜4時間程度溶融する こ と によ り 、 調製で き る。 原料混合物の熔融には、 通常の高アル ミ ナ製るつ ぼ、 白金製るつぼ、 Rh含有白金製るつぼ、 Zr含有白金製 るつぼな どが使用 される。 これ らの中では、 Rh含有白金 製るつぼおよび Zr含有白金製るつぼがよ り好ま しい。
ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造に際 しては、 ガラス質原料 ( 1 ) は、 粉末の形態で使用する こ とが好ま しい。 ガラ ス質原料 ( 1 ) 粉末は、 例えば、 上記の様に して調製さ れた熔融ガラ スを水中に注下するか、 或いは熔融ガラス をるつぼ内に収容 した状態で水中に投入 して、 急冷粗砕 し、 ガラ ス質部分を分離回収 し、 乾燥 した後、 さ ら に 口 —ル ミ ノレ、 ボーノレ ミ ノレ、 ジ ェ ッ ト ミ ルな どの破砕機を用 いて所定のサイ ズ (通常 200メ ッ シュ通過以下(=約 75 / m 以下)) 、 よ り 好ま し く は平均粒径と して SO GO m程度 の粒度分布) となる様に微粉砕 し、 必要な らばさ らに篩 い分けする こ と によ り 、 調製する こ とができ る。
本発明方法において、 種結晶と して使用する合成 リ ュ 一サイ ト結晶 ( 2 ) とは、 理論組成の合成 リ ュ ーサイ ト 結晶、 Si02成分を固溶 した リ ュ ーサイ ト 固溶体、 合成 リ ュ —サイ ト結晶中の Kの一部(5%以下)が Rbによ り 置換され た結晶、 およびこれ らの少な く と も 2種を含む混合物を総 称する。 合成 リ ューサイ ト種結晶 ( 2 ) を混合物の形態 で使用する場合に、 各構成成分の混合比は、 制限されな い。 種結晶と しては、 理論組成の合成 リ ュ ーサイ ト結晶 がよ り 好ま しい。
本発明で使用する合成 リ ュ ーサイ 卜種結晶 ( 2 ) は、 Si02、 A 1203および K20を必須成分と して含む。 合成 リ ュ ーサ ィ ト結晶種 ( 2 ) は、 リ ュ ーサイ ト結晶含有率を 80重量 %以下に低下させずかつ透明性を低下させない任意成分 を含有 していて も良い。 こ の様な任意成分と しては、 Li、 Na、 Mg、 Ca、 Sr、 B、 P、 Ti、 Zrな どの酸化物および Fが挙 げられる。 これらの任意成分は、 種結晶中の結晶化度の 低下を もた らすので、 多量に使用する こ とはできないが、 必須成分の拡散を促進 して、 熔融時に低融化を達成する。 合成 リ ュ ーサイ ト結晶種 ( 2 ) 中の任意成分の総含有量 は、 3 重量%以下とする こ とが好ま しい。
合成 リ ュ ーサイ 卜種結晶 ( 2 ) のよ り 好ま しい組成は、 Si02 53〜 56重量%程度、 A1203 22〜 25重量%程度、 K20 2 0〜 25重量%程度であ る。
合成 リ ュ ーサイ 卜種結晶 ( 2 ) は、 特に限定する もの ではないが、 上記ガラ ス質原料 ( 1 ) と同様に、 通常の 熔融方法によ り 調製する こ とができ る。 例えば、 所定組 成の酸化物、 水酸化物、 炭酸塩な どを所定割合で配合 し た原料混合物を 1700°C以上 (よ り 好ま し く は 1750°C程 度) の温度で 2時間以上 (よ り 好ま し く は 3 時間程度) 溶 融 した後、 1300°C程度ま で、 100°C /hr程度以下 (よ り 好 ま し く は 50°C /hr程度) の冷却速度で徐冷 して結晶化を完 了 させた後、 室温(15〜 25°C程度)まで放冷する こ と によ り 、 調製でき る。 合成 リ ュ ーサイ ト結晶の形成は、 生成 物の粉末 X線回折分析によ り 、 容易に確認する こ とができ る。 上記の徐冷の際には、 徐冷の中間段階において、 例 えば熔融物を 1400〜 1500°Cで 2〜 3時間程度保持する こ と が好ま しい。 原料混合物の熔融には、 通常の高アル ミ ナ 製るつぼ、 白金製るつぼ、 Rh含有白金製るつぼ、 Zr含有 白金製るつぼな どが使用でき る。
或いは、 合成 リ ュ ーサイ ト種結晶 ( 2 ) は、 上記と同 様の原料混合物をるつぼに入れ、 1400°C以上の温度で所 定時間保持 し、 焼成する こ とによ つ て も、 合成でき る。 こ の場合には、 焼成温度が高いほど合成時間が短 く な り 、 例えば、 焼成温度 1600°C程度の場合には、 5時間程度保持 する こ と によ り 、 結晶化度 95%程度の種結晶が得 られる。 これに対 し、 焼成温度 1400 °C程度の場合には、 同程度の 結晶化度を有する種結晶を得るためには、 3〜 6 H 間程度 保持する必要があ る。
ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造に際 しては、 合成 リ ューサ ィ ト種結晶 ( 2 ) も、 粉砕状態で使用する こ とが好ま し い。 合成 リ ュ ーサイ 卜種結晶 ( 2 ) 粉末は、 例えば、 卜. 記の様に して調製された高温状態の合成 リ ュ ーサイ 卜結 晶をるつぼに収容 した状態で水中に投入 して急冷粗砕 し、 結晶化物を分離回収 し、 乾燥 した後、 さ らにロール ミ ル、 ボール ミ ル、 ジ ヱ ッ ト ミ ルなどの破砕機を用いて所定の サイ ズ (通常 200メ ッ シ ュ通過以下(=約 75〃 m以下)、 よ り 好ま し く は平均粒径と して 30〜 60 m程度の粒度分布) と な る様に微粉砕 し、 必要な らばさ らに篩い分けする こ と によ り 、 調製する こ とができ る。 ただ し、 合成 リ ュ ーサ ィ ト結晶 ( 2 ) のサイ ズは、 種結晶と しての機能を発揮 する限り 、 特に上記の値に限定される ものではない。 例 えば、 平均サイ ズが 3.5 m程度の微粒子を使用する場合 に も、 所望の効果が達成される。
本発明によ る ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造に際 しては、 ガラ ス質原料 ( 1 ) 粉末 100重量部に対 し、 上記の様に し て合成 した高純度の リ ュ ーサイ ト種結晶 ( 2 ) 粉末 0.5〜 3重量部を配合 した混合物を原料と して使用する。 リ ュ ー サイ ト種結晶 ( 2 ) の配合量が過剰となる場合には、 ガ ラ スセラ ミ ッ ク スが乳濁するので、 好ま し く ない。
