JP7574999B2 - Laminated Dental Machining Resin Blanks - Google Patents
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Description
本発明は、複数のレジン系材料層が積層された積層体からなる被切削加工部を有する積層型歯科切削加工用ミルブランクに関する。 The present invention relates to a laminated dental mill blank for cutting, which has a cutting part made of a laminate of multiple resin-based material layers.
歯科治療において、インレー、アンレー、クラウン、ブリッジ、インプラント上部構造体などの歯科用修復物(或いは歯科用補綴物)の作製において、デジタル化技術の利用が進んでいる。たとえば、特許文献1に開示されているように、口腔内の撮影画像から、コンピュータ支援設計(CAD)(Computer Aided Design)及びコンピュータ支援製造(CAM)(Computer Aided Manufacturing)技術によるCAD/CAM装置を用いて、非金属材料からなる歯科切削加工用ブランクに切削加工を施して歯科用修復物を成形するCAD/CAMシステムが多用されるようになってきている。ここで、歯科切削加工用ブランクとは、CAD/CAMシステムにおける切削加工機に取り付け可能にされた被切削体(ミルブランクとも呼ばれる。)を意味し、直方体や円柱の形状に成形された(ソリッド)ブロック又は板状若しくは盤状に形成された(ソリッド)ディスク等が一般的に知られている。なお、歯科切削加工用ブランクには、これを切削加工機に固定するための保持ピンが接合されることも多く、このような形態においては保持ピンと一体化したものを歯科切削加工用ブランクと呼ぶこともある。本発明では、このような保持ピンと一体化した形態を含めて歯科切削加工用ブランクと称する。そして、被切削体本体(歯科切削加工用ブランク本体)を被切削加工部と称することもある。 In dental treatment, the use of digital technology is progressing in the manufacture of dental restorations (or dental prostheses) such as inlays, onlays, crowns, bridges, and implant superstructures. For example, as disclosed in Patent Document 1, a CAD/CAM system that uses a CAD/CAM device based on computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) technology to cut a dental blank made of a nonmetallic material to form a dental restoration is becoming more common. Here, the dental blank refers to a cut object (also called a mill blank) that can be attached to a cutting machine in a CAD/CAM system, and generally known examples include a (solid) block formed into a rectangular or cylindrical shape, or a (solid) disk formed into a plate or plate shape. In addition, dental cutting blanks are often joined with retaining pins to secure them to a cutting machine, and in such a configuration, the one integrated with the retaining pin is sometimes called a dental cutting blank. In this invention, the dental cutting blank includes such a configuration integrated with the retaining pin. The main body of the workpiece (dental cutting blank main body) is sometimes called the part to be cut.
歯科切削加工用ブランクの被切削加工部となる材料としては、ガラスセラミックス、ジルコニア、チタン、レジンなど様々な材料が用いられる。これらの中でも、シリカ等の無機充填材、メタクリレート樹脂などの重合性単量体、重合開始剤を含有する硬化性組成物の硬化体からなるレジン系材料(ハイブリッドレジンとも呼ばれる。)は、その作業性(切削加工性)の高さ、高審美性、強度等の点から注目を集めている。 Various materials such as glass ceramics, zirconia, titanium, and resin are used as the material to be machined in dental machining blanks. Among these, resin-based materials (also called hybrid resins) consisting of a hardened product of a hardening composition containing an inorganic filler such as silica, a polymerizable monomer such as methacrylate resin, and a polymerization initiator, are attracting attention due to their high workability (machinability), high aesthetics, strength, etc.
ところで、歯科治療では、天然歯牙の色調に可能な限り近い外観を付与する事が要求されるが、このような審美的要求を満たすために、顔料物質や染料物質を、その種類や配合量を変えて添加し、色調が調整された単一成分からなる単層構造の歯科切削加工用レジン系ブランクや、異なる色調の成分を積層して構成される多層構造の歯科切削加工用レジン系ブランクが提案されている。 In dental treatment, it is required to give the appearance of the tooth a color as close as possible to that of natural teeth. In order to meet such aesthetic requirements, various pigments and dyes have been added in varying amounts to adjust the color of the dental resin blanks for cutting. These include single-layered resin blanks for cutting dental teeth made of a single component, and multi-layered resin blanks for cutting dental teeth made by layering components of different colors.
例えば、特許文献2には、汎用性と生産性に優れ、なおかつ天然歯の美観の再現性が高いとする歯科切削加工用レジン系ブランクとして、象牙質修復用レジン層とエナメル質修復用レジン層とが積層された歯科CAD/CAM用レジン系ブロックであって、少なくとも象牙質修復用レジン層は光拡散性粒子を含有し、特定の拡散比を有する歯科CAD/CAM用レジンブロックが提案されている。また、特許文献3には、より天然歯と同様の色調及び透明性を有する歯科用補綴物を切削加工により提供できる、歯科用ミルブランクとして、前記積層体が、最上層、少なくとも1層の中間層、及び最下層の少なくとも3層を含み、前記積層体を構成する各層が、充填材(A)及び重合体(B)を含み、各層の前記充填材(A)が、少なくとも1種の無機粒子(a)及び少なくとも1種の顔料(C)を含み、前記最上層と前記最下層の色度差ΔE*Tが5.0以上15.0以下であり、前記最上層と前記最下層の透明性差ΔΔL*Tが5.0以上15.0以下であり、全ての隣接する層の色度差ΔE*が1.0以上5.5以下であり、全ての隣接する層の透明性差ΔΔL*が1.0以上5.0以下であり、最上層の透明性ΔL*Hが13.5以上25.0以下であり、最下層の透明性ΔL*Lが7.0以上13.0以下である、歯科用ミルブランクが提案されている。 For example, Patent Document 2 proposes a resin block for dental CAD/CAM in which a dentin repair resin layer and an enamel repair resin layer are laminated as a resin blank for dental cutting processing that is highly versatile and productive, and is also highly capable of reproducing the aesthetic appearance of natural teeth, and in which at least the dentin repair resin layer contains light diffusing particles and has a specific diffusion ratio. Patent Document 3 also describes a dental mill blank that can provide a dental prosthesis having a color tone and transparency similar to those of natural teeth by cutting, the laminate including at least three layers, a top layer, at least one intermediate layer, and a bottom layer, each layer including a filler (A) and a polymer (B), the filler (A) in each layer including at least one type of inorganic particle (a) and at least one type of pigment (C), the chromaticity difference ΔE* T between the top layer and the bottom layer being 5.0 or more and 15.0 or less, the transparency difference ΔΔL* T between the top layer and the bottom layer being 5.0 or more and 15.0 or less, the chromaticity difference ΔE* between all adjacent layers being 1.0 or more and 5.5 or less, the transparency difference ΔΔL* between all adjacent layers being 1.0 or more and 5.0 or less, the transparency ΔL* H of the top layer being 13.5 or more and 25.0 or less, and the transparency ΔL* of the bottom layer being 1.0 or more and 5.0 or less. A dental mill blank has been proposed in which L is 7.0 or more and 13.0 or less.
また、単層構造の歯科切削加工用レジン系ブランクにおいては、所謂構造色を発現することにより、顔料等を用いることなく天然歯牙との色調和を図ることができるものも知られている。すなわち、特許文献4には、「樹脂マトリックス(A)及び平均粒子径が230nm~1000nmの範囲内にある球状フィラー(B)を含有する歯科切削加工用レジン系ブロックであって、前記球状フィラー(B)を構成する個々の粒子のうち90%以上が平均粒子径の前後の5%の範囲内に存在し、厚さ10mmでの、色差計を用いて測定した、黒背景下および白背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が5.0未満、彩度(C)が2.0未満であり、且つ厚さ1mmでの色差計を用いて測定した、黒背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が5.0未満であり、彩度(C)が0.05以上であり、且つ白背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が6.0以上であり、彩度(C)が2.0未満であることを特徴とする歯科切削加工用レジン系ブロック」が開示されている。そして、特許文献4によれば、上記歯科切削加工用レジン系ブロックは、前記球状フィラー(B)を構成する個々の粒子のうち90%以上が平均粒子径の前後の5%の範囲内に存在し、且つ前記樹脂マトリックス(A)及び球状フィラー(B)は、前記樹脂マトリックス(A)の25℃における屈折率をnPとし、前記球状フィラー(B)の25℃における屈折率をnFとしたときに、nP<nFという条件を満足することにより、球状フィラー(B)の粒径に応じて、構造色として特定の色調の着色光を発現し、黒背景下ではその着色光に応じて特有の反射スペクトルとして明瞭に確認されるが、白背景下では、可視スペクトルの実質的な全範囲にわたり、実質的に均一な反射率を示し、可視スペクトルの光は確認されないという性質を示し、様々な周辺環境に対して幅広く調和する効果が発揮される、旨が説明されている。 It is also known that single-layer resin blanks for dental cutting can exhibit so-called structural colors, allowing for color harmony with natural teeth without the use of pigments, etc. That is, Patent Document 4 discloses "a resin-based block for dental cutting, which contains a resin matrix (A) and a spherical filler (B) having an average particle size in the range of 230 nm to 1000 nm, wherein 90% or more of the individual particles constituting the spherical filler (B) are present within a 5% range around the average particle size, and the resin-based block for dental cutting is characterized in that the colorimetric values of the Munsell color system of colored light under a black background and a white background measured with a color difference meter at a thickness of 10 mm are less than 5.0 in brightness (V) and less than 2.0 in chroma (C), and the colorimetric values of the Munsell color system of colored light under a black background measured with a color difference meter at a thickness of 1 mm are less than 5.0 in brightness (V) and less than 0.05 in chroma (C), and the colorimetric values of the Munsell color system of colored light under a white background are more than 6.0 in brightness (V) and less than 2.0 in chroma." According to Patent Document 4, the resin-based block for dental cutting is such that 90% or more of the individual particles constituting the spherical filler (B) are present within a 5% range around the average particle diameter, and the resin matrix (A) and the spherical filler (B) satisfy the condition nP<nF, where nP is the refractive index of the resin matrix (A) at 25°C and nF is the refractive index of the spherical filler (B) at 25°C. In response to this condition, a colored light of a specific tone is expressed as a structural color according to the particle size of the spherical filler (B), and a unique reflection spectrum corresponding to the colored light is clearly observed against a black background, but against a white background, a substantially uniform reflectance is shown over substantially the entire range of the visible spectrum, and no light of the visible spectrum is observed, demonstrating the effect of harmonizing widely with various surrounding environments.
なお、特許文献4に示される上記歯科切削加工用レジン系ブロックの被切削加工部となるハイブリッドレジンに相当する、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなる複合材料については、無機粒子の形状及び粒度分布、無機粒子の屈折率と樹脂マトリックスの屈折率との関係、及び無機粒子の分散状態が特定の条件を満足するときに、光の入射角の変化に左右されない一定の色調の構造色を発色することが知られている(特許文献5参照。)。 It is known that a composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix, which corresponds to the hybrid resin that is the cutting portion of the resin-based block for dental cutting described above in Patent Document 4, will produce a structural color that is consistent with changes in the angle of incidence of light when the shape and particle size distribution of the inorganic particles, the relationship between the refractive index of the inorganic particles and the refractive index of the resin matrix, and the dispersion state of the inorganic particles satisfy certain conditions (see Patent Document 5).
天然歯牙は、歯頚部は不透明で赤黄色みが強く、切端に向かって白色透明な色調に徐々に変化しており、天然歯牙の切端と歯頚部は色が大きく異なるばかりでなく、天然歯牙の全体の色調(シェードと呼ばれることもある)には、個人差がある。そのため、天然歯牙の色調を高度に再現するためには、全体の色調(シェード)ごとに、歯頚部から切端部にかけての色調変化を再現するために(色調の異なる)多層構造のミルブランク(以下、「多層ミルブランク」とも言う。)を用意する必要があり、製造に労力を要するばかりでなく、使用に際しては、個別患者の歯牙のシェードを入念にチェックし、多くの候補の中からそれに適合する多層ミルブランクを選択する必要がある。 Natural teeth are opaque and reddish yellow in the cervical area, gradually changing to a white, transparent color toward the incisal edge. Not only are the incisal and cervical areas of natural teeth very different in color, but the overall color tone (sometimes called shade) of natural teeth varies from person to person. Therefore, in order to reproduce the color tone of natural teeth to a high degree, it is necessary to prepare multi-layered mill blanks (of different colors) (hereinafter also referred to as "multi-layered mill blanks") for each overall color tone (shade) in order to reproduce the color change from the cervical area to the incisal edge. Not only is production laborious, but when using them, it is necessary to carefully check the shade of each patient's teeth and select a multi-layered mill blank that matches it from among many candidates.
一方、前記特許文献4に記載された、構造色を発現するハイブリッドレジンからなる被切削加工部を有する歯科切削加工用レジン系ブロック(以下、「構造色レジン系ブランク」ともいう。)を用いた場合には、前記効果により、これを用いて製造される歯科用補綴物の色調を下地となる天然歯牙の色調と調和されることが可能である。 On the other hand, when a dental cutting resin block (hereinafter also referred to as a "structural color resin blank") having a cutting portion made of a hybrid resin that exhibits a structural color, as described in Patent Document 4, is used, the above-mentioned effect makes it possible to harmonize the color tone of the dental prosthesis manufactured using this with the color tone of the underlying natural tooth.
ところが、本発明者等が、前記特許文献4に記載された構造色レジン系ブランクを用いて作製した歯科用補綴物について種々検討を行ったところ、その態様によっては、審美性の高い修復を行うことができない場合があることが判明した。すなわち、例えば前歯を修復するための歯科用補綴物である前歯クラウンのように、歯頸部近傍から切端部にかけての比較的広い範囲で下地に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物においては、白背景下の場合と同様に、構造色が観測されず、色調調整効果が得られないことがあることが判明した。 However, the inventors of the present invention conducted various studies on dental prostheses made using the structurally colored resin blanks described in Patent Document 4 and found that, depending on the form, it may not be possible to perform highly aesthetic restorations. That is, in dental prostheses that include a relatively wide area from the vicinity of the cervical area to the incisal end where no natural teeth exist as a base, such as a front tooth crown, which is a dental prosthesis for restoring a front tooth, it was found that, as in the case of a white background, structural colors may not be observed and color adjustment effects may not be obtained.
そこで、本発明は、下地に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物を作製した場合においても、構造色レジン系ブランクの色調適合性に関する利点を可及的に生かして、様々な周辺環境に対して幅広く調和可能な歯科切削加工用レジン系ブランクを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a resin blank for dental cutting that can harmonize with a wide variety of surrounding environments by taking full advantage of the color compatibility advantages of structural color resin blanks, even when producing a dental prosthesis that includes a portion where no natural teeth exist as a base.
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を行った。その結果、構造色を発現するハイブリッドレジンからなる層の下部層として着色されたハイブリッドレジン層を設けた場合には、下地に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物を作製した場合においても、構造色を発現するハイブリッドレジンからなる層が有する“様々な周辺環境に対して幅広く調和可能となる効果”が発揮されること、及び両層の色差が特定の範囲内であるときには、自然なグラデーション効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors conducted research to solve the above problems. As a result, they discovered that when a colored hybrid resin layer is provided as a lower layer of a layer made of a hybrid resin that exhibits structural color, even when a dental prosthesis is fabricated that includes a portion where there is no natural tooth present as a base, the layer made of a hybrid resin that exhibits structural color has the effect of "being able to blend in with a wide variety of surrounding environments," and that when the color difference between the two layers is within a specific range, a natural gradation effect can be obtained, which led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明の一の形態は、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなる複合材料からなる被切削加工部を有する歯科切削加工用レジン系ブランクにおいて、
前記複合材料は、第一層と第二層とが接合された積層構造を有し、
前記第一層は、光の入射角度によらない所定の色調の構造色を発現する複合材料である第一複合材料からなり、
前記第二層は、前記第一複合材料の色調とは異なる色調を有する複合材料からなる第二複合材料からなり、
単一色調を有する複合材料の色調を、厚さ1.0±0.1mmの試料について分光光度計を用いた背景色白での測定によって得られるL*値、a*値及びb*値で表したときに、
前記第一複合材料の色調と前記第二複合材料の色調の差の指標となる、下記式
ΔE*={(L1*-L2*)2+(a1*-a2*)2+(b1*-b2*
)
2 }1/2
(上記式中、L1*、a1*及びb1*は、前記第一複合材料におけるL*値、a*値及びb*値であり、L2*、a2*及びb2*は、前記第二複合材料におけるL*値、a*値及びb*値である。)
で定義される色差:ΔE*が2~30であり、
前記第一複合材料における顔料及び色素の合計配合量が当該第一複合材料の総質量に対して100質量ppm以下であり、前記第二複合材料における顔料及び色素の合計配合量が当該第二複合材料の総質量に対して500~7000質量ppmである、
ことを特徴とする積層型歯科切削加工用レジン系ブランクである。
That is, one embodiment of the present invention is a dental resin blank for cutting having a cutting part made of a composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix,
The composite material has a laminated structure in which a first layer and a second layer are bonded together,
the first layer is made of a first composite material that exhibits a structural color of a predetermined color tone independent of the angle of incidence of light,
the second layer is made of a second composite material having a color tone different from the color tone of the first composite material;
When the color tone of a composite material having a single color tone is expressed by the L * value, a * value, and b * value obtained by measuring a sample having a thickness of 1.0±0.1 mm against a white background using a spectrophotometer,
The following formula, which is an index of the difference between the color tone of the first composite material and the color tone of the second composite material, is ΔE * ={(L1 * -L2 * ) 2 +(a1 * -a2 * ) 2 +(b1 * -b2 * ) 2 } 1/2
(In the above formula, L1 * , a1 * , and b1 * are the L * value, a * value, and b * value in the first composite material, and L2 * , a2 * , and b2 * are the L * value, a * value, and b * value in the second composite material.)
The color difference: ΔE * defined as 2 to 30 ,
the total amount of pigment and colorant in the first composite material is 100 ppm by mass or less relative to the total mass of the first composite material, and the total amount of pigment and colorant in the second composite material is 500 to 7000 ppm by mass relative to the total mass of the second composite material;
The present invention relates to a laminated resin blank for dental cutting.
上記形態の積層型歯科切削加工用レジン系ブランク(以下、「本発明のブランク」ともいう。)においては、前記第一複合材料が下記(a)~(d)に示される条件を全て満足することが好ましい。
(a)前記無機粒子が、100nm~1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する同一粒径球状粒子群(G-PID)を、1又は複数含む。
(b)上記無機粒子に含まれる前記同一粒径球状粒子群の数をaとし、各同一粒径球状粒子群を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG-PID m (但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1~aの自然数である。)で表したときに、aが2以上である場合の各G-PID m の平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている。
(c)前記樹脂マトリックスの25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn (MX) とし、各G-PID m を構成する無機球状粒子の25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn (G-PIDm) としたときに、いずれのn (G-PIDm) に対しても、
n (MX) <n (G-PIDm)
の関係が成り立っている。
(d)第一複合材料において、任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す関数であって、前記複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:〈ρ〉、及び当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、並びに前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて下記式(1)
g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da} ・・・(1)
で定義される関数:g(r)を動径分布関数としたときに、前記複合材料にける全“同一粒径球状粒子群”(G-PID)を構成する無機球状粒子が、下記条件1及び下記条件2を満足する短距離秩序構造を有するように、マトリックス材料中に分散している。
[条件1]:前記複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0で、除して規格化した無次元数(r/r0)をx軸とし、前記動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/r0とその時のrに対応する前記g(r)との関係を表した動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:r1が、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0の1倍以上2倍以下の値である。
[条件2]:前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:r2としたときに、前記最近接粒子間距離:r1と次近接粒子間距離:r2との間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。
In the laminated resin-based blank for dental cutting of the above-mentioned form (hereinafter also referred to as "the blank of the present invention"), it is preferable that the first composite material satisfies all of the conditions (a) to (d) below.
(a) The inorganic particles are composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within a range of 100 nm to 1000 nm, and include one or more groups of uniform-diameter spherical particles (G-PID) in which 90% or more of the total number of particles in a number-based particle size distribution of the aggregate are present within a 5% range around the predetermined average primary particle diameter.
(b) When the number of the uniform particle groups contained in the inorganic particles is a, and each uniform particle group is expressed in ascending order of average primary particle diameter as G-PID m (where m is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more), the average primary particle diameters of each G-PID m when a is 2 or more differ from each other by 25 nm or more.
(c) When the refractive index of the resin matrix at 25° C. for light having a wavelength of 589 nm is n (MX) and the refractive index of the inorganic spherical particles constituting each G-PID m at 25° C. for light having a wavelength of 589 nm is n (G-PIDm) , for each n (G-PIDm) :
n (MX) <n (G-PIDm)
The relationship is established.
