DE202011110671U1

DE202011110671U1 - Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken und Verwendung derselben

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Publication number: DE202011110671U1
Application number: DE202011110671.7U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Degudent GmbH; Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Degudent GmbH; Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2015-12-15
Anticipated expiration: 2021-06-23
Also published as: KR20140009166A; US9125812B2; RU2604601C2; DE102010050275A1; CA2814156A1; BR112013010186B1; BR112013010186B8; EP2635537A1; US20150376053A1; CA2814156C; CN103201229A; AU2011325524A1; JP2013543831A; CN103201229B; BR112013010186A2; WO2012059143A1; JP5808416B2; EP2635537B1; RU2013114423A; AU2011325524B2

Abstract

Lithiumsilicatglaskeramik mit folgender Zusammensetzung: 50 bis. 64 Gew.-% SiO2, 17 bis. 20 Gew.-% Li2O, 8 bis. 20 Gew.-% ZrO2, 1 bis. 3 Gew.-% K2O, 1 bis. 3 Gew.-% Al2O3, und 4 bis. 6 Gew.-% Additive.

Description

Die Erfindung betrifft auf dem Lithiummetasilikatsystem (Li₂O·SiO₂ (Li₂SiO₃)) beruhende Glaskeramiken, die auf einfache Weise in einer Zwischenstufe der Kristallisation mechanisch bearbeitbar sind und nach vollständiger Kristallisation eine hochfeste, hochtransluzente und chemisch stabile Glaskeramik darstellen.
Bei dem Lithiumoxid-Siliciumdioxid-System sind Lithiumdisilikat(Li₂O·2SiO₂(Li₂Si₂O₅))-Glaskeramiken aus der Literatur gut bekannt, und auf diesem Glaskeramiksystem beruhen mehrere Patente. In EP-B-536 497 werden zum somit Beispiel selbstglasierte Lithiumdisilikat-Glaskeramikgegenstände für die Herstellung von Tafelgeschirr beschrieben, und in EP-B-536 572 Lithiumdisilikat-Glaskeramiken, die durch Aufstreuen eines gefärbten feinteiligen Glases auf deren Oberfläche als Auskleidungselemente für Bauzwecke verwendet werden können.
Ein Schwerpunkt der patentierten Lithiumdisilikat-Glaskeramiken liegt bei Dentalanwendungen. Das Lithiumdisilikatsystem ist hier für die Herstellung von durch CAD/CAM verarbeitbaren Glaskeramiken sehr geeignet, da die Kristallisation hier mittels der Lithiummetasilikatphase bewirkt wird (siehe S. D. Stookey: "Chemical Machining of Photosensitive Glass", Ind. Eng. Chem., 45, 115–118 (1993) und S. D. Stookey: ”Photosensitively Opacifiable Glass” US-A-2 684 911 (1954)). Diese Lithiummetasilikat-Glaskeramiken weisen in dieser Zwischenstufe solch geringe Festigkeiten auf, dass sie mittels CAD/CAM mühelos verarbeitet werden können (M.-P. Borom, A. M. Turkalo, R. H. Doremus: "Strength and Microstructure in Lithium Disilicate Glass Ceramics", J. Am. Ceram. Soc., 58, Nr. 9–10, 385–391 (1975) und M.-P. Borom, A. M. Turkalo, R. H. Doremus: ”Verfahren zum Herstellen von Glaskeramiken” (Method for the production of glass ceramics) DE-A-24 51 121 (1974)). Dentalwerkstoffe mit hohen Festigkeiten werden erst durch die anschließende Umwandlung zur Bildung von Lithiumdisilikat in einer zweiten Kristallisationsstufe erhalten.
Dieses Prinzip wird genutzt, um zunächst eine Glaskeramik in einem zweistufigen Kristallisationsprozess herzustellen, wobei die Glaskeramik mechanisch, z. B. mittels CAD/CAM-Prozessen, mühelos verarbeitet werden kann, und um diese anschließend in einer zweiten Kristallisationsstufe zu verarbeiten, um eine Dentalglaskeramik zu bilden. Dieses Verfahren ist geeignet, um Zahnrestaurationen gemäß dem so genannten Chair-Side-Verfahren nutzen zu können. Bei diesem Verfahren wird eine individuell angepasste Krone/Onlay/Inlay nach der ersten Kristallisationsstufe mittels CAD/CAM aus einem Glaskeramikblock herausgefräst, in der Zahnarztpraxis wird diese in einem Spezialofen der zweiten Kristallisationsstufe unterzogen und direkt bei dem ersten und einzigen Zahnarztbesuch am Patienten verwendet ( DE 10 2005 028 637 ). Bei dem Pressverfahren oder bei der mechanischen Bearbeitung mit anschließender Charakterisierung oder individueller Anpassung kann eine Nutzung durch den Zahntechniker auch unter Berücksichtigung geeigneter Farben oder Schichtkeramiken bewirkt werden.