JP2721767B2 - 歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形態 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯科用補綴物、例えば歯
科用補綴物の鋳造に使用される鋳型を作るのに用いられ
るスプルーイングの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５（ａ）に示すような歯科用補綴物Ａ
は図５（ｂ）に示す様な鋳型Ｂ内に金属溶湯Ｃを流し込
んで鋳造されている。鋳型Ｂは同図（ｃ）に示すよう
に、患者の歯型を基にワックスで作製したパターンＤに
直径約２〜３ｍｍの棒状のワックス、合成樹脂、金属等
でできたスプルーＥを植立したスプルーイングＦを用意
し、前記スプルーＥの下端を円錐台Ｈの凹部Ｇにワック
スを充填してこの上に植立する。この円錐台Ｈに同図
（ｄ）に示すように内周面にリライニング材（アスベス
トリボン）Ｉが裏装されているステンレス製の円筒（リ
ング）Ｊを、前記スプルーイングＦを囲むようにしての
せ、この円筒Ｊ内に適性混水比で攪拌された埋没材（例
えばクリストバライト）Ｋを充填し、この埋没材Ｋが硬
化したところで円錐台Ｈ（金属製スプルー使用の場合は
スプルーまで抜く）を取り外し、加熱器で円筒Ｊの外側
から熱を加えて埋没材Ｋ内のスプルーイングＦのワック
スを完全焼却処理をして、この焼却跡に充填空間部Ｌを
形成して作られている。

【０００３】この鋳型Ｂを用いて図５（ａ）に示すよう
な歯科用補綴物Ａを鋳造するには、図５（ｂ）のように
鋳型Ｂを注湯口Ｍを上にして約７００℃に加熱した後、
歯科用補綴物Ａの材料となる金、銀、パラジウム等の合
金を夫々の適性温度で溶融させた溶湯Ｃを前記注湯口Ｍ
から流し込む。この時、溶融した合金が鋳型Ｂの充填空
間部Ｌの隅々まで十分に充填されるように、同鋳型Ｂを
スプルーＥの長手方向に遠心力、加圧力、吸引力等によ
る鋳造機器で圧力をかけながら流し込んでいる。

【０００４】そして、流し込んだ合金が冷えて固まった
後、鋳型Ｂを壊すと図５（ａ）に示すような歯科用補綴
物Ａと金属スプルーＮとが一体になった鋳造体Ｏができ
上がる。最後に、歯科用補綴物Ａを金属スプルーＮから
切り離し、その切り離した後に全体を研磨して歯科用補
綴物Ａを仕上げている。

【０００５】しかし、このように入念に鋳造された歯科
用補綴物Ａにもしばしば鋳造欠陥が発生する。例えば図
７に示すように歯科用補綴物Ａの肉薄部分に金属溶湯が
十分充填されなかったために点線で示すようななめられ
Ｖが発生したり、補綴物Ａの一部的な肉厚のための湯廻
り不足による穴Ｗが発生したりするような、鋳込不足に
よる鋳造欠陥がある。これらは最善の留意や、行程を工
夫することで解決できる場合が多い。或は、歯科用補綴
物Ａが肉厚のものである場合には、内部に気孔（鋳巣）
Ｐ｛図５（ａ）｝ができることもあり、特に金属スプル
ーＮとの境界面Ｑとか、咬頭部Ｒ、遠心力のかかりにく
かった先端部Ｓに多く発生する。

【０００６】この鋳巣Ｐは表面に露出しているわけでは
なく、表面下数十〜数百μｍのところに集中して発生す
る。従って、鋳造後の酸洗い、研磨によって表面を１層
除去しても鋳巣Ｐは表面に現われないないので、研磨跡
の表面の直下に鋳巣Ｐがあったとしても実際はほとんど
気づかない。そのため、その歯科用補綴物Ａをそのまま
口腔内にセットして数カ月経過すると、表面層が摩耗し
て内部にある鋳巣Ｐが表面に露出してくる。これが原因
で咬合面Ｒがざらつくようになったり、食物残飯の侵入
等によって変色したりするようになる例は少なくない。

