JP2901175B2 - Titanium orthodontic parts - Google Patents

Titanium orthodontic parts

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JP2901175B2
JP2901175B2 JP8984994A JP8984994A JP2901175B2 JP 2901175 B2 JP2901175 B2 JP 2901175B2 JP 8984994 A JP8984994 A JP 8984994A JP 8984994 A JP8984994 A JP 8984994A JP 2901175 B2 JP2901175 B2 JP 2901175B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末射出成形法に
より製造されるチタン系歯列矯正部品に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a titanium orthodontic part manufactured by a metal powder injection molding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の歯列矯正部品は、金属製、セラミ
ック製あるいは高分子樹脂製のものが用いられている。
セラミック製あるいは高分子樹脂製のものはその色調が
生体の歯に近くできているため、金属製に比べ審美性に
優れている。セラミック製のものは粉末射出成形により
製造されているものもある。金属製のものは耐腐性から
ステンレス鋼が一般に用いられ、その機械特性の優れる
点から広く用いられている。金属製のものは金属粉末射
出成形法あるいは切削加工により製造されている。
2. Description of the Related Art Conventional orthodontic parts are made of metal, ceramic or polymer resin.
Ceramics or polymer resins have excellent aesthetics compared to metal because their color tone is close to that of living teeth. Some ceramics are manufactured by powder injection molding. Stainless steel is generally used for the metal one because of its corrosion resistance, and is widely used because of its excellent mechanical properties. Metal products are manufactured by metal powder injection molding or cutting.

【0003】ところが、これらの歯列矯正部品は次のよ
うな問題点がある。すなわち、セラミック製および高分
子樹脂製の物は機械特性がステンレス製の物に比べ劣
り、使用時における破損、口腔内を傷つけるなどの恐れ
がある。また、ステンレス製のものは含有するNiなど
の元素の影響により発癌性やアレルギーが問題とされて
いる(たとえば、「歯科用金属材料」、特殊鋼、42
巻、11号、P42)。
[0003] However, these orthodontic parts have the following problems. That is, the ceramic and polymer resin products have inferior mechanical properties to those of stainless steel products, and may be damaged during use and may damage the oral cavity. In addition, stainless steels are considered to be carcinogenic and allergic due to the effects of elements such as Ni contained therein (for example, "Dental metal material", special steel, 42
Vol. 11, No. P42).

【0004】生体材料用の金属としてはTiが優れるこ
とが知られているが、機械加工性が劣り、微小複雑形状
の歯列矯正部品を機械加工により製造することは困難で
あった。また、金属粉末射出成形法によりチタン製部品
を製造する方法は、特開平2−54733号等で開示さ
れているが、形状が小さいうえ複雑な歯列矯正部品の特
質上要求の特性を得るには十分ではなかった。
Although it is known that Ti is excellent as a metal for biomaterials, its machinability is inferior, and it has been difficult to manufacture orthodontic parts having minute and complex shapes by machining. A method of manufacturing a titanium part by a metal powder injection molding method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-54733 or the like. However, it is necessary to obtain a characteristic required for the characteristics of a small and complicated orthodontic part. Was not enough.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来の問題点を解決するものであり、金属粉末射出成
形法を利用し、機械特性の優れた安全なチタン製歯列矯
正部品を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and utilizes a metal powder injection molding method to provide a safe titanium orthodontic part having excellent mechanical properties. The purpose is to provide.

【0006】本発明は種々の検討を重ねた結果、前記課
題を解決する方法が得られた。すなわち、本発明は、 (1)チタン原料粉末とバインダーを混合して混合物を
得る工程 (2)混合物を射出成形により成形して成形体を得る工
程 (3)成形体内のバインダーを除去する工程および (4)バインダーを除去した成形体を焼結して焼結体を
得る工程 を経て製造されるチタン製歯列矯正部品であって、得ら
れた焼結体は、炭素:0.25wt%以下、酸素:0.
6wt%以下を含み、残部Tiおよび不可避不純物から
なる組成を有し、相対密度が97.0%以上であり、硬
さがH RV 100〜320、伸びが2%以上であることを
特徴とするチタン製歯列矯正部品を提供するものであ
る。
As a result of various studies on the present invention, a method for solving the above problems has been obtained. That is, the present invention provides: (1) a step of mixing a titanium raw material powder and a binder to obtain a mixture; (2) a step of molding the mixture by injection molding to obtain a molded body; and (3) a step of removing a binder in the molded body; (4) A titanium orthodontic part manufactured through a step of sintering a molded body from which a binder has been removed to obtain a sintered body, wherein the obtained sintered body has a carbon content of 0.25 wt% or less. , Oxygen: 0.
Comprises 6 wt% or less has a composition comprising the balance Ti and inevitable impurities state, and are relative density of 97.0% or more, the hardness
Saga H RV 100-320, there is provided a titanium orthodontic parts elongation, characterized in der Rukoto 2% or more.

【0007】[0007]

【0008】焼結後の成形体の表面は酸化または窒化、
あるいは金あるいは金合金のコーティングにより、硬さ
を高くするおよび/または表面の色を変化させるなどの
改質処理が施されているのが好都合である。
The surface of the sintered body after sintering is oxidized or nitrided,
Alternatively, a modification treatment such as increasing the hardness and / or changing the color of the surface is advantageously performed by coating with gold or a gold alloy.