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Glaskeramiken bereitzustellen, die verbesserte Festigkeitswerte und auch eine verbesserte Transluzenz sowie eine verbesserte chemische Beständigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken mit den Merkmalen von Anspruch 1, das Verfahren zum Herstellen einer Dentalrestauration mit den Merkmalen von Anspruch 17 und eine geformte Dentalrestauration nach Anspruch 20 gelöst. Die Verwendung der Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken wird in Anspruch 19 beschrieben. Die weiteren Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterentwicklungen auf.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden Glaszusammensetzungen in dem Grundsystem SiO₂-Li₂O-ZrO₂ entwickelt, die Lithiummetasilikat als alleinige oder als Hauptkristallphase (> 50%) aufweisen. Zirkonoxid dient hierbei als Stabilisator der Restglasphase und kann vollständig oder teilweise durch Oxide von Hafnium, Germanium, Cer, Lanthan, Yttrium, Titan und Zink ersetzt werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass in diesem System Lithiummetasilikat-Glaskeramiken, die hervorragende Festigkeitswerte, außerordentliche Transluzenz und sehr gute chemische Beständigkeiten aufweisen, hergestellt werden können.
Es zeigte sich, dass sich ZrO₂ oder andere Stabilisatoren mit bis zu 20 Gew.-% in das Glas einbauen lassen, ohne die Struktur signifikant zu beeinflussen. Entgegen allen Erwartungen kristallisiert das ZrO₂ bzw. andere Stabilisatoren hierbei nicht als eigene Kristallphase aus, sondern verbleibt vollständig oder weitgehend in der amorphen Restglasphase. Durch den hohen Anteil von ZrO₂ oder anderen Stabilisatoren werden in dieser amorphen Phase die mechanischen und chemischen Beständigkeiten enorm verbessert, was auch zu verbesserten Eigenschaften der gesamten Dentalglaskeramik (Kristallphase(n) und Restglasphase), wie etwa zum Beispiel Endfestigkeit und Säurelöslichkeit, führt.
Das Verfahren ist auch für einen zweistufigen Herstellungsprozess aus dem Ausgangsglas geeignet, wobei eine teilweise Kristallisation des Lithiummetasilikats in der ersten Bearbeitungsstufe bewirkt wird, was eine gute CAD/CAM-Bearbeitung möglich macht. In der zweiten Bearbeitungsstufe wird eine Zunahme des Kristallphasenanteils (primäres Lithiummetasilikat) bewirkt, was zu den hohen Festigkeitswerten führt. Der wichtigste Grund für die überraschend hohen Festigkeiten bei dem Lithiummetasilikatsystem wird hierbei dem hohen Anteil von Zirkonoxid oder anderen Stabilisatoren (> 8 MA) zugeschrieben.
Durch die geringe Kristallitgröße der Glaskeramiken wird eine hohe Transluzenz sichergestellt. Durch den hohen Anteil von Zirkonoxid in der Glasphase und die angereicherte SiO₂-Menge in der Restglasphase verglichen mit Lithiumdisilikat-Glaskeramiken (Lithiumdisilikat = Lithiummetasilikat + SiO₂) wird ferner eine gute chemische Stabilität sichergestellt.
Erfindungsgemäß werden Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken mit der folgenden Zusammensetzung vorgesehen:
50 bis 75 Gew.-% SiO₂,
10 bis 25 Gew.-% Li₂O,
5 bis 30 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus den Oxiden von Zr, Hf, Ge, La,
Y, Ce, Ti, Zn oder deren Mischungen,
0 bis 8 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O, 0 bis 8 Gew.-% Al₂O₃ und 0 bis 15 Gew.-% Zusätze.
Vorzugsweise weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
50 bis 75 Gew.-% SiO₂,
10 bis 25 Gew.-% Li₂O,
5 bis 30 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂ und/oder HfO₂,
0 bis 8 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0 bis 8 Gew.-% Al₂O₃ und
0 bis 15 Gew.-% Zusätze.
Bevorzugterweise weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
50 bis 70 Gew.-% SiO₂,
15 bis 22 Gew.-% Li₂O,
8 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus den Oxiden von Zr, Hf, Ge, La,
Y, Ce, Ti, Zn oder deren Mischungen,
0,1 bis 4 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 4 Gew.-% Al₂O₃ und
2 bis 8 Gew.-% Zusätze.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
50 bis 70 Gew.-% SiO₂,
15 bis 22 Gew.-% Li₂O,
8 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂ und/oder HfO₂,
0,1 bis 4 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 4 Gew.-% Al₂O₃ und
2 bis 8 Gew.-% Zusätze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
50 bis 64 Gew.-% SiO₂,
17 bis 20 Gew.-% Li₂O,