【０００７】この鋳巣はその発生要因から３つに大別さ
れており、それを以下に説明する。１つ目はマイクロシ
ュリンクとよばれるものである。鋳造する金属は多くの
結晶の集合体からなっており、凝固する際、それぞれの
結晶は結晶核を中心として木の枝のような形に成長し、
樹枝状晶といわれるものになる。通常の金属では、液体
状態より固体状態のほうが密度が大きくなる（＝容積が
小さくなる）ため、凝固時に収縮が起こる。この収縮が
それぞれの結晶内で生じて、樹枝状晶の枝の間に隙間が
できる。これがマイクロシュリンクである。

【０００８】２つ目は吸蔵ガスによる気孔である。金属
を鋳造する際、溶融すると液体状態では酸素、水素、窒
素等のガスを吸収し、凝固時にはそのガスを放出する。
放出された大部分のガスは溶湯外に逸散するが、一部の
ガスは逃げきれずに鋳造体内に残留してしまう。これが
気孔となる。比較的大きいものをブローホール、小さい
ものをピンホールと呼んでいる。

【０００９】３つ目は空気の巻き込みによる気孔であ
る。これは鋳型内のスプルーからパターン部へと溶湯が
スムーズに流れず、乱流が起こる場合や、鋳型の通気性
が悪くて鋳型内の空気、ガスが逃げきれない場合に生じ
やすい。

【００１０】このような鋳巣の発生を抑えるため、従来
は図６（ａ）、（ｂ）に示すようなスプルーイングＦが
開発されている。図６（ａ）に示すスプルーイングＦは
湯だまり型鋳入法と呼ばれる鋳入法で使用される鋳型の
成型に使用されるものであり、スプルーＥに大きな球状
の湯だまり部ａを設けたものである。

【００１１】このスプルーイングＦを用いて鋳型Ｂを作
ると湯だまり部ａの焼却跡に大きな空間（湯だまり空
間）ができ、鋳造時にその湯だまり空間に多くの合金が
充填されてパターンＤの焼却跡の空間（パターン空間）
への押湯効果が上がるようにしたものである。この結
果、パターン空間に合金が高い圧力で流し込まれて合金
の凝固時の収縮により発生するマイクロシュリンクが低
減する。

【００１２】図６（ｂ）に示すスプルーイングＦは緩衝
型鋳入法と呼ばれる鋳入法で使用される鋳型の成型に使
用されるものであり、スプルーＥの直径を太くすると共
に略Ｃ字型に湾曲させたものである。

【００１３】これを用いて鋳型Ｂを作るとスプルーＥの
焼却跡のスプルー空間の容積が大きくなり、鋳造時にそ
のスプルー空間に多くの合金が充填されてパターンＤの
焼却跡の空間（パターン空間）への押湯不足を解消し
て、マイクロシュリンクを低減させると同時に、鋳型Ｂ
内の溶湯空間を流れる溶湯に乱流が発生するのを防止し
て、空気の巻き込みによる気孔の発生を防ぎ、鋳巣の発
生を防ぐものである。

【００１４】この他に、歯科用補綴物に鋳巣を発生させ
ないようにするために、前記スプルーイングにおけるパ
ターンＤ部分を鋳造用の円筒（リング）Ｊの中心からは
ずし、円筒Ｊ内の外周側に位置するように植立させて鋳
型Ｂを作製し、同鋳型Ｂに溶湯を流し込んだ際、パター
ンＤ内の溶湯を早く硬化させるという鋳造方法も試みら
れている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図６（ａ）（ｂ）のス
プルーイングＦを用いた鋳型で遠心鋳造した歯科用補綴
物は鋳造欠陥（鋳巣、鋳肌粗れ等）に関して大体満足で
きるものとなるが、それでも肉厚の厚いもの、大型のも
の、形状の複雑なものとなると成功率はやや低下する。
しかも、鋳造時に補綴物の合金を圧搾空気とガスのブロ
ーパイプによる混合炎で溶解させた場合は、アーク放電
や高周波等による電気溶解に較べて、その溶湯の温度を
鋳込みに適した温度に合わせるのが難しいため、溶湯を
オーバーヒートさせたり逆に低くさせたりすると鋳造欠
陥を引き起こし易くなり、さらには遠心鋳造法で鋳造し
た場合には特に鋳造欠陥ができ易い。

