JP2001233664A - 緻密なセラミックス - Google Patents
緻密なセラミックスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡易な方法でも製造可能でありながら緻密性に
優れたセラミックスを得る。 【解決手段】陶磁器原料にリン酸塩を含有させて得られ
るセラミックス焼結体。
優れたセラミックスを得る。 【解決手段】陶磁器原料にリン酸塩を含有させて得られ
るセラミックス焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、陶磁器用材料からな
るセラミックス焼結体とその製造方法に関連し、とくに
切削あるいは研削加工用に用いることを企図された緻密
なセラミックス焼結体に関する。
るセラミックス焼結体とその製造方法に関連し、とくに
切削あるいは研削加工用に用いることを企図された緻密
なセラミックス焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、陶磁器材料を用いて作製された
セラミックス焼結体の内部には、種々の原因で気泡ある
いは気孔が存在していることが多い陶磁器原料としては
長石系鉱物、粘土鉱物、石英などを主成分に構成されて
いることが多く、これらの材料を使用して作製されたセ
ラミックス焼結体の特徴として焼結時にガラス相が形成
され、内部に種々の理由から発生した気泡が焼結体内部
に残留することが多い。これらの残留した気泡あるいは
気孔によってセラミックス焼結体のたとえば物理的特性
や透明度を大きく損なってしまう。内部に発生する気泡
あるいは気孔がすくない方がこれらのセラミックスの特
性は種々の面で改善されることが多いが、改善によるコ
ストの上昇が大きすぎるという問題がある。
セラミックス焼結体の内部には、種々の原因で気泡ある
いは気孔が存在していることが多い陶磁器原料としては
長石系鉱物、粘土鉱物、石英などを主成分に構成されて
いることが多く、これらの材料を使用して作製されたセ
ラミックス焼結体の特徴として焼結時にガラス相が形成
され、内部に種々の理由から発生した気泡が焼結体内部
に残留することが多い。これらの残留した気泡あるいは
気孔によってセラミックス焼結体のたとえば物理的特性
や透明度を大きく損なってしまう。内部に発生する気泡
あるいは気孔がすくない方がこれらのセラミックスの特
性は種々の面で改善されることが多いが、改善によるコ
ストの上昇が大きすぎるという問題がある。
【０００３】とくに、近年CAD/CAM装置に代表されるよ
うな自動計測および自動加工手段を用いることにより、
セラミックスの自動加工による高精度のセラミックス加
工品あるいは装飾品などの作製方法が注目されている
が、セラミックス焼結体内部に存在する気泡あるいは気
孔が、加工における精度や加工後の審美性に著しい不具
合と欠陥をもたらす。これらの気泡を除去あるいは減少
させる方法の一つとして真空焼成法がある。しかしなが
ら、真空焼成法はエネルギー的にも生産効率的にも安価
なセラミックス商品の製造方法とは言えない。
うな自動計測および自動加工手段を用いることにより、
セラミックスの自動加工による高精度のセラミックス加
工品あるいは装飾品などの作製方法が注目されている
が、セラミックス焼結体内部に存在する気泡あるいは気
孔が、加工における精度や加工後の審美性に著しい不具
合と欠陥をもたらす。これらの気泡を除去あるいは減少
させる方法の一つとして真空焼成法がある。しかしなが
ら、真空焼成法はエネルギー的にも生産効率的にも安価
なセラミックス商品の製造方法とは言えない。
【０００４】また、たとえば、歯科医療用のセラミック
スには色調や透明感が天然歯と同じであることが要求さ
れ、また、口腔内での咬合に耐える抗力を持ち、対合歯
を摩耗することのない硬度が求められるが、一方で補綴
物は高い精度で加工されることが求められる。切削ある
いは研削加工を高精度に実施するためには、内部に残留
している気泡に対する対策が極めて重要である。更に、
気泡の存在は歯垢や歯石の発生源となる可能性を有して
おり、大きな気泡が加工後に表面に存在することも問題
が大きい。
スには色調や透明感が天然歯と同じであることが要求さ
れ、また、口腔内での咬合に耐える抗力を持ち、対合歯
を摩耗することのない硬度が求められるが、一方で補綴
物は高い精度で加工されることが求められる。切削ある
いは研削加工を高精度に実施するためには、内部に残留
している気泡に対する対策が極めて重要である。更に、
気泡の存在は歯垢や歯石の発生源となる可能性を有して
おり、大きな気泡が加工後に表面に存在することも問題
が大きい。
【０００５】気泡あるいは気孔の存在は多くのセラミッ
クス焼結体にとって品質の低下の原因であり、その気泡
を少しでも改善できる、しかも安価で単純な方法が求め
られている。
クス焼結体にとって品質の低下の原因であり、その気泡
を少しでも改善できる、しかも安価で単純な方法が求め
