JP2005502492A - プリプレグ、複合物およびそれらの使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、繊維および硬化性マトリクスからなるプリプレグに関し、該プリプレグはコアと該コアを包む表面部分を有し、ここで、該コアおよび表面部分の、マトリクスが、同じ材料から作製され、かつ表面部分よりも該コアの方が、繊維に対するマトリクスの割合が高いことを特徴とする。本発明はまた、該プリプレグから得られる複合物、ならびに該複合体またはプリプレグの使用に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維および硬化性マトリクスからなるプリプレグに関する。本発明はさらに、そのようなプリプレグから得られる複合物、および該プリプレグまたは複合物の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーまたは複合物から作製される多くの歯科用および医学用装置は、他の材料（たとえば、他の樹脂もしくは複合物）または生体組織（たとえば、骨）に結合または接着される必要がある。歯科学において、たとえば、２，２−ビス（４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシ）フェニル）プロパン（ＢｉｓＧＭＡ）およびトリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）のコポリマーで作製された熱硬化性ポリマーマトリクスを有するポリマー化繊維補強複合物の、新規ポリマー材料への接着は、得るのが難しいことが見出されている。弱い接着は、たとえば、複合物の部分の脱結合、この複合物から作製された根管ポスト（post）の緩みまたは層間剥離を生じ得る。
【０００３】
その問題は、特許出願国際公開第９９／４５８９０号パンフレット（Vallittu et al.）（熱可塑性膜がプリプレグの熱硬化性ポリマーマトリクスを被覆するために用いられている）に記載された発明により部分的に解決されている。熱可塑性膜は、相互拡散（浸透ポリマーネットワーク）の手段によって新規ポリマー材料を接着させる。
【０００４】
整形外科用インプラント（たとえば、股関節（hip）プロテーゼ）などの繊維補強複合物のほかの医学適用において、骨のインプラントへの結合を達成する必要がある。インプラントの表面を粗化する技術は、アクリル系骨セメントの助けとともに、インプラントの金属表面の骨への結合を増大させるために最も広く使用されている。比較的多数の骨内インプラントプロテーゼの分離（detachments）が、プロテーゼの５から１０年の使用後に起こることが、臨床実験で見出された。
【０００５】
多くの刊行物が、医学におけるプリプレグおよび複合物の使用について開示している。米国特許第４，８９４，０１２号明細書は、複合物が完全に含浸された繊維補強複合物の不活性な歯科器具を開示している。米国特許第５，９２１，７７８号明細書は、切断の際のほつれを防止するために、ガラス糸および合成糸で形成された混成の織布を開示している。米国特許第５，９１９，０４４号明細書は、歯科ポストおよびコアシステムにおける柔軟なポストを開示している。米国特許第５，８１６，８１６号明細書は、１以上の歯の修復または固定に使用されるための歯科ポストの作製方法を開示している。この方法は、歯に穴を作製する工程、および織られた中空ロープ（この中空ロープは心棒上に設置され、そして穴に挿入される）を得る工程からなる。特許出願独国第２９３２４３５号明細書は、金属コア上に繊維構造を有する股関節（hip joint）および歯科インプラントを開示している。
【０００６】
米国特許第５，７２３，００７号明細書は、コラーゲン繊維の布を含有する可塑性マトリクスを有する生体適合性複合材料を開示しており、ここで、移植前にヒト細胞がコロニー形成され得るように、コラーゲン繊維は該マトリクスの表面から突き出ている。この材料は、コラーゲン繊維にマトリクスを含浸し、そのマトリクスを部分的に硬化させ、そして、非ポリマー化マトリクスを除去することにより作製される。材料の表面から突き出るこの繊維は、このように部分的にこのマトリクスで被覆される。
【０００７】
英国特許第２２１４０８７号明細書は、表面の結合力を増大させるために、表面が機械的に粗化された複合管ポスト（composite canal post）を開示している。米国特許第５，８３９，９００号明細書において、表面を磨耗または腐食により処理し、繊維を露出させた歯科用プロテーゼが提唱されている。
【０００８】
米国特許第５，６７６，５４６号明細書は、部分的および全体的な人工入れ歯用義歯（prosthetic denture plates）およびその作製方法を開示している。織られた織物とその反対側に配された不織のベールとの中間層を有する複合積層物で形成された義歯床からなる部分入れ歯用義歯は、ポリマー樹脂で包まれている。義歯床は、患者の口の形と一致するように形作られている。この義歯床は、義歯床から伸びた少なくとも１つのツマミ（tab）を有する。そのツマミは、患者自身の歯に並んで配される。合成歯は各ツマミ上に形作られ、その結果、繊維補強複合物ベースと、繊維補強複合物で作製され、そしてこの複合物から伸びた各ツマミ上に形作られた合成歯を有する入れ歯装置となる。全体的な入れ歯用義歯についても、同様に開示されている。リブ（rib）は、複合積層物の放射線状の細片上に位置されており、このリブは、一般的に、患者の歯肉線に一致している。ついで、人工歯がリブ上に形作られることにより、完全な人工の入れ歯用義歯となる。