ガラ ス質原料 ( 1 ) と合成 リ ュ ーサイ 卜種結晶 ( 2 ) との配合割合は、 前者 100重量部に対 し、 後者 1〜 2重量部 とする こ とがよ り 好ま しい。 こ のよ り好ま しい配合割合 においては、 よ り 優れた特性を有する ガラ スセラ ミ ッ ク スを得る こ とができ る。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 上記の混合物を通常 750~ 950°C程度で 1〜 5時間程度、 よ り 好ま し く は 800〜 9 00°C程度で 3〜 5時間程度熱処理する こ とによ り 、 製造さ れる。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スを例えば陶材と して使用 する場合には、 常法に従っ て、 破砕粉体或いは破砕粉体 を篩い分けによ り 粒径調整 した整粒粉体と して、 使用す る。 陶材と して使用 される粉体は、 特に限定される もの ではないが、 通常粒径 1 00 m以下の ものであ り 、 よ り好 ま し く は平均粒径が 5〜 50 mの範囲内にあ っ て、 力、つ 1 m以下の微粉末の含有量が 1 %以下の ものであ る。
合成 リ ューサイ 卜種結晶を配合する こ とな く 、 ガラス 質原料 ( 1 ) のみを熱処理する場合は、 以下のよ う な結 果が得られる。 すなわち、 ガラ ス質原料を単独で熱処理 する場合において も、 リ ュ ーサイ ト結晶が発生 し、 緩や かに増殖する。 これは、 粉砕されたガラ ス質原料のエ ツ ジ、 或いは微量の高融点無機質不純物(粉砕工程で混入す る A 1203、 S i 02な どの微粒子)が結晶核の役割を果た してい る ためであ る と考え られる。 し力、 しな力 ら、 こ のよ う な 自然発生的な結晶核に依存する場合には、 リ ュ ーサイ ト 結晶が増殖 して、 ガラス相中の リ ュ ーサイ ト結晶が飽和 状態に達する までに、 長時間を要する。 リ ュ ーサイ ト結 晶が飽和状態に達 した時点では、 所望の熱膨張係数を備 えたガラ スセラ ミ ッ ク スが形成さ れるが、 その時点では 既に安定相であ る Na · K長石質結晶な どの異種結晶が析出 し始めているので、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの熱膨張係数の 低下 ( =乳濁化) を効果的に抑制する こ とは、 不可能で あ 。
これに対 し、 本発明においては、 原料混合物中に予め 所定量の合成 リ ュ ーサイ ト種結晶 ( 2 ) が配合されてい るので、 加熱条件下のガラ ス相中で リ ュ ーサイ ト結晶力、' 速やかに増殖 して、 短時間内に飽和状態に到達する。 従 つ て、 得 られたガラ スセラ ミ ッ ク スを陶材と して使用す る場合には、 Na · K長石質結晶な どの異種結晶が析出する ま でに十分長い時間が確保でき る 。 従っ て、 陶材と して の高温使用条件下において も、 リ ュ ーサイ ト結晶が安定 して存在 し続ける と と もに、 異種結晶(長石類)の析出に よ る乳濁現象が効果的に抑制される。
本発明で使用する原料混合物中の合成 リ ュ一サイ 卜種 結晶 ( 2 ) の配合比率が高すぎる場合には、 以下の様な 問題点が生 じる。 すなわち、 ガラ ス質原料 ( 1 ) 粉末と 種結晶 ( 2 ) 粉末との混合物を焼結結晶化熱処理する に 際 して、 ガラ ス質原料 ( 1 ) 粉末と種結晶 ( 2 ) 粉末と の熔着が不十分とな って、 微細な空隙が残存 し、 結果と して乳濁化を生 じる。 さ らに、 金属製フ レーム上にガラ スセラ ミ ッ ク ス陶材粉末を熔着する際に も、 泡抜 し難 く な る と と もに、 熔着物中に微細ク ラ ッ ク が発生するので、 実用的ではない。
本発明方法によ り 得 られる ガラ スセラ ミ ッ ク ス中の リ ュ 一サイ ト結晶の粒径は、 2 0 0メ ッ シ ュ以下(約 7 5〃 m以 下)であ り 、 種結晶 ( 2 ) に由来する リ ュ ーサイ ト結晶部 分においては、 当初の粒径がそのま ま維持されている こ とが明 らかである。 これに対 し、 種結晶 ( 2 ) を起点と して増殖 した リ ュ ーサイ ト結晶は、 (a)起点が多 く 、 かつ (b)増殖のための熱処理温度が 750〜 950 °Cと低温である た め、 結晶成長速度が小さ いとい う 2つの主な理由によ り 、 その平均粒径は、 5 m程度以下であ る。 従っ て、 結晶化 処理後に得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス中の リ ュ ーサイ ト 結晶相(熱膨張係数 : α =約 22 X 10—6/°C )とマ 卜 リ ッ ク スガ ラ ス相( び =約 9 X 10-V°C )との間には、 両相の熱膨張係数の 差に起因する引張応力が発生 した状態が存在する。 こ の 様なセラ ミ ッ ク スガラ スを粉砕する場合には、 引張応力 が大きい部分、 すなわち リ ュ ーサイ ト結晶粒径の大き い 部分が選択的に破砕される。 その結果、 ガラ スセラ ミ ツ ク ス粉末からなる陶材の粒径が 200メ ッ シュ以下(約 75 m以下)であ って も、 種結晶 ( 2 ) に由来する大粒径の リ ユ ーサイ ト結晶粒は、 著 し く 減少する。
本発明方法によ り得 られるガラ スセラ ミ ッ ク スは、 リ ユ ーサイ ト結晶を含有 し、 50〜 500°Cにおける熱膨張係数 が 12〜 17.5 X 10 5/°Cの範囲にあ る。 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 850°Cで 3時間(或いは 750°Cで 10時間)とい う 過 酷な条件下に熱処理に供 して も、 リ ユ ーサイ ト結晶量が 実質的に減少せず、 かつ Na · K長石質結晶な どの異種結晶 も実質的に析出 しない とい う特性を備えている。
