包括預(yù)燒結(jié)多孔氧化鋯材料的牙科坯料、其制備方法和由所述牙科坯料形成的牙科制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用氧化鋯陶瓷牙科銑削坯制備牙科制品的方法和可通過這個(gè)方法獲 得的牙科制品（例如，以牙冠或牙橋或其子結(jié)構(gòu)的形狀）。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于氧化鋯制造高美觀度的牙科修復(fù)物的標(biāo)準(zhǔn)工序是銑削具有準(zhǔn)確限定的收 縮的預(yù)燒結(jié)氧化鋯銑削坯并且將工件煅燒成最終密度和想要的尺寸。被銑削結(jié)構(gòu)的質(zhì) 量通常取決于所使用的銑削坯的抗彎強(qiáng)度。可例如根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)6872使用三球一鉆 (punch-on-3-ball)測試來確定銑削還的抗彎強(qiáng)度。
[0003] 對于例如用帶金剛石磨頭進(jìn)行磨削，銑削塊的抗彎強(qiáng)度通常從60MPa最高至氧化 鋯的最終強(qiáng)度，優(yōu)選上限在大約IlOMPa左右?？衫缬妙愃艭EREC? InLab(西諾德公司 (Sirona Corp.))和E4D(D4D公司（D4D Corp.))的磨削機(jī)械執(zhí)行磨削。
[0004] 如果銑削塊的抗彎強(qiáng)度在15MPa至50MPa的范圍內(nèi)，則通?？蓤?zhí)行銑削。可例如 使用3M ESPE的Lava?系統(tǒng)進(jìn)行銑削。
[0005] 在EP 1 206 223 Al (3M ESPE)中，概述了銑削牙科銑削坯的原始抗斷強(qiáng)度通常在 15MPa至30Mpa的范圍內(nèi)。如果在這些范圍之外執(zhí)行銑削，則獲得的結(jié)構(gòu)經(jīng)常沒有被充分銑 削并且可示出破碎。
[0006] 在US 2004/0119180Al(3M ESPE)中，描述了一種制備義齒的方法，該方法包括以 下步驟：提供原始抗斷強(qiáng)度為31MPa至50Mpa的銑削坯，銑削銑削坯并且燒結(jié)銑削坯。
[0007] US 5, 702, 650 (Hintersehr)描述了一種制備陶瓷牙科假體的方法，該方法是通過 以下步驟描述的：將由Zr02、Y203、Hf02制成的多孔未拋光件成形，致密燒結(jié)或浸潤未拋光 件并且通過旋轉(zhuǎn)工具將未拋光件再加工。
[0008] 在美國申請61/545, 243(3M IPC)氣凝膠中，描述了煅燒和結(jié)晶的制品及其制造方 法。本申請的內(nèi)容以引用方式并入此。
[0009] US 2011/0269618 (Knapp等人）涉及納米結(jié)晶牙科陶瓷，其中，通過蒸發(fā)形成納米 晶體。
[0010] 然而，特別是在待滿足的與現(xiàn)代牙科材料有關(guān)的要求方面，仍然有改善的空間。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)的氧化鋯銑削塊的典型問題是在干銑削過程期間產(chǎn)生的灰塵的粘性，這 會導(dǎo)致灰塵粘附在機(jī)器部件上以及銑削制品上。灰塵附著到銑削毛刺可變成嚴(yán)重的并且可 導(dǎo)致磨頭的完全堵塞。這會導(dǎo)致銑削修復(fù)受損。為了減少灰塵并且使相關(guān)問題最輕，通常 在銑削機(jī)器中實(shí)現(xiàn)加壓空氣的清潔。
[0012] 因此，期望牙科銑削坯可用于更有利的機(jī)械加工行為（例如，在機(jī)械加工過程期 間產(chǎn)生更少的銑削灰塵和/或能夠被銑削和磨削和/或能夠被更有效地機(jī)械加工）。
[0013] 另選地或另外地，期望根據(jù)需要或期望的，可用容易且可靠的方式手動(dòng)地調(diào)節(jié)被 機(jī)械加工牙科制品的形狀和/或表面。
[0014] 可通過包含用以下特征表征的多孔氧化鋯材料的牙科銑削坯來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的：
[0015] ?示出根據(jù)IUPAC分類的等溫型IV的N2吸附和/或解吸
