JPH04327514A - 高温用埋没材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯科鋳造に使用する高温
用埋没材に関するもので、より詳細には、１０００℃以
上の融点を持つ合金またはガラスセラミックスを鋳造す
るときに用いる高温用埋没材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、歯科技工に使用する鋳造用埋没材
としてはシリカ（　ＳｉＯ２　）を主成分とした各種埋
没材が提供されている。その結合材の種類によって石膏
系埋没材、リン酸塩系埋没材、エチルシリケート系埋没
材などに分類される。

【０００３】金、銀のような比較的低い融点を有する金
属を鋳造するときは、石膏系埋没材が使用される。しか
し、ニッケル・コバルト合金、コバルト・クロム合金の
様な融点が１０００℃を越える金属／　合金を鋳造する
場合には石膏では耐熱性がないのでリン酸塩系埋没材、
エチルシリケート系埋没材が使用される。また、ガラス
セラミックスを鋳造成形に応用した歯冠修復材料用キャ
スタブルセラミックスが近年有望視されている。この材
料の特徴は、金属の鋳造法と同じロストワックス法によ
り作製されるため、従来のポーセレンの築盛法に比べ、
容易にしかも細部の忠実な再現が可能であり、熟練を必
要とする高度の技術は不要となった。このガラスセラミ
ックスの溶融温度は約１５００℃であるため耐熱性のあ
るリン酸塩系埋没材が使用されている。

【０００４】一般のリン酸塩系埋没材では、骨材の石英
、クリストバライトをピロリン酸マグネシウムＭｇ２　
Ｐ　２　Ｏ　７　で強固に結合していて、石英は１５５
０℃、Ｍｇ２　Ｐ　２　Ｏ　７　は１３８０℃とそれぞ
れ比較的低い融点を有していても、埋没材自体が高強度
、高熱伝導の特性を有していれば、石英とＭｇ２　Ｐ　
２　Ｏ　７　の相は鋳造体表面と反応する温度まで上昇
しないと考えられ、これによって高融点の材料を鋳造す
ることが可能であるとされる。

【０００５】その他、特開昭６０−１１０９　号公報に
は、シリカ８０〜９６重量％、酸化マグネシウム２　〜
１０重量％、第一リン酸アンモニウム２　〜１０重量％
、アルミナセメント０．０５〜３　重量％から成る組成
物で、加熱膨張率を高めた精密鋳造用埋没材が記載され
ている。

【０００６】また、特開昭６２　　２０４７４１号公報
にはガラスセラミックスを歯冠修復物材料として鋳造す
る場合、ガラスセラミックスと接する界面部分の埋没材
を窒化物材料で形成することによって埋没材とガラスセ
ラミックスとの反応が起こり難く、高品質な歯冠修復用
材料を鋳造可能とすることが記載されている。

【０００７】

【従来技術の課題】高温用埋没材としてリン酸塩系埋没
材は近年ますます多く使用される傾向に有り、加えて、
ガラスセラミックス材料の鋳造に使用される埋没材には
更に高い温度の耐熱性が要求されるようになってきた。

【０００８】しかし、一般の埋没材は強度が大きいため
、実際には鋳造体の取り出しが難しくなるという欠点を
有し、特に鋳造体がガラスセラミックスの場合には鋳造
体を破壊してしまう恐れがある。一方、強度の弱いもの
であると逆に熱伝導性が低下するため、温度が上昇して
しまい骨材の石英相が軟化し鋳造体に対する焼き付きが
おこる。

【０００９】また、前記特開昭６２−２０４７４１　号
公報のように高温のガラスセラミックスと接する界面部
分だけ窒化物材料などの耐熱材で補強しようとする方法
の場合、この材料と本体の埋没材との熱膨張率の差が大
きいため、埋没材表面にひび割れを起こす危険性が高い
。