本発明方法によ り得 られる ガラ スセラ ミ ッ ク ス 中の リ ュ 一サイ ト結晶とは、 理論組成の リ ュ ーサイ ト結晶、 S i 02成分を固溶 した リ ュ ーサイ ト 固溶体、 リ ュ ーサイ ト結晶 中の Kの一部(2 %以下)が Rbによ り 置換された結晶、 およ びこれ らの少な く と も 2種を含む混合物を総称する。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スには、 製造時の結晶増殖 温度における飽和量或いは飽和量に近い量の リ ュ 一サイ ト結晶が、 平均粒径 10 m以下(よ り 好ま し く は 5 m以 下)の準安定結晶相と して、 均一に分散 して存在する。
本発明によ る ガラ スセラ ミ ッ ク ス中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有率は、 ガラ ス質原料 ( 1 ) と合成 リ ューサイ ト 種結晶 ( 2 ) との配合割合、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス製造時 の熱処理条件な どによ り 変わ り得るが、 15〜 43重量%程 度の範囲内にある。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スの粉体或いは整粒粉体を 陶材と して使用する場合には、 本発明の効果を阻害 しな い限 り 、 必要に応 じて、 乳化剤、 着色用顔料、 蛍光体な どの公知の添加剂を配合する こ とができ る。
乳化剤と しては、 例えば、 ルチル型およびアナタ ーゼ 型の T i 02、 Sn02、 ZrS i 04、 Ce0 2、 安定化 Zr02(安定化剤 = Y203、 CaO、 MgOな ど)な どが挙げ られる。 着色用顔料と しては、 例えば、 Fe203系、 Fe203- Cr203系、 Fe203 - CoO - Cr203系、 Pr02系、 V205系、 CeO系、 Mn02系、 Sn02 Cr203系な どが挙げ られる。
蛍光体と しては、 例えば、 Ce ドープ Y203な どが挙げられ る。
所定の添加剤を配合 した陶材混合物は、 常法に従っ て、 水、 モデ リ ング リ キ ッ ド(例えば、 PVA水溶液な ど)を用い て練和 した後、 金属製フ レー ムの塗布 ' 築盛に使用 され る。 こ の際、 操作性を改善するために、 公知のペー ス ト 状練和剤(ポ リ エチ レ ング リ コールジメ チルエーテル、 所 定重合度のポ リ エチ レ ング リ コ ールな ど)を配合 し、 ぺー ス トイ匕 して、 使用 して も良い。
本発明によ る ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を義歯製造用陶 材と して使用する場合には、 公知の陶材と同様の手法で 使用する こ とができ る。 例えば、 金属製フ レームの表面 に対する陶材の築盛、 熔着および冷却からなる一連の被 覆工程を複数回繰 り 返すこ と によ り 、 義歯の外的形状が 完成される。 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 例えば、 「(i ) J I S T 6515に規定する真空焼成(メ ーカー指定ェ 程)→( i i )所定の温度、 例えば 600 °Cの炉に入れ、 真空と した後、 60 °C /分で 900 °Cま で昇温 し、 大気中に取 り 出 し て放冷する」 とい う 一連の操作を 1 0回繰 り 返 した後 (全 焼成時間 約 1時間) に も、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス焼成体中 の リ ュ ーサイ ト結晶量は実質的に変化 しないので、 熱膨 張係数も ほぼ不変である。 また、 上記の操作によ り得 ら れた焼成体は、 Na · K長石質結品な どの異種結晶の析出が 抑制されているので、 透明性に も優れている。 従っ て、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 歯科金属製フ レーム用 の陶材と して極めて有用である。
金属製フ レーム材料と しては、 公知の貴金属合金か ら な る材料が好ま しい。 貴金属合金と しては、 例えば、 金 高カ ラ ッ ト 、 金中カ ラ ッ ト 、 金 -銀 -パラ ジウ ム合金、 金 -パラ ジウ ム合金、 銀 -パラ ジウ ム合金な どが挙げ られる。
金属製フ レーム上に本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末 を築盛 し、 熔着する に際 し、 金属色を隠蔽する ために形 成する下層塗 り 陶材には、 乳化剤を配合 したガラスセラ ミ ッ ク ス粉末(通称 「オペーク陶材」 )或いはその練和ぺ —ス ト (通称 「ペース トオペー ク 」 )を使用する こ とが好 ま しい。 ま た、 自然歯を模倣するために形成する上層塗 り 陶材(通称 「デンチ ン」 および 「エナメ ル」 )には、 着 色顔料(少量の乳濁剤を含む場合 もあ る )を配合 したガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を使用する こ とが好ま しい。
図面の簡単な説明
図 1 は、 実施例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末および比 較例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の焼成体について、 結 晶化処理における熱処理時間と熱膨張係数との関係を示 すグラ フである。
図 2 は、 上記 2種のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の焼成体に ついて、 結晶化処理における熱処理時間と X線回折線の積 算強度との関係を示すグラ フであ る。
発明を実施する ための最良の形態 以下に実施例を掲げて、 本発明の特徴とする と こ ろを よ り一層明 らかにする。