【0009】使用するチタン原料粉末は平均粒径が25
μm以下、炭素含有量0.25wt%以下、酸素量0.
6wt%以下が好ましい。
The titanium raw material powder used has an average particle size of 25.
μm or less, carbon content 0.25 wt% or less, oxygen content 0.
6 wt% or less is preferable.

【0010】バインダーを除去する工程は、非活性雰囲
気または減圧下で実施するのがよい。
The step of removing the binder is preferably performed in an inert atmosphere or under reduced pressure.

【0011】バインダーを除去した成形体を焼結する工
程は、真空下または不活性雰囲気下において、ゲッター
材と共存下で実施するのが好ましい。さらに、脱脂成形
体は焼結炉内でさらに他の容器に入れて焼結を行なうの
がよい。
The step of sintering the compact from which the binder has been removed is preferably performed in a vacuum or in an inert atmosphere in the presence of a getter material. Further, the degreased molded body is preferably placed in another container in a sintering furnace for sintering.

【0012】[0012]

【作用】本発明のチタン製歯列矯正部品は金属粉末射出
成形法を利用して製造され、下記の工程を経て製造され
る。 (1) チタン原料粉末とバインダーを混合して混合物を得
る工程 (2) 混合物を射出成形により成形して成形体を得る工程 (3) 成形体内のバインダーを除去する工程および (4) バインダーを除去した成形体を焼結して焼結体を得
る工程
The orthodontic part made of titanium according to the present invention is manufactured by using a metal powder injection molding method and manufactured through the following steps. (1) Step of mixing a titanium raw material powder and a binder to obtain a mixture (2) Step of forming a mixture by injection molding to obtain a molded body (3) Step of removing the binder in the molded body and (4) Removing the binder Of obtaining a sintered body by sintering the compact

【0013】本発明によれば、焼結体すなわち歯列矯正
部品の機械特性、特に引張強度および伸びは焼結体の炭
素および酸素含有量と相対密度により決定されることが
明らかとなった。すなわち、発癌性およびアレルギーの
危険の少ないチタン系で、一般的な価格でかつ必要な機
械特性を満足した歯列矯正部品を得るためには、炭素含
有量および酸素含有量を最小に抑えるとともに十分な密
度の焼結体を得ることが必要である。チタン中に炭素お
よび酸素が侵入すると安定な酸化物あるいは炭化物を生
成するためその除去は困難であるとともに、材料を脆化
させるため、伸びが減少し引っ張り強度も一般に低下す
る。また、焼結体の強度および硬さは密度の影響が大き
く、密度低下により機械特性が劣化する。さらに耐衝撃
性は密度の影響が著しく95%以下の密度では同一材料
組成の空孔のない材料の10分の1程度まで低下する。
According to the present invention, it has been found that the mechanical properties, especially the tensile strength and elongation, of a sintered body, that is, an orthodontic part, are determined by the carbon and oxygen contents and the relative density of the sintered body. In other words, in order to obtain orthodontic parts that are carcinogenic and have a low risk of allergy at a general price and that satisfy the required mechanical properties, it is necessary to minimize the carbon content and the oxygen content, It is necessary to obtain a sintered body having a high density. When carbon and oxygen enter titanium, stable oxides or carbides are formed, which makes removal difficult. In addition, since the material is embrittled, elongation decreases and tensile strength generally decreases. Further, the strength and hardness of the sintered body are greatly affected by the density, and the mechanical properties are deteriorated due to the decrease in the density. Further, the impact resistance is significantly affected by the density, and at a density of 95% or less, the impact resistance is reduced to about one-tenth that of a non-porous material having the same material composition.

【0014】本発明が目的とする機械的特性の十分なチ
タン製歯列矯正部品を得るためには、上記理由から歯列
矯正部品すなわち焼結体の炭素含有量、酸素含有量およ
び相対密度を以下の範囲に限定する。その理由を以下に
説明する。
In order to obtain a titanium orthodontic part having sufficient mechanical properties aimed at by the present invention, the carbon content, the oxygen content and the relative density of the orthodontic part, that is, the sintered body, must be adjusted for the above reasons. It is limited to the following range. The reason will be described below.

【0015】まず、炭素含有量については、溶製材料で
知られているようにその0.4%程度の増加で靱性が著
しく低下することおよび酸素含有量および密度の影響に
より炭素含有量が0.25wt%を越えた場合、低酸素
含有量および高密度の焼結体であっても歯列矯正部品と
して必要と考えられる2%以上好ましくは3%以上の伸
びを確保することが困難であるため、本発明の歯列矯正
部品の炭素含有量の範囲を0.25wt%以下とする。
好ましくは0.15wt%以下とする。
First, regarding the carbon content, as is known for ingots, the toughness is remarkably reduced by an increase of about 0.4%, and the carbon content is reduced to 0 by the influence of oxygen content and density. If it exceeds 0.25 wt%, it is difficult to secure elongation of 2% or more, preferably 3% or more, which is considered necessary for orthodontic parts even with a sintered body having a low oxygen content and a high density. Therefore, the range of the carbon content of the orthodontic part of the present invention is set to 0.25 wt% or less.
Preferably, it is 0.15 wt% or less.