【００１０】また、ガラスセラミックス材料の鋳造には
材料の鋳造収縮分を補うだけの充分な膨張率を有するこ
とが埋没材に要求される。そのため、石英、クリストバ
ライトのシリカが、α→β転移により膨張することから
、歯科用埋没材として一般的に使用されている。前記特
開昭６０−１１０９　号公報においては、石英、クリス
トバライトのシリカ（　　ＳｉＯ２　）　が８０〜９６
重量％も占めており、そのうち石英は約４０重量％であ
る。しかし耐熱性を考えたとき、石英は１５５０℃、ク
リストバライトは１７２３℃の融点をそれぞれ持つため
、１５００℃以上の融点を持った材料を鋳造すると石英
が鋳造体表面に焼き付き、鋳肌面が荒くなる恐れがある
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記に鑑みて、本発明は
酸化マグネシウム（ＭｇＯ　）３　〜１０重量％、第一
リン酸アンモニウム（ＮＨ　４　Ｈ　２　ＰＯ４　）４
〜１０重量％、クリストバライト（ＳｉＯ２　）５〜５
０重量％、酸化アルミニウム（　Ａｌ２　Ｏ　３　）２
０　〜８０重量％から成る高温用埋没材、加えて上記組
成物のうちクリストバライト（　ＳｉＯ２　）、及び酸
化アルミニウム（Ａｌ２　Ｏ　３　）の平均粒径が２　
〜４０μｍ　であることを特徴とする高温用埋没材を提
供する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実験１ 先ず、本発明の組成を特定するため次のような実験を行
った。表１　のような調合組成の粉成分と５０体積％の
水と５０体積％の３０％コロイダルシリカからなる液成
分を混合比０．２６ｍｌ／ｇで真空練和機で混合後、外
径φ１１、高さ７ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ　のキャップ形
状のワックスパターンをこれに埋没した。また、φ８　
×５４の形状の空洞をもつシリコンゴム製の型に埋没材
を流し込んで加熱膨張率測定用試験体とした。

【００１３】

【表１】

【００１４】硬化終了後、〔室温→１０℃／　分→３０
０　℃×３０分→１５℃／　分→８００　℃×６０分→
１０℃／　分→６００　℃〕の焼成プログラムに従って
上記ワックスパターンを焼却した。４０．４重量％Ｃａ
Ｏ　、３４．６重量％　ＳｉＯ２　、１５．５重量％Ｐ
　２　Ｏ　５　、３．７　重量％ＭｇＯ　、３．４　重
量％Ａｌ２　Ｏ　３　、１．１　重量％ＴｉＯ　２　、
０．５　重量％Ｆ　２　、０．１　重量％ＣｅＯ　２　
、０．７　重量％の着色剤の組成を持ったガラスセラミ
ックスを１５００℃で溶融後、６００　℃に加熱された
鋳型で遠心鋳造した。その後、７５０　℃で１０分間ア
ニール処理してから冷却した。その後鋳造体を埋没材か
ら取り出し、上記キャップ形状試験体内面の表面粗さに
ついて評価した。その結果を表１　に示す。尚、上記硬
化後、上記φ８　×５４の形状を有する試験体を７００
　℃まで加熱されたときの膨張率である加熱膨張率につ
いて評価した。その結果もまた表１　に示す。

【００１５】表１から明らかなように、試料１　ではＡ
ｌ２　Ｏ　３　とクリストバライトの量が少ないため膨
張率が不足している。試料４ではクリストバライトの量
が少なく、かつ石英の量が増加したため表面粗さＲａは
大きい。試料８　は結合材の量が多いため埋没材の表面
が硬すぎる。試料９　はＭｇＯ　の量が不足するため逆
に埋没材の表面が柔らかすぎる。試料１３は　ＮＨ　４
　Ｈ　２　ＰＯ４　の量が不足するため表面粗さＲａが
大きすぎる。また、試料１５はＭｇＯ　が過剰にあるた
め表面粗さＲａが大きすぎる。

【００１６】一方、本発明の高温用埋没材においてはリ
ン酸塩系埋没材の主成分である石英をより高い融点を持
つのＡｌ２　Ｏ　３　に置換することによって耐熱性が
向上させてある。これは、石英は５７３　℃においてα
→β転移によって大きな膨張を起こすため、約６００　
℃までは大きな膨張率を有しているが、６００　℃以上
の温度においては膨張率がゼロであるが、これに対して
Ａｌ２　Ｏ　３　は低温においても高温においても６〜
９　×１０−６／℃の膨張率を有していて、本発明の組
成においては６００　℃以上でも膨張が起こることを利
用したものである。仮に、鋳型温度６００　℃にして１
５００℃の溶融物を鋳造したとき、鋳型は６００　℃以
上に昇温され膨張するが、その後の冷却過程で鋳造物の
凝固収縮分をこの時に起きた膨張率で補充することがで
きる。

