JPH0543317A - Production of orthodontic component - Google Patents

Production of orthodontic component

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JPH0543317A
JPH0543317A JP22519391A JP22519391A JPH0543317A JP H0543317 A JPH0543317 A JP H0543317A JP 22519391 A JP22519391 A JP 22519391A JP 22519391 A JP22519391 A JP 22519391A JP H0543317 A JPH0543317 A JP H0543317A
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JP
Japan
Prior art keywords
yttrium oxide
polyvinyl alcohol
wax
injection molding
binder material
Prior art date
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Pending
Application number
JP22519391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Enboku
正和 遠北
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP22519391A priority Critical patent/JPH0543317A/en
Publication of JPH0543317A publication Critical patent/JPH0543317A/en
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  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain orthodontic components of complicated shape excellent in mechanical strength and appearance characteristics by injection molding process. CONSTITUTION:A powder mixture, 0.5-8mol% in yttrium oxide content, of yttrium oxide and zirconium oxide is mixed with polyvinyl alcohol, and the resulting mixture is then incorporated with a binder comprising (A) wax 50-90 deg.C in softening point and (B) a thermoplastic polymer 100-300g/10min in MFR to prepare a kneaded product for injection molding, which is, in turn, put to injection molding to effect binder removal followed by sintering, thus obtaining the objective components.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス製の歯列
矯正部品の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an orthodontic component made of ceramics.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、歯の表面に接着して使用されるセラ
ミックス製の歯列矯正部品としては、見栄えがよく外観
特性に優れていることから、透光性の酸化アルミニウム
製品が使用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a translucent aluminum oxide product has been used as a ceramic orthodontic part that is used by being adhered to the surface of a tooth because it has a good appearance and excellent appearance characteristics. ..

【0003】ところで歯列矯正部品は三次元的に複雑な
形状を有するものであるため、従来のセラミックス製歯
列矯正部品は、一般にセラミックス粉末をプレス成形し
た後に焼結を行ない、次いで切削加工を行うことにより
製造されている。この場合、酸化アルミニウム単体では
透光性がでないので、焼結助剤として微量の酸化マグネ
シウムが添加されている。酸化マグネシウムの役割は、
焼結の最終段階で結晶粒の粒成長を抑制し、焼結体内部
に含まれる気孔の消滅を促進するというものである。
By the way, since the orthodontic component has a three-dimensionally complicated shape, the conventional ceramic orthodontic component is generally formed by press-molding ceramic powder, followed by sintering, and then cutting. It is manufactured by doing. In this case, since aluminum oxide alone has no translucency, a small amount of magnesium oxide is added as a sintering aid. The role of magnesium oxide is
In the final stage of sintering, grain growth of crystal grains is suppressed and the disappearance of pores contained inside the sintered body is promoted.

【0004】しかしながら、上述した従来の酸化アルミ
ニウム製品では、結晶粒径のばらつきが大きく、不可避
の残留気孔の大きさも大であり、十分な透光性を有して
おらず、また機械的強度も不足していた。これらの原因
としては、従来の酸化アルミニウム製品は、プレス成形
法により成形されていたことにあるものと考えられてい
る。即ち、プレス成形では、成形体に均一に圧力が加わ
らず、金属酸化物粉末の充填密度が成形体の各部分でば
らつき、その結果、焼結された最終製品(焼結体)にお
ける密度(気孔の大きさ、気孔の数に対応する)及び結
晶粒径が各部分でばらつくためと考えられる。またプレ
ス成形では、三次元的に複雑な形状を得ることが困難で
あるために、焼結後に切削加工が行われるが、切削加工
の際に焼結体表面にヘアークラックと称する微細なクラ
ックが生じることがあり、これによって歯列矯正部品の
機械的強度が低下し、その使用中における破壊の原因と
もなっていた。
However, in the above-mentioned conventional aluminum oxide products, there are large variations in the crystal grain size, the size of the unavoidable residual pores is large, and they do not have sufficient translucency and mechanical strength. I was running out. It is considered that the cause of these is that the conventional aluminum oxide products were molded by the press molding method. That is, in press molding, the pressure is not uniformly applied to the compact, and the packing density of the metal oxide powder varies among the parts of the compact, and as a result, the density (pores) in the sintered final product (sinter) is reduced. , And the grain size vary depending on the part. Further, in press molding, since it is difficult to obtain a three-dimensionally complicated shape, cutting is performed after sintering, but during the cutting, fine cracks called hair cracks are formed on the surface of the sintered body. Occurrence, which reduced the mechanical strength of the orthodontic component and also caused its failure during use.

