JP2007210822A - 歯科用セラミックス材の作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温の焼成において変色することなく、安価で簡単に歯牙の象牙質の色調に近似した色調を表現することが可能な歯科用セラミックス材の作製方法を提供する。
【解決手段】必要に応じて更に酸化アルミニウムを０.１〜３０重量％含有させた安定化材を含む酸化ジルコニウムに、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内で混合し、焼成して歯科用セラミックス材を作製する。安定化材としては、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムの群から選ばれた１種以上であり、その含有量が３〜７重量％であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は安価で簡単に歯牙の象牙質の色調に近似した色調を表現することが可能な歯科用セラミックス材の作製方法に関するものである。
一般的に人の歯は表層であるエナメル質から内側の象牙質にかけて、少しずつ透明度が低下している。このため歯科技工士といわれる技術者は、歯科補綴物を作製する場合に、天然歯の色調に近似させるために、表面側に透明度のある材料を使用し、内部に透明度と彩度の低い材料を使用している。
近年、歯科補綴物をセラミックス材で作製する際に、クラウンやブリッジ等の内冠となるセラミックスフレームや、歯科用インプラントの歯肉部を貫通する部材であるセラミックスアバットメントに安定化された酸化ジルコニウムが高い強度を有するために用いられるケースが多いが、酸化ジルコニウムは白色で不透明であるため、これらのセラミックスフレーム及びセラミックスアバットメント表面に透明度の高い材料を築盛した場合には、セラミックスフレーム及びセラミックスアバットメントが透けて見えてしまい審美的に好ましくないので、これを避けるためには表面に材料を築盛する前に多量のオペーカーを使用しなければならず、過大な技量が必要であった。
そして歯科補綴物をセラミックスで作製する際には、セラミックスフレーム及びセラミックスアバットメントの表面に透明度のある材料を築盛した後に、１３５０℃〜１６００℃で焼成するため、これまでに歯科で使用している着色材では着色材が分解してしまい、意図した色調が再現できないことも課題であった。
一方、着色したジルコニウム焼結体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このジルコニウム焼結体を製造するには、着色剤として、Ｐｒ，Ｅｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎから成る群の要素の着色酸化剤を含み、Ｆｅ2Ｏ3，Ｅｒ2Ｏ3，またはＭｎＯ2が好ましいとされているが、この着色剤はＨＣｌへの溶解にによって得られる酸化物の形で添加されなければならないため、１３５０℃〜１６００℃で焼成した場合には着色が損なわれる場合もあり、上記したような種々の着色剤を組合せて使用した場合に歯科で求められる歯牙の象牙質の色調を得ることが困難なものも多く含んでいる。更に、これらの着色剤はＨＣｌへ溶解してから得られる酸化物の形で添加されなければならないため、非常に高価な原料を使用することになるので、製造コストがかかるという問題であった。
また、安定化材を含む酸化ジルコニウムにＥｒ2Ｏ3，Ｐｒ6Ｏ11，Ｆｅ2Ｏ3及びＺｎＯを配合して象牙質色に着色する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、Ｅｒ2Ｏ3等は一度塩酸や硝酸に溶解した溶液にして配合しないとうまく混合できない問題があり、溶液から得られた粉体を仮焼して更に鉄化合物及び亜鉛化合物を添加混合して焼結する必要があるので使用が面倒で煩雑であった。更に、Ｅｒ2Ｏ3，Ｐｒ6Ｏ11を用いると、約１３００℃で分解してしまうので、一般的な安定化材を含む酸化ジルコニウムの焼成温度である１３５０℃〜１６００℃では使用できないという問題があった。
特表２００４−５２７２８０号公報 段落番号００３７，００４０ 特許２５７１６４６号公報
そこで本発明は、高温の焼成において変色することなく、簡単に歯牙の象牙質の微妙な色調を表現することが可能な歯科用セラミックス材の作製方法を提供することを課題とする。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究の結果、安定化材を含む酸化ジルコニウムに、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ所定の範囲内で混合した後に焼成すれば、簡単に歯牙の象牙質の微妙な色調を表現する歯科用セラミックス材を作製することができることを究明して本発明を完成したのである。