【００１７】また、本発明の高温用埋没材の成分である
ＭｇＯ　と第一リン酸アンモニウム（　　ＮＨ　４　Ｈ
　２　ＰＯ４　）　には次の反応が起きる。

【００１８】

【化１】

【００１９】（１）　式において　ＮＨ　４　Ｈ　２　
ＰＯ４　とＭｇＯ　の重量比は２．９：１　であるが、
ＭｇＯ　は水に難溶性のためＭｇＯ　を過剰に添加しな
いと未反応の　ＮＨ　４　Ｈ　２　ＰＯ４　が残る。こ
れは鋳肌荒れの原因になるので、ＭｇＯ　は　ＮＨ　４
　Ｈ　２　ＰＯ４　に対して１　／２．９以上添加され
ることが必要とされる。更に、ＭｇＯ　が３　重量％未
満では結合材の効果が低いため埋没材の強度が低くなっ
てしまう。一方、ＭｇＯ　が１０重量％を越える場合、
未反応のＭｇＯ　が残り、Ｃｏ−Ｃｒ合金の鋳造時にＣ
ｒ２　Ｏ　３　との反応によって焼き付けを生じてしま
う。更に、　ＮＨ　４　Ｈ　２　ＰＯ４　が４　重量％
未満では結合剤としての効果が高すぎるため埋没材が硬
くなり過ぎる。

【００２０】また、耐熱性向上のための成分であるＡｌ
２　Ｏ　３　が２０重量％未満では、耐熱性向上効果が
充分得られない。一方、８０重量％を越えると膨張率不
足によって凝固収縮分を充分補充することができない。

【００２１】また、クリストバライトは加熱時に埋没材
の膨張に寄与するものであるが、５重量％未満では効果
がなく、逆に５０重量％を越えると加熱膨張率が大きす
ぎる。

【００２２】ところで、鋳造収縮分を補償する要素とし
て硬化膨張率と加熱膨張率がある。クリストバライトの
添加は、２７０　℃付近のそのα→β転移による膨張を
利用すのものであるが、加熱膨張率だけで凝固収縮分を
補充しようとするとするとクリストバライトの添加量が
増大してしまって、耐熱性の向上を望むことは出来ない
し、高価なクリストバライトのために埋没材そのものが
高価となってしまい経済的でなくなってしまう。従って
、室温より若干高めの温度での膨張率である硬化膨張率
を増大させる方法も考慮しなければならないが別途実験
の結果、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸などの
カルボン酸類を１　重量％添加したところ硬化膨張率を
約１　％得ることができることが確認された。その実験
を次に説明する。

【００２３】実験２ 表２に示す組成の埋没材を用意し、硬化膨張率、加熱膨
張率、また、その両者の和である総膨張率について評価
しその結果を同表に示した。なお、硬化膨張率について
はＪＩＳ　の方法にしたがって測定した。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２に示すとおり試料１７と１８ではカル
ボン酸の微量添加によって硬化膨張率が増大し、総膨張
率が約１．５　％以上となっている。 実験３ 次に、本発明の高温用埋没材で作製したガラスセラミッ
クス以外の材料の鋳造体の特性を見るために表２　の試
料１７を用いて６５重量％Ｃｏ−３５　重量％Ｃｒ合金
を前記実験１と同様な方法で作製した結果、上記鋳造体
には埋没材との焼き付けが起こらないことが確認された
。

【００２６】実験４ 次に、表３　のような組成の埋没材において本発明の高
温用埋没材の骨材である、Ａｌ２　Ｏ　３　、及びクリ
ストバライトの粒度を変え、これらの埋没材の粉成分と
実験１　と同じ液成分を練和し、そのときの稠度を評価
した、その結果を表３　に示した。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３に示すように、骨材の成分である粉末
の平均粒径が４０μｍ　を越す場合、練和時に均一なペ
ースト状態が得られにくいことが判る。