【0005】そこでプレス成形法を用いずに、射出成形
法により歯列矯正部品を製造する方法が提案されてい
る。この方法は、セラミックス粉末と有機バインダーか
らなる混合物を所定形状の金型内に射出成形し、得られ
た射出成形体について脱バインダーを行なった後、焼結
処理を行って最終製品に仕上げるというものであり、こ
の方法によれば、機械加工を行うことなく、三次元的に
複雑な形状を有する歯列矯正部品が製造される。
Therefore, there has been proposed a method of manufacturing an orthodontic component by an injection molding method without using the press molding method. In this method, a mixture of ceramic powder and an organic binder is injection-molded in a mold of a predetermined shape, the resulting injection-molded body is debindered, and then sintered to complete the final product. According to this method, an orthodontic component having a three-dimensionally complicated shape is manufactured without machining.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
射出成形法においては、透光性の点では満足し得るもの
の、未だ機械的強度が優れた歯列矯正部品を製造するこ
とはできなかった。この原因は、アルミナ−マグネシア
系材料の強度が曲げ強度で最大40kg/mm2 程度であると
いう材料自体の強度不足が原因である。
However, in the above injection molding method, it has been impossible to manufacture an orthodontic part having excellent mechanical strength, although it is satisfactory in terms of translucency. The cause is that the strength of the alumina-magnesia-based material is about 40 kg / mm 2 at the maximum in bending strength, and the strength of the material itself is insufficient.

【0007】従って本発明は、歯列矯正部品として使用
されるための重要な特性である外観特性(即ち、見栄え
がよいこと)を損なうことなく、機械的強度が大幅に改
善された歯列矯正部品を製造することが可能な方法を提
供することを目的とする。
[0007] Therefore, the present invention is an orthodontic treatment in which the mechanical strength is greatly improved without impairing the appearance characteristic (that is, good appearance) which is an important characteristic for use as an orthodontic component. It is an object to provide a method by which parts can be manufactured.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、酸化イ
ットリウム含量が 0.5〜8 モル%となるように調合され
た酸化イットリウムと酸化ジルコニウムとの金属酸化物
混合粉末に、ポリビニルアルコールを全体の1〜10重量
%となるように混合して、酸化イットリウムを均一に分
散させる工程、酸化イットリウム粉が均一に分散された
前記混合粉末に、軟化点 (JIS K 7206) が50〜90℃のワ
ックス類とメルトフローレート (ASTM D 1236, 230℃)
が 100〜300 g/10分の熱可塑性プラスチックとから成
るバインダー材を、該バインダー材と前記ポリビニルア
ルコールとの合計量が全体の35〜70容量%となるように
添加して混練する工程、前記混練物を所定形状の成形体
に射出成形する工程、前記成形体から、前記ポリビニル
アルコール及びバインダー材を除去する工程、及び、前
記ポリビニルアルコール及びバインダー材が除去された
成形体を、酸化性雰囲気中において、1300〜1700℃で焼
結する工程、から成る歯列矯正部品の製造方法が提供さ
れる。
According to the present invention, polyvinyl alcohol is added to a metal oxide mixed powder of yttrium oxide and zirconium oxide prepared to have an yttrium oxide content of 0.5 to 8 mol%. 1 to 10% by weight, a step of uniformly dispersing the yttrium oxide, the mixed powder in which the yttrium oxide powder is uniformly dispersed, the softening point (JIS K 7206) wax of 50 ~ 90 ℃ And Melt Flow Rate (ASTM D 1236, 230 ℃)
A step of adding and kneading a binder material composed of 100 to 300 g / 10 min of thermoplastic resin so that the total amount of the binder material and the polyvinyl alcohol is 35 to 70% by volume of the whole, Injecting the kneaded product into a molded product of a predetermined shape by injection molding, removing the polyvinyl alcohol and the binder material from the molded product, and removing the polyvinyl alcohol and the binder material from the molded product in an oxidizing atmosphere. In the above, there is provided a method for manufacturing an orthodontic component, which comprises a step of sintering at 1300 to 1700 ° C.