[0016] ?具有從約25至約150或約25至約140的維氏硬度，牙科銑削坯包括用于將其可 逆地附接到機(jī)械加工設(shè)備的裝置。
[0017] 在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的特征在于制備氧化鋯牙科制品的方法包括以下步 驟：
[0018] ?提供包括在本文本中描述的多孔氧化鋯材料的牙科銑削坯，
[0019] ?將所述牙科銑削坯放置在機(jī)械加工設(shè)備中，
[0020] ?機(jī)械加工多孔氧化硅材料，
[0021] 其中，在本文本中描述牙科銑削坯和氧化鋯陶瓷材料。
[0022] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及可通過本文本中描述的方法獲得的牙科制品。
[0023]
[0024] 術(shù)語"牙科制品"是指可用于或待用于牙齒或口腔正畸領(lǐng)域，尤其用于制備或用作 牙科修復(fù)物、牙齒模型和其部件的任何制品。
[0025] 牙科制品的例子包括牙冠（包括單牙冠）、牙橋、嵌體、高嵌體、鑲面、牙套、牙內(nèi) 冠、牙冠和牙橋框架、植入物、基牙、矯正器具（例如牙托、頰面管、牙箍和牙扣）以及它們的 部分。
[0026] 牙齒表面不認(rèn)為是牙科制品。
[0027] 牙科制品不應(yīng)該包含對患者健康有害的組件并因此不含能夠從牙科制品中迀出 的危害性和毒性的組件。
[0028] "整體牙科修復(fù)"應(yīng)該指其表面上沒有附著面料或鑲面的牙科陶瓷制品。也就是 說，整體牙科修復(fù)基本上只包括一種材料組分。然而，如果需要，可應(yīng)用薄釉層。
[0029] "牙科銑削坯"意指固體塊（3-dim制品）的材料，可用任何減成法（例如，除了銑 肖Ij外，還通過磨削、鉆孔等）用所述材料機(jī)械加工牙科制品、牙科工件、牙科支撐結(jié)構(gòu)或牙 科修復(fù)。牙科銑削坯可在二個(gè)維度上具有約20mm至約30mm的大小，例如，可具有該范圍內(nèi) 的直徑，并且可在第三維度上具有一定長度。用于制造單個(gè)牙冠的坯料可具有約15mm至約 30mm的長度，用于制造牙橋的還料可具有約40mm至約80mm的長度。當(dāng)被用于制造單個(gè)牙 冠時(shí)，坯料的典型尺寸為具有約24_的直徑和約19_的長度。另外，當(dāng)被用于制造牙橋時(shí)， 坯料的典型尺寸為具有約24mm的直徑和約58mm的長度。除了上述維度以外，牙科銑削坯 還可具有立方體、圓柱體或長方體形狀。如果由一個(gè)坯料應(yīng)該制造多于一個(gè)的牙冠或牙橋， 則較大的銑削坯料可能是有利的。對于這些情況，圓柱體或立方體形狀的銑削坯料的直徑 或長度可在約100至約200mm范圍內(nèi)，厚度在約10至約30mm范圍內(nèi)。
[0030] "氧化鋯陶瓷制品"應(yīng)該意指三維制品，其中，X、y、Z維度中的至少一個(gè)是至少約 5_，所述制品包括至少約80重量％的氧化錯(cuò)。
[0031] "玻璃"意指在熱力學(xué)上是過冷和凍熔的無機(jī)非金屬無定形材料。玻璃指的是堅(jiān) 硬、易碎、透明的固體。典型的例子包括堿石灰玻璃和硼硅酸鹽玻璃。玻璃為已冷卻至剛性 狀態(tài)而無結(jié)晶的熔合物的無機(jī)產(chǎn)物。大部分玻璃含有作為其主成分的二氧化硅和一定量的 玻璃形成物。
[0032] 本文本中描述的多孔陶瓷牙科材料不包含玻璃。
[0033] "玻璃陶瓷"意指無機(jī)非金屬材料，其中，一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶相被玻璃相環(huán)繞，使得材 料包括組合或混合的玻璃材料和陶瓷材料。將其成形為玻璃，隨后通過熱處理使其部分結(jié) 晶。玻璃陶瓷可指鋰、硅-和鋁-氧化物的混合物。
[0034] 本文本中描述的多孔牙科材料不包含玻璃陶瓷。
[0035] "溶膠"是指包含尺寸在Inm至IOOnm范圍內(nèi)的離散顆粒的連續(xù)液相。
[0036] "粉末"意指由大量的精細(xì)顆粒構(gòu)成的干燥、堆積，所述顆粒當(dāng)被振動(dòng)或傾斜時(shí)可 自由流動(dòng)。
[0037] "顆粒"意指為具有幾何上可確定的形狀的固體的物質(zhì)。其形狀可為規(guī)則的或不規(guī) 則的。通?？梢栽诶缌６群土６确植挤矫鎸︻w粒進(jìn)行分析。