(d) A function expressing the probability that other inorganic spherical particles are present at a point distant r from the center of any inorganic spherical particle in the first composite material, which is determined based on a scanning electron microscope image in which an internal surface of the composite material is used as an observation plane, and is expressed by the following formula (1) based on the average particle density of the inorganic spherical particles in the observation plane: <ρ>, the number of inorganic spherical particles present in the region between a circle at a distance r from any inorganic spherical particle in the observation plane and a circle at a distance r+dr: dn, and the area of the region: da (where da = 2πr dr):
g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da}...(1)
When g(r) is a radial distribution function, the inorganic spherical particles constituting all of the "spherical particles of the same diameter" (G-PID) in the composite material are dispersed in the matrix material so as to have a short-range ordered structure that satisfies the following condition 1 and the following condition 2.
[Condition 1]: In a radial distribution function graph showing the relationship between r/r0 and the g(r) corresponding to r at that time, the x-axis is a dimensionless number (r/ r0 ) obtained by dividing the distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the composite material by the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material, and the y-axis is the radial distribution function g(r), the nearest inter-particle distance r1 , which is defined as the r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph, is a value that is 1 to 2 times the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material.
[Condition 2]: When r corresponding to the peak top of the peak that is second closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is defined as the next nearest interparticle distance: r2 , the minimum value of the radial distribution function: g(r) between the nearest interparticle distance: r1 and the next nearest interparticle distance: r2 is a value of 0.56 or more and 1.10 or less.
さらに、複合材料の透明性を、厚さ1.0±0.1mmの試料について分光光度計による色差測定を行ったときに得られる、白背景でのY値:YWに対する黒背景でのY値:YB/の比:YB/YWとして決定される値をコントラスト比:CRを指標として表したときに、前記第一複合材料のコントラスト比:CR1が0.28~0.46であり、前記第二複合材料のコントラスト比:CR2が0.50~0.65であることが好ましい。 Furthermore, when the transparency of the composite material is expressed as an index of contrast ratio: CR, which is a value determined as a ratio of Y value: YB / YW on a black background to Y value: YW on a white background, obtained by performing color difference measurement using a spectrophotometer on a sample having a thickness of 1.0±0.1 mm , it is preferable that the contrast ratio: CR1 of the first composite material is 0.28 to 0.46, and the contrast ratio: CR2 of the second composite material is 0.50 to 0.65.
本発明の積層型歯科切削加工用レジン系ブランクでは、歯頸部近傍から切端部にかけての比較的広い範囲で下地層に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物を作製する場合でも切端部が第一層で構成され、歯頸部近傍が第二層で構成されるようにして切削加工することにより、天然歯牙における歯頸部から切端部にかけてのグラデーションとなっている様子を高度に表現でき、より天然歯牙の色調を再現できるようになる。しかも、第一層は構造色を発現するハイブリッドレジンからなるので第二層の色調に合わせて自然に色調が適合する。このため、歯頸部近傍となる第二層のみついて顔料や染料を用いた色調調整を行えばよい。したがって、特許文献3に開示された方法にように3層間の色度差や透明性差を高度に調整して積層する場合と比べて、調整や積層に要する手間が大幅に削減され、製造効率が大幅に向上する。さらに、使用時におけるシェードテイキングの手間を削減することもできる。 In the laminated dental cutting resin blank of the present invention, even when a dental prosthesis is produced that includes a relatively wide area from the vicinity of the cervical part to the incisal part where no natural tooth exists in the base layer, the incisal part is cut so that the first layer is made up of the first layer and the vicinity of the cervical part is made up of the second layer, so that the gradation from the cervical part to the incisal part of a natural tooth can be expressed to a high degree, and the color tone of a natural tooth can be reproduced more accurately. Moreover, since the first layer is made of a hybrid resin that expresses a structural color, the color tone naturally matches the color tone of the second layer. Therefore, it is sufficient to adjust the color tone using a pigment or dye only for the second layer that is located near the cervical part. Therefore, compared to the method disclosed in Patent Document 3, where the chromaticity difference and transparency difference between the three layers are highly adjusted and laminated, the labor required for adjustment and lamination is greatly reduced, and manufacturing efficiency is greatly improved. Furthermore, the labor required for shade taking during use can be reduced.
1.本発明のブランクの概要について
本発明の積層型歯科切削加工用レジン系ブランクは、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなる複合材料(ハイブリッドレジンに該当する。)からなる被切削加工部を有する歯科切削加工用レジン系ブランクにおいて、前記被切削加工部を構成する複合材料(ハイブリッドレジン)は、第一層と第二層とが接合された積層構造を有し、前記第一層は、光の入射角度によらない所定の色調の構造色を発現する複合材料である第一複合材料からなり、前記第二層は、前記第一複合材料の色調とは異なる色調を有する複合材料からなる第二複合材料からなり、前記第一複合材料と前記第二複合材料の色調の違いの指標となる色差:ΔE*が特定に範囲であることを特徴とする。なお、前記積層構造の第二層を構成する第二複合材料は、光の入射角度によらない所定の色調の構造色を発現するものであってもよく、このような構造色を発現しないものであってもよい。
1. Overview of the Blank of the Present Invention The laminated resin blank for dental cutting of the present invention is a resin blank for dental cutting having a cuttable part made of a composite material (corresponding to a hybrid resin) in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix, wherein the composite material (hybrid resin) constituting the cuttable part has a laminated structure in which a first layer and a second layer are bonded, the first layer is made of a first composite material which is a composite material that exhibits a structural color of a predetermined color tone independent of the angle of incidence of light, the second layer is made of a second composite material which is a composite material having a color tone different from that of the first composite material, and the color difference: ΔE * which is an index of the difference in color tone between the first composite material and the second composite material is within a specific range. The second composite material constituting the second layer of the laminated structure may be one which exhibits a structural color of a predetermined color tone independent of the angle of incidence of light, or one which does not exhibit such a structural color.
また、上記積層構造においては、第一複合材料による、構造色に由来する色調適合性が顕著となるという理由から、前記第一複合材料のコントラスト比:CR1は0.28~0.46、特に0.28~0.43であり、前記前記第二複合材料のコントラスト比:CR2は0.50~0.65、特に0.55~0.63であることが好ましい。 In addition, in the above laminated structure, the contrast ratio: CR1 of the first composite material is preferably 0.28 to 0.46, particularly 0.28 to 0.43, and the contrast ratio: CR2 of the second composite material is preferably 0.50 to 0.65, particularly 0.55 to 0.63, because the color matching resulting from the structural color of the first composite material is prominent.
本発明のブランクは、被切削加工部が上記積層構造を有する点を除けば従来のハイブリッドレジン系歯科切削加工用ブランクと特に変わる点は無く、必要に応じて保持ピン等の切削加工機に固定するための保持部材を有していてもよい。また、被切削部の形状及び大きさも特に限定されず、直方体や円柱の形状に成形された(ソリッド)ブロックであってもよく、板状若しくは盤状に形成された(ソリッド)ディスクであってもよい。 The blank of the present invention is not particularly different from conventional hybrid resin-based dental cutting blanks, except that the part to be cut has the above-mentioned laminated structure, and may have a holding member for fixing it to a cutting machine, such as a holding pin, if necessary. The shape and size of the part to be cut are also not particularly limited, and may be a (solid) block formed into a rectangular or cylindrical shape, or a (solid) disk formed into a plate or board shape.
本発明のブランクの被切削加工部は、上記積層構造を有するものであれば、第一層及び第二層のみからなる2層構造のものであってもよく、更に層が追加された3層以上の積層構造のものであってもよい。各層の厚さは、特に限定されないが、通常は1~13mm、好ましくは2~12mmの範囲である。 The cut part of the blank of the present invention may be a two-layer structure consisting of only the first and second layers, or may be a three or more layer structure with an additional layer, so long as it has the above-mentioned laminated structure. The thickness of each layer is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 13 mm, and preferably 2 to 12 mm.
被切削加工部を構成する複合材料(ハイブリッドレジン)が3層以上の積層構造である場合には、第一層の第二層と接合する側とは反対側及び/又は第二層の第一層と接合する側とは反対側に他の複合材料(ハイブリッドレジン)からなる層が接合された3層又は4層構造であることが好ましい。このとき、第一層の第二層と接合する側とは反対側に他の複合材料(ハイブリッドレジン)からなる層(「第一層側付加層」ともいう。)が接合する場合には、CR1よりも低いコントラスト比を有し、且つ光の入射角度によらない所定の色調の構造色を発現する複合材料(ハイブリッドレジン)からなることが好ましい。また、第二層の第一層と接合する側とは反対側に他の複合材料(ハイブリッドレジン)からなる層(「第二層側付加層」ともいう。)が接合する場合には、第二の複合材料のコントラスト比:CR2よりも高いコントラスト比を有する複合材料(ハイブリッドレジン)、特に構造色を発現しない複合材料(ハイブリッドレジン)からなることが好ましい。さらに第二層と第二層側付加層との色差は1~10であることが好ましく、特に2~8であることがより好ましい。 When the composite material (hybrid resin) constituting the cut part has a laminated structure of three or more layers, it is preferable that the composite material (hybrid resin) has a three-layer or four-layer structure in which a layer of another composite material (hybrid resin) is bonded to the side opposite to the side of the first layer that is bonded to the second layer and/or the side opposite to the side of the second layer that is bonded to the first layer. In this case, when a layer (also called the "first layer side additional layer") made of another composite material (hybrid resin) is bonded to the side opposite to the side of the first layer that is bonded to the second layer, it is preferable that the composite material (hybrid resin) has a contrast ratio lower than CR1 and exhibits a structural color of a predetermined color tone independent of the angle of incidence of light. In addition, when a layer (also called the "second layer side additional layer") made of another composite material (hybrid resin) is bonded to the side opposite to the side of the second layer that is bonded to the first layer, it is preferable that the composite material (hybrid resin) has a contrast ratio higher than the contrast ratio of the second composite material: CR2, especially a composite material (hybrid resin) that does not exhibit a structural color. Furthermore, the color difference between the second layer and the second layer-side additional layer is preferably 1 to 10, and more preferably 2 to 8.
前記したように、前記特許文献4に記載された構造色レジン系ブランクを用いて歯頸部近傍から切端部にかけての比較的広い範囲の窩洞修復用の歯科用補綴物を作製した場合には、白背景下の場合と同様に、透過光の影響を強く受けて、発現した構造色が観測されず、色調調整効果が得られないことがある。これに対し、被切削加工部が、上記したような積層構造を有することにより、第二層が着色されていることから透過光の影響を減ずることができるので、第一層は構造色レジン系ブランクが本来有する特徴を発揮することができるようになる。したがって、下地層に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物を作製する場合でも、歯頸部近傍を第二層で構成し、切端部近傍が第一層で構成して歯科用補綴物を作製することにより、第一層で構成される部分については、顔料や染料を用いた色調調整を特に行わなくても、周囲の色調と適合させることができる。また、第一層と第二層との色差:ΔE*を一定の範囲内であるので、両層間に適度に暈けた自然なグラデーションがみられるようになる。 As described above, when a dental prosthesis for cavity repair in a relatively wide range from the vicinity of the cervical region to the incisal end is produced using the structural color resin blank described in Patent Document 4, the structural color is strongly affected by transmitted light, as in the case of a white background, and the structural color that is expressed may not be observed, and the color adjustment effect may not be obtained. On the other hand, when the cut part has the laminated structure as described above, the second layer is colored, so that the influence of transmitted light can be reduced, and the first layer can exhibit the inherent characteristics of the structural color resin blank. Therefore, even when a dental prosthesis is produced that includes a part in which natural teeth do not exist in the base layer, the dental prosthesis is produced by forming the vicinity of the cervical region with the second layer and the vicinity of the incisal end with the first layer, so that the part formed by the first layer can be matched to the surrounding color tone without particularly performing color adjustment using a pigment or dye. In addition, since the color difference: ΔE * between the first layer and the second layer is within a certain range, a natural gradation with a moderate blur can be seen between the two layers.
第一層を構成する第一複合材料及び必要に応じて追加される第一層側付加層となる複合材料、並びに第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料が構造色を発現する場合の第二複合材料及び上記複合材料は、前記特許文献4に記載された構造色レジン系ブランクで使用される複合材料と同様に所定の平均(一次)粒子径及び所定の粒度分布を有する無機球状粒子を含み、光の入射角度に依存しない(含まれる同一粒径球状粒子群の平均粒子径に応じた)所定の色の構造色(以下、「特定構造色」とも言う。)を発現するものである。前記したように、このような特定構造色を発現する複合材料(ハイブリッドレジン)については、特定構造色を発現するために満たすべき条件が知られている(特許文献5参照)。本発明における、これら第一複合材料等としては、このような条件、具体的には後述する条件(a)~(d)の全て、を満足する複合材料{後述する条件(a)~(d)を全て満足し、特定構造色を発現するハイブリッドレジンを、以下、「構造色系ハイブリッドレジン」ともいう。}が特に制限なく使用できる。 The first composite material constituting the first layer, the composite material to be added as necessary to the first layer side additional layer, and the second composite material and the composite material to be added as necessary to the second layer side additional layer in the case where they exhibit structural color, and the above composite materials contain inorganic spherical particles having a predetermined average (primary) particle size and a predetermined particle size distribution, similar to the composite material used in the structural color resin blank described in Patent Document 4, and exhibit a predetermined structural color (hereinafter also referred to as "specific structural color") that is not dependent on the angle of incidence of light (corresponding to the average particle size of the spherical particle group of the same particle size contained). As described above, for composite materials (hybrid resins) that exhibit such specific structural colors, the conditions that must be met to exhibit specific structural colors are known (see Patent Document 5). As these first composite materials, etc. in the present invention, composite materials that satisfy such conditions, specifically all of the conditions (a) to (d) described below {hybrid resins that satisfy all of the conditions (a) to (d) described below and exhibit specific structural colors are hereinafter also referred to as "structural color hybrid resins"} can be used without any particular restrictions.
一方、第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料が構造色を発現しない場合のこれら複合材料としては、前記条件を満足しない{後述する条件(a)~(d)の少なくとも一つを満足しない}ハイブリッドレジン、又は顔料等を多量に配合したために特定構造色の発現が目視で確認できなくなったハイブリッドレジン(以下、総称して「非構造色系ハイブリッドレジン」ともいう。)が使用される。 On the other hand, when the second composite material and the composite material that will be the second layer side additional layer added as necessary do not exhibit structural color, hybrid resins that do not satisfy the above conditions {that is, do not satisfy at least one of the conditions (a) to (d) described below}, or hybrid resins that contain a large amount of pigment, etc., so that the expression of a specific structural color cannot be visually confirmed (hereinafter, collectively referred to as "non-structural color hybrid resins").
本発明のブランクにおいては、前記積層構造における第一層及び第二層を構成する第一複合材料及び第二複合材料が、それぞれ特定の特徴を有することが極めて重要である、そこで、先ず、これら特徴、すなわち、構造色、特定構造色及びハイブリッドレジンが特定構造色を発現するための条件、並びにコントラスト比及び色差について説明した上で、第一複合材料及び第二複合材料等の原材料及びその調製方法、並びに本発明のブランクの製造方法等について説明する。 In the blanks of the present invention, it is extremely important that the first and second composite materials constituting the first and second layers in the laminate structure each have specific characteristics. Therefore, first, these characteristics, namely, the structural color, the specific structural color, and the conditions for hybrid resins to exhibit the specific structural color, as well as the contrast ratio and color difference, will be explained, and then the raw materials of the first and second composite materials, etc., and the preparation method thereof, as well as the manufacturing method of the blanks of the present invention will be explained.
なお、本明細書においては特に断らない限り、数値x及びyを用いた「x~y」という表記は「x以上y以下」を意味するものとする。かかる表記において数値yのみに単位を付した場合には、当該単位が数値xにも適用されるものとする。また、本明細書において、「(メタ)アクリル系」との用語は「アクリル系」及び「メタクリル系」の両者を意味する。同様に、「(メタ)アクリレート」との用語は「アクリレート」及び「メタクリレート」の両者を意味し、「(メタ)アクリロイル」との用語は「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両者を意味する。 In this specification, unless otherwise specified, the notation "x~y" using the numerical values x and y means "greater than or equal to x and less than or equal to y." In such a notation, when a unit is added only to the numerical value y, the unit is also applied to the numerical value x. In addition, in this specification, the term "(meth)acrylic" means both "acrylic" and "methacrylic." Similarly, the term "(meth)acrylate" means both "acrylate" and "methacrylate," and the term "(meth)acryloyl" means both "acryloyl" and "methacryloyl."
2.構造色及び特定構造色について
構造色とは、微細構造を有する物体に入射した光が前記微細構造による光の干渉、回折、屈折等で特定の波長の光を反射する現象であり、オパールや油膜等において光の入射角度(或いは見る角度)によって異なる色の構造色が観察される。これに対し、本発明の積層型歯科切削加工用レジン系ブランクでは、上記したように光の入射角度に依存せずに所定の色が観察される特定構造色を利用している。
2. Structural color and specific structural color Structural color is a phenomenon in which light incident on an object having a fine structure reflects light of a specific wavelength due to interference, diffraction, refraction, etc. of the light caused by the fine structure, and structural colors of different colors are observed depending on the angle of incidence (or viewing angle) of light in opals, oil films, etc. In contrast, the laminated resin-based blank for dental cutting of the present invention utilizes a specific structural color in which a predetermined color is observed regardless of the angle of incidence of light as described above.
上記特定構造色は、均質な粒径を有する微粒子が、特定の短距離秩序構造を有しつつ全体的にはアモルファス構造となるように分散することによって発現することが知られており、歯科材料においても特定構造色を利用したレジン系材料、具体的には、このような構造色を発現する複合材料のみからなる単層の歯科切削加工用レジン系ブロック(特許文献4参照。)開発されている。そして、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散したレジン系材料であるハイブリッドレジンにおいては、特定構造色を発現するために必要な条件が明らにされている。 The above-mentioned specific structural color is known to be manifested by dispersing fine particles of uniform particle size so that they have a specific short-range order structure while being amorphous overall. In dental materials, resin-based materials that utilize specific structural colors have also been developed, specifically, single-layer resin-based blocks for dental cutting that consist only of composite materials that manifest such structural colors (see Patent Document 4). Furthermore, the conditions necessary for manifesting specific structural colors in hybrid resins, which are resin-based materials in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix, have been clarified.
3.構造色系ハイブリッドレジンが満足すべき条件について
特許文献5に開示されているように、ハイブリッドレジンが特定構造色を発現するためには、下記条件(a)~(d)を全て満足する必要がある。
3. Conditions that structural color hybrid resins must satisfy As disclosed in Patent Document 5, in order for a hybrid resin to exhibit a specific structural color, it is necessary to satisfy all of the following conditions (a) to (d).
(a)上記無機粒子が、100nm~1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する同一粒径球状粒子群(G-PID)を、1又は複数含むこと。
(b)上記無機粒子に含まれる前記同一粒径球状粒子群の数をaとし、各同一粒径球状粒子群を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG-PID m (但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1~aの自然数である。)で表したときに、aが2以上である場合の各G-PID m の平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっていること。
(c)前記樹脂マトリックスの25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn (MX) とし、各G-PID m を構成する無機球状粒子の25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn(
G-PIDm) としたときに、いずれのn (G-PIDm) に対しても、 n (MX) <n (G-PIDm) の関係が成り立つこと。
(d)その複合材料(ハイブリッドレジン)において、任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す関数であって、前記複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:<ρ>、及び当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、並びに前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて下記式(1)
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da} ・・・(1)
で定義される関数:g(r)を動径分布関数としたときに、前記複合材料にける全“同一粒径球状粒子群”(G-PID)を構成する無機球状粒子が、下記条件1及び下記条件2を満足する短距離秩序構造を有するように、マトリックス材料中に分散していること。
(a) The inorganic particles are composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within a range of 100 nm to 1000 nm, and include one or more groups of uniform-diameter spherical particles (G-PID) in which 90% or more of the total number of particles in a number-based particle size distribution of the aggregate are present within a 5% range around the predetermined average primary particle diameter.
(b) When the number of the uniformly-sized spherical particle groups contained in the inorganic particles is a, and each uniformly-sized spherical particle group is expressed in order of decreasing average primary particle diameter as G-PID m (where m is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more), the average primary particle diameters of each G-PID m when a is 2 or more differ from each other by 25 nm or more.
(c) When the refractive index of the resin matrix to light having a wavelength of 589 nm at 25° C. is n( MX) and the refractive index of the inorganic spherical particles constituting each G-PID m to light having a wavelength of 589 nm at 25° C. is n ( G-PIDm) , the relationship n (MX) < n (G-PIDm) is satisfied for any n(G-PIDm) .