まず、 以下の実施例および比較例で使用する ガラ ス質 原料 ( 1 ) の組成(重量% )および高純度の合成 リ ュ ーサ ィ ト種結晶 ( 2 ) の組成(重量% )を表 1 に示す。
CO
ガラス質原料(1 ) リューサイト種結晶 (2)
G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 L 1 L 2
1U2 64.1 63.9 65.3 63.6 63.8 61.7 55.1 55.1
Λ 15.0 15.1 15.0 15.0 14.7 15.0 23.3 23.3
¾0 10.3 10.5 11.0 10.8 10.9 12.2 21.6 21.6 3
Na20 8.5 8.4 6.6 8.5 8.5 9.0
MgO 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
CaO 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
B2O3 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
粒径 < 75 « m < 75 m < 75 W m < 75 m < 75 < 75 μ m < 75 m 平均 3.5 m
実施例 1
表 1 に示すガラ ス質原料(試料 : G1) 99重量部と リ ユ ー サイ ト種結晶(試料 : Ll)l重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで所定時間( 1〜 24時間)にわた り 結晶化熱処理 した後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を 製造 した。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 0〜 20.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 z m以 であ っ た。
比較例 1
リ ューサイ ト種結晶を使用 しない以外は、 実施例 1 と 同様に して、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造した。 即ち、 ガラ ス質原料(試料 : Gl)100重量部を 850°Cで所定時間(1 〜 24時間)熱処理 した後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明の範 囲外のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ユ ーサイ ト結 晶の含有量は、 0〜 18重量%でぁ り 、 その平均粒径は 5 m以下であ っ た。
試験例 1
実施例 1 および比較例 1 で得た各ガラ スセラ ミ ッ ク ス 粉末を 2 軸プレスで成形 した後、 得 られた成形体(6mm X 6mm X 25mm)を 600 °Cの真空炉に入れ、 約 6.7kPaに減圧 した , 次いで、 各成形体を 60°C /分の速度で 900°Cま で昇温 し、 同温度で 1分間保持 して焼成 した後、 大気圧ま で昇圧 し、 約 600°Cまで炉中冷却 し、 次いで炉外で放冷 した。 後記表 2 において、 「再焼成 4回後」 とあ るのは、 上記の焼成ス ケ ジュ ールで得 られた真空焼成体に対 し、 同様の焼成操 作(但し、 減圧は行わない)に 4回繰り 返 した こ とを意味す る。 以下においては、 真空焼成体を 4回繰 り 返 し焼成 した ものを 「4回再焼成体」 という 。
得られた真空焼成体および 4回再焼成体の熱膨張係数 ( 50~500°C間平均値) を熱膨張計を用いて測定 した。 図 1 は、 実施例 1 および比較例 1 で得 られたガラ スセ ラ ミ ッ ク ス粉体を原料と して製造 した真空焼成体および
4回再焼成体について、 各ガラ スセラ ミ ッ ク スの結晶化熱 処理時間(h)とそれぞれの焼成体の熱膨張係数( x lO—6/ °C )との関係を示すグラ フである。 なお、 結晶化熱処理温 度は、 前述の通 り 、 850°Cである。
図 1 から明 らかな様に、 実施例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の真空焼成体(曲線 1 )において、 熱膨張係数は、 850 °Cでの熱処理開始から僅か 2時間でほぼ最高値(13.3 X 10— S/°C )に到達 した後、 8時間後ま で、 ほぼ同 じ値を維持す る。 さ らに加熱を続ける と、 約 12時間経過後に熱膨張係 数が急激に低下 して、 結晶化熱処理前のガラ ス体の熱膨 張係数 9 . 3 x 1 0 "6/ °Cよ り も小さ く な る。
実施例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の 4回再焼成体(曲 線 2 )において も、 熱処理時間が 2〜 8時間の間では、 熱膨 張係数の変化は小さ い。
850 °Cで結晶化熱処理 したガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の真 空焼成体および 4回再焼成体について得られた上記の結果 から、 上記の焼成スケ ジュ ール(現実の陶材の焼成スケ ジ ユ ールに相当する )においては、 本発明によ る陶材中の リ ユ ーサイ ト結晶量(これに対応する熱膨張係数) は、 実質 的に変化 しないこ とが明 らかである。
一方、 比較例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の真空焼成 体(曲線 3 )においては、 熱処理によ る熱膨張係数の上昇 は小さ く 、 8 時間後において も 1 2. 3 X 10 "V °Cに増大する に 過ぎない。 しかも、 その時点では僅かながら濁 り が始ま つ てお り 、 熱膨張係数が 12. 7 x 1 0— 6/ °Cに達 したと き には、 半透明に変化 していた。
さ らに、 比較例 1 によ る ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を用 いて得た 4回再焼成体(曲線 4 )において も、 熱膨張係数が 大き く 変動 している。
