JPH02200259A - 金属構造マトリツクスを有する焼結義歯の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二形態以上の粒径分布を有し、かつ主として
球形である貴金属−または貴金属合金粉末混合物から成
る金属構造マトリックスを、実質的に水から成る調合液
と一緒に撹拌し、成形可能な、かつ調合液の排出により
圧縮可能なスリップにし、このスリップを用いて歯科陶
材術では常用の方法で、焼成支持体として使用される供
給すべき歯の型の上で義歯を成形し、続ト いて型の上でグラファイトボックス中または保護ガス下
に焼結させる、金属構造マトリックスを有する焼結義歯
の製法に関する。

〔従来の技術〕

歯科疾患の場合もしくは１つ以上の歯の損失後の、補綴
的供給のための金属製義歯、例えばインレー、陶材もし
くはプラスチックで前装可能または前装されていない冠
および橋義歯の製造は、通常高い寸法安定性を保証する
精密鋳造法のいわゆる１０ストワツクス法”で行なわれ
る。

こうして製造された冠および橋義歯の利点法寸法安定性
の他、特により大きい橋義歯構造において過荷重の際の
衝撃破壊を回避するために保証されなければならない高
い強度および存在する延性に認めることができる。他方
、この方法自体非常に時間がかかり、材料および機器を
台 集中的に必要とする。湯道および鋳造用円澱の使用の必
要性は、鋳物の重量に対し明らかに高められた材料の使
用も招き、それは数回再使用すると合金特性の変化を導
き、かつ再使用されない場合にはスクラップとして残る
。この方法の別の欠点は、鋳物の欠陥において修復が不
可能であることではなく、ワックスの型どりの際に始ま
る全製造過程がくり返されなければならないということ
である。

西ドイツ国特許出願公開第１　９１５　９７７号明細書
には焼結技術による金属義歯の製法が記載されており、
この方法では粒径が２〜２５μｍの金属粉および接着剤
として機能する結合剤から成るペーストを用いて、供給
すべき歯の型の上で義歯を成形し、続いて焼結している
。

この方法の欠点は記載したペーストの劣悪な凝固性にあ
る。それというのも接着剤として作用する結合剤は圧縮
法、例えば溝付法（Ｒｉｆｆｅｌｎ）または振動法（Ｒ
ｕｅｔｔｅｌｎ　）によっても駆出することはできない
からである。さらに粉末画分から出発されるので、生圧
縮粉の密度は低い。このことは焼結の際に非常に激しい
収縮、従って許容されえないはめ合わせ不正確さが起こ
るという結果をもたらす。２〜２５μｍの非常に微細な
粉末の使用は確かに極めて高い焼結活性度を保証するが
、付加的に高い製造費の原因となる。

米国特許第４６　６１　０７１号明細書に記載されてい
る焼結法による金属義歯の製法では、大きさ５〜９０μ
ｍの粉末（適当な結合剤と一緒に混練した）が供給すべ
き歯の型の上で金属義歯を成形するために使われている
。型の製造のためには特殊な鋳造可能な、かつ自刃で硬
化する歯型材が必要であり、これは金属粉末の被覆前に
１４００〜１４３０℃で焼成されなければならない。

常用の歯科陶材焼成炉の最高温度は約１２００℃まで達
するので、これについては特別な炉が必要となる。金属
粉末を焼結するために、１〜Ｉ　Ｑ−２ＨＰａの真空下
における液相焼結法を使用する。常用の歯科陶材焼成炉
はその真空に達しないため、同様に特殊な真空炉が必要
となる。

１４００℃までの最高温度を有する炉および高温度にお
いて十分な真空を保証する炉は、普通の陶材焼成炉より
著しく高価であり、従ってそれらの方法の使用は歯科技
術者に高価な設備投資を要求することとなる。更に、液
相焼結法の使用は、焼結の間、形状安定性に関する問題
を惹き起こす。できる限シ速い圧縮を固体成分（粒子）
の配列替えによって得るために、少なくとも５０〜６５
チの液相含分が必要となる（　Ｒ，Ｍ、　Ｇｅｒｍａｎ
、　Ｌｉａｕｉｄ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ。

Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ、　Ｎ、Ｙ、　４．　６ｓ　
　８０頁）。歯科用焼成陶材の特性と同様に、極めて微
細な細部、例えば咬合面を丸くしもしくは平らにするこ
とが計算に入れられ、このことは接触点に関する問題点
を惹き起こしかつ場合によっては相当な後処理を必要と
する。

西ドイツ国特許出願公開第３５　３２　３３１号明細書
には、焼結技術による金属義歯の製法が記載されており
、この方法では数種の形態の粒径分布を有し、水で成形
可能なかつ圧縮可能なスリップに変えられる粉末混合物
を使用しながら、目標とされる生圧縮粉の高い密度が達
成され、それに応じて焼結の間の収縮は低くとどまる。

このことは良好なはめ合わせの正確さを達成するために
有利である。調合液体としての水および歯科用前装陶材
スリップの稠度に非常に近い稠度の使用は、歯科陶材術
では常用の方法（溝付法等）で液体を駆出することによ
る付加的な圧縮を可能にする。焼結工程は、常用の歯科
陶材焼成炉中で大きな費用なしに実施することができる
。これは、一方では成形されかつ焼結させるべき義歯が
存在するグラファイトボックスの使用によって達成され
てよい。このグラファイトボックスは、常用の歯科陶材
焼成炉中に配置され、かつ焼結温度において合金の卑金
属成分を酸化から保護することを保証する。他方、保護
ガスを陶材焼成炉に導入することによって、同様に酸素
分圧の十分な低減が達成されることができる。焼結後、
グラファイトボックス内の義歯は空気で冷却される。

微粒化された、主として球状の貴金属−合金および沈澱
された非常に微細の、主として球状の貴金属粉末から成
る粉末混合物を使用する際の方法の欠点として、この方
法に記載の焼結パラメーターでは焼結された状態におい
て最大の密度が得られずかつ殊に数回にわたる焼結の際
に焼結された義歯の密度は明らかに低下することが判明
した。しかし、数回の焼結は、橋義歯を製造する場合に
、複数の作業段階でまたは辺縁部の修正の際に必要であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って本発明の課題は、殊に常用の機器および方法を使
用しながら数回焼結する際、焼結された状態で最高な密
度を得ることができる、本明細書に首記した請求項１記
載の方法を発展させることである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、請求項１の特徴部の方法によって解決され
る。

焼結義歯の製造法の有利な実施態様は、請求項２または
６に記載の方法から明らかである。

成形されかつ圧縮された義歯は、空気で乾燥させた後（
５〜２５分）、例えばグラファイトボックス中に置かれ
、かつ１００〜４００℃の温度範囲で５〜４５分熱処理
される。その後、平均温度上昇５０〜３００に／分で８
００℃まで、かつ空気を用いてまたは保護ガス下に２０
〜２００に／分で予熱温度から焼結温度Ｔに加熱され、
この際焼結温度Ｔは（Ｔ　　　−２００固相線 ℃）と、（Ｔ　　　−７０℃）との間にあり、同相線 Ｔ固相線は焼結合金の固相線温度である。この温度で、
空気を用いてまたは保護ガス下に５〜４５分焼結させ、
引き続いて９００℃より低い温度範囲内で１〜５　Ｑ　
ＨＰａの真空下または保護ガス下に冷却する。冷却後、
義歯はグラファイトボックスから取り出すことができる
。

有利に焼結温度への加熱およびグラファイトボックス中
での焼結は空気を用いて実施され、９００℃より低い温
度範囲内での冷却は真空下で実施される。このことは、
殊に歯科技工所に通常設置されている機器の使用および
費用に関連して有利である。