8 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂ und/oder HfO₂,
1 bis 3 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
1 bis 3 Gew.-% Al₂O₃ und
4 bis 6 Gew.-% Zusätze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
55 bis 64 Gew.-% SiO₂,
10 bis 20 Gew.-% Li₂O,
8 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂, HfO₂ oder Mischungen derselben,
0 bis 5 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 5 Gew.-% Al₂O₃ und auch 0 bis 10 Gew.-% Zusätze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Gläser oder Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung auf:
55 bis 60 Gew.-% SiO₂,
10 bis 20 Gew.-% Li₂O,
8 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂, HfO₂ oder Mischungen derselben,
0 bis 5 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 5 Gew.-% Al₂O₃ und auch 0 bis 10 Gew.-% Zusätze.
Weiterhin ist ein Glas oder eine Glaskeramik mit der folgenden Zusammensetzung bevorzugt:
55 bis 64 Gew.-% SiO₂,
10 bis 20 Gew.-% Li₂O,
10 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂, HfO₂ oder Mischungen derselben,
0 bis 5 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 5 Gew.-% Al₂O₃ und auch
0 bis 10 Gew.-% Zusätze.
Eine weitere bevorzugte Zusammensetzung umfasst
55 bis 60 Gew.-% SiO₂,
10 bis 20 Gew.-% Li₂O,
10 bis 20 Gew.-% eines Stabilisators gewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO₂, HfO₂ oder Mischungen derselben,
0 bis 5 Gew.-% K₂O und/oder Na₂O,
0,1 bis 5 Gew.-% Al₂O₃ und auch
0 bis 10 Gew.-% Zusätze.
Der Stabilisator ist vorzugsweise ZrO₂ und/oder HfO₂. Vorzugsweise ist der Stabilisator im Wesentlichen in einem amorphen Zustand vorhanden.
In dem Glas oder in der Glaskeramik können als Zusätze Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Keimbildnern, Fluoreszenzstoffen, Farbstoffen, insbesondere Glasfärbeoxiden, Farbpigmenten und Mischungen derselben enthalten sein.
Wie bei allen Gläsern und Glaskeramiken haben manche Komponenten Auswirkungen auf mehrere Eigenschaften. Zum Beispiel kann Titanoxid als Keimbildner und Färbemittel dienen. Die meisten der Seltenerdmetalloxide wirken sich auf Farbe und Fluoreszenz aus. Manche Komponenten können gleichzeitig amorph sein, in kristalline Phasen eingebaut sein oder eigene kristalline Phasen bilden.
Die Keimbildner werden vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Phosphoroxid, Titanoxid, Zinnoxid, Mischungen derselben und Edelmetallen, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugter 2 bis 8 Gew.-% und am bevorzugtesten 4 bis 8 Gew.-%, gewählt.
Die Fluoreszenzmittel werden vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Oxiden von Wismut, Seltenerdelementen wie Neodym, Praseodym, Samarium, Erbium und Europium und Mischungen derselben, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 4 Gew.-% und am bevorzugtesten 1 bis 3 Gew.-%, ausgewählt.
Die Glasfärbeoxide werden vorzugsweise aus der Gruppe von Oxiden von Eisen, Titan, Cer, Kupfer, Chrom, Kobalt, Nickel, Mangan, Selen, Silber, Indium, Gold, Vanadium, Seltenerdelementen wie Neodym, Praseodym, Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Yttrium und Mischungen derselben, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 6 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 5 Gew.-% und am bevorzugtesten 1 bis 4 Gew.-%, ausgewählt.
Die Farbpigmente können dotierte Spinelle sein, die vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 6 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 5 Gew.-% und am bevorzugtesten 1 bis 4 Gew.-%, enthalten sind.
Ferner werden Zusätze vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Boroxid, Phosphoroxid, Fluor, Natriumoxid, Bariumoxid, Strontiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Calciumoxid, Yttriumoxid, Titanoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Lanthanoxid und Mischungen derselben gewählt, die vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten sind.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren für die vorstehend beschriebenen Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Dentalrestauration, welche das vorstehend beschriebene Lithiumsilikatglas bzw. die vorstehend beschriebene Lithiumsilikat-Glaskeramik umfasst, vorgesehen, wobei