以上の結果から明 らかな様に、 ガラ ス質原料に リ ュ ー サイ ト結晶粉末を種結晶 と して配合 し、 所定の条件下に 結晶化熱処理を行う こ と によ り 得 られる ガラ スセラ ミ ッ ク スにおいては、 熱膨張係数が短時間内に所望値まで高 ま る と と もに、 こ の高い熱膨張係数が長時間維持されて、 濁 り および乳濁化が始ま る ま での時間が長 く なる。
図 2 は、 実施例 1 および比較例 1 で得 られたガラ スセ ラ ミ ッ ク ス粉末を前記と同様の焼成スケ ジ ュールに基づ いて真空焼成 した場合において、 各ガラスセラ ミ ッ ク ス 焼成体の熱処理時間(h )と X線回折線の積算強度(a . U . )と の関係を示すグラ フである。
図 2 において、 曲線 5 が比較例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末焼成体中の リ ュ ーサイ 卜の回折線( dm )の強度を示 し、 曲線 6 が実施例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末焼成体 中の リ ュ ーサイ ト の回折線(d211 )の強度を示 し、 曲線 7 が 比較例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末焼成体中の高温型 Na - Kサニディ ン結晶の回折線(d 13。)の強度を示 し、 曲線 8 が 実施例 1 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末焼成体中の高温型 Na • Kサニディ ン結品の回折線(d I3。)を示す。
図 1 および図 2 に示す結果から、 以下の事項が明 らか であ る。
図 1 における熱膨張係数の増大は、 ガラス中の リ ュ ー サイ ト結晶量の増大に対応 している。 すなわち、 種結晶 が存在 しない場合には(図 2 ; 曲線 5 )、 約 1時間の誘導期 を経た後、 リ ュ ーサイ ト結晶の析出が始ま る。 これに対 し、 種結晶を添加する場合には(図 2 ; 曲線 6 )、 誘導期 を経る こ とな く 直ちに リ ュ ーサイ ト結晶の析出が始ま り 、 約 2時間という 短時間の熱処理によ り 、 結晶析出量がほぼ 飽和に達する (対応する 図 1 の曲線 1 において、 熱膨張 係数も ほぼ最大値に達している ) 。
ま た、 図 2 に示すグラ フ(比較例 1 に関する 曲線 7 およ び実施例 1 に関する曲線 8 参照)において、 約 8時間の誘 導期の後に高温型 Na · Kサニディ ン結晶の析出が始ま る の で、 こ れに対応 して、 結晶化ガラ スセラ ミ ッ ク スの濁 り および乳濁化が顕著とな る(比較例 1 に関する曲線 5 およ び実施例 1 に関する曲線 6 )。 同様に、 図 1 の曲線 1 にお いて、 長時間の結晶化熱処理後のガラ スセラ ミ ッ ク スの 熱膨張係数が、 未処理ガラ スの熱膨張係数(9. 3 X 1 0— °C )よ り も小さ く な る点について も、 析出 した高温型 Na · Kサニディ ン結晶の低熱膨張性によ る こ とが、 理解でき る, 以上のこ とから、
( a )この種ガラ スセラ ミ ッ ク スにおいて、 通常乳濁現象を 発生させる高温型 Na · Kサニディ ン結晶は、 本試験例によ る熱処理条件の範囲内では、 ^掛け上安定結晶相と して の挙動を示す ;
( b )これに対 し、 ガラ スセラ ミ ッ ク スの透明性を確保する ために有効な リ ュ ーサイ ト結晶は、 先行析出するが準安 定結晶相である ;
( c )従っ て、 準安定結晶相である リ ュ 一サイ 卜結晶の析出 を促進する こ とによ り 、 長時間にわた り 加熱条件下にお かれる ガラスセラ ミ ッ ク スの透明性を維持 し、 かつ熱膨 張係数の安定化をはかる ためには、 ガラ ス質原料に リ ュ 一サイ ト種結晶を添加 してお く こ とが必須であ る ;
( d )本発明方法によ る リ ユーサイ ト結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク スを陶材と して使用する場合には、 金属製フ レーム 上に塗布 · 築盛 し、 熔着 し、 冷却する という一連の義歯 製造工程において、 セラ ミ ッ ク ス被覆層における透明性 の低下、 乳濁化な どは実質的に生 じない
こ とが、 明 らかであ る。
実施例 2
表 1 に記載のガラ ス質原料(試料 : G2 ) 99重量部と リ ュ —サイ ト結晶(試料 : U ) l重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで 4時間結晶化熱処理を行っ た後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得られたガラスセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 1 8重量%であ り 、 その平均粒径は 5 m以 下であ っ た。
実施例 3
850 °Cで 3時間結晶化熱処理を行う 以外は実施例 2 と同 様に して、 本発明のガラスセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。 得 られたガラスセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 17.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 m 以下であ っ た。
実施例 4
ガラ ス質原料(試料 : G2) 98重量部に対 し リ ュ 一サイ ト 結晶(試料 : L1 ) 2 重量部を混合する以外は実施例 2 と同 様に して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造した。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 18.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 ; m 以下であ っ た。
比較例 2
