Літієво-силікатна склокераміка для стоматології

Реферат: Літієво-силікатна склокераміка для стоматології містить інгредієнти термічно обробленого скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, а також оксид калію K2О, оксид алюмінію Аl2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також додаткові компоненти. Як додаткові компоненти вона містить діоксидно-оксидний комплекс - діоксид цирконію ZrO2, оксид цинку ZnO, оксид церію СеО2, оксид ванадію V2O5 та оксид ербію Еr2О3 у співвідношенні маси усіх цих додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів в межах 0,05-0,1:99,9-99,95. UA 123209 U (12) UA 123209 U UA 123209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до стоматологічних матеріалів, а саме до літієво-силікатної склокераміки для використання в стоматології для реставрації, лікування зубів. Відомий стоматологічний матеріал, який містить інгредієнти, що утворюють основу цього матеріалу, а також наповнювачі (Патент України на винахід № 86971, МПК А61К 6/08, А61К 6/027, публ. 10.06.2009, бюл. № 11 [1]). Цей винахід дозволяє вирішити проблеми з усадкою, що існують при використанні стоматологічних композитних матеріалів, але таке технічне рішення не направлено на одержання величини коефіцієнта переломлення готового продукту в межах від 0,8 до 1,3 з ціллю можливості гарантованого одержання природного забарвлення стоматологічного матеріалу. Відомий літієво-силікатний стоматологічний матеріал, який містить інгредієнти вихідного скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, утворюючих основну кристалічну фазу, а також оксид калію K2О, оксид алюмінію Аl2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також добавки у вигляді додаткових оксидів (Патент Російської Федерації на винахід № 2552284, МПК С03С 10/12 публ. 20.06.2015, бюл. № 16 [2]). Такий літієво-силікатний стоматологічний матеріал має поліпшені механічні властивості і підвищену хімічну стабільність, але цей винахід не направлений на досягнення величини коефіцієнта переломлення матеріалу в межах від 0,8 до 1,3 з метою можливості гарантованого одержання природного забарвлення стоматологічного матеріалу. Відома літієво-силікатна склокераміка (стоматологічний матеріал), що містить інгредієнти вихідного скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, утворюючих основну кристалічну фазу, а також оксид калію K2О, оксид алюмінію Аl2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також додаткові компоненти (Патент Російської Федерації на винахід № 2 606 999, МПК С03С 10/04, публ. 10.01.2017, бюл. № 1 [3]). Цей винахід дозволяє економити енерговитрати при здійсненні технологічного процесу при термообробці технологічної маси за рахунок зниження температури кристалізації, але відповідно до такого рішення одержують прозору склокераміку - таке технічне рішення не дозволяє одержати склокераміку, що характеризується величиною коефіцієнта переломлення в межах від 0,8 до 1,3 з метою можливості гарантованого одержання природного забарвлення стоматологічного матеріалу. Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованої корисної моделі є літієвосилікатна склокераміка для стоматології, яка містить інгредієнти вихідного скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, утворюючих основну кристалічну фазу, а також оксид калію K2О, оксид алюмінію Аl2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також додаткові інгредієнти (компоненти) (Патент Російської Федерації на винахід № 2 607 557, МПК С03С 10/04, С03С 3/083, А61К 6/027, публ. 10.01.2017, бюл. № 1 [4]). Таке технічне рішення дозволяє одержати літієво-силікатну склокераміку з поліпшеними механічними та оптичними властивостями, але ця склокераміка має резерв для удосконалення, тому що цим винаходом одержують прозору склокераміку та склокераміку, яка має молочне забарвлення, але не дозволяє одержати склокераміку, яка характеризуються величиною коефіцієнту переломлення в межах від 0,8 до 1,3 з ціллю можливості гарантованого одержання природного забарвлення стоматологічного матеріалу - одержання стоматологічного матеріалу з різною інтенсивністю його природного забарвлення, максимально наближеного до природного, а також значною мірою зменшити витрати енергоресурсів при виготовленні стоматологічних елементів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення нової удосконаленої літієвосилікатної склокераміки для стоматології, яка б за рахунок сукупності усіх ознак, за рахунок її нових ознак дозволила б при використанні цієї літієво-силікатної склокераміки забезпечити досягнення технічного результату - а саме забезпечити одержання величини коефіцієнта переломлення літієво-силікатної склокераміки