CN108025949A - 硅酸锂低石英玻璃陶瓷 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅酸锂低石英玻璃陶瓷,其特征在于非常良好的机械性能和光学性能的组合,且因此可以特别用作牙科中的修复材料。
Description
本发明涉及硅酸锂-低石英(low quartz)玻璃陶瓷,其特别适合用于牙医学,优选用于制备牙科修复体,以及涉及用于制备该玻璃陶瓷的前驱体。
硅酸锂玻璃陶瓷的特征一般在于非常良好的机械性能,这就是它们在牙科领域中已经使用了一段时间,并且在牙科领域中主要用于制备牙冠和小型牙桥的原因。
US5,507,981和US5,702,514描述了焦硅酸锂玻璃陶瓷,其通过在粘性状态下压制而被加工形成牙科修复体。然而,使用可变形的坩埚是必要的,这使得加工非常昂贵。
EP827941和EP916625公开了焦硅酸锂玻璃陶瓷,其可以通过压制或机械加工而被赋予希望的牙科修复体的形状。
EP1505041和EP1688398描述了由焦硅酸锂玻璃陶瓷制备牙科修复体的方法。作为中间产物,首先制备具有作为主晶相的硅酸锂(lithiummetasilicate)的玻璃陶瓷,其可以非常容易地被机械加工,例如通过CAD/CAM工艺被机械加工。然后使该中间产物经受进一步的热处理,以形成希望的高强度焦硅酸锂玻璃陶瓷。应选择在该方法的过程中使用的热处理,以避免形成不希望的晶相,例如方石英。
WO2013/053864公开了硅酸锂玻璃陶瓷,其含有二价金属氧化物并且可以通过热压制以及通过机械加工来加工,以形成牙科修复体。
由WO2013/164256已知具有作为主晶相的焦硅酸锂和作为另外的晶相的磷灰石的玻璃陶瓷。该玻璃陶瓷的特征在于高化学稳定性,并且可以通过机械加工或热压制成形,以形成希望的牙科修复体。
US2015/0104655描述了根据选择的用于结晶的组成和温度处理可以包含作为晶相的焦硅酸锂、硅酸锂、磷酸锂、方英石、鳞石英、石英或锂辉石的玻璃陶瓷。该玻璃陶瓷特别意在用于镶饰(veneer)氧化锆陶瓷。
然而,常规的焦硅酸锂玻璃陶瓷的机械加工由于其高强度而难以实现,且因此其通常涉及所用工具的高度磨损。实现对作为前驱体的相应的硅酸锂玻璃陶瓷的同样的机械加工则容易的多。然而,这需要还进一步的热处理,以在通过机械加工成形之后由高强度焦硅酸锂玻璃陶瓷制备修复体。
因此,需要硅酸锂玻璃陶瓷,其可容易地机械加工,并且在该加工之后不需要进一步的热处理,以赋予所制备的牙科修复体希望的机械性能。硅酸锂玻璃陶瓷不仅应具有非常好的机械性能,而且同样还应具有非常好的光学性能,以使它们也满足针对修复性牙科材料设定的高度美学要求。
该目的是通过根据权利要求1至14和17的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷实现的。根据权利要求15、16和17的起始玻璃、根据权利要求18、19和22的方法以及根据权利要求20和21的用途也是本发明的主题。
根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷的特征在于其包含作为主晶相的硅酸锂,以及作为另外的晶相的低石英。
已经令人惊讶地显示,根据本发明的玻璃陶瓷结合了非常理想的机械性能和光学性能的组合,例如对于修复性牙科材料恰好是必需的非常理想的机械性能和光学性能的组合。玻璃陶瓷具有高强度,但是通过机械加工可以容易地赋予其牙科修复体的形状。不需要后续热处理来达到令人满意的强度。此外,出乎预料到的是,除作为主晶相的硅酸锂之外,通过提供作为另外的晶相的低石英,仍然可以实现非常好的光学性能。这是因为许多另外的晶相对硅酸锂玻璃陶瓷的光学性能有负面影响。例如,它们会降低半透明度,并且它们同样会削弱玻璃陶瓷被染色的能力,这会在模仿要被替换的天然牙齿材料的颜色方面导致很大的困难。
