JP2638609B2 - 義歯圧印床用型材組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、合金板を加圧成形して義歯圧印床を製造す
る際に用いられる型材組成物に関し、詳細には寸法精度
（口腔との適用精度）の良好な義歯圧印床を得る為の型
材組成物に関するものである。

［従来の技術］ 近年、各種産業分野において様々な新素材の開発が進
められており、歯科医療の分野においても各種の新しい
材料が提案され、その適用が試みられている。こうした
新素材は歯科義歯床についても適用される様になってき
たが、依然として従来からの金属製義歯床が高い需要率
を示しており、新素材群サイドにおいて一層の改良が必
要である。

上記金属製義歯床としては、金属板をプレス加工する
ことによって得られる圧印床と、ロストワックス法によ
って得られる鋳造床の２種類が知られている。そして古
くは圧印床が主流を占めていたのであるが、複雑な形状
を付与することが困難であることやろう付け作業が必要
であること（レジンとの保持部分もろう付けされてい
た）等の理由で近年は圧印床の使用頻度が極端に減少
し、現在では精密な形状の達成が容易なことが主流な理
由となって、Co−Cr系やNi−Cr系合金製の鋳造床が主流
を占めている。しかしながら鋳造床には、 極薄製品の製造は困難である、 鋳造欠陥の発生を避けることが困難であって製品の不
良率が高い、 面性状が滑沢でない為鋳造後の研磨作業が必要とな
る、 等の問題点が以前から指摘されており、その改善が望ま
れていた。

そこで最近では、プレス成形技術の発達や金属との間
に強力な接着性を有する接着性レジンの開発等とも相俟
って、圧印床の特性が再び見直される様になり、ステン
レス鋼板や純チタン板等を素材として冷間プレス成形し
た圧印床が各種開発されるに至っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記冷間プレス成形圧印床には、その製
造に当たって高価なプレス装置が必要なことは勿論のこ
と、 ゴムプレス，メタルプレス及びフィットプレスと３回
のプレス工程が必要である、 精密な陰陽両型が各プレス工程毎に必要である、 冷間でプレス加工を程す関係上加工硬化除去用の焼鈍
が必要である、 等の複雑な工程を必要としていた。そればかりか、適合
精度向上の為に多くの工程を必要とするにもかかわら
ず、鋳造床に比較して適合精度が劣り、個人個人の口腔
に完全に適合する圧印床を得ることは極めて困難なこと
とされていた。こうした事態が発生する原因について
は、主として金属板のスプリングバックにあることは知
られていたが、これは圧印というプレス加工そのものの
宿命とされて、長い間未解決のままであった。

そこで本発明者らはこうした問題を解決する技術とし
て、超塑性金属によって構成された圧印床とその製造方
法を提案し、先に特許出願した（特願昭61−240024
号）。

この技術は、特定温度に加熱して張力を加えると飴の
様に伸び、型に押しつけると自在に変型して型通りにな
るという通塑性金属の特性に着目して開発されたもので
あり、この技術の開発によってスプリングバックがほと
んどなく、適合精度の極めて良好な金属製圧印床が得ら
れたのである。

しかしながらこうした技術においても、解決すべき若
干の技術的課題が残されていた。即ち上記技術において
も従来の冷間プレス加工と同じ様に型材を必要とするの
であるが、超塑性金属の超塑性温度が比較的高いという
背景から型材と超塑性金属の間の膨張率の違いが問題と
なり、この違いによって金属製圧印床の形状精度に若干
の狂いが生じた。上記技術の効果を最大限に発揮される
には、型成形の容易性，硬化後の強度，硬化表面の滑沢
さ等を考慮する必要があるのは勿論のこと、膨張率にお
いても最適範囲内の型材を選定する必要がある。

本発明はこうした技術背景のもとでなされたものであ
って、その目的とするところは、超塑性金属を加圧成形
して義歯圧印床を製造する際に用いられ、該加圧成形時
における膨張率の違いによる不都合を極力排除して適合
精度の極めて良好な金属製圧印床を得る為の型材組成物
を提供する点にある。

［課題を解決する為の手段］ 本発明は、700〜900℃の温度範囲内で超塑性を示すこ
とができ、且つ該超塑性を示す温度域での膨張率が0.6
〜0.9％の範囲内にある合金板を加圧成形して義歯圧印
床を製造する際に用いられる型材組成物であって、アル
ミナ（Al₂O₃）:10〜30重量％、燐酸塩化合物:9〜18重量
％、塩基性金属酸化物:10〜14重量％、シリカ（SiO₂）:
20〜66重量％、ジルコン（ZrO₂・SiO₂）:5〜40重量％を
含んでなる点に要旨を有するものである。