【０００９】
米国特許第３，９０６，５５０号明細書は、ヒトおよび動物の骨格系の骨格の置換、付着および再構築用の人工装置を開示している。この人工装置は、充分に負荷を支持するのに充分な区分（section）の繊維−金属構造であっても、その表面に固定される繊維−金属構造を有する頑丈な負荷負担部材（a load-carrying member）を含んでもよい。この繊維−金属構造は、人工装置が移植される骨および組織がそのような繊維金属構造中へ成長するように、焼結され開孔される。
【００１０】
独国特許第４１３３６９０号明細書は、既製の歯冠および咀嚼（mastication）表面を開示しており、１つ以上の歯冠の咬合の半分は、既存の金属性歯冠または人工構築物に被覆するプラスチックの形状に形作られ、そして指または機器で押すことによってそれらに適用される。この歯冠は、突起と窪みを有し、かつ、重合または焼結による形成ののち硬化される。この歯冠は、好ましくは構造表面の形状において０．５〜５ｍｍの厚さの補強層のみからなる。可塑性材料は、圧力硬化複合体、熱硬化複合体もしくは光硬化複合体、またはプラスチック、または焼結金属、またはプラスチック−金属複合物であり得る。とくに無機物が用いられ、そして、この材料は繊維または織物、好ましくは合成または天然の繊維で作製された織物で補強される。
【００１１】
いくつかの先行技術文献が、このように補強繊維が表面から突き出たプリプレグおよび複合物を開示している。しかし、この提唱されたプリプレグおよび複合物の不利益は、繊維が少なくとも部分的にマトリクスで被覆されるか、または繊維が、部分的に繊維を破壊する機械的処理を用いて暴露されるかのいずれかであるので、その結果、繊維の機械的強度が減退することである。したがって、そのようなプリプレグを用いて製造された製品の機械的強度は、正確でも明確でもない。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の目的は、合成または生体の材料に耐久的かつ強固に結合でき、そして、医学および歯科用途ならびに技術的用途に使用でき、上で列記した不利益を有しないプリプレグおよび複合物を提供することである。
【００１３】
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載のプリプレグを提供する。本発明のプリプレグは、繊維および硬化性マトリクスからなり、そして、該プリプレグはコアおよび該コアを包む表面部分を有し、ここで、該コアおよび表面部分の、マトリクスが、同じ材料から作製され、かつ表面部分よりもコアの方が、繊維に対するマトリクスの割合が高いことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明はさらに、本発明によるプリプレグのマトリクスを硬化することによって得られる複合物に関する。
【００１５】
本発明はまた、医学および／または歯学の構築物、ならびに道具（tools）、装置（devices）および機器（instruments）の部分のための、本発明のプリプレグまたは複合物の使用に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本明細書における「硬化」とは、重合および架橋の両方を意味する。さらに、デンドリマーとは、大きな球状の高分岐ポリマーを意味する。また、用語「含浸（impregnation）」とは、以下の記載から分かるように「湿潤（wetting）」という意味でも使用される。
【００１７】
本発明は、繊維および硬化性マトリクスからなるプリプレグを提供するものであり、そして、このプリプレグは、コアと該コアを包む表面部分を有し、ここで、該コアおよび表面部分の、マトリクスが、同じ材料から作製され、かつ表面部分よりもコアの方が、繊維に対するマトリクスの割合が高いことを特徴とする。
【００１８】
本発明によるプリプレグは、したがって、コアを有するプリプレグに関し、ここで、繊維には硬化性マトリクスが十分に含浸されているが、表面部分は、硬化性マトリクスが部分的に含浸された繊維、または完全に含浸されていない繊維を有する。
【００１９】
マトリクスの割合がコアよりも低い表面部分に新規材料を含浸させることにより、新規材料の、プリプレグのコアとの機械的な連結を生じる。新しく含浸された境界面層は、層内で均一に圧力を分散することによって緩圧層（a stress-breaker layer）として作用するので、脱結合の危険性を減少させる。プリプレグのコアと表面部分との間の境界面は、どちらの選択がプリプレグの最終的な使用に好ましいかによって、明確（はっきりとした）でも不明確でもよいことに注意すべきである。
【００２０】
本発明はしたがって、他の合成または生体の材料に結合し、かつ該合成または生体の材料へのプリプレグの機械的な連結および接着に基づく耐久的な結合を形成するプリプレグを提供する。該プリプレグの表面上の繊維は完全であり、そしてマトリクスで被覆されていないため、得られる製品の強度は前もって決定でき、かつ使用者は所望するように製品の強度を確信できる。
【００２１】
さらに、本発明のプリプレグのマトリクスは硬化可能な形態なので、本発明によるプリプレグは、特別な使用のために予備成形できる。その結果、プリプレグのサイズおよび形状に制限がなく、かつどのような所望の適用にも使用され得る。
【００２２】