【００１６】また、実際には前記湯だまり法による押湯
効果の引き上げや、緩衝型鋳入法による乱流の防止だけ
では鋳巣の発生を抑えきれず、より高品質の歯科用補綴
物を製作するには、前記湯だまり（ループ）或は湯残り
部分に溜っている多量の溶湯から伝導される熱の影響を
も考慮する必要がある。ところが従来のスプルーイング
Ｆではスプルー側の溶湯からの熱伝導がまったく考慮さ
れていないので歯科用補綴物Ａが均一に固化されず、歯
科用補綴物Ａと金属スプルーＥとの境界部分Ｑに鋳巣Ｐ
が生じてしまうことがあった。

【００１７】特に、肉薄が広範囲に渡っているパターン
Ｄを使用する場合や、局所的な肉薄のパターンＤを使用
する場合には、図６（ａ）、（ｂ）のようなスプルーイ
ングＦを用いて遠心鋳造した場合でも、歯科用補綴物Ａ
には鋳造欠陥である鋳込不足によるなめられＶや湯廻り
不足による穴Ｗが発生することがあった。しかも、前記
湯だまり法や、緩衝鋳入法では、必ずしも期待したほど
の鋳造圧が得られるとは限らず、また、鋳造時の操作や
各工程に十分留意して作業を行わなければならなかっ
た。

【００１８】また、先のパターン部分を鋳型（円筒）の
外周よりに位置させたスプルーイングを用いて行う鋳造
方法では、その熱降下が大きい分パターン内の溶湯は早
めに硬化するが、鋳込まれたパターン部が均等に冷却さ
れず、鋳巣がパターン内を移動するだけで十分に問題解
決がされていないばかりか、むしろパターン部の温度差
による金属収縮の不均一から生じる寸法精度のくるいの
問題がある。

【００１９】前途のように鋳造欠陥ができた歯科用補綴
物は、可能であれば補修して使用するが、通常は溶解し
て作り直すことが多い。しかし、溶解すると金属に不純
物が混入するなどして金属の品質が低下するので、その
金属を使用して再度歯科用補綴物を鋳造すると前回より
も鋳造欠陥ができ易くなる。また、その分だけ労力が多
くかかり、しかも金属が多少無駄になるのでコスト高に
もなる、とういう問題があった。

【００２０】

【発明の目的】本発明は鋳造欠陥の少ない高品質の歯科
用補綴物を鋳造できる鋳型を得るためのスプルー形態を
提供するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１の
歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形態は、図１に示
すように、熱溶解材料で成形された歯科用補綴物の型と
なるパターン１に、熱溶解材料で成形されたスプルー２
が植立され、同スプルー２に熱溶解材料で成形された放
熱具３を取付けてなるものである。

【００２２】本発明のうち請求項２の歯科用補綴物鋳造
鋳型成形用スプルー形態は、図１に示すように、請求項
１のスプルー２が２又以上に分岐され、その分岐された
二以上のスプルー２に、熱溶解材料で成形された放熱具
３を取付けてなるものである。

【００２３】

【作用】本発明の請求項１のスプルー形態では、図１及
び図２に示すようにスプルー２に熱溶解材料で成形され
た放熱具３が少なくとも１本以上交差させて取り付けら
れているので、そのスプルー形態を用いて歯科用補綴物
鋳造用の鋳型５を作れば、パターン１の焼却跡にパター
ン空間１１が、スプルー２の焼却跡にスプルー空間１２
が、放熱具３の焼却跡に放熱空間１３が形成される。そ
のため図３の鋳型５に金属溶湯を流し込めば、溶湯はス
プルー空間１２を通りパターン空間１１を充填し、そし
て放熱空間１３にも溶湯が流れ込み、鋳込が終了する。