【0016】同じく、酸素含有量についても検討を行
い、上記伸びを確保するために許容できる酸素量が最大
0.6wt%であることから本発明の歯列矯正部品の酸
素含有量の範囲を0.6wt%以下とする。好ましくは
0.5wt%以下とする。
Similarly, the oxygen content was also examined. Since the maximum allowable oxygen content for securing the above elongation was 0.6 wt%, the range of the oxygen content of the orthodontic part of the present invention was set to 0%. 0.6 wt% or less. Preferably, it is 0.5 wt% or less.

【0017】焼結体の密度はその機械特性への影響が大
きく、空孔の皆無の材料が最も好ましいが、緻密化に要
する条件は複雑であり、空孔の無い材料を得ることは経
済上および製造工程上難しい場合が多い。そこで本発明
の目的である機械特性に優れる歯列矯正部品を得るに必
要な密度を鋭意検討した結果、前記炭素および酸素含有
量を満足していれば97%以上の密度を得ることによ
り、必要な機械特性を満足することが明らかとなった。
そこで本発明の歯列矯正部品の相対密度を97%以上と
する。
The density of the sintered body greatly affects its mechanical properties, and a material having no pores is most preferable. However, the conditions required for densification are complicated, and it is economically necessary to obtain a material having no pores. And it is often difficult in the manufacturing process. Accordingly, as a result of intensive studies on the density required to obtain an orthodontic part having excellent mechanical properties, which is the object of the present invention, if the carbon and oxygen contents are satisfied, a density of 97% or more is obtained. It was clarified that various mechanical properties were satisfied.
Therefore, the relative density of the orthodontic part of the present invention is set to 97% or more.

【0018】焼結体は表面研磨、形状修正などの後処理
後歯列矯正部品とされる。この歯列矯正部品は、Ni,
Crなど人体にアレルギーを起させる元素を含まないう
え、セラミック製あるいは高分子樹脂製に比べ高い機械
特性が得られる。しかしワレカケなどが発生しないため
には、2%以上好ましくは3%以上の伸びが必要であ
り、また硬さ(HRV)は100〜320が必要である
それは、使用時に食物との接触などにより部品に強い力
が加わった場合、ワレや変形により口腔内を傷つけるた
めワレや変形を回避することが望ましいとの理由によ
る。
The sintered body is used as an orthodontic part after post-processing such as surface polishing and shape modification. This orthodontic part is Ni,
It does not contain elements that cause allergy to the human body, such as Cr, and has higher mechanical properties than those made of ceramic or polymer resin. However, to such Warekake it does not occur, 2% or more preferably requires elongation of at least 3%, also the hardness (H RV) is necessary 100-320.
This is because, when a strong force is applied to the component due to contact with food or the like during use, it is desirable to avoid cracking and deformation because the inside of the oral cavity is damaged by cracking and deformation.

【0019】本発明は歯列矯正部品の炭素含有量、酸素
含有量および相対密度の範囲を定めるが、これらを実現
するため金属粉末射出成形法を利用する。この方法は原
料と各工程の条件の組合せにより実現可能である。本発
明においては各工程における下記の好適な条件に従って
実施する。 (1) チタン原料粉末とバインダーを混合して混合物を得
る工程 (2) 混合物を射出成形により成形して成形体を得る工程 (3) 成形体内のバインダーを除去する工程および (4) バインダーを除去した成形体を焼結して焼結体を得
る工程
The present invention determines the ranges of carbon content, oxygen content and relative density of the orthodontic parts, and utilizes a metal powder injection molding method to achieve these. This method can be realized by combining the raw materials and the conditions of each step. In this invention, it implements according to the following suitable conditions in each process. (1) Step of mixing a titanium raw material powder and a binder to obtain a mixture (2) Step of forming a mixture by injection molding to obtain a molded body (3) Step of removing the binder in the molded body and (4) Removing the binder Of obtaining a sintered body by sintering the compact

【0020】本発明に用いるチタン原料粉末は、その製
造方法を特に限定しないが、本発明の目的とする純度を
得るためには、チタン原料粉末の純度および比表面積、
粒径を以下の条件とする。
The method for producing the titanium raw material powder used in the present invention is not particularly limited. However, in order to obtain the target purity of the present invention, the purity and specific surface area of the titanium raw material powder,
The particle size is set as follows.

【0021】すなわち、チタン原料粉末の純度は焼結後
の製品の純度に直接関係する重要な特性である。したが
って、原料粉末の炭素含有量および酸素含有量は、それ
ぞれ0.25%以下、0.6%以下とし、好ましくはそ
れぞれ0.1%以下、0.3%以下とし、これらの元素
を除く純度は99.5%以上であることが望ましい。ま
た、原料粉末の酸素含有量は粉末の比表面積に依存する
傾向があるため、上記酸素含有量を満足する粉末の比表
面積は一般に0.15m2/g以下となる。
That is, the purity of the titanium raw material powder is an important property directly related to the purity of the product after sintering. Therefore, the carbon content and the oxygen content of the raw material powder are set to 0.25% or less and 0.6% or less, respectively, preferably 0.1% or less and 0.3% or less, respectively. Is desirably 99.5% or more. Since the oxygen content of the raw material powder tends to depend on the specific surface area of the powder, the specific surface area of the powder satisfying the oxygen content is generally 0.15 m 2 / g or less.