в межах від 0,8 до 1,3, що дозволяє гарантувати забарвлення стоматологічного матеріалу максимально наближеним до природного забарвлення емалі і дентину, крім того - зменшити час нагріву склокераміки на 63 % при виробленні, формуванні цільових елементів певної форми для стоматології. Поставлена задача вирішується тим, що запропонована літієво-силікатна склокераміка для стоматології, яка містить інгредієнти термічно обробленого (вихідного) скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, а також оксид калію K2О, оксид алюмінію АІ2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також додаткові компоненти. Новим є те, що як додаткові компоненти вона містить діоксидно-оксидний комплекс з діоксиду цирконію ZrO 2, оксиду цинку ZnO, оксиду церію СеО2, оксиду ванадію V2O5 та оксиду ербію Еr2О3 у співвідношенні маси усіх цих компонентів до загальної маси усіх інших компонентів в межах 0,05-0,1:99,9-99,95 відповідно, при наступному масовому співвідношенні усіх компонентів, мас. %: SiO2 70,0-85,9 Li2O 8,1-22,0 1 UA 123209 U 5 10 15 20 25 30 35 K2О 0,4-2,0 Аl2О3 1,7-4,4 Р2О5 3,8-5,8 діоксидно-оксидний комплекс ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5, Ег2О3 0,05-0,1. Запропонована літієво-силікатна склокераміка для особливих випадків її використання додатково характеризується наступними ознаками: Кожен з додаткових компонентів ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5 та Ег2О3 ця склокераміка містить у наступних масових співвідношеннях до загальної маси усіх компонентів, мас. %: ZrO2 0,010-0,025 ZnO 0,007-0,022 СеО2 0,010-0,025 V2O5 0,005-0,021 Er2O3 0,009-0,024. Об'ємна частка основної кристалічної фази, що утворена при температурній обробці з діоксиду кремнію та оксиду літію, складає 8,2-35 об'ємних %. Промислова здатність запропонованої літієво-силікатної склокераміки для стоматології характеризується наступними Прикладами 1-9 (Таблиця 1, Таблиця 2). Приклад 1. Запропоновану літієво-силікатну склокераміку одержують відповідно до формули корисної моделі - композиційний вміст склокераміки, мас. %: SiO2 72,91 Li2O 18,0 K2О 0,8 Аl2О3 4,4 Р2О5 3,8 Діоксидно-оксидний комплекс ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5, Ег2О3 0,09. При цьому кожен з додаткових компонентів ZrO 2, ZnO, CeO2, V2O5 та Еr2О3 склокераміка містить у наступних масових співвідношеннях до загальної маси усіх компонентів, мас. %: ZrO2 0,015 ZnO 0,017 CeO2 0,018 V2O5 0,021 Er2O3 0,019. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,09:99,91 відповідно. Технологію виробництва (одержання) склокераміки здійснюють шляхом термічної обробки, основою якої є процес кристалізації: здійснюють термічну обробку вихідної сировини (скла), основою якого є компоненти діоксиду кремнію SiO2 та оксиду літію Li2O, які утворюють основну кристалічну фазу, - з контролем технологічного режиму, при цьому утворюється дисилікат літію. Оксид калію K2О та оксид алюмінію Аl2О3, додаткові компоненти ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5, Ег2О3 додають в технологічну масу, здійснюють відповідну термічну обробку одержаної технологічної маси. В процесі технологічного процесу кристалізація проходить при температурі 530-850 °C. Технологічну масу нагрівають до заданої температури, витримують, потім охолоджують. В процесі термообробки утворюється основна кристалічна маса у вигляді кристалів дисилікату літію - кристалічні зародки, збільшується їх загальна маса (об'єм) до необхідного параметра процесу. Як зародкоутворювач застосовують оксид фосфору P2O5. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 35 об'ємних %. В результаті одержують стоматологічний матеріал - склокераміку, яка має вищевказаний композиційний вміст. Одержану стоматологічну склокераміку залежно від потреб у стоматології пресують у певні форми або виготовляють у вигляді порошку, гранулятів, після чого одержаний порошок або гранулят нагрівають при виготовленні певних елементів для стоматології. Готовий стоматологічний матеріал - одержану склокераміку пресують при температурі 915930 °C. Приклад 2. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 2. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,1:99,9 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом 2 UA 123209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 8,2 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 0,9. Приклад 3. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 3. Співвідношення маси усіх додаткових оксидів компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,08:99,92 відповідно. Об'ємна доля утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 30 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 0,8. Приклад 4. