JPH0873310A

JPH0873310A - 鋳造用鋳型材

Info

Publication number: JPH0873310A
Application number: JP21292094A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Watanabe; 一博渡辺
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】離型性に優れ且つ製造が簡単な鋳型を得るため
の鋳造用鋳型材を提供する。【構成】本発明の鋳造用鋳型材は、二酸化ケイ素粉末７
０〜８５重量％および結合材１５〜３０重量％を含有
し、二酸化ケイ素粉末の表面が炭素、金属窒化物、金属
炭化物または金属炭窒化物でコーティングされている。
コーティングは、ＰＶＤまたはＣＶＤにより行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造用鋳型材に関す
る。特に、歯科用ガラス材料の鋳造に用いられる鋳造用
鋳型材に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科用金属を鋳造成形して歯冠修復物を
製造することは古くから行われている。近年、審美性の
向上を意図して、ガラス系材料を溶融鋳造して歯冠修復
物を製造することが行われている。

【０００３】従来、ガラス系材料の鋳造に用いられる鋳
型材には、リン酸塩系埋没材等の高温用埋没材が用いら
れている。高温用埋没材の主成分は、二酸化ケイ素、リ
ン酸マグネシウム等であり、ガラスとの親和性に富み、
ガラスに融着しやすい。融着した埋没材は、焼き付き物
として鋳造体の表面に残留する。残留した埋没材を、サ
ンドブラスター等で除去すると、鋳造物が若干削られて
しまい、鋳造体の寸法および形状の再現性が著しく悪く
なる。

【０００４】このような問題を解決するために、炭素、
金属窒化物、金属炭化物等の離型材を、鋳型の内面に塗
布する方法や、ワックスパターンの表面に離型材を予め
塗布した後に埋没材に埋没させる、いわゆる、二重埋没
法が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
埋没材を鋳型の内面に塗布する方法は、通常、歯科用補
綴物の製造に用いられる鋳型は、その内面が露出してお
らず、鋳型の表面には約１〜３ｍｍの湯口が開口してい
るだけである。この湯口から離型材を入れて、鋳型の内
面に十分に塗布することは極めて困難であり、実用的実
施は不可能である。

【０００６】一方、後者の二重埋没法は、鋳型の内面を
離型材で覆うことが可能であるが、埋没操作を二回行わ
なければならない。このため、製造工程が繁雑でかつ操
作に長時間を要する。また、一般的に、離型材と鋳型材
の熱膨張係数は異なるため、離型材の塗布により鋳型の
熱膨張率が変化する。このため、鋳造される歯科補綴物
の寸法精度の制御が困難である。また、二重埋没法では
離型材を均一な厚さで薄く塗布することは極めて困難で
あり、局所的に離型材が肉厚な部分が形成され易い。肉
厚な部分の離型材は脆弱で、細かいひび割れが生じやす
い。この結果、鋳造された歯科補綴物の表面が荒くなる
ことがある。本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、離型性に優れ且つ製造が簡単な鋳型を得るため
の鋳造用鋳型材を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、二酸化ケイ素
粉末７０〜８５重量％および結合材１５〜３０重量％を
含有する鋳造用鋳型材であって、前記二酸化ケイ素粉末
の表面が炭素、金属窒化物、金属炭化物または金属炭窒
化物でコーティングされていることを特徴とする鋳造用
鋳型材を提供する。

【０００８】本発明をさらに詳細に説明する。本発明の
鋳造用鋳型材は、二酸化ケイ素粉末および結合材からな
る。二酸化ケイ素粉末は、炭素、金属窒化物または金属
炭化物の離型材料でコーティングされている。より具体
的には、窒化チタン、炭化チタン、窒化ホウ素等であ
る。

【０００９】二酸化ケイ素粉末の粒度は、例えば、１０
〜３００μｍである。離型材料のコーティングの厚さは
０．０１〜１．０μｍが好ましい。コーティングの厚さ
が０．１μｍ未満だと、十分な離型効果が得難く、一
方、１．０μｍよりも厚いとひび割れが生じやすく、剥
離する可能性がある。