【0022】これらの原料粉末の特性は、粉末の粒度が
粗いほど一般に得られやすくなる。ところが、純度を満
足しても相対密度を97%以上としなければ本発明の目
的の歯列矯正部品を得ることは困難である。高密度を得
るためには粉末の粒度は微細なほど好ましい。また、歯
列矯正部品の微小な形状、特に歯と接着する部分の充分
な強度を得るためには接触部の微細構造が重要であり、
これを成形時に得るためにも粗い粒子の存在は本発明の
実現に好ましくない。そこで本発明に使用する粉末の粒
度(平均粒径)は望ましくは25μm以下とする。
The characteristics of these raw material powders are generally easier to obtain as the particle size of the powder is coarser. However, even if the purity is satisfied, it is difficult to obtain the orthodontic part of the present invention unless the relative density is 97% or more. In order to obtain a high density, the finer the particle size of the powder, the better. In addition, the microstructure of the contact part is important in order to obtain a small shape of the orthodontic part, especially a sufficient strength of the part that adheres to the teeth,
In order to obtain this at the time of molding, the presence of coarse particles is not preferable for realizing the present invention. Therefore, the particle size (average particle size) of the powder used in the present invention is desirably 25 μm or less.

【0023】本発明に用いるバインダーは、酸素含有量
の少ないバインダーを用いるほど脱バインダー時のチタ
ン粉末への酸素の移行を防止し易く好ましいが、脱バイ
ンダーの条件により粉末酸素含有量の増加防止は抑制可
能であるため、本発明では使用するバインダーの種類を
特に規定しない。代表的には、EVA、PP、PE、P
BMAなどの樹脂が挙げられ、さらにこれらはWAX、
可塑剤などを含むことができる。
As for the binder used in the present invention, it is preferable to use a binder having a low oxygen content because the transfer of oxygen to the titanium powder at the time of debinding is more easily prevented. In the present invention, the kind of the binder to be used is not particularly specified because it can be suppressed. Typically, EVA, PP, PE, P
Resins such as BMA; and further, these include WAX,
A plasticizer and the like can be included.

【0024】まず、上述したチタン原料粉末とバインダ
ーを混合する。この工程は、一般のニーダーなどの混練
機あるいは一般の加熱混合機の使用も可能である。混合
機の選定は使用する粉末およびバインダー特性に応じ任
意に選定可能であり、本発明では特に規定しないが、原
料粉とバインダーの濡れが十分となるようにすることが
良好な製品を得るために好ましい。このためには、混練
時に十分混合物に剪断力を加えることと金属粉末表面と
の濡れ性を良くするバインダ配合とすることが重要であ
る。
First, the above-mentioned titanium raw material powder and a binder are mixed. In this step, a kneader such as a general kneader or a general heating mixer can be used. The selection of the mixer can be arbitrarily selected according to the powder and binder characteristics to be used, and is not particularly specified in the present invention. preferable. For this purpose, it is important to apply a sufficient shearing force to the mixture during kneading and to incorporate a binder to improve the wettability with the surface of the metal powder.

【0025】次に、このようにして得られたチタン原料
粉末とバインダーの混合物を射出成形機により射出成形
する。この成形工程は、チタン原料粉末およびバインダ
ーの物性および混合比により混合物の物性が変化するた
め、その物性に応じた成形機および成形条件により成形
を行うことが必要であり、本発明ではこれらについて特
に規定しない。
Next, the mixture of the titanium raw material powder and the binder thus obtained is injection molded by an injection molding machine. In this molding step, since the physical properties of the mixture change depending on the physical properties and the mixing ratio of the titanium raw material powder and the binder, it is necessary to perform molding using a molding machine and molding conditions according to the physical properties. Not specified.

【0026】成形に用いる金型は一般にプラスチック成
形金型と同様なもので十分であるが、本発明の歯列矯正
部品は微細かつ複雑形状であるため、一般のプラスチッ
ク成形におけるこのような微細複雑部品の成形技術を適
用することが好ましく、金型についても同様に、多数の
スライドを円滑に作動させる機構が必要である。また、
多数の微細な部品のスライドを円滑に作動するととも
に、歯との十分な接着を可能とするため接着部裏面の形
状は円筒あるいは球の一部分を含んだ形状が望ましい。
Generally, the mold used for molding is the same as the plastic mold, but the orthodontic part of the present invention has a fine and complicated shape. It is preferable to apply the molding technology of parts, and similarly, a mold needs a mechanism for smoothly operating a large number of slides. Also,
It is desirable that the shape of the back surface of the bonding portion be a shape including a part of a cylinder or a sphere in order to smoothly operate the slide of many fine parts and to enable sufficient bonding with the teeth.

【0027】本発明の成形金型の構造は目標形状が得ら
れる構造であれば特に限定しないが、経済性および歯と
の十分な密着性を満足するため、ホットランナー等を用
いゲート幅を1mm以下とする事が望ましい。
The structure of the molding die of the present invention is not particularly limited as long as it can obtain a target shape. However, in order to satisfy economic efficiency and sufficient adhesion to teeth, the gate width is set to 1 mm using a hot runner or the like. It is desirable to do the following.

【0028】次は、得られた成形体からバインダーを除
去する。この工程は、バインダーの選定に依存するため
特に条件を限定しない。しかし、一般にバインダー中に
含有する炭素を成形体を構成するチタン粉末あるいは成
形体の敷板などに滞留することのないようバインダーは
速やかに除去する必要がある。したがって、比較的低温
(例えば100〜350℃)において除去することが望
ましいといえる。
Next, the binder is removed from the obtained molded body. This step is not particularly limited because it depends on the selection of the binder. However, in general, it is necessary to remove the binder promptly so that the carbon contained in the binder does not stay in the titanium powder constituting the molded body or the floor plate of the molded body. Therefore, it can be said that it is desirable to remove at a relatively low temperature (for example, 100 to 350 ° C.).

