双壳牙科器具和材料构造制造技术

公开了改进的牙科器具和聚合物片材。所述牙科器具和聚合物片材可用于制造具有由模量为约1,000MPA至2,500MPA(“硬质”)的材料构成的外层和由模量为约50MPa至500MPa(“软质”)的一种或多种弹性体材料构成的内核的牙科器具，其与目前可用的材料和牙科器具相比表现出改进的柔性和强度以及更好的抗玷污性。

Double shell dental appliances and materials construction

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双壳牙科器具和材料构造与相关申请的交叉引用本申请要求2017年5月31日提交的美国临时申请号62/512,786和2017年11月26日提交的美国临时申请号62/590,627的权益，两者整体通过引用并入本文。
公开了聚合物片材形式的组合物。所述聚合物片材可用于例如牙科器具中，并由为从所述片材制造的装置提供柔性和强度以及抗玷污性的层构造而成。
技术介绍
对于能够便于正畸牙齿移动、稳定牙齿位置或保护牙齿免受潜在的外力损伤的改进的正畸和牙科器具，存在着需求。现有的材料和产品由功能有限且可能存在性能缺陷的单层材料、双层材料或三层材料构造而成。矫正器是安装在牙齿上的塑料壳，其被设计用于对牙齿施加平移或旋转力。它们精确移动牙齿的能力受到它们的有效模量、弹性以及抗蠕变和应力松弛能力的限制。另外，它们通常应该对玷污和环境应力开裂具有抗性。用于保护牙齿的器具例如运动护齿器和牙齿夹板具有相互矛盾的要求。一方面，它们应该能够消散冲击力，另一方面，它们应该薄且不干扰人牙齿的自然咬合或妨碍说话。
技术实现思路
一方面，提供了一种组合物，其由至少两个外层A和C以及中间层B构成。所述A和C层各自包含模量为约1,000MPa至2,500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点为约80℃至180℃的热塑性聚合物，并且所述中间B层由模量为约50MPa至约500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点中的一者或多者为约90℃至约220℃的至少一种弹性体构成。在一个实施方式中，所述A和C层由共聚酯、聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯掺混物、聚氨酯、聚酰胺或聚烯烃中的一者或多者构成。在另一个实施方式中，所述中间B层由聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酯弹性体、苯乙烯弹性体、聚酰胺弹性体、环烯烃弹性体、丙烯酸弹性体、芳香族或脂族聚醚、和聚酯聚氨酯中的一者或多者构成。在又一个实施方式中，所述中间B层材料在25℃下22小时后具有小于35％、30％、25％、20％或10％的压缩永久变形。在另一个实施方式中，所述A和C层当相对于彼此位移0.05mm至0.1mm时具有小于100N(牛顿)/cm2、50N/cm2、25N/cm2、或10N/cm2的侧向恢复力。在另一个实施方式中，所述A和C层与B层之间的层间剥离强度大于50N/2.5cm。在一个实施方式中，所述A、B和C层的合并厚度为约250微米至约2,000微米，并且所述A和C层的合并厚度为25微米至750微米、50微米至1000微米、100微米至700微米、150微米至650微米或200微米至600微米。在其他实施方式中，所述A和C层中的一者或多者包含微晶聚酰胺，所述微晶聚酰胺由50至100摩尔％的C6至C14脂族二酸组成部分和约50至100摩尔％的4,4′-亚甲基-双(环己胺)(CAS[1761-71-3])构成，具有约100℃至180℃之间的玻璃化转变、小于20J/g的熔化热和大于80％的透光率。在另一个实施方式中，所述A和C层中的一者或多者包含由下述组分构成的共聚酯：(a)二羧酸组分，其包含70摩尔％至100摩尔％的对苯二甲酸残基，和(b)二醇组分，其包含i)0至95％的乙二醇，ii)5摩尔％至50摩尔％的2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基，iii)50摩尔％至95摩尔％的1,4-环己烷二甲醇残基，和/或iv)0至1％的具有三个或更多个羟基的多元醇，其中二醇残基i)和/或ii)和/或iii)和/或iv)的摩尔％之和总计为100摩尔％，并且所述共聚酯表现出80℃至150℃的玻璃化转变温度Tg。在另一个实施方式中，所述中间B层包含肖氏硬度为约A90至D55并且压缩永久变形小于35％的芳香族聚醚聚氨酯，其中所述A和C层与B层之间的层间剥离强度大于50N/2.5cm。在一个实施方式中，所述A和C层中的一者或多者包含由下述组分构成的聚氨酯：(a)二异氰酸酯，其包含80摩尔％至100摩尔％的二异氰酸亚甲基二苯基酯残基和/或氢化二异氰酸亚甲基二苯基酯，和(b)二醇组分，其包含i)0至100摩尔％的己二醇，和ii)0至50摩尔％的1,4-环己烷二甲醇，其中i)和ii)之和总计大于90摩尔％，并且所述聚氨酯具有约85℃至约150℃的玻璃化转变温度Tg。另一方面，提供了一种与一颗或多颗牙齿共形的牙科器具，其由本文中所描述的组合物或聚合物片材制成。在所述牙科器具的一个实施方式中，所述A、B和C层的合并厚度为约250微米至约2,000微米，并且所述A和C层的合并厚度为25微米至750微米、50微米至1000微米、100微米至700微米、150微米至650微米或200微米至约600微米。另一方面，提供了一种可逆变形的牙科器具，其由本文中所描述的组合物或聚合物片材材料构成，其中所述弹性体中间层和外层可以相对于彼此可逆地移动，并且当相对于彼此位移0.05mm至0.1mm时具有小于100N/cm2、50N/cm2、25N/cm2或10N/cm2的侧向恢复力。在一个实施方式中，所述弹性体中间层包含硬度为约A80至D75、A85至D65或A90至D55的聚氨酯。另一方面，提供了一种具有环境应力抗性的组合物、聚合物片材或牙科器具，其由至少两个外层和弹性体内层构成，其中所述外层中的一者或多者是模量为约1,000MPa至2,500MPa的聚酯或共聚酯，并且所述内层包含模量为约50MPa至约500MPa的弹性体，其中至少一个外层与所述弹性体之间的层间剥离强度大于约50N/英寸。另一方面，提供了一种可逆变形的牙科器具，其中所述外部A层的厚度为约175至约250微米，所述外部C层的厚度为约175至约250微米，并且所述中间B层的厚度为300至500微米，其中所述A、B和C层的合并厚度为850至1,000微米。附图说明图1A是本专利技术的具有简单的ABC构造的三层片材的横截面视图的示意图。层A和层C可以是相同或不同材料，并且每个层可以由一种或多种材料或掺混物或合金构成。层B可以是单一材料、材料的掺混物或合金。图1B是多层片材的横截面视图的示意图。每个层A、B和C可以由单一层或多个层构成，并且每个层可以由一种或多种材料或材料的掺混物构成。层A可以由超过一个层例如层a和a’构成，层B可以由超过一个层例如层b和b’构成，并且层C可以由超过一个层例如层c和c’构成，正如在图1B中示例的。图2A和2B是用于确定由两个刚性外层和内部弹性体层构成的简单3层片材的位移(图2A)和恢复力(平移移动；图2B)的示例性试验样品的示意图，其中A、B和C是所述片材的各个层。在这个实例中，层A和C相对于彼此可逆地平移，并且层B提供恢复力。在一个更具体的实例中，所述A、B、C层可以各自为约250微米厚，并且层A、B和C可以由一种或多种材料构成，并且可以各自包含一个或多个层。图3A是具有不同硬度的弹性体的位移/力曲线的图示说明。所述图示出了在具有不同硬度的TPU弹性体的中间B层的情况下，从层A相对于层C的平移移动产生的恢复力(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物片材组合物，其包含：/n至少两个外层A和C以及中间层B，其中所述A和C层各自包含模量为约1,000MPa至2,500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点为约80℃至180℃的热塑性聚合物，并且所述中间B层由模量为约50MPa至约500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点中的一者或多者为约90℃至约220℃的至少一种弹性体构成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170531 US 62/512,786;20171126 US 62/590,6271.一种聚合物片材组合物，其包含：
至少两个外层A和C以及中间层B，其中所述A和C层各自包含模量为约1,000MPa至2,500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点为约80℃至180℃的热塑性聚合物，并且所述中间B层由模量为约50MPa至约500MPa并且玻璃化转变温度和/或熔点中的一者或多者为约90℃至约220℃的至少一种弹性体构成。