本発明の実施態様によると、表面部分における繊維に対するマトリクスの割合は、コアにおける繊維に対するマトリクスの割合の０〜９５％、好ましくは０〜５０％、より好ましくは０〜２０％である。実際、表面部分における繊維に対するマトリクスの割合は、コアにおける繊維に対するマトリクスの割合の０〜９９％の間で自由に選択され得る。たとえば、それは２％、６％、１３％、２３％、３６％、４１％、５７％、６３％、７０％、８２％または９２％で有り得る。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、コアにおけるマトリクスの密度は、表面部分よりも高い。すなわち、表面部分のマトリクスは多孔性であり、その多効率はコアの多効率よりも高い。言い換えると、表面部分のマトリクスの容積の必須部分は、空間および／または孔に占められる。
【００２４】
前記で議論したように、コアと表面部分との間の境界面は、明確または不明確のいずれでもよい。境界面が明確である場合、表面部分の厚さは自由に選択され得る。本発明の実施態様によると、この厚さは、プリプレグの全体の厚さの１〜５０％、好ましくは１〜３０％である。この厚さは明らかに自由に選択できる。いずれの場合でも、表面部分の厚さは、最終製品において所望の機械的強度が得られるように選択される。
【００２５】
本発明の実施態様によると、コアの繊維は本質的に単向性かつ連続的であり、表面部分の繊維はコアを包む管状ブレイドの形態であり得る。本発明の好ましい実施態様によると、表面部分の繊維は本質的に単向性かつ連続的なコアの繊維と本質的に垂直をなす。表面部分の繊維はまた、図に示されるように、ブラシ様表面および／または繊維ループを有する表面を形成する。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様によると、表面部分のマトリクスおよび／または表面部分の繊維は機能化できる。繊維が機能化される場合、機能化は、代表的に、繊維の表面になされる。繊維は、たとえば、シラン、チタネート、ジルコネートまたはアルミネートで機能化できる。表面部分のマトリクスは、たとえば、ヒドロキシアパタイト、シリカまたはチタニウムで機能化できる。
【００２７】
繊維の機能化は、周囲の材料へのプリプレグの結合をさらに増大させ、そして被覆されるべきでなく、かつ破損されるべきでない繊維の需要を重要視する。
【００２８】
本発明によると、繊維は、不活性ガラス繊維、生体活性ガラス繊維、カーボン／グラファイト繊維、アラミド繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、ポリ（２，６−ジイミダゾ（４，５−ｂ４’，５’−ｅ）ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロ）フェニレン繊維（ＰＩＰＤ）、ポリオレフィン繊維（たとえば、ポリエテン繊維またはポリプロペン繊維）、ゾル−ゲル法により加工されたシリカ繊維コラーゲン、セルロースおよび修飾セルロース繊維からなる群から選択され得る。この繊維のどのような組合わせも使用され得る。ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維およびポリ（２，６−ジイミダゾ（４，５−ｂ４’，５’−ｅ）ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロ）フェニレン繊維は、剛質棒状高分子（rigid-rod polymer）繊維と呼ばれる群に属する。繊維とマトリクスとの間の適当な接着を得ることが可能であれば、所望の機械的特性を達成するために、本発明において他のどんな既知の繊維でも使用され得ることは当業者に明らかである。
【００２９】
プリプレグのマトリクスは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）、ジウレタンジメタクリレート、２，２−ビス（４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシ）フェニル）プロパン（ＢｉｓＧＭＡ）、メタクリレート機能性デンドリマー、ほかのメタクリレート化高分岐オリゴマーおよびそれらの混合物からなる群から選択されるモノマーからなり得る。このマトリクスはまた、ε−カプロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリラクチド、ポリヒドロキシプロリンおよび他のバイオポリマーなどの架橋性モノマーまたはポリマー、ならびにポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ほかのポリオレフィン、およびポリビニルクロライド（ＰＶＣ）から作製され得る。マトリクスはまた、通常、モノマーおよびポリマーの混合物からなり得る。本発明の実施態様によると、この硬化性モノマー系は、低粘度を有するモノマーまたはモノマーの混合物である。
【００３０】