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、陶磁器材料
を用いたセラミックス焼結体の材料系および材料的特質
を変化させることなく、焼結体内部に発生する気泡を少
なくあるいは小さくして、セラミックス焼結体の諸性質
を改善する製造方法を確立することが課題である。
を用いたセラミックス焼結体の材料系および材料的特質
を変化させることなく、焼結体内部に発生する気泡を少
なくあるいは小さくして、セラミックス焼結体の諸性質
を改善する製造方法を確立することが課題である。
【０００７】この発明は、高精度な切削、研削等の加工
に供することが可能な緻密性を有するセラミックス焼結
体でありながら、公知の製造方法を有効に利用し得る程
度に容易な工程で形成可能なセラミックスの提供を目的
としている。
に供することが可能な緻密性を有するセラミックス焼結
体でありながら、公知の製造方法を有効に利用し得る程
度に容易な工程で形成可能なセラミックスの提供を目的
としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者は、真空焼成法を
用いることなく、公知の製造工程によって残留気泡の直
径が最大でも約２０μ程度のセラミックス焼結体を得る
ことを目的に種々検討した結果、原材料にリン酸塩を微
量に使用することで、製造方法をほとんど変更すること
なく、目的の焼結体を得ることが可能なことを知見し、
この発明を完成した。
用いることなく、公知の製造工程によって残留気泡の直
径が最大でも約２０μ程度のセラミックス焼結体を得る
ことを目的に種々検討した結果、原材料にリン酸塩を微
量に使用することで、製造方法をほとんど変更すること
なく、目的の焼結体を得ることが可能なことを知見し、
この発明を完成した。
【０００９】さらに、発明者は、焼結体内部に発生する
気泡の大きさが、リン酸塩の配合量に大きく依存するこ
とを知見し、添加量がごく限られた領域でしか気泡の直
径が小さくなることがないことを確認した。実験の結
果、残留気泡の最大直径が約２０μ程度の焼結体を得る
ことができ、なおかつ製造方法は従来のものからほとん
ど変更を必要とせず、材料の色調や物性に大きな変化が
ないことを知見し、この発明を完成した。
気泡の大きさが、リン酸塩の配合量に大きく依存するこ
とを知見し、添加量がごく限られた領域でしか気泡の直
径が小さくなることがないことを確認した。実験の結
果、残留気泡の最大直径が約２０μ程度の焼結体を得る
ことができ、なおかつ製造方法は従来のものからほとん
ど変更を必要とせず、材料の色調や物性に大きな変化が
ないことを知見し、この発明を完成した。
【００１０】さらに、この発明は、上記の製法におい
て、使用するリン酸塩を高純度リン酸塩、特にバイオセ
ラミックスとして評価の高いハイドロキシアパタイトを
添加しても、焼結体内部の気泡をより減少させることが
できる。本発明におけるリン酸塩とは、ハイドロキシア
パタイトに限らず、ピロリン酸カルシウム、リン酸三カ
ルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウ
ム、リン酸２水素カルシウムその他のリン化物等であっ
ても良い。この場合の含有量は、それぞれ添加されるリ
ン塩によっても異なるものの、下述の範囲がとりあえず
適当であるが、これに限るものではなく、この値以上あ
るいは以下であっても良い場合がある。
て、使用するリン酸塩を高純度リン酸塩、特にバイオセ
ラミックスとして評価の高いハイドロキシアパタイトを
添加しても、焼結体内部の気泡をより減少させることが
できる。本発明におけるリン酸塩とは、ハイドロキシア
パタイトに限らず、ピロリン酸カルシウム、リン酸三カ
ルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウ
ム、リン酸２水素カルシウムその他のリン化物等であっ
ても良い。この場合の含有量は、それぞれ添加されるリ
ン塩によっても異なるものの、下述の範囲がとりあえず
適当であるが、これに限るものではなく、この値以上あ
るいは以下であっても良い場合がある。
【００１１】特に高い審美性が要求されるようなセラミ
ックス焼結体、たとえば歯科用セラミックスのような場
合には、粘土鉱物，長石、石英からなる原料組成あるい
はそれに類した組成に金属酸化物からなる着色剤を添加
して作製されることが望ましい。
ックス焼結体、たとえば歯科用セラミックスのような場
合には、粘土鉱物，長石、石英からなる原料組成あるい
はそれに類した組成に金属酸化物からなる着色剤を添加
して作製されることが望ましい。
【００１２】原材料および使用するリン酸塩は微粉末が
よく、この微粉末はたとえば１００mesh以下、好ましく
は２００mesh以下の微粉末が望ましい。リン酸塩は水あ
るいは酸にとかして水溶液として添加しても良い。使用
するリン酸塩は0.5〜5重量％が、よく好ましくは、1〜
３重量％が望ましい。
