JP4112328B2

JP4112328B2 - 歯科用ダイヤモンドバー

Info

Publication number: JP4112328B2
Application number: JP2002285999A
Authority: JP
Inventors: 啓介幾島; 浩一侭田
Original assignee: GC Corp
Current assignee: GC Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004121305A; US20040063068A1; US7144253B2

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、歯科臨床及び歯科技工において、天然歯や、歯科用修復物，義歯及び人工歯などの歯科用補綴物を研削する際に使用される歯科用ダイヤモンドバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯科診療及び歯科技工で使用される歯科用ダイヤモンドバーは、ステンレス棒などから成るバー本体の先端部を研削作業に適した形態に加工し、天然又は人工のダイヤモンドをニッケルなどの金属メッキ層により電着してなるものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。この歯科用ダイヤモンドバーは、硬度が最も大きいとされるダイヤモンドを研削用砥粒とするが故に、歯質のみならず、樹脂，金属，セラミックスなど広範囲な歯科用材料を研削する際に用いられている。
【０００３】
しかしながら、この歯科用ダイヤモンドバーを用いて技工室で樹脂から成る義歯や人工歯などの歯科用補綴物を研削する場合、研削面上での温度が上昇する結果、研削屑が砥粒であるダイヤモンド粒子間に挟まり、ダイヤモンド粒子が露出しなくなるため研削効率が大きく低下し、過大な研削時間を必要としていた。また、巻き付いた研削屑を除去する作業にも大変な手間を要していた。
【０００４】
更に口腔内で天然歯や歯科用修復物を注水下において研削する場合でも、研削屑が流され難く、研削効率が低下し研削に時間を要し患者に苦痛を与えていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２３４９６３号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１３９２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の歯科用ダイヤモンドバーの欠点を解消し、研削屑が巻き付き難く、且つ研削屑の除去性や研削感に優れた歯科用ダイヤモンドバーを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究の結果、歯科用ダイヤモンドバーのダイヤモンド粒子が固着されている研削面に撥水性を付与することが有効であると考え、先ず撥水性の原理として、自然界で代表的な撥水性を示す植物である蓮の葉について調査した結果、蓮の葉は表面が複雑な形状をしておりフラクタルな構造であると共に葉の表面は疎水性の物質で覆われており、この疎水性の物質と先に述べたフラクタル構造との両方の性質により高い撥水性がもたらされていることが判明した。また、一般にフッ素化合物はその表面エネルギーが小さく、例えばＳｉＯ₂の表面エネルギーは200dyn/cmであるのに対し、テトラフルオロエチレン重合体の表面エネルギーは18.5dyn/cmである。一方、水の引き合う力はファンデルワールス力及び水素結合力に起因するので、親水性が高い場合にはこれらの力がより強い結合を与えることになり、この時必要なエネルギーは73dyn/cmである。従って、この値よりも小さいエネルギーであれば疎水化することができるのである。そこで、歯科用ダイヤモンドバー本体の先端部がダイヤモンド粒子によりフラクタルな構造であることに着目し、表面エネルギーの小さいフッ素化合物粒子を使用することにより、極めて有効な撥水性を得ることができることを究明して本発明を完成したのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
