合成材料部品の製造方法

トップ :: A 生活必需品 :: A61 医学または獣医学;衛生学

【発明の名称】	合成材料部品の製造方法
【発明者】	【氏名】フォルカーラインベルガー【氏名】ゲルハルトツァングヘリニ【氏名】ヴォルフガングヴァヒター【氏名】ペータークンケル
【要約】	【課題】より少ない設備投資で実現できるとともに合成材料部品の迅速な製造を可能にする特に歯科補綴材等の合成材料部品の製造方法を提供する。【解決手段】基材を準備しこの基材上に少なくとも１つの合成材料部品のための材料をノズル構成を介して層状に塗布する合成材料部品の製造方法である。１つあるいは複数の層の塗布後別の層を塗布する前に硬化が実施される。前記の層はノズル構成によって合成材料を処理する際にこれが重合されない状態に保持されるような粘性を有する重合可能な合成材料から形成される。この層は、ノズル構成から離間して重合される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】基材を準備しこの基材上に少なくとも１つの合成材料部品のための材料をノズル構成を介して層状に塗布し、１つあるいは複数の層の塗布後別の層を塗布する前に硬化を実施する、合成材料部品の製造方法において、ノズル構成によって合成材料を処理する際にこれが重合されない状態に保持されるような粘性を有する重合可能な合成材料から前記層が形成され、この層はノズル構成から離間して重合されることを特徴とする方法。
【請求項２】個々の層が滴形状で塗布され、この滴体は基材あるいは先に塗布された層に着合する際にその凝集状態あるいは粘性を変化させ、層が機械的な荷重をかけることが可能になるかあるいは機械的に加工可能となることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】重合は特に赤外線等の光線、可視光線および／または紫外線等の電磁放射線によって実施され、重合の間ノズルを電磁放射線に対して遮蔽することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】各層は完全重合させずに３次元印刷工法によって次の層を塗布するために充分な程度の硬度まで重合させられ、次の後続するステップにおいて完全に重合させられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】材料は重合可能なワックス状の歯科材料からなり、これは７０重量％まで少なくと１つの重合可能なモノマおよび／またはオリゴマを含み、０．０１ないし１０重量％、好適には０．５ないし５重量％、特に好適には０．５ないし２重量％の重合誘発剤を含み、少なくとも２０重量％のワックス状あるいは液状モノマならびに色素の混合物を含み、小さな温度変化範囲内において凝集状態または粘性が変化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】重合に代えてあるいは重合に加えて重付加を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】重合温度よりも顕著に低い温度で塗布する前に材料を加熱することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】好適には光硬化による硬化の後に熱による後処理を行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】材料は重合可能なワックス状の物質として重合可能なアルコール分を含んだ炭酸エステルあるいは重合可能な炭酸派生物を含んだアルコールのエステルを約２０ないし９９．９９重量％含有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】特に義歯基礎材等の歯科治療材を製造するために請求項１記載の方法を使用し、その製造に際して異なった色で着色された材料あるいは複数材料を使用することを特徴とする歯科補綴材の製造方法。
【請求項１１】ノズル構成の作業領域内において複数の歯科補綴材を平行に製造することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】ノズル構成に最も近い最上部の層はその下にある層に比べて高い透明度を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】最初の層を補綴材の最上の層として塗布し、後続する層を塗布する際にはその前に塗布された層を型として使用することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】３次元印刷技術を使用し、層形成に際して途中で重合工程を使用しながら製造することを特徴とする歯科補綴材。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、請求項１前段に記載の合成材料部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許第１９６４２２４７号公報により、まず３次元の複製データを測定し歯科補綴材を製造するために処理する、歯科補綴材の製造方法が知られている。この方法においては、試作品の迅速な製造を達成するために電子制御された加工機械が使用される。この方法によれば歯科補綴材を極めて精密に製造することができるが、非常に高コストであるとともにフライス加工によって所要の処理を実施する電子制御の工作機械が必要となる。