本発明のさらに他の実施態様によると、プリプレグの表面部分は、さらに生体活性剤、充填材を含有し、または本発明によるプリプレグは、繊維間の空間中への骨の成長を向上させる生体模倣アパタイト被覆繊維からなる表面部分からなり得る。表面部分または表面部分のアパタイト被覆繊維は、粒子状の充填材（たとえば、生体活性ガラス、その他の添加剤（たとえば、シリコン（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）、リン（Ｐ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、チタニウム（Ｔｉ）もしくはフッ素（Ｆ）の、酸化物、またはこの元素の他の化合物）、着色顔料、不活性セラミクス、ヒドロキシアパタイトもしくは他のカルシウムホスフェート、キセロゲル、機能的に生体活性もしくは治療的に活性な物質、成長因子、抗原、抗生物質、殺菌剤、放射線不透過性材料（radio opaque materials）、骨形成タンパク質（ＢＭＰｓ）、インターフェロン、コルチコステロイド、ビスホスホネート、細胞成長抑止剤、同化ホルモン、ビタミン、抗炎症剤、抗微生物剤ならびにそれらの組合せおよび混合物）を含有、または該粒子状の充填材を含浸できる。これは例示という非限定的なリストとして受け取られるべきであり、かつ当業者は適当な活性剤のさらなる例を見出すことができる。
【００３１】
本発明によるプリプレグは、様々な方法で製造され得る。１つの方法は、
ａ）繊維に硬化性マトリクスを含浸する工程、
ｂ）このマトリクスの部分を溶媒で溶解する工程、および
ｃ）この溶媒を除去する工程、
からなる方法である。
【００３２】
工程ｃ）における溶媒の除去は、たとえば、洗浄によってなされる。また、含浸させた繊維を溶媒中に浸すことによって、前記工程ｂ）をすることが可能となり、これによって溶媒は、プリプレグを溶媒から除去することにより簡単に除去される。マトリクスの粘度は、この工程を使用できるように選択される。すなわち、マトリクスの粘度は、この浸漬手順が可能であるくらい十分に高いものである。本発明のプリプレグを製造する他の方法は、マトリクスとして様々な材料の組合せを使用することであり、その材料の１つは室温で蒸発するものである。したがって、本発明によるプリプレグは、該材料をプリプレグの表面から乾燥させることによって得られる。そのようなマトリクス材料の組合わせの例は、メチルメタクリレートおよびＢｉｓＧＭＡであり、ここで、メチルメタクリレートはプリプレグの表面から蒸発させる。この組合わせはまた、硬化剤、たとえば、光によって活性化される硬化剤を含むことが好ましい。
【００３３】
本発明はさらに、本発明によるプリプレグのマトリクスを硬化することによって得られる複合物に関する。本発明はまた、本発明によるプリプレグに繊維および／または充填材を含有することができる他の硬化性マトリクスをさらに含浸させ、得られた含浸させたプリプレグを硬化することによって得られる複合物にも関する。
【００３４】
本発明によるプリプレグおよび複合物は、シート、細片、立方体、球体、円盤などのどのような所望の形態にもなり得る。
【００３５】
本発明による複合物またはプリプレグは、医学および／または歯学の構築物のために使用できる。歯科学において、本発明によるプリプレグおよび複合物は、たとえば、骨内プロテーゼ、顎顔面プロテーゼ、歯科インプラント、歯科ブリッジ、樹脂結合ブリッジ（resin-bonded bridge）、固定部分入れ歯用の骨組み材料、入れ歯、歯周スプリント（periodontal splints）、根管ポスト、矯正装置、歯冠、充填物、マウスガード、歯科充填材料用のマトリクスおよび挿入物、取り外し可能な入れ歯用の補強材、金合金ブリッジ用の修復材料、咬合位置決め指標（bite registration index）用の材料、外部の整形外科支持装置（external orthopedic supporting devices）ならびにスポーツ装置において使用され得る。医学および手術の分野において、本プリプレグおよび複合物は、伝統的な石膏ギブスと交換される帯具において、プロテーゼ用の骨組み材料、骨支持ギブスの交換材（bone support plaster replacements）および向上した骨保持（improved bone retention）用の表面材料としての骨内インプラントにおいて使用できる。
【００３６】
本複合体およびプリプレグはまた、道具、装置および機器の部分、ならびに接着用部材において使用できる。本プリプレグの非医学用途の例としては、壁紙またはその他の表面被覆目的があげられ得、ここで、本発明によるプリプレグまたは複合物のシートは、このシートの最上層に加えられる壁およびギブスの層に接着され、これにより、どんな所望の様式を有しても表面を３次元に形成させることは容易であり得る。
［図面の詳細な説明］
図１は、本発明の第１の実施態様によるプリプレグを概略的に説明し、プリプレグ１は、コアの本質的に連続的な繊維２および表面部分の繊維３からなり、ここで、コアの繊維２はマトリクスが含浸されており、そして、表面部分の繊維３は、部分的にマトリクスが含浸されているのみである。この実施態様において、表面部分の繊維３は、管状ブレイドの形態であり、かつ該ブレイドは一連のバルジ（bulges）４ならびに繊維ループ５およびブラシ様表面６を形成するように配置される。表面部分の繊維は、表面部分のマトリクスを適当な溶媒に溶解することによって暴露されている。
【００３７】
図２ａおよび２ｂは、本発明の第２の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、プリプレグは、固定化部分入れ歯の構築のために使用される。第１の工程において、プリプレグ１はギブス型上に形成され、そして繊維は上で説明したように暴露される。このプリプレグ１は、ついで、図２ａで示されるように、支持歯７および８に固定され、そしてプリプレグには歯科モノマーが再含浸され、かつ重合される。さらなる工程において、歯の形状および色は、図２ｂに示すように化粧張り複合物（veneering composite）９を用いて達成される。
