JP7341427B2 - 義歯床用ポリエステル樹脂、これを用いたノンメタルクラスプデンチャー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の義歯床用ポリエステル樹脂は、ジオール成分(A)に環状アセタール骨格を有するスピログリコール(A1)を含むことで樹脂の耐熱性、透明性、成型性、機械的性能を兼ね備えるという特徴が得られる。ジオール成分(A)中の前記環状アセタール骨格を有するスピログリコール(A1)の含有率は、15モル%~95モル%であればよいが、30モル%~80モル%、特に40モル%~65モル%であることが好ましい。
ジカルボン酸成分(B)は、多環芳香族炭化水素骨格を有するジカルボン酸(B1)及び/又はそのエステル(B1´)を含む。しかも、前記ジカルボン酸成分(B)含まれる全てのジカルボン酸化合物の総モル数を基準とする前記(B1)及び前記(B1´)の合計含有率が15モル%以上、100モル%以下である必要がある。このことによって、樹脂の剛性が向上し、良好な切削性と研磨性が得られる。ジカルボン酸成分(B)における上記(B1)及そのエステル(B1´)の合計含有率の下限は、25モル%以上、特に50モル%以上であることが好ましい。
前記ジオール成分(A)と前記ジカルボン酸成分(B)とを1モル:1モルの割合で縮重合させる方法は、従来のポリエステル樹脂の製造方法として知られているエステル交換法、直接エステル化法等の溶融重合法または溶液重合法等が、特に限定なく採用できる。たとえば、特許文献1に記載された前記“SPG等を含む特定のジオール成分と特定のジカルボン酸成分とを重縮合して得られるポリエステル樹脂”を製造する方法として、前記特許文献1に開示されている方法を、本発明の原料系に適用することにより、好適に行うことができる。
このようにして製造されたポリエステル樹脂は、常法によりペレット化又は粉末状にされて使用に供される。たとえば、ペレット化する場合には、混錬機又は押出成型機などの装置により一定の太さのストランド状に成型し、カッタ-、ペレッタイザ-、粉砕機などを用いて一定の長さに細かく切断し、ペレット状とされる。
・エチレングリコール由来(δ=4.70 4H)
・スピログリコール由来(δ=4.52 2H、δ=4.32 2H、δ=4.19 4H、δ=3.54 4H、δ=3.32 2H、δ=1.04 12H)
・シクロヘキサンジメタノール由来{δ=4.29(cis)、4.19(trans) 4H、δ=2.05(cis)、1.80(trans) 2H、δ=1.94(trans)、1.14(cis) 4H、δ=1.66(cis)、1.56(trans) 4H}
・テレフタル酸由来(δ=8.10 4H)
・ナフタレンジカルボン酸由来(δ=8.62 2H、δ=8.12 2H、δ=8.03 2H)。
ノンメタルクラスプデンチャーは、義歯床を有する有床義歯の範疇に属する部分床義歯(局部義歯)の1種であって、欠損部領域の口腔粘膜を覆う義歯床(部分床)に欠損歯牙の代替となる人工歯を固定した義歯部と、それが外れないように、隣接する残存天然歯牙からなる鉤歯に装着するための維持装置であるクラスプ(clasp:鉤)を有する。そしてノンメタルクラスプデンチャーでは、前記クラスプが熱可塑性樹脂材料等の非金属材料で構成されている。ただし、金属材料の使用を完全に否定するものではなく、クラスプ以外の部分においては、メタルレストやメタルフレームなどの金属材料からなる部材を含んでいても良い。
本発明のノンメタルクラスプデンチャーは、本熱可塑性樹脂材料を射出成型することにより、前記クラスプ及び/又は前記義歯床の少なくとも一部を形成する射出成型工程を含む、本発明の製造方法により、好適に製造することができる。
近年のデジタル画像技術やコンピュータ処理技術等の発達により、例えば、口腔内の撮影画像から、コンピュータ支援設計(Computer Aided Design:CAD)およびコンピュータ支援製造(Computer Aided Manufacturing:CAM)技術によるCAD/CAM装置を用いて、歯科用CAD/CAMミルブランクに切削加工を施して歯科用補綴物を成形するCAD/CAMシステムが多用されるようになってきている。歯科用補綴物の一種である義歯や義歯床についてもCAD/CAMシステムを用いて作製されるようになってきており、そのための歯科用ミルブランクも知られている。本発明の義歯床用ポリエステル樹脂は、このような歯科用ミルブランク用の樹脂材料としても好適に使用できる。
・A:アルテスタS1000(三菱瓦斯化学株式会社製)
・B:アルテスタS2000(三菱瓦斯化学株式会社製)
・C:アルテスタS3000(三菱瓦斯化学株式会社製)
・D:アルテスタS4500(三菱瓦斯化学株式会社製)
・E:アルテスタSN1500(三菱瓦斯化学株式会社製)
・F:アルテスタSN3000(三菱瓦斯化学株式会社製)
・G:アルテスタSN4500(三菱瓦斯化学株式会社製)
・H:アルテスタSH(三菱瓦斯化学株式会社製)
・I:アクリショット(山八歯材工業株式会社製:義歯床用PMMA樹脂)
