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ES2568249T3 - Vitrocerámica y vidrio de silicato de litio con óxido metálico divalente - Google Patents

Vitrocerámica y vidrio de silicato de litio con óxido metálico divalente Download PDF

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ES2568249T3
ES2568249T3 ES12770150.6T ES12770150T ES2568249T3 ES 2568249 T3 ES2568249 T3 ES 2568249T3 ES 12770150 T ES12770150 T ES 12770150T ES 2568249 T3 ES2568249 T3 ES 2568249T3
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lithium
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vitroceramics
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Christian Ritzberger
Elke Apel
Wolfram HÖLAND
Volker Rheinberger
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Ivoclar Vivadent AG
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Ivoclar Vivadent AG
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Abstract

Vitrocerámica de silicato de litio, que contiene un óxido metálico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos y que contiene entre el 67,0 y el 79,0% en peso de SiO2, por lo menos el 12,1% en peso de Li2O, entre el 2,0 y el 9,0% en peso de P2O5 y menos del 1,0% en peso de K2O, Na2O y mezclas de los mismos.

Description

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DESCRIPCION
Vitroceramica y vidrio de silicato de litio con oxido metalico divalente.
La invencion se refiere a vitroceramica y vidrio de silicato de litio que contienen oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, SrO, CaO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos y son en particular adecuados para su utilizacion en la medicina dental, preferentemente para la fabricacion de restauraciones dentales.
Las vitroceramicas de silicato de litio se caracterizan generalmente por unas propiedades mecanicas muy buenas, por lo que se utilizan desde hace mucho tiempo en el sector dental y en el mismo, en particular, para la fabricacion de coronas dentales y puentes pequenos. Las vitroceramicas de silicato de litio conocidas contienen habitualmente como componentes principales SiO2, U2O, Na2O o K2O y formadores de germenes cristalinos, tales como P2O5, asf como componentes adicionales, tales como La2O3.
El documento DE 24 51 121 describe vitroceramicas de disilicato de litio, que contienen K2O y AI2O3. Se fabrican a partir de vidrios de partida correspondientes que contienen germenes cristalinos, que se calientan para la cristalizacion de disilicato de litio a temperaturas de 850 a 870 °C. No se divulga con que objetivo se emplean las vitroceramicas.
El documento EP 827 941 describe vitroceramicas de disilicato de litio sinterizables que presentan ademas de La2O3 tambien K2O o Na2O. La produccion de la fase cristalina de disilicato de litio se realiza a una temperatura de 850 °C.
Por el documento EP 916 625 se conocen vitroceramicas de disilicato de litio, que contienen asimismo La2O3 asf como K2O. Para la formacion de disilicato de litio se lleva a cabo un tratamiento termico a 870 °C.
El documento EP 1 505 041 describe vitroceramicas de silicato de litio con un contenido de K2O, que pueden procesarse muy bien mecanicamente en presencia de metasilicato de litio como fase cristalina principal por medio de procedimientos CAD/CAM y despues transformarse mediante otro tratamiento termico a temperaturas de 830 a 850 °C en vitroceramicas de disilicato de litio muy solidas.
El documento EP 1 688 398 describe vitroceramicas de silicato de litio que contienen K2O similar, que ademas estan esencialmente exentas de ZnO. Para la produccion de disilicato de litio se utiliza en las mismas un tratamiento termico a 830 a 880 °C.
La patente US n° 5.507.981 describe procedimientos para la produccion de restauraciones dentales y las vitroceramicas que pueden utilizarse en estos procedimientos. A este respecto se trata en particular de vitroceramicas de disilicato de litio con un bajo contenido en Li2O, que contienen generalmente o bien Na2O o bien K2O.
La patente US n° 6.455.451 se refiere a vitroceramicas de disilicato de litio, que ademas de Li2O contienen otros oxidos de metales alcalinos. La produccion de la fase cristalina de disilicato de litio deseada precisa, sin embargo, altas temperaturas de 800 a 1000 °C.
El documento WO 2008/106958 divulga vitroceramicas de disilicato de litio para revestir ceramicas de oxido de circonio. Las vitroceramicas contienen Na2O y se producen mediante tratamiento termico de vidrios que contienen germenes cristalinos a entre 800 y 940 °C.
El documento WO 2009/126317 describe vitroceramicas de metasilicato de litio que ademas presentan K2O. Las vitroceramicas se procesan sobre todo mediante procesamiento mecanico para dar productos dentales.
El documento WO 2011/076422 se refiere a vitroceramicas de disilicato de litio que ademas de cantidades elevadas de ZrO2 o HfO2 presentan tambien K2O. La cristalizacion de disilicato de litio se realiza a temperaturas elevadas de 800 a 1040 °C.
Las vitroceramicas de disilicato de litio conocidas tienen en comun que, para las mismas, es necesario un tratamiento termico a mas de 800 °C para producir la precipitacion de disilicato de litio como fase cristalina principal. Por lo tanto, tambien es necesaria una cantidad elevada de energfa para su fabricacion Ademas, estan presentes como componentes esenciales en las vitroceramicas conocidas generalmente los oxidos de metales alcalinos, tales como en particular K2O o Na2O, asf como La2O3, que son aparentemente necesarios para la produccion de vitroceramicas con las propiedades deseadas y en particular, la formacion de la fase cristalina principal de disilicato de litio deseada.
Por lo tanto, existe la necesidad de vitroceramicas de silicato de litio, en cuya fabricacion pueda producirse la cristalizacion de disilicato de litio a temperaturas inferiores. Ademas, deben poder fabricarse tambien sin los oxidos de metales alcalinos, tales como K2O o Na2O, asf como La2O3, y ser adecuadas debido sobre todo a sus propiedades opticas y mecanicas en particular para la fabricacion de restauraciones dentales.