【００３８】
図３は、予備成形された歯１０（製造方法は、実施例４において以下に記載する）としての、本発明の第３の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この図は、予備成形された歯の固層表面を突き出た表面の繊維１１を示す。
【００３９】
図４は、根管ポスト１２の製造のための、本発明の第４の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、長い連続的な繊維１３の束は、ブレイド１４で取り囲まれる。このブレイド１４は、光重合開始剤を含有する高粘度な（thick）マトリクスが含浸される。ブレイド１４の表面は、多孔性繊維構造が露出するように溶媒で処理される。多孔性繊維構造は、ポストの歯冠端部（crown end）に必須である結合を増大させる。生体活性または治療的に活性な要素（たとえば、生体活性ガラス充填材）もまた、根通路（root channel）の多孔性表面に含まれる。根通路中にポストを固定する前に、ポストには、歯科用セメントが再含浸される。
【００４０】
図５は、股関節プロテーゼとしての本発明の第５の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、プリプレグは、長い連続的な整列するＥ−ガラス繊維（E-glass fiber rowing）からなるコア１５を含む。このコア１５は、適当な繊維で作製された３次元の織物で取り囲まれ、そして、コアと織物は繊維糸とともに束ねられている。得られる予備成形された股関節プロテーゼには、高粘度なマトリクスが含浸され、そして、繊維表面は上で説明したように適当な溶媒を用いることによって露出される。プリプレグはついで、複合物を形成するために所望の形状に重合される。表面部分１６の繊維はついで、ヒドロキシアパタイトで被覆され、ついで表面部分には、生体活性ガラスからなる粒子状の充填材がさらに含浸され得る。
【００４１】
図６ａおよび６ｂは、骨支持用のギブスの交換材としての本発明の第６の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、円形の中空の形状、すなわち管は、管の外表面上で長い連続的な繊維および管の内表面上でブレイドを用いて形成された。外表面上の繊維は、前記のように露出された。得られたプリプレグ１７は、ついで、たとえば、指１８において使用でき、そして、たとえば、骨治癒の間の支持を提供するために光で重合できる。プリプレグ１７は多孔性内表面１９を有するが、空気はこの支持体を介して流れることができる。この提案は、骨治癒の間、体の多くの部分（たとえば、膝、大腿部、尺骨および燒骨など）を支持するために使用できる。
【００４２】
図７は、歯冠としての、本発明の第７の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、３次元の繊維の織物が前記図３のように小臼歯２０の形状に予備成形され、高密度なマトリクスが含浸され、そして織物の内外両方の表面上の繊維が、溶媒を用いて露出される。ついで、非常に含浸させた内部構造２１が、堅く適度に圧力抵抗の構造が形成されるように重合される。外表面２２の露出された繊維には、ついで、歯科用充填材複合物、たとえば、修復または化粧張り複合物が含浸される。歯科用ポリマーセメントは、ついで、歯冠構造の内側に適用され、そして架工歯に押し当てた。正しい形状が完成したのち、歯冠側が光を用いて重合される。咬合コンタクト（occlusal contact）は、患者の口を閉じさせることによって取られ、そして、歯冠構造の重合が光によって開始され、歯冠が仕上げられる。
【００４３】
図８ａおよび８ｂは、人工入れ歯用の歯としての、本発明の第８の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この実施態様において、図３のようなプリプレグの歯が、入れ歯に元々存在した歯を取り外したのちの入れ歯の修復として使用される。プリプレグの歯の露出された繊維構造には適当な第２のマトリクスが含浸され、その結果、図８ａに示すように、外部の繊維が使用され、歯２３と入れ歯板２４との間の結合が増大される。同時に、プリプレグの外部の繊維は、修復箇所の入れ歯板の強靭性を増大させるので、その箇所の破壊破損が排除される。
【００４４】
入れ歯の全ての歯が本発明による繊維プリプレグの歯で置換される場合、入れ歯全体が繊維で有利に補強される。本発明によるプリプレグの歯２５もまた、図８ｂに示すように長い連続的な繊維２６とともに束ねられ、そして歯医者または歯科技師は、研究所または患者の口での設定の一部としてこの歯のセットを使用できる。
【００４５】
図９は、歯の被覆物としての、本発明の第９の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この図は歯２７および歯肉２８を示す。歯２７は、本発明によるプリプレグ２９によって、シートの両側上の露出された繊維構造を有するプリプレグのシートを、被覆されるべき表面に配置させる方法で被覆されている。プリプレグの第１表面３０は、他のマトリクスが含浸されずに、歯の表面に配置される。この歯は、プリプレグに強い結合を与えるために適切な方法で処理された表面を有する。この処理は、たとえば、歯科用セメントの適用であり得る。プリプレグの第２の表面３１には、適切な色および充分な機械特性を有する最終表面を提供する製品が含浸されているか、または含浸される。第２の表面３１は患者の口の外で調製され得るので、ほぼ被覆されるべき歯の形状を有する被覆要素となる。歯上のそのような被覆要素の設置の際、プリプレグの第１の表面は、被覆要素を正確に配置できるほど充分に変形可能である。