[0038] "陶瓷"是指通過應(yīng)用熱制備的無機(jī)非金屬材料。陶瓷通常堅(jiān)硬、多孔并易碎，而且 與玻璃或玻璃陶瓷不同，它顯示基本上完全結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。
[0039] "結(jié)晶"意指由在三個(gè)維度上周期性圖案排列的原子組成的固體（即，由X射線衍 射確定，具有長范圍晶體結(jié)構(gòu)）。晶體結(jié)構(gòu)包括四角形、單斜層、立方氧化鋯及其混合物。
[0040] "密度"意指物體的質(zhì)量與體積之比。密度的單位通常為g/cm3。物體的密度可以 例如通過測定其體積（例如，通過計(jì)算或應(yīng)用阿基米德原理或方法）并測量其質(zhì)量來計(jì)算。
[0041] 可基于樣本的所有外部尺寸確定樣本的體積?？衫么_定的樣本體積和樣本質(zhì)量 計(jì)算出樣本的密度。可用樣本的質(zhì)量和所用材料的密度計(jì)算出玻璃陶瓷材料的總體積。樣 本中小孔的總體積設(shè)想為樣本體積的剩余部分（100%減去材料的總體積）。
[0042] 在陶瓷技術(shù)領(lǐng)域中，"多孔材料"是指包括由孔隙、小孔或孔形成的部分空間的材 料。相應(yīng)地，材料的"開放式蜂窩"結(jié)構(gòu)有時(shí)稱為"開放式多孔"結(jié)構(gòu)，"封閉式蜂窩"材料結(jié) 構(gòu)有時(shí)稱為"封閉式多孔"結(jié)構(gòu)。另外應(yīng)已發(fā)現(xiàn)，在本技術(shù)領(lǐng)域中有時(shí)使用"蜂窩單元"來 代替"小孔"。對于在不同材料樣本處根據(jù)DIN 66133所測量的不同孔隙率（例如，使用得 自美國Quantachrome Inc.的采"Poremaster 60-GT"），可以確定材料結(jié)構(gòu)分類"開孔"和 "閉孔"。具有開孔或開放式多孔結(jié)構(gòu)的材料可以被例如氣體穿過。
[0043] "開放式多孔"材料的典型值在約15%和約75%之間或約18%和約75%之間，或 約30%和約70%之間，或約34%和約67%之間，或約40%和約68%之間，或約42%和約 67 %之間。
[0044] 術(shù)語"封閉式多孔"涉及"封閉孔隙度"。封閉孔為從外面不可觸及并且在環(huán)境條 件下不被氣體進(jìn)入的那些小孔。
[0045] "平均連接孔徑"意指材料的開放式多孔的孔的平均大小?？捎?jì)算平均連接孔徑， 如實(shí)例部分中描述的。
[0046] 術(shù)語"煅燒"是指加熱固體材料以驅(qū)除至少90重量％的揮發(fā)性化學(xué)結(jié)合組分（例 如，有機(jī)組分）（其相對于例如干燥，其中物理結(jié)合的水通過加熱驅(qū)除）的過程。煅燒是在 比進(jìn)行預(yù)燒結(jié)步驟所需溫度低的溫度下進(jìn)行的。
[0047] 術(shù)語"燒結(jié)"或"焙燒"可互換使用。預(yù)燒結(jié)的陶瓷制品在燒結(jié)步驟期間（即，如 果采用足夠的溫度）收縮。所施加的燒結(jié)溫度取決于選擇的陶瓷材料。對于基于21〇 2的 陶瓷而言，典型的燒結(jié)溫度范圍為約ll〇〇°C至約1550°C。燒結(jié)通常包括多孔材料致密化為 具有較高密度的少孔材料（或具有較少蜂窩單元的材料），在一些情況下，燒結(jié)還可能包括 材料相組成的改變（例如，非結(jié)晶相到結(jié)晶相的部分轉(zhuǎn)變）。
[0048] "滲濾"是使用超濾膜以從包含有機(jī)分子的溶液中完全移除、替換或降低鹽或溶劑 濃度的工藝。所述方法選擇性地利用可滲透（多孔）的膜過濾器，以將溶液和懸浮液中的 組分基于它們的分子尺寸而分開。
[0049] 術(shù)語"氣凝膠"應(yīng)當(dāng)指三維低密度（即，小于20%理論密度）的固體。氣凝膠是源 自凝膠的多孔材料，其中，用氣體取代凝膠的液體組分。溶劑的去除經(jīng)常是在超臨界狀況下 進(jìn)行的。在此過程期間，所述網(wǎng)絡(luò)基本上不收縮并且可獲得高度多孔、低密度的材料。