根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷特别地包含59.0至79.0重量%,优选64.0至78.0重量%,且特别优选64.0至76.0重量%的SiO2。
在另一个实施方案中,根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷特别地包含68.0至79.0重量%,优选69.0至78.0重量%,且特别优选70.0至76.0重量%的SiO2。
进一步优选的是,根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷包含8.0至15.0重量%,特别优选9.0至14.0重量%,且非常特别优选10.0至13.5重量%的Li2O。认为Li2O降低了玻璃基体的粘度,且因此促进了希望的相的结晶。
在另外的优选的实施方案中,玻璃陶瓷包含0至9.0重量%,优选2.0至6.0重量%,且特别优选3.0至5.0重量%的P2O5。认为P2O5充当成核剂。
还优选的是,玻璃陶瓷包含1.0至8.0重量%和特别是2.0至7.0重量%的一价元素的氧化物MeI 2O,所述一价元素的氧化物MeI 2O选自K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O及其混合物。
所述玻璃陶瓷特别优选地以规定的量包含以下一价元素的氧化物MeI 2O中的至少一种且特别是以下一价元素的氧化物MeI 2O的全部:
在特别优选的实施方案中,根据本发明的玻璃陶瓷包含0至5.0重量%,优选1.0至4.0重量%,且特别优选2.0至3.5重量%的K2O。
此外,优选的是玻璃陶瓷包含1.0至9.0重量%,优选2.0至8.0重量%,且特别优选3.0至7.0重量%的二价元素的氧化物MeIIO,所述二价元素的氧化物MeIIO选自CaO、MgO、SrO、ZnO及其混合物。
在另外的优选的实施方案中,玻璃陶瓷包含低于2.0重量%的BaO。特别地,玻璃陶瓷基本上不含BaO。
玻璃陶瓷优选地以规定的量包含以下二价元素的氧化物MeIIO中的至少一种且特别是以下二价元素的氧化物MeIIO的全部:
在特别优选的实施方案中,根据本发明的玻璃陶瓷包含1.0至6.0重量%,特别是1.5至6.0重量%,优选2.0至5.5重量%,特别优选3.1至5.5重量%,且非常特别优选3.4至5.0重量%的MgO。
进一步优选包含0至8.0重量%,优选1.0至7.0重量%,且特别优选2.0至6.5重量%的三价元素的氧化物MeIII 2O3的玻璃陶瓷,所述三价元素的氧化物MeIII 2O3选自Al2O3、B2O3、Y2O3、La2O3、Ga2O3、In2O3及其混合物。
所述玻璃陶瓷特别优选地以规定的量包含以下三价元素的氧化物MeIII 2O3中的至少一种且特别是以下三价元素的氧化物MeIII 2O3的全部:
在特别优选的实施方案中,根据本发明的玻璃陶瓷包含1.0至6.0重量%,且优选2.0至5.0重量%的Al2O3。
此外,优选包含0至10.0重量%,且特别优选0至8.0重量%的四价元素的氧化物MeIVO2的玻璃陶瓷,所述四价元素的氧化物MeIVO2选自ZrO2、TiO2、SnO2、CeO2、GeO2及其混合物。
所述玻璃陶瓷特别优选地以规定的量包含以下四价元素的氧化物MeIVO2中的至少一种且特别是以下四价元素的氧化物MeIVO2的全部:
在另外的实施方案中,玻璃陶瓷包含0至8.0重量%,优选0至6.0重量%五价元素的氧化物MeV 2O5,所述五价元素的氧化物MeV 2O5选自V2O5、Ta2O5、Nb2O5及其混合物。
所述玻璃陶瓷特别优选地以规定的量包含以下五价元素的氧化物MeV 2O5中的至少一种且特别是以下五价元素的氧化物MeV 2O5的全部:
在另外的实施方案中,玻璃陶瓷包含0至5.0重量%,优选0至4.0重量%的六价元素的氧化物MeVIO3,所述六价元素的氧化物MeVIO3选自WO3、MoO3及其混合物。
