JP3298708B2 - エックス線遮蔽セラミックスフィラー - Google Patents

エックス線遮蔽セラミックスフィラー

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は所定のエックス線遮蔽性
能を持ち樹脂等に用意に混入できるセラミックスフィラ
ーに関する。特に歯の治療に用いられエックス線写真撮
影が容易な樹脂用セラミックスフィラーとして適してい
る。
【0002】
【従来の技術】従来、エックス線写真撮影が容易な樹脂
用セラミックスフィラーは知られていない。歯の治療に
使用される樹脂の硬度および強度を高めるため樹脂に混
合されるセラミックスフィラーとして、アルミナ粉末と
かシリカ粉末が使用されている。これらのセラミックス
粉末は粉砕して微細化して所定粒径としたものである。
【0003】また、IC基板の樹脂封止材用の充填材と
しては金属酸化物微粒子を含有する酸化アルミニウム球
状粉末、二酸化珪素球状粉末等が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】歯の治療に使用される
熱硬化性樹脂用のセラミックスフィラーは、硬化前の液
状樹脂に混合すると粘度の増加が大きく、その配合量を
高めることが困難であった。このためセラミックスフィ
ラー混合による樹脂の機械的性質向上効果もあまり大き
なものではなかった。また、シリカ粉末、アルミナ粉末
を充填材として使用した場合、エックス線遮蔽能が低い
ため、生体としての歯の部分とこの歯に結合された硬化
樹脂とをエックス線写真から区別するのが困難であっ
た。
【0005】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
である。すなわち、本発明は液状樹脂に多量に混入可能
でかつエックス線写真で容易に生体歯と区別が可能な樹
脂用セラミックスフィラーを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は液状樹脂への
セラミックスフィラー配合による著しい粘度増加はセラ
ミックスフィラーの形状に問題があることに思い至っ
た。そしてセラミックスフィラーを真球に近い球状とす
ることによりセラミックスフィラー配合による著しい粘
度増加が抑制できることに思い至った。
【0007】また、本発明者は多くの熱硬化性樹脂に対
してシリカが容易に混入でき、作業性が良いことを経験
している。この経験からセラミックスフィラーの少なく
とも表面部分にはシリカが適していることに思い至っ
た。さらに、エックス線による遮蔽能については、珪素
より原子番号の大きい元素を使用すれば良いことにも思
い至った。
【0008】これらを総合的に勘案し、セラミックスフ
ィラーの形状はなるべく真球に近い球状とし、内部に珪
素より原子番号の大きい金属酸化物を含有する酸化珪素
粉末がエックス線遮蔽セラミックスフィラーとして適し
ていることに思い至った。そして珪素より原子番号の大
きい金属酸化物として酸化ジルコニウムを用い、この酸
化ジルコニウム微粉末を含有する球状の二酸化珪素粉末
を調整した。このフィラーを用い、未硬化のエポキシ樹
脂に配合し、作業性が良いことを確認した。さらに、エ
ックス線に対する遮蔽能が高く、エックス線写真上で生
体の歯と容易に区別できることも確認し、本発明を完成
した。
【0009】すなわち、本発明のエックス線遮蔽セラミ
ックスフィラーは、珪素より原子番号の大きい金属元素
の酸化物よりなる微粒子と該微粒子を含有する酸化珪素
とからなり、平均粒径0.1μmから2.0μmの無孔
質で球状であることを特徴とする。本発明のエックス線
遮蔽セラミックスフィラーは、その粒子一つ一つが真球
に近い無孔質の球状である。そしてその粒子は内部に珪
素より原子番号の大きい金属元素の酸化物よりなる微粒
子を含む酸化珪素からなる。すなわち、球状の酸化珪素
の内部に他の金属酸化物よりなる微粒子が多数分散保持
されている。
【0010】珪素より原子番号の大きい金属元素、具体
的には、原子番号22から27、原子番号38から4
3、原子番号56から58の金属元素が好ましい。これ
らの金属元素の酸化物であり、フィラー として使用さ
れる状態で安定した物である必要がある。特に生体に使
用されるフィラーとしては、生体に対して安全であるこ
とも当然必要なことである。生体に使用されるフィラー
用の金属酸化物としては酸化ジルコニウム、酸化チタン
を挙げることが出来る。これらの金属酸化物は一種類の
金属酸化物でも、2種以上の金属酸化物でも良い。ま
た、複数金属酸化物の複合酸化物でもよい。
【0011】一つ一つのフィラー粒子中の金属酸化物の
含有量は、多ければ多いほどエックス線遮蔽効果が高
い。しかし含有量が多くなればなる程この金属酸化物が
粒子表面に表出し、酸化珪素のもつ樹脂との優れた親和
性が低下する。実用的な金属酸化物の含有量は1重量%
から30重量%である。残りの99重量%から70重量
%が酸化珪素となる。