【００４６】
図１０は、本発明の第１０の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。この図は、本発明によるプリプレグが充填された穴を有する２つの歯３２および３３を示す。歯３２の穴は、緻密なコア３５、および多孔性の外表面部分（繊維３６（概略的に示されている）がコアの表面から突き出ている）を有する第１プリプレグ３４が、最初に部分的に充填されている。第１プリプレグは、ついで、第２プリプレグ３７で被覆され、ここで、第１プリプレグの外表面には、部分的に第２プリプレグが含浸される。歯の外表面を形成する第２プリプレグ３７の表面は、強固で堅い表面３８を提供する第３成分で被覆される。
【００４７】
第２の歯３３の穴は、コア３９および表面部分４０を有する本発明によるプリプレグによって充填されている。
【００４８】
本発明を以下の実施例によって説明する。実施例において、歯科学おける好ましい実施態様および関係で本発明を説明するが、本発明はまた、他の医学関係および技術関係も有し得る。
【実施例１】
【００４９】
プリプレグを、ＢｉｓＧＭＡ７０重量％、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）１５重量％、ＭＭＡ１４重量％、光重合開始剤系（カンホルキノン（ＣＱ、Fluka製）０．５重量％＋２−（ジメチレンアミノ）エチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ、Aldrich製）０．５重量％）の高粘度なマトリクス系を用いて作製する。プリプレグは、コアにおいて長い連続的なＥ−ガラス繊維からなり、そして、この長い連続的な繊維は、管状の繊維Ｅ−ガラスブレイド（Eurocarbon, Holland）で取り囲まれている。ついで、この系に、前記高粘度なマトリクス系を含浸する。外表面の含浸された繊維を、表面部分のマトリクスをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で溶解することによって露出する。
【実施例２】
【００５０】
プリプレグを、実施例１の高粘度なマトリクス系を用いて作製した。このプリプレグは、コアにおいて長い連続的なＥ−ガラス繊維からなり、そして、これらの長い連続的な繊維は、薄い３次元のＥ−ガラスの織物（Parabeam, Holland）で取り囲まれている。このコアおよび織物の覆いを、Ｅ−ガラス糸とともに束ね、そして、得られた系に、該マトリクスを含浸する。外表面の含浸された繊維を、表面部分のマトリクスをＴＨＦで溶解することによって露出する。
【実施例３】
【００５１】
前記実施例１および２と同様の高粘度なマトリクス系を、歯の形状を有するＥ−ガラスウール（全容量に対して３０容量％のＥ−ガラス）を含浸するために使用する。外表面の含浸された繊維を、表面部分のマトリクスをＴＨＦで溶解することによって露出する。繊維を有する内部構造を、強固なコアを得るために重合する。ついで、重合したマトリクスによって覆われていない繊維または表面に、他のマトリクス系を再含浸する。
【実施例４】
【００５２】
予備形成された繊維補強歯を、熱硬化性アクリレートで被覆されたＥ−ガラス繊維ウールを用いて作製する。Ｅ−ガラス繊維ウールを歯型に挿入し、そして、２００℃で１５分間加熱する。得られた予備形成された繊維−歯は、高度な多孔性繊維構造を有し、そして高粘度な樹脂を含む（resinous）光硬化樹脂を、加温および低圧力を用いて容易に含浸し得る（実施例１と同様）。予備成形された歯を含浸後、手短にＴＨＦに浸す。これは、表面で繊維が露出するように、表面から高粘度な樹脂の薄層を溶解するために行ない、そして、これらの繊維を、予め含浸された予備成形された繊維補強歯と化粧張り複合体との間の結合を増大するための機械的連動複合物として使用する。重合前に、歯は容易に成形可能であり、かつ歯ブリッジ用の「使える状態である（ready for use）」部分として使用できる。予備成形された繊維補強歯の重合を、たとえば、光により開始し得る。化粧張り複合体を添加し、ついで重合する。化粧張り複合体を添加し、そして重合するこれらの工程は、模型または患者の口のいずれかにおいてなされ得る。
【実施例５】
【００５３】
円形の中空の形状、すなわち管を、長い連続的な繊維を用いて形成した。そして、これは、内側にブレイドを有していた。得られた管を高粘度なマトリクスに含浸し、そして、製品を外表面部分の繊維構造が露出するように溶媒に浸した。このプリプレグをさらに、ＰＭＭＡのＴＨＦ溶液（ＴＨＦ９０重量％＋ＰＭＭＡ１０重量％）に素早く浸すことによってＰＭＭＡ膜で被覆した。
【実施例６】
【００５４】
実施例４と同様に、プリプレグの歯を、入れ歯に元々存在した歯を取り外したのちの入れ歯の修復に使用した。プリプレグの歯の露出した繊維構造に、米国特許第５，８４６，６４０号明細書に記載されているようにＰＭＭＡを含浸した。
【実施例７】
【００５５】