よく、この微粉末はたとえば１００mesh以下、好ましく
は２００mesh以下の微粉末が望ましい。リン酸塩は水あ
るいは酸にとかして水溶液として添加しても良い。使用
するリン酸塩は0.5〜5重量％が、よく好ましくは、1〜
３重量％が望ましい。
【００１３】本発明における、陶磁器用の材料とは、粘
土鉱物，長石、石英、陶土、雲母、カオリン等の天然鉱
物を示す他、人工的に製造されたもの例えば各種金属の
炭酸化合物や酸化物、ガラスなどであってもよい。当該
材料は、単独であるいは二以上の材料を複合的に使用さ
れるが、機械的に切削、研削等の加工を施してインレー
やクラウンなどの口腔内成型品を製造する場合は、長石
主体の配合が色調等からしても好ましいものである。原
材料が天然鉱物であるような場合には、含まれているガ
スの放出によって焼結体内部に数百μの気泡を生じるも
のがあるが、これらの強大な気泡の原因となっているガ
スは仮焼などの処理によって取り除いておく方がより好
ましい。又、予め微粉末化した状態で使用されることも
好ましい。この微粉末化した状態とは例えば200mesh以
下に調整されたものが好ましい。
土鉱物，長石、石英、陶土、雲母、カオリン等の天然鉱
物を示す他、人工的に製造されたもの例えば各種金属の
炭酸化合物や酸化物、ガラスなどであってもよい。当該
材料は、単独であるいは二以上の材料を複合的に使用さ
れるが、機械的に切削、研削等の加工を施してインレー
やクラウンなどの口腔内成型品を製造する場合は、長石
主体の配合が色調等からしても好ましいものである。原
材料が天然鉱物であるような場合には、含まれているガ
スの放出によって焼結体内部に数百μの気泡を生じるも
のがあるが、これらの強大な気泡の原因となっているガ
スは仮焼などの処理によって取り除いておく方がより好
ましい。又、予め微粉末化した状態で使用されることも
好ましい。この微粉末化した状態とは例えば200mesh以
下に調整されたものが好ましい。
【００１４】上記のそれぞれの材料を本発明のセラミッ
クス原料とし、上述の陶磁器用材料にリン酸塩を添加
し、十分に混合した後、必要に応じて加圧成形した後、
焼成するものである。焼成は約１１００度〜１２００度
で時間は約1〜10ｈｒが望ましい。本発明は、上述の工
程、数値的調整を行えば、種々の公知のセラミックス製
造技術を有効に利用し得るものである。
クス原料とし、上述の陶磁器用材料にリン酸塩を添加
し、十分に混合した後、必要に応じて加圧成形した後、
焼成するものである。焼成は約１１００度〜１２００度
で時間は約1〜10ｈｒが望ましい。本発明は、上述の工
程、数値的調整を行えば、種々の公知のセラミックス製
造技術を有効に利用し得るものである。
【００１５】このようにして製造されたセラミックス焼
結体は、リン酸塩を使用しないで製造した場合のセラミ
ックス焼結体と比較して、審美性および物性においてほ
とんど変化がないにも関わらず、内部に発生した気泡あ
るいは気孔の直径は、リン酸塩を使用しない場合はもっ
ともよく存在する気泡あるいは気孔の直径は３０μ〜５
０μであり、時として１００μ以上の気泡が存在するこ
ともあるのに対し、本発明の焼結体は最大のものでも２
０μ程度となっている。
結体は、リン酸塩を使用しないで製造した場合のセラミ
ックス焼結体と比較して、審美性および物性においてほ
とんど変化がないにも関わらず、内部に発生した気泡あ
るいは気孔の直径は、リン酸塩を使用しない場合はもっ
ともよく存在する気泡あるいは気孔の直径は３０μ〜５
０μであり、時として１００μ以上の気泡が存在するこ
ともあるのに対し、本発明の焼結体は最大のものでも２
０μ程度となっている。
【００１６】また、本発明の焼結体には、リン酸塩を使
用しない場合の焼結体と同じように、顔料などの着色剤
によって着色することも焼結体の表面にセラミックスや
高分子を築盛する事も可能である。
用しない場合の焼結体と同じように、顔料などの着色剤
によって着色することも焼結体の表面にセラミックスや
高分子を築盛する事も可能である。
【００１７】
【作用】この発明は、陶磁器原料を用いて作製されるセ
ラミックス焼結体において、焼成する際にセラミックス
の内部に発生し残留する気泡を、リン酸塩を微量に加え
ることで、そのセラミックスの製造方法およびセラミッ
クス焼結体の材料系および材料的特質を変化させること
なく、気泡を少なくあるいは小さくすることができ、切
削、研削等の加工にも耐えるブロックを低いコストで作
る製造方法を確立することできる。
ラミックス焼結体において、焼成する際にセラミックス
の内部に発生し残留する気泡を、リン酸塩を微量に加え
ることで、そのセラミックスの製造方法およびセラミッ
クス焼結体の材料系および材料的特質を変化させること
なく、気泡を少なくあるいは小さくすることができ、切
削、研削等の加工にも耐えるブロックを低いコストで作
る製造方法を確立することできる。
【００１８】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明に関して具体的