１００〜４００℃の熱処理および焼結の有利な時間は５
〜２５分もしくは１０〜３０分である。

グラファイトボックス中での作業を断念する場合には、
保護ガス下に実施すべきであり、この際酸素分圧は５　
Ｘ　Ｉ　Ｑ−２ＨＰａ未満であるのが望ましい。これは
例えばアルプンを工業純度で使用する際に保証される。

常用の陶材炉の比較的に簡単な改造によって、これは実
現可能である。

この方法の特別な利点は、前記のパラメータ−１殊に真
空冷却で、数回にわたる焼結後も独立気孔の多孔度と対
になる十分に高い密度が達成されることである。

本発明方法では主として°球状の、２種以上の形態の分
布を有する粉末から成る混合物を使用する。この粉末混
合物を主に水から成る、しかし少量の電解質の添加物例
えば塩化ストロンチウム、塩化鋼または硝酸アンモニウ
ム、−価もしくは多価アルコール、セルロースあるいは
ポリエチレングリコールを含有していてよい調合液と共
に手またはこれに関して適当な撹拌機で混合してスリッ
プにし、この際スリップの稠度および成型特性は常用の
歯科陶材もしくは前装陶材の場合に相応する。

こうして調製されたスリップは、歯科陶材では常用の方
法で、供給すべき歯の高温安定性の型の上に塗布され、
かつそこで公知方法（例えば陶材冠の成形器具の溝付部
材（Ｒｉｆｆｅｌｔｅｉｌ　）超音波等での振動）によ
り圧縮される。この臥液体が表面に生じるが、布で吸い
取るかまたは熱い空気流で乾燥させる。スリップの塗布
前に、基部を液体で含浸するかまたは隔離することが好
ましく、このため基部によってスリップから湿分が除去
されない。

高い粗密度にまで圧縮された生圧縮粉は、徐々に乾燥さ
せるためにまず型の上で約５〜２５分空気に接するよう
に放置する。これは陶材焼成炉の通常≦５０℃の温度を
示す蓋板上で行なわれてもよい。その後、型の上にある
義歯は、義歯を完全に包囲するグラファイトボックスに
入れられる。

次に、義歯は温度が１００〜４００℃の間にある炉中で
５〜４５分間熱処理される。この熱処理は、場合によっ
てはなお残っている湿分または有機不純物を除去する役
割をする。この熱処理を本来の焼結前に行なわない場合
には、対壁に亀裂形成を惹き起こす。温度が４００６Ｃ
を上回り、かつ記載の時間に相応してその温度を維持す
る場合には、焼結義歯の密度の著しい低下が起こる。

熱処理後、グラ７アイトボツクスは、その中にある義歯
と共に焼結温度に加熱される。この際、十分に高い焼結
密度を達成するために、平均加熱速度５０　Ｋ　／　ｍ
ｉｎ以上で、殊に５０〜３００に／ｍｉｎで温度範囲を
４００〜８００℃の間で橋渡しすることが必要である。

低い加熱速度は低減された密度をまねく。

８００℃より高い温度で、平均加熱速度は有利に２０〜
２００に／分間で選択され、このことは全焼結時間に関
しても適切な時間をもたらす。

焼結義歯の密度は、焼結温度Ｔに左右される。

ところで、（Ｔ　　　−２００℃）およびＴ固相線固相
線 一７０℃）の間の温度範囲内で密度は最大値を示し、こ
の際正確な位置は再度特殊な合金に依存することが意想
外にも判明した。最大値は２０〜５０℃の温度範囲を越
えて拡大し、但し最大値を上回わりた後、密度の著しい
低下が観察される。２つの粉末混合物の２つの典型的な
曲線は、図面に認めることができる。