シラン化Ｅ−ガラス繊維ウール（全量に対して３０容量％のＥ−ガラス）に、ペースト（修復マウントペースト（restorative mount paste）と考えられ得る）を作製する高粘度なマトリクスを含浸した。非含浸繊維ウール表面の薄層を、このマトリクスを溶解することによって露出した。象牙質表面を、３５％のリン酸で１５秒間エッチングし、そして、象牙質下塗剤（primer）を象牙質に塗布した。修復ペーストに、歯科用接着剤を含浸して、そして、このペーストを修復および光重合されるべき歯に対して押し当てた。このようにして得られた修復基底充填物（restorative basement filling）の表面を、適当な製品で被覆し、歯の表面を形成した。
【実施例８】
【００５６】
ＩＳＯ／ＴＲ １１４０５による剪断結合力（shear bond strength）試験を、本発明のプリプレグの結合特性を測定するために使用した。本発明によるプリプレグを、完全に含浸した単向性のＥ−ガラス繊維からなる対照群と比較した。試料を、光硬化単位（Optilux 501）で４０秒間光重合した。フィラー粒子複合物（Gradia, CG Corporation, Tokyo, Japan）のスタッブ（stub）（直径３．６ｍｍ）を被着剤として使用し、そして、その試料上で４０秒間光重合した（Optilux 501）。
【００５７】
剪断結合力を、１．０ｍｍ／分のクロスヘッド速度（crosshead speed）を用いて測定した。試料の半分を乾燥状態で保存し、そして試料の半分を、加速老化試験を行なうために、蒸留水中で熱サイクル（５〜５５℃、６０００サイクル、湯浴時間２０秒）に暴露した。
【００５８】
試験の結果を図１１に示す。ここで、試料Ａは本発明による乾燥プリプレグであり、Ｂは熱サイクルに供した本発明のプリプレグであり、Ｃは乾燥した単向性の従来のプリプレグであり、そしてＤは熱サイクルに供した単向性の従来のプリプレグである。本発明によるプリプレグの剪断結合力が、従来のプリプレグの剪断結合力よりも非常に高いことが明らかに理解できる。
【００５９】
本明細書において、文脈がその他の意味を必要とする場合を除いて、用語「からなる（comprise）」、「からなる（comprises）」および「からなる（comprising）」は、それぞれ「含む（include）」、「含む（includes）」および「含む（including）」を意味する。すなわち、本発明が特定の性質からなるように記載または定義されている場合、同じ発明の種々の実施態様はまた、さらなる性質を含み得る。
【００６０】
様々な歯科および医学適用のための補強構造を形成するために、強固かつ柔軟な材料とプリプレグとの間の結合を増大させるために繊維構造を利用する、本発明の方法の様々な他の適用および変更が本発明によって提供され得ることは、当業者に明らかである。
【００６１】
前記を考慮すると、本発明は、本発明の精神または本質的な特性から逸脱せずに、他の特定の形態で具体化され得る。したがって、本発明の範囲を示すように、前記明細書というよりむしろ添付の特許請求の範囲を参考にすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施態様によるプリプレグを概略的に説明する。
【図２】本発明の第２の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図３】本発明の第３の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図４】本発明の第４の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図５】本発明の第５の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図６】本発明の第６の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図７】本発明の第７の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図８】本発明の第８の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図９】本発明の第９の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図１０】本発明の第１０の実施態様によるプリプレグの使用を説明する。
【図１１】実施例８で得られた結果を説明する。

Claims (23)

1. 繊維および硬化性マトリクスからなるプリプレグであって、該プリプレグはコアおよび該コアを包む表面部分を有し、ここで、該コアおよび表面部分の、マトリクスが、同じ材料から作製され、かつ該表面部分よりも該コアの方が、繊維に対するマトリクスの割合が高いことを特徴とするプリプレグ。
2. 前記表面部分における繊維に対するマトリクスの割合が、コアにおける繊維に対するマトリクスの割合の０〜９５％であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグ。
3. 前記表面部分における繊維に対するマトリクスの割合が、コアにおける繊維に対するマトリクスの割合の０〜５０％であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグ。
4. 前記表面部分における繊維に対するマトリクスの割合が、コアにおける繊維に対するマトリクスの割合の０〜２０％であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグ。