・J:エステショット(株式会社アイキャスト製:義歯床用PET樹脂)
・K:エステショット ブライト(株式会社アイキャスト製:義歯床用ポリエステル樹脂)
・NDCA:2,6-ナフタレンジカルボン酸
・EG:エチレングリコール
・SPG:スピログリコール
・CHDM:1,4-シクロヘキサンジメタノール
荷重たわみ温度(HDT)の測定はJIS規格K7191-2:2007(ISO75-2:2004)に準拠して測定を行なった。条件は0.45MPaの荷重をかけるB法で、フラットワイズ法で行った。測定には株式会社東洋精機製作所製のHDT試験装置S6-MHを使用した。
JIS規格K7202-2:2001(ISO2039-2:1987)に準拠して測定を行なった。条件は、試験荷重588.4N、鋼球圧子直径6.35mmのLスケール(HRL)とした。測定にはAkashi社のAR-10を使用した。加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC-11D2-C)とSUS製のモールドを用いて、気泡のない20mm四方、厚さ6mmの平滑な試験片を作製した。1試料につき試験片は3枚作製し、1試験片につき3回測定し、全9点の平均値をロックウェル硬度とした。
加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC-11D2-C)とSUS製のモールドを用いて樹脂を15mm×30mm、厚み2mmの板状に成型した。その成型体を精密切断機(株式会社ビューラー製、Isomet LS)を用いて2mmずつ切り出し、2mm×2mm×30mmの試験片を作製した。寸法を計測して37℃のイオン交換水に1週間浸漬し、曲げ試験に用いた。試験片を精密万能試験機(株式会社島津製作所製、AG-Xplus50kN)にセットし、支点間距離20mm、クロスヘッドスピード1mm/minの条件で曲げ試験を行った。1試料に5個の測定を行い、その平均値を曲げ強さとした。
各種樹脂をメーカーの指示に従って真空乾燥し、歯科技工用の射出成型器(山八歯材工業株式会社製、プロ・ジェットII)を使用してメーカーの指示に従って樹脂を射出し、10mm×10mm×12mmのブロック状に成型した。このブロックに切削加工用のピンを接着し、乾式の切削加工機(RolandDG株式会社製、DWX-50)に取り付けた。通常、技工士が義歯床の切削・研磨を行なう場合は乾式で行うため、乾式の切削加工機を用いた。該切削加工機に切削バー(山八歯材工業株式会社製、CAD/CAMミリングバーダイヤコートタイプφ2mm、φ0.8mm)を取り付け、クラウン形状に切削加工した。切削中の様子と切削カスの大きさを観察し、評価を行なった。以下に評価の判断基準と表に記載する記号を示す。
◎:切削に何ら問題なし。切削カスが微細で、切削カスが切削バーにまとわりつかない。
○:切削可能。切削カスは大きいねじり状であるが、切削カスが切削バーにまとわりつかず、切削可能である。
△:切削に問題あり。切削中に何度も樹脂が切削バーに溶着するが切削物は完成する。
×:切削不可。切削中に樹脂が切削バーに大量に溶着し切削を続行できない。
加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC-11D2-C)を用いて20mm四方、厚み4mmに成型した樹脂の試験片を1試料につき3枚用意し、それを自動研磨機用試料ホルダの底面に両面テープで3点に均等に力がかかる位置に張り付けた。ホルダを自動回転研磨機(株式会社ビューラー製、Automet250&Ecomet250)にセットし、耐水研磨紙#800で30秒、#1500で30秒、#3000で60秒、バフ研磨布にバイカロックス液体研磨剤(アルミナ懸濁液0.3um)を塗布して60秒、研磨を行なった。自動回転研磨機はヘッド回転速度40rpm、ベース回転速度300rpm、全体荷重6Lbsの条件に設定した。試験片の研磨面を目視及びレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス、VK-9700)で観察し、評価を行なった。レーザー顕微鏡の対物レンズは20倍を使用した。以下に評価の判断基準と表に記載する記号を示す。
◎:平滑な研磨面が形成されており、レーザー顕微鏡で観察してもほとんど研磨傷がついていない。
○:目視では平滑な研磨面が形成されているが、レーザー顕微鏡で観察すると一部に研磨傷がついている。
△:目視では平滑な研磨面が形成されているが、レーザー顕微鏡で観察するとやや高頻度で研磨傷がついている。
×:目視で無数の研磨傷が確認される。レーザー顕微鏡で観察すると大きい傷から小さい傷まで無数の研磨傷がついている。
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸の他にナフタレンジカルボン酸を含有するE、F、Gは荷重たわみ温度はいずれも85℃以上、ロックウェル硬度はいずれも90以上であった。切削性の評価はいずれも○でクラウンを問題なく切削することができ、◎とはいかないものの良好な切削性を示した。研磨性はいずれも○であり、◎とはいかないものの良好な研磨性を示した。曲げ強さはいずれも100MPa近傍であり、高い曲げ強さを示した。