【0009】金属酸化物混合粉末 本発明においては、出発原料として、酸化イットリウム
粉末が 0.5〜8 モル%であり、残部が酸化ジルコニウム
粉末である金属酸化物混合粉末を用いることが重要であ
る。
Metal Oxide Mixed Powder In the present invention, it is important to use, as a starting material, a metal oxide mixed powder in which yttrium oxide powder is 0.5 to 8 mol% and the balance is zirconium oxide powder.

【0010】例えば優れた機械的強度を発現させるため
には、後述する焼結により得られる焼結体の相対密度を
少なくとも99%とすることが必要である。酸化イットリ
ウムは、前述した通り、焼結の最終段階での結晶粒の成
長を抑制し、これにより結晶粒界内部のポアの消滅の促
進及び焼結密度の向上に寄与し、また結晶粒の大きさを
揃えるように作用する。従って、酸化イットリウムは、
機械的強度の向上に大きな役割を果たすものである。上
記金属酸化物混合粉末における酸化イットリウム粉末の
含有量が 0.5モル%未満では、このような効果が十分に
発揮されず、焼結体の密度が十分に高くならず、歯列矯
正部品として使用するのに充分な機械的強度が得られな
い。また酸化イットリウム粉末の含有量が 8モル%より
も多い場合には、焼結体の結晶粒界に、破壊の原因とな
る酸化イットリウムあるいは酸化イットリウムと酸化ジ
ルコニウムの複合酸化物が形成され、機械的強度が低下
し、また焼結体の色も黄色を呈するようになり、外観の
面からも歯列矯正部品として不満足なものとなる。
For example, in order to exhibit excellent mechanical strength, it is necessary to set the relative density of the sintered body obtained by the sintering described below to at least 99%. As described above, yttrium oxide suppresses the growth of crystal grains in the final stage of sintering, thereby promoting the disappearance of pores inside the grain boundaries and improving the sintering density, and the size of the crystal grains increases. It acts to align the height. Therefore, yttrium oxide is
It plays a major role in improving mechanical strength. When the content of the yttrium oxide powder in the metal oxide mixed powder is less than 0.5 mol%, such an effect is not sufficiently exhibited, the density of the sintered body is not sufficiently high, and it is used as an orthodontic part. Cannot obtain sufficient mechanical strength. When the content of yttrium oxide powder is more than 8 mol%, yttrium oxide or a composite oxide of yttrium oxide and zirconium oxide, which causes destruction, is formed at the crystal grain boundaries of the sintered body, and The strength decreases, and the color of the sintered body becomes yellow, which is unsatisfactory as an orthodontic component from the aspect of the appearance.

【0011】本発明において、この混合物の調製に使用
する酸化イットリウム粉末及び酸化ジルコニウム粉末と
しては、それぞれ市販のものを用いることができるが、
優れた機械的強度を発現させるために高純度のものを使
用することが好適である。また、焼結密度を向上させ、
良好な機械的強度を発現させるためには、これらの平均
粒径は0.01〜1 μm の範囲にあるものを使用することが
望ましい。平均粒径が1μm よりも大きい粉末を使用す
ると、最終製品である焼結体の密度を高くすることが困
難となり、機械的強度が不満足なものとなる場合があ
る。また0.01μmよりも小さい粉末を用いると、後述す
る射出成形のために使用するバインダーの量が多くな
り、その結果として、セラミックス粉末の初期充填密度
が低くなり、密度の高い焼結体を得ることが困難となる
おそれがある。
In the present invention, as the yttrium oxide powder and the zirconium oxide powder used for preparing this mixture, commercially available products can be used, respectively.
It is preferable to use a highly pure one in order to exhibit excellent mechanical strength. It also improves the sintering density,
In order to exhibit good mechanical strength, it is desirable to use those having an average particle size in the range of 0.01 to 1 μm. If a powder having an average particle size of more than 1 μm is used, it becomes difficult to increase the density of the sintered product as a final product, and mechanical strength may become unsatisfactory. If a powder smaller than 0.01 μm is used, the amount of binder used for injection molding described later will increase, and as a result, the initial packing density of the ceramic powder will decrease, and a sintered body with a high density can be obtained. May be difficult.