即ち本発明は、バー本体の先端部にダイヤモンド粒子が、平均粒径が０.０１〜５０μｍであって且つダイヤモンド粒子の平均粒径より小さなフッ素化合物粒子が略均一に含有されている金属メッキ層により固着されていることを特徴とする歯科用ダイヤモンドバーに関するものであり、この金属メッキ層中のフッ素化合物粒子の体積分率は０.１〜６０％であることが好ましいのである。
【０００９】
このようにバー本体の先端部にダイヤモンド粒子を固着させる金属メッキ層にダイヤモンド粒子の平均粒径より小さな特定範囲の平均粒径のフッ素化合物が略均一に含有されていれば、研削に寄与するダイヤモンド粒子を露出させた状態で撥水性を併せ持たせることができ、水に対する表面エネルギーを低下させるため、研削屑が巻き付き難く、研削屑の除去も容易であり、研削感が良くなるのである。
【００１０】
そして、金属メッキ層がニッケルメッキ層である場合には、その金属メッキ層に更に０.１〜１５重量％のリン化合物が含有されていると、ニッケルとリンとが複合化し、フッ素化合物の添加により低下した金属メッキ層の硬さを向上させることができるのである。
【００１１】
本発明で使用するフッ素化合物は、例えば以下の物質を例示することができ、テトラフルオロエチレン重合体、４フッ化エチレン重合体、パーフルオロアルコキシ重合体、６フッ化プロピレン／エチレン共重合体、４フッ化エチレン／エチレン共重合体、パーフルオロメチルビニルエーテルの重合体、パーフルオロアルキルエチル（メタ）アクリレート重合体、パーフルオロアルキルエチル（メタ）アクリレート重合体、パーフルオロスルフォン酸重合体、フルオロアセチレン重合体、フルオロマレイン酸重合体、フッ化グラファイト、クロロトリフルオロエチレン重合体、フッ化ビニル重合体、フッ化ビニリデン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体、１，４−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート重合体などの公知の物質であれば特に限定されず、またその原料，製造方法なども特に限定されない。
【００１２】
このフッ素化合物粒子の平均粒径は、バー本体の先端部に固着されるダイヤモンド粒子の平均粒径より小さい０.０１〜５０μｍであることが必要である。これは、フッ素化合物粒子の平均粒径がバー本体の先端部に固着されるダイヤモンド粒子の平均粒径より大きいと、バー本体の先端部に固着されるダイヤモンド粒子よりフッ素化合物粒子が研削面側に存在することになって良好な研削能が得られないためである。歯科用ダイヤモンドバーにおける金属メッキ層の厚さは歯科用ダイヤモンドバーの形状やメッキ金属の種類などにより異なるが、通常１００〜１５０μｍ程度であるので、この金属メッキ層内に略均一に含有されるために平均粒径が０.０１〜５０μｍ、好ましくは０.１〜５μｍのものが使用されるのである。フッ素化合物粒子の平均粒径が０.０１μｍ以下であると、粒子同士が凝集し易く、５０μｍを超えると摩擦によりメッキ面から粒子が脱落する虞がある。
【００１３】
バー本体の先端部にダイヤモンド粒子を固着させる金属メッキ層は通常無電解メッキ法又は電解メッキ法により形成され、この金属メッキ層を形成するに際して本発明のように金属とフッ素化合物粒子である共析物とから成るメッキ層の場合には共析物の体積分率が大きくなるほどメッキ層と基材との密着性は低下する。従って、メッキ層とバー本体の先端部との密着性から、フッ素化合物粒子の体積分率は６０％以下が好ましい。一方、フッ素化合物粒子の体積分率が低すぎる場合には、撥水性の改善が十分に行われ難いので、メッキ層中のフッ素化合物粒子の体積分率は、０.１〜６０％、より好ましくは３〜５０％である。
【００１４】
そして、金属メッキ層が歯科用ダイヤモンドバーの金属メッキ層として多用されているニッケルメッキ層である場合には、この金属メッキ層であるニッケルメッキ層に更に０.１〜１５重量％のリン化合物が含有されていると、ニッケルとリンとが複合化してフッ素化合物の添加により低下した金属メッキ層の硬さを向上させるので好ましい。このリン化合物は特に限定されず、例えば亜リン酸，亜リン酸塩エチル，亜リン酸ジエチル，亜リン酸ジブチル，亜リン酸トリエチル，亜リン酸トリブチル，亜リン酸トリメチル，亜リン酸二ナトリウム五水和物，次亜リン酸，次亜リン酸ナトリウム一水和物などを挙げることができる。
【００１５】