(d) A function representing the probability that other inorganic spherical particles are present at a point distant r from the center of any inorganic spherical particle in the composite material (hybrid resin) , which is determined based on a scanning electron microscope image with the inner surface of the composite material as the observation plane, and the average particle density of the inorganic spherical particles in the observation plane: <ρ>, and the number of inorganic spherical particles present in the region between a circle at a distance r from any inorganic spherical particle in the observation plane and a circle at a distance r + dr: dn, and the area of the region: da (where da = 2πr · dr), are expressed by the following formula (1):
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da}...(1)
When g(r) is a radial distribution function, the inorganic spherical particles constituting all of the "spherical particles of the same diameter" (G-PID) in the composite material are dispersed in a matrix material so as to have a short-range ordered structure that satisfies the following conditions 1 and 2:
[条件1]:前記複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0で、除して規格化した無次元数(r/r0)をx軸とし、前記動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/r0とその時のrに対応する前記g(r)との関係を表した動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:r1が、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0の1倍以上2倍以下の値である。
[条件2]:前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:r2としたときに、前記最近接粒子間距離:r1と次近接粒子間距離:r2との間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。
[Condition 1]: In a radial distribution function graph showing the relationship between r/r0 and the g(r) corresponding to r at that time, the x-axis is a dimensionless number (r/ r0 ) obtained by dividing the distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the composite material by the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material, and the y-axis is the radial distribution function g(r), the nearest inter-particle distance r1 , which is defined as the r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph, is a value that is 1 to 2 times the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material.
[Condition 2]: When r corresponding to the peak top of the peak that is second closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is defined as the next nearest interparticle distance: r2 , the minimum value of the radial distribution function: g(r) between the nearest interparticle distance: r1 and the next nearest interparticle distance: r2 is a value of 0.56 or more and 1.10 or less.
なお、前記動径分布関数:g(r)は、一般的には、x軸(距離軸)に前記距離rをとりy軸(縦軸)にそのrにおけるg(r)の値{前記式(1)による計算結果}をとった動径分布関数グラフ、或いは距離軸に前記rを粒子の平均粒子径で除して規格化した無次元数をとり、y軸(縦軸)にx軸の値に対応するrにおけるg(r)の値(前記式の計算結果)をとった動径分布関数グラフによって表されるものである。 The radial distribution function g(r) is generally represented by a radial distribution function graph in which the distance r is plotted on the x-axis (distance axis) and the value of g(r) at that distance r (the calculation result of the above formula (1)) is plotted on the y-axis (vertical axis), or by a radial distribution function graph in which the distance axis is a dimensionless number normalized by dividing the r by the average particle diameter of the particles and the y-axis (vertical axis) is the value of g(r) at r corresponding to the x-axis value (the calculation result of the above formula).
〈ρ〉及びdnについては、の確認が容易で確実であるという理由から、第一複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定した〈ρ〉、及びdn、並びに上記dnを決定する際に採用したdrの値に応じた:da(=2πr・dr)に基づいて前記式(1)により計算したg(r)を採用することが好ましい。 For the reason that <ρ> and dn are easy and reliable to confirm, it is preferable to use <ρ> and dn determined based on a scanning electron microscope image in which the internal surface of the first composite material is used as the observation plane, and g(r) calculated according to the above formula (1) based on da (=2πr·dr) corresponding to the value of dr used when determining the above dn.
第一複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づく、〈ρ〉、dn及びdaの決定は、次のようにして行うことができる。すなわち、先ず、第一複合材料の原料となる重合硬化性組成物を硬化させる等して複合材料を作製し、得られた複合材料の表面を研磨する等の手段により、複合材料内部における無機球状粒子の分散状態が観察可能な平面(観察平面)を表面に露出させる。次いで、当該観察平面を走査型電子顕微鏡により観測し、少なくとも平面内に500個以上の無機球状粒子を含有している領域の顕微鏡画像を取得する。その後、得られた走査型電子顕微鏡画像を画像解析ソフト(例えば「Simple Digitizer ver3.2」フリーソフト)を用いて、前記領域内の無機球状粒子の座標を求める。得られた座標データから任意の無機球状粒子の座標を1つ選択し、選択した無機球状粒子を中心に少なくとも200個以上の無機球状粒子が含まれる距離rを半径とする円を描き、当該円内に含まれる無機球状粒子の個数をカウントすることにより平均粒子密度<ρ>(単位:個/cm2)を決定することができる。 The determination of <ρ>, dn and da based on a scanning electron microscope image with the inner surface of the first composite material as the observation plane can be performed as follows. That is, first, a composite material is prepared by curing a polymerizable curable composition that is the raw material of the first composite material, and a plane (observation plane) on which the dispersion state of the inorganic spherical particles inside the composite material can be observed is exposed on the surface by means of polishing the surface of the obtained composite material. Next, the observation plane is observed by a scanning electron microscope, and a microscopic image of a region containing at least 500 inorganic spherical particles in the plane is obtained. After that, the coordinates of the inorganic spherical particles in the region are obtained by using an image analysis software (e.g., "Simple Digitizer ver3.2" free software) from the obtained scanning electron microscope image. The average particle density <ρ> (unit: particles/cm2) can be determined by selecting one coordinate of any inorganic spherical particle from the obtained coordinate data, drawing a circle with a radius of distance r centered on the selected inorganic spherical particle and containing at least 200 inorganic spherical particles, and counting the number of inorganic spherical particles contained within the circle .
また、dnについては、無機球状粒子の平均粒子径をr0で表したときに、その長さがr0/100~r0/10程度の値となるdrを設定し、任意に選択した1つの無機球状粒子を中心粒子とし、その中心からの距離rを半径とする円と、当該円と同一の中心を有する、半径:r+drの円との間の領域内に含まれる無機球状粒子数をカウントすることによりdnを決定することができる。さらに、前記2つの円の間の領域の面積であるdaは、実際に設定したdrの長さに基づき、2πr・drとして決定される。 Regarding dn, when the average particle diameter of the inorganic spherical particles is represented by r0 , dr is set so that its length is about r0 /100 to r0 /10, and dn can be determined by counting the number of inorganic spherical particles contained within the region between a circle having a radius of the distance r from the center of one arbitrarily selected inorganic spherical particle as the central particle and a circle having a radius of r+dr and having the same center as said circle. Furthermore, da, which is the area of the region between the two circles, is determined as 2πr·dr based on the length of dr that is actually set.
第一複合材料では、前記複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0で除して規格化した無次元数(r/r0)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/r0とその時のrに対応する前記g(r)との関係をあらわした動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:r1が、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0の1倍以上2倍以下の値である必要がある(条件1)。r1がr0の1倍未満(r1/r0<1)である場合には、平面内の粒子同士の重なりが多くなり、また、r1がr0の2倍を越える(r1/r0>2)場合には選択した中心の無機粒子近傍に粒子が存在しなくなることによって、短距離の秩序性がなくなり、構造色を発現しなくなる。すなわち、短距離の秩序性を維持し、構造色を発現しやすくなるという観点から、r1/r0は、1.0以上、2.0以下、特に1.0以上、1.5以下であることが好ましい。 In the first composite material, the x-axis represents a dimensionless number (r/ r0) normalized by dividing the distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the composite material by the average particle size r0 of all inorganic spherical particles dispersed in the composite material, and the y-axis represents a radial distribution function g(r ) representing the probability that other inorganic spherical particles are present at a point a distance r away from the center of any inorganic spherical particle. In this graph, the relationship between r/ r0 and the g(r) corresponding to r at that time is represented by a radial distribution function graph. The nearest inter-particle distance r1 , which is defined as the r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph, must be 1 to 2 times the average particle size r0 of all inorganic spherical particles dispersed in the composite material (Condition 1). When r1 is less than 1 time r0 ( r1 / r0 <1), there is a lot of overlap between particles in the plane, and when r1 is more than twice r0 ( r1 / r0 >2), there is no particle in the vicinity of the selected central inorganic particle, so that short-range order is lost and structural color is not expressed. In other words, from the viewpoint of maintaining short-range order and facilitating the expression of structural color, r1 / r0 is preferably 1.0 or more and 2.0 or less, particularly 1.0 or more and 1.5 or less.
また、第一複合材料では、前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:r2としたときに、前記最近接粒子間距離:r1と次近接粒子間距離:r2との間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である必要もある(条件2)。前記極小値が0.56未満となる場合は、無機球状粒子の配列構造の長距離秩序性が高くなり、発現する構造色の光の入射角度依存性が高まるばかりでなく、複合材料の彩度が高くなってしまい、歯科充填材料として用いた場合における、色調適合性が得られ難くなる。他方、前記極小値が1.10を越える場合には、無機球状粒子の配列構造がランダム構造となってしまい、目的とする反射性能が得られ難くなり、所期の構造色が発現し難くなる。すなわち、構造色を発現させ、歯科充填材料としての色調適合性を得易くするという観点から、前記極小値は、0.56以上、1.10以下、特に0.56以上、1.00以下であることが好ましい。 In addition, in the first composite material, when the r corresponding to the peak top of the peak that is the second closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is taken as the next closest interparticle distance: r2 , the minimum value of the radial distribution function: g(r ) between the nearest interparticle distance: r1 and the next closest interparticle distance: r2 must be a value of 0.56 or more and 1.10 or less (condition 2). If the minimum value is less than 0.56, the long-range orderliness of the arrangement structure of the inorganic spherical particles is high, and not only does the dependency of the structural color on the incident angle of light increase, but the saturation of the composite material is also high, making it difficult to obtain color tone compatibility when used as a dental filling material. On the other hand, if the minimum value exceeds 1.10, the arrangement structure of the inorganic spherical particles becomes a random structure, making it difficult to obtain the desired reflective performance and difficult to express the desired structural color. That is, from the viewpoint of expressing a structural color and facilitating obtaining color compatibility as a dental filling material, the minimum value is preferably 0.56 or more and 1.10 or less, and more preferably 0.56 or more and 1.00 or less.
3.色差:ΔE*について
色差:ΔE*とは2つの色の異なりの程度を表す指標であり、その値が大きいほど両者の色調が異なることを意味する。本発明における色差:ΔE*は、対比すべき2つの色調について、明度をL*、色相をa*、彩度b*で表すL*a*b*色空間(表色系)における各座標軸の数値(L*値、a*値及びb*値)についての差(ΔL*、Δa*及Δb*)を用いて下記式で決定されるΔE*を意味する。
ΔE*={(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
また、本明細書における単一色調を有する複合材料(ハイブリッドレジン)についてのL*値、a*値及びb*値は、厚さ1.0±0.1mmの試料を用いた分光光度計による背景色白での測定によって得られるL*、a*及びb*に意味するものとする。具体的には分光光度計(東京電色製、「TC-1800MKII」、ハロゲンランプ:12V100W、測定波長範囲380~780nm)を用いた反射光0°d法(JIS Z8722)にて、測定面積の5mmφでの背景色白(標準白色板を硬化体に重ねて光遮蔽した状態)の分光反射率を測定することによって得られるL*、a*及びb*により決定される。
3. Color difference: ΔE * Color difference: ΔE * is an index that indicates the degree of difference between two colors, and the larger the value, the more different the color tones of the two colors are. In the present invention, color difference: ΔE * means ΔE* determined by the following formula using the difference (ΔL * , Δa * , and Δb * ) between the values (L * value, a * value, and b * value) of each coordinate axis in the L * a * b * color space (color system) in which lightness is represented by L * , hue is represented by a *, and chroma is represented by b* .
ΔE * = {(ΔL * ) 2 + (Δa * ) 2 + (Δb * ) 2 } 1/2
In addition, the L * , a* and b* values for a composite material (hybrid resin) having a single color tone in this specification refer to the L * , a * and b* values obtained by measuring a sample having a thickness of 1.0±0.1 mm against a white background using a spectrophotometer. Specifically, they are determined by the L * , a * and b * values obtained by measuring the spectral reflectance of a white background (a standard white plate is placed over the cured product to block light) over a measurement area of 5 mmφ using a spectrophotometer (Tokyo Denshoku Co., Ltd., "TC-1800MKII", halogen lamp: 12V100W, measurement wavelength range 380-780nm) under the reflected light 0 ° d method (JIS Z8722) .
例えば、第一複合材料と第二複合材料との色差:ΔE*とは、第一複合材料及び第二複合材料のそれぞれについて、厚さ1.0±0.1mmの試料を用いた分光光度計による色差測定を行った場合の、第一複合材料におけるL*、a*及びb*をL1*、a1*及びb1*とし、第二複合材料におけるL*、a*及びb*をL2*、a2*及びb2*とすると、
ΔL*=L1*-L2*
Δa*=a1*-a2*
Δb*=b1*-b2*
であるから、
ΔE*={(L1*-L2*)2+(a1*-a2*)2+(b1*-b2*)2}1/2
となる。
For example, the color difference ΔE * between the first composite material and the second composite material is calculated by measuring the color difference by a spectrophotometer using samples of the first composite material and the second composite material each having a thickness of 1.0±0.1 mm. If L * , a * , and b * in the first composite material are L1 * , a1 * , and b1 * , and L * , a *, and b * in the second composite material are L2 * , a2 *, and b2 * , then:
ΔL * = L1 * - L2 *
Δa * = a1 * - a2 *
Δb * = b1 * - b2 *
Therefore,
ΔE * = {(L1 * - L2 * ) 2 + (a1 * - a2 * ) 2 + (b1 * - b2 * ) 2 } 1/2
It becomes.
色差は、主として第二複合材料に顔料及び色素を配合してその色調(L2*、a2*及びb2*)を調整することにより調整することができる。このとき、第一複合材料の特定構造色発現による効果を損なわない範囲で第二複合材料に顔料及び色素を配合してその色調(L1*、a1*及びb1*)を調整するようにしても良い。なお、色調の差が大きく異なるとΔE*は増大し、目視で層間の積層界面が明確に確認されるようになり、境界を自然に暈すグラデーション効果が低下する傾向がある。 The color difference can be adjusted mainly by blending a pigment and a coloring matter into the second composite material to adjust its color tone (L2 * , a2 *, and b2 * ). In this case, the color tone (L1 * , a1 * , and b1 * ) may be adjusted by blending a pigment and a coloring matter into the second composite material within a range that does not impair the effect of the specific structural color expression of the first composite material. Note that if the difference in color tone is large, ΔE * increases, the lamination interface between the layers becomes clearly visible to the naked eye, and the gradation effect of naturally blurring the boundary tends to decrease.
第一層が、構造色レジン系ブランクが本来有する特徴を発揮することができるようになり、更に自然なグラデーションを表現することが可能となるという理由から、第一複合材料と第二複合材料との色差:ΔE*は、2~30である必要があり、2~25であることが好ましく、2~20であることがより好ましい。 The color difference ΔE* between the first composite material and the second composite material must be 2 to 30, preferably 2 to 25, and more preferably 2 to 20, because the first layer can exhibit the inherent characteristics of the structural color resin blank and can express a more natural gradation.
3.コントラスト比:CR=YB/YWについて
コントラスト比:CRとは、マトリックス樹脂中に無機粒子が分散した複合材料(レジン系材料)の透明性の指標であり、本発明では、厚さ1.0±0.1mmの試料について分光光度計による色差測定を行ったときに得られる背景色白におけるY値:YWに対する背景色黒におけるY値:YB/の比:YB/YWとして決定される値を意味する。このコントラスト比:CRが小さな値であるほど透明性が高く、大きな値であるほど透明性は低くなる。
3. Contrast ratio: CR = YB / YW The contrast ratio: CR is an index of transparency of a composite material (resin-based material) in which inorganic particles are dispersed in a matrix resin, and in the present invention means a value determined as the ratio of the Y value: YW when the background is white to the Y value: YB / when the background is black, obtained when color difference measurement is performed on a sample with a thickness of 1.0±0.1 mm using a spectrophotometer. The smaller the contrast ratio: CR, the higher the transparency, and the larger the contrast ratio : CR , the lower the transparency.
コントラスト比は、具体的には分光光度計(東京電色製、「TC-1800MKII」、ハロゲンランプ:12V100W、測定波長範囲380~780nm)を用いた反射光0°d法(JIS Z8722)にて、測定面積の5mmφでの背景色黒(光遮蔽状態)の分光反射率と背景色白(標準白色板を硬化体に重ねて光遮蔽した状態)の分光反射率を測定することにより決定される。 Specifically, the contrast ratio is determined by measuring the spectral reflectance of a black background (light-shielded state) and a white background (light-shielded state with a standard white plate placed over the cured product) in a 5 mm diameter measurement area using the reflected light 0°d method (JIS Z8722) with a spectrophotometer (Tokyo Denshoku Corporation, "TC-1800MKII", halogen lamp: 12V 100W, measurement wavelength range 380-780nm).
コントラスト比は、平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなる超微細粒子群(G-SFP)や、顔料や染料等の着色物質の添加量を調整することにより調整することができる。 The contrast ratio can be adjusted by adjusting the amount of ultrafine particles (G-SFP) made of inorganic particles with an average primary particle diameter of less than 100 nm, or coloring substances such as pigments and dyes.
本発明の積層型歯科切削加工用レジン系ブランクでは、被切削加工部に含まれる上記積層構造における第一層及び第二層を夫々構成する第一複合材料及び第二複合材料のコントラスト比の値が、夫々所定の範囲内にあることが好ましい。すなわち、第一複合材料のコントラスト比:CR1は、0.28~0.46であり、第二複合材料のコントラスト比:CR2は、0.50~0.65であることが好ましい。CR1の値が上記範囲外である場合には特定構造色が観測され難なり、また周囲の色調との調和を図ることが困難となる傾向がある。またCR2の値が上記範囲外である場合には、下地層に天然歯牙が存在しない部分を含む歯科用補綴物を作製した場合に、構造色を発現する第一層が有する“様々な周辺環境に対して幅広く調和可能地なる効果”を発揮し難くする傾向がある。 In the laminated dental resin blank of the present invention, it is preferable that the contrast ratio values of the first and second composite materials constituting the first and second layers in the laminated structure included in the part to be machined are each within a predetermined range. That is, it is preferable that the contrast ratio of the first composite material: CR1 is 0.28 to 0.46, and the contrast ratio of the second composite material: CR2 is 0.50 to 0.65. If the value of CR1 is outside the above range, it becomes difficult to observe the specific structural color, and it tends to be difficult to achieve harmony with the surrounding color tone. In addition, if the value of CR2 is outside the above range, when a dental prosthesis is produced that includes a portion in the base layer where no natural teeth are present, it tends to be difficult to exert the "effect of being able to widely harmonize with various surrounding environments" possessed by the first layer that expresses structural color.
効果の観点から、CR1は0.28~0.46、特に0.28~0.43であり、CR2は0.50~0.65、特に0.55~0.63であることが好ましい。また、コントラスト比との差:CR2-CR1=ΔCR=ΔYB/YWは、0.10以上、特に0.12~0.27であることが好ましい。 From the viewpoint of effectiveness, it is preferable that CR1 is 0.28 to 0.46, particularly 0.28 to 0.43, and CR2 is 0.50 to 0.65, particularly 0.55 to 0.63. Also, it is preferable that the difference from the contrast ratio: CR2-CR1=ΔCR=ΔY B /Y W is 0.10 or more, particularly 0.12 to 0.27.
5.構造色系ハイブリッドレジンの原材料及びその製造方法について
前記したように、第一層を構成する第一複合材料及び必要に応じて追加される第一層側付加層となる複合材料、並びに第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料が構造色を発現する場合の第二複合材料及び上記複合材料は、構造色系ハイブリッドレジンであり、第二複合材料が構造色を発現しない場合の当該第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料は、非構造色系ハイブリッドレジンである。
5. Raw materials for structural color hybrid resin and its manufacturing method As described above, the first composite material constituting the first layer, the composite material to be the first layer side additional layer added as needed, and the second composite material and the composite material to be the second layer side additional layer added as needed, when they exhibit structural color, are structural color hybrid resins, and the second composite material and the composite material to be the second layer side additional layer added as needed, when they do not exhibit structural color, are non-structural color hybrid resins.
本発明で使用される構造色系ハイブリッドレジンは、平均一次粒子径が100nm未完の無機粒子から超微細粒子群(G-SFP)を必須としない点を除いて特許文献5の請求項1に記載された複合材料と特に変わる点は無く、その原材料及び調製方法についても上記点を除き、特許文献5の請求項9に記載された原材料及び調製方法と特に変わる点は無い。 The structural color hybrid resin used in the present invention is no different from the composite material described in claim 1 of Patent Document 5, except that it does not require ultrafine particles (G-SFP) from inorganic particles with an average primary particle diameter of 100 nm. The raw materials and preparation method are no different from the raw materials and preparation method described in claim 9 of Patent Document 5, except for the above points.
すなわち、重合性単量体、特定の条件を満足する無機粒子、及び重合開始剤を含有する硬化性組成物を原料組成物(以下、「構造色系原料組成物」という。)とし、当該構造色系原料組成物中における前記無機粒子の分散状態を特定の分散状態としてから硬化させることにより、第一複合材料等の構造色系ハイブリッドレジンを製造することができる。 In other words, a curable composition containing a polymerizable monomer, inorganic particles that satisfy certain conditions, and a polymerization initiator is used as a raw material composition (hereinafter referred to as a "structural color raw material composition"), and the inorganic particles in the structural color raw material composition are brought to a specific dispersion state before being cured, thereby producing a structural color hybrid resin such as a first composite material.