所述玻璃陶瓷特别优选地以规定的量包含以下氧化物MeVIO3中的至少一种且特别是以下氧化物MeVIO3的全部:
组分重量%
WO3 0至3.0
MoO3 0至3.0。
在另外的实施方案中,根据本发明的玻璃陶瓷包含0至1.0重量%且特别是0至0.5重量%的氟。
特别优选以规定的量包含以下组分中的至少一种且优选以下组分的全部的玻璃陶瓷:
其中MeI 2O、MeIIO、MeIII 2O3、MeIVO2、MeV 2O5和MeVIO3具有以上指定的含义。
在另外特别优选的实施方案中,玻璃陶瓷以规定的量包含以下组分中的至少一种且优选以下组分的全部:
上述组分中的一些可以充当着色剂和/或荧光剂。根据本发明的玻璃陶瓷还可以包含另外的着色剂和/或荧光剂。这些可以例如选自Bi2O3或Bi2O5,且特别选自另外的无机颜料和/或d区元素和f区元素的氧化物,诸如Mn、Fe、CO、Pr、Nd、Tb、Er、Dy、Eu和Yb的氧化物。借助这些着色剂和荧光剂,能够对玻璃陶瓷简单染色,以模仿希望的光学性能,特别是天然牙齿材料的希望的光学性能。令人惊讶的是,尽管低石英作为另外的晶相存在,但这是可能的,且没有问题。
在玻璃陶瓷的优选的实施方案中,SiO2与Li2O的摩尔比处于2.2至4.1,优选2.2至3.8,且特别优选2.2至3.5的范围内。令人惊讶的是,在这些宽范围内实现了根据本发明的玻璃陶瓷的制备,所述玻璃陶瓷具有作为主晶相的硅酸锂,以及作为另外的晶相的低石英。
术语“主晶相”是指按玻璃陶瓷中存在的所有晶相的质量计具有最高比例的晶相。这些晶相的质量特别是使用Rietveld方法测定的。借助Rietveld方法的用于晶相的定量分析的合适方法描述在例如耶拿大学2011年的M.Dittmer的博士论文“具有作为成核剂的ZrO2的MgO-Al2O3-SiO2体系的玻璃和玻璃陶瓷(Glasses and glass ceramics in theMgO-Al2O3-SiO2 system with ZrO2as nucleating agent)”中。
优选的是,根据本发明的玻璃陶瓷包含作为主晶相的焦硅酸锂或硅酸锂。在特别优选的实施方案中,根据本发明的玻璃陶瓷包含作为主晶相的焦硅酸锂,因为这种玻璃陶瓷具有特别有利的希望的性能的组合。
在具有作为主晶相的硅酸锂的根据本发明的玻璃陶瓷的情况下,优选的是,玻璃陶瓷除了低石英以外还包含作为另外的晶相的焦硅酸锂。
优选的是,根据本发明的玻璃陶瓷具有至少20重量%,优选25至55重量%,且特别优选30至55重量%的焦硅酸锂晶体。
进一步优选的是,根据本发明的玻璃陶瓷具有0.2至28重量%,且特别优选0.5至25重量%的低石英晶体。
根据本发明的玻璃陶瓷除了硅酸锂和低石英以外还可以包含另外的晶相,如磷灰石,硅铝酸铯,并且特别是磷酸锂。然而,方石英的量应尽可能小,且特别是应该低于1.0重量%。特别优选的是,根据本发明的玻璃陶瓷基本上不含方石英。
所形成的晶相的类型和特别是所形成的晶相的量可以通过起始玻璃的组成以及用于由起始玻璃制备玻璃陶瓷的热处理来控制。实施例参考起始玻璃的组分和使用的热处理中的变化对此进行说明。
所述玻璃陶瓷具有优选至少200MPa,且特别优选250至460MPa的高双轴断裂强度。双轴断裂强度是根据ISO 6872(2008)(三球上活塞测试(piston-on-three-balls test))测定的。
特别令人惊讶的是,尽管具有这样高的断裂强度,但是根据本发明的玻璃陶瓷还是可以借助计算机辅助的铣削和磨削设备容易且快速地机械加工,以赋予玻璃陶瓷例如牙科修复体的形状。
根据本发明的玻璃陶瓷的热膨胀系数CTE(在100至500℃范围内测量的)优选为9.5至14.0·10-6K-1。CTE根据ISO 6872(2008)确定。热膨胀系数特别地通过存在于玻璃陶瓷中的晶相的类型和量以及玻璃陶瓷的化学组成来调节至期望的值。