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Este objetivo se alcanza mediante la vitroceramica de silicato de litio segun una de las reivindicaciones 1 a 13 o 16. Tambien son objeto de la invencion el vidrio de partida segun una de las reivindicacion 14 o 16, el vidrio de silicato de litio con germenes cristalinos segun las reivindicaciones 15 o 16, el procedimiento para la fabricacion de la vitroceramica y del vidrio de silicato de litio con germenes cristalinos segun las reivindicaciones 17 o 20, asf como su utilizacion segun las reivindicaciones 18 o 19.
La vitroceramica de silicato de litio segun la invencion se caracteriza porque contiene oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos, y contiene por lo menos 12,1% en peso de Li2O.
El oxido divalente es de manera particularmente preferida SrO, dado que el mismo posee una elevada opacidad de rayos X. Esto resulta ventajoso en la utilizacion como material dental y en particular, como material de restauracion dental.
Se prefiere una vitroceramica, que contenga menos del 5,0 y en particular, menos del 0,1% en peso de BaO y que en particular, este esencialmente exenta de BaO.
Se prefiere que la vitroceramica contenga el oxido metalico divalente o mezclas de los mismos en una cantidad del 0,1 al 15,0, en particular del 2,0 al 12,0 y de forma particularmente preferida del 2,0 al 8,0% en peso.
Es particularmente sorprendente que la formacion de la vitroceramica segun la invencion con disilicato de litio como fase cristalina principal se consiga tambien en ausencia de distintos componentes considerados necesarios como vitroceramicas convencionales, tales como oxidos de metales alcalinos, en particular K2O, Na2O y La2O3, y esto incluso a temperaturas de cristalizacion muy reducidas y por lo tanto ventajosas de 600°C a 750°C. Ademas, la vitroceramica posee una combinacion de propiedades opticas y mecanicas, asf como propiedades de tratamiento, que son ventajosas para su uso como material dental.
La vitroceramica segun la invencion contiene menos del 1,0, en particular menos del 0,5% en peso, preferentemente menos del 0,1% en peso de K2O. De forma muy particularmente preferida esta esencialmente exenta de K2O.
Ademas, la vitroceramica contiene K2O, Na2O y mezclas de los mismos en una cantidad inferior al 1,0, en particular inferior al 0,5 y preferentemente menos del 0,1% en peso y de forma muy particularmente preferida que este esencialmente exenta de K2O y de Na2O.
En otra forma de realizacion preferida, la vitroceramica contiene menos del 1,0, en particular menos del 0,5 y preferentemente menos del 0,1% en peso de otro oxido de metales alcalinos y de forma muy particularmente preferida, esta esencialmente exenta del mismo. El concepto “otro oxido de metales alcalinos” describe otro oxido de metales alcalinos con la excepcion de U2O.
Ademas, se prefiere una vitroceramica, que contiene menos del 0,1% en peso de La2O3. De manera particularmente preferida, la vitroceramica esta sustancialmente exenta de La2O3.
Tambien se prefiere una vitroceramica en la que esta excluida la vitroceramica de silicato de litio que contiene por lo menos el 6,1% en peso de ZrO2.
Ademas, tambien se prefiere una vitroceramica en la que esta excluida la vitroceramica de silicato de litio que contiene por lo menos el 8,5% en peso de oxido metalico de transicion seleccionado de entre el grupo constituido por oxidos de itrio, oxidos de metales de transicion con un numero atomico de 41-79 y mezclas de estos oxidos.
La vitroceramica segun la invencion contiene preferentemente del 67,0 al 79,0 en peso de SiO2.
Tambien se prefiere que la vitroceramica contenga del 12,5 al 20,0, y en particular del 15,0 al 17,0% en peso de Li2O.
Tambien se prefiere que la relacion molar entre SiO2 y Li2O se encuentre entre 1,7 y 3,1, siendo en particular de 1,8 a 3,0'. Es muy sorprendente, que dentro de este amplio intervalo pueda realizarse la produccion de disilicato de litio. Ya en las relaciones de menos del 2,0, se forman materiales convencionales, generalmente metasilicato de litio, en lugar de disilicato de litio.
En una forma de realizacion adicional preferida, la relacion molar entre SiO2 y U2O es de por lo menos 2,2, en particular de 2,3 a 2,5 y preferentemente de 2,4 aproximadamente, puesto que de este modo es posible obtener una vitroceramica con una resistencia particularmente elevada.
La vitroceramica segun la invencion contiene tambien un formador de germenes cristalinos. Para ello, se utiliza P2O5. La vitroceramica contiene del 2,0 al 9,0 y de forma preferida del 3,0 al 7,5% en peso de P2O5.
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En otra forma de realizacion preferida la vitroceramica contiene por lo menos uno y preferentemente todos los componentes siguientes:
Componente % en peso
SiO2 67,5 al 79,0
Li2O 12,5 al 20,0
Oxido metalico divalente o sus mezclas 2,0 al 12,0
P2O5 2,0 al 7,0, en particular del 3,0 al 7,0
Al2O3 0 al 6,0, en particular del 3,0 al 6,0.
La vitroceramica segun la invencion puede contener ademas aun componentes adicionales que estan seleccionados en particular de entre oxidos de elementos trivalentes, otros oxidos de elementos tetravalentes, otros oxidos de elementos pentavalentes, oxidos de elementos hexavalentes, aceleradores de la fusion, colorantes y agentes de fluorescencia.