即ち本発明は、安定化材を含む酸化ジルコニウムに、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内で混合し、焼成して歯科用セラミックス材を作製することを特徴とする歯科用セラミックス材の作製方法である。
そして、安定化材を含む酸化ジルコニウムが、更に酸化アルミニウムを０.１〜３０重量％含んでいれば、焼結後の強度が向上するので好ましい。
また安定化材としては、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムの群から選ばれた１種以上であり、その含有量が３〜７重量％であることが好ましいのである。
本発明に係る歯科用セラミックス材の作製方法は、高温の焼成において変色することなく、簡単に歯牙の象牙質の微妙な色調を表現することが可能な歯科用セラミックス材の作製方法である。
即ち本発明は、安定化材を含む酸化ジルコニウムに、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内で混合し、焼成して歯科用セラミックス材を作製することを特徴とする歯科用セラミックス材の作製方法である。
本発明に係る歯科用セラミックス材の作製方法において、主原料である安定化材を含む酸化ジルコニウムにおける安定化材としては、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムの群から選ばれた１種以上であり、その含有量が３〜７重量％であることが好ましい。これは、安定化材の含有量が３重量％未満であると酸化ジルコニウムの安定化効果が期待できず、７重量％を超えると靭性が低下してしまい好ましくないからである。
また、主原料である安定化材を含む酸化ジルコニウムは、更に酸化アルミニウムを含み、その酸化アルミニウムの含有量が０.１〜３０重量％であると、焼結後の強度が向上するので好ましい。これは酸化アルミニウムの含有量が０.１重量％未満であると焼結後の強度が向上する効果を期待できず、３０重量％を超えると酸化アルミニウムの含有量が多くなりすぎるため主原料である安定化材を含む酸化ジルコニウムの含有量が少なくなって強度が低下してしまい好ましくないからである。
これらの主原料に、本発明においては、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内で混合し、焼成して歯科用セラミックス材を作製するのである。
これは、これらの着色材において、ピンク色の着色材は酸化アルミニウムに酸化マンガンが固溶しており、黄色の着色材は酸化ジルコニウムに酸化バナジウムが固溶しているので、１３５０℃〜１６００℃で焼成しても分解せず、しかも粉末状で主原料中に添加することができ、そのため高額な原料であるイオン溶液を使用しなくとも着色することができるからである。そして、その含有量はそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内であり、その含有量が０.００１重量％未満では所望の着色効果を得ることができず、５重量％を超えるとその５重量％を超えて含有させた色調が強くなって歯牙の象牙質の色調から懸け離れてしまうからである。
また、酸化マンガンに酸化アルミニウムを固溶していない着色材や酸化バナジウムに酸化ジルコニウムを固溶していない着色材を安定化材を含む酸化ジルコニウムと混合して、１３５０℃〜１６００℃で焼成した際には、着色材が分解してしまい白色の補綴物になってしまうので審美的に好ましくないことを本発明者らは確認済みである。
この本発明に係る歯科用セラミックス材の作製方法により作製した歯科用セラミックス材を使用してセラミックスフレームやセラミックスアバットメントを作製するには、大別して次の二通りの方法がある。
一つは、安定化材を含む酸化ジルコニウムに必要に応じて酸化アルミニウムを混合した主原料中に前述したピンク色と黄色の２種類の着色材を所望量混合し、その後アクリル酸エステル等の有機質のバインダーを混ぜて機械によりプレスしグリーン体を作製し、所定温度まで所定の温度上昇率で加熱することによって有機分を除去した後、仮焼成してＣＡＤ／ＣＡＭ装置などの専用の台座に取り付けてセラミックスフレームやセラミックスアバットメントの外形を研削加工した後に本焼成する方法と、有機分を除去したグリーン体を仮焼成せずに本焼成したものをＣＡＤ／ＣＡＭ装置などの専用の台座に取り付けてセラミックスフレームやセラミックスアバットメントの外形を研削加工する方法である。また、バインダーを予め酸化ジルコニウムと混合してから着色剤を入れてもよいのは勿論である。