【0029】また、脱脂を速やかとするために減圧下あ
るいは不活性雰囲気下で処理することが酸素および炭素
含有量の増加抑制の点から有効である。さらに、粉末の
酸素、炭素の移行が進みにくい比較的低い温度範囲にお
いてバインダーを構成する高分子樹脂の分解を速やかに
する反応性雰囲気、環境に置くことも有効である。
Further, in order to accelerate the degreasing, it is effective to carry out the treatment under reduced pressure or in an inert atmosphere from the viewpoint of suppressing an increase in the oxygen and carbon contents. Further, it is also effective to place the powder in a reactive atmosphere or environment that accelerates the decomposition of the polymer resin constituting the binder in a relatively low temperature range in which the transfer of oxygen and carbon in the powder is difficult to proceed.

【0030】最後に、バインダーを除去した成形体を焼
結する。この工程において大きな問題は、酸素と親和力
が高く表面積の大きな粉末の増加をいかに抑制するかで
ある。特に、歯列矯正部品は形状が複雑であるため重量
の割に表面積が大きく、炭素、酸素などが侵入しやす
く、公知の焼結方法では十分な特性が得られない。この
問題について発明者らは鋭意検討した結果、基本的には
脱バインダー後の成形体の設置された環境の酸素ポテン
シャルをいかに低く保てるかにより焼結後の焼結体の酸
素含有量が決定されるとの結論を得た。この焼結時の酸
素ポテンシャルを低く維持するためには、炉構造、雰囲
気、敷板の材質などの影響が大きいことが明らかとな
り、本発明を実現するための望ましい条件が得られた。
Finally, the compact from which the binder has been removed is sintered. A major problem in this process is how to suppress the increase in powder having a high affinity for oxygen and a large surface area. In particular, orthodontic parts are complicated in shape and therefore have a large surface area for their weight, and are apt to penetrate carbon, oxygen, etc., and sufficient properties cannot be obtained by known sintering methods. As a result of intensive studies on this problem by the inventors, the oxygen content of the sintered body after sintering is basically determined by how low the oxygen potential of the environment in which the compact after debinding is installed is kept. I got the conclusion. In order to keep the oxygen potential at the time of sintering low, it became clear that the furnace structure, the atmosphere, the material of the bottom plate, and the like had a great influence, and desirable conditions for realizing the present invention were obtained.

【0031】本発明に用いる焼結炉の加熱方式および雰
囲気については特に限定しない。しかし、脱バインダー
(脱脂)された成形体の酸素増加を抑制するため、望ま
しくは真空または不活性ガス雰囲気中の焼結の可能な構
造であり、より成形体近傍からの酸素および炭素の侵入
を抑制するためこれら成形物を炉容器の内側にさらに容
器(黒鉛製が好ましい)を設け、これに脱脂成形体を挿
入して焼結処理することが望ましい。またこの容器中の
成形体の最も近傍に酸素および炭素を吸収可能な物質を
ゲッターとして設置することが望ましい。ゲッターの量
および材質は成形体との位置関係、敷板材質、容器形状
により選定されるが、発明者らの検討ではチタン屑をゲ
ッターに用いることで経済性良く有効な不純物侵入抑制
が可能となった。
The heating method and atmosphere of the sintering furnace used in the present invention are not particularly limited. However, in order to suppress an increase in oxygen in the debindered (degreased) molded body, the structure is desirably sinterable in a vacuum or an inert gas atmosphere. In order to suppress these, it is desirable to further provide a container (preferably made of graphite) inside the furnace container and insert a degreased molded product into the container and perform sintering treatment. It is desirable that a substance capable of absorbing oxygen and carbon is provided as a getter in the vicinity of the molded body in the container. The amount and material of the getter are selected depending on the positional relationship with the molded body, the material of the floor plate, and the shape of the container. Was.

【0032】得られた焼結体は必要に応じ、表面の研磨
或いは形状の修正など仕上げ加工の後使用に供される
が、金属の研磨品は光沢があり、審美性がセラミックス
あるいは高分子樹脂製に比べ劣るため、表面を熱処理あ
るいはめっきなどのコーティングにより改質し、歯の色
調に近い状態に変化させ使用することが可能である。
If necessary, the obtained sintered body is used after finishing processing such as surface polishing or shape modification, but the polished metal is glossy and has an aesthetic property of ceramic or polymer resin. Since it is inferior to the product, the surface can be modified by heat treatment or coating such as plating to change the state to a state close to the color of the tooth before use.

【0033】これら表面の改質にはCVDなどによる窒
化あるいは酸化などによる方法あるいは金または金合金
によるメッキなどを加えることが可能である。これら技
術により審美性の向上は可能ながら歯列矯正部品表面が
純チタンと異なる性状となることによる生体適合性の低
下をまねくため本発明の目的が満足できる方法を選択す
る必要がある。
The surface can be modified by a method such as nitridation or oxidation by CVD, or plating by gold or a gold alloy. It is necessary to select a method that can satisfy the object of the present invention because the aesthetics can be improved by these techniques, but the biocompatibility is reduced due to the surface of the orthodontic parts having properties different from pure titanium.