ここで、無機粒子が満足すべき条件とは、下記(i)~(iii)に示すものである。
(i) 100nm~1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する同一粒径球状粒子群(G-PID)を含み、当該同一粒径球状粒子群の数が1又は複数であること。
(ii) 前記無機粒子に含まれる前記同一粒径球状粒子群の数をaとし、各同一粒径球状粒子群を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG-PIDm(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1~aまでの自然数である。)で表したときに、各G-PIDmの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっていること。
(iii) 前記重合性単量体の硬化体の25℃における屈折率をn(MX)とし、各G-PIDmを構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn(G-PIDm)としたときに、いずれのn(G-PIDm)に対しても、
n(MX)<n(G-PIDm)
の関係が成り立つこと。
The conditions that the inorganic particles must satisfy are as follows: (i) to (iii).
(i) The particle is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 100 nm to 1000 nm, and in a number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles contain uniform-diameter spherical particle groups (G-PID) existing within a 5% range around the predetermined average primary particle diameter, and the number of uniform-diameter spherical particle groups is one or more.
(ii) when the number of the uniformly-sized spherical particle groups contained in the inorganic particles is a and each uniformly-sized spherical particle group is expressed in order of decreasing average primary particle diameter as G-PID m (where m is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more), the average primary particle diameters of each G-PID m differ from each other by 25 nm or more.
(iii) When the refractive index at 25° C. of the cured product of the polymerizable monomer is n (MX) and the refractive index at 25° C. of the inorganic spherical particles constituting each G-PID m is n (G-PIDm) , for each n (G-PIDm) ,
n (MX) <n (G-PIDm)
The relationship is established.
また、構造色系原料組成物が満足すべき分散状態の条件とは、下記(I)及び(II)に示すものである。
(I) 前記構造色系原料組成物の硬化体中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離rを、前記原料組成物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径r0で除して規格化した無次元数(r/r0)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数g(r)をy軸として、r/r0とそのときのrに対応するg(r)との関係を表した動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離r1が、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径r0の1倍~2倍の値であること。
(II) 前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離r2としたときに、前記最近接粒子間距離r1と前記次近接粒子間距離r2との間における前記動径分布関数g(r)の極小値が0.56~1.10の値であること。
The conditions for the dispersion state that the structural color raw material composition must satisfy are shown in (I) and (II) below.
(I) In a radial distribution function graph showing the relationship between r/r0 and g(r) corresponding to r at that time, the x-axis is a dimensionless number (r/ r0 ) obtained by dividing the distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the hardened body of the structural color raw material composition by the average particle diameter r0 of all inorganic spherical particles dispersed in the hardened body of the raw material composition, and the y-axis is a radial distribution function g(r) representing the probability that other inorganic spherical particles exist at a point distant by a distance r from the center of the any inorganic spherical particle, the nearest inter-particle distance r1 , defined as the r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph, is 1 to 2 times the average particle diameter r0 of all inorganic spherical particles dispersed in the hardened body of the mixture.
(II) When the r corresponding to the peak top of the peak that is second closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is defined as the next nearest interparticle distance r2 , the minimum value of the radial distribution function g(r) between the nearest interparticle distance r1 and the next nearest interparticle distance r2 is a value of 0.56 to 1.10.
上記条件(i)~(iii)は構造色系ハイブリッドレジンが満足すべき条件の(a)~(c)対応するものであり、構造色系原料組成物に含まれる重合性単量体の硬化体が構造色系ハイブリッドレジンの樹脂マトリックス(例えば第一複合材料における樹脂マトリックス)に該当し、構造色系原料組成物に含まれる無機粒子が構造色系ハイブリッドレジンの樹脂マトリックス中に分散する無機粒子(例えば第一複合材料における樹脂マトリックス中に分散する無機粒子)に該当する。なお、上記条件(iii)に関しては、構造色の視認性や鮮明さ及び歯科切削加工用ブランクとして使用したときの色調適合性の観点から、n(G-PIDm)とn(MX)との差であるΔn(=n(G-PIDm)-n(MX))は、0.001以上、0.1以下であることが好ましく、0.002以上、0.1以下であることが更に好ましく、0.005以上、0.05以下であることが最も好ましい。 The above conditions (i) to (iii) correspond to the conditions (a) to (c) that the structural color hybrid resin must satisfy, and the cured product of the polymerizable monomer contained in the structural color raw material composition corresponds to the resin matrix of the structural color hybrid resin (e.g., the resin matrix in the first composite material), and the inorganic particles contained in the structural color raw material composition correspond to the inorganic particles dispersed in the resin matrix of the structural color hybrid resin (e.g., the inorganic particles dispersed in the resin matrix in the first composite material). Regarding the above condition (iii), from the viewpoint of the visibility and clarity of the structural color and the color tone compatibility when used as a dental cutting blank, Δn (=n (G-PIDm) -n (MX ) ), which is the difference between n (G-PIDm) and n (MX) , is preferably 0.001 or more and 0.1 or less, more preferably 0.002 or more and 0.1 or less, and most preferably 0.005 or more and 0.05 or less.
また、上記条件(I)及び(II)を満足することは構造色系ハイブリッドレジンが満足すべき条件の(a)に対応する。 Furthermore, satisfying the above conditions (I) and (II) corresponds to condition (a) that structural color hybrid resins must satisfy.
以下に、第一複合材料等の構造色系ハイブリッドレジンの原料となる(別言すれば、その硬化体が第一複合材料等の構造色系ハイブリッドレジンとなる)構造色系原料組成物の原材料について説明する。 The following describes the raw materials for the structural color raw material composition that serves as the raw material for the structural color hybrid resin of the first composite material, etc. (in other words, the hardened product becomes the structural color hybrid resin of the first composite material, etc.).
5-1.構造色系原料組成物の原材料となる重合性単量体
前記構造色系原料組成物における重合性単量体は、その硬化体が構造色系ハイブリッドレジンの樹脂マトリックスとなるものである。当該重合性単量体としては、ラジカル重合性単量体が好適に使用できる。上記ラジカル重合性単量体は、特に限定されず、(メタ)アクリル化合物、エポキシ類やオキセタン類等のカチオン重合性単量体等の中から適宜選択して用いることができる。たとえば、歯科用重合硬化性組成物を得るためには、(メタ)アクリル化合物を使用することが好ましい。好適に使用できる(メタ)アクリル化合物を例示すれば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N-(メタ)アクリロイルグリシン、p-ビニル安息香酸、2-(メタ)アクリロイルオキシ安息香酸、6-(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン-1,2,6-トリカルボン酸無水物、13-(メタ)アクリロイルオキシトリデカン-1,1-ジカルボン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N、N-(ジヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、2,2-ビス(メタクリロイルオキシフェニル)プロパン、2,2-ビス[(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,6-ビス(メタクリルエチルオキシカルボニルアミノ)トリメチルヘキサン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
5-1. Polymerizable monomers as raw materials for structural color raw material compositions The polymerizable monomers in the structural color raw material composition are those whose hardened bodies become the resin matrix of structural color hybrid resins. As the polymerizable monomers, radically polymerizable monomers can be suitably used. The radically polymerizable monomers are not particularly limited, and can be appropriately selected from (meth)acrylic compounds, cationic polymerizable monomers such as epoxies and oxetanes, and the like. For example, in order to obtain a dental polymerizable hardening composition, it is preferable to use (meth)acrylic compounds. Examples of (meth)acrylic compounds that can be suitably used include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, N-(meth)acryloylglycine, p-vinylbenzoic acid, 2-(meth)acryloyloxybenzoic acid, 6-(meth)acryloyloxyethylnaphthalene-1,2,6-tricarboxylic acid anhydride, 13-(meth)acryloyloxytridecane-1,1-dicarboxylic acid, 2-(meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, N-hydroxypropyl (meth)acrylate, 1 ... Examples of the alkyl group include ethyl (meth)acrylamide, N,N-(dihydroxyethyl)(meth)acrylamide, 2,2-bis(methacryloyloxyphenyl)propane, 2,2-bis[(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyloxy)phenyl]propane, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, 1,6-bis(methacrylethyloxycarbonylamino)trimethylhexane, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, and 4,4-diphenylmethane diisocyanate.
これらの(メタ)アクリレート系重合性単量体は、必要に応じて複数の種類のものを併用しても良い。 If necessary, multiple types of these (meth)acrylate polymerizable monomers may be used in combination.
重合性単量体としては、構造色系ハイブリッドレジンの樹脂マトリックスとなる硬化体の物性(機械的特性や歯科用途では歯質に対する接着性)調整のため、一般に、複数種の重合性単量体が使用されるが、この際、重合性単量体組成物(混合物)の25℃における屈折率が1.38~1.55の範囲となるように、重合性単量体の種類及び量を設定することが、前記屈折率に関する条件を満足し易いという観点から望ましい。即ち、無機球状粒子として屈折率の調整が容易なシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物を用いる場合、その25℃における屈折率はシリカ分の含有量に応じて1.45~1.58程度の範囲となるが、重合性単量体組成物の屈折率を1.38~1.55の範囲に設定することにより、得られる硬化体の屈折率を、おおよそ1.40~1.57の範囲に調整でき、前記条件を満足するようにすることが容易となる。なお、重合性単量体や重合性単量体の硬化体の屈折率は、25℃にてアッベ屈折率計を用いて求めることができる。 As the polymerizable monomer, multiple types of polymerizable monomers are generally used to adjust the physical properties (mechanical properties and adhesion to tooth tissue in dental applications) of the hardened body that becomes the resin matrix of the structural color hybrid resin. In this case, it is desirable to set the type and amount of the polymerizable monomer so that the refractive index of the polymerizable monomer composition (mixture) at 25°C is in the range of 1.38 to 1.55, from the viewpoint of easily satisfying the above-mentioned condition regarding the refractive index. That is, when a silica-titanium group element oxide-based composite oxide, which is easy to adjust the refractive index, is used as the inorganic spherical particle, the refractive index at 25°C is in the range of about 1.45 to 1.58 depending on the content of silica, but by setting the refractive index of the polymerizable monomer composition in the range of 1.38 to 1.55, the refractive index of the obtained hardened body can be adjusted to about 1.40 to 1.57, making it easy to satisfy the above-mentioned condition. The refractive index of the polymerizable monomer and the hardened body of the polymerizable monomer can be determined using an Abbe refractometer at 25°C.
5-2.構造色系原料組成物の原材料となる無機粒子
前記構造色系原料組成物は、前記重合性単量体100質量部に対して、通常100~900重量部、好ましくは150~700質量部の無機粒子を含む。構造色系原料組成物に含まれる無機粒子は、構造色系ハイブリッドレジンの樹脂マトリックスに分散する無機粒子でもあり、1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G-PID)を含んでなる。なお、G-PIDを構成する無機球状粒子が、前記条件を満足する短距離秩序構造を有するように、マトリックス材料中に分散するために、無機粒子は、G-PID以外に、平均一次粒子径が100~1000nmの範囲内にある無機粒子(その形状に拘わらない)を含まないことが好ましい。但し、平均一次粒子径が100nm未満の超微細粒子群(G-SFP)は、前記短距離秩序構造に影響を与えに難く、また、その配合量によって構造色系原料組成物の粘度や構造色系ハイブリッドレジンのコントラスト比を制御する機能を有するため、重合性単量体100質量部に対して、0.1~40質量部、特に0.2~30質量部の範囲で配合することが好ましい。
5-2. Inorganic particles as raw materials for structural color raw material composition The structural color raw material composition contains inorganic particles in an amount of usually 100 to 900 parts by weight, preferably 150 to 700 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymerizable monomer. The inorganic particles contained in the structural color raw material composition are also inorganic particles dispersed in the resin matrix of the structural color hybrid resin, and contain one or more "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID). In order for the inorganic spherical particles constituting the G-PID to be dispersed in the matrix material so as to have a short-range order structure that satisfies the above conditions, it is preferable that the inorganic particles do not contain inorganic particles (regardless of their shape) having an average primary particle size in the range of 100 to 1000 nm other than the G-PID. However, the ultrafine particle group (G-SFP) having an average primary particle diameter of less than 100 nm is unlikely to affect the short-range ordered structure, and has the function of controlling the viscosity of the structural color raw material composition and the contrast ratio of the structural color hybrid resin depending on the amount of the ultrafine particle group (G-SFP) to 100 parts by mass of the polymerizable monomer, so it is preferable to mix it in the range of 0.1 to 40 parts by mass, especially 0.2 to 30 parts by mass.
構造色系原料組成物が染料や顔料等の着色物質を実質的に含まず(例えば、着色物質の濃度が100質量ppm以下、好ましくは50質量ppm以下である場合には)、G-SFPの配合量をこの範囲とすることにより、得られる構造色系ハイブリッドレジンのコントラスト比を0.28~0.46とすることができる。 When the structural color raw material composition does not substantially contain coloring substances such as dyes or pigments (for example, when the concentration of coloring substances is 100 mass ppm or less, preferably 50 mass ppm or less), by setting the amount of G-SFP in this range, the contrast ratio of the resulting structural color hybrid resin can be set to 0.28 to 0.46.
前記同一粒径球状粒子群:G-PIDの配合量は、通常、含まれる全G-PIDの総量(すなわち無機球状粒子の総量)で、重合性単量体100質量部に対して、100~900質量部である。構造色系ハイブリッドレジンが適度な透明性を有し、構造色の発現効果も高いという理由から、G-PIDの前記配合量は、構造色系原料組成物が超微細粒子群(G-SFP)を含まない場合には、重合性単量体100質量部に対して100~900質量部であることが好適であり、150~700質量部であることが特に好適である。また、G-SFPを含む場合には、上記配合量からG-SFPの量を差し引いた量とすることが好ましい。 The amount of the spherical particles of the same particle size: G-PID is usually 100 to 900 parts by mass per 100 parts by mass of polymerizable monomer, as the total amount of all G-PID contained (i.e., the total amount of inorganic spherical particles). Since the structural color hybrid resin has a moderate transparency and has a high effect of expressing structural color, the amount of G-PID is preferably 100 to 900 parts by mass, and more preferably 150 to 700 parts by mass, per 100 parts by mass of polymerizable monomer when the structural color raw material composition does not contain ultrafine particles (G-SFP). In addition, when G-SFP is contained, it is preferable to use the amount obtained by subtracting the amount of G-SFP from the above amount.
なお、複数種のG-PIDを含む場合の各G-PIDの配合量は、各G-PIDによる構造色の色調と、歯科切削加工用ブランクにおいて所望する色調とを勘案して、総量が上記範囲内となる量で適宜配分すればよい。 When multiple types of G-PIDs are included, the amount of each G-PID may be appropriately allocated so that the total amount falls within the above range, taking into consideration the color tone of the structural color of each G-PID and the desired color tone of the dental cutting blank.
以下に、無機粒子を構成する無機球状粒子、G-PID、G-SFP等の詳細について説明する。 The inorganic spherical particles, G-PID, G-SFP, etc. that make up the inorganic particles are described in detail below.
(1)無機球状粒子
G-PIDを構成する無機球状粒子としては、G-PIDを構成するための前記条件を満足するものであれば、その材質は特に限定されない。好適に使用できる材質を例示すれば、非晶質シリカ、シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子(シリカ・ジルコニア、シリカ・チタニアなど)、石英、アルミナ、バリウムガラス、ストロンチウムガラス、ランタンガラス、フルオロアルミノシリケートガラス、フッ化イッテルビウム、ジルコニア、チタニア、コロイダルシリカ等のからなるものを挙げることができる。これらの中でも屈折率の調整が容易であることから、シリカとチタン族元素(周期律表第4族元素)酸化物との複合酸化物であるシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物からなる粒子を使用することが好ましい。シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物では、シリカ分の含有量に応じてその25℃における屈折率を1.45~1.58程度の範囲で変化させることができる。シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子の具体例としては、シリカ・チタニア、シリカ・ジルコニア、シリカ・チタニア・ジルコニア等を挙げることができる。
(1) Inorganic spherical particles The inorganic spherical particles constituting the G-PID are not particularly limited in material as long as they satisfy the above-mentioned conditions for constituting the G-PID. Examples of materials that can be suitably used include amorphous silica, silica-titanium group element oxide composite oxide particles (silica-zirconia, silica-titania, etc.), quartz, alumina, barium glass, strontium glass, lanthanum glass, fluoroaluminosilicate glass, ytterbium fluoride, zirconia, titania, colloidal silica, etc. Among these, it is preferable to use particles made of silica-titanium group element oxide composite oxide, which is a composite oxide of silica and a titanium group element (group 4 element of the periodic table) oxide, because the refractive index can be easily adjusted. In the silica-titanium group element oxide composite oxide, the refractive index at 25°C can be changed within a range of about 1.45 to 1.58 depending on the content of the silica content. Specific examples of the silica-titanium group element oxide composite oxide particles include silica-titania, silica-zirconia, and silica-titania-zirconia.
無機球状粒子は、シランカップリング剤により表面処理されても良い。 The inorganic spherical particles may be surface-treated with a silane coupling agent.
(2)同一粒径球状粒子群:G-PID
同一粒径球状粒子群:G-PIDとは、100~1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、前記集合体を意味する。
(2) Group of spherical particles with the same particle size: G-PID
The uniform particle size spherical particle group (G-PID) is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle size within the range of 100 to 1000 nm, and each inorganic spherical particle constituting the aggregate is The aggregate is substantially composed of the same material, and in the number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles is present within a range of 5% around the predetermined average primary particle size. means...
ここでいう無機球状粒子の平均一次粒子径とは、走査型電子顕微鏡によりG-PIDの写真を撮影し、その写真の単位視野内に観察される粒子の30個以上を選択し、それぞれの一次粒子径(最大径)を求めた平均値を意味する。また、球状とは、略球状であればよく、必ずしも完全な真球である必要はない。走査型電子顕微鏡でG-PIDの写真を撮り、その単位視野内にあるそれぞれの粒子(30個以上)について最大径を測定し、その最大径に直交する方向の粒子径をその最大径で除した平均均斉度が0.6以上、より好ましくは0.8以上のものであればよい。 The average primary particle diameter of inorganic spherical particles here means the average value obtained by taking a photograph of the G-PID using a scanning electron microscope, selecting 30 or more particles observed within a unit field of view of the photograph, and determining the primary particle diameter (maximum diameter) of each. In addition, spherical means that it is sufficient that the particles are approximately spherical, and do not necessarily have to be completely spherical. A photograph of the G-PID is taken using a scanning electron microscope, the maximum diameter of each particle (30 or more) within the unit field of view is measured, and the average uniformity obtained by dividing the particle diameter in the direction perpendicular to the maximum diameter by the maximum diameter is 0.6 or more, more preferably 0.8 or more.
第一複合材料などの構造色系ハイブリッドレジンでは、構成無機粒子が球状であり且つ、粒子径分布(個数基準粒度分布)が狭い無機粒子の集合体であるG-PIDの各構成粒子が特定の短距離秩序構造を有して樹脂マトリックス中に分散することにより、ブラッグ条件に則って回折干渉が起こり、特定波長の光が強調されて、平均一次粒子径に応じた色調の着色光が生じる(構造色が発現する)。すなわち、構造色が発現するためには、G-PIDを構成する無機球状粒子の90%(個数ベース)以上が平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する必要がある。また、青色~黄色~赤色系の広い範囲内の特定の色調を有する構造色を発現するために、G-PIDを構成する無機球状粒子の平均一次粒子径は、100~1000nmの範囲内にある必要がある。平均一次粒子径が230~800nmである場合には、黄色~赤色系の構造色(着色光)が発現し易く、平均一次粒子径が150nm~230nm未満である場合には青色系の構造色(着色光)が発現し易い。 In structural color hybrid resins such as the first composite material, the constituent inorganic particles of G-PID, which is an aggregate of inorganic particles with a narrow particle size distribution (number-based particle size distribution), are spherical, and each constituent particle of G-PID has a specific short-range order structure and is dispersed in the resin matrix, causing diffraction interference according to the Bragg condition, emphasizing light of a specific wavelength and generating colored light of a color tone according to the average primary particle size (structural color is expressed). In other words, in order for structural color to be expressed, 90% (by number) or more of the inorganic spherical particles that make up G-PID must be present within a range of 5% around the average primary particle size. In addition, in order to express a structural color with a specific color tone within a wide range of blue to yellow to red, the average primary particle size of the inorganic spherical particles that make up G-PID must be within the range of 100 to 1000 nm. When the average primary particle size is 230 to 800 nm, yellow to red structural colors (colored light) tend to appear, and when the average primary particle size is less than 150 nm to 230 nm, blue structural colors (colored light) tend to appear.