[0050] "機(jī)械加工"意指通過機(jī)械使材料銑削、磨削、鉆孔、切割、雕刻或減成成形。相比于 磨削，銑削通常較快并且成本較低。"可機(jī)械加工制品"是具有三維形狀并且具有足夠強(qiáng)度 以被機(jī)械加工的制品。
[0051] "各向同性燒結(jié)行為"意指在燒結(jié)過程期間出現(xiàn)的多孔主體燒結(jié)相對于方向X、y和 Z是基本上不變的。"基本上不變"意指相對于方向x、y和Z的燒結(jié)行為的差異在不超過約 +/-5 %或+/-2 %或+/-1 %的范圍內(nèi)。
[0052] 術(shù)語"管式反應(yīng)器"是指連續(xù)式水熱反應(yīng)器系統(tǒng)的受熱部分（即受熱區(qū)）。管式反 應(yīng)器可以是任何合適的形狀。管式反應(yīng)器的形狀通?；诠苁椒磻?yīng)器的所需長度和用于加 熱管式反應(yīng)器的方法來選擇。例如，管式反應(yīng)器可是直形的、U形的或盤管形的。管式反應(yīng) 器的內(nèi)部部分可以是空的，或可以包括擋板、球或其它已知的混合技術(shù)。
[0053] "澆鑄"意指一種制造方法，通過所述方法，將液體材料（例如，溶液或分散體）傾 注到包含具有所需形狀的中空腔體的模具中，然后使所述液體材料固化。
[0054] 組合物"基本上或大體不含"某種組分，如果該組合物不包含所述組分作為基本特 征的話。因此，不有意地向所述組合物中添加所述組分本身，或不有意地將所述組分與其 他組分一起，或?qū)⑺鼋M分與其他組分的成分一起添加到所述組合物或溶液中。相對于全 部組合物或材料而言，在基本上不含某種組分的組合物中，該組分的含量通常小于約2重 量％、或小于約1重量％、或小于約0. 1重量％、或小于約0. 01重量％。該組合物可根本不 包含所述組分。然而，有時(shí)存在少量的所述組分是不可避免的，例如由于雜質(zhì)的原因。
[0055] "環(huán)境條件"是指本發(fā)明的溶液在儲存和處理過程中慣常經(jīng)受的條件。環(huán)境條件可 以是例如約900毫巴至約1100毫巴的壓力、約10°C至約40°C的溫度和約10%至約100%的 相對濕度。在實(shí)驗(yàn)室中，通常將環(huán)境條件調(diào)節(jié)至約20°C至約25°C和約1000毫巴至約1025 毫巴。
[0056] 用在本文中的"一種（個(gè)）"、"所述（該）"、"至少一種（個(gè)）"和"一種（個(gè)）或 多種（個(gè)）"可互換使用。術(shù)語"包括"或"包含"及其變型形式在說明書和權(quán)利要求書中 出現(xiàn)時(shí)并沒有限制意義。另外，本文通過端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值 (如，1 到 5 包括 1、1· 5、2、2· 75、3、3· 80、4、5 等）。
[0057] 為術(shù)語添加復(fù)數(shù)形式意指該術(shù)語應(yīng)該包括單數(shù)和復(fù)數(shù)形式。例如，術(shù)語"一種或多 種添加劑"意指一種添加劑和更多種添加劑（例如，2、3、4等）。
【附圖說明】
[0058] 圖1示出本文本中描述的多孔牙科陶瓷材料和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多孔牙科陶瓷材 料的硬度和雙軸彎曲強(qiáng)度相關(guān)性。
[0059] 圖2示出Lava?的銑削灰塵加上材料（紅色曲線）與本文本中描述的材料（綠色 曲線）的體積相關(guān)粒度分布。
[0060] 圖3示出在去礦物質(zhì)水中的超聲浴中淹沒和超聲粉碎的機(jī)械加工制品。
[0061] 圖4示意性示出其內(nèi)包含銑削牙科修復(fù)物（前牙、全輪廓冠）的框架。
[0062] 圖5示意性示出當(dāng)從框架中取下它時(shí)獲得的中間銑削牙科修復(fù)物（前牙、全輪廓 冠）。
[0063] 圖6示意性示出在門牙邊緣和頸區(qū)域具有各個(gè)修改的銑削牙科修復(fù)（前牙、全輪 廓冠）。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 已發(fā)現(xiàn)，本文本中描述的多孔氧化鋯牙科銑削坯實(shí)現(xiàn)了職業(yè)醫(yī)生的需要，尤其是 針對通過機(jī)械加工