【0012】また、フィラー粒子の平均粒径は0.1μ
mから2.0μm程度である。この範囲を越えると作業
性が悪くなる。本発明のエックス線遮蔽セラミックスフ
ィラーは本発明者等が開発した特開昭64−79001
の方法で製造することができる。この方法は、金属酸化
物の微粉末と、シリコン金属粉末とを、キャリアーガス
とともに反応容器内に供給し、この反応容器内で可燃ガ
スにより形成した火炎中で、シリコン金属粉末を燃焼酸
化して液化ないし気化させ、前記金属酸化物の微粉末の
表面上に、前記液化ないし気化したシリコン酸化物の被
覆層を形成するものである。
【0013】原料となる酸化物、シリコン金属粉末は生
産されるフィラーの純度を高めるために99%以上の純
度を有することが望ましい。また燃焼火炎中での反応を
行なうため両者共微粉末であることが好ましい。また、
両者共に予め混合して混合物を形成し、その混合物をキ
ャリアーガスとともに容器内へ供給することにしてもよ
い。又場合によっては、酸化物粉末、金属粉末をそれぞ
れ別々にキャリアーガスとともに容器内へ供給すること
にしてもよい。
【0014】反応容器内は、燃焼性を考慮すると、酸化
性雰囲気とする必要がある。従ってキャリアーガスとし
ては、空気また酸素ガスを用いることができる。さらに
反応容器内で火炎を形成する可燃ガスを導入することが
好ましい。反応容器は、アルミナレンガなどの断熱材料
で内張りされていることが好ましい。この反応容器内に
供給される混合粉末の量は1時間当り1〜5kg程度が
好ましく、この場合、反応容器の内容積は50〜100
l程度であることが好ましい。反応容器には、発火源を
もつことが好ましい。発火源は、スパークを発生させる
ものにすることができる。
【0015】反応容器内では発火させて火炎を形成し、
シリコン属粉末を燃焼させ液化・気化状の酸化物となし
火炎中に存在する酸化物微粉末の表面に付着して、この
酸化物微粉末の表面上に酸化珪素の被覆層を形成する。
火炎は通常800〜1600℃程度の高温となる。この
火炎はプロパンガスと酸素ガスとで形成することができ
る。シリコン金属粉末はこの火炎中で容易に酸化され液
化ないし気化される。反応系に存在する酸化物微粉末が
核となり、この酸化物微粉末の表面に液化または気化さ
れた酸化珪素が堆積し、この微粉末の表面に被覆層を形
成し、本発明のフィラーが形成される。
【0016】この合成されたフィラーは、燃焼排ガスと
ともに採取される。この場合、一般に、反応容器と集塵
機とを接続し、集塵機を駆動させて行うことができる。
集塵機としては電気式集塵機、バグフィルタ、捕集ドラ
ム式微粉末捕集装置などを用いることができる。本発明
のエックス線遮蔽セラミックスフィラーは主として樹脂
に混合される充填材として使用される。しかし分散媒と
なるものは樹脂に限らず、金属、液体、他のセラミック
ス微粉体でもよい。しかし、特に本発明のエックス線遮
蔽セラミックスフィラーは歯の治療に使用されるセメン
ト用のフィラーとして最適である。樹脂としては熱硬化
性樹脂、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリ
コン樹脂等熱可塑性樹脂が使用できる。
【0017】このエックス線遮蔽セラミックスフィラー
は媒体となる樹脂等に混入されて使用される。混入量は
使用目的により調節しなければならない。本発明のエッ
クス線遮蔽セラミックスフィラーは真球に近い球状であ
るため、多量に使用しても混合物の粘度が大きく増大す
ることはない。なお、本発明のエックス線遮蔽セラミッ
クスフィラーは使用目的により他のセラミツクスフィラ
ーと混合して使用することもできる。
【0018】
【発明の作用、効果】本発明のエックス線遮蔽セラミッ
クスフィラーは真球に近い無孔質の球状である。このた
めフィラー同志が互いに滑りやすく、全体として極めて
流動性に富む。このため液状媒体に多量に混入しても粘
度の上昇が少ない。特に、流動性の悪い他のフィラーに
混合して使用すると、流動性が改善され、粘度が低下す
る。
【0019】また、本発明の、エックス線遮蔽セラミッ
クスフィラーは、その表面が二酸化珪素で形成され、無
孔質である。このため水等に対して極めて安定である。
また、生体に対しても不活性である。さらにエポキシ樹
脂等の樹脂に対して馴染みがよく、分散性、作業性が良
い。さらに、本発明のエックス線遮蔽セラミックスフィ
ラーは、個々の粒子の内部にエックス線遮蔽能が高い金
属酸化物が存在する。この金属酸化物の存在によりこの
フィラーは所定のエックス線遮蔽能をもつ。このためエ
ックス線写真によりこのフィラーが混入された媒体の形
状を容易に観察できる。特に生体の歯の成分とセメント
成分とを容易に識別できる。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。本発
明の実施例のエックス線遮蔽セラミックスフィラーの電
子顕微鏡写真を図1に示す。図1に見られる丸い球状の
粒子が本実施例のエックス線遮蔽セラミックスフィラー
