JP3096930B2 - リン酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法 - Google Patents
リン酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸カルシウム多孔
質セラミックスの製造方法に関し、本発明製造法によっ
て得られるリン酸カルシウム多孔質セラミックスは、生
体適合性が要求される生体無機構造材代替材料、人工臓
器材料、バイオリアクター材料としては勿論、気孔径の
制御を要する分離膜、フィルター、クロマトグラフィー
用カラム充填材としても好適に使用される。
質セラミックスの製造方法に関し、本発明製造法によっ
て得られるリン酸カルシウム多孔質セラミックスは、生
体適合性が要求される生体無機構造材代替材料、人工臓
器材料、バイオリアクター材料としては勿論、気孔径の
制御を要する分離膜、フィルター、クロマトグラフィー
用カラム充填材としても好適に使用される。
【０００２】
【従来技術】従来からの多孔質セラミックスの製造方法
は、樹脂と無機質原料粉末を溶剤で混合して成形して焼
成した後に、樹脂の脱けた部分を気孔として残す方法
（例えば、特公平２−５４３０３号公報）、発泡材を加
えたスラリーを型に流し込み乾燥後焼成し発泡を気孔と
する等の方法が知られている。
は、樹脂と無機質原料粉末を溶剤で混合して成形して焼
成した後に、樹脂の脱けた部分を気孔として残す方法
（例えば、特公平２−５４３０３号公報）、発泡材を加
えたスラリーを型に流し込み乾燥後焼成し発泡を気孔と
する等の方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、樹脂
を用いる方法、発泡剤を用いる方法のいずれもが焼結反
応により気孔径及び気孔率の制御をするため、その制御
が難しい。また、焼結による収縮が伴うため全体の寸法
精度も低い。かといって、多孔体としての強度を高くす
るために、十分焼結を進めた場合、樹脂ボールや発泡の
跡の気孔は、みな閉気孔となってしまい、表面から連続
した開気孔は得られず、前記産業上の利用分野での利用
に適さなくなる。本発明は、これらの課題を解決し、気
孔径及び気孔率を正確且つ簡易に制御することができ、
開気孔を有するリン酸カルシウムの製造を目的とする。
を用いる方法、発泡剤を用いる方法のいずれもが焼結反
応により気孔径及び気孔率の制御をするため、その制御
が難しい。また、焼結による収縮が伴うため全体の寸法
精度も低い。かといって、多孔体としての強度を高くす
るために、十分焼結を進めた場合、樹脂ボールや発泡の
跡の気孔は、みな閉気孔となってしまい、表面から連続
した開気孔は得られず、前記産業上の利用分野での利用
に適さなくなる。本発明は、これらの課題を解決し、気
孔径及び気孔率を正確且つ簡易に制御することができ、
開気孔を有するリン酸カルシウムの製造を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】その手段は、水酸アパタ
イトを主成分とするリン酸カルシウム緻密質粒を成形型
に充填する充填工程と、メタリン酸塩、有機質バインダ
ー及び溶剤を混合して泥漿を作成する混合工程と、充填
工程の後に前記成形型に前記泥漿を流し込む泥漿鋳込み
工程と、乾燥により溶剤を除去する乾燥工程と、有機質
バインダーを加熱により除去するとともにメタリン酸塩
を熔融させる焼成工程と、を含むことを特徴とするリン
酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法。にある。
ここで、リン酸カルシウム緻密質粒は、多結晶の水酸ア
パタイト粉末のみでも良いし、これに少量のＣａＯ−Ｐ
2 Ｏ5 系ガラス、ピロリン酸カルシウム、メタリン酸カ
ルシウム等の焼結助剤を添加し造粒した後、焼成した緻
密質多結晶粒でも良い。また、水酸アパタイトは、単結
晶でも良い。メタリン酸塩とは、例えばメタリン酸カル
シウムやメタリン酸マグネシウムをいい、これらは水酸
アパタイトとの反応により、リン酸三カルシウムを生成
する。有機質バインダーとは、たとえばポリビニルアル
コール、エチルセルロース、アクリル樹脂等の周知の成
形助剤を指す。溶剤としては、水、エタノール、アセト
ン等が適用できる。尚、混合工程では、他に分散剤を加
えても良い。焼成工程の加熱温度は、１１００℃〜１３
５０℃が望ましい。焼成温度を１１００℃以上とするの
は、メタリン酸塩の融点以上とし、メタリン酸塩液相が
水酸アパタイト粒子間に浸透し、これが冷却され固相と
なることにより、密着強度の強い被膜層を形成できるか
らである。更に、これを１３５０℃以下とするのは、こ
の温度をこえると水酸アパタイトの分解が生じるからで
ある。
イトを主成分とするリン酸カルシウム緻密質粒を成形型
に充填する充填工程と、メタリン酸塩、有機質バインダ
ー及び溶剤を混合して泥漿を作成する混合工程と、充填
工程の後に前記成形型に前記泥漿を流し込む泥漿鋳込み
工程と、乾燥により溶剤を除去する乾燥工程と、有機質
バインダーを加熱により除去するとともにメタリン酸塩
を熔融させる焼成工程と、を含むことを特徴とするリン
酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法。にある。
ここで、リン酸カルシウム緻密質粒は、多結晶の水酸ア