【0034】さらにコーティングによる表面硬さの改善
の効果を得ることも可能であり、歯列矯正時ワイヤーと
の滑り性が改善できた。
Further, the effect of improving the surface hardness by the coating can be obtained, and the sliding property with the wire during orthodontic treatment can be improved.

【0035】[0035]

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいてさらに具体
的に説明する。 (実施例1)表1に示すガスアトマイズ純チタン粉を原
料とした。炭素および酸素含有量は燃焼式の分析法によ
り、平均粒径の測定はレーザー回折式粒度分布測定装置
を用い、比表面積の測定はBET法を用いて測定した。
この粉末に、容積率で約30%の熱可塑性樹脂(三菱化
成社製SB125、50%)、ワックス、(日本製ろう
社製WAX130、40%)可塑剤(新日本理化社製ジ
ブチルフタレート、10%)からなる有機バインダーを
添加し、加圧ニーダーにより130℃30分の混練を実
施し、コンパウンドを作成した。得られたコンパウンド
の粘度をキャピラリー型の粘度測定装置で粘度を測定し
た結果、150℃にて剪断速度1216 -1時の粘度が1
100Poise であった。このコンパウンドを用いて、イ
ンラインスクリュー式の射出成形機を用いて歯列矯正部
品を成形した。また並行して、機械特性測定用の引っ張
り試験片を成形した。具体的には下記の通りである。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
Will be explained. (Example 1) The gas atomized pure titanium powder shown in Table 1 was used as the raw material.
Fee. Carbon and oxygen contents are determined by combustion analysis.
The average particle size is measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer.
And the specific surface area was measured using the BET method.
About 30% by volume of thermoplastic resin (Mitsubishi Chemical
Seiko SB125, 50%), wax, (Japanese wax)
WAX130, 40%) Plasticizer (Nippon Rika Co., Ltd.)
Butyl phthalate, 10%) organic binder
And kneading at 130 ° C for 30 minutes using a pressure kneader.
And made a compound. The resulting compound
Measure the viscosity of the sample with a capillary-type viscosity measurement device.
As a result, the shear rate was 1216 at 150 ° C. -1When the viscosity is 1
100 Poise. Using this compound,
Orthodontics using an inline screw type injection molding machine
The product was molded. At the same time, pull for mechanical property measurement
A test piece was formed. Specifically, it is as follows.

【0036】(成形条件)成形条件については表中すべ
て同一条件Aとした。しかし、原料の粉末によっては原
料コンパウンドの粘度が異なるため成形時の射出圧およ
び保圧のみ変更修正した。成形温度140℃金型温度2
5℃とした。
(Molding conditions) The molding conditions were all set to the same condition A in the table. However, since the viscosity of the raw material compound differs depending on the raw material powder, only the injection pressure and the holding pressure during molding were changed and modified. Molding temperature 140 ° C Mold temperature 2
5 ° C.

【0037】得られた成形体を減圧雰囲気(10〜10
-5Torr)中で200℃まで加熱後アルゴンガス気流中で
最高温度280〜450℃まで12時間で昇温すること
により具体的には下記条件で脱バインダーを行った。
The obtained molded body was placed in a reduced pressure atmosphere (10 to 10).
After heating to 200 ° C. in −5 Torr), the temperature was raised to a maximum temperature of 280 to 450 ° C. for 12 hours in an argon gas stream to specifically remove the binder under the following conditions.

【0038】(脱脂条件)脱脂については雰囲気からの
チタン粉末の酸化を防ぐとともにバインダーの分解によ
る炭素および酸素の侵入を防止する必要があるととも
に、焼結炉内でのガス発生を少なくする必要がある。脱
脂条件Aでは最高温度を300℃とし、Bでは350℃
とし、Cでは450℃とした。これらの条件と雰囲気、
昇温速度、バインダ種などの条件の組合せで脱脂体の性
状が決定される。
(Degreasing conditions) For degreasing, it is necessary to prevent oxidation of titanium powder from the atmosphere, to prevent intrusion of carbon and oxygen due to decomposition of the binder, and to reduce gas generation in the sintering furnace. is there. In degreasing condition A, the maximum temperature is 300 ° C, and in B, 350 ° C
C was 450 ° C. These conditions and atmosphere,
The properties of the degreased body are determined by a combination of conditions such as a heating rate and a binder type.

【0039】脱バインダーした成形体を焼結炉内で表面
の平滑なジルコニア性の敷板上に配置し、下記の条件と
して、1Torr以上の真空度で800℃まで昇温した
のちアルゴンガス中で1200℃にて2時間の保持を行
い焼結を行った。
The debindered compact was placed in a sintering furnace on a smooth zirconia flooring plate, heated to 800 ° C. under a vacuum of 1 Torr or more, and then heated in argon gas under the following conditions. It was held at 1200 ° C. for 2 hours to perform sintering.

【0040】(焼結条件)条件AはTiくずゲッターを
装入量製品重量の2倍の量を成形体近くに装入したう
え、黒鉛製の箱に装入した。条件Bはゲッターを製品重
量の2分の1とし上記と同様の箱を使用した。条件Cは
ゲッターも箱も使用しない条件で実施した。
(Sintering conditions) In the condition A, the amount of Ti scrap getter charged was twice as much as the product weight, which was near the molded body, and then charged into a graphite box. In the condition B, the getter was set to a half of the product weight, and the same box as above was used. Condition C was performed under the condition that no getter or box was used.