2.权利要求1的组合物，其中所述A和C层由共聚酯、聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯掺混物、聚氨酯、聚酰胺或聚烯烃中的一者或多者构成。


3.权利要求2的组合物，其中所述中间B层由聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酯弹性体、苯乙烯弹性体、聚酰胺弹性体、环烯烃弹性体、丙烯酸弹性体、芳香族或脂族聚醚、和聚酯聚氨酯中的一者或多者构成。


4.权利要求3的组合物，其中所述中间B层材料在25℃下22小时后具有小于35％、30％、25％、20％或10％的压缩永久变形。


5.权利要求2的组合物，其中所述A和C层当相对于彼此位移0.05mm至0.1mm时具有小于100N(牛顿)/cm2、50N/cm2、25N/cm2、或10N/cm2的侧向恢复力。


6.权利要求3的组合物，其中所述A和C层与B层之间的层间剥离强度大于50N/2.5cm。


7.权利要求3的组合物，其中所述A、B和C层的合并厚度为约250微米至约2,000微米，并且所述A和C层的合并厚度为25微米至750微米、50微米至1000微米、100微米至700微米、150微米至650微米或200微米至600微米。


8.权利要求2的组合物，其中所述A和C层中的一者或多者包含微晶聚酰胺，所述微晶聚酰胺由50摩尔％至100摩尔％的C6至C14脂族二酸组成部分和约50摩尔％至100摩尔％的4,4′-亚甲基-双(环己胺)(CAS[1761-71-3])构成，具有约100℃至180℃之间的玻璃化转变、小于20J/g的熔化热和大于80％的透光率。


9.权利要求3的组合物，其中所述A和C层中的一者或多者包含由下述组分构成的共聚酯：
(a)二羧酸组分，其包含70摩尔％至100摩尔％的对苯二甲酸残基，和
(b)二醇组分，其包含：
i)0至95％的乙二醇，
ii)5摩尔％至50摩尔％的2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基，
iii)50摩尔％至95摩尔％的1,4-环己烷二甲醇残基，和
iv)0至1％的具有三个或更多个羟基的多元醇，
其中二醇残基i)、ii)、iii)和iv)的摩尔％之和总计为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷·F·斯图尔特，约翰·拉赫罗赫，
申请(专利权)人：贝伊材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US