ガラ ス質原料(試料 : G2) 100重量部のみを使用する以外 は実施例 2 と同様に して、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製 造 した。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ューサイ ト結 晶の含有量は、 1. 5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 z m以 下であ っ た。
比較例 3
850°Cで 8時間結晶化熱処理を行う 以外は比較例 2 と同 様に して、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 10.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 m 以下であ っ た。
比較例 4
850 °Cで 12時間結晶化熱処理を行う 以外は比較例 2 と同 様に して、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉术を製造 した。
得 られたガラスセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ 卜結 晶の含有量は、 17.5重量%であ り 、 その平均粒径は 以下であ っ た。
実施例 5
表 1 に記載のガラ ス質原料(試料 : G6)99重量部と リ ュ —サイ ト結晶(試料 : Ll)l重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで 4時間結晶化熱処理を行っ た後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラスセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ユ ーサイ ト結 曰
曰曰の含有量は、 35重量%であ り 、 その平均粒径は 以 下であ っ た。
比較例 5
ガラ ス質原料(試料 : G6)100重量部のみを使用する以外 は実施例 5 と同様に して、 ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製 造 した。
得られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 4重量%であ り 、 その平均粒径は 5/ m以下 であ っ た。
実施例 6
表 1 に記載のガラ ス質原料(試料 : G3 )99重量部と リ ュ 一サイ ト結晶(試料 : し 1)1重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで 2時間結晶化熱処理を行っ た後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ユ ーサイ ト結 晶の含有量は、 13重量%であ り 、 その平均粒径は 5 / m以 下であ っ た。
実施例 7
表 1 に記載のガラ ス質原料(試料 : G4)99重量部と リ ュ —サイ ト結晶(試料 : Ll)l重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで 2時間結晶化熱処理を行っ た後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ ト結 晶の含有量は、 22.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 m 以下であ っ た。
実施例 8
表 1 に記載の リ ユ ーサイ ト結晶(試料 : L1 )に代えて リ ユ ーサイ ト結晶(試料 : L2)を使用する以外は実施例 7 と 同様に して、 本発明のセラ ミ ッ ク ス粉末を得た。
得 られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ュ ーサイ 卜結 晶の含有量は、 23.5重量%であ り 、 その平均粒径は 5 /z m 以下であ っ た。
実施例 9
表 1 に記載のガラ ス質原料(試料 : G5)99重量部と リ ュ —サイ ト結晶(試料 : Ll)l重量部とを均一に混合 し、 850 °Cで 4時間結晶化熱処理を行っ た後、 冷却 し、 粉砕 して、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を製造 した。
得られたガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末中の リ ユ ーサイ ト結 晶の含有量は、 21.5重量%であ り 、 その平均粒径は 以下であ っ た。
試験例 2
上記実施例 2 〜 9 及び比較例 2 〜 5 で得られた各ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末(200メ ッ シ ュ通過)を試験例 1 と同様 に して成形 した後、 試験例 1 と 同様の焼成スケ ジ ュ ール に基づいて、 真空焼成体および 4回再焼成体を調製 し、 得 られた各成形焼成体の熱膨張係数を測定 した。 なお、 4回 再焼成体については、 その外観を肉眼で観察 した。
これらの結果を表 2 にま とめて示す。 熱膨張係数(10 で) 外 観
真空焼成体 4回再焼成体
実施例 2 13. 1 13. 0 透 明
実施例 3 13. 0 13. 1 透 明
実施例 4 13. 2 13. 0 透 明
実施例 5 16. 5 16. 5 透 明
CO
I ~~ 1 実施例 6 12. 1 12. 2 透 明
実施例 7 14. 0 14. 1 透 明
夹她 v!J O 14. 2 . 14. 1 透 明
実施例 9 13. 8 13. 8 透 明
比較例 2 9. 8 1 1. 5 透 明
比較例 3 1 1. 6 12. 8 乳 濁
比較例 4 13. 0 12. 6 不透明
比較例 5 10. 3 13. 5 透 明
表 2 か ら明 らかな様に、 実施例 2 〜 9 によ るガラ スセ ラ ミ ッ ク ス粉末の真空焼成体は、 所望の熱膨張係数を備 えてお り 、 さ らに 4回再焼成体において も、 熱膨張係数は 殆ど変化せず、 かつ外観は透明であ っ た。