【0012】射出成形用混練物の調製 本発明においては、上述した金属酸化物混合粉末にポリ
ビニルアルコールを加えて均一な混合物とした後に、バ
インダー材を加えて混練を行うことにより、射出成形用
の混練物の調製を行うものである。ここで使用されるポ
リビニルアルコールは、界面活性剤的な作用を有するも
のであり、バインダー材との混練に先立って、このポリ
ビニルアルコールを配合しておくことにより、酸化イッ
トリウム粉末が酸化ジルコニウム粉末中に均一に分散さ
れるという利点が達成される。このポリビニルアルコー
ルは、金属酸化物粉末との合計量を基準として、 1〜10
重量%、特に2〜6重量%の割合で使用される。ポリビ
ニルアルコールの使用量が1重量%未満あるいは10重量
%を越えるときには、酸化ジルコニウム粉末中に酸化イ
ットリウムが均一に分散されず、その結果として、最終
製品(焼結体)の機械的強度がその部分によって異なっ
てしまう。
Preparation of Kneaded Product for Injection Molding In the present invention, polyvinyl alcohol is added to the above-mentioned metal oxide mixed powder to form a uniform mixture, and then a binder material is added to carry out kneading to obtain a mixture for injection molding. The kneaded product is prepared. The polyvinyl alcohol used here has a surfactant-like action, and by mixing this polyvinyl alcohol prior to kneading with the binder material, yttrium oxide powder is added to the zirconium oxide powder. The advantage of being evenly distributed is achieved. This polyvinyl alcohol has a total amount of 1 to 10 based on the total amount of the metal oxide powder.
It is used in proportions by weight, in particular 2-6% by weight. When the amount of polyvinyl alcohol used is less than 1% by weight or more than 10% by weight, yttrium oxide is not uniformly dispersed in the zirconium oxide powder, and as a result, the mechanical strength of the final product (sintered body) is partly affected. It depends on

【0013】またこのポリビニルアルコールとしては、
平均重合度が 500〜2500、及び平均ケン化度が66%以上
のものが好適に使用される。このポリビニルアルコール
と、前述した金属酸化物混合粉末との混合は、それ自体
公知の種々の方法により行うことができるが、例えばフ
ァインセラミックスでしばしば用いられるスプレードラ
イヤーにより顆粒粉を作製する方法が最も好適である。
As the polyvinyl alcohol,
Those having an average degree of polymerization of 500 to 2500 and an average degree of saponification of 66% or more are preferably used. Mixing of this polyvinyl alcohol and the above-mentioned metal oxide mixed powder can be carried out by various methods known per se, for example, a method of producing granule powder by a spray dryer often used in fine ceramics is most preferable. Is.

【0014】ポリビニルアルコールが混合され、酸化イ
ットリウムが均一に分散された混合物には、バインダー
材が加えられて射出成形用混練物が調製される。ここで
使用されるバインダー材は、後述する射出成形を有効に
行うために使用されるものであり、軟化点 (JIS K 720
6) が50〜90℃の範囲にあるワックス類と、メルトフロ
ーレート(MFR, ASTM D 1236, 230℃) が 100〜300 g/
10分の範囲にある熱可塑性プラスチックとから成るもの
である。
A polyvinyl alcohol is mixed and yttrium oxide is uniformly dispersed in the mixture, and a binder material is added to the mixture to prepare a kneaded product for injection molding. The binder material used here is used for effectively performing the injection molding described below, and has a softening point (JIS K 720
6) Waxes in the range of 50 to 90 ° C and melt flow rate (MFR, ASTM D 1236, 230 ° C) of 100 to 300 g /
It consists of thermoplastics in the range of 10 minutes.

【0015】ワックス類は、射出成形時の流動性向上に
寄与するものであり、かかるワックス類としては、例え
ばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワック
ス、低分子量ポリエチレンワックス、変性ワックス、ア
タクチックポリプロピレン等を挙げることができる。こ
の軟化点が50℃よりも低い場合には、射出成形のサイク
ルタイムが長くなり、また軟化しやすいために成形時の
作業性が低下する等の不都合を生じる。また軟化点が90
℃よりも高い場合には、流動性が低下し、さらに熱分解
点が高くなるので、脱バインダー性が低下する。
The waxes contribute to improving the fluidity at the time of injection molding, and examples of such waxes include paraffin wax, microcrystalline wax, low molecular weight polyethylene wax, modified wax, atactic polypropylene and the like. You can If the softening point is lower than 50 ° C, the cycle time of injection molding becomes long, and the softening point is likely to be softened, resulting in a decrease in workability during molding. The softening point is 90
When the temperature is higher than 0 ° C, the fluidity is lowered and the thermal decomposition point is further raised, so that the debinding property is lowered.