【００２９】ＪＩＳ　規格のＴ６６０１　歯科鋳造用埋
没材によれば、その粉末度は７４μｍ　（２００メッシ
ュ）　のふるいを８５％以上通過、１４９　μｍ　（１
００メッシュ）　を９５％以上通過、５００μｍ　（３
２　メッシュ）　を１００　％通過しなければならない
としている。また、長谷川らの報告によれば（　『歯科
鋳造学』、医歯薬出版（　株）　、東京、１９７６）　
、市販の鋳造用埋没材の粒度分布は、半水石膏が主成分
である石膏系埋没材は５０μｍ　以下の細かい粒度であ
る。

【００３０】一方、一般のリン酸塩系埋没材の場合は粒
度分布が５０μｍ以上の粗い粒度のものを使用している
。 しかし、主成分の骨材の粒度が大きいと、練和時に均一
なペースト状にならないため、結合材の量を増加したり
、混合比を大きくする必要があり、結果として埋没材の
耐熱性などの特性劣化につながる。

【００３１】本実験で判ったようにクリストバライト、
及びＡｌ２　Ｏ　３　の平均粒度が４０μｍ　を越える
と練和性が低下し均一な鋳型が出来ず、また一方、２　
μｍ　より小さい場合は緻密になり過ぎて通気性が悪く
なるのであるが、本発明によれば、骨材の主成分である
クリストバライト、及びＡｌ２　Ｏ　３　の平均粒径を
２　〜４０μｍ　とすることによって均一なペースト状
態が得られる。

【００３２】実験５ 最後に、本発明の有効性を確認するため表４　に示すよ
うな２つの組成の試料のうち一つは本発明の組成範囲内
にあるもの、もう一方は本発明の組成範囲外のものを用
意して比較実験を行った。

【００３３】

【表４】

【００３４】粉成分と液成分との混合比は本発明の組成
範囲内にある試料２９では０．２６ｍｌ／ｇ、一方、本
発明の組成範囲外である試料３０では０．２３ｍｌ／ｇ
とし、テーパ角度６　°の適合試験用金型（　東京技研
製、ＦＣ・Ｒ３・Ｋ１００）　を用いてキャップ状のワ
ックスパターンを植立し、その他の条件は実験１　と同
一にして２　つの鋳造体を作製した。そして、この鋳造
体に対して適合状態、表面粗さ、及び内面の表層の組織
を評価しその結果を表５　に示した。

【００３５】

【表５】

【００３６】表５に示すとおり、本発明の組成範囲内で
ある試料２９は本発明の組成範囲外である試料３０に比
べて鋳肌が良好であることが判る。これは、ガラスセラ
ミックスと反応しやすい石英を、反応しにくいＡｌ２　
Ｏ３　に置換したためと考えられる。更にＪＩＳ　規格
による破砕強度を測定したところ、試料３０では１００
Ｋｇ／ｃｍ２　に対して試料２９では２０Ｋｇ／ｃｍ　
２　であった。

【００３７】

【効果】本発明の高温用埋没材を用いると、ニッケル・
コバルト合金やコバルト・クロム合金などの融点が１０
００℃を越える金属／　又は合金を鋳造することができ
る。更に、従来の埋没材に使用していた石英をＡｌ２　
Ｏ３　に置換してあることによって、ガラスセラミック
スの鋳造において焼き付けが起こりがちであった欠点を
克服し、よって歯冠修復材料用キャスアタブルセラミッ
クスの信頼性向上が得られる。加えて、効果な石英を使
用しないための経済的な効果も得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化マグネシウム（ＭｇＯ　）３　〜１０
   重量％、第一リン酸アンモニウム（ＮＨ　４　Ｈ　２　
   ＰＯ４　）４〜１０重量％、クリストバライト（ＳｉＯ
   ２　）５〜５０重量％、酸化アルミニウム（　Ａｌ２　
   Ｏ　３　）２０　〜８０重量％から成る高温用埋没材。
2. 【請求項２】クリストバライト（　ＳｉＯ２　）、及び
   酸化アルミニウム（Ａｌ２　Ｏ　３　）の平均粒径が２
   　〜４０μｍ　であることを特徴とする請求項１の高温
   用埋没材。