a) als Ausgangsmaterial ein Glas bereitgestellt wird, das die Komponenten der Glaskeramik umfasst,
b) zum Herstellen einer Glaskeramik, die Lithiummetasilikat als ausschließliche oder Hauptkristallphase umfasst, das Glas einer ersten Wärmebehandlung unterzogen wird,
c) die Glaskeramik von b) einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei weiteres Metasilikat von der Glasphase getrennt wird. Das Lithiummetasilikat liegt als Hauptkristallphase vor.

Die erste Wärmebehandlung wird dabei bevorzugt über einen Zeitraum von 1 bis 200 Minuten bei einer Temperatur von 620°C bis 950°C durchgeführt. Besonders bevorzugt ist es, die erste Wärmebehandlung über einen Zeitraum von 10 bis 60 Minuten bei Temperaturen von 650°C bis 750°C durchzuführen.
Die weitere Kristallisation des Lithiummetasilikats erfolgt bevorzugt über einen Zeitraum von 5 bis 200 Minuten bei Temperaturen zwischen 800°C und 1.040°C, besonders bevorzugt über einen Zeitraum von 5 bis 30 Minuten zwischen 800°C und 870°C.
Die erfindungsgemäßen Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken werden als Dentalwerkstoff oder als Komponente eines Dentalwerkstoffs verwendet.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls ein geformtes Dentalerzeugnis, das das vorstehend beschriebene Lithiumsilikatglas oder die vorstehend beschriebene Lithiumsilikat-Glaskeramik umfasst, vorgesehen. Die geformten Dentalerzeugnisse sind dadurch insbesondere in der Form eines Inlays, eines Onlays, einer Brücke, eines Sekundärteils, einer Verblendung, eines Veneers, einer Facette, einer Krone, einer Teilkrone, eines Gerüsts oder einer Kappe vorhanden.
Die Lithiumsilikatgläser oder -glaskeramiken mit den folgenden Zusammensetzungen sind weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung:
Der Gegenstand gemäß der Anmeldung soll unter Bezug auf die folgenden Figuren und Beispiele näher erläutert werden, ohne den Gegenstand auf diese Varianten zu beschränken.
1 ist eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme einer aus dem Stand der Technik bekannten Glaskeramik.
2 ist eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme einer erfindungsgemäßen Glaskeramik.
3 ist eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme einer Glaskeramik mit einem geringen Gehalt eines Stabilisators.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, zeigt die erfindungsgemäße Glaskeramik viel bessere Ergebnisse, die zu einer höheren Transluzenz führen, als die Glaskeramik des Stands der Technik von 1.
Die Glaskeramik von 3 weist eine geringere Menge eines Stabilisators (4 Gew.-%) auf und zeigt eine Anzahl an weißen Flecken des Stabilisators (ZrO₂), was eine undurchsichtige Keramik ergibt, die in dem Dentalgebiet unerwünscht ist.
Beispiel 1