グラファイトボックス中での義歯の焼結は空気を用いて
または保護ガス下に実施することができる。有利には、
空気を用いて焼結される。

それというのも、得られる結果は、保護ガス下での焼結
より劣らないしかつ機器の費用も比較的小さいからであ
る。

焼結時間は５〜４５分であり。但し、通常１０〜３０分
の焼結時間ですでに最大の密度が達成されている。

グラファイトボックス中の焼結義歯を空気で冷却するこ
とにより、実際に第１回目の焼結段階後に高密度がもた
らされる。しかしながら、橋義歯を製造するため、また
は咬合、接触点もしくは辺縁部を修正するために、場合
によって結 は第二の焼メ段階を続けなければならない。同じ焼結作
業周期にもかかわらず、焼結義歯の密度は２回の焼結で
著しく低下する。

ところで、グラファイトボックス中にある義歯を５０〜
ｉ　ＨＰａの真空下で冷却することによって、焼結を数
回おこなっても密度の低下は阻止されることが意想外に
も判明した。義歯をく９００℃の温度に冷却する前に、
要求された真空が存在することは重要である。

グラファイトボックスなしでも焼結は可能で護 あるが、しかしながらその場合焼結は保メガス下で実施
しなければならないし、ここで前記の温度および時間に
関する表示は同様に有効である。保護ガスの酸素分圧は
、十分に高い密度を達成するために５　Ｘ　１　ｏ−′
！ＨＰａを上回ってはならない。その後、冷却は同様に
保護ガス下で行なうべきである。

〔実施例〕

本発明方法を以下の例につき詳説する。

１、スリップを粉末混合物１（第２表）から調合１（Ｈ
ｚ０９８％ポリエチレングリコール２％）の添加によっ
て、成形に適当な稠度に変える。

次に、スリップを刷毛を用いて液体で含浸した基部上に
塗布する。冠を完全に成形し、かつ形状を再度咬合器で
検査する。

陶材冠の成形器具で溝付することによってスリップを圧
縮する。表面から退出する液体を布で吸い取る。スリッ
プの良好な安定性は、咬合せ面の細部、例えば隆起また
は溝の形成を可能にする。圧縮後（表面からもはや湿分
は退出しない）、表面を削るかまたは彫ることによって
後処理してよく、従って微細な裂溝も焼結前に形成可能
である。完全に成形された冠は全焼結工程の間、基部の
上にある。乾燥のためにそれを陶材焼成炉の蓋板の上に
置き、かつ１５分後グ２ファイトボックスに入れる。グ
ラファイトボックスは、基部に相応する容量のグラファ
イト床および杯型のグラファイト蓋から成る。成形され
た冠を有するグラファイトボックスを炉内に置き、同時
に３００℃に加熱する１５分喪グラファイトボックスを
予め１０００℃に加熱された陶材焼成炉内に入れ、温度
を１０５０℃に上げる。１０５０℃の焼結温度は５分後
に達成され、このことは平均加熱速度１５０に／分に相
当する。焼結温度１０５０℃は、Ｔ固相ｉ−温度１２１
０℃より１３０℃低い（第２表参照）。２０分後、グラ
ファイトボックスを炉から取り出し、かつ空気で冷却す
る。咬合表面および周縁部において、数カ所の小さい修
正を実施することができる。引き続いて焼結された対土
で前記のように修正すべき場所が提供される。

その後、冠も前記の焼結作業周期を使用しながら再度焼
結する。密度の検査で１４．２１／ａｔ？の値が得られ
る。冷却を空気で実施したため、冠は大きすぎる。

・２１例１と同様にしてさらに別の冠を製造する。

しかしながら、１０５０℃での焼結の終了後、冠を有す
るグラファイトボックスを排気可能な冷却チャンバー中
に移す。グラファイトボックスを移した直後に冷却チャ
ンバーを約５　Ｑ　ＨＰａの真空になるまで排気する。

冷却された試料を約１５分後に取り出す。例１に記載の
ように、数カ所の小さい修正を実施する。冠を再度焼結
しかつ再度真空下で冷却する。歯型材をサンドブラスト
に供し、かつ密度を測定する。密度は１６．１　ｇ／ｃ
！ＩＬ３であり、多孔度は独立気孔のものである。冠を
仕上げ、かつ磨く。主模型上の辺縁部の間隙は平均４０
ＩＩｍである。