【0016】また前記熱可塑性プラスチックは、射出成
形後の成形体の形状保持に寄与するものであり、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリ
スチレン等を例示することができる。MFRが 100g/
10分よりも低い場合には、射出成形性が不満足なものと
なり、また 300g/10分よりも高い場合には、射出成形
体の強度や形状保持性が低くなる。
Further, the thermoplastic resin contributes to maintaining the shape of the molded product after injection molding, and examples thereof include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylate copolymer, polystyrene and the like. It can be illustrated. MFR is 100g /
If it is lower than 10 minutes, the injection moldability will be unsatisfactory, and if it is higher than 300 g / 10 minutes, the strength and shape retention of the injection molded product will be low.

【0017】これらのワックス類と熱可塑性プラスチッ
クとは、その種類によっても異なるが、一般に重量基準
で、4:1〜1:4、特に3:1〜1:3の割合で使用
されることが好適である。
These waxes and thermoplastics differ depending on their types, but they are generally used in a weight ratio of 4: 1 to 1: 4, and particularly 3: 1 to 1: 3. It is suitable.

【0018】本発明において、上述したバインダー材
は、前述したポリビニルアルコールとの合計量で、混練
物当たり、35〜70容量%の割合で使用されることが必要
である。35容量%よりも少ないと、混練物の流動性が低
下して射出成形が困難となり、また70容量%を超える
と、脱バインダーが非常に困難となり、最終製品の透光
性が低下する等の不都合を生じる。またバインダー材と
の混練は、ニーダー、各種ミキサー等の混練装置を用い
て容易に行うことができる。
In the present invention, it is necessary that the above-mentioned binder material is used in a total amount of 35 to 70% by volume based on the kneaded material in the total amount with the above-mentioned polyvinyl alcohol. If it is less than 35% by volume, the fluidity of the kneaded product will be reduced, making injection molding difficult, and if it is more than 70% by volume, debinding will be very difficult and the transparency of the final product will decrease. It causes inconvenience. The kneading with the binder material can be easily performed using a kneading device such as a kneader or various mixers.

【0019】射出成形 次いで、前記工程で調製された混練物を所望の型を有す
る金型内に射出し、目的とする型を有する成形体を得
る。この射出成形は、通常のプラスチックの射出成形で
用いられている設備、装置をそのまま利用して行うこと
ができる。射出条件は、一般に加熱温度を80℃〜200
℃、射出圧力を 500〜2000kg/cm2 とすることが望まし
い。プレス成形の場合には、成形体に均一に応力がかか
らず、セラミックス粉末の充填密度が不均一な分布を示
し、その結果として得られる焼結体の機械的強度が不満
足なものとなるが、本発明では射出成形を採用している
ために、このような問題を有効に回避することが可能と
なる。
Injection Molding Next, the kneaded material prepared in the above step is injected into a mold having a desired mold to obtain a molded product having a target mold. This injection molding can be carried out by directly using the equipment and devices used in ordinary plastic injection molding. The injection conditions are generally heating temperature of 80 ℃ ~ 200
It is desirable that the temperature and the injection pressure be 500 to 2000 kg / cm 2 . In the case of press molding, stress is not evenly applied to the molded body, and the packing density of the ceramic powder shows an uneven distribution, resulting in an unsatisfactory mechanical strength of the sintered body. Since the present invention adopts injection molding, it is possible to effectively avoid such a problem.

【0020】脱バインダー 次いで、上記成形体について脱バインダーを行い、成形
体に含まれているポリビニルアルコール及びバインダー
材の除去を行う。この脱バインダーは、通常、大気中あ
るいは窒素ガス等の不活性雰囲気中において、前述した
ポリビニルアルコール及びバインダー材の熱分解温度以
上に加熱することによって容易に行うことができる。
The debinder then performed to remove the binder for the shaped body, to remove the polyvinyl alcohol and the binder material contained in the molded body. This debinding can be easily carried out usually by heating in the air or in an inert atmosphere such as nitrogen gas to the above-mentioned thermal decomposition temperature of polyvinyl alcohol and the binder material.