Oxidos adecuados de elementos trivalentes son en particular A^O3, Y2O3 y Bi2O3 y mezclas de los mismos y preferentemente, A^O3.
La expresion "otros oxidos de elementos tetravalentes" designa oxidos de elementos tetravalentes con excepcion de SiO2 . Ejemplos de otros oxidos de elementos tetravalentes adecuados son TiO2, SnO2 y GeO2, en particular TiO2.
La expresion "otros oxidos de elementos pentavalentes" designa oxidos de elementos pentavalentes con excepcion de P2O5. Ejemplos de otros oxidos de elementos pentavalentes adecuados son Ta2O5 y Nb2O5.
Ejemplos de oxidos de elementos hexavalentes adecuados son WO3 y MoO3.
Se prefiere una vitroceramica que contenga por lo menos un oxido de elementos trivalentes, por lo menos otro oxido de elementos tetravalentes, por lo menos otro oxido de elementos pentavalentes y/o por lo menos un oxido de elementos hexavalentes.
Ejemplos de aceleradores de la fusion son fluoruros.
Un ejemplo de colorantes y agentes de fluorescencia son oxidos de elementos d y f, tales como, por ejemplo, los oxidos de Ti, V, Sc, Mn, Fe, Co, Ta, W, Ce, Pr, Nd, Tb, Er, Dy, Gd, Eu y Yb. Como colorantes pueden utilizarse tambien coloides metalicos, por ejemplo, de Ag, Au y Pd, que adicionalmente pueden actuar tambien como formadores de germenes cristalinos. Estos coloides metalicos pueden formarse, por ejemplo, mediante la reduccion de oxidos, cloruros o nitratos correspondientes durante los procesos de fusion y de cristalizacion. Los coloides metalicos pueden estar contenidos en una cantidad del 0,005 al 0,5% en peso en la vitroceramica.
La expresion usada en adelante "fase cristalina principal” designa la fase cristalina, que tiene la proporcion en volumen mas elevada frente a otras fases cristalinas.
La vitroceramica segun la invencion presenta en una forma de realizacion metasilicato de litio como fase cristalina principal. En particular la vitroceramica contiene mas del 5% en volumen, preferentemente mas del 10% en volumen y de forma particularmente preferida mas del 15% en peso de cristales de metasilicato de litio, con respecto a la totalidad de la vitroceramica.
En otra forma de realizacion particularmente preferida la vitroceramica presenta disilicato de litio como fase cristalina principal. En particular, la vitroceramica contiene mas del 10% en volumen, preferentemente mas del 20% en volumen y de forma particularmente preferida, mas del 30% en peso de cristales de disilicato de litio, con respecto a la totalidad de la vitroceramica.
La vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion se caracteriza por unas propiedades mecanicas particularmente buenas y puede producirse, por ejemplo, mediante tratamiento termico de la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion. No obstante, puede formarse en particular mediante tratamiento termico de un vidrio de partida correspondiente o un vidrio de silicato de litio correspondiente con germenes cristalinos.
Se ha demostrado, sorprendentemente, que la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion presenta propiedades mecanicas y opticas y propiedades de tratamiento muy buenas, tambien cuando carece de componentes considerados esenciales en las vitroceramicas convencionales. La combinacion de sus propiedades permite incluso utilizarla como material dental y material particular para la fabricacion de restauraciones dentales.
La vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion tiene en particular una tenacidad a la rotura, medida como valor de Kic, de por lo menos 1,9 MPa m05 y en particular de mas de aproximadamente 2,3 MPa m0 . Este valor se determino con el procedimiento de Vicker y se calculo por medio de la ecuacion de Niihara.
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La invencion se refiere tambien a un vidrio de silicato de litio con germenes cristalinos que es adecuado para la formacion de cristales de metasilicato de litio y/o de disilicato de litio, conteniendo el vidrio los componentes de la vitroceramica segun la invencion descrita anteriormente. Por lo tanto, este vidrio contiene oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos y contiene por lo menos 12,1% en peso de Li2O. Con respecto a formas de realizacion preferentes de este vidrio nos remitimos a las formas de realizacion preferentes de las vitroceramicas segun la invencion descritas anteriormente.
El vidrio con germenes cristalinos segun la invencion puede producirse mediante tratamiento termico de un vidrio de partida segun la invencion con la composicion correspondiente. Mediante otro tratamiento termico puede formarse despues la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion, que a su vez mediante otro tratamiento termico puede transformarse en la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion, o tambien, preferentemente, puede formarse directamente la vitroceramica de disilicato de litio a partir del vidrio con germenes cristalinos. En consecuencia, el vidrio de partida, el vidrio con germenes cristalinos y la vitroceramica de metasilicato de litio pueden considerarse precursores para la produccion de la vitroceramica de silicato de litio muy solida.
Las vitroceramicas segun la invencion y los vidrios segun la invencion estan presentes en particular en forma de polvos, granulados o piezas brutas, por ejemplo, piezas brutas monolfticas, tales como plaquitas, paralelepfpedos o cilindros, o piezas prensadas de polvo, en forma no sinterizada, parcialmente sinterizada o densamente sinterizada. En estas formas pueden procesarse posteriormente de un modo sencillo. No obstante, tambien pueden estar presentes en forma de restauraciones dentales, tales como restauraciones intracoronarias (en ingles, inlays), restauraciones extracoronarias (en ingles, onlays), coronas, laminados, fundas o pilares.