【０００３】しかしながら、前記の方法は歯科技工室において使用することは可能であるにしても、歯科診療所においては許容不可能な屑ならびに汚染物が発生する問題点を有する。
【０００４】さらに、試作品を迅速に製造するために３次元の印刷技術を使用することが知られている。この場合２つの方法を使用することができ：第１の方法はマサチューセッツ工学研究所によって開発されたものであり、ノズル構成を介して作成する対象物に応じて粉末状の材料を接着剤によって塗布し、この接着剤が層状に硬化して粉末の剥がし取ることを可能にする。この方法において、対象物を作成した後余分かつ接着されていない粉末材が除去される。この方法においては粉末材を自由に選択することが可能となるが、粒状の表面が残留する。
【０００５】別の方法においては、３次元の印刷技術を使用して電子制御インクジェットノズルによって空気中で硬化する材料が吹き付けられる。この材料は、ノズル数を増加したインクジェットプリンタに似た装置を使用して塗布される。必要な硬化性を得るために各材料粒子は極めて小さいものとなり、従って製造に長い時間を有する。
【０００６】さらに、一般に“高速試作”と呼ばれている、対象物を迅速にするための方法が知られている。これには、特に３Ｄシステム社により８０年代に開発されたステレオリソグラフィが含まれており、これはＣＡＤデータに基づいてレーザ光線によって材料を円盤形状に切削するものである。この種の装置は、例えば５０万ないし１００万ＤＭの大きな設備投資を必要とする。
【０００７】さらに、このレーザ焼結方法を歯科補綴材の製造に使用することも提案されている。この方法も名前の示す通り高エネルギーのレーザを使用することを必要としており、これが様々な難点をもたらす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、より少ない設備投資で実現できるとともに合成材料部品の迅速な製造を可能にする、請求項１前段に記載の特に歯科補綴材等の合成材料部品の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に従って請求項１によって解決される。下位請求項には、好適な追加構成が示されている。
【００１０】本発明に係る方法によれば、既知の方法に比べてより大きな滴大を使用することができ、これは光重合による完全硬化によって一旦塗布された層を迅速に硬化させることが可能にあるからである。他方、これによって安価な印刷工法を使用することが可能になり、従って製造コストに大きくかかわるノズルの数を削減することが可能になる。それにもかかわらず、滴が大きいために製造すべき合成材料部品または対象物を迅速に形成することが可能となり、この際本発明の特に好適な実施形態においては丁度塗布されたばかりの層の硬化を不完全にしか実施せず次の層の塗布が行われた後に初めて完全に実行される。このことにより、各層がより良好に相互に付着する利点がもたらされる。本発明によれば、充満していない重合性のモノマおよび／またはオリゴマから歯科補綴材を製造することが特に好適である。この種の歯科補綴材は総義歯または部分義歯に有効に適用することができる。この種の義歯は、本発明によって均等に硬化することによって実現する大きな材料強度を備えている。
【００１１】既存の方式に比べて、集中的な光照射によってノズルが詰まることを防止するために光硬化中においてノズル構成を光学的に完全遮蔽する必要があるのみである。
【００１２】これに適した光源は既知であり、この際光スペクトル中に紫外線成分を含んでいることが好適である。
【００１３】本発明に係る方法の別の特に好適な特徴は、歯科診療所内でも使用し得ることである。切削屑やその他の汚染物が発生しないため、歯科医師は必要に応じて頻繁に患者の口内に光硬化装置を適用して光硬化を実施することができる。
【００１４】さらに別の特に好適な特徴によれば、本発明に係るモノマはワックス状の物質を付加することができる。この物質は適宜な粘性を設定するためのものであり、この粘性は各滴体塗布後の層形成作用を防止するものであるが、ノズルの通過が効果的に実施される程に低いものとなる。このワックス状物質はモノマと共重合可能な反応グループを含むことが特に好適である。
【００１５】ここで使用することができる印刷技術は主に確立されているインクジェット印刷方式であり、ここでノズル配置を任意に調整し得ることは勿論である。
【００１６】本発明の好適な構成形態において、製造する合成材料部品の層構造は、材料の着色によって歯科補綴材の色を患者の口内の自然の色に適合させるように形成される。
【００１７】本発明のさらに別の好適な実施形態において、塗布される各層の透明度はそれぞれ先行して塗布された層の透明度より大きなものとなり、従って歯科補綴材は口内の自然色に極めて適合するものとなる。この構成は歯冠、ブリッジ、インレイ、およびオンレイの製造において極めて有効なものとなる。