In Tabelle 1 sind beispielhaft aufgeführte Zusammensetzungen angegeben, aus denen sich Metasilikat-Glaskeramiken mit hohem Zirkonoxidanteil für das Dentalgebiet herstellen lassen. Tabelle 1 (Angaben in Gewichtsprozent)

	G1	G2	G3	G4	G5	G6
SiO₂	63,5	63,5	59,0	59,0	63,5	63,5
Li₂O	12,9	13,9	18,0	19,0	12,9	12,9
ZrO₂	10,0	9,0	12,0	12,0	12,3	11,0
Al₂O₃	4,7	5,1	4,5	4,5	3,9	4,4
P₂O₅	4,5	4,5	3,5	3,5	3,7	4,2
K₂O	4,4	4,0	3,0	2,0	3,6	4,0

Die Gläser wurden bei 1.500°C geschmolzen und in Metallformen gegossen, um Blöcke zu bilden. Die Blöcke wurden in dem Ofen bei 560°C spannungsarmgeglüht und langsam abgekühlt. Für die verschiedenen Charakterisierungsprozesse wurden die Glasblöcke geteilt und einer ersten Kristallisationsbehandlung unterzogen. Hierzu wurden die Gläser 10 bis 120 Minuten lang bei 600°C bis 750°C gelagert. Dadurch wurden Glaskeramiken mit Festigkeitswerten von 150 MPa auf 220 MPa (gemessen nach DIN ISO 6872) erzeugt. Als Kristallphase wurde hierdurch ausschließlich Lithiummetasilikat ausgebildet. In diesem Zustand ist ein Verarbeiten mittels CAD/CAM-Verfahren sehr einfach möglich.
Die Kristallisation wird 3 bis 15 Minuten lang mit einer zweiten kurzen Kristallisation bei 800°C bis 950°C fortgesetzt, und das Ergebnis ist eine Zunahme der Festigkeit von 300 MPa bis 450 MPa (gemessen nach DIN ISO 6872). Zusätzlich zur Lithiummetasilikatphase kann hierdurch eine weitere zirkonoxidhaltige Kristallphase erzeugt werden. Es ist ebenfalls eine geringe Umwandlung von Lithiummetasilikat zu Lithiumdisilikat möglich. Die eindeutige Hauptkristallphase bleibt das Lithiummetasilikat.
In Tabelle 2 werden die Kristallisationsbedingungen von einzelnen Gläsern und auch die resultierenden Kristallphasen und Festigkeitswerte gezeigt.
Beispiel 2
In Tabelle 3 werden für verschiedene Stabilisatoren beispielhaft genannte feste Zusammensetzungen angegeben, aus denen sich Metasilikat-Glaskeramiken mit hohem Stabilisatorgehalt für das Dentalgebiet herstellen lassen. Tabelle 3

in Gewichtsprozent

SiO₂ 60,0

Li₂O 19,0

P₂O₅ 6,0

Al₂O₃ 2,0

K₂O 2,0

CeO₂ 1,0

Stabilisator SX* 10,0

*SX steht für Zusammensetzungen des Stabilisators S1 bis S5 (siehe Tabelle 4)
Tabelle 4 zeigt Stabilisatoren, die für Dentalanwendungen mit der Zusammensetzung von Tabelle 1 beispielhaft verwendet wurden. Tabelle 4

Stabilisatoren SX

S1 Zirkonoxid: 10%

S2 Germaniumoxid: 10%

S3 Lanthanoxid: 10%

S4 Yttriumoxid: 10%

S5 Zirkonoxid: 6% Titanoxid: 4%
Die Gläser wurden bei 1.500°C geschmolzen und in Metallformen gegossen, um Blöcke zu bilden. Die Blöcke wurden in dem Ofen bei 560°C spannungsarmgeglüht und langsam abgekühlt. Für die verschiedenen Charakterisierungsprozesse wurden die Glasblöcke geteilt und einer ersten Kristallisationsbehandlung unterzogen. Hierzu wurden die Gläser 10 bis 120 Minuten lang bei 600°C bis 750°C gelagert. Dadurch wurden Glaskeramiken mit Festigkeitswerten von 150 MPa bis 220 MPa erzeugt. Als Kristallphase wurde hierdurch ausschließlich Lithiummetasilikat ausgebildet. In diesem Zustand ist ein Verarbeiten mittels CAD/CAM-Verfahren sehr einfach möglich.
Die Kristallisation wird 3 bis 15 Minuten lang mit einer zweiten kurzen Kristallisation bei 800°C bis 950°C fortgesetzt, und das Ergebnis ist eine Zunahme der Festigkeit von 300 MPa auf 450 MPa. Zusätzlich zur Lithiummetasilikatphase kann hierdurch eine zirkonoxidhaltige ergänzende Kristallphase erzeugt werden. Es ist ebenfalls eine kleine Umwandlung von Lithiummetasilikat zu Lithiumdisilikat möglich. Die eindeutige Hauptkristallphase bleibt das Lithiummetasilikat.