これに対 し、 比較例 2 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末を用 いて得られた真空焼成体および 4回再焼成体は、 所望の熱 膨張係数を達成する には至っ ていない。
比較例 3 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末については、 4回焼 成体の熱膨張係数は所望の値ま で高ま るが、 乳濁化 して お り 、 実用には適 しない。
比較例 4 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の真空焼成体は、 すでに所望の熱膨張係数を備えているが、 4回焼成体は不 透明 とな り 、 やは り 実用には供 し得ない。
比較例 5 のガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末の真空焼成体は、 所望の熱膨張係数を達成する に至っ ていない。
試験例 3
実施例 9 によ る ガラ スセラ ミ ッ ク ス粉末に、 着色剤 ( =乳化剤、 顔料および蛍光体の合計量は、 粉末重量の 約 0. 3重量 ¾ を加えて調製 した ト ラ ンス陶材(試料 1 、 α =13. 8 X 10"V°C:)および比較品と して 4種の市販陶材 A〜!)( ト ラ ンス陶材)を用いて、 下記に示す各種の機械的および化 学的性質を試験 した。
試料と して使用 した各 卜 ラ ンス陶材の結晶学的特性は、 以下の通 り であ る。
* 試料 1 =実施例 9 によ る陶材 ( : リ ュ ーサイ ト結晶含有 量 21.5重量% ) に、 少量 (約 0.3重量% ) の着色剤を付加。 * 試料 2 =市販品 A : リ ュ ーサイ ト結晶含有量 20.2重量%の 陶材、 少量の着色剤および異種結晶と して少量の ク リ ス 卜バライ ト を含む。
* 試料 3 =市販品 B : リ ユ ーサイ ト結晶含有量 18. 3重量%の 陶材、 少量の着色剤および異種結晶と して少量の高温型 Na · Kサニディ ンを含む。
* 試料 4 =市販品 C : リ ュ ーサイ ト結晶含有量 18. 9重量%の 陶材、 少量の着色剤および異種結晶と して少量の高温型 Na · Kサニディ ンを含む。
* 試料 5 =市販品 D : リ ュ ーサイ ト結晶含有量 7.4重量%の 陶材、 少量の着色剤を含む。 ビ ッ カース硬さ
試料 1 〜 5 の ト ラ ンス陶材のそれぞれについて、 試験 例 2 における熱膨張試験の場合と同様に して作製 した試 験片を鏡面研磨 した後、 ビッ カース硬さ Hvを測定 した(荷 重 =2· 9Ν、 負荷時間 =15秒)。 後出の表 3 にその結果を示す 本発明によ る試料 1 を使用する試験片においては、 焼 結層の ピ ツ カ一ス硬さ Ην = 485であ り 、 天然歯エナメ ル質 の ビ ッ カ ース硬さ Hv約 400に近い値であ っ た。 こ のこ とか ら、 本発明陶材を用いた義歯を口腔内で使用する場合に は、 天然歯の摩耗が小さ く なる もの と推測される。
ま た、 市販品試料 Cによ る焼結層 も、 ビッ カース硬さが 天然歯に比較的近かっ た。
しか しながら、 市販品試料 2、 3および 5によ る各焼結層 は、 ピ ツ カ一ス硬さ Hvが 500以上と硬いので、 これ らの陶 材を用いて製作 した義歯を口腔内で使用する場合には、 天然歯を摩耗させる危険性があ る。
曲げ強さ
本発明によ る試料 1 および市販品試料 2〜 5をそれぞれ 用いて、 JIS T 6516によ る三点曲げ試験を行っ た。 表 3 にその結果を示す。
本発明による試料 1 の曲げ強さ は、 表 3 中最大の 125M Paを示 した。 こ の こ とから、 本発明によ る陶材を用いて 作製 した義歯を口腔内で使用する場合には、 咬み合わせ 圧によ る義歯の破壊は少ない。
これに対 し、 市販品試料 2、 3および 5は、 曲げ強さが小 さ いので、 これ らの陶材を用いて作製 した義歯を口腔内 で使用する場合には、 義歯が破損する危険性がある。
本発明の陶材は、 含有 リ ュ ーサイ 卜結晶粒子の平均粒 径が 5 m以下であ り 、 かつ リ ュ ーサイ ト結晶粒子が陶材 全体に均一に分散 しているので、 曲げ応力の集中を起こ さず、 高い曲げ強度を示す。
表 3
試 料 硬さ Hv 曲げ強さ (MPa)
4 8 5 1 2 5
2 5 2 2 1 0 3
3 4 9 7 9 6
4 4 8 5 7 4
5 5 4 5 1 1 0
溶解試験
試料 1 〜 5 について、 J IS T 6516に基づいて、 4%酢酸 水溶液中での溶解試験を行っ た。
試料 1 〜 5 か ら得 られた試験片のいずれを使用する場 合に も、 溶解率は、 JIS Τ 6516によ る許容溶解率( = 0.05 重量% )の 1/2以下であ つ た。 発 明 の 効 果
本発明方法によれば、 予め合成 した リ ュ ーサイ ト種結 晶を原料の一部と して使用するので、 簡易な手法によ り 、 高温安定性に優れた リ ユ ーサイ 卜結晶含有ガラ スセラ ミ ッ ク スを得る こ と力 でき る。
本発明によ る ガラ スセラ ミ ッ ク スは、 リ ュ ーサイ ト結 晶の析出量が飽和に達 した後、 Na · K長石質結晶な どの異 種結晶の析出が始ま る までの時間が長い。 従っ て、 金属 製フ レームへの熔着作業中に、 リ ュ ーサイ ト結晶量が実 質的に変動する こ とはな く 、 ま た Na · K長石質結晶な どの 異種結晶は殆ど析出 しないので、 白濁化を実質的に生 じ ない。
ま た、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 その熱膨張係 数を適応する金属製フ レーム材料の熱膨張係数にマ ッ チ ングさせる こ とができ る。