【0041】得られた焼結部品および焼結試験片の硬さ
を測定するとともに試験片により機械的特性を確認し
た。
The hardness of the obtained sintered parts and sintered test pieces was measured, and the mechanical properties were confirmed by the test pieces.

【0042】その結果部品と試験片の酸素含有量、炭素
含有量および硬さは同様であり一致した。そこで試験片
の機械特性と同等の機械特性が得られると判断した。得
られた焼結体の化学組成、密度、機械特性を表1に示
す。なお、強度および伸びはダンベル形試験片を用い
て、オートグラフ型引張り試験機で測定した。また、硬
さはマイクロビッカース硬度計により測定した。
As a result, the oxygen content, the carbon content and the hardness of the part and the test piece were similar and coincided. Therefore, it was determined that mechanical properties equivalent to those of the test piece could be obtained. Table 1 shows the chemical composition, density, and mechanical properties of the obtained sintered body. The strength and elongation were measured with a dumbbell-shaped test piece using an autograph-type tensile tester. The hardness was measured with a micro Vickers hardness tester.

【0043】(実施例2)表2に従来の方法との比較を
示す。本発明の歯列矯正部品の特性は、従来のものに比
べて機械特性、生体適合性を満足する優れた方法である
ことが明らかである。比較例1、2のセラミックス、ス
テンレス製の部品に比べ、審美性にやや劣る場合のある
ものの、優れた機械特性により口腔中での破損の恐れが
小さく、さらに従来のMIM製あるいは切削加工製によ
るところのステンレス製部品のようなNi等の含有によ
る発癌性、アレルギー性の恐れを回避可能である。さら
に歯列矯正部品へのチタン適用の従来の試みでは、削除
加工ではチタンの機械加工性の悪さと部品の微小かつ複
雑形状の点から工業的に製造することが困難であった。
また同様に金属粉末射出成形による製造では溶製材と同
等の機械特性を達成できず実用に供することが困難であ
った。
(Example 2) Table 2 shows a comparison with the conventional method. It is clear that the characteristics of the orthodontic part of the present invention are excellent methods satisfying mechanical characteristics and biocompatibility as compared with conventional ones. Compared to the ceramics and stainless steel parts of Comparative Examples 1 and 2, the aesthetics may be slightly inferior, but due to the excellent mechanical properties, there is little risk of breakage in the oral cavity. However, it is possible to avoid the possibility of carcinogenicity and allergicity due to the inclusion of Ni or the like such as stainless steel parts. Further, in the conventional attempts to apply titanium to orthodontic parts, it has been difficult to industrially produce titanium by the removal processing because of the poor machinability of titanium and the small and complicated shape of the part.
Similarly, in the production by metal powder injection molding, mechanical properties equivalent to those of ingots cannot be achieved, and it has been difficult to put them to practical use.

【0044】なお、表2に従来の製法についてあらため
て示す。これらの1〜4は各社の製造している一般的な
製品の特徴を示すものである。
Table 2 shows the conventional production method again. These items 1 to 4 show the characteristics of general products manufactured by the respective companies.

【0045】比較例1および4の市販の高分子樹脂およ
びセラミック製のものでは、伸びがほとんどなく、部品
が割れた場合、口控中を傷つける恐れのある点が本発明
例に比べ劣る。
The commercially available polymer resins and ceramics of Comparative Examples 1 and 4 are inferior to the examples of the present invention in that there is almost no elongation, and when the parts are broken, there is a danger of damaging the mouthpiece.

【0046】比較例2、3のステンレス製の部品は加工
方法が異なっても含まれる元素はほぼ同一となる結果、
耐食性を得るためNi、Crを含む物が一般的であり、
機械特性は優れるもののアレルギーの恐れがある。
The components contained in the stainless steel parts of Comparative Examples 2 and 3 were substantially the same even if the processing method was different.
A material containing Ni and Cr is generally used to obtain corrosion resistance.
Excellent mechanical properties but may cause allergies.

