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臨床はじめの一歩 >> セラミック修復ことはじめ

ジルコニアセラミックスについて

ジルコニアアウトライン

CAD/CAMシステムの普及によりで注目される、ジルコニアセラミックスについて簡単に解説する。
ジルコニアは高強度、高靭性のセラミックスであり物性的には歯科利用に適しているが、焼結後のジルコニアは非常に硬度であり加工困難なため、今まで歯科治療であまり利用されなかった。現在は、CAD/CAMの進歩により臨床応用の可能性が多いに広がり、注目の材料である。
完全焼結した、硬いブロックを直接切削するCAD/CAMシステムもあるが、ほとんどのシステムでは、完全焼結前の比較的軟らかい段階のものを加工し、最後に完全焼却をしている。焼結時にジルコニアが20~30%収縮するが、現在のCAD/CAMシステムではその収縮量の制御が可能になった。

ただし一点注意が必要である。
【全てのジルコニアは同様の性質を有するものなのだろうか?】

その応えはNoである。
化学的な側面から見れば、“ジルコニアはジルコニア”に違いないが、“歯科材料としてのジルコニア”においては同様であるとはいえない。



その根拠は、
  1. 最終補綴物におけるジルコニア特性に対しては、材料製造工程が大きく影響すること
  2. 化学的な組成からではなく、ネーミングとしてジルコニアを冠しているものがあること(すなわち100%ジルコニアではない)
である。

すなわち、ジルコニアの素材を同一メーカーから購入しても、ジルコニアブロックを製造するメーカー(具体的にはノーベルバイオケア、ノリタケ、3M ESPEなど)の技術力によってまったく違うものになることに留意する必要がある。

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ジルコニアの種類と性質

1.ピュアジルコニア
純粋なジルコニアは温度により変態し以下の3系に分類される。
・単斜晶(室温から1170℃)
・正方晶(1170℃~2200℃)
・立方晶(2200℃~2710℃)
単斜晶から正方晶への変態で収縮、正方晶から単斜晶の変態で膨張し、その体積変化は4~7%である。

2.安定化ジルコニア
ジルコニアにZrより大きなイオン半径をもつY、Ca、Mg、Ceなどのイオンを固溶させると立方晶が室温でも安定に存在できるようになる。
イットリア(Y2 O3)、カルシア(CaO)、マグネシア(MgO)などを4~15%程度添加して各元素を置換固定させたものを安定化ジルコニアという。ピュアジルコニアに比べ、強度や靭性に優れ、またダイアモンドと同程度の高い屈折率をもつので人造宝石として使われる。

3.部分安定化ジルコニア
安定化ジルコニアより、添加物の量を少なくすると、正方晶が室温でも安定に存在できるようになる。
機械的性質に優れ、歯科で用いられるジルコニアのほとんどがこのタイプである。

ジルコニアとアルミナの物性&強度比較

いわゆる表面の硬さを表す方法として“ビッカース硬度”や“ヤング率”が使われるが、ここではアルミナとジルコニアの簡単な物性の違いを紹介する。
硬度においてはアルミナが高い。一方で粘り強さも含めた強度測定には“破壊靭性”“圧縮強度”“曲げ強度”で表され、相対的にジルコニアが圧倒的に高い値を示す。
口腔内、特にブリッジにおいては単なる硬さだけではなく靭性値も考慮すれば これらの数値から判断するのならジルコニアが適しているといえる。

硬度:アルミナ>ジルコニア
強度(粘り強さを含めた):ジルコニア>>アルミナ

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