【0021】焼結処理 上記の脱バインダーに引き続いて焼結処理が行われる。
本発明においては、この焼結を大気中あるいは酸素雰囲
気中などの酸化雰囲気中で行うことが必要であり、これ
により得られる焼結体は白色を呈し、歯列矯正部品とし
て好ましい外観を有するものとなる。還元性雰囲気ある
いはアルゴンガス等の不活性雰囲気中では変色を生じ、
白色を呈しない。
Sintering Treatment Following the above debinding, a sintering treatment is performed.
In the present invention, it is necessary to perform this sintering in an oxidizing atmosphere such as the air or an oxygen atmosphere, and the sintered body obtained by this exhibits a white color and has a desirable appearance as an orthodontic part. Becomes Discoloration occurs in a reducing atmosphere or an inert atmosphere such as argon gas,
Does not appear white.

【0022】また焼結温度は1300〜1700℃、好ましくは
1400〜1600℃の範囲とされる。1300℃よりも低い温度で
は、得られる焼結体の相対密度が充分に向上せず、その
結果として、機械的強度が低下し、また1700℃より高い
温度で焼結を行うと、焼結途中で表面からイットリウム
が蒸発し、焼結後の相対密度が向上しない。
The sintering temperature is 1300 to 1700 ° C., preferably
It is set in the range of 1400 to 1600 ℃. At a temperature lower than 1300 ° C, the relative density of the obtained sintered body is not sufficiently improved, resulting in a decrease in mechanical strength. As a result, yttrium evaporates from the surface and the relative density after sintering does not improve.

【0023】また本発明方法において、焼結体の結晶粒
径は、焼結温度及び時間の影響を受ける。例えば本発明
にしたがって焼結を1300〜1700℃の温度で行う場合、焼
結時間を8時間を越えず、4〜7時間とすることが好適
である。焼結時間が短いと結晶粒径が揃わず、また長す
ぎると異常粒成長が生じてやはり結晶粒径が揃わない。
In the method of the present invention, the crystal grain size of the sintered body is affected by the sintering temperature and time. For example, when the sintering is performed at a temperature of 1300 to 1700 ° C. according to the present invention, the sintering time is preferably set to 4 to 7 hours, not exceeding 8 hours. If the sintering time is short, the crystal grain size will not be uniform, and if it is too long, abnormal grain growth will occur and the crystal grain size will not be uniform.

【0024】歯列矯正部品 かくして得られる歯列矯正部品は、酸化イットリウム含
量が 0.5〜8モル%及び残部が酸化ジルコニウムという
組成を有し、且つ結晶粒径が 5〜40μm であり、相対密
度が99%以上の焼結体から成っており、このような組成
及び結晶粒径に関連して、優れた機械的強度及び外観特
性を有している。
Orthodontic parts The orthodontic parts thus obtained have a composition in which the yttrium oxide content is 0.5 to 8 mol% and the balance is zirconium oxide, the crystal grain size is 5 to 40 μm, and the relative density is It is composed of 99% or more of the sintered body, and has excellent mechanical strength and appearance characteristics in relation to such composition and crystal grain size.

【0025】[0025]

【実施例】実施例1〜5 平均粒径が0.15μm の酸化イットリウム粉末と、平均粒
径が0.15μm の酸化ジルコニウム粉末とを用いて、酸化
イットリウム含量を表1に示す様に種々変えて混合粉末
を調製した。次いで、ポリビニルアルコール(平均重合
度:1700、平均ケン化度:88%)を、全体当たり5重量
%となる割合で上記各混合粉末に添加し、遠心式スプレ
ードライヤーを用いて顆粒化し、均一分散物を調製し
た。これら均一分散物の各々に、パラフィン系ワックス
(日本精ロウ製 125, 軟化点50℃)と低密度ポリエチレ
ン(住友化学製スミカセンG808, MFR; 150g/10分)と
を重量比で3:1で含むバインダー材を、上記ポリビニ
ルアルコールとの合計量で40容量%となるように加え、
プラネタリーミキサーで混練物の調製を行った。
Examples 1 to 5 Using yttrium oxide powder having an average particle size of 0.15 μm and zirconium oxide powder having an average particle size of 0.15 μm, the yttrium oxide content was variously changed as shown in Table 1. A powder was prepared. Next, polyvinyl alcohol (average degree of polymerization: 1700, average degree of saponification: 88%) was added to each of the above mixed powders at a ratio of 5% by weight based on the whole, and the mixture was granulated using a centrifugal spray dryer and uniformly dispersed. The thing was prepared. Paraffin wax (Nihonsei Wax 125, softening point 50 ° C) and low density polyethylene (Sumitomo Chemical Sumikasen G808, MFR; 150g / 10min) were added to each of these uniform dispersions in a weight ratio of 3: 1. The binder material containing is added so that the total amount with the polyvinyl alcohol is 40% by volume,
The kneaded material was prepared with a planetary mixer.