前述したようにバー本体の先端部にダイヤモンド粒子を固着させる金属メッキ層は通常無電解メッキ法又は電解メッキ法により形成されるので、このリン化合物はニッケルメッキ液に添加されるのであるが、そのニッケルメッキ液中の含有量が少なすぎるとメッキ層の硬さの向上が得られ難く、また多すぎるとメッキ浴のｐＨ値が下がりメッキ条件の調整が難しくなるため、０.１〜１５重量％が好ましく、更に好ましくは０.１〜１０重量％である。また、メッキ層を形成した後に７０〜３００℃において熱処理することにより表面の硬さをより向上させることが可能である。
【００１６】
バー本体の先端部にダイヤモンド粒子を固着させる金属メッキ層を無電解メッキ法又は電解メッキ法により形成するためのメッキ液としては、金属メッキ層を形成するマトリックスとなる金属の塩の水溶液の形態で用いられ、例えば、ニッケル，クロム及びそれらの合金を含むメッキ液などを使用することができる。これらのメッキ液は、各種の組成のものが公知となっており、例えば特開平４−２８５１９９号公報，特開平６−３０６６２６号公報，特開平７−９０６９１号公報，特開２０００−１７４９１号公報などに開示されている公知の組成のメッキ液を使用することができ、フッ素化合物粒子をメッキ金属塩の水溶液中に分散させ、マトリックス金属と共にフッ素化合物粒子をバー本体の先端部に固着させればよい。
【００１７】
本発明に係る歯科用ダイヤモンドバーにおける金属メッキ層を形成させるためのメッキ液では、それ自体撥水性が高いフッ素化合物粒子をメッキ液中に均一に分散させる必要があるので、界面活性剤を用いる。界面活性剤としては、例えば、水溶性のカチオン系，非イオン系，メッキ液のｐＨ値においてカチオン性を示す両性界面活性剤を用いることができる。特に、分子中にＣ−Ｆ結合を有するフッ素系界面活性剤は疎水基がフッ素化合物表面に強く吸着し、親水基が粒子の外側に配向しているので好ましい。
【００１８】
本発明に係る歯科用ダイヤモンドバーにおける金属メッキ層を形成させるためのメッキ条件は、使用するメッキ液の種類などに応じて適宜決定すればよく、一般に通常のメッキ法の場合と同様の液温，ｐＨ値，電流値などを使用すればよい。また、電着処理時のメッキ液の攪拌方法も特に限定されず、通常の機械的攪拌手段、例えばスクリュー攪拌，マグネチックスターラーによる攪拌などの方法を採用することができる。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれ等実施例に限定されるものではない。
【００２０】
試験片の形態
金属メッキ層の接触角及び表面硬さを測定するために、幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍ×厚さ０.１ｍｍのステンレス板にダイヤモンド粒子を固着しない金属メッキを施した。また、研削時間，研削屑の除去性，研削感を評価には、ステンレス棒をＩＳＯ203/018の形態に加工したものにダイヤモンド粒子を固着させて歯科用ダイヤモンドバーとする金属メッキを施した。
【００２１】
メッキ液の調整とメッキ処理条件
蒸留水１ｌに対し、
スルファミン酸ニッケル４２０ｇ
塩化ニッケル４５ｇ
ホウ酸４０ｇ
を混合したｐＨ３.９の液をメッキ液とし、電流値１５ｍＡにて２０分間の電着を行った。この金属メッキ層の厚さは平均１５０μｍである。
【００２２】
評価は下記の方法により行った。
（１）接触角
ＦＡＣＥ接触角計（商品名：CONTACT-ANGLEMETER，協和界面化学（株）製）を用いて、ダイヤモンド粒子を固着しない金属メッキ層について液適法により水の接触角を測定した。結果を表１に纏めて示す。
（２）表面硬さ
ＪＩＳＺ２２４４「ビッカース硬さ試験方法」に準ずる方法でダイヤモンド粒子を固着しない金属メッキ層についてビッカース硬さ（Ｈｖ）を測定した結果を表１に纏めて示す。
（３）研削時間
ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させた歯科用ダイヤモンドバーを使用して厚さ５ｍｍのコンポジットブロック（商品名：ＧＮ−Ｉコンポジットブロック，（株）ジーシー製）に対して平行にフェザータッチで３０万回転／分で研削した時、５ｍｍの厚さを貫通するまでに要した時間を測定した。結果を表１に纏めて示す。
（４）研削屑の除去性
ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させた歯科用ダイヤモンドバーを使用してコンポジットブロック（商品名：ＧＮ−Ｉコンポジットブロック，（株）ジーシー製）を３０万回転／分で研削した時の研削屑の除去性を、除去容易と除去難との２段階で評価した。結果を表１に纏めて示す。