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 4. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,1:99,9 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 8,2 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 0,9. Приклад 5. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 5. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,07:99,93 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 25,7 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 1,3. Приклад 6. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 6. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,09:99,91 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 17 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 1,0. Приклад 7. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 7. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,05:99,95 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 20,0 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 0,95. Приклад 8. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 8. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,08:99,92 відповідно. Об'ємна частка утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 12,5 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 1,1. Приклад 9. Здійснюють, як Приклад 1, але вміст вихідних компонентів вказаний в Таблиці 1 та в Таблиці 2 - для Прикладу 9. Співвідношення маси усіх додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів складає 0,075:99,925 відповідно. Об'ємна доля утвореної діоксидом кремнію та оксидом літію основної кристалічної фази складає 31 об'ємних %. Коефіцієнт переломлення одержаної склокераміки складає 1,24. Одержана відповідно до Прикладів 1-9 склокераміка має наступні характеристики: Щільність: 2,4-2,6 г/см3 Коефіцієнт термінального розширення СТЕ (25-500 °C) - 8,8-9,5 * 10-6 К-1 Міцність на вигин - 400 + - 60 МПА Твердість по Вікерсу: 5500-6000 МПА 2 Хімічна розчинність менше 100 мг/см Температура пресування - 915-930 °C Коефіцієнт переломлення - 0,8-1,3 Кольори (забарвлення) - від прозорої забарвленості до частково прозорої, різної інтенсивності та відтінків, які притаманні анатомічним елементам у стоматології, згідно зі шкалою розподілення основних кольорів (чотири основні групи за відтінками, що мають чотири рівня інтенсивності кольору). Така склокераміка легко піддається механічній обробці. 3 UA 123209 U Таблиця 1 Кількісний вміст компонентів запропонованої склокераміки відповідно до Прикладів 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Компонент, межі Приклад 1, Приклад 2, Приклад 3, Приклад 4, Приклад 5, Приклад 6, Приклад 7, Приклад 8, Приклад 9, його вмісту, мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 SiO2 (70,0-85,9) 72,91 85,9 79,2 70,0 73,0 73,7 75,0 79,4 80,6 Li2O (8,1-22,00) 18,0 8,1 13,0 22,0 17,7 16,5 13,8 12,1 13,1 K2О (0,4-2,0) 0,8 0,4 0,8 2,0 1,71 0,4 1,5 0,6 0,5 Аl2О3 (1,7-4,4) 4,4 1,7 2,0 2 1,72 4,4 4,2 3,1 1,9 Р2О5 (3,8-5,8) 3,8 3,8 4,92 3,9 5,8 4,91 5,45 4,72 3,825 Діоксиднооксидний комплекс ZrO2, 0,09 0,10 0,08 0,10 0,07 0,09 0,05 0,08 0,075 ZnO, СеО2, V2O5, Еr2О3, (0,05-0,10) Таблиця 2 Кількісний вміст кожного додаткового компонента в запропонованій склокераміці відповідно до Прикладів 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Компонент, межі Приклад 1, Приклад 2, Приклад 3, Приклад 4, Приклад 5, Приклад 6, Приклад 7, Приклад 8, Приклад 9, його вмісту, мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ZrO2 (0,010-0,025) 0,015 0,010 0,025 0,023 0,017 0,010 0,010 0,012 0,025 ZnO (0,007-0,022) 0,017 0,020 0,022 0,011 0,014 0,022 0,007 0,018 0,010 СеО2 (0,010-0,025) 0,018 0,025 0,019 0,025 0,010 0,025 0,010 0,010 0,013 V2O5 (0,005-0,021) 0,021 0,021 0,005 0,020 0,020 0,021 0,014 0,020 0,007 Er2O3 (0,009-0,024) 0,019 0,024 0,009 0,021 0,009 0,012 0,009 0,020 0,020 Разом, мас. %: 0,09 0,1 0,08 0,1 0,07 0,09 0,05 0,08 0,075 5 10 15 20 25 30 Сукупність усіх ознак запропонованої корисної моделі, нові ознаки при застосуванні удосконаленої склокераміки дозволяють забезпечити досягнення технічного результату, а саме - забезпечити одержання величини коефіцієнта переломлення літієво-силікатної склокераміки (готового продукту) в межах від 0,8 до 1,3, який гарантує одержання забарвлення стоматологічного матеріалу, максимально наближеного до природного забарвлення емалі і дентину, а також досягти зменшення часу нагріву склокераміки у муфельних пічках на 63 %. За рахунок нових ознак - наявності додаткових компонентів - діоксидно-оксидного комплексу у співвідношенні маси усіх цих компонентів до загальної маси усіх інших компонентів в межах 0,05-0,1:99,9-99,95 відповідно