【００１８】本発明のその他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって明らかにされる。
【００１９】
【実施例】図１には、本発明に係る方法を実施するための装置が概略的に示されている。ノズル構成１０が設けられており、これは基材１２に向かってノズル群を配置したものである。このノズル構成は例えば図３に示された両方の形式のように形成することができ、合成材料１４を射出するものである。合成材料１４は基材１２の上に層状に塗布され、図１に示された例においては４つの層１６が完全に塗布されており、一方１つの層１８は部分的に塗布されている。塗布に際してノズル構成１０と基材１２との間における相対動作が実施される。歯科補綴材の製造に際しては、ノズル構成１０は固定的に取り付け、基材を水平動作可能にすることが好適である。
【００２０】各層は、歯科補綴材の精密な形成を可能にするような、例えば１００μｍの薄い層厚をもって塗布することが好適である。それどころか、変更された構成形態においては層厚が２０μｍに縮小される。
【００２１】ここで歯科補綴材の形成は、隆起した形を作成する部分においては層が高く塗布され周りの部分は空けておく方式で実施される。複雑な３次元の補綴材を形成するためには、基材１２を分割面として使用し２つの分離した部分補綴材を形成することも可能である。正確に固定するために調整メモリを吹き付けることが可能であり、これは部品を互いに組み合わせた後除去することができる。この固定は、例えば接着またはホットプレス等によって実施することができる。
【００２２】塗布された補綴材は当初軟らかく荷重をかけることができない。図２に示された重合装置２０によって所要の硬化が実施される。ここで、ノズル構成１０と同様に基材１２に対する相対動作が可能である光源２２を設けることが好適である。層１８が塗布される度に硬化を実施することが好適である。
【００２３】純粋な光硬化に代えて、熱重合あるいはそれらの組み合わせを使用し得ることは勿論である。
【００２４】さらに、層１６および１８の構造を少しずつ調節し得るよう基材１２は垂直にも動作可能である。
【００２５】図３にはノズル群２４の異なった２つの配置例が示されている。図３の（ａ）においてはノズル群が１列に配置されている。これに対して図３の（ｂ）においてはノズル群が３列に配置されており、これらの列は互いにいくらかずらして配置されている。図３の（ｂ）の解決方式によれば精度をさらに向上させることができる。
【００２６】図４には、変更された実施例が示されている。この解決方式において、光源２２およびノズル構成１０は共通の支台２６上に固定されている。この解決方式により、合成材料１４の塗布と材料の硬化を一気に行うことが可能となる。このため、図１および図２の実施例と同様に基材１２と支台２６との間の相対動作が実施される。例えば、基材１２は矢印２７に従って右から左に動作する。これによって、層１６が塗布される領域がまずノズル構成１０の下となりその後光源２２の下となることが保持される。
【００２７】過度に早い硬化とノズル構成１０のノズルの詰まりを確実に防止するために、ノズル構成１０と光源２２との間に層１８まで到達する遮蔽板２８を設ける。この遮蔽板２８は少なくともその下方領域において柔軟なものとすることが好適であり、従って最上層１８の層構造には何の影響ももたらさない。例えば、黒い樹脂フィルムからなる薄い膜を使用することができる。
【００２８】本発明に従って歯科補綴材を製造するために、既に市販さている前述したＭＩＴ工法のための３次元プリンタに重合可能なモノマあるいはオリゴマおよび重合誘発剤からなる重合可能な歯科材料ならびに重合可能なワックス状の物質を供給することができる。ワックス状の物質として重合可能な炭酸派生物（Karbons▲ae▼urederivat）を含んだアルコールのエステルを使用することができる。
【００２９】この実施例においては、各層あるいは複数の層を塗布する度に、関節部材によって印刷ヘッドから解除され合成材料を光学的に隔離する黒い光遮断キャップによってノズル構成を備える印刷ヘッドが遮蔽される。この印刷ヘッドの休止状態が確立されると同時に、高い紫外線成分を有する極めて強力なハロゲンランプがスイッチオンされ数秒の間光硬化が実施される。その後ランプがスイッチオフされ次の層の塗布が行われる。歯科補綴材が完全に形成されるまでこのサイクルが繰り返される。その後完全な重合を保持するために熱硬化が実施される。
【００３０】変更された実施例においては、印刷ヘッドが次の層を塗布している間光源をスイッチオフしないで光学的に遮蔽する。これによって光源の寿命が改善される。

【出願人】	【識別番号】５９６０３２８７８【氏名又は名称】イボクラールビバデントアクチェンゲゼルシャフト
【出願日】	平成１４年３月１２日（２００２．３．１２）
【代理人】	【識別番号】１０００６４０１２【弁理士】【氏名又は名称】浜田治雄
【公開番号】	特開２００２－２８４６１７（Ｐ２００２－２８４６１７Ａ）
【公開日】	平成１４年１０月３日（２００２．１０．３）
【出願番号】	特願２００２－６７７０７（Ｐ２００２－６７７０７）