5. 前記表面部分よりも前記コアの方が、マトリクスの密度が高いことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のプリプレグ。
6. 前記表面部分の厚さが、プリプレグの総厚さの１〜５０％であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のプリプレグ。
7. 前記表面部分の厚さが、プリプレグの総厚さの１〜３０％であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のプリプレグ。
8. 前記コアの繊維が、本質的に単向性かつ連続的であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載のプリプレグ。
9. 前記表面の繊維が、前記コアを包む管状ブレイドの形態であることを特徴とする請求項１、２または３記載のプリプレグ。
10. 前記表面部分の繊維が、本質的に単向性かつ連続的なコアの繊維と本質的に垂直をなすことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のプリプレグ。
11. 前記表面部分の繊維が、ブラシ様表面および／または繊維ループを有する表面を形成することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載のプリプレグ。
12. 前記マトリクスの材料が、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジウレタンジメタクリレート、２，２−ビス（４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシ）フェニル）プロパン、メタクリレート機能性デンドリマー、他のメタクリレート化高分岐オリゴマー、ε−カプロラクトン、ポリカプロラクトン、ポリラクチド、ポリヒドロキシプロリン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニルクロライド、それらの混合物およびブレンドからなる群から選択されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載のプリプレグ。
13. 前記繊維が、不活性ガラス繊維、生体活性ガラス繊維、カーボン／グラファイト繊維、アラミド繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維、ポリ（２，６−ジイミダゾ（４，５−ｂ４’，５’−ｅ）ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロ）フェニレン繊維、ポリオレフィン繊維、コラーゲン、セルロースおよび修飾セルロース繊維からなる群から選択されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載のプリプレグ。
14. 前記表面部分の繊維の表面が、機能化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載のプリプレグ。
15. 前記表面部分の繊維の表面が、シラン、チタネート、ジルコネートおよび／またはアルミネートで機能化されることを特徴とする請求項１４記載のプリプレグ。
16. 前記表面部分のマトリクスが、機能化されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載のプリプレグ。
17. 前記表面部分のマトリクスが、ヒドロキシアパタイト、シリカおよび／またはチタニウムで機能化されることを特徴とする請求項１６記載のプリプレグ。
18. 前記表面部分が、さらに生体活性剤を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載のプリプレグ。
19. 前記生体活性剤が、生体活性ガラス、成長因子、ビスホスホネート、抗微生物剤、抗炎症剤、骨形成タンパク質、インターフェロン、コルチコステロイド、細胞成長抑止剤、同化ホルモン、ビタミン、殺菌剤およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１８記載のプリプレグ。
20. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９記載のプリプレグのマトリクスを硬化することにより得られる複合物。
21. 医学および／または歯学の構築物のための請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０記載のプリプレグまたは複合物の使用。
22. 骨内プロテーゼ、顎顔面プロテーゼ、歯科インプラント、歯科ブリッジ、樹脂結合ブリッジ、入れ歯、歯周スプリント、根管ポスト、歯列矯正装置、歯冠、充填物、マウスガード、歯科充填材料用のマトリクスおよび挿入物、取り外し可能な入れ歯用の補強材、金合金ブリッジ用の修復材料、咬合位置決め指標用の材料、骨支持ギブスの交換材、外部の整形外科支持装置ならびにスポーツ装置における、請求項２０記載の使用。
23. 道具、装置および機器の部分における請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０記載のプリプレグまたは複合物の使用。

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