（５）研削感
ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させた歯科用ダイヤモンドバーを使用して軟化象牙質を３０万回転／分で研削した時の研削感を、良と不良との２段階で評価した。結果を表１に纏めて示す。
【００２３】
〈実施例１〉
テトラフルオロエチレン重合体粒子（商品名：ルブロン、ダイキン工業社製，平均粒径０.５μｍ）４５ｇ／ｌを前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に添加した。なお、界面活性剤（商品名：ユニダイン，ダイキン工業社製）をテトラフルオロエチレン重合体粒子１ｇに対し４０ｍｇの割合で添加した。また、ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させて歯科用ダイヤモンドバーとする場合には、前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に平均粒径１００μｍのダイヤモンド粒子２Ｋｇを添加したものを使用した。
【００２４】
〈実施例２〉
フッ化グラファイト粒子（商品名：セフボン、セントラル硝子社製，平均粒径２μｍ）４５ｇ／ｌを前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に添加した。なお、界面活性剤（商品名：ユニダイン，ダイキン工業社製）をフッ化グラファイト粒子１ｇに対し４０ｍｇの割合で添加した。また、ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させて歯科用ダイヤモンドバーとする場合には、前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に平均粒径１００μｍのダイヤモンド粒子２Ｋｇを添加したものを使用した。
【００２５】
〈実施例３〉
テトラフルオロエチレン重合体粒子（商品名：ルブロン、ダイキン工業社製，平均粒径０.５μｍ）４５ｇ／ｌ及び次亜リン酸２ｇ／ｌを上記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に添加した。なお、界面活性剤（商品名：ユニダイン，ダイキン工業社製）をテトラフルオロエチレン重合体粒子１ｇに対し４０ｍｇの割合で添加した。また、ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させて歯科用ダイヤモンドバーとする場合には、前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に平均粒径１００μｍのダイヤモンド粒子２Ｋｇを添加したものを使用した。
【００２６】
〈比較例１〉
前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴を使用した。また、ダイヤモンド粒子を金属メッキ層で固着させて歯科用ダイヤモンドバーとする場合には、前記の組成を有するスルファミン酸ニッケル電解浴に平均粒径１００μｍのダイヤモンド粒子２Ｋｇを添加したものを使用した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
表１から判るように、本発明に係る歯科用ダイヤモンドバーは、研削屑が巻き付き難いので研削時間が比較例１に比べて大幅に短く、研削屑の除去性や研削感に優れたものであり、また金属メッキ層がニッケルメッキ層である場合にその金属メッキ層に更に０.１〜１５重量％のリン化合物が含有されている実施例３では金属メッキ層の接触角が大きいばかりでなく、表面硬さもも大きくダイヤモンド砥粒の固着もより確実になるのであり、その歯科医療分野に貢献する価値の非常に大きなものである。

Claims

バー本体の先端部にダイヤモンド粒子が、平均粒径が０.０１〜５０μｍであって且つダイヤモンド粒子の平均粒径より小さなフッ素化合物粒子が略均一に含有されている金属メッキ層により固着されていることを特徴とする歯科用ダイヤモンドバー。
金属メッキ層中のフッ素化合物粒子の体積分率が、０.１〜６０％である請求項１に記載の歯科用ダイヤモンドバー。
金属メッキ層がニッケルメッキ層であり、該金属メッキ層に更に０.１〜１５重量％のリン化合物が含有されている請求項１又は２に記載の歯科用ダイヤモンドバー。