パタイト粉末のみでも良いし、これに少量のＣａＯ−Ｐ
2 Ｏ5 系ガラス、ピロリン酸カルシウム、メタリン酸カ
ルシウム等の焼結助剤を添加し造粒した後、焼成した緻
密質多結晶粒でも良い。また、水酸アパタイトは、単結
晶でも良い。メタリン酸塩とは、例えばメタリン酸カル
シウムやメタリン酸マグネシウムをいい、これらは水酸
アパタイトとの反応により、リン酸三カルシウムを生成
する。有機質バインダーとは、たとえばポリビニルアル
コール、エチルセルロース、アクリル樹脂等の周知の成
形助剤を指す。溶剤としては、水、エタノール、アセト
ン等が適用できる。尚、混合工程では、他に分散剤を加
えても良い。焼成工程の加熱温度は、１１００℃〜１３
５０℃が望ましい。焼成温度を１１００℃以上とするの
は、メタリン酸塩の融点以上とし、メタリン酸塩液相が
水酸アパタイト粒子間に浸透し、これが冷却され固相と
なることにより、密着強度の強い被膜層を形成できるか
らである。更に、これを１３５０℃以下とするのは、こ
の温度をこえると水酸アパタイトの分解が生じるからで
ある。
【０００５】
【作用】水酸アパタイト等の緻密質粒を、メタリン酸塩
の熔融により融着し、更に、このメタリン酸塩と水酸ア
パタイトとの反応によりリン酸三カルシウムを生成する
ことにより、リン酸カルシウム多孔質セラミックスを製
造する。すなわち、各緻密質粒の間に熔融メタリン酸塩
がネック成長を促すのみであるから、これら緻密質粒の
粒成長は進行しない。従って、得られる多孔質セラミッ
クスの気孔径は、リン酸カルシウム緻密質粒の粒子径に
依存し（通常、粒子径の１／６〜１／３程度）、気孔率
は、リン酸カルシウム緻密質粒の最密充填状態の値より
低くなることはない。また、緻密質粒同志の焼結は進行
しないから、得られる気孔は開気孔となる。
の熔融により融着し、更に、このメタリン酸塩と水酸ア
パタイトとの反応によりリン酸三カルシウムを生成する
ことにより、リン酸カルシウム多孔質セラミックスを製
造する。すなわち、各緻密質粒の間に熔融メタリン酸塩
がネック成長を促すのみであるから、これら緻密質粒の
粒成長は進行しない。従って、得られる多孔質セラミッ
クスの気孔径は、リン酸カルシウム緻密質粒の粒子径に
依存し（通常、粒子径の１／６〜１／３程度）、気孔率
は、リン酸カルシウム緻密質粒の最密充填状態の値より
低くなることはない。また、緻密質粒同志の焼結は進行
しないから、得られる気孔は開気孔となる。
【０００６】
【実施例１】水酸アパタイト１００％，平均粒径１ｍｍ
の緻密質粒を成形型に充填した。他方、メタリン酸カル
シウム１００重量部に対し、バインダーとしてＰＶＡを
３重量部添加して水によって粘度４００ｃｐ以下とした
スラリーを調製した。このスラリーを前記成形型に流し
込み、余剰のスラリーを流し出し乾燥させた後、１１５
０℃で焼成してリン酸カルシウム多孔質セラミックスを
得た。このセラミツクスの開気孔率を含水重量から測定
したところ、４０％であった。また、このセラミツクス
を研磨し、走査型電子顕微鏡で気孔径を観察したとこ
ろ、約０．２ｍｍであった。更に切断して観察したとこ
ろ、気孔が表面から連続していた。
の緻密質粒を成形型に充填した。他方、メタリン酸カル
シウム１００重量部に対し、バインダーとしてＰＶＡを
３重量部添加して水によって粘度４００ｃｐ以下とした
スラリーを調製した。このスラリーを前記成形型に流し
込み、余剰のスラリーを流し出し乾燥させた後、１１５
０℃で焼成してリン酸カルシウム多孔質セラミックスを
得た。このセラミツクスの開気孔率を含水重量から測定
したところ、４０％であった。また、このセラミツクス
を研磨し、走査型電子顕微鏡で気孔径を観察したとこ
ろ、約０．２ｍｍであった。更に切断して観察したとこ
ろ、気孔が表面から連続していた。
【０００７】
【実施例２】水酸アパタイト８０％リン酸三カルシウム
２０％組成の緻密質粒を用いた以外は、実施例１と同じ
条件でリン酸カルシウム多孔質セラミックスを製造し
た。開気孔率は、４０％、気孔径は約０．２mmであっ
た。
２０％組成の緻密質粒を用いた以外は、実施例１と同じ
条件でリン酸カルシウム多孔質セラミックスを製造し
た。開気孔率は、４０％、気孔径は約０．２mmであっ
た。
【０００８】
【実施例３】水熱法により作製した平均結晶長１．２m
m、アスペクト比３〜５の水酸アパタイト単結晶を準備
した。他方、メタリン酸カルシウムとメタリン酸マグネ
シウムを９：１で混合しバインダーとしてエチルセルロ
ースを４重量部と溶剤としてエチレングリコール−ｎ−
モノブチルエーテルを４０重量部添加したたスラリーを
調整した。このスラリー中に前記単結晶を分散させ、＃
３２５メッシュの篩により瀘過してケーキ状にし、これ
を２００℃で乾燥した後、１３００℃で焼成し、リン酸
カルシウム多孔質セラミックスを得た。このセラミツク
スの開気孔率は、５０％、気孔径は０．２〜０．３ｍｍ
であった。しかもセラミツクス中で水酸アパタイト単結
晶の長径が同一方向に配向しており、気孔の多くはその
方向に連続していた。
m、アスペクト比３〜５の水酸アパタイト単結晶を準備
した。他方、メタリン酸カルシウムとメタリン酸マグネ
シウムを９：１で混合しバインダーとしてエチルセルロ
ースを４重量部と溶剤としてエチレングリコール−ｎ−
モノブチルエーテルを４０重量部添加したたスラリーを
調整した。このスラリー中に前記単結晶を分散させ、＃