La invencion se refiere tambien a un procedimiento para la fabricacion de la vitroceramica segun la invencion y del vidrio con germenes cristalinos segun la invencion, en el que un vidrio de partida con la composicion correspondiente, el vidrio con germenes cristalinos segun la invencion o la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion se somete a por lo menos un tratamiento termico en el intervalo de 450 a 950 °C, y en particular de 450 a 750 °C.
El vidrio de partida segun la invencion contiene, por lo tanto, oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos y por lo menos el 12,1% en peso de Li2O. Ademas, contiene tambien cantidades adecuadas de SiO2 y Li2O, para posibilitar la formacion de una vitroceramica de silicato de litio y en particular una vitroceramica de disilicato de litio. Ademas, el vidrio de partida tambien puede contener aun otros componentes, tales como los que se han indicado anteriormente para la vitroceramica de silicato de litio segun la invencion. Se prefieren todas las formas de realizacion para el vidrio de partida que tambien se indican como preferidas para la vitroceramica.
En el procedimiento segun la invencion se realiza la fabricacion del vidrio con germenes cristalinos habitualmente por medio de un tratamiento termico del vidrio de partida a una temperatura de en particular 470 a 560 °C. Preferentemente, a partir del vidrio con germenes cristalinos se produce la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion mediante otro tratamiento termico a, preferentemente entre 600 y 720 y en particular a preferentemente entre 600 y 700 °C.
Por lo tanto, se utilizan segun la invencion para la cristalizacion de disilicato de litio temperaturas claramente inferiores a las de vitroceramicas de disilicato de litio convencionales. La energfa ahorrada a este respecto representa una clara ventaja. Sorprendentemente, esta temperatura de cristalizacion reducida tambien es posible cuando carece de componentes considerados esenciales en las vitroceramicas convencionales, tales como otros oxidos de metales alcalinos y La2O3.
Para la fabricacion del vidrio de partida se opera en particular fundiendo una mezcla de materiales de partida adecuados, tales como, por ejemplo, carbonatos, oxidos, fosfatos y fluoruros, a temperaturas de en particular 1300 a 1600 °C durante un periodo de 2 a 10 h. Para lograr una homogeneidad particularmente alta se vierte el vidrio fundido obtenida en agua, para formar un granulado de vidrio y el granulado obtenido, a continuacion, se funde de nuevo.
El material fundido puede despues verterse en moldes, para producir piezas brutas del vidrio de partida, denominadas piezas brutas de vidrio masivo o piezas brutas monolfticas.
Tambien es posible disponer de nuevo el material fundida en agua, para producir un granulado. A continuacion, este granulado puede prensarse despues de un molido y dado el caso la adicion de otros componentes, tales como colorantes y agentes de fluorescencia, dando una pieza bruta, denominada pieza prensada de polvo.
Finalmente, el vidrio de partida puede procesarse tambien despues de una granulacion para dar un polvo.
A continuacion, el vidrio de partida, por ejemplo en forma de una pieza bruta de vidrio masivo, una pieza prensada de polvo o en forma de un polvo, se somete a por lo menos un tratamiento termico en el intervalo comprendido entre
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450 y 950 °C. Es preferente que se lleve a cabo en primer lugar a una temperatura en el intervalo comprendido entre 470 y 560 °C un primer tratamiento termico, para fabricar un vidrio con germenes cristalinos segun la invencion que sea adecuado para la formacion de cristales de metasilicato de litio y/o de disilicato de vidrio. Este primer tratamiento termico se lleva a cabo preferentemente durante un periodo de 10 min a 120 min y en particular de 10 min a 30 min. El vidrio con germenes cristalinos puede someterse despues, preferentemente, a por lo menos otro tratamiento termico a una temperatura mas elevada y en particular superior a 570 °C, para provocar la cristalizacion de metasilicato de litio o de disilicato de litio. Este otro tratamiento termico se lleva a cabo preferentemente durante un periodo de 10 min a 120 min, en particular de 10 min a 60 min y de forma particularmente preferida de 10 min a 30 min. Para la cristalizacion de disilicato de litio se realiza el otro tratamiento termico habitualmente a entre 600 y 750, preferentemente entre 600 y 720 °C y de forma muy particularmente preferida entre 600 y 700 °C.
En una forma de realizacion preferida del procedimiento, por lo tanto,
(a) se somete el vidrio de partida a un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 470 y 560 °C para formar el vidrio con germenes cristalinos y
(b) se somete el vidrio con germenes cristalinos a un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 600 y 750 °C, para formar la vitroceramica con disilicato de litio como fase cristalina principal.
La duracion de los tratamientos termicos que se llevan a cabo en (a) y (b) es preferentemente como se ha indicado anteriormente.
Dicho por lo menos un tratamiento termico que se lleva a cabo en el procedimiento segun la invencion tambien puede realizarse en el marco de un prensado en caliente o una sinterizacion del vidrio segun la invencion o de la vitroceramica segun la invencion.
A partir de las vitroceramicas segun la invencion y de los vidrios segun la invencion pueden fabricarse restauraciones dentales tales como puentes, restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, coronas, laminados, fundas o pilares. La invencion se refiere tambien, por lo tanto, a su utilizacion para la fabricacion de restauraciones dentales. A este respecto, se prefiere que la vitroceramica o el vidrio se conforme mediante procesamiento mecanico para dar la restauracion dental deseada.