【００２４】この時、前記放熱空間１３は面積が狭いの
でそこ流れ込んだ溶湯は早目に硬化する。その結果、こ
の部分の溶湯が放熱効果によりいち早く硬化して、余剰
の湯口側の溶湯の熱が放熱空間１３の方へ移動して、パ
ターン１側と鋳型５の湯口に残されている溶湯が分断さ
れた状態になり、パターン１はこの湯口側の溶湯の熱の
影響を受けることなく全体が均一に冷却され、余剰熱に
よる鋳造欠陥の発生を少なくすることができる。

【００２５】また、先に硬化した放熱空間１３は放熱作
用をするために、この放熱空間１３と接合しているスプ
ルー空間１２内の溶湯がパターン空間１１内の溶湯より
先に硬化するため、この部分がパターン空間１１側の溶
湯を閉じ込める栓の役目をし、この結果、パターン空間
１１側の溶湯の鋳込み圧力が高い状態（栓で仕切られた
ときの状態）に保たれ、パターン空間１１内の溶湯が鋳
型５の湯口側の湯残り部と別に硬化するので、パターン
１部分で生じる金属収縮量のみで鋳造欠陥の少ない歯科
用補綴物が得られる。

【００２６】更に、本発明の請求項１のスプルー形態で
は、パターン空間１１内に充填された溶湯の圧力が大き
くなるためにパターン１の全体的な肉薄によるなめら
れ、部分的な肉薄で湯廻り不足による穴の発生（鋳込不
足による鋳造欠陥の発生）がしにくく、そのスプルー形
態を用いて図３のように歯科用補綴物鋳造用の鋳型５を
形成し、同鋳型５で歯科用補綴物を成形すれば鋳造欠陥
の少ないものとなる。

【００２７】更には、パターン１側が湯口側の溶湯の余
剰熱の影響を無視することができるため、鋳造時に温度
の差が生じにくい中央位置にパターン１を位置させるこ
とができるようになり、パターン部の補綴物が均等に冷
却されて収縮率の違いによる寸法精度の低下を防ぐこと
ができる。

【００２８】本発明の請求項２のスプルー形態では、図
１、２に示すように二又以上に分岐されているスプルー
２に請求項１と同様な熱溶解材料で成形された放熱具３
を少なくとも１本以上交差させて取り付けてあるので、
そのスプルー形態を用いて図３のように歯科用補綴物鋳
造用鋳型５を成形し、その鋳型５で歯科用補綴物を成形
すれば鋳造欠陥の少ないものとなる。

【００２９】この二又以上に分岐されているスプルー２
では、図３に示すように湯口から流し込まれた金属溶湯
がスプルー２の合流部４０でほぼ直角に交わるためにス
トレスが生じ、これにより鋳型５内に放熱を助長し、且
つ合流部４０からパターン１までのスプルー空間内で溶
湯の流れが早まり、溶湯が余剰の熱を持たずにパターン
空間１１内へいち早く鋳込まれる。また、この湯流れ速
度のアップはパターン空間１１内に充填される溶湯の圧
力を高める作用があり、これは押湯効果を高めるもので
ある。

【００３０】更に、前記スプルー２ではストレート型の
スプルーに較べて金属溶湯の量が増えるため、特に遠心
鋳造を行う場合は、パターン空間１１内の溶湯の圧力を
さらに大きくすることができ、大きな内圧を必要とする
大型（例えば金属床）のものや、ストレート型のスプル
ー１本では内圧不足になり易い連結部をもった連続歯パ
ターン（ブリッジ）のものでも、そのスプルー形態を適
宣に分岐させて、或は連続使用して歯科用補綴物鋳造用
鋳型を成形し、その鋳型で歯科用補綴物を成形すれば鋳
造欠陥の少ないものになる。

【００３１】

【実施例】本発明の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプル
ー形態の一実施例を示す図１〜図３において、１は患者
の歯型を基に作製した歯科用補綴物のパターン、２は前
記パターン１を植立するスプルー、３は同スプルー２に
交差させて取り付けた細い棒状の放熱具、１５は前記ス
プルー２の一端を差込んだ軟性樹脂の支持台である。