玻璃陶瓷的半透明度是根据英国标准BS 5612以对比值(CR值)的形式确定的,且该对比值优选为40至92。
在根据本发明的玻璃陶瓷的情况下存在的性质的特定组合甚至使其被用作牙科材料并且特别是用作用于制备牙科修复体的材料。
本发明同样涉及具有相应组成的各种前驱体,根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷可以由这些前驱体通过热处理制备。这些前驱体是具有相应组成的起始玻璃和具有相应组成的具有核的起始玻璃。术语“相应组成”是指这些前驱体以与玻璃陶瓷相同的量包含相同的组分,其中除了氟以外的组分都是以氧化物计算的,这对于玻璃和玻璃陶瓷是常见的。
因此,本发明还涉及包含根据本发明的焦硅酸锂-低石英玻璃陶瓷的组分的起始玻璃。
因此,根据本发明的起始玻璃特别包含形成具有作为主晶相的硅酸锂和作为另外的晶相的低石英的根据本发明的玻璃陶瓷所需的适合量的SiO2和Li2O。此外,起始玻璃还可以包含其他组分,如以上针对根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷规定的。所有那些对于根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷的组分而言指定为优选的实施方案对于该起始玻璃的组分而言也是优选的。
本发明还涉及这样的起始玻璃,其包含用于硅酸锂、焦硅酸锂和/或低石英的结晶的核。
首先通过对起始玻璃的热处理来制备具有核的另外的前驱体起始玻璃。然后可以通过对该另外的前驱体的热处理来制备根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。优选通过对具有核的起始玻璃的热处理来形成根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。
优选的是,使起始玻璃在400至600℃,特别是450至550℃的温度下经受优选5至120min,特别是10至60min的时间段的热处理,以制备具有用于硅酸锂、焦硅酸锂和/或低石英的结晶的核的起始玻璃。
进一步优选的是,使具有核的起始玻璃在700至900℃的温度下经受特别是1至120min,优选5至120min,特别优选10至60min的时间段的热处理,以制备硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。为了制备硅酸锂-低石英玻璃陶瓷,具有核的起始玻璃的热处理特别优选地在700至880℃,特别是750至850℃下进行优选5至120min,特别优选10至60min的时间段。
本发明还涉及用于制备根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷的方法,其中使起始玻璃或具有核的起始玻璃在700至900℃的温度下经受至少一次特别是1至120min,优选5至120min,且特别优选10至60min的时间段的热处理。
可以使起始玻璃和具有核的起始玻璃经受至少一次热处理,例如以固体玻璃坯料、粉末压块(powder compact)或粉末的形式。
在根据本发明的方法中进行的至少一次热处理也可以在根据本发明的起始玻璃或根据本发明的具有核的起始玻璃的热压制或烧结(sinterng-on)过程中进行。
在优选的实施方案中,根据本发明的方法包括:
(a)在400至600℃的温度下起始玻璃的热处理,以形成具有核的起始玻璃,和
(b)在700至900℃的温度下具有核的起始玻璃的热处理,以形成硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。
在(a)和(b)中进行的热处理的持续时间特别是5至120min,且优选10至60min。
为了制备起始玻璃,所述程序特别是在特别是1300至1600℃的温度下将适合的起始材料,如碳酸盐、氧化物、磷酸盐和氟化物的混合物熔融2至10h。为了实现特别高的均质性,将获得的玻璃熔体倒入水中,以形成颗粒状玻璃材料,然后再次将得到的颗粒熔融。