天然歯牙の修復治療として好ましい黄色~赤色系の構造色(着色光)を発現するという理由からG-PIDの平均一次粒子径は、230~800nmが好適であり、240~500nmがより好適であり、260~350nmが特に好適である。平均一次粒子径が230nm~260nmの範囲のG-PIDを用いた場合、得られる着色光は黄色系であり、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるB系(赤黄色)の範疇にある歯牙の修復に有用である。また平均一次粒子径が260nm~350nmの範囲のG-PIDを用いた場合、得られる着色光は赤色系であり、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるA系(赤茶色)の範疇にある歯牙の修復に有用である。象牙質の色相はこうした赤色系のものが多いため、平均一次粒子径260nm~350nmの範囲のG-PIDのみを用いる態様において、多様な色調の修復歯牙に対して、幅広く適合性が良くなり最も好ましい。一方、粒径150nm~230nm未満の範囲のG-PIDのみを用いた場合、上記したように、得られる着色光は青色系であり、エナメル質から象牙質に渡って形成された窩洞に対しては、歯質との色調適合性が不良となりやすいが、エナメル質の修復に有用で、特に切端部の修復に有用である。 The average primary particle size of G-PID is preferably 230-800 nm, more preferably 240-500 nm, and particularly preferably 260-350 nm, because it produces a yellow to red structural color (colored light) that is favorable for restorative treatment of natural teeth. When G-PID with an average primary particle size in the range of 230 nm to 260 nm is used, the resulting colored light is yellowish, which is useful for restoring teeth in the B-type (reddish yellow) category of the shade guide ("VITA Classical", manufactured by VITA). When G-PID with an average primary particle size in the range of 260 nm to 350 nm is used, the resulting colored light is reddish, which is useful for restoring teeth in the A-type (reddish brown) category of the shade guide ("VITA Classical", manufactured by VITA). Since dentin often has a reddish hue, the embodiment using only G-PID with an average primary particle size in the range of 260 nm to 350 nm is the most preferable because it has a wide compatibility with various color tones of restored teeth. On the other hand, when only G-PID with a particle size in the range of 150 nm to less than 230 nm is used, as mentioned above, the obtained colored light is blue, and the color compatibility with the tooth structure tends to be poor for cavities formed from the enamel to the dentin, but it is useful for restoring enamel, especially incisal edges.
構造色系原料組成物に含まれる(第一複合材料などの構造色系ハイブリッドレジンにおいて樹脂マトリックス中に分散する)無機粒子に含まれるG-PIDは1種であっても複数種であってもよい。含まれるG-PIDの数:aは、1~5であることが好ましく、1~3であることが特に好ましく、1又は2であることが最も好ましい。 The inorganic particles contained in the structural color raw material composition (dispersed in the resin matrix in the structural color hybrid resin such as the first composite material) may contain one or more types of G-PID. The number of G-PIDs contained: a, is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and most preferably 1 or 2.
但し、無機粒子にG-PIDが複数種含まれる場合には、各G-PIDmの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている必要がある。すなわち、前記無機粒子に含まれるG-PIDの数を“a”(たとえば“3”)としたときの各G-PIDを、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG-PIDm(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1~aまでの自然数である。)で表したときに、各G-PIDm(たとえば、a=3のときにおけるG-PID1、G-PID2及びG-PID3)における個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよいが、当該場合における各G-PIDmの平均一次粒子径をそれぞれdmとすると、各dmは、それぞれ互いに25nm以上異なっている(たとえば、a=3のとき、|d1-d2|≧25nm、|d2-d3|≧25nm、で且つ当然のことながら|d1-d3|≧25nmである)必要がある。この条件を満足することにより、たとえば、各G-PIDが、20個程度を越えないような少数の無機球状粒子が非常にゆるい結合力で凝集した凝集体のような形で分散することなどによって、G-PIDごとに構造色を発現できる短距離秩序構造をもって分散できるようになったことによるものと思われるが、結果として各G-PIDごとに(平均一次粒子径に応じた)特有の構造色を発現することが可能となる。これに対し、この条件を満足しない場合には、無機球状粒子全体の粒子径分布がブロードとなり、恐らく、各G-PIDを構成する無機球状粒子が相互置換して分散してしまい、前記個数基準粒度分布の条件を満足しない単一の無機球状粒子の集合体を用いた時と同様の現象が起こることによるものと思われるが、構造色を発現し難くなってしまう。 However, when multiple types of G-PID are contained in the inorganic particles, the average primary particle diameters of the respective G-PIDs m must differ from each other by 25 nm or more. That is, when the number of G-PIDs contained in the inorganic particles is "a" (e.g., "3"), and each G-PID is expressed as G-PID m (where m is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more) in order of decreasing average primary particle diameter, the materials constituting the individual particles in each G-PID m (e.g., G-PID 1 , G-PID 2, and G-PID 3 when a=3) may be different from each other, but when the average primary particle diameter of each G-PID m in this case is d m , each d m must differ from each other by 25 nm or more (e.g., when a=3, |d 1 - d 2 |≧25 nm, |d 2 - d 3 |≧25 nm, and naturally |d 1 - d 3 |≧25 nm). By satisfying this condition, for example, each G-PID can be dispersed in the form of an aggregate of a small number of inorganic spherical particles, not exceeding about 20, which are aggregated with a very loose binding force, and thus it is possible to disperse with a short-range ordered structure that can express a structural color for each G-PID, and as a result, it is possible to express a unique structural color (according to the average primary particle size) for each G-PID. On the other hand, if this condition is not satisfied, the particle size distribution of the inorganic spherical particles as a whole becomes broad, and probably the inorganic spherical particles constituting each G-PID are dispersed by mutual substitution, and it becomes difficult to express a structural color, which is probably due to the same phenomenon as when an aggregate of a single inorganic spherical particle that does not satisfy the condition of the number-based particle size distribution is used.
複数のG-PIDを用いる場合、各G-PIDmの平均一次粒子径dmは、それぞれ互いに30nm以上、特に40nm以上異なっている(すなわちdmとdm―1との差は30nm以上、特に40nm以上である)ことが好ましい。また、dmとdm―1との差は、100nm以下、特に60nm以下であることが好ましい。 When multiple G-PIDs are used, the average primary particle diameters dm of the G-PIDs m preferably differ from each other by 30 nm or more, particularly 40 nm or more (i.e., the difference between dm and dm -1 is 30 nm or more, particularly 40 nm or more). In addition, the difference between dm and dm-1 is preferably 100 nm or less, particularly 60 nm or less.
なお、構造色系原料組成物、延いては第一複合材料などの構造色系ハイブリッドレジンに複数のG-PIDが含まれる場合、各G-PIDは、極めてシャープな粒度度分布を有し、且つ平均一次粒子径には上記したような差があるため、各G-PIDの粒度分布は重なり難く、一部重なった場合でも各G-PIDの粒度分布を確認することが可能である。すなわち、無機粒子の粒度分布は、各G-PIDの粒度分布は、100nm~1000nmの範囲では、含まれるG-PIDの数と同数の独立したピークを有するものとなり、各ピークの一部が重なった場合でも波形処理を行うことにより、各G-PIDの平均一次粒子径及び個数基準粒度分布を確認することができる。また、第一複合材料などの構造色系ハイブリッドレジンに含まれる無機粒子の粒度分布は、たとえば、その内部表面の電子顕微鏡写真を画像処理することなどにより確認することができる。 In addition, when multiple G-PIDs are contained in the structural color raw material composition, and further in the structural color hybrid resin such as the first composite material, each G-PID has an extremely sharp particle size distribution, and since there is a difference in the average primary particle diameter as described above, the particle size distributions of each G-PID are unlikely to overlap, and even if they overlap partially, it is possible to confirm the particle size distribution of each G-PID. In other words, the particle size distribution of inorganic particles has the same number of independent peaks as the number of G-PIDs contained in the range of 100 nm to 1000 nm, and even if each peak partially overlaps, the average primary particle diameter and number-based particle size distribution of each G-PID can be confirmed by performing waveform processing. In addition, the particle size distribution of inorganic particles contained in the structural color hybrid resin such as the first composite material can be confirmed, for example, by image processing of an electron microscope photograph of its internal surface.
(3)有機-無機複合フィラー
前記1又は複数の各“同一粒径球状粒子群”(G-PID)の少なくとも一部は、1種の“同一粒径球状粒子群”(G-PID)と、25℃における屈折率が当該1種の“同一粒径球状粒子群”(G-PID)を構成する無機球状粒子の屈折率よりも小さい樹脂とを含んでなり、前記1種の“同一粒径球状粒子群”(G-PID)以外の“同一粒径球状粒子群”(G-PID)を含まない有機―無機複合フィラー(Organic-Inorganic Hybrid Filler)、別言すれば“単一のG-PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”として配合されることが好ましい。ここで、有機-無機複合フィラーとは、(有機)樹脂マトリックス中に無機フィラーが分散した複合体から成る粉体又は、無機フィラーの一次粒子どうしが(有機)樹脂で結着された凝集体からなるフィラーを意味する。
(3) Organic-inorganic hybrid filler At least a part of the one or more "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID) is preferably blended as an organic-inorganic hybrid filler that contains one type of "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID) and a resin whose refractive index at 25°C is smaller than that of the inorganic spherical particles constituting the one type of "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID), and does not contain any "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID) other than the one type of "spherical particle groups of the same particle size" (G-PID), in other words, "an organic-inorganic hybrid filler containing only a single G-PID". Here, the organic-inorganic hybrid filler means a powder consisting of a complex in which an inorganic filler is dispersed in an (organic) resin matrix, or a filler consisting of an aggregate in which primary particles of an inorganic filler are bound together by an (organic) resin.
たとえば、平均一次粒子径が異なる3種類のG-PID、すなわちG-PID1、G-PID2及びG-PID3を含む場合、そのうちの少なくとも1種の全部または一部は“単一のG-PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”として配合することが好ましい。G-PID1の全部をG-PID1のみを含む有機-無機複合フィラー(複合フィラー1)として構造色系原料組成物に配合した場合には、複合フィラー1内においては、G-PID1のみしか含まれていないため、G-PID1の構造色を発現するような前記短距離秩序構造が実現されているので、構造色系原料組成物を硬化させた第一複合材料などの構造色系ハイブリッドレジンにおいても確実にG-PID1の構造色が発現する。このような効果が期待でき、さらに構造色系原料組成物の粘度を調整し易いという観点から、各G-PIDの10%~90%、特に20%~80%、更には30%~70%は、“単一のG-PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”で配合することが好ましい。
For example, when three types of G- PIDs having different average primary particle diameters, namely G-PID 1 , G-PID 2, and G-PID 3, are included, it is preferable to blend all or a part of at least one of them as an "organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID". When all of G-PID 1 is blended into the structural color raw material composition as an organic-inorganic composite filler (composite filler 1 ) containing only G-PID 1, the short-range ordered structure that expresses the structural color of G-PID 1 is realized because only G-PID 1 is contained in the composite filler 1, so that the structural color of G-PID 1 is reliably expressed in the structural color hybrid resin such as the first composite material obtained by curing the structural color raw material composition. From the viewpoint of expecting such an effect and further facilitating adjustment of the viscosity of the structural color raw material composition, it is preferable that 10% to 90%, particularly 20% to 80%, and further 30% to 70% of each G-PID is blended as "an organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID".
なお、G-PIDを“単一のG-PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”以外の形態で配合する場合には、粉体(無機球状粒子集合体としてのG-PIDそのもの)の形態で配合するのが一般的であるが、複数種のG-PIDを含む有機-無機複合フィラーとして配合することも可能である。
When G-PID is blended in a form other than "an organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID", it is generally blended in the form of a powder (G-PID itself as an aggregate of inorganic spherical particles), but it is also possible to blend it as an organic-inorganic composite filler containing multiple types of G-PID.
有機―無機複合フィラーとして配合する場合には、その(有機)樹脂マトリックスを構成する樹脂として、25℃における屈折率が、当該有機―無機複合フィラーに含まれる無機球状粒子の屈折率よりも小さいことが重要である。当該樹脂は、このような条件を満足するものであれば特に限定されないが、原料組成物における前記重合性単量体の硬化体であることが好ましい。このとき、原料組成物の重合性単量体成分とまったく同じ組成のものである必要はないが、25℃における屈折率が当該重合性単量体成分の25℃における屈折率と同等となるものを使用することが好ましい。また、前記樹脂(Resin)の25℃における屈折率をn(R)とし、前記無機球状粒子の25℃における屈折率をn(F)としたときに、何れの有機-無機複合フィラーにおいても、
n(R)<n(F)
の関係が成り立つ必要がある。そして、この関係は、有機-無機複合フィラーが25℃における屈折率が異なる無機球状粒子を含む場合には、全ての無機球状粒子に対して成り立つ必要がある。前記n(F)とn(R)との差であるΔn(=n(F) - n(R))は、0.001以上0.01以下であることが好ましく、0.001以上、0.005以下であることが更に好ましい。
When compounded as an organic-inorganic composite filler, it is important that the refractive index at 25°C of the resin constituting the (organic) resin matrix is smaller than that of the inorganic spherical particles contained in the organic-inorganic composite filler. The resin is not particularly limited as long as it satisfies such conditions, but is preferably a cured product of the polymerizable monomer in the raw material composition. In this case, it is not necessary to have exactly the same composition as the polymerizable monomer component of the raw material composition, but it is preferable to use one whose refractive index at 25°C is equivalent to that of the polymerizable monomer component at 25°C. In addition, when the refractive index of the resin at 25°C is n (R) and the refractive index of the inorganic spherical particles at 25°C is n (F) , in any organic-inorganic composite filler,
n (R) < n (F)
The relationship must be satisfied. When the organic-inorganic composite filler contains inorganic spherical particles having different refractive indices at 25° C., this relationship must be satisfied for all of the inorganic spherical particles. The difference between n (F) and n (R) , Δn (=n (F) −n (R) ), is preferably 0.001 or more and 0.01 or less, and more preferably 0.001 or more and 0.005 or less.
有機無機複合フィラーの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、硬化体の機械的強度や硬化性ペーストの操作性を良好にする観点から、2~100μmであることが好ましく、5~50μm、特に5~30μmであることが好ましい。 The average particle size of the organic-inorganic composite filler is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the mechanical strength of the cured body and the operability of the curable paste, it is preferably 2 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm, and particularly preferably 5 to 30 μm.
原料組成物における有機―無機複合フィラーの配合量は原料組成物中に含まれる、有機―無機複合フィラー化されていない同一粒径球状粒子群:G-PIDの配合量を勘案し、含まれる全G-PIDの総量(すなわち無機球状粒子の総量)が、前記した量となるように、有機―無機複合フィラー中に含まれる無機球状粒子の量から換算して決定すればよい。 The amount of organic-inorganic composite filler in the raw material composition may be determined by converting the amount of inorganic spherical particles contained in the organic-inorganic composite filler into the amount of G-PID, a group of spherical particles of the same particle size that is not made into an organic-inorganic composite filler and is contained in the raw material composition, so that the total amount of all G-PID contained (i.e., the total amount of inorganic spherical particles) is the amount described above.
(4)超微細粒子群:G-SFP
無機粒子に含まれていてもよい、超微細粒子群(G-SFP)は、平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなる粒子集合体であり、第一複合材料の前駆体(硬化させて歯科切削加工用ブランクを得るための材料)となる硬化性組成物の粘度を調整する目的、或いは本歯科切削加工用ブランクのコントラスト比を調整する目的などで配合する。ただし、G-SFPの平均一次粒子径は、無機粒子に配合される前記G-PIDの中で最も平均一次粒子径が小さいG-PID1の平均一次粒子径(d1)よりも25nm以上小さい必要がある。このような条件を満足しない場合には無機球状粒子の分散状態に悪影響を与え、特定構造色が発現し難くなる。なお、G-SFPを構成する無機粒子の形状は特に限定されず、不定形であっても球状であってもよい。また、平均一次粒子径の下限は通常、2nmである。
(4) Ultrafine particle group: G-SFP
The ultrafine particle group (G-SFP) which may be contained in the inorganic particles is a particle aggregate consisting of inorganic particles having an average primary particle size of less than 100 nm, and is a precursor of the first composite material (when cured). It is blended for the purpose of adjusting the viscosity of the hardenable composition which is the material for obtaining the dental cutting blank, or for the purpose of adjusting the contrast ratio of the dental cutting blank. However, the average of G-SFP The primary particle diameter must be at least 25 nm smaller than the average primary particle diameter (d 1 ) of G-PID 1, which has the smallest average primary particle diameter among the G-PIDs to be mixed with the inorganic particles. If the conditions are not satisfied, the dispersion state of the inorganic spherical particles is adversely affected, and it becomes difficult to express the specific structural color. The shape of the inorganic particles constituting the G-SFP is not particularly limited, and may be irregular. The lower limit of the average primary particle size is usually 2 nm.
構造色発現に対する影響が少ないという理由から、G-SFPの平均一次粒子径は、3nm以上75nm以下、特に5nm以上50nm以下であることが好ましい。また、同様の理由から、G-PID1の平均一次粒子径(d1)よりも30nm以上、特に40nm以上小さいことが好ましい。 The average primary particle size of G-SFP is preferably 3 nm to 75 nm, particularly preferably 5 nm to 50 nm, because it has little effect on the expression of structural color. For the same reason, it is preferably 30 nm or more, particularly preferably 40 nm or more smaller than the average primary particle size (d 1 ) of G-PID 1 .
G-SFPを構成する無機粒子の材質としては、前記無機球状粒子と同様のものが特に制限なく使用できる。また、前記無機球状粒子と同様にシランカップリング剤による表面処理を行うこともできる。好適な態様も、平均一次粒子径及び形状を除いて、基本的には、前記無機球状粒子と同様である。 The inorganic particles constituting G-SFP can be made of the same material as the inorganic spherical particles without any particular restrictions. In addition, surface treatment with a silane coupling agent can be performed as with the inorganic spherical particles. The preferred aspects are also basically the same as those of the inorganic spherical particles, except for the average primary particle size and shape.
5-3.構造色系原料組成物の原材料となる重合開始剤
構造色系原料組成物の原材料となる重合開始剤は、重合性単量体を重合硬化させる機能を有するものであれば特に限定されない。硬化性組成物の重合方法には、紫外線、可視光線等の光エネルギーによる反応(以下、光重合という)、過酸化物と促進剤との化学反応によるもの、熱エネルギーによるもの(以下、熱重合という)等があり、いずれの方法であっても良い。光や熱などの外部から与えるエネルギーで重合のタイミングを任意に選択でき、操作が簡便である点から、光重合や熱重合が好ましく、光照射による重合ムラなどが生じ難く、均一に重合反応を行うことができるという理由から熱重合が特に好ましい。
5-3. Polymerization initiator as a raw material for structural color raw material composition The polymerization initiator as a raw material for structural color raw material composition is not particularly limited as long as it has the function of polymerizing and curing the polymerizable monomer. The polymerization method of the curable composition may be a reaction by light energy such as ultraviolet light or visible light (hereinafter referred to as photopolymerization), a chemical reaction between a peroxide and an accelerator, or a method by heat energy (hereinafter referred to as thermal polymerization), and any method may be used. Photopolymerization and thermal polymerization are preferred because the timing of polymerization can be freely selected by external energy such as light or heat, and the operation is simple. Thermal polymerization is particularly preferred because it is less likely to cause polymerization unevenness due to light irradiation and the polymerization reaction can be performed uniformly.
光重合開始剤としては、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタールなどのベンジルケタール類、ベンゾフェノン、4,4'-ジメチルベンゾフェノン、4-メタクリロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、ジアセチル、2,3-ペンタジオンベンジル、カンファーキノン、9,10-フェナントラキノン、9,10-アントラキノンなどのα-ジケトン類、2,4-ジエトキシチオキサンソン、2-クロロチオキサンソン、メチルチオキサンソン等のチオキサンソン化合物、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-4-プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-1-ナフチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)―フェニルホスフィンオキサイドなどのビスアシルホスフィンオキサイド類等が使用できる。 Photopolymerization initiators include benzoin alkyl ethers such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, and benzoin isopropyl ether; benzil ketals such as benzil dimethyl ketal and benzil diethyl ketal; benzophenones such as benzophenone, 4,4'-dimethylbenzophenone, and 4-methacryloxybenzophenone; α-diketones such as diacetyl, 2,3-pentanedione benzyl, camphorquinone, 9,10-phenanthraquinone, and 9,10-anthraquinone; 2,4-diethoxythioxanthone, 2- Thioxanthone compounds such as chlorothioxanthone and methylthioxanthone, bisacylphosphine oxides such as bis-(2,6-dichlorobenzoyl)phenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-2,5-dimethylphenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-4-propylphenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-1-naphthylphosphine oxide, and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide can be used.