３、　インレーを製造するために粉末混合物２（第２表
）を使用する。それというのも、この合金が黄色であり
、かつ多くの患者にとって有利であるからである。特に
それはより低い０．２−の耐力および高められた延性を
有する。このことは、口腔内の周縁部との容易な適合を
可能にする。製造は、例２に記載の方法と同様に行なう
。

しかしながら、焼結作業周期は少し異なる。

空気での乾燥後、歯型基部上にあるインレー（グラファ
イトボックス中）を、７００℃に予熱され、開けられた
陶材焼成炉の焼成板上に置く。焼成板上の温度は約２５
０℃である。９分後、焼成板は自動的に入り、かつ炉は
焼結温度９４０℃に加熱される。さらに１５分後、試料
を炉から取り出し、冷却チャンバーに移し、かつそこで
５　Ｑ　ＨＰａの真空下に冷却する。歯型材をサンドブ
ラストに供し、インレーを仕上げ、主歯型上に置きかつ
研磨する。密度は１７．１．９／１３であり、多孔度は
独立気孔のものである。

研磨することによって、表面上にある気孔も閉鎖される
。周縁の間隙は約５０１ｒｍである。この際４００〜８
００℃の間の゛温度変化の速度は、平均で約１２０Ｋ／
分であり、８００℃と焼結温度との間の温度変化の速度
は平均で１００Ｋ／分である。Ｔ　　　＝１０４０℃（
第２表）。

固相線 同じ方法でパラジウム合金も加工することかでをる。

第１表は、例中で使用された合金の組成、その製造、粒
子の形および粒径を示し、それに対し第２表は例中で使
用された粉末混合物の組成を示す。

貨 ＼ ■ ■ 城 くｎ 乍 ぺ く

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２表に包含されている粉末混合物による義
歯の焼結密度が焼結温度に依存することを表わす線図で
ある。 Ｕ） Ｕ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二形態以上の粒径分布を有し、かつ主として球形で
   ある貴金属−または貴金属合金粉末混合物から成る金属
   構造マトリックスを、実質的に水から成る調合液と一緒
   に撹拌し、成形可能な、かつ調合液の駆出により圧縮可
   能なスリップにし、このスリップを用いて歯科陶材術で
   は常用の方法で、焼成支持体の役割をする供給すべき歯
   の型の上で義歯を成形し、続いて型の上でグラファイト
   ボックス中または保護ガス下に焼結させる、金属構造マ
   トリックスを有する焼結義歯の製法において、 成形されかつまず空気で５〜２５分乾燥された義歯を１
   ００℃〜４００℃で５〜４５分熱処理し、その後、平均
   温度上昇５０〜３００Ｋ／分で８００℃に加熱し、かつ
   平均温度上昇２０〜２００Ｋ／分で８００℃を上廻る温
   度で、空気を用いて（グラファイトボックス中）または
   保護ガス下に（Ｔ＿固＿相＿線−２００℃）および（Ｔ
   ＿固＿相＿線−７０℃）の間の焼結温度Ｔにもたらし、
   この際Ｔ＿固＿相＿線は焼結合金の固相線の温度であり
   、この温度で５〜４５分、空気を用いて（グラファイト
   ボックス中）または保護ガス下に焼結させ、引き続いて
   保護ガス下にまたはグラファイトボックスを使用し ５０〜１ＨＰａの真空下で、９００℃と室温との間の温
   度に冷却することを特徴とする金属構造マトリックスを
   有する焼結義歯の製法。 ２、熱処理を１００〜４００℃で５〜２５分間実施し、
   焼結を１０〜３０分間実施する請求項１記載の義歯の製
   法。 ３、焼結温度への加熱、焼結および冷却を保護ガス下に
   実施し、この際炉内の酸素分圧は ＜５×１０＾−＾２ＨＰａであるべきである請求項１又
   は２記載の義歯の製法。