然后可以将熔体倒入模具中,以制备起始玻璃的坯料,即所谓的固体玻璃坯料或整块坯料。
也可以再次将熔体放入水中,以制备颗粒。可以在研磨之后,以及任选地添加另外的组分诸如着色剂和荧光剂之后,压制该颗粒,以形成坯料,即所谓的粉末压块。
最后,还可以在颗粒化之后,加工起始玻璃以形成粉末。
然后,使例如呈固体玻璃坯料、粉末压块形式或呈粉末形式的起始玻璃经受至少一次热处理。优选的是,首先进行第一次热处理,以制备根据本发明的具有适合用于形成硅酸锂、焦硅酸锂和/或低石英晶体的核的起始玻璃。然后通常使具有核的玻璃在更高的温度下经受至少一次另外的温度处理,以实现硅酸锂,特别是焦硅酸锂和低石英的结晶。
根据本发明的玻璃陶瓷和根据本发明的玻璃特别是以如下形式存在:粉末;颗粒;或任何形状和尺寸的坯料,例如整块坯料,诸如薄片(platelet)、立方体或柱体;或粉末压块,以未烧结、部分烧结或致密烧结的形式。它们可以以这些形式被容易地进一步加工。然而,它们也可以以牙科修复体,诸如嵌体、高嵌体、牙冠、饰面、小面或基牙的形式存在。
可以由根据本发明的玻璃陶瓷和根据本发明的玻璃制备牙科修复体,诸如齿桥、嵌体、高嵌体、牙冠、饰面、小面或基牙。因此,本发明还涉及它们用于制备牙科修复体的用途。优选的是,通过压制或机械加工赋予玻璃陶瓷或玻璃希望的牙科修复体的形状。
压制通常在升高的压力和升高的温度下进行。优选的是,压制在700至1200℃的温度下进行。进一步优选的是,在2至10巴的压力下进行压制。在压制期间,通过所用材料的粘滞流动(viscous flow)来实现所希望的形状变化。根据本发明的起始玻璃,且特别是根据本发明的具有核的起始玻璃,和根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷可用于压制。特别地,根据本发明的玻璃和玻璃陶瓷可以以任意形状和尺寸的坯料的形式来使用,例如固体坯料或粉末压块,例如呈未烧结、部分烧结或致密烧结的形式。
机械加工通常通过材料去除方法和特别地通过铣削和/或磨削来进行。特别优选的是,机械加工在CAD/CAM工艺期间进行。根据本发明的起始玻璃、根据本发明的具有核的起始玻璃和根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷可用于机械加工。特别地,根据本发明的玻璃和玻璃陶瓷可以以坯料的形式来使用,例如固体坯料或粉末压块,例如呈未烧结、部分烧结或致密烧结的形式。根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷优选用于机械加工。
在例如通过压制或机械加工制备根据需要成形的牙科修复体后,它仍然可以被热处理以降低例如所用的多孔粉末压块的孔隙率。
然而,根据本发明的玻璃陶瓷和根据本发明的玻璃也适合作为涂层材料,例如用于陶瓷和玻璃陶瓷的涂层材料。因此,本发明还涉及根据本发明的玻璃或根据本发明的玻璃陶瓷用于涂布特别是陶瓷和玻璃陶瓷的用途。
本发明还涉及用于涂布陶瓷、金属、金属合金和玻璃陶瓷的方法,其中将根据本发明的玻璃陶瓷或根据本发明的玻璃施用至陶瓷或玻璃陶瓷,并暴露于升高的温度。
特别地,这可通过烧结,或使用适合的玻璃焊料或玻璃粘合剂接合借助CAD/CAM制备的上层结构(overstructure),和优选地通过压紧(pressing-on)来进行。在烧结的情况下,将玻璃陶瓷或玻璃以常规方式,例如作为粉末,施加到待涂布的材料,诸如陶瓷或玻璃陶瓷,然后在升高的温度下烧结。在优选的压紧的情况下,在例如700至1200℃的升高的温度下,并且伴随着施加例如2至10巴的压力,将根据本发明的玻璃陶瓷或根据本发明的玻璃压紧,例如以粉末压块或整块坯料的形式。为此,特别是可以使用在EP231773中描述的方法和其中公开的压制炉。适合的炉为例如得自列支敦士登的Ivoclar Vivadent AG的Programat EP 5000。