従って、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スを歯科メ タルセ ラ ミ ッ ク ス修復物用の陶材と して使用する場合には、 金 属製フ レーム材料への熔着作業中に、 熱膨張係数の低下 と乳濁化とを実質的に生 じない。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 透明性に優れ、 かつ 天然歯の色調を正確に再現する に必要な着色の 自在性に も優れている。 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 ガラ ス相を 50重量% 以上含んでいるので、 焼結性に優れ、 減圧焼結時の脱泡 が容易に進行する。 さ らに、 金属製フ レーム材料との塗 れ性に優れ、 フ レー ム材料に対する熔着強度が高い。
本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スは、 各種の機械的性質(曲 げ強さ、 ビッ カース硬さ な ど)および (化学的安定性な ど)に も優れている。
ま た、 本発明のガラ スセラ ミ ッ ク スの粉体およ び整粒 粉体は、 多量の乳化剤、 着色無機顔料、 蛍光体な どを添 加 した場合に も、 加熱によ り 良好な軟化流動性を示す。 これは、 ガラ スセラ ミ ッ ク スがガラ ス相を多量に含有 し ている こ とによ る。 こ の優れた軟化流動性に基づいて、 金属製フ レームの色調を隠蔽 (オペー ク ) 、 天然歯の色 調再現 (象牙質-デンチ ン、 エナメ ル質 -エナメ ル、 マー ジ ン形成 -マ一ジ ン、 補修と艷出 し グレーズ) が効果的 に達成される よ う に、 有色顔料粉末の添加量を広い範囲 で調整する こ とが可能とな る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . リ ュ 一サイ 卜結晶を含有する ガラ スセラ ミ ッ ク スの 製造方法であ っ て、
( 1 ) Si02 53〜65重量%ヽ A1203 13〜23重量%、 K20 9〜 20重量%および Na20 6〜 12重量%を含むガラ ス質原料と ( 2 ) Si02 53〜64重量%、 A1203 19〜 27重量%および K20 17〜 25重量%を含む合成 リ ュ一サイ ト種結晶
とを混合 した後、 750〜 950 °Cで 1〜 5時間熱処理する こ と を特徴とする ガラスセラ ミ ッ ク スの製造方法。
2 . 合成 リ ュ ーサイ ト種結晶 ( 2 ) が理論組成の リ ュ ー サイ ト結晶および Si02成分を固溶 した リ ュ ーサイ 卜固溶体 か ら選ばれた少な く と も 1 種であ る請求の範囲第 1 項に 記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
3. ガラ ス質原料 ( 1 ) 100重量部に対 し、 合成 リ ュ ーサ ィ ト種結晶 ( 2 ) 0.5〜3重量部を配合する請求の範囲第 1 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
4 . ガラス質原料 ( 1 ) 100重量部に対 し、 合成 リ ュ ーサ ィ ト種結晶 ( 2 ) 1〜 2重量部を配合する請求の範囲第 2 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
5 . ガラス質原料 ( 1 ) が、 Liヽ Mg、 Ca、 Sr、 B、 P、 Ti および Zrの酸化物な らびに Fの少な く と も 1種をこれ らの 合計量が 6重量%を超えない範囲で含有 し、 かつ合成 リ ュ 一サイ ト種結晶 ( 2 ) が、 Li、 Na、 Rb、 Mg、 Ca、 Sr、 B、 P、 Tiおよび Zrの酸化物な らびに Fの少な く と も 1種をこれ らの合計量が 3重量%を超えない範囲で含有する請求の範 囲第 1 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
6 . ガラ ス質原料 ( 1 ) が、 Li20 0〜2重量%、 MgO 0〜
3重量%、 CaO 0〜 3重量%、 SrO 0〜 2重量%、 B203 0〜 3重 量%、 P205 0〜 2重量%および F 0〜 2重量%から選ばれた少 な く と も 1 種を含有 し、 かつ合成 リ ユーサイ ト種結晶 ( 2 ) 力 Rb20 0〜 5重量%、 Na20 0 ~ 2重量%、 Li20 0〜 2重 量%、 MgO 0〜 3重量%および CaO 0〜 3重量%から選ばれ た少な く と も 1 種を含有する請求の範囲第 5 項に記載の ガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
7 . ガラ ス質原料 ( 1 ) 力 Si02 61~ 65重量%、 A1203 14〜 17重量%、 K20 11〜 16重量%、 Na20 7〜: 10重量%、 Li20 0.3重量%以下、 MgO 0. 1〜 0.6重量%、 CaO 0.5〜 2重量%、 SrO 1重量%以下、 B203 0.3〜 1.2重量%、 Ti02 2重量%以 下、 Zr02 0.5重量%以下、 P205 0.5重量%以下および F 0. 5重量%以下を、 これ らの合計量が 6重量%を超えない範 囲で含有する請求の範囲第 1 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
8 . ガラス質原料 ( 1 ) および合成リ ューサイ ト種結晶
( 2 ) が、 それぞれ 200メ ッ シ ュ通過以下の粒径を有する 粉末であ る請求の範囲第 1 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
9 . 熱処理を 80 0〜 900 °Cで 1〜 5時間行う 請求の範囲第 1 項に記載のガラ スセラ ミ ッ ク スの製造方法。
1 0 . 請求の範囲第 1 項に記載の方法によ り製造された ガラ スセラ ミ ッ ク スの粉末を主成分と して含み、 適用さ れる歯科用合金とマ ッ チ ングする熱膨張係数を有 し、 天 然歯色を再現する ために着色されている こ とを特徴とす る歯科用陶材粉末。
1 1 . 請求の範囲第 1 0 項に記載の陶材粉末を用いて得 られた歯科用メ タルセラ ミ ッ ク修復物。
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