に説明する。 実施例 この実施例では、原材料に天然に産出する長石を主原料
として使用した。この長石を単独で１２００度程度で焼
成した結果、焼結体には多数の気泡が存在することがわ
かったため、まず長石に含まれるガスをできる限り取り
除くため、この長石を１２００度〜１３００度で一度加
熱処理をおこなう。この加熱時間は１〜５時間程度であ
った。この程度の温度まで加熱処理された長石は溶融し
ているのでボールミル等を用いて粉砕する。実施例では
３２５meshをパスした長石の粉末を以後使用した。この
材料に、更に粘土鉱物および石英鉱物を適当量添加して
原材料とした。着色を行うために金属酸化物を微少量加
え、３２５meshをパスしたハイト゛ロキシアハ゜タイトの粉末を３重
量％添加してよく混合した。本実施例において使用した
ハイト゛ロキシアハ゜タイトは、水酸化カルシウムにリン酸を滴下す
る合成法によって合成されたもので，７５０度〜８００
度で仮焼したものを微粉砕して使用した。成形を容易に
行うために有機物バインダーを添加し、造粒を行った。
本実施例では一軸プレス成形を行ったその後大気中で１
１００度〜１１５０度で１時間〜４時間焼成した。結果
を図１に示す。図１、図２は、ＳＥＭ写真である。得ら
れた焼結体の曲げ強度は約１００MPa程度であり、図１
で示すように、内部の気泡はほとんどが１０〜２０μの
ものであった。従来品では焼結体の強度は９０〜１００
MPaであり、図２で示すように、気泡の大きさは平均で
３０〜４０μである。これらを比較すると、気泡の数そ
のものには大きな変化はないもののそれぞれの気泡の大
きさが小さくなっているために全体として緻密な焼結体
になっていることがわかる。また、得られた焼結体の外
観（透明感、色調など）は、ほとんど変化がない。
に説明する。 実施例 この実施例では、原材料に天然に産出する長石を主原料
として使用した。この長石を単独で１２００度程度で焼
成した結果、焼結体には多数の気泡が存在することがわ
かったため、まず長石に含まれるガスをできる限り取り
除くため、この長石を１２００度〜１３００度で一度加
熱処理をおこなう。この加熱時間は１〜５時間程度であ
った。この程度の温度まで加熱処理された長石は溶融し
ているのでボールミル等を用いて粉砕する。実施例では
３２５meshをパスした長石の粉末を以後使用した。この
材料に、更に粘土鉱物および石英鉱物を適当量添加して
原材料とした。着色を行うために金属酸化物を微少量加
え、３２５meshをパスしたハイト゛ロキシアハ゜タイトの粉末を３重
量％添加してよく混合した。本実施例において使用した
ハイト゛ロキシアハ゜タイトは、水酸化カルシウムにリン酸を滴下す
る合成法によって合成されたもので，７５０度〜８００
度で仮焼したものを微粉砕して使用した。成形を容易に
行うために有機物バインダーを添加し、造粒を行った。
本実施例では一軸プレス成形を行ったその後大気中で１
１００度〜１１５０度で１時間〜４時間焼成した。結果
を図１に示す。図１、図２は、ＳＥＭ写真である。得ら
れた焼結体の曲げ強度は約１００MPa程度であり、図１
で示すように、内部の気泡はほとんどが１０〜２０μの
ものであった。従来品では焼結体の強度は９０〜１００
MPaであり、図２で示すように、気泡の大きさは平均で
３０〜４０μである。これらを比較すると、気泡の数そ
のものには大きな変化はないもののそれぞれの気泡の大
きさが小さくなっているために全体として緻密な焼結体
になっていることがわかる。また、得られた焼結体の外
観（透明感、色調など）は、ほとんど変化がない。
【００１９】
【発明の効果】この発明により、陶磁器原料を用いて作
製されるセラミックス焼結体において、焼成する際にセ
ラミックス焼結体の内部に発生し残留する気泡を、リン
酸塩を微量に加えることで、そのセラミックスの製造方
法およびセラミックス焼結体の材料系および材料的特質
を変化させることなく、気泡を少なくあるいは小さくす
ることができ、切削加工にも耐えるブロックを、低いコ
ストで製造することができる。
製されるセラミックス焼結体において、焼成する際にセ
ラミックス焼結体の内部に発生し残留する気泡を、リン
酸塩を微量に加えることで、そのセラミックスの製造方
法およびセラミックス焼結体の材料系および材料的特質
を変化させることなく、気泡を少なくあるいは小さくす
ることができ、切削加工にも耐えるブロックを、低いコ
ストで製造することができる。
【図１】本発明の実施例を説明するための写真による説
明図である。
明図である。
【図２】従来例を説明するための写真による説明図であ
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項１】陶磁器用材料にリン酸塩を含有させてなる
緻密なセラミックス。 - 【請求項２】陶磁器用材料に、微粉末状のリン酸塩を添
加し焼成する緻密なセラミックスの製造方法。 - 【請求項３】リン酸塩の含有量が0.5〜5重量％である請