优选的是,在涂布过程结束后,根据本发明的玻璃陶瓷以硅酸锂,特别是作为主晶相的焦硅酸锂,以及作为另外的晶相的低石英存在,因为这样的玻璃陶瓷具有特别好的性能。
由于根据本发明的玻璃陶瓷和根据本发明的玻璃的上述性能,它们特别适合用于牙科学。因此,根据本发明的玻璃陶瓷或根据本发明的玻璃作为牙科材料的用途,且特别是用于制备牙科修复体的用途,或作为用于牙科修复体诸如牙冠、齿桥和基牙的涂层材料的用途也是本发明的主题。
以下参照非限制性实施例更加详细地解释本发明。
实施例
实施例1至34-组成和晶相
通过将相应的起始玻璃熔融以及随后的用于受控的成核和结晶的热处理,制备总共34种具有表I中规定的组成的根据本发明的玻璃和玻璃陶瓷。
表I中还规定了用于受控的成核和受控的结晶的热处理。适用以下含义
Tg 借助DSC测定的玻璃化转变温度
TS和tS 用于熔融起始玻璃的温度和时间
TKb和tKb 用于起始玻璃的成核的温度和时间
TC和tC 用于结晶的温度和时间
T压制和t压制 用于通过热压制结晶的温度和时间
CR值 使用以下根据英国标准BS 5612测定玻璃陶瓷的对比值
装置:CM-3700d分光计(Konica-Minolta)
测量参数:
测量区域:7mm x 5mm
测量类型:反射率/反射
测量范围:400nm-700nm
样品尺寸:
直径:15-20mm
厚度:2mm+/-0.025mm
平面平行度:+/-0.05mm
表面粗糙度:约18μm。
CTE 根据ISO 6872(2008)在100至500℃的范围内测定的玻璃陶瓷的热膨胀系数。
σ双轴 根据牙科标准ISO 6872(2008)测量的双轴断裂强度
晶相的量借助Rietveld方法测定。为此,使用相应的玻璃陶瓷的粉末,其与作为内标的Al2O3(产品名称:Taimicron TM-DAR,来自:Taimei Chemicals,Co.Ltd.,Japan)以50重量%的玻璃陶瓷与50重量%的Al2O3的比例混合。将该混合物用丙酮制浆以实现尽可能良好的充分混合。然后将混合物在约80℃下干燥。然后借助来自Bruker的D8Advance衍射仪,使用CuKα辐射和0.014°2θ的步长获得10至100°2θ范围内的衍射图。然后用来自Bruker的TOPAS软件评价该衍射图,并确定相比例。对于所有衍射图,使用Li3PO4微晶尺寸的约30nm的下限。
为了制备根据本发明的玻璃和玻璃陶瓷,首先将来自常规原料的100至200g范围内的起始玻璃在1500℃或1400℃下熔融1-3小时的时间段,其中熔融非常容易地实现,不会形成气泡或条纹。通过将起始玻璃倒入水中,制备玻璃熔块,然后在1500℃或1400℃下将其第二次熔融1小时以均质化。
起始玻璃在460至550℃的温度下的第一次热处理导致形成具有核的玻璃。由于在760至880℃下进一步热处理,这些含有核的玻璃结晶以形成具有作为主晶相的硅酸锂和作为另外的晶相的低石英的玻璃陶瓷,如通过X射线衍射测试确定的。因此,获得了根据本发明的硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。
A)固体玻璃块
在实施例1-26、28和31-34中,由固体玻璃块制备玻璃陶瓷。为此,在温度Ts下再次对得到的玻璃颗粒进行时间段ts的熔融。然后将得到的起始玻璃的熔体倒入石墨模具中,以制备固体玻璃块。然后在温度TKb下对这些玻璃整块材料进行时间段tKb的应力消除,借此能够发生成核。然后将含有核的起始玻璃加热到温度TC,持续时间段tC。根据本发明的具有作为主晶相的焦硅酸锂以及作为另外的相的低石英的玻璃陶瓷从而形成,如可以在室温下通过X射线衍射测试确定的。
认为在该方法变形中,已经发生焦硅酸锂和低石英的大量结晶。
B)粉末压块