【００３２】パターン１、スプルー２はいずれもワック
ス或は樹脂等の熱溶解材料で作られる。放熱具３もワッ
クス或は樹脂等で作られるが、それら以外にシャープペ
ンシルの芯のようなカーボン等も使用できる。

【００３３】前記放熱具３の形状やスプルー２への取付
け方は図１に示すもの以外であってもよく、例えば、形
状は薄板状、ひれ状等であってもよく、取付け方は、図
４（ａ）のように棒状のスプルー２の周囲に放射状に突
出するように取付ける等してもよい。

【００３４】パターン１とスプルー２とは一体に成形し
てもよく、別々に成形したものを組合わせてもよい。放
熱具３はスプルー２と一体成形することができるが、異
なる材料で別々に作って放熱具３を接着剤でスプルー２
に接着固定するとか、図４（ｂ）に示すように、細い棒
状の放熱具３の長手方向中心部に２本の狭着用突起３０
を設け、この突起３０間にスプルー２を挟着固定するよ
うにしてもよいし、或は同図（ｃ）に示すように細い棒
状のものを略Ｕ字形に折り曲げた形状の放熱具３をスプ
ルー２に挟着固定するようにしてもよい。

【００３５】図１〜３に示す放熱具３はいずれもスプル
ー２に交差するように接着固定されるものであるが、例
えば図４（ｄ）に示すように、前記スプルー２と放熱具
３との固着角度を鋳込時の湯流れの方向に対して鋭角に
なるようにし、溶湯の流れを妨げないようにしてもよ
い。

【００３６】図１〜３のスプルー２はｈ形に成形されて
いるが、同スプルー２はそれ以外の形状、例えば、１本
の棒状（ストレート型）とか、３本以上に分岐する（分
岐型）等でもよい。このとき前記ｈ型スプルー２におけ
る合流部４０の角度θ（図１）が９０°である必要はな
く、色々変化したものであってもよい。

【００３７】本発明のスプルー形態を用いて鋳型を作る
には図５に示す従来方法と同様にする。即ち、前記支持
台１５を円錐台１６の円錐状の受部１７に取付け、その
外側に、内周面にリライニング材（アスベストリボン）
１８が裏装されているステンレス製の円筒（リング）１
９を、前記スプルー形態を囲むようにしてのせ、この円
筒１９内に適性混水比で攪拌された埋没材（例えばクリ
ストバライト）２０を充填する。この埋没材２０が硬化
したところで円錐台１６及び支持台１５（金属製スプル
ー使用の場合はスプルーまで抜く）を取り外し、加熱器
で円筒１９の外側から熱を加えて埋没材２０内のスプル
ー形態のワックスを完全焼却処理をして、このスプルー
形態におけるパターン１の焼却跡にパターン空間１１
が、スプルー２の焼却跡にスプルー空間１２が、放熱具
３の焼却跡に放熱空間１３が成形された歯科用補綴物鋳
造用鋳型５を作製する。

【００３８】この鋳型５を用いて歯科用補綴物を鋳造す
るには、同鋳型５を鋳造用の機器にセットして、鋳型５
に圧力を加えながら歯科用補綴物の原料である合金を流
し込む。この時、鋳型５の焼却温度は７００℃とし、鋳
込温度は用いる合金の液相点からあまり上がり過ぎない
ように注意する。この鋳込温度が高すぎると溶湯が多量
のガスを吸収してこれが後で鋳巣となってしまう。しば
らくして、鋳型５内の鋳造体が冷えたところで鋳型５を
壊し、鋳造体２２を取り出して歯科用補綴物１を金属ス
プルー２から切り離し、最後に歯科用補綴物１の研磨を
する。