［作用］ 図面によって本発明に係る型材組成物の用途を説明す
る。第１図は本発明の型材組成物が用いられる成形装置
の一例を示す概略説明図であり、図中１は圧力容器,2は
型材（陰型）,3は超塑性合金の素材板,4は流体導入管,5
は圧力容器１の蓋,6はガスケットを夫々示している。

超塑性合金板の成形に当たっては、第１図に示される
如く、まず個人の口腔に合わせて作成した耐火物製の型
材２と超塑性を示す素材板３が圧力容器１内で圧力容器
１内に対向配置される。続いて、酸化防止のために圧力
容器１内を真空又は不活性ガス雰囲気とし、素材板３の
超塑性温度域にまで加熱され、更に流体導入管４から不
活性ガスや溶融塩等の加圧流体が導入される。このとき
素材板３は超塑性温度域に加熱されているので前記流体
圧により容易に変形し、一回の加圧操作で型材面になじ
むように押し付けられて複雑な型面に対応した形状に成
形される。このように成形された製品は表面性状が良好
なため研磨が容易で、しかも複雑な変形履歴を有するに
もかかわらず歪取り焼鈍は不要である。

本発明者らは上記素材板３としてTi−6Al−4V合金
（超塑性合金）を想定し、この合金の特性について調査
した。当該合金は800〜900℃の温度範囲で超塑性を示す
ことが知られているが、この温度範囲における膨張率を
測定したところ0.8〜0.9％の値を示した。

そこで本発明者らは、超塑性合金における超塑性温度
が比較的高いことや前述した要求特性をも踏まえ、型材
組成物としては従来から鋳造床の製造に使われているジ
ルコニア系，アルミナ系，シリカ系の混合物からなる耐
火物を採用するのが好ましいとの着想のもとで、特に80
0〜900℃における膨張率がほぼ0.8〜0.9％の範囲に近い
ものについて種々検討した。その結果、型材の成分組成
を既述の範囲内に設定することによって、膨張率がほぼ
0.6〜0.9％の範囲内に収まり、且つ型材に要求される各
種の特性をも同時に満足することを見出し、ここに本発
明を完成した。尚本発明における型材の膨張率とは凝固
による膨張と熱による膨張の両者を合わせた意味であ
る。

又本発明者らの研究によると、上記型材組成物は700
〜900℃の温度範囲においても同様の膨張率を示すこと
が判明した。従って本発明の型材組成物を用いて成形さ
れる超塑性合金板としては、前記Ti−6Al−4V合金に限
らず、700〜900℃の温度範囲内で超塑性を示すことがで
き、且つ超塑性を示す温度域での膨張率がほぼ0.6〜0.9
％の範囲内にある超塑性合金板であれば全て適用でき
る。但し、上記の趣旨は、その合金の超塑性を示す全温
度範囲が700〜900℃の温度範囲内にあることを意味する
のではなく、例えば超塑性を示す温度範囲が600〜800℃
の様に超塑性を示す温度範囲の一部が700〜900℃の温度
範囲内にあればよいことを意味する。

こうした合金としては、Ti−11Sn−2.25Al−1Mo−5Zr
−0.25Si,Ti−6Al−5Zr−4Mo−1Cu−0.25Si等のα＋β
型チタン合金やFe−26Cr−6.5Niのδ＋γ２相ステンレ
ス鋼等が挙げられる。

本発明の型材組成物における各成分の作用及びその限
定理由は下記の通りである。

アルミナ（Al₂O₃）:10〜30重量％ アルミナは型材の強度向上及び膨張率の調整に不可欠
の成分である。アルミナが10重量％未満では希望する強
度が得られないばかりか、膨張率が大きくなり過ぎる。
これに対し、30重量％を超えると膨張率が小さくなり、
焼成時の焼成収縮が大きくなる。

燐酸塩化合物:9〜18重量％ 燐酸塩化合物としては第１燐酸アンモニウム，重合燐
酸アンモニウム，燐酸カリウム，燐酸ナトリウム等が挙
げられ、これらは型材の硬化反応を促進する。その硬化
を発揮するには少なくとも９重量％必要であるが、18重
量％を超えて添加すると型材の肌荒れを生じ好ましくな
い。