在实施例27中,由粉末压块制备玻璃陶瓷。为此,将得到的玻璃颗粒在氧化锆研磨机中研磨至<90μm的粒径。然后将约4g该粉末压制,以形成圆柱形坯料,并且在烧结炉(来自Ivoclar Vivadent AG的)中在温度TC下对其进行tC的保持时间的烧结,以形成致密的玻璃陶瓷体。通过烧结形成根据本发明的具有作为主晶相的硅酸锂以及作为另外的相的焦硅酸锂和低石英的玻璃陶瓷,如可以在室温下通过X射线衍射测试确定的。
C)由根据A)的块制备牙科修复体
在CAD/CAM单元中机械加工根据实施例1-26、28和31-34制备的玻璃陶瓷块,以形成希望的牙科修复体,如牙冠。为此,用合适的夹具提供结晶的块,然后在得自德国的Sirona Dental GmbH的inLab MC XL研磨单元中赋予其希望的形状。为了加工根据本发明的坯料,可以使用与列支敦士登的Ivoclar Vivadent的商用e.max CAD块相同的研磨参数。
D)玻璃陶瓷的热压制
在规定其T压制和t压制的实施例19中,通过热压制由固体玻璃块制备玻璃陶瓷。
为此,在温度Ts下再次对得到的玻璃颗粒进行时间段ts的熔融。然后将得到的起始玻璃的熔体倒入预加热过的钢模具中,以制备棒状物(rod)。然后在温度TKb下对这些整块玻璃棒状物进行时间段tKb的应力消除,借此能够发生成核。然后锯开这些棒状物,以形成质量为约4至6g的小圆柱(cylinder)。这些小圆柱然后在温度TC下结晶tC的时间段。然后在温度T压制下在热压制炉中对成核且结晶的圆柱进行压制,并持续t压制的保持时间,以形成成形体。根据本发明的具有作为主晶相的焦硅酸锂以及作为另外的晶相的低石英的玻璃陶瓷在热压制后形成,如可以在室温下通过对所形成的成形体的X射线衍射测试确定的。
E)成核玻璃的烧结
在实施例29中,起始玻璃在1500℃下熔融2h,然后在水中淬火。然后将得到的玻璃颗粒在温度TKb下成核并持续时间tKb。将成核的起始玻璃粉碎以形成平均粒径为20μm的粉末。由该成核的玻璃粉末制备测试片以测定热膨胀并测定光学性能,并在TC的温度下进行时间tC的结晶和致密烧结。在致密烧结之后,形成根据本发明的具有作为主晶相的焦硅酸锂和作为进一步的另外的相的低石英的玻璃陶瓷,如可以在室温下通过对所形成的成形体的X射线衍射测试确定的。
表1
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
Claims (22)
1.一种硅酸锂-低石英玻璃陶瓷,其包含作为主晶相的硅酸锂,以及作为另外的晶相的低石英。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷,其包含59.0至79.0重量%,优选64.0至78.0重量%,且特别优选64.0至76.0重量%的SiO2,或68.0至79.0重量%,优选69.0至78.0重量%,且特别优选70.0至76.0重量%的SiO2。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷,其包含8.0至15.0重量%,优选9.0至14.0重量%,且特别优选10.0至13.5重量%的Li2O。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含0至9.0重量%,优选2.0至6.0重量%,且特别优选3.0至5.0重量%的P2O5。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含1.0至8.0重量%,且优选2.0至7.0重量%的一价元素的氧化物MeI 2O,所述一价元素的氧化物MeI 2O选自K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O及其混合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含0至5.0重量%,优选1.0至4.0重量%且特别优选2.0至3.5重量%的K2O。