【0026】この混練物を用いて、射出成形機にて、射
出温度90℃及び射出圧 600kg/cm2 の条件で射出成形
し、板厚3mm、板幅4mm及び長さ25mmの板状の成形体を
成形した。次いで、空気気流中で、この成形体を加熱し
ながら(加熱温度; 500℃)脱バインダーを行い、さら
に酸素気流中において、1450℃の温度で4時間焼結を行
った。
Using this kneaded product, an injection molding machine was used to perform injection molding under the conditions of an injection temperature of 90 ° C. and an injection pressure of 600 kg / cm 2 to form a plate having a thickness of 3 mm, a width of 4 mm and a length of 25 mm. The body was molded. Next, debinding was performed in an air stream while heating the molded body (heating temperature: 500 ° C.), and further, sintering was performed at a temperature of 1450 ° C. for 4 hours in an oxygen stream.

【0027】得られた焼結体の結晶粒径の分布及び色を
表1に示す。また該焼結体の機械的強度として曲げ強度
を測定し、その結果を表1に併せて示す。尚、曲げ強度
の測定は、焼結体の寸法を板厚2mm、板幅4mm及び長さ
20mmに揃えて測定した。
Table 1 shows the distribution and color of the crystal grain size of the obtained sintered body. Bending strength was measured as the mechanical strength of the sintered body, and the results are also shown in Table 1. For the measurement of bending strength, the dimensions of the sintered body are the thickness of 2 mm, the width of 4 mm and the length.
It was measured with 20 mm aligned.

【0028】比較例1〜5 射出成形の代わりにプレス成形(プレス圧;1ton/c
m2 )を行った以外は、実施例1と同様にして焼結体を
作成した(比較例1)。 また酸化イットリウム含量が2モル%及び0.25モル%の
金属酸化物混合粉末を用いた以外は、実施例1と同様に
して焼結体を作成した(比較例2、3)。 さらに、実施例1において、酸化イットリウム含量の異
なる金属酸化物混合粉末を使用し、且つ焼結温度を1450
℃、焼結時間を10時間とし、また焼結温度を1750℃、
焼結時間を6時間とした以外は実施例1と同様にして焼
結体を作成した(比較例4、比較例5)。
Comparative Examples 1 to 5 Instead of injection molding, press molding (press pressure; 1 ton / c)
m 2) except that performed has created a sintered body in the same manner as in Example 1 (Comparative Example 1). Further, a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that metal oxide mixed powders having yttrium oxide contents of 2 mol% and 0.25 mol% were used (Comparative Examples 2 and 3). Furthermore, in Example 1, metal oxide mixed powders having different yttrium oxide contents were used, and the sintering temperature was 1450.
℃, sintering time 10 hours, sintering temperature 1750 ℃,
Sintered bodies were prepared in the same manner as in Example 1 except that the sintering time was 6 hours (Comparative Examples 4 and 5).

【0029】これら焼結体について、実施例1と同様の
測定を行ない、その結果を表1に示す。
The same measurements as in Example 1 were performed on these sintered bodies, and the results are shown in Table 1.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】次に、上記実施例1〜4及び比較例1〜5
にそれぞれ対応する方法で、金型を変えて、実際によく
使用される歯列矯正部品形状の焼結体を作成した。この
形状を図1及び図2に示す(図1は、上記形状の斜視図
であり、図2は、図1のA−A切断図である)。 この焼結体について、機械的強度の評価を行ない、その
結果を表2に示す。尚、機械的強度の評価は、図2の矢
印の方向から一定速度で力を加えて、その時の最大曲げ
強度で評価した。
Next, the above Examples 1-4 and Comparative Examples 1-5.
By changing the mold, a sintered body having the shape of an orthodontic part that is actually used is prepared. This shape is shown in FIGS. 1 and 2 (FIG. 1 is a perspective view of the above shape, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1). The mechanical strength of this sintered body was evaluated, and the results are shown in Table 2. The mechanical strength was evaluated by applying a force at a constant speed in the direction of the arrow in FIG. 2 and evaluating the maximum bending strength at that time.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、射出成形法により、機
械的強度及び外観特性に優れた複雑形状の歯列矯正部品
を製造することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to manufacture an orthodontic component having a complicated shape excellent in mechanical strength and appearance characteristics by the injection molding method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例において作成した歯列矯正部品を示す斜
視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an orthodontic component created in an example.