El prensado se realiza habitualmente a presion aumentada y a temperatura aumentada. Se prefiere que el prensado se realice a una temperatura comprendida entre 700 y 1200 °C. Ademas se prefiere que el prensado se lleve a cabo a una presion de 200 a 1000 kPa. En el prensado se logra mediante el flujo viscoso del material utilizado la conformacion deseada. Se pueden utilizar para el prensado el vidrio de partida segun la invencion y en particular el vidrio con germenes cristalinos segun la invencion, la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion y la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion. A este respecto pueden utilizarse los vidrios y las vitroceramicas segun la invencion en particular en forma de piezas brutas, por ejemplo piezas brutas de vidrio masivo o piezas prensadas de polvo, por ejemplo en forma no sinterizada, parcialmente sinterizada o sinterizada densamente.
El procesamiento mecanico se realiza tfpicamente mediante un procedimiento de eliminacion de material y en particular mediante fresado y/o pulido. Se prefiere particularmente que el procesamiento mecanico se lleve a cabo en el marco de un procedimiento CAD/CAM. Para el procesamiento mecanico se pueden utilizar el vidrio de partida segun la invencion, el vidrio con germenes cristalinos segun la invencion, la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion y la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion. A este respecto pueden utilizarse los vidrios y las vitroceramicas segun la invencion en particular en forma de piezas brutas, por ejemplo piezas brutas de vidrio masivo o piezas prensadas de polvo, por ejemplo en forma no sinterizada, parcialmente sinterizada o sinterizada densamente. Para el procesamiento mecanico se utiliza preferentemente la vitroceramica de metasilicato de litio segun la invencion y la vitroceramica de disilicato de litio segun la invencion. La vitroceramica de disilicato de litio tambien puede utilizarse en una forma aun no totalmente cristalizada, que se ha producido mediante tratamiento termico a temperatura mas reducida. Esto ofrece la ventaja de que es posible un procesamiento mecanico mas sencillo y, con ello, la utilizacion de aparatos mas sencillos para el procesamiento mecanico. Despues del procesamiento mecanico de un material parcialmente cristalizado de este tipo se somete este generalmente a un tratamiento termico a temperatura mas elevada y en particular de 650 a 750 °C para provocar una cristalizacion adicional del disilicato de litio.
En general, despues de la fabricacion de la restauracion dental conformada de forma deseada mediante prensado o procesamiento mecanico esta puede tratarse aun termicamente, para transformar precursores utilizados, tales como vidrio de partida, vidrio con germenes cristalinos o vitroceramica de metasilicato de litio, en vitroceramica de disilicato de litio o aumentar la cristalizacion de disilicato de litio o reducir la porosidad, por ejemplo, de una pieza prensada de polvo porosa utilizada.
La vitroceramica segun la invencion y el vidrio segun la invencion son adecuados, no obstante, tambien como material de recubrimiento de, por ejemplo, ceramicas y vitroceramicas. La invencion se refiere tambien, por lo tanto,
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a la utilizacion del vidrio segun la invencion o de la vitroceramica segun la invencion para el recubrimiento de ceramicas y vitroceramicas particulares.
La invencion se refiere tambien a un procedimiento para el recubrimiento de ceramicas y vitroceramicas, en el que la vitroceramica segun la invencion o el vidrio segun la invencion se aplica a la ceramica o a la vitroceramica y se expone a temperatura aumentada.
Esto puede realizarse en particular mediante sinterizacion y preferentemente mediante prensado. En la sinterizacion la vitroceramica o el vidrio se aplican de una forma habitual, por ejemplo como polvo, al material que se va a recubrir, como ceramica o vitroceramica, y a continuacion se sinteriza a temperatura aumentada. En el prensado preferido se prensa la vitroceramica segun la invencion o el vidrio segun la invencion, por ejemplo en forma de piezas prensadas de polvo o piezas brutas monolfticas, a una temperatura aumentada de, por ejemplo, 700 a 1200 °C, y con la aplicacion de presion, por ejemplo de 200 a 1000 kPa. Para ello, pueden utilizarse los procedimientos descritos en el documento EP 231 773 y el horno de prensado divulgado en el mismo. Un horno adecuado es, por ejemplo, el Programat EP 5000 de Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein.
Es preferido que despues de concluir el proceso de recubrimiento este presente la vitroceramica segun la invencion con disilicato de litio como fase cristalina principal, dado que posee unas propiedades particularmente buenas.
Debido a las propiedades expuestas anteriormente de la vitroceramica segun la invencion y del vidrio segun la invencion como sus precursores son adecuados estos en particular para su utilizacion en la medicina dental. Por lo tanto, un objeto de la invencion es tambien la utilizacion de la vitroceramica segun la invencion o del vidrio segun la invencion como material dental y en particular para la fabricacion de restauraciones dentales o como material de recubrimiento para restauraciones dentales, tales como corona, puentes y pilares.
