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酸化ジルコニウム

ジルコニアとは、酸化ジルコニウムを安定化させたセラミックで、宝飾品として知られるキュービックジルコニアと、結晶構造は異なりますが、ほぼ同じ成分で出来ています。
強度としなやかさ、美しさを兼ね備えた、セラミックの中のセラミックとも言える歯科材料です。

ジルコニアが歯科材料として使用されるようになったのは、日本では最近のことですが、ヨーロッパやアメリカでは、その優れた強度と性質から「白いメタル」とも称され、オールセラミック治療の主流になっています。

歯科以外の分野では、ジルコニアはスペースシャトルの断熱保護材、高級外車、F1カーのブレーキ部分など、様々な用途に用いられています。また、医療用途としては、人工股関節の球状骨頭部などに、10年以上前から使用されてきました。

これらの用途が示すように、ジルコニアは、過酷な条件下での耐久性、耐食性に非常に優れた材料であり、同時に、高い強度と生体親和性を持ち合わせた、優れた医療用のファイン・セラミックであるといえます。

これまでも、セラミックは、美しく丈夫で生態親和性の高い歯科材料として、歯に対する意識の高い方や、審美性が重要視される職業の方を中心に、広く愛用されてきました。
ただ、従来のセラミックは硬度が高いあまりに、柔軟性に欠け、強すぎる力を加えると、その力を拡散させることができずに、欠けてしまう場合がありました。

しかしジルコニアは、従来のセラミックの3倍程度、また、金属を超える強度があり、象が踏んでも壊れないといわています。その上、しなやかで曲げ強度に優れています。

ジルコニアは、従来のセラミックの課題点と金属の弱点を克服した、優れたファイン・セラミックなのです。

歯科材料として用いられるジルコニアは、純粋な酸化ジルコニウムに、イットリア(Y2O3)等を加えて、結晶の構造を安定化させたものです。ジルコニアは、融点が2700℃と非常に高いため耐熱性セラミック材としても広く利用されています。

900~1300Mpaというセラミックとして最高の強度を持ち、透過性、優れた生体親和性を有しています。 特に強度が優れているため、いままでのオールセラミックスでは適応できなかった症例でも、治療が可能になりました。
ジルコニア(安定化ジルコ二ウム)は特殊な性質を持つファイン・セラミックで、純粋な酸化ジルコニウムよりも、強度や靭性などの機械的特性に優れていることで知られています。

ジルコニアの優れた特徴の一つに、極めて破損しにくい点があげられますが、これは破損の原因となる亀裂が伝わるのを、結晶構造の変化によって阻止するためです。

ジルコニアが大きな力を受けると、結晶が体積膨張をしながら、構造を変化させます。その際の体積膨張が、大きな力を受けて生じたクラックを押しつぶし、クラックの進展を防止するのが、ジルコニアの大きな特徴です。この特異なメカニズムは「応力誘起相変体強化機構」と呼ばれており、このメカニズムによって、ジルコニアの靭性の高さが支えられています。

※靭性=材質の粘り強さ。外力によって破壊されにくい性質。

ジルコニアは金属より硬いにもかかわらず、重さは金の三分の一程度と、軽いのも特徴の一つです。そして生体親和性が高く、アレルギーの原因になりません。

今までのセラミックでは、噛み合わせの力の強すぎる部位では、セラミックの内側に金属で補強を行わないと、強度の点で問題がある場合がありました。また、同様に長いスパンのブリッジも、セラミックだけでは難しい場合がありました。

ジルコニアの場合は、中を貴金属で補強したセラミックのかぶせ物(メタルボンド)と同等の強度があるため、金属を一切使わない治療が可能です。強度や耐久性に優れているため、今までセラミックだけでは難しかった、奥歯3本のブリッジ等でも、金属を使わずに治療ができます。

またジルコニアは、結晶粒子が極めて小さいことから、表面が非常に平滑なため耐摩耗性にも優れています。年月を経ても、奥歯のブリッジに必要な強度を持ち続けます。

強度が必要な箇所を治療する場合には、今まで、セラミックの内側に金属を使用し、強度を上げることで対応されてきました。

ただ、金属を内側に使用すると強度や適合性の面では良いのですが、金属が光を遮ってしまうため、天然歯のような透明感を出すことは困難でした。
ジルコニアは、金属を使用しなくても、十分に対応できる強さをもっています。そのため、セラミックだけで、透明感のある美しい歯を作ることができます。

今までジルコニアはあまりに硬いために、歯科材料として、臨床で応用することは困難でした。しかし、ジルコニアを加工できる歯科医療用のCAD/CAMが開発され、日本でも認可されたため、国内においてもジルコニアの治療を行えるようになりました。