【００３９】本発明による各種のスプルー形態を用いて
製作された鋳型５を使用して歯科用補綴物を鋳造した場
合の実施例と、それにより得られた歯科用補綴物の鋳造
欠陥の有無、程度等（品質）を表１〜３に示す。表１〜
３における符号の意味は下記の通りである。 全：鋳造される歯科用補綴物１が全体形状であること。 半：鋳造される歯科用補綴物１が半分（咬頭部側だけ）
であること。 Ａ：鋳造された歯科用補綴物１の内部にできる鋳巣の状
態 Ｂ：鋳造された歯科用補綴物１の表面の粗さの状態 １：スプルー２がストレート型で放熱具３が無い場合
（従来例）。 ２：スプルー２がｈ型で放熱具３が無い場合（従来
例）。 ３：スプルー２がストレート型で、この途中に直径０．
７５ｍｍの放熱具３を２本取り付けた場合（本発明）。 ４：スプルー２がストレート型で、この途中に直径０．
５ｍｍの放熱具３を２本取り付けた場合（本発明）。 ５：スプルー２がｈ型で、この途中に直径０．７５ｍｍ
の放熱具３を２本取り付けた場合（図１に示す本発
明）。 ６：スプルー２がｈ型で、この途中に直径０．５ｍｍの
放熱具３を２本取り付けた場合（図１に示す本発明）。 ７：スプルー２がｈ型で、この途中に直径が０．７５ｍ
ｍの放熱具３を複数本取り付けた場合（本発明）。 ○：品質可 △：品質やや不可 ×：品質不可

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【発明の効果】本発明の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用ス
プルー形態を使用した鋳型を用いて歯科用補綴物を鋳造
すれば次のような効果がある。 ．鋳造される歯科用補綴物１と金属スプルー２との連
結部に肉厚による鋳造欠陥（鋳巣、鋳肌粗れ等）ができ
にくく、高品質の歯科用補綴物が得られる。 ．鋳造される歯科用補綴物１の肉薄による鋳造欠陥
（鋳込不足）が、パターン内圧力が高いため、かなり解
消され、高品質の歯科用補綴物が得られる。 ．鋳造される歯科用補綴物１が肉厚、肉薄に関係なく
鋳型５の中央部を積極的に使えるため寸法精度が高く、
高品質の歯科用補綴物が得られる。 ．ブローパイプを使用して溶解させた金属溶湯を使用
して鋳造しても、パターン内圧力の高さと余剰熱の影響
を無視できることから鋳造欠陥の発生が少ない、高品質
の歯科用補綴物が得られる。 ．このように鋳造欠陥ができにくいので、歩留まりが
向上し、また金属を溶解して作り直すことがことが少な
くなるので、溶解し直すことによる金属の品質低下も生
じにくく、労力の無駄も低減するので、コストも低減
し、高品質で安価な歯科用補綴物が得られる。 ．本発明の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形態
はスプルー２に放熱具３を取り付けるものであるため、
従来の鋳型成形器具をそのまま使用して容易に実用化で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー
形態の一実施例を示す断面図。

【図２】図１のスプルー形態を用いて鋳型を作製してい
る状態を示す断面図。

【図３】図２の鋳型に金属溶湯を流し込んでいる状態を
示す断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ），（ｃ）は本発明の歯科用補綴
物鋳造鋳型成形用スプルー形態に使用する放熱具の各種
例を示す上面図。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は従来の歯科用補綴
物鋳造鋳型成形用スプルー形態における各工程を示す断
面図。

【図６】従来の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形
態における鋳造体の例を示す側面図。

【図７】従来の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形
態で鋳造された鋳造体の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１ （歯科用補綴物の）パターン ２ スプルー ３ 放熱具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｃ 45/27 Ｂ２９Ｃ 45/27

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯科用補綴物の鋳造用鋳型の成形に使用
   されるスプルー形態において、熱溶解材料で成形された
   歯科用補綴物の型となるパターン１に、熱溶解材料で成
   形されたスプルー２が植立され、同スプルー２に熱溶解
   材料で成形された放熱具３を取付けたことを特徴とする
   歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形態。
2. 【請求項２】 前記スプルー２が２又以上に分岐され、
   その分岐された二以上のスプルー２に、熱溶解材料で成
   形された放熱具３を取付けたことを特徴とする請求項１
   の歯科用補綴物鋳造鋳型成形用スプルー形態。