Los vidrios y las vitroceramicas segun la invencion pueden mezclarse finalmente tambien junto con otros vidrios y vitroceramicas para obtener un material dental con propiedades ajustadas de modo deseado. Las composiciones y en particular los materiales dentales que contienen el vidrio segun la invencion o la vitroceramica segun la invencion en combinacion con por lo menos otro vidrio y/u otra vitroceramica representan, por lo tanto, otro objeto de la invencion. Por lo tanto, el vidrio segun la invencion y la vitroceramica segun la invencion pueden utilizarse en particular como componente principal de un material compuesto inorganico-inorganico o en combinacion con una pluralidad de otros vidrios y/o otras vitroceramicas, pudiendo utilizarse los materiales compuestos o las combinaciones en particular como materiales dentales. De forma particularmente preferida pueden estar presentes las combinaciones o los materiales compuestos en forma de piezas brutas sinterizadas. Ejemplos de otros vidrios y otras vitroceramicas para la fabricacion de materiales compuestos inorganicos-inorganicos y de combinaciones se divulgan en los documentos DE 43 14 817, DE 44 23 793, DE 44 23 794, DE 44 28 839, DE 196 47 739, DE 197 25 553, DE 197 25 555, DE 100 31 431 und DE 10 2007 011 337. Estos vidrios y estas vitroceramicas pertenecen al grupo de los silicatos, boratos, fosfatos o alumosilicatos. Los vidrios y las vitroceramicas preferentes son del tipo SiO2-Al2O3-K2O (con cristales de leucita cubicos o tretragonales), del tipo SiO2-B2O3-Na2O, del tipo silicato alcalino, del tipo silicato alcalino-de cinc, del tipo silicofosfato, del tipo SiO2-ZrO2 y/o del tipo alumosilicato de litio (con cristales de espodumeno). Por medio del mezclado de los vidrios o las vitroceramicas de estos tipos con los vidrios y/o las vitroceramica segun la invencion puede ajustarse, por ejemplo, el coeficiente de dilatacion termica en un intervalo amplio comprendido entre 6 y 20 ■ 10-6 K-1 del modo deseado.
La invencion se explicara a continuacion en detalle por medio de ejemplos.
Ejemplos
Ejemplo 1 a 17 - Composicion y fases cristalinas
Se fabricaron en total 17 vidrios y vitroceramicas segun la invencion con la composicion indicada en la tabla 1 mediante la fusion de los vidrios de partida correspondientes y a continuacion, el tratamiento termico para la formacion de germenes cristalinos y la cristalizacion controladas.
Para ello, se fundieron en primer lugar los vidrios de partida en varillas masivas de 100 a 200 g a partir de las materias primas habituales a de 1400 a 1500 °C, siendo posible una fusion muy buena sin formacion de burbujas o estrfas. Vertiendo los vidrios de partida en agua se fabricaron fritas de vidrio que se fundieron para su homogeneizacion, a continuacion, una segunda vez a de 1450 a 1550 °C durante un periodo de 1 a 3 h.
En los ejemplos 1 a 8 y 10 a 17 se vertieron despues los vidrios fundidos obtenidos en moldes precalentados para producir monolitos de vidrio. Se demostro que todos los monolitos de vidrio eran transparentes.
En el ejemplo 9, el vidrio fundido obtenido se enfrio a 1400 °C y se transformo mediante un vertido en agua en un granulado finamente dividido. El granulado se seco y se molio dando un polvo con un tamano de partfcula < 90 pm. Este polvo se humedecio con un poco de agua y se prenso con una presion de prensado de 20 MPa, dando una pieza prensada de polvo.
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Los monolitos de vidrio (ejemplos 1-9 y 10-17), asf como la pieza prensada de polvo (ejemplo 9), se transformaron mediante tratamiento termico en vidrios y vitroceramicas segun la invencion. Los tratamientos termicos utilizados para la formacion de germenes cristalinos controlada y la cristalizacion controlada tambien se indican en la tabla 1. A este respecto, significan
Tn y tN Temperatura utilizada y tiempo para la formacion de germenes cristalinos
Tc y tc Temperatura utilizada y tiempo para la cristalizacion de disilicato de litio o metasilicato de litio
LS metasilicato de litio
LP mortofosfato de litio
Es evidente que un primer tratamiento termico en el intervalo comprendido entre 470 y 560 °C condujo a la formacion de vidrios de silicato de litio con germenes cristalinos y estos vidrios cristalizaron mediante otro tratamiento termico ya a de 600 a 750 °C dentro de un periodo comprendido entre 20 y 30m dando vitroceramicas con disilicato de litio como fase cristalina principal, tal como se determino mediante analisis de difraccion de rayos X.
Las vitroceramicas de disilicato de litio producidas tenfan una tenacidad a la rotura elevada, medida como factor de intensidad de tension Kic, superior a 1,9 MPam0,5.
Las vitroceramicas de disilicato de litio y de metasilicato de litio pudieron conformarse muy bien mecanicamente en un procedimiento CAD/CAM o mediante presion en caliente en forma de diversas restauraciones dentales que, cuando fue necesario, se proveyeron tambien de un recubrimiento.
Tambien pudieron aplicarse mediante prensado en caliente como recubrimientos sobre restauraciones dentales particulares, por ejemplo, para recubrirlas de un modo deseado.
Ejemplo 18 - Tratamiento de piezas prensadas de polvo
Las ceramicas de vidrio segun los ejemplos 1, 2, 7 y 12 se trituraron para obtener polvo con un tamano de grano <90 pm.
En una primera variante, se prensaron los polvos obtenidos con o sin medios auxiliares de prensado para obtener piezas prensadas de polvo y se sinterizaron parcial o densamente a temperaturas comprendidas entre 800 y 1100 °C y posteriormente, se siguieron tratando de manera mecanica o mediante prensado en caliente para obtener restauraciones dentales.
En una segunda variante, se prensaron los polvos obtenidos con o sin medios auxiliares de prensado para obtener piezas prensadas de polvo y, se siguieron tratando de manera mecanica o mediante prensado en caliente para obtener restauraciones dentales. En particular, las restauraciones dentales obtenidas mediante procesamiento mecanico se sinterizaron densamente posteriormente a temperaturas comprendidas entre 900 y 1100 °C.
Con ambas variantes, se pudieron fabricar en particular coronas, fundas, coronas parciales y restauraciones intracoronarias, asf como recubrimientos de ceramicas dentales y ceramicas de vidrio dental.