In Tabelle 5 werden die Kristallisationsbedingungen von einzelnen Gläsern und auch die resultierenden Kristallphasen und Festigkeitswerte für unterschiedliche Stabilisatoren gezeigt. Tabelle 5

	S1	S2	S3	S4	S5
Kristallisation 1	620°C/60 min	540°C/60 min	615°C/60 min	620°C/60 min	620°C/60 min
Kristallisation 2	850°C/8 min	820°C/8 min	800°C/8 min	820°C/8 min	820°C/8 min
Kristallphasen	Li-Metasilikat, (Li-Disilikat, Li-Phosphat)
Transluzenz	hervorragend	sehr gut	sehr gut	hervorragend	gut
3-Punkt-Biegefestigkeit	418 MPa	341 MPa	325 MPa	363 MPa	358 MPa

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 536497 B [0002]
EP 536572 B [0002]
US 684911 [0003]
DE 2451121 A [0003]
DE 102005028637 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. D. Stookey: ”Chemical Machining of Photosensitive Glass”, Ind. Eng. Chem., 45, 115–118 (1993) [0003]
M.-P. Borom, A. M. Turkalo, R. H. Doremus: ”Strength and Microstructure in Lithium Disilicate Glass Ceramics”, J. Am. Ceram. Soc., 58, Nr. 9–10, 385–391 (1975) [0003]
DIN ISO 6872 [0042]
DIN ISO 6872 [0043]

Claims

Lithiumsilicatglaskeramik mit folgender Zusammensetzung: 50 bis. 64 Gew.-% SiO₂, 17 bis. 20 Gew.-% Li₂O, 8 bis. 20 Gew.-% ZrO₂, 1 bis. 3 Gew.-% K₂O, 1 bis. 3 Gew.-% Al₂O₃, und 4 bis. 6 Gew.-% Additive.
Lithiumsilicatglaskeramik nach Anspruch 1, wobei die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Keimbildnern, fluoreszierenden Substanzen, glasfärbenden Oxiden, gefärbten Pigmenten und Mischungen davon.
Lithiumsilicatglaskeramik nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Keimbildner P₂O₅ in einer Menge von 4 bis 8 Gew.-% ist.
Lithiumsilicatglaskeramik nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das glasfärbende Oxid CeO₂ in einer Menge von 1 bis 4 Gew.-% ist.
Lithiumsilicatglaskeramik nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgender Zusammensetzung: in Gew.-% SiO₂ 60.0 Li₂O 19.0 P₂O₅ 6,0 Al₂O₃ 2,0 K₂O 2,0 CeO₂ 1,0 ZrO₂ 10,0
Lithiumsilicatglaskeramik nach Anspruch 5 erhältlich durch ein Verfahren bei dem a) eine Zusammensetzung nach Anspruch 5 als Ausgangsmaterial bereitgestellt wird, b) das Ausgangsmaterial einer ersten Wärmebehandlung bei 650°C bis 750°C, innerhalb eines Zeitintervalls von 10 to 60 min unterzogen wird zur Herstellung einer Glaskeramik, die Lithiummetasilicat als kristalline Hauptphase oder als einzige kristalline Phase umfasst, c) die Glaskeramik aus Schritt b) einer zweiten Wärmebehandlung bei 800°C bis 870°C, innerhalb eines Zeitintervalls von 5 bis 30 min unterzogen wird, wobei weiteres Metasilicat aus der Glassphase segregiert und als kristalline Hauptphase vorliegt