３２５メッシュの篩により瀘過してケーキ状にし、これ
を２００℃で乾燥した後、１３００℃で焼成し、リン酸
カルシウム多孔質セラミックスを得た。このセラミツク
スの開気孔率は、５０％、気孔径は０．２〜０．３ｍｍ
であった。しかもセラミツクス中で水酸アパタイト単結
晶の長径が同一方向に配向しており、気孔の多くはその
方向に連続していた。
【０００９】
【実施例４】水熱法により作製した平均結晶長０．５m
m、アスペクト比３〜５の水酸アパタイト単結晶を成形
型に充填して第１層とし、更に平均結晶長３．０mm、ア
スペクト比５〜１０の水酸アパタイト単結晶を充填して
第２層とした後、メタリン酸塩がメタリン酸マグネシウ
ム単独である他は実施例３と同一のスラリーを流し込
み、余剰のスラリーを流し出して乾燥させ、１２００℃
で焼成して、第１層と第２層とで気孔径、気孔率の異な
るリン酸カルシウム多孔質セラミックスを得た。このセ
ラミツクスの開気孔率は、第１層が３５％、第２層が５
５％、気孔径は第１層が０．０５〜０．２ｍｍ、第２層
が０．３〜１．０ｍｍであった。
m、アスペクト比３〜５の水酸アパタイト単結晶を成形
型に充填して第１層とし、更に平均結晶長３．０mm、ア
スペクト比５〜１０の水酸アパタイト単結晶を充填して
第２層とした後、メタリン酸塩がメタリン酸マグネシウ
ム単独である他は実施例３と同一のスラリーを流し込
み、余剰のスラリーを流し出して乾燥させ、１２００℃
で焼成して、第１層と第２層とで気孔径、気孔率の異な
るリン酸カルシウム多孔質セラミックスを得た。このセ
ラミツクスの開気孔率は、第１層が３５％、第２層が５
５％、気孔径は第１層が０．０５〜０．２ｍｍ、第２層
が０．３〜１．０ｍｍであった。
【００１０】
【発明の効果】本発明のリン酸カルシウム多孔体の製造
方法は、緻密質粒（あるいは、単結晶）を融着して製造
するものなので、焼成による収縮がなく、成形時の形、
サイズ、気孔が良好に保持される。（従来の焼結収縮を
ともなうセラミックスの製造方法では、これらの制御が
困難）。また、従来の樹脂や発泡剤を用いる多孔質セラ
ミックスの製造方法に比べ、簡便に多孔質セラミックス
を製造することが可能である。
方法は、緻密質粒（あるいは、単結晶）を融着して製造
するものなので、焼成による収縮がなく、成形時の形、
サイズ、気孔が良好に保持される。（従来の焼結収縮を
ともなうセラミックスの製造方法では、これらの制御が
困難）。また、従来の樹脂や発泡剤を用いる多孔質セラ
ミックスの製造方法に比べ、簡便に多孔質セラミックス
を製造することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:16） (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/06 C04B 28/34 C04B 22:16
Claims (1)
- 【請求項１】 水酸アパタイトを主成分とするリン酸カ
ルシウム緻密質粒を成形型に充填する充填工程と、 メタリン酸塩、有機質バインダー及び溶剤を混合して泥
漿を作成する混合工程と、 充填工程の後に前記成形型に前記泥漿を流し込む泥漿鋳
込み工程と、 乾燥により溶剤を除去する乾燥工程と、 有機質バインダーを加熱により除去するとともにメタリ
ン酸塩を熔融させる焼成工程と、 を含むことを特徴とするリン酸カルシウム多孔質セラミ
ックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03309869A JP3096930B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | リン酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03309869A JP3096930B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | リン酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117056A JPH05117056A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3096930B2 true JP3096930B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=17998280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03309869A Expired - Fee Related JP3096930B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | リン酸カルシウム多孔質セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3096930B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP03309869A patent/JP3096930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117056A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |