[发明专利]用于低污染研磨的搅拌研磨机和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的搅拌研磨机，具体地说，本发明涉及一种用于研磨适用于牙齿复合物(dental composite)的高纯度亚微增强微粒的搅拌研磨机和研磨方法。均匀分布在牙齿复合物中的高纯度亚微增强微粒在临床使用中具有高强度、高耐磨性和高光泽驻留性。

背景技术

在牙科中，执业医生利用各种修补材料来制成牙冠、镶片、直接填充物、镶嵌物、移植物和托板。合成树脂是一种类型的修补材料，它是如矿物填充微粒这样的增强剂在树脂基质中的悬浮物。这些材料可以是分散增强、粒子增强、混合型复合物或易流动复合物。C.Angeletakis等人在同一申请日申请的题为“最佳粒子尺寸的混合型复合物”的美国专利US6,121,344就详细描述了这些材料，这里作为参考对其进行引用。

由于高纯度的亚微微粒具有所需的高光泽度和高半透明度的光学特性，因此，它们在复合树脂材料中是非常有用的。通常，由通常采用的沉积或溶胶-凝胶法制备的亚微微粒可用于增强混合型复合填充物。但是，溶胶-凝胶制备法不能将微粒的大小限制到可见光波长或低于可见光波长，因此而不能在树脂上获得稳定的光泽表面。

尽管搅拌球磨机可用于制造亚微微粒，但由于会产生杂质，因此以前不被用来制造用于牙齿复合填充物的微粒。在牙齿复合物中夹杂有杂质会降低光泽度和半透明度。受让给Draiswerke GmbH的美国专利US5,335,867、US4,129,261和US4,117,981以及受让给Matsushida ElectricIndustrial Co.的美国专利US5,065,946就公开了现有技术的研磨机，这里作为参考对它们进行引用。这些现有技术研磨机通常包括陶瓷或金属搅拌器和研磨腔。在研磨过程中，搅拌器和研磨腔的陶瓷或金属材料碎裂剥落并与被研磨的材料相混合在一起。在研磨用于牙齿修补填充物的情况下，由于杂质会影响修补材料的光学特性，因此是人们所不能接受的。杂质会由于光散射而降低光泽度并降低半透明度。Draiswerke，Inc.，Mahwah，N.J.公司在它们的PML-H/V研磨机的搅拌器和研磨腔上涂覆聚氨酯覆层。但覆层的着色也会污染复合物，从而也不能令人满意地用于牙科修补。

研磨的主要方法有干磨和湿磨。在干磨过程中，采用空气或惰性气体使微粒保持悬浮。但是，细小的微粒会由于van der Waals力而趋于聚结，这会限制干磨的能力。湿磨利用如水或酒精这样的液体来控制细小微粒的聚结。因此，通常采用湿磨来研磨亚微微粒。

湿磨机通常包括利用足够大的力来磨碎悬浮于液体介质中的微粒的球形介质。可按照将运动作用于介质的方法来对研磨装置进行分类。湿式球磨机所呈现的运动包括翻转、振动、沿轨道运动和搅拌。尽管可利用这些研磨机中的每一种来制造亚微微粒，但搅拌或搅拌球磨机通常是最为有效的。

搅拌球磨机作为一种摩擦或搅动研磨机具有如下优点：高能效、高固体颗粒处理能力、生产出的产品具有较窄的尺寸分布，且可生产出均匀的浆液。在使用搅拌球磨机时的主要变量为搅拌速度、悬浮液流速、滞留时间、浆液粘度、横向进磨的固体尺寸、研磨介质尺寸和所需的产品尺寸。作为一个总的原则，搅拌研磨机在最有效的工作状态下通常可将微粒研磨到使平均微粒尺寸约为研磨介质尺寸的1/1000。为使微粒的平均尺寸达到0.05-0.5μm，可采用尺寸小于0.45mm的研磨介质。直径约为0.2mm和0.6mm的研磨介质可从Tosoh Ceramics，Bound Brook，NewJersey购买到。因此，为优化研磨过程，需要使用尺寸约为1000倍所需微粒尺寸大小的研磨介质。这将使所需的研磨时间最短。

先前，由于研磨介质会污染浆液，因此通过研磨来获得这种细小的微粒尺寸是非常困难的。通过利用氧化钇稳定的氧化锆(YTZ或Y-TZP，其中，TZP是四方晶氧化锆多晶体)，就可使由研磨介质破碎和研磨机磨损所带来的污染最小化。Y-TZP具有较小的粒度、高强度和高抗破裂性。YTZ是最硬的陶瓷，由于其具有这种高硬度，因此，在研磨过程中YTZ不会产生结构分解。高强度Y-TZP是通过在约1550℃的温度下烧结形成四方晶粒而形成的，四方晶粒具有与4-8μm立方晶粒混合的1-2μm四方晶粒和高强度(1000Mpa)、高抗破裂性(8.5MPam^1/2)以及良好的耐磨性。Y-TZP是适当的研磨介质，从而提供了微粒平均尺寸小于0.5μm的相对纯净的结构填充物。另外，可采用玻璃球，但由于会发生磨损，所用的特殊玻璃应当与被研磨的填充材料具有相同或相似的光学特性。