なお、光重合開始剤には、しばしば還元剤が添加されるが、その例としては、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、N-メチルジエタノールアミンなどの第3級アミン類、ラウリルアルデヒド、ジメチルアミノベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどのアルデヒド類、2-メルカプトベンゾオキサゾール、1-デカンチオール、チオサルチル酸、チオ安息香酸などの含イオウ化合物などを挙げることができる。 Reducing agents are often added to photopolymerization initiators. Examples of reducing agents include tertiary amines such as 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, and N-methyldiethanolamine; aldehydes such as lauryl aldehyde, dimethylaminobenzaldehyde, and terephthalaldehyde; and sulfur-containing compounds such as 2-mercaptobenzoxazole, 1-decanethiol, thiosalicylic acid, and thiobenzoic acid.
更に、上記光重合開始剤、還元性化合物に加えて光酸発生剤を加えて用いる例がしばしば見られる。このような光酸発生剤としては、ジアリールヨードニウム塩系化合物、スルホニウム塩系化合物、スルホン酸エステル化合物、およびハロメチル置換-S-トリアジン誘導体、ピリジニウム塩系化合物等が挙げられる。 Furthermore, in addition to the above photopolymerization initiator and reducing compound, a photoacid generator is often used. Examples of such photoacid generators include diaryliodonium salt compounds, sulfonium salt compounds, sulfonic acid ester compounds, halomethyl-substituted S-triazine derivatives, pyridinium salt compounds, etc.
また、熱重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロロベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、トリブチルボラン、トリブチルボラン部分酸化物、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、テトラキス(p-フロルオロフェニル)ホウ酸ナトリウム、テトラフェニルホウ酸トリエタノールアミン塩等のホウ素化合物、5-ブチルバルビツール酸、1-ベンジル-5-フェニルバルビツール酸等のバルビツール酸類、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム、p-トルエンスルフィン酸ナトリウム等のスルフィン酸塩類等が挙げられる。 Examples of thermal polymerization initiators include peroxides such as benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxydicarbonate, and diisopropylperoxydicarbonate; azo compounds such as azobisisobutyronitrile; boron compounds such as tributylborane, tributylborane partial oxide, sodium tetraphenylborate, sodium tetrakis(p-fluorophenyl)borate, and triethanolamine tetraphenylborate; barbituric acids such as 5-butylbarbituric acid and 1-benzyl-5-phenylbarbituric acid; and sulfinic acid salts such as sodium benzenesulfinate and sodium p-toluenesulfinate.
これら重合開始剤は単独で用いることもあるが、2種以上を混合して使用してもよい。また、重合方法の異なる複数の開始剤を組み合わせることも可能である。 These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. It is also possible to combine multiple initiators that use different polymerization methods.
重合開始剤の配合量は目的に応じて有効量を選択すればよいが、重合性単量体100質量部に対して通常0.01~10質量部の割合であり、より好ましくは0.1~5質量部の割合で使用される。 The amount of polymerization initiator to be used may be selected according to the purpose, but is usually 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of polymerizable monomer.
熱重合開始剤を用いる場合の重合温度については、60~200℃が好ましく、70~150℃がより好ましく、80~130℃がさらに好ましい。60℃以下の温度で重合を行った場合、重合反応が不十分となり、歯科切削加工用ブランクの強度が弱くなり、クラックの発生が生じる。一方、200℃以上の温度で重合を行った場合、構造色系ハイブリッドレジンが製造時に高温にさらされることにより樹脂成分の変色が生じ、本発明の効果である天然歯牙との色調適合性が得難くなる。 When a thermal polymerization initiator is used, the polymerization temperature is preferably 60 to 200°C, more preferably 70 to 150°C, and even more preferably 80 to 130°C. If polymerization is carried out at a temperature below 60°C, the polymerization reaction will be insufficient, the strength of the dental cutting blank will be weakened, and cracks will occur. On the other hand, if polymerization is carried out at a temperature above 200°C, the structural color hybrid resin will be exposed to high temperatures during production, causing discoloration of the resin components, making it difficult to achieve the effect of the present invention of matching color with natural teeth.
5-4.構造色系原料組成物の原材料となる、その他の添加剤
構造色系原料組成物には、その効果を阻害しない範囲で、重合禁止剤、紫外線吸収剤等の他の添加剤を配合することができる。
5-4. Other additives that are the raw materials of the structural color raw material composition Other additives such as polymerization inhibitors and ultraviolet absorbers can be blended into the structural color raw material composition as long as they do not impair the effects of the composition.
構造色系原料組成物の硬化体は、第一複合材料を含めて構造色系ハイブリッドレジンとなるものであり、前述したとおり、顔料などの着色物質を用いなくても、特定構造色を発現する。したがって、構造色系ハイブリッドレジンに、時間と共に変色する虞のある染料や顔料等の着色物質を配合する必要は特にはなく、上記変色防止の観点及び透明性の観点からは着色物質を含まないことが好ましい。しかし、これら着色物質の配合自体を排除するものではなく、特定構造色による効果を阻害しない範囲であれば配合することもできる。第一複合材料の原料となる構造色系原料組成物に含まれる無機粒子等の量にもよるが、構造色系原料組成物の総質量(第一複合材料の総質量でもある)を基準とする着色物質の(許容)配合量は、通常、は100質量ppm以下、好ましくは50質量ppm以下である。ただし、第二複合材料及び必要に応じて形成される第二層側付加層となる複合材料の原料となる構造色系原料組成物に関しては、特定構造色による効果よりも着色による効果の方が優先されるため、後述するように第一複合材料との色差が所定の範囲となるように着色物質を配合する必要がある。 The hardened product of the structural color raw material composition, including the first composite material, becomes a structural color hybrid resin, and as described above, it expresses a specific structural color without using a coloring substance such as a pigment. Therefore, there is no particular need to blend coloring substances such as dyes and pigments that may discolor over time into the structural color hybrid resin, and it is preferable not to include coloring substances from the viewpoint of preventing discoloration and transparency. However, the blending of these coloring substances is not excluded, and they can be blended within a range that does not inhibit the effect of the specific structural color. Depending on the amount of inorganic particles, etc. contained in the structural color raw material composition that is the raw material of the first composite material, the (allowable) blending amount of the coloring substance based on the total mass of the structural color raw material composition (which is also the total mass of the first composite material) is usually 100 mass ppm or less, preferably 50 mass ppm or less. However, with regard to the structural color raw material composition that is the raw material of the composite material that becomes the second composite material and the second layer side additional layer formed as necessary, the effect of coloring takes precedence over the effect of the specific structural color, so it is necessary to blend the coloring substance so that the color difference from the first composite material is within a predetermined range, as described below.
5-5.原料組成物の調製方法
原料組成物は、所定量の前記各成分を混練及び脱泡処理することにより調製することができる。確実に前記分散状態の条件(I)及び(II)を満足するために、次のようにして調整することが好ましい。すなわち、混練方法については、短時間で上記分散条件を満たすようにすることができ、且つスケールアップ製造が容易であるという理由から、遊星運動型撹拌機等の混練装置を用いて混練することが好ましい。また、脱泡処理は、粘度の高い組成物中からも短時間で気泡を除去可能であるという理由から、減圧下で脱泡する方法を採用することが好ましい。
5-5. Method for preparing raw material composition The raw material composition can be prepared by kneading and defoaming predetermined amounts of each of the above-mentioned components. In order to reliably satisfy the conditions (I) and (II) of the dispersion state, it is preferable to adjust as follows. That is, as for the kneading method, it is preferable to knead using a kneading device such as a planetary motion stirrer, because it is possible to satisfy the above-mentioned dispersion conditions in a short time and scale-up production is easy. In addition, as for the defoaming treatment, it is preferable to adopt a method of defoaming under reduced pressure, because it is possible to remove air bubbles in a short time even from a highly viscous composition.
当該方法では、前記混練及び脱泡処理は、得られる混練物について、これを硬化させて得られる硬化体における前記無機粒子(b)の分散状態が、前記条件(I)及び(II)を満足することが確認された混練及び脱泡処理条件を採用して行う必要がある。 In this method, the kneading and degassing treatment must be performed under kneading and degassing treatment conditions that have been confirmed to ensure that the dispersion state of the inorganic particles (b) in the hardened body obtained by hardening the resulting kneaded product satisfies the conditions (I) and (II).
このような条件は、(1)予め、別途、実際に製造する原料組成物と同一又は実質的に同一の組成を有する硬化性組成物を用いて、混練条件や脱泡処理条件を複数変化させて調製を行い、各条件で調製された合硬化性組成物の硬化体における前記動径動径分布関数:g(r)を調べることにより、前記条件(I)及び(II)を満足する条件を決定し、決定された当該条件と同一の条件を採用することが好ましい。予め定めた所定の混練条件を設定するだけで、確実に目的の第一重合硬化性組成物を製造することができるので、毎回同じ(同一組成且つ同一量の)第一重合硬化性組成物を製造する際に、毎回条件を変える必要がなく、また過剰混練(不必要に長時間の混練)を防止できるという点で、作業の効率化を図ることができる。 It is preferable to determine such conditions by (1) preparing a curable composition having the same or substantially the same composition as the raw material composition to be actually produced in advance by changing the kneading conditions and degassing treatment conditions in multiple ways, and examining the radial-radial distribution function: g(r) of the cured product of the curable composition prepared under each condition to determine conditions that satisfy the conditions (I) and (II), and adopting the same conditions as the determined conditions. Since the desired first polymerizable curable composition can be reliably produced simply by setting the predetermined kneading conditions, it is not necessary to change the conditions each time when producing the same first polymerizable curable composition (same composition and same amount), and excessive kneading (kneading for an unnecessarily long time) can be prevented, which improves the efficiency of the work.
6.非構造色系ハイブリッドレジン及びその原材料等について
非構造色系ハイブリッドレジンは、前記条件(a)~(d)の少なくとも一つを満足しないハイブリッドレジン、又は顔料等を多量に配合したために特定構造色の発現が目視で確認できなくなったハイブリッドレジンであり、第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料が構造色を発現しない場合のこれら複合材料として使用される。
6. Non-structural color hybrid resin and its raw materials, etc. Non-structural color hybrid resin is a hybrid resin that does not satisfy at least one of the above conditions (a) to (d), or a hybrid resin that is blended with a large amount of pigment, etc., so that the expression of a specific structural color cannot be visually confirmed. It is used as a composite material when the second composite material and the composite material that becomes the second layer side additional layer added as needed do not express a structural color.
上記第二複合材料は、前記したように、第一複合材料と色調が異なり、その色差は特定の範囲にある必要がある。また、第二複合材料のコントラスト比:CR2は0.50~0.65であることが好ましい。第一複合材料は特定構造色による効果を得るため、通常は染料や顔料等の着色材料添加による着色は行われないので、第二複合材料及びその原料となる原料組成物には、通常、着色物質が配合される。この点は、必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料やその原料組成物についても同様である。 As described above, the second composite material has a different color tone from the first composite material, and the color difference must be within a specific range. The contrast ratio: CR2 of the second composite material is preferably 0.50 to 0.65. Since the first composite material is not usually colored by adding coloring materials such as dyes or pigments to obtain the effect of a specific structural color, the second composite material and the raw material composition from which it is made usually contain a coloring substance. This also applies to the composite material and raw material composition from which it is made that will be the second layer side additional layer that is added as necessary.
すなわち、第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる複合材料である非構造色系ハイブリッドレジンは、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなり、且つ第一複合材料との色差が特定の範囲となるように染料や顔料等の着色材料が添加された複合材料であり、重合性単量体、無機粒子、重合開始剤及び着色材料を含有する重合硬化性組成物(以下、「非構造色系原料組成物」とも言う。)を硬化させることによって得られる。非構造色系原料組成物は、構造色系原料組成物に着色材料を(特定構造色が目視確認できなくなるような量)添加したものであってもよく、重合性単量体及び重合開始剤としては構造色系原料組成物と同様のものが使用できる。無機粒子としては、構造色系原料組成物におけるような制約は特になく、従来の歯科切削加工用レジン系ブランクで使用できるとされているものが特に制限なく使用できる。なお、無機粒子の総配合量は、通常、重合性単量体100質量部に対して、100~900重量部であり好ましくは150~700質量部である。非構造色系原料組成物に含まれる着色物質の量は、通常、非構造色系原料組成物の総質量(その硬化体である複合材料の総質量でもある)を基準として、500~7000質量ppmであり、600~6500質量ppmであることが好ましい。また、硬化体の色調やコントラスト比を調整するための超微細粒子群(G-SFP)や、重合禁止剤、紫外線吸収剤等の他の添加剤を含んでいても良い。 That is, the non-structural color hybrid resin, which is a composite material that becomes the second composite material and the second layer side additional layer added as necessary, is a composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix and a coloring material such as a dye or pigment is added so that the color difference from the first composite material is within a specific range, and is obtained by curing a polymerizable curable composition (hereinafter also referred to as "non-structural color raw material composition") containing a polymerizable monomer, inorganic particles, a polymerization initiator, and a coloring material. The non-structural color raw material composition may be a structural color raw material composition to which a coloring material has been added (in an amount such that the specific structural color cannot be visually confirmed), and the same polymerizable monomer and polymerization initiator as those in the structural color raw material composition can be used. There are no particular restrictions on the inorganic particles as in the structural color raw material composition, and those that are considered to be usable in conventional resin blanks for dental cutting processing can be used without any particular restrictions. The total amount of inorganic particles is usually 100 to 900 parts by weight, preferably 150 to 700 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymerizable monomer. The amount of coloring material contained in the non-structural color raw material composition is usually 500 to 7000 mass ppm, preferably 600 to 6500 mass ppm, based on the total mass of the non-structural color raw material composition (which is also the total mass of the composite material that is the cured product). In addition, the composition may contain other additives such as ultrafine particles (G-SFP) for adjusting the color tone and contrast ratio of the cured product, polymerization inhibitors, and ultraviolet absorbers.
本発明のブランクにおいて、第二複合材料及び必要に応じて追加される第二層側付加層となる非構造色系ハイブリッドレジンは、歯科用補綴物の歯頸部近傍を構成する材料となることが多く、また、歯牙の歯頸部の色調には個人差が大きく、個別患者ごとに合った色調を用意する必要があるが、着色物質を添加することにより、このような要求にも対応することが可能となる。 In the blank of the present invention, the second composite material and the non-structural color hybrid resin that forms the second layer side additional layer that is added as needed are often materials that make up the vicinity of the cervical part of the tooth in dental prostheses. Also, there are large individual differences in the color tone of the cervical part of the tooth, and it is necessary to prepare a color tone that suits each individual patient. By adding a coloring substance, it is possible to meet such requirements.
着色物質(着色剤)は、顔料であってもよく、染料であってもよい。顔料としては、無機顔料が代表的であり、このような無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、カーボンブラック、酸化鉄、銅クロマイトブラック、酸化クロムグリーン、クロムグリーン、バイオレット、クロムイエロー、クロム酸鉛、モリブデン酸鉛、チタン酸カドミウム、ニッケルチタンイエロー、ウルトラマリーンブルー、コバルトブルー、ビスマスバナデート、カドミウムイエロー、カドミウムレッド等を例示することができる。なお、本発明において無機顔料は、無機充填材にも該当する。また、モノアゾ顔料、ジアゾ顔料、ジアゾ縮合顔料、ペリレン顔料、アントラキノン顔料等の有機顔料も使用することができる。また、染料としては、KAYASET RED G(日本化薬)、KAYASET REDB(日本化薬)等の赤色染料;KAYASET Yellow 2G、KAYASET Yellow GN等の黄色染料;KAYASET Blue N、KAYASET Blue G、KAYASET Blue B等の青色染料;などを挙げることができる。口腔内での色調安定性を考慮すると、水溶性の染料よりも不水溶性の顔料を使用することが好ましい。 The coloring substance (colorant) may be a pigment or a dye. Representative pigments are inorganic pigments, and examples of such inorganic pigments include titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, zinc sulfide, aluminum silicate, calcium silicate, carbon black, iron oxide, copper chromite black, chromium oxide green, chrome green, violet, chrome yellow, lead chromate, lead molybdate, cadmium titanate, nickel titanium yellow, ultramarine blue, cobalt blue, bismuth vanadate, cadmium yellow, and cadmium red. In the present invention, inorganic pigments also correspond to inorganic fillers. Organic pigments such as monoazo pigments, diazo pigments, diazo condensation pigments, perylene pigments, and anthraquinone pigments can also be used. Examples of dyes include red dyes such as KAYASET RED G (Nippon Kayaku) and KAYASET REDB (Nippon Kayaku); yellow dyes such as KAYASET Yellow 2G and KAYASET Yellow GN; and blue dyes such as KAYASET Blue N, KAYASET Blue G, and KAYASET Blue B. Considering color stability in the oral cavity, it is preferable to use water-insoluble pigments rather than water-soluble dyes.
7.本発明のブランクの製造方法
本発明のブランクは、前記積層構造を有するハイブリッドレジンの積層体を適宜加工して被切削加工部とすることにより製造することができる。
7. Manufacturing Method of the Blank of the Present Invention The blank of the present invention can be manufactured by appropriately processing a laminate of the hybrid resin having the above-mentioned laminated structure into a part to be machined.
上記ハイブリッドレジンの積層体は、各層を構成するハイブリッドレジン(複合体)の原料となる硬化性原料組成物を用いた注型重合により、好適に製造することができる。ここで、注型重合とは、所定形状の成形型に重合硬化性組成物を充填した後に重合硬化を行うことを意味する。成形型の容積は目的とする形状に応じて適宜選択すればよい。成形型の形状についても同様に、角柱状、円柱状、角板状、円板状、その他の不規則形状であってもよく、特に制限はない。重合の際は、必要に応じて、窒素等の不活性ガスによる加圧を行ってもよい。被切削加工部と同一又は実質的に同一の形状を有した成形型を準備し、この内部に各層となる硬化性原料組成物を順次所定の厚さとなるように充填してから重合硬化して、得られたバルク体(ハイブリッドレジンの積層体)をそのまま被切削加工部としてもよいし、これより大きいサイズを有する型に充填してバルク体を製造し、これを抜き打ち加工や切削加工することにより被切削加工部としてもよい。充填の方法は公知の技術を用いることができ特に制限されないが、例えば、射出、押し出し、プレス等によって成形型に充填を行うことができる。 The hybrid resin laminate can be suitably manufactured by casting polymerization using a curable raw material composition that is the raw material of the hybrid resin (composite) that constitutes each layer. Here, casting polymerization means that a mold of a predetermined shape is filled with a polymerizable curable composition and then polymerized and cured. The volume of the mold may be appropriately selected according to the desired shape. Similarly, the shape of the mold may be a rectangular column, a cylindrical column, a square plate, a disk, or other irregular shape, and there is no particular restriction. During polymerization, pressure may be applied with an inert gas such as nitrogen, if necessary. A mold having the same or substantially the same shape as the part to be cut is prepared, and the curable raw material composition that will be each layer is filled in sequence to a predetermined thickness inside the mold, and then polymerized and cured, and the obtained bulk body (hybrid resin laminate) may be used as the part to be cut as it is, or it may be filled into a mold having a larger size to manufacture a bulk body, and this may be punched or cut to make the part to be cut. The filling method can be a known technique and is not particularly limited, but for example, the mold can be filled by injection, extrusion, pressing, etc.
成形型の材質としては、金属、セラミックス、樹脂等を目的に応じて使用することができ、実施する重合温度よりも耐熱性が高い材質を用いることが好ましい。成形型の材質としては、例えば、SUS、高速度工具鋼、アルミニウム合金、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等が挙げられる。 The mold material may be metal, ceramic, resin, etc., depending on the purpose, and it is preferable to use a material that is more heat resistant than the polymerization temperature to be carried out. Examples of mold materials include SUS, high-speed tool steel, aluminum alloy, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), etc.
また、得られたバルク体に対して、必要に応じて、熱処理、研磨、切削、保持具の取り付け、印字等の後工程を行うことができる。さらに、必要に応じて、歯科切削加工用ブランクを切削加工機に固定するための保持ピンを接合してもよい。保持ピンの形状は、切削加工機に歯科切削加工用ブランクを固定できるような形状のものであれば特に制限はなく、歯科切削加工用ブランクの形状と加工機の要求によっては具備されなくともよい。保持ピンの材質としては、ステンレス、真鍮、アルミニウム等が挙げられる。保持ピンの被切削加工部(歯科切削加工用ブランク本体)への固定方法は、接着に限定されず、はめ込み、ネジ止め等の方法であってもよい。接着方法についても特に制限はなく、イソシアネート系、エポキシ系、ウレタン系、シリコーン系、アクリル系等の各種市販の接着材を使用することができる。 The obtained bulk body can be subjected to post-processing such as heat treatment, polishing, cutting, attachment of a holder, printing, etc., as necessary. Furthermore, a holding pin for fixing the dental cutting blank to the cutting machine can be attached as necessary. The shape of the holding pin is not particularly limited as long as it can fix the dental cutting blank to the cutting machine, and may not be provided depending on the shape of the dental cutting blank and the requirements of the processing machine. Examples of materials for the holding pin include stainless steel, brass, aluminum, etc. The method of fixing the holding pin to the part to be cut (dental cutting blank body) is not limited to adhesion, and may be a method such as fitting or screwing. There is also no particular limitation on the adhesion method, and various commercially available adhesives such as isocyanate-based, epoxy-based, urethane-based, silicone-based, and acrylic-based adhesives can be used.