ジカルボン酸成分としてナフタレンジカルボン酸のみを含有し、第3のジオール成分としてシクロヘキサンジメタノールを含有するHは荷重たわみ温度が117℃以上、ロックウェル硬度が108であり、最も高い値を示した。切削性の評価は○でクラウンを問題なく切削することができ、◎とはいかないものの良好な切削性を示した。研磨性は○であり、◎とはいかないものの良好な研磨性を示した。曲げ強さは109MPaであり、最も高い曲げ強さを示した。
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸のみを含有するA、B、C、Dでは、荷重たわみ温度が85℃以上かつロックウェル硬度が90以上を両方満たす樹脂はなかった。切削性の評価はいずれも×であり、樹脂が切削バーに大量に溶着し、切削を続行することができなかった。研磨性はいずれも△であり、実施例1~4と比較すると低い研磨性であった。曲げ強さはいずれも90~100MPaの間であり、実施例1~4と比較すると低い曲げ強さであった。
義歯床用PMMA樹脂であるIは切削性の評価は◎であり優れた切削性を示した。研磨性の評価は◎であり優れた研磨性を示した。しかしながら、曲げ強さについては最も低い66MPaであり、強度が不十分であった。
義歯床用PET樹脂であるJは切削性の評価は△であり、切削中に何度も樹脂が切削バーに溶着していた。研磨性の評価は×であり、目視で無数の研磨傷が確認された。曲げ強さは81MPaであり実施例1~4と比較すると低い値であった。
義歯床用ポリエステル樹脂であるKは切削性の評価は○であり、切削可能であった。研磨性の評価は×であり、目視で無数の研磨傷が確認された。曲げ強さは75MPaであり実施例1~4と比較すると低い値であった。
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂材料で形成された義歯床を有する有床義歯であって、
前記有床義歯は、熱可塑性樹脂材料で形成されたクラスプを有するノンメタルクラスプデンチャーであってもよく、
前記有床義歯が前記ノンメタルクラスプデンチャー以外であるときにおける前記義歯床を形成する前記熱可塑性樹脂材料、並びに前記有床義歯が前記ノンメタルクラスプデンチャーであるときにおける前記クラスプを形成する前記熱可塑性樹脂及び/又は前記義歯床の少なくとも一部を形成する前記熱可塑性樹脂材料が、ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを1モル:1モルの割合で重縮合して得られるポリエステル樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂材料であり、
前記ジオール成分(A)は、環状アセタール骨格を有するスピログリコール(A1)及びエチレングリコール(A2)を含み、
前記ジオール成分(A)に含まれる全てのジオール化合物の総モル数を基準とする前記(A1)及び前記(A2)の含有率が、夫々、(A1):15モル%以上95モル%以下及び(A2):5モル%以上85モル%以下で、且つ前記(A1)及び前記(A2)の合計含有率が20モル%以上100モル%以下であり、
前記ジカルボン酸成分(B)は、多環芳香族炭化水素骨格を有するジカルボン酸化合物(B1)及び/又はそのエステル(B1´)を含み、
前記ジカルボン酸成分(B)含まれる全てのジカルボン酸化合物の総モル数を基準とする前記(B1)及び前記(B1´)の合計含有率が15モル%以上、100モル%以下である、
ことを特徴とする有床義歯。 - 前記ジカルボン酸化合物(B1)が、ナフタレンジカルボン酸である請求項1に記載の有床義歯。
- 前記ポリエステル樹脂が、JIS規格K7191-2:2007(ISO75-2:2004)のB法に準拠して測定した荷重たわみ温度が85℃以上、125℃以下であり、JIS規格K7202-2:2001(ISO2039-2:1987)のLスケールに準拠して測定したロックウェル硬度が90以上、120以下である、請求項1又は2に記載の有床義歯。
- 熱可塑性樹脂材料で形成されたクラスプを有するノンメタルクラスプデンチャーである請求項1に記載の有床義歯であって、
前記ポリエステル樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂材料で一体に形成されてなる前記有床義歯。 - 請求項4に記載の有床義歯を製造する方法であって、前記ポリエステル樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂材料を射出成型することにより、前記クラスプ及び/又は前記義歯床の少なくとも一部を形成する射出成型工程を含むことを特徴とする、前記方法。
- 前記射出成型工程で形成された前記クラスプ及び/又は前記義歯床の少なくとも一部を乾式切削により形状の微修正を行った後研磨する工程をさらに含んでなる、請求項5に記載の方法。
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