を構成する。各球状の粒子内に見える小さなより黒い粒
子が酸化ジルコニウムの微粒子である。そしてこれら酸
化ジルコニウムの微粒子を包み込み全体として大きな球
状を構成しているものが二酸化珪素である。この実施例
では、酸化ジルコニウムの配合割合は10重量%、残り
90重量%が二酸化珪素である。また、本実施例の平均
粒径は0.45μmである。
【0021】このエックス線遮蔽セラミックスフィラー
は図2に示す製造装置を用いて作られたものである。こ
の製造装置は反応容器15と、原料供給部10と、生成
物分離部20とから構成されている。反応容器15は内
壁を耐熱レンガ5で囲まれ、側壁に排出通路11に連通
する排出口11aと、上面側には原料供給部10に接続
されているバーナ8とを有する。原料供給部10は、原
料粉末2を貯蔵するホッパー1と、原料粉末2を搬送す
るキャリアーガス12の通路となるパイプ3と、可燃ガ
ス13の導入通路のパイプ4とが配設されている。生成
物分離部20は、排出通路11と、排出通路11途上に
粉末集塵装置6および排気ガスを排出するブロア7とが
配備されている。この製造装置を用い、まずキャリアー
ガス(酸素)12をパイプ3を通じて反応容器15内に
導入するとともに、可燃ガス(プロパンガス)13をパ
イプ14を通じて反応容器15内に導入してバーナ8で
着火して火炎9を形成し、反応容器14を充分に乾燥さ
せた。
【0022】キャリアーガスの流量は4Nm3 /時間、
可燃ガスは0.4m3 /時間の流速で反応容器15内に
供給した。ついで原料粉末2の粒子径0.1〜0.2μ
m、比表面積20〜30m2 /g、純度99.9%の酸
化ジルコニウム粉末と粒子径5〜40μm、純度99.
8%の金属珪素粉末との混合物(混合比率20:80)
をホッパー1より前記キャリアーガス13により8kg
/hr量バーナ8を通して反応容器15内に供給して火
炎9中で燃焼させた。
【0023】この火炎9は金属粉末を燃焼させるが酸化
ジルコニウムは液化しない融点以下の温度である。つい
でブロア7を作動させて燃焼排ガスを排出通路、集塵装
置を経て系外を排出させることにより生成物を集塵機で
捕集分離した。このようにして前記したエックス線遮蔽
セラミックスフィラーを製造した。本実施例のエックス
線遮蔽セラミックスフィラーは、酸化ジルコニウム微粒
子が酸化珪素粒子内に取り込まれているため、シリカ粉
末と同様な特性を持ち、シラン処理等の表面処理が容易
となる。また、表面が酸化珪素で形成されているため多
くの樹脂と親和性が良く、なじみが良い。また、図1に
見られるように球状であり、極めて細かいため種々の粉
体の流動性改良に使用できる。また、樹脂との混合時の
流れ性の向上を図ることが出来る。そして酸化ジルコニ
ウムを含むため紫外線の吸収、エックス線の造影性に優
れている。
【0024】本実施例のエックス線遮蔽セラミックスフ
ィラーはエックス線遮断造影材、医薬原料、耐候性改良
添加剤、食品および農業用の紫外線遮断樹脂フイルム用
添加剤、紫外線遮断ガラスフイルター等の原料として使
用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のエックス線遮蔽セラミックスフィラー
の粒子構造を示す電子顕微鏡写真図である。
【図2】実施例のエックス線遮蔽セラミックスフィラー
の製造に使用された製造装置の縦断面図である。 図中、符号1はホッパー、2は混合粉末、3、4はパイ
プ、6は集塵装置、8はバーナ、9は火炎を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−116988(JP,A) 特開 平7−285822(JP,A) 特開 昭59−203720(JP,A) 特開 昭60−4561(JP,A) 特開 昭64−79001(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08K 3/34 C01B 33/12 A61K 6/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】珪素より原子番号の大きい金属元素の酸化
    物よりなる微粒子と該微粒子を含有する酸化珪素とから
    なり平均粒径0.1μmから2.0μmの無孔質で球状
    であることを特徴とするエックス線遮蔽セラミックスフ
    ィラー。
  2. 【請求項2】珪素より原子番号の大きい金属元素の酸化
    物と酸化珪素との合計を100重量%としたとき、該珪
    素より原子番号の大きい金属元素の酸化物は1重量%か
    ら30重量%である請求項1記載のエックス線遮蔽セラ
    ミックスフィラー。
  3. 【請求項3】珪素より原子番号の大きい金属元素の酸化
    物は酸化ジルコニウムである請求項1記載のエックス線
    遮蔽セラミックスフィラー。
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