【0047】機械特性とアレルギー回避を両立させるに
はチタン製が最も望ましい材料と言える。ところが比較
例5に示すように部品形状が複雑で小型のため、切削加
工を用いて製造した場合、一般に使用可能な単価で製造
することは困難である。比較例6に従来技術によるMI
M製チタン部品の特性は表1の比較例に示したように、
機械特性に劣るため使用困難であった。
Titanium is the most desirable material for achieving both mechanical properties and avoidance of allergy. However, as shown in Comparative Example 5, since the component shape is complicated and small, it is difficult to manufacture at a generally usable unit price when manufactured by cutting. Comparative Example 6 shows that the MI
As shown in the comparative example of Table 1, the characteristics of the titanium parts made of M are as follows.
It was difficult to use because of poor mechanical properties.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明のチタン製歯列矯正部品は、金属
粉末射出成形法を利用して一定の組成や密度としたため
に、その機械的特性、生体適応性、審美性において従来
のものより優れ、アレルギー、発癌などの心配なく利用
できる。
The titanium orthodontic part of the present invention has a constant composition and density by using a metal powder injection molding method, so that its mechanical properties, bioadaptability and aesthetics are higher than those of the conventional one. Excellent and can be used without worrying about allergies and carcinogenesis.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 14/00 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61C 7/14 A61C 7/00 A61C 7/28 C61K 6/04 C22C 1/04 C22C 14/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI C22C 14/00 (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) A61C 7/14 A61C 7/00 A61C 7/28 C61K 6/04 C22C 1/04 C22C 14/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(1)チタン原料粉末とバインダーを混合
して混合物を得る工程 (2)混合物を射出成形により成形して成形体を得る工
程 (3)成形体内のバインダーを除去する工程および (4)バインダーを除去した成形体を焼結して焼結体を
得る工程 を経て製造されるチタン製歯列矯正部品であって、得ら
れた焼結体は、炭素:0.25wt%以下、酸素:0.
6wt%以下を含み、残部Tiおよび不可避不純物から
なる組成を有し、相対密度が97.0%以上であり、硬
さがH RV 100〜320、伸びが2%以上であることを
特徴とするチタン製歯列矯正部品。
(1) a step of mixing a titanium raw material powder and a binder to obtain a mixture; (2) a step of molding the mixture by injection molding to obtain a molded body; (3) a step of removing a binder in the molded body; 4) A titanium orthodontic part manufactured through a step of sintering a molded body from which a binder has been removed to obtain a sintered body, wherein the obtained sintered body has a carbon content of 0.25 wt% or less; Oxygen: 0.
Comprises 6 wt% or less has a composition comprising the balance Ti and inevitable impurities state, and are relative density of 97.0% or more, the hardness
Saga H RV one hundred to three hundred and twenty, titanium orthodontic parts elongation, characterized in der Rukoto 2% or more.
【請求項2】使用するチタン原料粉末は平均粒径が25
μm以下、炭素含有量0.25wt%以下、酸素含有量
0.6wt%以下である請求項1に記載のチタン製歯列
矯正部品。
2. The titanium raw material powder used has an average particle size of 25.
The orthodontic part made of titanium according to claim 1, which has a carbon content of 0.25 wt% or less and an oxygen content of 0.6 wt% or less.
【請求項3】バインダーを除去する工程を、不活性雰囲
気または減圧下で実施する請求項1または2のいずれか
に記載のチタン製歯列矯正部品。
Wherein the step of removing the binder, titanium orthodontic component according to claim 1 or 2 carried out in an inert atmosphere or under reduced pressure.
【請求項4】バインダーを除去した成形体を焼結する工
程を、真空下または不活性雰囲気下において、ゲッター
材と共存下で実施する請求項1〜のいずれかに記載の
チタン製歯列矯正部品。
The method according to claim 4 wherein the step of sintering the molded body to remove the binder, under vacuum or under an inert atmosphere, titanium teeth according to any one of claims 1 to 3 carried out in the coexistence with getter material Straightening parts.
【請求項5】バインダーを除去した成形体を焼結する工
程を、該成形体を焼結炉内でさらに他の容器内に入れて
実施する請求項に記載のチタン製歯列矯正部品。
5. The titanium orthodontic part according to claim 4 , wherein the step of sintering the molded body from which the binder has been removed is carried out by further placing the molded body in another container in a sintering furnace.
【請求項6】(1)チタン原料粉末とバインダーを混合
して混合物を得る工程 (2)混合物を射出成形により成形して成形体を得る工
(3)成形体内のバインダーを除去する工程および (4)バインダーを除去した成形体を焼結して焼結体を
得る工程 を経て製造されるチタン製歯列矯正部品であって、得ら
れた焼結体は、炭素:0.25wt%以下、酸素:0.
6wt%以下を含み、残部Tiおよび不可避不純物から
なる組成を有し、相対密度が97.0%以上であり、焼
結後の前記成形体の表面は改質処理されてなることを特
徴とするチタン製歯列矯正部品。
6. A method of mixing a titanium raw material powder and a binder.
Engineering a to obtain a mixture step (2) mixture to obtain a molded article molded by injection molding
Extent and (3) removing the molded body of the binder process and (4) binder by sintering the molded body was removed sintered body
A titanium orthodontic part manufactured through a process of obtaining
The sintered body thus obtained has a carbon content of 0.25% by weight or less and an oxygen content of 0.2% by weight.
6% by weight or less, from residual Ti and unavoidable impurities
Having a relative density of 97.0% or more,
The surface of the compact after the sintering is modified.
Titanium orthodontic parts.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3408683B2 (en) * 1995-12-01 2003-05-19 株式会社インジェックス Dental instruments
US6072924A (en) * 1996-09-02 2000-06-06 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch and method for assembling the same
JP4158252B2 (en) * 1998-11-09 2008-10-01 株式会社ニコン Fluorite single crystal, heat treatment method thereof, and method for producing fluorite single crystal material
JP2002206124A (en) * 2001-01-04 2002-07-26 Sumitomo Metal Mining Co Ltd METHOD FOR PRODUCING Ti ALLOY SINTERED BODY
US20070172788A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Hill Ii Charles F Hybrid orthodontic archwire
JP6922196B2 (en) * 2016-03-29 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 Titanium sintered body, ornaments and heat resistant parts
CN107234242B (en) 2016-03-29 2021-07-30 精工爱普生株式会社 Titanium sintered compact, decorative article, and heat-resistant member
JP6911651B2 (en) * 2017-08-31 2021-07-28 セイコーエプソン株式会社 Titanium sintered body, ornaments and watches

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