次に、本発明の多層ミルブランクついて、実施例により具体的に説明する。なお、後述する各実施例及び比較例では、各種の構造色系原料組成物及び非構造色系原料組成物を調製し、得られた各組成物及びその硬化体について評価を行うと共に、これら組成物を所定の組み合わせで積層してから硬化させることによって、歯科切削加工用ブランクの削加工部となるハイブリッドレジン積層体を得、その評価を行っている。 Next, the multilayer mill blank of the present invention will be specifically described using examples. In each of the examples and comparative examples described below, various structural color raw material compositions and non-structural color raw material compositions are prepared, and the obtained compositions and their cured products are evaluated. In addition, these compositions are laminated in a predetermined combination and then cured to obtain a hybrid resin laminate that will become the cutting portion of the dental cutting blank, and the hybrid resin laminate is evaluated.
1.構造色系原料組成物及び非構造色系原料組成物の原材料について
実施例及び比較例で用いた構造色系原料組成物及び非構造色系原料組成物の原材料並びに、その物性等について以下に説明する。
1. Raw materials for structural color raw material composition and non-structural color raw material composition The raw materials for the structural color raw material composition and non-structural color raw material composition used in the examples and comparative examples, as well as their physical properties, are described below.
1-1.重合性単量体成分
構造色系原料組成物及び非構造色系原料組成物における重合性単量体成分としては、表1に示す組成を有する重合性単量体混合物:M1を使用した。なお、表1の重合性単量体欄の略号は以下に示す化合物を表し、略号後の括弧内の数字は使用した質量部を表す。
・UDMA:1,6-ビス(メタクリルエチルオキシカルボニルアミノ)トリメチルヘキサン
・3G:トリエチレングリコールジメタクリレート
また、M1の粘度並びにM1(硬化前)及びその硬化体の屈折率を次のようにして測定した。結果を合わせて表1に示す。すなわち、粘度は、E型粘度計(東京精機:VISCONIC ELD)を用いて25℃の恒温室にて測定した。また、M1(硬化前)及びその硬化体の屈折率は、アッベ屈折率計(アタゴ社製)を用いて25℃の恒温室にて測定した。このとき、硬化体試料は、重合性単量体100質量部あたり(光重合開始剤としての)カンファーキノン(CQ)0.2質量%、p-N,N-ジメチルアミノ安息香酸エチル(DMBE)0.3質量%及びヒドロキノンモノメチルエーテル(HQME)0.15質量%を添加して均一に混合したものを、7mmφ×0.5mmの貫通した孔を有する型に入れ、両面にポリエステルフィルムを圧接した後に、光量500mW/cm2のハロゲン型歯科用光照射器(Demetron LC、サイブロン社製)を用いて30秒間光照射し硬化させてから型から取り出すことにより作成した。なお、硬化体試料をアッベ屈折率計にセットする際に、硬化体試料と測定面を密着させる目的で、試料を溶解せず、かつ試料よりも屈折率の高い溶媒であるブロモナフタレンを試料に滴下した。
1-1. Polymerizable monomer component As the polymerizable monomer component in the structural color raw material composition and the non-structural color raw material composition, a polymerizable monomer mixture M1 having the composition shown in Table 1 was used. The abbreviations in the polymerizable monomer column in Table 1 represent the compounds shown below, and the numbers in parentheses after the abbreviations represent the parts by mass used.
UDMA: 1,6-bis(methacrylethyloxycarbonylamino)trimethylhexane 3G: triethylene glycol dimethacrylate The viscosity of M1 and the refractive index of M1 (before curing) and its cured body were measured as follows. The results are shown in Table 1. That is, the viscosity was measured in a thermostatic room at 25°C using an E-type viscometer (Tokyo Seiki: VISCONIC ELD). The refractive index of M1 (before curing) and its cured body was measured in a thermostatic room at 25°C using an Abbe refractometer (Atago Co., Ltd.). At this time, the hardened sample was prepared by adding 0.2% by mass of camphorquinone (CQ) (as a photopolymerization initiator), 0.3% by mass of ethyl p-N,N-dimethylaminobenzoate (DMBE), and 0.15% by mass of hydroquinone monomethyl ether (HQME) per 100 parts by mass of polymerizable monomer, mixing the mixture uniformly, placing it in a mold having a through hole of 7 mmφ×0.5 mm, pressing polyester films on both sides, and then irradiating the mixture with light for 30 seconds using a halogen-type dental light irradiator (Demetron LC, manufactured by Cybron) with a light amount of 500 mW/cm 2 to harden the mixture, and then removing it from the mold. When the hardened sample was set in the Abbe refractometer, bromonaphthalene, a solvent that does not dissolve the sample and has a higher refractive index than the sample, was dropped onto the sample in order to bring the hardened sample into close contact with the measurement surface.
1-2.同一粒径球状粒子群:G-PID
G-PIDとしては、表2に示すG-PID1及びG-PID2を使用した。なお、G-PID1及びG-PID2は、特許文献5に開示されている方法(ゾルゲル法)と同様に調製し、何れもγ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランで表面処理されたものである。また、G-PID1及びG-PID2について、特許文献5の実施例に記載されている方法と同様に、以下のようにして、平均一次粒子径、±5%内粒子割合〔個数基準粒度分布において平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する粒子数の全粒子数に占める割合(%)〕、平均均斉度及び屈折率を測定した。結果を表2に合わせて示す。表2に示されるように、G-PID1及びG-PID2は、何れも前記条件(a)を満足する同一粒径球状粒子群であると言える。
1-2. Group of spherical particles with the same particle size: G-PID
As G-PID, G-PID1 and G-PID2 shown in Table 2 were used. G-PID1 and G-PID2 were prepared in the same manner as the method (sol-gel method) disclosed in Patent Document 5. Both of them were surface-treated with γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane. In addition, G-PID1 and G-PID2 were treated in the following manner in the same manner as described in the examples of Patent Document 5. The average primary particle diameter, the ratio of particles within ±5% [the ratio (%) of the number of particles present within 5% of the average primary particle diameter in the number-based particle size distribution to the total number of particles], the average uniformity The refractive index and the viscosity of the polymer were measured. The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, both G-PID1 and G-PID2 were spherical particles having the same particle size that satisfied the above condition (a). It can be said that.
(1)平均一次粒子径
走査型電子顕微鏡(フィリップス社製、「XL-30S」)で粉体の写真を5000~100000倍の倍率で撮り、画像解析ソフト(「IP-1000PC」、商品名;旭化成エンジニアリング社製)を用いて、撮影した画像の処理を行い、その写真の単位視野内に観察される粒子の数(30個以上)および一次粒子径(最大径)を測定し、測定値に基づき(その総和を粒子数で除した値を)数平均一次粒子径を算出した。
(1) Average primary particle diameter Photographs of powder were taken at magnifications of 5,000 to 100,000 times using a scanning electron microscope (manufactured by Philips, "XL-30S"). The photographed images were processed using image analysis software ("IP-1000PC", product name; manufactured by Asahi Kasei Engineering Corporation). The number of particles (30 or more) and primary particle diameter (maximum diameter) observed within a unit field of view of the photograph were measured, and the number average primary particle diameter was calculated based on the measured values (the sum of the measured values divided by the number of particles).
(2)±5%内粒子割合
上記写真の単位視野内における全粒子(30個以上)のうち、上記で求めた平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲外の一次粒子径(最大径)を有する粒子の数を計測し、その値を上記全粒子の数から減じて、上記写真の単位視野内における平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲内の粒子数を求め、下記式に従って算出した。
(2) Particle Proportion Within ±5% Among all particles (30 or more) in the unit field of view of the photograph, the number of particles having a primary particle diameter (maximum diameter) outside the particle diameter range of plus or minus 5% of the average primary particle diameter obtained above was counted, and this value was subtracted from the number of all particles to obtain the number of particles within the particle diameter range of plus or minus 5% of the average primary particle diameter in the unit field of view of the photograph, and calculated according to the following formula.
±5%内粒子割合(%)=[(走査型電子顕微鏡写真の単位視野内における平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲内の粒子数)/(走査型電子顕微鏡写真の単位視野内における全粒子数)]×100 Percentage of particles within ±5% (%) = [(Number of particles within a particle size range of 5% around the average primary particle size in a unit field of view of a scanning electron microscope photograph) / (Total number of particles in a unit field of view of a scanning electron microscope photograph)] x 100
(3)平均均斉度
走査型電子顕微鏡で粉体の写真を撮り、その写真の単位視野内に観察される同一粒径球状粒子群(G-PID)の粒子について、その数(n:30以上)、粒子の最大径を長径(Li)と該長径に直交する方向の径を短径(Bi)との比(Bi/Li)を求め、当該比の総和を粒子数で除した値を平均均斉度とした。
(3) Average uniformity A photograph of the powder was taken with a scanning electron microscope, and the number (n: 30 or more) of uniformly sized spherical particles (G-PID) observed within a unit field of view in the photograph was determined. The ratio (Bi/Li) of the maximum diameter of the particle (long diameter (Li)) to the diameter in the direction perpendicular to the long diameter (Bi) was calculated, and the sum of these ratios was divided by the number of particles to obtain the average uniformity.
(4)屈折率
アッベ屈折率計(アタゴ社製)を用いて液浸法によって測定した。すなわち、25℃の恒温室において、100mlサンプルビン中、同一粒径球状粒子群(G-PID)を無水トルエン50ml中に分散させる。この分散液をスターラーで攪拌しながら1-ブロモトルエンを少しずつ滴下し、分散液が最も透明になった時点の分散液の屈折率を測定し、得られた値を同一粒径球状粒子群(G-PID)の屈折率とした。
(4) Refractive index The refractive index was measured by the immersion method using an Abbe refractometer (manufactured by Atago Co., Ltd.). That is, in a thermostatic room at 25° C., a group of uniform particle diameter spherical particles (G-PID) was dispersed in 50 ml of anhydrous toluene in a 100 ml sample bottle. 1-Bromotoluene was gradually added dropwise to this dispersion while stirring with a stirrer, and the refractive index of the dispersion at the point when the dispersion became most transparent was measured, and the obtained value was regarded as the refractive index of the group of uniform particle diameter spherical particles (G-PID).
1-3.有機-無機複合フィラー(CF)
有機-無機複合フィラー(CF)も特許文献5の実施例と同様に、表2に示すG-PID2を用いて次のように調製した。すなわち、先ず、循環型粉砕機SCミル(日本コークス工業社製)を用いて水:200gにG-PID2:100gが分散した分散液を得た。次いで、別途調製したγ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:4g、酢酸:0.003g及び水:80gの混合溶液(pH4)を上記分散液に添加し、均一になるまで混合した後、分散液を軽く混合しながら、高速で回転するディスク上に供給して噴霧乾燥法により造粒した後に60℃で真空乾燥し、略球形状の凝集体を得た。その後、重合性単量体成分M1:10g、熱重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル(AIBN):0.025g、有機溶媒であるメタノール:5.0g混合した重合性単量体溶液に、上記凝集体50g浸漬させ、十分撹拌してから有機溶媒を除去してから減圧度10ヘクトパスカル、100℃の条件下で、1時間加熱することにより上記重合性単量体成分を重合硬化させることにより略球形状で平均粒子径が12μmである有機-無機複合フィラー(CF)を得た。
1-3. Organic-inorganic composite filler (CF)
The organic-inorganic composite filler (CF) was also prepared as follows using G-PID2 shown in Table 2, in the same manner as in the examples of Patent Document 5. That is, first, a dispersion in which 100 g of G-PID2 was dispersed in 200 g of water was obtained using a circulation type grinder SC Mill (manufactured by Nippon Coke Engineering Co., Ltd.). Next, a mixed solution (pH 4) of 4 g of γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 0.003 g of acetic acid, and 80 g of water, which had been separately prepared, was added to the dispersion and mixed until uniform. After that, the dispersion was lightly mixed and supplied onto a disk rotating at high speed to be granulated by a spray drying method, and then vacuum dried at 60° C. to obtain an aggregate having a roughly spherical shape. Thereafter, 50 g of the above aggregates were immersed in a polymerizable monomer solution prepared by mixing 10 g of a polymerizable monomer component M1, 0.025 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a thermal polymerization initiator, and 5.0 g of methanol as an organic solvent. After thorough stirring, the organic solvent was removed, and the mixture was heated for 1 hour under conditions of a reduced pressure of 10 hectopascals and 100° C. to polymerize and harden the above polymerizable monomer component, thereby obtaining an organic-inorganic composite filler (CF) having a substantially spherical shape and an average particle size of 12 μm.
1-4.超微細粒子(G-SFP)
G-SFPとしては、レオロシールQS-102(平均一次粒子径12nm、株式会社トクヤマ製)を使用した。
1-4. Ultrafine particles (G-SFP)
As the G-SFP, Reolosil QS-102 (average primary particle size 12 nm, manufactured by Tokuyama Corporation) was used.
1-5.重合開始剤
ベンゾイルパーオキサイド(BPO」)からなる熱重合開始剤を用いた。
1-5. Polymerization initiator A thermal polymerization initiator made of benzoyl peroxide (BPO) was used.
1-6.顔料
・赤色顔料(ピグメントレッド166)
・黄色顔料(ピグメントイエロー95)
・青色顔料(ピグメントブルー60)。
1-6. Pigments - Red pigment (Pigment Red 166)
・Yellow pigment (Pigment Yellow 95)
- Blue pigment (Pigment Blue 60).
2.構造色系原料組成物及び非構造色系原料組成物の調製と硬化体の評価について
2-1.構造色系原料組成物(P1~P6)の調製
以下に示すようにして、構造色系原料組成物:P1を調製した。すなわち、M1:100質量部、BPO1.0質量部を混合した後に、G-PID1とG-SFPとを、両者の質量比がG-PID1:G-SFP=95:5となり、且つ構造色系原料組成物全体の質量占める無機粒子全体の質量の割合で定義される無機充填率が72質量%になるように添加し、プラネタリーミキサーを用いて均一になるまで混合することでペースト化し、構造色系原料組成物:P1を調製した。
2. Preparation of structural color raw material composition and non-structural color raw material composition and evaluation of the cured body 2-1. Preparation of structural color raw material composition (P1 to P6) Structural color raw material composition: P1 was prepared as shown below. That is, after mixing 100 parts by mass of M1 and 1.0 part by mass of BPO, G-PID1 and G-SFP were added so that the mass ratio of the two was G-PID1:G-SFP=95:5 and the inorganic filling rate, defined as the proportion of the mass of the total inorganic particles to the mass of the entire structural color raw material composition, was 72% by mass, and the mixture was mixed using a planetary mixer until it was uniform to form a paste, and structural color raw material composition: P1 was prepared.
また、無機充填率を表3に示す無機充填率とする他は上記と同様の方法で構造色系原料組成物:P2~6を調製した。 In addition, structural color raw material compositions P2 to P6 were prepared in the same manner as above, except that the inorganic filling rate was set to the inorganic filling rate shown in Table 3.
なお、M1の硬化体の屈折率:n(MX)は1.509であり、G-PID1の屈折率は夫々n(G-PID1)=1.515であり、n(MX)より大きな値となっているので、前記条件(c)を満足している。したがって、これら構造色系原料組成物:P1~P6の硬化体からなるハイブリッドレジンは、いずれも前記条件(a)~(c)を満足している{P1~P6で配合されるG-PIDは1種類であり、前記条件(b)も満足しているとした。}といえる。 The refractive index of the cured product of M1: n (MX) is 1.509, and the refractive index of G-PID1 is n(G-PID1)=1.515, which is larger than n (MX) , and therefore satisfies the above condition (c). Therefore, it can be said that the hybrid resins made of the cured products of these structural color raw material compositions: P1 to P6 all satisfy the above conditions (a) to (c) {P1 to P6 contain one type of G-PID, and also satisfy the above condition (b).}
2-2.非構造色系原料組成物(L1~L6)の調製
M1:100質量部、BPO1.0質量部を混合した後に、G-PID2:50質量%と、CF(有機-無機複合フィラー):50質量%の混合物を、無機充填率が76%になるようにして添加すると共に、各種顔料を表4に示した添加量で添加した他は、P1の調製と同様にして、非構造色系原料組成物:L1~L6を調製した。
2-2. Preparation of non-structural color raw material compositions (L1 to L6) After mixing 100 parts by mass of M1 and 1.0 part by mass of BPO, a mixture of 50% by mass of G-PID2 and 50% by mass of CF (organic-inorganic composite filler) was added so that the inorganic filling rate became 76%, and various pigments were added in the amounts shown in Table 4. Except for this, non-structural color raw material compositions: L1 to L6 were prepared in the same manner as in the preparation of P1.
2-3.各原料組成物の硬化体の評価
2-3-1.構造色系原料組成物(P1~P6)の硬化体が構造色系ハイブリッドレジンであることの確認
特許文献5に記載された方法に準じて、下記(1)~(3)に示す方法で、各構造色系原料組成物(P1~P6)の硬化体について、目視による着色光の評価、着色光のピーク波長測定、無機球状粒子の動径分布関数評価を行った。結果を表5に示す。
2-3. Evaluation of the hardened body of each raw material composition 2-3-1. Confirmation that the hardened body of the structural color raw material composition (P1 to P6) is a structural color hybrid resin According to the method described in Patent Document 5, the hardened body of each structural color raw material composition (P1 to P6) was visually evaluated for coloring light, measured for the peak wavelength of coloring light, and evaluated for the radial distribution function of inorganic spherical particles by the methods shown in (1) to (3) below. The results are shown in Table 5.
(1)目視による着色光の評価方法
構造色系原料組成物(P1~P6)を真空脱泡し、10mm×12mm×14mmの金型に充填し、填入し、上面を平滑化した後、加熱加圧重合器を用いて、窒素加圧下にて圧力0.4MPa、100℃、12時間の条件で加熱加圧重合を行った。取り出した硬化体から1mm×12mm×14mmの固体試料を切り出し、光沢研磨して作製した着色光測定用固体試料を作製した。各着色光測定用固体試料に10mm角程度の黒いテープ(カーボンテープ)の粘着面に対して垂直になるように載せ、目視にて着色光の色調を評価した。
(1) Visual Evaluation of Colored Light The structural color raw material compositions (P1 to P6) were vacuum degassed, filled into a 10 mm x 12 mm x 14 mm mold, and the upper surface was smoothed. Then, using a heating and pressure polymerization apparatus, they were subjected to heating and pressure polymerization under nitrogen pressure at a pressure of 0.4 MPa, 100°C, and 12 hours. Solid samples of 1 mm x 12 mm x 14 mm were cut out from the removed cured bodies, and polished to prepare solid samples for colored light measurement. Each solid sample for colored light measurement was placed perpendicular to the adhesive surface of a black tape (carbon tape) of about 10 mm square, and the color tone of the colored light was evaluated visually.
(2)着色光のピーク波長測定方法
(1)と同様に作製した黒いテープを付着の着色光測定用固体試料に関して、分光光度計(東京電色製、「TC-1800MKII」、ハロゲンランプ:12V100W、測定波長範囲380~780nm)を用いて、背景色黒で分光反射率を測定し、反射率の極大点を着色光の波長とした。
(2) Measurement method of peak wavelength of colored light For a solid sample for colored light measurement with black tape attached, prepared in the same manner as in (1), the spectral reflectance was measured against a black background using a spectrophotometer (Tokyo Denshoku Corporation, "TC-1800MKII", halogen lamp: 12V 100W, measurement wavelength range 380-780nm), and the maximum point of reflectance was taken as the wavelength of the colored light.