求項１乃至２に記載された緻密なセラミックス並びにそ
の製造方法。 - 【請求項４】リン酸塩がハイト゛ロキシアハ゜タイトである請求項１
乃至２に記載された緻密なセラミックス並びにその製造
方法。 - 【請求項５】前記陶磁器用材料が粘土鉱物，長石、石英
から選ばれた請求項１乃至２に記載の緻密なセラミック
ス並びにその製造方法。 - 【請求項６】１１００度〜１２００度で焼成することを
特徴とする請求項１乃至２に記載された緻密なセラミッ
クス並びにその製造方法。 - 【請求項７】歯科又は医科領域における生体の欠損部に
補填、充填されるものを加工するためのものである請求
項１乃至２に記載の緻密なセラミックス並びにその製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000044015A JP4606539B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 歯科用ブロックの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000044015A JP4606539B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 歯科用ブロックの製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001233664A true JP2001233664A (ja) | 2001-08-28 |
| JP2001233664A5 JP2001233664A5 (ja) | 2007-03-15 |
| JP4606539B2 JP4606539B2 (ja) | 2011-01-05 |
Family
ID=18566846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000044015A Expired - Fee Related JP4606539B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 歯科用ブロックの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4606539B2 (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284008A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-17 | Hide Yamamoto | 球状無機物を含む歯科用陶材 |
| JPH0323253A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-01-31 | Sumitomo Cement Co Ltd | 陶磁器原料及び陶磁器製品の製造方法 |
| JPH03215349A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-20 | Sumitomo Cement Co Ltd | 低温焼成用無機成形体原料組成物 |
| JPH04187542A (ja) * | 1990-11-20 | 1992-07-06 | Nakamichi Yamazaki | 水熱ホットプレスによるガラスセラミックス固化体の製造方法 |
| JPH0549650A (ja) * | 1991-08-27 | 1993-03-02 | Olympus Optical Co Ltd | 歯科用補綴物の製造方法 |
| JPH05245813A (ja) * | 1991-03-07 | 1993-09-24 | Sumitomo Cement Co Ltd | 陶磁器製薄板の製造方法 |
| JPH06183824A (ja) * | 1992-12-17 | 1994-07-05 | Tanaka Seishi Kogyo Kk | 磁器質製品用シート及び磁器質製品 |
| JPH10167805A (ja) * | 1996-12-17 | 1998-06-23 | Totu:Kk | 骨灰磁器の製造方法 |
-
2000
- 2000-02-22 JP JP2000044015A patent/JP4606539B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10167805A (ja) * | 1996-12-17 | 1998-06-23 | Totu:Kk | 骨灰磁器の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4606539B2 (ja) | 2011-01-05 |
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