при запропонованому масовому співвідношенні усіх компонентів, нової сукупності ознак досягається технічний результат - забезпечується одержання величини коефіцієнта переломлення літієво-силікатної склокераміки (готового продукту) в межах від 0,8 до 1,3, який гарантує одержання забарвлення стоматологічного матеріалу, максимально наближеного до природного забарвлення емалі і дентину, а також досягається зменшення часу нагріву склокераміки у муфельних пічках на 63 % (до 15-17 хвилин) при виробленні, формуванні цільових елементів певної форми для стоматології. За рахунок наявності додаткових компонентів ZrO2, ZnO, СеО2, V2O5, Er2O3 у запропонованих масових співвідношеннях до загальної маси усіх компонентів, об'ємної частки основної кристалічної фази, що утворюється при температурній обробці з діоксиду кремнію та оксиду літію, від 8,2-35 об'ємних %, досягнення технічного результату посилюється. Технічний результат досягається саме в межах кількісних характеристик запропонованої склокераміки для стоматології, наведених у формулі корисної моделі. В практичних умовах за участі заявника проведені чисельні біологічні тести та клінічні випробування запропонованої склокераміки для стоматології. Запропонований склад компонентів, межі кількісного вмісту компонентів, їх масове співвідношення у ньому, нова сукупність ознак цієї корисної моделі забезпечують одержання літієво-силікатної склокераміки, яка має значення коефіцієнта переломлення літієво-силікатної склокераміки саме в межах від 0,8 до 1,3, що забезпечує оптимізацію передачі природного кольору емалі і дентину, зменшення видимих сірих кольорів і небажаних колірних цяток. 4 UA 123209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 При цьому, крім поліпшення сприймання внутрішньої структури, запропонована склокераміка має поліпшені характеристики - покращену здатність до полірування, фізичну та хімічну стабільність, зменшену здатність з'єднання з формувальними масами в процесі пресування та термічного впливу. Запропоноване технічне рішення дозволяє забезпечити одержання високоміцного склокерамічного матеріалу і, відповідно, - й стоматологічних конструкцій (елементів) на його основі. Межі кількісного складу компонентів, наявність запропонованого діоксидно-оксидного комплексу дозволяють варіювати оптичними властивостями готового стоматологічного матеріалу в необхідних - оптимальних межах, щоб забезпечити вищевказані значення коефіцієнта переломлення, а також зменшити час нагріву склокераміки у муфельних пічках на 63 % при виробленні, формуванні з цієї склокераміки цільових елементів певної форми для стоматології. Виробництво запропонованої літієво-силікатної склокераміки для стоматології дозволить поширити асортимент вітчизняних стоматологічних матеріалів. Джерела інформації: 1. Патент України на винахід № 86971, МПК А61К 6/08, А61К 6/027, публ. 10.06.2009, бюл. № 11. 2. Патент Російської Федерації на винахід № 2 552 284, МПК С03С 10/12, публ. 20.06.2015, бюл. № 16. 3. Патент Російської Федерації на винахід № 2 606 999, МПК С03С 10/04, публ. 10.01.2017, бюл. № 1. 4. Патент Російської Федерації на винахід № 2 607 557, МПК С03С 10/04, С03С 3/083, А61К 6/027, публ. 10.01.2017, бюл. № 1 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Літієво-силікатна склокераміка для стоматології, яка містить інгредієнти термічно обробленого скла діоксид кремнію SiO2 та оксид літію Li2O, а також оксид калію Κ2О, оксид алюмінію Аl2О3, зародкоутворювач у вигляді оксиду фосфору Р2О5, а також додаткові компоненти, яка відрізняється тим, що як додаткові компоненти вона містить діоксиднооксидний комплекс - діоксид цирконію ZrO2, оксид цинку ZnO, оксид церію СеО2, оксид ванадію V2O5 та оксид ербію Еr2О3 у співвідношенні маси усіх цих додаткових компонентів до загальної маси усіх інших компонентів в межах 0,05-0,1:99,9-99,95 відповідно, при наступному масовому співвідношенні усіх компонентів, мас. %: SiO2 70,0-85,9 Li2O 8,1-22,0 K2О 0,4-2,0 Аl2О3 1,7-4,4 Р2О5 3,8-5,8 діоксидно-оксидний комплекс ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5, Еr2О3 0,05-0,1. 2. Літієво-силікатна склокераміка за п. 1, яка відрізняється тим,що кожен з додаткових компонентів ZrO2, ZnO, CeO2, V2O5 та Еr2О3 вона містить у наступних масових співвідношеннях до загальної маси усіх компонентів, мас. %: ZrO2 0,010-0,025 ZnO 0,007-0,022 СеО2 0,010-0,025 V2O5 0,005-0,021 Еr2О3 0,009-0,024. 3. Літієво-силікатна склокераміка за п. 1, яка відрізняється тим, що об'ємна частка основної кристалічної фази, що утворена при температурній обробці з діоксиду кремнію та оксиду літію, складає 8,2-35 об'ємних %. Комп'ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5