また他の一つは、患者の口腔内から採得した印象から口腔内の石膏模型を予め作製し、安定化材を含む酸化ジルコニウムに必要に応じて酸化アルミニウムを混合した主原料中に前述したピンク色と黄色の２種類の着色材を所望量混合し、その後アクリル酸エステル等の有機質のバインダーを混ぜた混合物を、石膏模型の表面に噴霧したり、射出成型法や押出し成型法やスリップキャスト法でセラミックスフレームやセラミックスアバットメントの外形に合致した形状体を作製し、所定温度まで所定の温度上昇率で加熱することによって有機分を除去した後、本焼成する方法である。
かくしてセラミックスフレームやセラミックスアバットメントの外形に合致した歯科用セラミックス材が作製できたら、この歯科用セラミックス材の表面に透明度のある焼付け用陶材を所望の歯科用補綴物の外形となるように築盛して、再度焼成すれば所望の歯科用補綴物型を製作することができるのである。
＜実施例１＞
酸化アルミニウム６０重量部に酸化マンガン４０重量部を予め攪拌・加熱により固溶してピンク色の着色材を作製する。
酸化ジルコニウム９５重量部に酸化バナジウム５重量部を予め攪拌・加熱により固溶して黄色の着色材を作製する。
安定化材である酸化イットリウム５重量部と、酸化ジルコニウム９４重量部と、更に酸化アルミニウム０.２重量部とから成る主原料に、前述のピンク色の着色材０.３重量部と黄色の着色材０.６重量部とを混合する。この混合物にアクリル酸エステルのバインダーを５重量％加えて再度攪拌し、プレス成形しグリーン体を得た。このグリーン体を７００℃まで１００℃／ｈｏｕｒで上昇させ脱脂を行う。その後、１１５０℃で仮焼成し、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の専用の台座に取り付けて臼歯用のセラミックスフレームの形状に加工したものを１５００℃で２時間焼成し、臼歯用のセラミックスフレームを得た。このセラミックスフレームは歯牙の象牙質の色調と略同一に色調に着色されていた。
そこでこの臼歯用のセラミックスフレームに「ビタＶＭ９」（ビタ社製セラミック用焼付け陶材）をＡ３の色調になるように築盛して９６０℃で焼成して臼歯用クラウンを製作した処、その色調は患者の歯牙と何ら遜色のない色調のものであった。
＜実施例２＞
酸化アルミニウム６０重量部に酸化マンガン４０重量部を予め攪拌・加熱により固溶してピンク色の着色材を作製する。
酸化ジルコニウム９５重量部に酸化バナジウム５重量部を予め攪拌・加熱により固溶して黄色の着色材を作製する。
安定化材である酸化イットリウム５重量部と、酸化ジルコニウム９４重量部と、更に酸化アルミニウム０.２重量部とから成る主原料に、前述のピンク色の着色材０.３重量部と黄色の着色材０.６重量部とを混合する。この混合物にアクリル酸エステルのバインダーを５重量％加えて再度攪拌し、プレス成形しグリーン体を得た。このグリーン体を７００℃まで１００℃／ＨＯＵＲで上昇させ脱脂を行う。その後、１５００℃で２時間本焼成し、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の専用の台座に取り付けて前歯用のセラミックスフレームを得た。このセラミックスフレームは歯牙の象牙質の色調と略同一に色調に着色されていた。
そこでこの前歯用のセラミックスフレームに「ビタＶＭ９」（ビタ社製セラミック用焼付け陶材）をＡ３.５の色調になるように築盛して９６０℃で焼成して前歯用クラウンを製作した処、その色調は患者の歯牙と何ら遜色のない色調のものであった。

Claims (3)

  1. 安定化材を含む酸化ジルコニウムに、酸化アルミニウムに酸化マンガンを固溶したピンク色の着色材と、酸化ジルコニウムに酸化バナジウムを固溶した黄色の着色材とをそれぞれ０.００１〜５重量％の範囲内で混合し、焼成して歯科用セラミックス材を作製することを特徴とする歯科用セラミックス材の作製方法。
  2. 安定化材を含む酸化ジルコニウムが更に酸化アルミニウムを含み、該酸化アルミニウムの含有量が０.１〜３０重量％である請求項１に記載の歯科用セラミックス材の作製方法。
  3. 安定化材が、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムの群から選ばれた１種以上であり、その含有量が３〜７重量％である請求項１又は２に記載の歯科用セラミックス材の作製方法。
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