Ejemplo 19- Prensado en caliente de vidrio con germenes
Se fabrico un vidrio con la composicion segun el ejemplo 9 mezclando las materias primas correspondientes en forma de oxidos y carbonatos 30 minutos en un mezclador Turbola y a continuacion se fundieron a 1450 °C durante 120 min en un crisol de platino. El material fundido se vertio en agua para obtener un granulado finamente divido de vidrio. Este granulado de vidrio se fundio de nuevo a 1530 °C durante 150 min, para obtener un vidrio fundido con una homogeneidad particularmente elevada. La temperatura se redujo durante 30 min a 1500 °C y a continuacion se vertieron piezas brutas cilfndricas de vidrio con un diametro de 12,5 mm en moldes de acero o moldes de grafito divisibles precalentados. Despues los cilindros de vidrio obtenidos a 560 °C formaron germenes cristalinos y se destensaron.
Los cilindros de vidrio que formaron germenes cristalinos se procesaron mediante prensado en caliente a una temperatura de prensado de 970 °C y con una duracion de presion de 6 minutos utilizando un horno de prensado EP600, Ivoclar Vivadent AG, para dar restauraciones dentales, tales como restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, laminados, coronas, laminaciones y laminados. Pudo comprobarse en cada caso que la fase cristalina principal era disilicato de litio.
Tabla I
Eiemplo
1 2 3 4 5 6 7 8
Composicion
% en % en % en % en % en % en % en % en
peso peso peso peso peso peso peso peso
SiO2
73,8 73,8 69,4 68,7 73,8 76,4 73,8 73,8
Li2O
15,3 15,3 19,7 17,0 15,3 12,7 15,3 15,3
P2O5
3,4 3,4 3,4 7,0 3,4 3,4 3,4 3,4
Al2O3
3,5 - 3,5 3,4 3,5 3,5 - 3,5
ZrO2
- 3.5 - - - - -
TiO2
- - - - - - 3,5 -
MgO
4,0 4,0 4,0 3,9 - - - -
CaO
- - - - 4,0 4,0 4,0 -
SrO
- - - - - - - 4,0
BaO
- - - - - - - -
ZnO
- - - - - - - -
CeO2
- - - - - - - -
Tb4O7
- - - - - - - -
Er2O3
- - - - - - - -
Relacion molar SiO2/Li2O
2,4 2,4 1,8 2,0 2,4 3,0 2,4 2,4
Propiedades opticas
transpa- transpa- transpa- transpa- transpa- transpa- transpa- transpa-
(despues de vertido)
rente rente rente rente rente rente rente rente
Tg/°C
464 475 455 461 468 468 469 466
Tn/°C
480 500 480 480 490 490 490 490
tN/min.
10 10 10 10 10 10 10 10
Tc/°C
700 700 700 700 700 700 700 700
tc/min.
20 20 20 20 20 20 20 20
Fase cristalina
Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato
principal rt-xrd
de litio de litio de litio de litio de litio de litio de litio de litio
Otras fases cristalinas
- LP, Cuarzo LP, Cuarzo - LP - LP, Cuarzo -
Kic/MPa m1'2
- 1,92 - - 2,41 2,08
Ejemplo
9 10 11 12 13 14 15 16 17
Composicion
% en % en % en % en % en % en % en % en % en
peso peso peso peso peso peso peso peso peso
SiO2
75,1 73,8 78,4 75,4 72,9 73,1 72,4 73,3 67,1
Li2O
15,6 15,3 16,3 15,6 15,1 15,2 15,0 15,2 16,7
P2O5
- 3,4 3,3 3,4 3,3 3,4 3,2 3,6 4,8
Al2O3
3,6 3,5 - 3,6 5,6 4,2 4,1 3,4 -
ZrO2
- - - - - - 1,5 - -
TiO2
- - - - - 0,5 0,5 - -
MgO
- - - - - - - - 3,8
CaO
- - - 2,0 3,1 - - 4,5 3,8
SrO
4,1 - - - - - - - 3,8
BaO
- 4,0 - - - - - - -
ZnO
- - 2,0 - - 3,6 3,3 - -
CeO2
1,0 - - - - - - - -
Tb4Oy
0,3 - - - - - - - -
Er2O3
0,3 - - - - - - - -
Relacion molar SiO2/Li2O
2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4
Propiedades opticas (despues de vertido)
transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente transpa- rente
Tg/°C
460 469 461 472 468 474 490 466 445
Tn/°C
560 490 500 500 500 500 500 490 470
tN/min.
10 10 10 10 10 10 10 10 10
Tc/°C
750 700 600 650 650 650 720 700 650
tC/min.
30 20 20 20 20 20 20 20 20
Fase cristalina
Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato Disilicato
principal rt-xrd
de litio de litio de litio de litio de litio de litio de litio de litio de litio
Eiemplo
9 10 11 12 13 14 15 16 17
Composicion
% en peso % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso
Otras fases cristalinas
Disilicato de litio Cuarzo LS, LP, Cuarzo, U2OM2O3 7.5SiO2 LP
Kic / MPam1'2
- 2,37 - - - - - - -

Claims (20)

  1. 5
    10
    15
    20
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    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Vitroceramica de silicato de litio, que contiene un oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos y que contiene entre el 67,0 y el 79,0% en peso de SiO2, por lo menos el 12,1% en peso de U2O, entre el 2,0 y el 9,0% en peso de P2O5 y menos del 1,0% en peso de K2O, Na2O y mezclas de los mismos.
  2. 2. Vitroceramica segun la reivindicacion 1, en la que se excluye la vitroceramica de silicato de litio, que contiene por lo menos el 6,1% en peso de ZrO2, y/o se excluye la vitroceramica de silicato de litio, que contiene por lo menos el 8,5% en peso de oxido metalico de transicion seleccionado de entre el grupo constituido por oxidos de itrio, oxidos de metales de transicion con un numero atomico de 41 a 79 y mezclas de estos oxidos.