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含1.0至9.0重量%,优选2.0至8.0重量%,且特别优选3.0至7.0重量%的二价元素的氧化物MeIIO,所述二价元素的氧化物MeIIO选自CaO、MgO、SrO、ZnO及其混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含1.0至6.0重量%,特别是1.5至6.0重量%,优选2.0至5.5重量%,特别优选3.1至5.5重量%和非常特别优选3.4至5.0重量%的MgO。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含0至8.0重量%,优选1.0至7.0重量%,且特别优选2.0至6.5重量%的三价元素的氧化物MeIII 2O3,所述三价元素的氧化物MeIII 2O3选自Al2O3、B2O3、Y2O3、La2O3、Ga2O3、In2O3及其混合物。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含1.0至6.0重量%和优选2.0至5.0重量%的Al2O3。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含摩尔比在2.2至4.1,优选2.2至3.8,且特别优选2.2至3.5范围内的SiO2和Li2O。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的玻璃陶瓷,其包含作为主晶相的焦硅酸锂或硅酸锂,且优选作为主晶相的焦硅酸锂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的玻璃陶瓷,其具有至少20重量%,优选25至55重量%,且特别优选30至55重量%的焦硅酸锂晶体。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的玻璃陶瓷,其具有0.2至28重量%,且优选0.2至25重量%的低石英晶体。
15.一种起始玻璃,其包含根据权利要求1至11中任一项所述的玻璃陶瓷的组分。
16.根据权利要求14所述的起始玻璃,其包含用于硅酸锂、焦硅酸锂和/或低石英的结晶的核。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的玻璃陶瓷或根据权利要求15或16所述的起始玻璃,其中所述玻璃陶瓷和所述起始玻璃以粉末、颗粒、坯料或牙科修复体的形式存在。
18.用于制备根据权利要求1至14中任一项所述的玻璃陶瓷的方法,其中使根据权利要求15或16所述的起始玻璃在700℃至900℃的范围内经受至少一次热处理。
19.根据权利要求18所述的方法,其中
(a)使起始玻璃在400至600℃的温度下经受热处理,以形成具有核的起始玻璃,和
(b)使具有核的起始玻璃在700℃至900℃的温度下经受热处理,以形成硅酸锂-低石英玻璃陶瓷。
20.根据权利要求1至14或17中任一项所述的玻璃陶瓷或根据权利要求15、16或17所述的起始玻璃作为牙科材料,优选用于涂布牙科修复体,且特别优选用于制备牙科修复体的用途。
21.根据权利要求20所述的用于制备牙科修复体的用途,其中通过压制或机械加工赋予所述玻璃陶瓷希望的牙科修复体的形状,特别是齿桥、嵌体、高嵌体、饰面、基牙、部分冠、牙冠或小面的形状。
22.用于制备牙科修复体、特别是齿桥、嵌体、高嵌体、饰面、基牙、部分冠、牙冠或小面的方法,其中通过压制或机械加工,特别是通过在CAD/CAM工艺过程中的压制或机械加工,赋予根据权利要求1至14中任一项所述的玻璃陶瓷希望的牙科修复体的形状。
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