(3)無機球状粒子の動径分布関数評価方法
構造色系原料組成物(P1~P6)を5mmφ×10mmの金型に充填する他は(1)と同様の方法で硬化体を作成し、当該硬化体中の球状粒子の分散状態を走査型電子顕微鏡(フィリップス社製、「XL-30S」)により観察することにより動径分布関数を求め、評価を行った。具体的には、イオンミリング装置((株)日立製作所製、「IM4000」)を用いて硬化体の断面ミリングを2kV、20分間の条件にて行い、観察平面とした。当該観察面について走査型電子顕微鏡により平面内に1000個の球状粒子を含有している領域の顕微鏡画像を取得し、得られた走査型電子顕微鏡画像を画像解析ソフト(「Simple Digitizer ver3.2」フリーソフト)により解析し、上記領域内の球状粒子の座標を求めた。得られた座標データから任意の球状粒子の座標を1つ選択し、選択した球状粒子を中心に少なくとも200個以上の球状粒子が含まれる距離rを半径とする円を描き、円内に含まれる球状粒子の個数を求め、平均粒子密度<ρ>(単位:個/cm2)を算出した。drは、r0/100~r0/10(r0は球状粒子の平均粒子径を示す。)程度の値であり、中心の球状粒子から距離rの円と距離r+drの円との間の領域内に含まれる粒子の数dn、及び上記領域の面積da(ただし、da=2πr・drである。)を求めた。このようにして求めた<ρ>、dn、daの値を用いて、
式:g(r)={1/<ρ>}×{dn/da}
で定義される動径分布関数g(r)を求めた。そして、動径分布関数とr/r0(rは円の中心からの任意の距離を示し、r0は球状粒子の平均粒子径を示す。)との関係を示すグラフを作成し、動径分布関数の条件1及び条件2について、条件を満足するものを「S」、満足しないものを「N」として評価した。
(3) Evaluation method of the radial distribution function of inorganic spherical particles A cured body was prepared in the same manner as in (1) except that the structural color raw material composition (P1 to P6) was filled into a mold of 5 mmφ×10 mm, and the radial distribution function was obtained by observing the dispersion state of the spherical particles in the cured body with a scanning electron microscope (manufactured by Philips, "XL-30S"), and the evaluation was performed. Specifically, the cross-section of the cured body was milled using an ion milling device (manufactured by Hitachi, Ltd., "IM4000") under conditions of 2 kV and 20 minutes to obtain an observation plane. A microscopic image of an area containing 1000 spherical particles in the plane of the observation plane was obtained with a scanning electron microscope, and the obtained scanning electron microscope image was analyzed with image analysis software ("Simple Digitizer ver. 3.2" free software) to obtain the coordinates of the spherical particles in the above area. From the obtained coordinate data, the coordinates of any one spherical particle were selected, and a circle was drawn with a radius of distance r around the selected spherical particle, containing at least 200 spherical particles, and the number of spherical particles contained within the circle was determined to calculate the average particle density <ρ> (unit: particles/cm 2 ). dr is a value of about r 0 /100 to r 0 /10 (r 0 indicates the average particle diameter of the spherical particles), and the number dn of particles contained within the region between the circle at distance r from the central spherical particle and the circle at distance r + dr, and the area da of the above region (where da = 2πr · dr) were determined. Using the values of <ρ>, dn, and da thus determined,
Formula: g(r)={1/<ρ>}×{dn/da}
A graph showing the relationship between the radial distribution function and r/ r0 (r indicates an arbitrary distance from the center of the circle, and r0 indicates the average particle diameter of the spherical particles) was then created, and the radial distribution function was evaluated as satisfying condition 1 and condition 2 with "S" and not satisfying condition with "N."
表5に示されるように、構造色系原料組成物(P1~P6)の硬化体は無機球状粒子の分散状態が前記条件(d)を満足し、特定構造色を発現することが確認された。
As shown in Table 5, it was confirmed that the hardened bodies of the structural color raw material compositions (P1 to P6) had a dispersion state of the inorganic spherical particles that satisfied the above-mentioned condition (d) and exhibited a specific structural color.
2-3-2.各原料組成物硬化体の明度をL*、色相をa*及び彩度b*並びにコントラスト比(CR)評価
構造色系原料組成物(P1~P6)及び非構造色系原料組成物(L1~L6)の硬化体について、下記(4)及び(5)に示す方法によりL*、a*及びb*並びにCRの測定を行った。結果を表6に示す。
2-3-2. Evaluation of the lightness (L *) , hue (a *) , chroma (b *) and contrast ratio (CR) of each cured product of the raw material composition For the cured products of the structural color raw material compositions (P1 to P6) and the non-structural color raw material compositions (L1 to L6), L * , a * , b * and CR were measured by the methods shown in (4) and (5) below. The results are shown in Table 6.
(4)明度をL*、色相をa*及び彩度b*の測定
各原料組成物を真空脱泡し、10mm×12mm×14mmの金型に充填し、填入し、上面を平滑化した後、加熱加圧重合器を用いて、窒素加圧下にて圧力0.4MPa、100℃、12時間の条件で加熱加圧重合を行った。取り出した硬化体から14mm×12mm×1mmの固体試料を切り出し、色差測定用固体試料を作製した。この固体試料について、分光光度計(東京電色製、「TC-1800MKII」」、ハロゲンランプ:12V100W、測定波長範囲380~780nm)を用いた反射光0°d法(JIS Z8722)にて、測定面積の5mmφでの背景色黒(光遮蔽状態)の分光反射率と背景色白(標準白色板を硬化体に重ねて光遮蔽した状態)の分光反射率を測定してL*値、a*値及びb*値を求めた。
(4) Measurement of lightness L * , hue a *, and chroma b * Each raw material composition was vacuum degassed, filled into a 10 mm x 12 mm x 14 mm mold, and the upper surface was smoothed. Then, using a heating and pressure polymerization apparatus, heating and pressure polymerization was carried out under nitrogen pressure at a pressure of 0.4 MPa, 100°C, and 12 hours. A solid sample of 14 mm x 12 mm x 1 mm was cut out from the removed cured body to prepare a solid sample for color difference measurement. For this solid sample, the spectral reflectance of a black background (light-shielded state) and a white background (light-shielded state with a standard white plate placed over the cured product) in a measurement area of 5 mmφ was measured using a spectrophotometer (manufactured by Tokyo Denshoku Corporation, "TC-1800MKII", halogen lamp: 12V 100W, measurement wavelength range 380 to 780 nm) in a reflected light 0° d method (JIS Z8722) to determine the L * value, a * value, and b * value.
(5)コントラスト比(CR)の測定
上記試料について上記色差計を用い、背景色黒におけるY値であるYBと、背景色白におけるY値であるYWに基づきコントラスト比CR=YB/YWを算出した。
(5) Measurement of Contrast Ratio (CR) Using the above color difference meter, the contrast ratio CR= YB / YW of the above sample was calculated based on YB , which is the Y value when the background color is black, and YW, which is the Y value when the background color is white .
3.実施例及び比較例
上記のP1~6、L1~6ペーストを表7に示す組み合わせで用い、次のようにして第一層用の原料組成物の硬化体からなるハイブリッドレジン層と第二層用の原料組成物の硬化体からなるハイブリッドレジン層とが同じ層厚で接合した2層構造のハイブリッドレジン積層体からなる被切削加工部を作製した。
3. Examples and Comparative Examples Using the above P1-6 and L1-6 pastes in the combinations shown in Table 7, a machined part was produced as follows, which was a hybrid resin laminate having a two-layer structure in which a hybrid resin layer made of a hardened product of the raw material composition for the first layer and a hybrid resin layer made of a hardened product of the raw material composition for the second layer were bonded to the same layer thickness.
すなわち、金型内において第一層用の原料組成物を金型の半分の高さ(5mm)迄充填して表面が平面となるまで静置した後に、界面を乱さないように注意しながら第二層用の原料組成物を、金型内を満たすように充填する他は、前記L*、a*及びb*測定用の試料作製と同様にして硬化を行い、上記被切削加工部を作製した。 That is, the raw material composition for the first layer was filled into the mold up to half the height of the mold (5 mm) and left to stand until the surface became flat, and then the raw material composition for the second layer was filled into the mold so as to fill it, taking care not to disturb the interface. Except for this, hardening was carried out in the same manner as in the preparation of samples for measuring L * , a * and b * , and the above-mentioned machined processed part was prepared.
得られた被切削加工部について積層界面の評価を行うとともに、当該被切削加工部に保持ピンを接着して歯科切削加工用レジン系ブランクとし、これを用いて作製した歯科用修復物(歯冠)の積層界面状態、および天然歯牙近似性を評価した。具体的な評価方法を以下に示す。また評価結果を、第一層と第二層の色差:ΔE*及びコントラスト比差:ΔCR(=CR2-CR1)と合わせて表7に示す。 The lamination interface of the obtained machined portion was evaluated, and a retaining pin was attached to the machined portion to prepare a dental machining resin blank, which was then used to fabricate a dental restoration (crown) for which the lamination interface condition and natural tooth approximation were evaluated. The specific evaluation method is shown below. The evaluation results are shown in Table 7 together with the color difference between the first and second layers: ΔE * and the contrast ratio difference: ΔCR (=CR2-CR1).
(1)積層界面の評価
目視にて観察し、積層界面が見えるか、確認した。評価基準を以下に示す。
5:上層と下層の積層界面が全く見えない。
4:上層と下層の積層界面が見えない。
3:上層と下層の積層界面がほとんど見えない。
2:上層と下層の積層界面が僅かに見える。
1:上層と下層の積層界面が明瞭に見える。
(1) Evaluation of Lamination Interface The laminate was visually observed to confirm whether the laminate interface was visible. The evaluation criteria are as follows:
5: The interface between the upper and lower layers is completely invisible.
4: The interface between the upper and lower layers is not visible.
3: The interface between the upper and lower layers is barely visible.
2: The interface between the upper and lower layers is barely visible.
1: The interface between the upper and lower layers is clearly visible.
(2)歯科用模擬修復物の積層界面評価
右上1番の歯冠を切削加工機(ローランド製、「DWX-50」)にて切削加工して歯科用修復物(修復物)を作製した後、エステセムII(トクヤマデンタル社製、接着性レジンセメント)を用いてレジン支台歯(A3色相当)に接着し、研磨し、模擬修復を行った。修復後の積層界面状態を目視にて確認した。評価基準を以下に示す。
5:上層と下層の積層界面が全く見えず、自然な色調である。
4:上層と下層の積層界面がほとんど見えず、自然な色調である。
3:上層と下層の積層界面が見えにくい。
2:上層と下層の積層界面がうっすら見える。
1:上層と下層の積層界面が明瞭に見え、不自然な色調である。
(2) Evaluation of the lamination interface of a dental mock restoration The crown of the upper right first tooth was machined using a cutting machine (Roland, "DWX-50") to prepare a dental restoration (restoration), which was then bonded to a resin abutment (equivalent to A3 color) using Estacem II (Tokuyama Dental, adhesive resin cement), polished, and a mock restoration was performed. The state of the lamination interface after restoration was visually confirmed. The evaluation criteria are as follows:
5: The interface between the upper and lower layers is completely invisible, and the color is natural.
4: The interface between the upper and lower layers is barely visible, and the color is natural.
3: The interface between the upper and lower layers is difficult to see.
2: The interface between the upper and lower layers is faintly visible.
1: The interface between the upper and lower layers is clearly visible, and the color is unnatural.
(3)歯科用模擬修復物の天然歯牙近似性評価
(2)と同様に作製した模擬修復物の歯頚部から切端部までの色調が天然歯牙に近い色調になっているか、目視にて確認した。評価基準を以下に示す。
5:天然歯牙のような、自然な色調である。
4:天然歯牙に近似している、色調である。
3:天然歯牙に少し近似している、色調である。
2:天然歯牙とあまり近似しておらず、若干違和感を覚える色調である。
1:天然歯牙と全く近似していない、不自然な色調である。
(3) Evaluation of the similarity of the dental simulation restoration to the natural tooth The simulation restoration prepared in the same manner as in (2) was visually inspected to see whether the color tone from the cervical part to the incisal part was similar to that of the natural tooth. The evaluation criteria are as follows:
5: Natural color, like natural teeth.
4: The color is similar to that of natural teeth.
3: The color is somewhat similar to that of natural teeth.
2: The color is not very similar to natural teeth and feels slightly unnatural.
1: The color is unnatural and not at all similar to natural teeth.
表7に示されるように、(P1硬化体の)単一層の構造色レジン系ブランクである比較例1及び(L1硬化体の)単一層の非構造色レジン系ブランクである比較例2の「天然歯牙近似性評価」は、「1」となっている。すなわち、比較例1では歯頚部が濃く、切端部が薄く透明である色調は表現されたものの、歯冠の色が白いため、天然歯牙への近似性目視評価において、低評価であった。また、比較例2では歯冠全体が非構造色系であるため、歯頚部が濃く切端部が薄い色調が再現されず、天然歯牙との近似性目視評価において低評価であった。これに対し、実施例1~11の「天然歯牙近似性評価」は、程度の差はあるものの、何れも比較例1や比較例2の評価と比べて高い評価となっている。なかでもΔE*、CR1、CR2及びΔCRが共に好適な範囲(ΔE*=2~20、CR1=0.28~0.43、CR1=0.55~0.63、ΔCR=0.12~0.27)である実施例1、2、8~10については、「積層界面の評価」、「歯科用模擬修復物の積層界面評価」及び「天然歯牙近似性評価」の全ての評価において「4」以上の評価となっている。 As shown in Table 7, the "Natural Tooth Similarity Evaluation" of Comparative Example 1, which is a single-layer structural color resin blank (of P1 hardened body), and Comparative Example 2, which is a single-layer non-structural color resin blank (of L1 hardened body), is "1". That is, in Comparative Example 1, although the color tone of the cervical part being dark and the incisal part being light and transparent was reproduced, the color of the crown was white, so it was rated low in the visual evaluation of similarity to natural teeth. In addition, in Comparative Example 2, since the entire crown is non-structural color, the color tone of the cervical part being dark and the incisal part being light was not reproduced, so it was rated low in the visual evaluation of similarity to natural teeth. In contrast, the "Natural Tooth Similarity Evaluation" of Examples 1 to 11, although to a certain extent, are all rated higher than the evaluations of Comparative Examples 1 and 2. In particular, for Examples 1, 2, and 8-10, where ΔE * , CR1, CR2 and ΔCR were all within the suitable range (ΔE * = 2 to 20, CR1 = 0.28 to 0.43, CR1 = 0.55 to 0.63, ΔCR = 0.12 to 0.27), the evaluations of "Evaluation of the laminate interface,""Evaluation of the laminate interface of dental simulation restorations" and "Evaluation of similarity to natural teeth" were all rated "4" or higher.
Claims (3)
前記複合材料は、第一層と第二層とが接合された積層構造を有し、
前記第一層は、光の入射角度によらない所定の色調の構造色を発現する複合材料である第一複合材料からなり、
前記第二層は、前記第一複合材料の色調とは異なる色調を有する複合材料からなる第二複合材料からなり、
単一色調を有する複合材料の色調を、厚さ1.0±0.1mmの試料について分光光度計を用いた背景色白での測定によって得られるL*値、a*値及びb*値で表したときに、
前記第一複合材料の色調と前記第二複合材料の色調の差の指標となる、下記式
ΔE*={(L1*-L2*)2+(a1*-a2*)2+(b1*-b2* ) 2 }1/2
(上記式中、L1*、a1*及びb1*は、前記第一複合材料におけるL*値、a*値及びb*値であり、L2*、a2*及びb2*は、前記第二複合材料におけるL*値、a*値及びb*値である。)
で定義される色差:ΔE*が2~30であり、
前記第一複合材料における顔料及び色素の合計配合量が当該第一複合材料の総質量に対して100質量ppm以下であり、前記第二複合材料における顔料及び色素の合計配合量が当該第二複合材料の総質量に対して500~7000質量ppmである、
ことを特徴とする積層型歯科切削加工用レジン系ブランク。 A dental resin blank for machining having a machining part made of a composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix,
The composite material has a laminated structure in which a first layer and a second layer are bonded together,
the first layer is made of a first composite material that exhibits a structural color of a predetermined color tone independent of the angle of incidence of light,
the second layer is made of a second composite material having a color tone different from the color tone of the first composite material;
When the color tone of a composite material having a single color tone is expressed by the L * value, a * value, and b * value obtained by measuring a sample having a thickness of 1.0±0.1 mm against a white background using a spectrophotometer,
The following formula, which is an index of the difference between the color tone of the first composite material and the color tone of the second composite material, is ΔE * ={(L1 * -L2 * ) 2 +(a1 * -a2 * ) 2 +(b1 * -b2 * ) 2 } 1/2
(In the above formula, L1 * , a1 * , and b1 * are the L * value, a * value, and b * value in the first composite material, and L2 * , a2 * , and b2 * are the L * value, a * value, and b * value in the second composite material.)
The color difference: ΔE * defined as 2 to 30 ,
the total amount of pigment and colorant in the first composite material is 100 ppm by mass or less relative to the total mass of the first composite material, and the total amount of pigment and colorant in the second composite material is 500 to 7000 ppm by mass relative to the total mass of the second composite material;
A laminated resin-based blank for dental cutting, characterized in that
(a)前記無機粒子が、100nm~1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する同一粒径球状粒子群(G-PID)を、1又は複数含む。
(b)上記無機粒子に含まれる前記同一粒径球状粒子群の数をaとし、各同一粒径球状粒子群を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG-PID m (但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1~aの自然数である。)で表したときに、aが2以上である場合の各G-PID m の平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている。
(c)前記樹脂マトリックスの25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn (MX) とし、各G-PID m を構成する無機球状粒子の25℃における波長589nmの光に対する屈折率をn( G-PIDm) としたときに、いずれのn (G-PIDm) に対しても、
n (MX) <n (G-PIDm)
の関係が成り立っている。
(d)第一複合材料において、任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す関数であって、前記複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:<ρ>、及び当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、並びに前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて下記式(1)
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da} ・・・(1)
で定義される関数:g(r)を動径分布関数としたときに、前記複合材料にける全同一粒径球状粒子群(G-PID)を構成する無機球状粒子が、下記条件1及び下記条件2を満足する短距離秩序構造を有するように、マトリックス材料中に分散している。
[条件1]:前記複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0で、除して規格化した無次元数(r/r0)をx軸とし、前記動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/r0とその時のrに対応する前記g(r)との関係を表した動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:r1が、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:r0の1倍以上2倍以下の値である。
[条件2]:前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:r2としたときに、前記最近接粒子間距離:r1と次近接粒子間距離:r2との間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。 2. The laminated resin-based blank for dental cutting according to claim 1, characterized in that the first composite material satisfies all of the following conditions (a) to (d):
(a) The inorganic particles are composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within a range of 100 nm to 1000 nm, and include one or more groups of uniform-diameter spherical particles (G-PID) in which 90% or more of the total number of particles in a number-based particle size distribution of the aggregate are present within a 5% range around the predetermined average primary particle diameter.
(b) When the number of the uniform particle groups contained in the inorganic particles is a, and each uniform particle group is expressed in ascending order of average primary particle diameter as G-PID m (where m is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more), the average primary particle diameters of each G-PID m when a is 2 or more differ from each other by 25 nm or more.
(c) When the refractive index of the resin matrix at 25° C. for light with a wavelength of 589 nm is n (MX) and the refractive index of the inorganic spherical particles constituting each G-PID m at 25° C. for light with a wavelength of 589 nm is n ( G-PIDm) , for each n (G-PIDm) :
n (MX) <n (G-PIDm)
The relationship is established.
(d) A function expressing the probability that other inorganic spherical particles are present at a point distant r from the center of any inorganic spherical particle in the first composite material, which is determined based on a scanning electron microscope image in which the inner surface of the composite material is used as an observation plane, and is expressed by the following formula (1) based on the average particle density of the inorganic spherical particles in the observation plane: <ρ>, the number of inorganic spherical particles present in the region between a circle at a distance r from any inorganic spherical particle in the observation plane and a circle at a distance r + dr: dn, and the area of the region: da (where da = 2πr · dr).
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da}...(1)
When g(r) is a radial distribution function, the inorganic spherical particles constituting the group of uniform particle diameter spherical particles (G-PID) in the composite material are dispersed in the matrix material so as to have a short-range ordered structure that satisfies the following condition 1 and the following condition 2:
[Condition 1]: In a radial distribution function graph showing the relationship between r/r0 and the g(r) corresponding to r at that time, the x-axis is a dimensionless number (r/ r0 ) obtained by dividing the distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the composite material by the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material, and the y-axis is the radial distribution function g(r), the nearest inter-particle distance r1 , which is defined as the r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph, is a value that is 1 to 2 times the average particle size r0 of all the inorganic spherical particles dispersed in the composite material.
[Condition 2]: When r corresponding to the peak top of the peak that is second closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is defined as the next closest interparticle distance: r2 , the minimum value of the radial distribution function: g(r) between the nearest interparticle distance: r1 and the next nearest interparticle distance: r2 is a value of 0.56 or more and 1.10 or less.
前記第一複合材料のコントラスト比:CR1が0.28~0.46であり、前記第二複合材料のコントラスト比:CR2が0.50~0.65である、
請求項1又は2の何れか一項に記載の積層型歯科切削加工用レジン系ブランク。 The transparency of the composite material is expressed as a contrast ratio (CR) index, where the ratio of the Y value ( YB /YW) on a black background to the Y value (YW ) on a white background is determined by measuring the color difference of a sample having a thickness of 1.0±0.1 mm using a spectrophotometer, and the ratio is determined as YB / YW .
The first composite material has a contrast ratio CR1 of 0.28 to 0.46, and the second composite material has a contrast ratio CR2 of 0.50 to 0.65.
A laminated resin-based blank for dental machining according to claim 1 or 2 .
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