【図2】図1の歯列矯正部品のA−A面で切断した切断
図。
2 is a cross-sectional view of the orthodontic component shown in FIG. 1 taken along the plane AA.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化イットリウム含量が 0.5〜8 モル%
となるように調合された酸化イットリウムと酸化ジルコ
ニウムとの金属酸化物混合粉末に、ポリビニルアルコー
ルを金属酸化物混合粉末との合計量を基準として1〜10
重量%となるように混合して、酸化イットリウムを均一
に分散させる工程、 酸化イットリウム粉が均一に分散された前記混合粉末
に、軟化点 (JIS K 7206) が50〜90℃のワックス類とメ
ルトフローレート (ASTM D 1236, 230℃) が 100〜300
g/10分の熱可塑性プラスチックとから成るバインダー
材を、該バインダー材と前記ポリビニルアルコールとの
合計量が全体の35〜70容量%となるように添加して混練
する工程、 前記混練物を所定形状の成形体に射出成形する工程、 前記成形体から、前記ポリビニルアルコール及びバイン
ダー材を除去する工程、 及び、 前記ポリビニルアルコール及びバインダー材が除去され
た成形体を、酸化性雰囲気中において、1300〜1700℃で
焼結する工程、 から成る歯列矯正部品の製造方法。
1. The yttrium oxide content is 0.5 to 8 mol%.
In a metal oxide mixed powder of yttrium oxide and zirconium oxide prepared to be 1 to 10 based on the total amount of polyvinyl alcohol and the metal oxide mixed powder.
Mixing so that the yttrium oxide is evenly dispersed in the mixture so that the yttrium oxide powder is uniformly dispersed, the mixed powder in which the yttrium oxide powder is uniformly dispersed is mixed with waxes having a softening point (JIS K 7206) of 50 to 90 ° C. Flow rate (ASTM D 1236, 230 ° C) 100-300
a step of adding and kneading a binder material composed of g / 10 minutes of a thermoplastic resin so that the total amount of the binder material and the polyvinyl alcohol is 35 to 70% by volume of the whole; A step of injection molding into a shaped molded article, a step of removing the polyvinyl alcohol and the binder material from the molded article, and a molded article from which the polyvinyl alcohol and the binder material have been removed, in an oxidizing atmosphere, 1300 to A method of manufacturing an orthodontic part, which comprises a step of sintering at 1700 ° C.
【請求項2】 前記ワックス類と熱可塑性プラスチック
とは、重量基準で4:1〜1:4の割合で使用される請
求項1に記載の製造方法。
2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the waxes and the thermoplastic are used in a ratio of 4: 1 to 1: 4 on a weight basis.
【請求項3】 前記ワックス類として、パラフィンワッ
クス、マイクロクリスタリンワックス、低分子量ポリエ
チレンワックス、変性ワックス、アタクチックポリプロ
ピレンの少なくとも何れかを使用する請求項1に記載の
製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein at least one of paraffin wax, microcrystalline wax, low molecular weight polyethylene wax, modified wax, and atactic polypropylene is used as the wax.
【請求項4】 前記熱可塑性プラスチックとして、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリスチレン
の少なくとも何れかを使用する請求項1に記載の製造方
法。
4. The production method according to claim 1, wherein at least one of polyethylene, polypropylene, an ethylene-vinyl acetate copolymer, an ethylene-acrylate copolymer and polystyrene is used as the thermoplastic.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2656812A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-30 Ormco Corporation System and method for debinding green bodies in the form of orthodontic appliances
CN110078497A (en) * 2019-03-14 2019-08-02 湖北精圭锆业有限公司 Black zirconia feeding and preparation method thereof for ceramic injection forming

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