  3. 3. Vitroceramica segun la reivindicacion 1 o 2, que contiene menos del 0,5% en peso y preferentemente menos del 0,1% en peso de K2O, y de manera particularmente preferida, esta sustancialmente exenta de K2O, y/o contiene menos del 0,5 y preferentemente menos del 0,1% en peso de K2O, Na2O y mezclas de los mismos y/o menos del 1,0%, en particular menos del 0,5% y preferentemente menos del 0,1% en peso de otro oxido de metales alcalinos y de manera particularmente preferida, esta sustancialmente exenta de los mismos.
  4. 4. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 3, que contiene menos del 0,1% en peso de La2O3 y preferentemente, esta sustancialmente exenta del mismo.
  5. 5. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 4, que contiene el oxido metalico divalente o mezclas del mismo en una cantidad comprendida entre 0,1 y 15, en particular entre 2,0 y 12,0 y preferentemente, entre 2,0 y 8,0% en peso.
  6. 6. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el oxido metalico divalente es SrO.
  7. 7. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 6, que presenta un metasilicato de litio como fase cristalina principal y en particular, presenta mas del 5% en volumen, preferentemente mas del 10% en volumen y de forma particularmente preferida, mas del 15% en volumen de cristales de metasilicato de litio.
  8. 8. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 7, que presenta disilicato de litio como fase cristalina principal y presenta en particular, mas del 10% en volumen, preferentemente mas del 20% en volumen y de forma particularmente preferida, mas del 30% en volumen de cristales de disilicato de litio.
  9. 9. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 8, que contiene entre el 12,5 y el 20,0, y en particular entre el 15,0 y el 17,0% en peso de Li2O y/o contiene SiO2 y U2O en una relacion molar comprendida entre 1,7 y 3,1 y en particular, entre 1,8 y 3,0 o entre 2,3 y 2,5 y en particular, aproximadamente 2,4.
  10. 10. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 9, que contiene entre 3,0 y 7,5% en peso de P2O5.
  11. 11. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 10, que contiene por lo menos uno y preferentemente todos los componentes siguientes:
    Componente % en peso
    SiO2 de 67,5 a 79,0
    U2O de 12,5 a 20,0
    Oxido metalico divalente o mezclas de 2,0 a 12,0
    P2O5 de 2,0 a 7,0, en particular de 3,0 a 7,0.
    Al2O3 de 0 a 6,0, en particular de 3,0 a 6,0.
  12. 12. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 11, que presenta disilicato de litio como fase cristalina principal y tiene una tenacidad a la rotura, medida como valor Kic, de por lo menos 1,9 MPam0,5 y en particular, de mas del 2,3 MPam0,5.
  13. 13. Vitroceramica de silicato de litio segun una de las reivindicaciones 1 a 12, que contiene menos del 5,0 y en particular, menos del 0,1% en peso de BaO y preferentemente, esta sustancialmente exenta de BaO.
  14. 14. Vidrio de partida, que contiene los componentes de la vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 6 o 9 a 13.
  15. 15. Vidrio de silicato de litio con germenes cristalinos, que son aptos para la formacion de cristales de metasilicato de litio y/o de disilicato de litio, conteniendo el vidrio los componentes de la vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 6 o 9 a 13.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
  16. 16. Vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 13 o vidrio segun la reivindicacion 14 o 15, en la que el vidrio y la vitroceramica estan presentes en forma de un polvo, de un granulado, de una pieza bruta o de una restauracion dental.
  17. 17. Procedimiento para la fabricacion de la vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 13 o 16 o del vidrio segun la reivindicacion 15 o 16, en el que el vidrio de partida segun la reivindicacion 14 o 16, el vidrio con germenes cristalinos segun la reivindicacion 15 o 16 o la vitroceramica con metasilicato de litio como fase cristalina principal segun una de las reivindicaciones 7, 9 a 13 o 16 se somete por lo menos a un tratamiento termico en el intervalo comprendido entre 450 y 950°C y en particular, entre 450 y 750°C.
  18. 18. Utilizacion de la vitroceramica segun una de las reivindicaciones 1 a 13 o 16 o del vidrio segun una de las reivindicaciones 14 a 16 como material dental y en particular, para el recubrimiento de restauraciones dentales y preferentemente, para la preparacion de restauraciones dentales.
  19. 19. Utilizacion para la fabricacion de restauraciones dentales segun la reivindicacion 18, en la que la vitroceramica o el vidrio es conformado mediante prensado o procesamiento mecanico para dar la restauracion dental deseada, en particular puentes, restauraciones intracoronarias, restauraciones extracoronarias, pilares, laminado, coronas parciales, coronas o fundas.
  20. 20. Procedimiento para la fabricacion de una vitroceramica de silicato de litio, que contiene un oxido metalico divalente seleccionado de entre MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO y mezclas de los mismos, y que contiene por lo menos el 12,1% en peso de U2O, en el que
    (a) un vidrio de partida, que contiene los componentes de la vitroceramica, se somete a un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 470 y 560 °C durante un periodo comprendido entre 10 min y 120 min, para formar un vidrio con germenes cristalinos que son aptos para la formacion de cristales de disilicato de litio, y
    (b) el vidrio con germenes cristalinos se somete a un tratamiento termico a una temperatura comprendida entre 600 y 750 °C, para formar una vitroceramica con disilicato de litio como fase cristalina principal.
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