塩基性金属酸化物:10〜14重量％ 塩基性金属酸化物としては酸化マグネシウム，電融マ
グネシウム，マズネシアクリンカー等が挙げられ、これ
らは型材の強度維持に寄与する。この効果を発揮させる
為には少なくとも10重量％必要であるが、14重量％を超
えると型材硬化時間が早くなり過ぎ作業性を悪くする。

シリカ（SiO₂）:20〜66重量％ 型材の基本成分（耐火成分、膨張量）として必要不可
欠な成分である。シリカが20重量％未満であると膨張率
が小さくなり過ぎる。これに対し66重量％を超えると膨
張率が大きくなり過ぎる。主にアルミナ，ジルコンとの
置換にて調整を行なう。

ジルコン（ZrO₂・SiO₂）:5〜40重量％ シルコンはアルミナと同様、型材の強度向上及び膨張
率の調整に寄与する。ジルコン５重量％未満では膨張率
が大きくなる過ぎる。40重量％を超えると膨張率が小さ
くなり過ぎる。焼成時の焼成収縮についてはアルミナに
比較して小さい。

本発明に係る型材組成物における必須各成分は上記の
通りであるが、その他硬化遅延剤としての硼酸等を含ん
でいてもよい。

以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前
・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれるものである。

［実施例］ 下記第１表に示す割合で各成分を混合して各種の型材
を作成し、膨張率や破砕抗力等の特性について調査し
た。尚第１表の硼酸は型材組成物の必須成分全体を100
％としたときの値である。

その結果を、混液比や凝固時間と共に第２表に示す。
尚第２表には鋳造用型材として従来用いられてきたデン
チャーベスト及びサニメントＤ（いずれも商品名）等の
特性についても記載した。又第２表中混液比とは、型材
Ａ〜Ｍについては、シリカ成分を40％コロイダルシリカ
とした場合の量が該コロイダルシリカが固体に対して占
める割合を示し、デンチャーベストについては同じくシ
リカ成分を20％コロイダルシリカとした場合の固体に対
して占める割合を示し、及びサニメントＤについては固
体に対する水の割合を夫々示したものである。

次に、素材板３としたTi−6A−4V合金板を用い、前記
A,E,Fの型材を用い、第１図に示した装置で前述した手
順に従って各種の金属製圧印床を作成し、得られた金属
製圧印床とマスターモデル（石膏型）との間隙を測定し
た。

このときの測定は下記の通りである。即ち第２図は作
成された金属製圧印床10（上顎部）の平面図、第３図は
第２図のIII−III線矢視断面図、第４図は第２図のIV−
IV線矢視断面図を夫々示すが（第3,4図は金属床をマス
ターモデル11に合わせた状態）、第３図及び第４図に示
した測定点（１）〜（12）において金属床10とマスター
モデル11の間隙を測定した。

尚比較例として、前記２種の鋳造床用型材を用いてCo
−Cr系合金（デンチャーベスト使用）及びNi−Cr系合金
（サニメントＤ使用）の夫々の鋳造床を作成したときに
ついても同様の測定を行なった。これらの結果を第３表
に示す。

第３表の結果からも明らかであるが、本発明に係る型
材組成物を用いて圧印成形した超塑性金属床はマスター
モデルとの狂いが極めて少なく、口腔との適合精度が極
めて優れているのが分かる。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の成分組成の型
材を用いて超塑性を示す合金板を成形加工することによ
って、口腔との適合精度の極めて良好な金属製圧印床が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の型材組成物が用いられる成形装置の一
例を示す概略説明図、第２図は金属製圧印床10の平面
図、第３図は第２図のIII−III線矢視断面図、第４図は
第２図のIV−IV線矢視断面図である。 １……圧力容器、２……型材 ３……素材板、４……流体導入管 ５……蓋、６……ガスケット 10……金属圧印床、11……マスターモデル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】700〜900℃の温度範囲内で超塑性を示すこ
   とができ、且つ該超塑性を示す温度域での膨張率が0.6
   〜0.9％の範囲内にある合金板を加圧成形して義歯圧印
   床を製造する際に用いられる型材組成物であって、アル
   ミナ（Al₂O₃）:10〜30重量％、燐酸塩化合物:9〜18重量
   ％、塩基性金属酸化物:10〜14重量％、シリカ（SiO₂）:
   20〜66重量％、ジルコン（ZrO₂・SiO₂）:5〜40重量％を
   含んでなることを特徴とする義歯圧印床用型材組成物。