【００１０】二酸化ケイ素粉末への離型材料のコーティ
ングは、例えば、物理的蒸着法（ＰＶＤ）または化学的
蒸着法（ＣＶＤ）により行うことができる。ＰＶＤは、
炭素、金属窒化物または金属炭化物からなるターゲット
に電子線または不活性ガスイオンを照射して蒸発させ、
目的物に蒸着させる方法である。ＣＶＤは、例えば、金
属塩化物をガス化して窒素ガス、メタンガスまたは二酸
化炭素等と混合して高温の反応容器に供給し、化学的反
応により金属窒化物等を生成させて目的物に蒸着させる
方法である。結合材は、例えば、酸化マグネシウムおよ
びリン酸水素アンモニウムの混合物、または、半水石膏
等である。

【００１１】

【作用】本発明の鋳造用鋳型材は、二酸化ケイ素粉末の
表面を炭素、金属窒化物または金属炭化物の離型材料で
コーティングされている。コーティングされた二酸化ケ
イ素は鋳造用鋳型材の７０〜８０重量％を占めているの
で、本発明の鋳造用鋳型材を用いて鋳型を作製すると、
鋳型の内表面の大半は離型材で覆われる。離型材層は薄
いため鋳型の熱膨張量は変化しない。これにより、溶融
ガラスの付着を防止でき、膨張量が従来と変わらない鋳
型を、一回の埋没操作だけで作製できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本実施例で使用した鋳造用鋳型材は、二酸化ケイ
素粉末８５重量％、および、酸化マグネシウム並びにリ
ン酸水素アンモニウム（モル比１：１）からなる結合材
粉末１５重量％を含有する。二酸化ケイ素粉末は、平均
粒子径４０μｍである。二酸化ケイ素粉末の表面上に
は、膜厚０．０１〜１．０μｍの窒化チタンがコーティ
ングされている。

【００１３】このような鋳造用鋳型材を用いて、次のよ
うに鋳型を作製した。図１（Ａ）〜（Ｇ）は、本発明の
鋳造用鋳型材を用いた鋳型の作製の各工程を示す断面図
である。まず、図１（Ａ）に示すように、患者の口腔内
で採得した印象より石膏模型１１を作製した。次に、図
１（Ｂ）に示すように、石膏模型１１の上に、歯冠と同
形状のワックスパターン１２を作製した。ワックスパタ
ーン１２を石膏模型１１から取り外し、図１（Ｃ）に示
すようにワックス製のスプール線１３を介して、ゴム製
の台１４に植立した。

【００１４】次いで、図１（Ｄ）に示すように、台１４
にステンレス製のリング１５を取り付けた。上述の鋳造
用鋳型材を水またはコロイダルシリカ溶液で練和してス
ラリーを調製し、このスラリー１６を、図１（Ｅ）に示
すように、リング１５および台１４で規定される空間に
流し込み、ワックスパターン１２を埋没させた。

【００１５】スラリー１６が硬化した後、台１４を取り
外し、加熱してワックスパターン１２およびスプール線
１３を焼却することにより、図１（Ｆ）に示すように、
鋳型１７が得られた。

【００１６】得られた鋳型１７の内部には、ワックスパ
ターン１２が焼失して形成された、製造しようとする歯
科補綴物の形状をした空洞部１８が形成された。空洞部
１８の内面には全体的に窒化チタンをコーティングした
二酸化ケイ素粉末が露出している。このため、図１
（Ｇ）に示すように、ガラスセラミックスを鋳造する際
に、ガラス溶融物１９は二酸化ケイ素を覆う窒化チタン
と接触する。窒化チタンは、二酸化ケイ素に比べてガラ
スとの親和性が低いので、ガラス溶融物が空洞部１８の
内面に焼き付かなかった。また、酸化マグネシウムおよ
びリン酸水素アンモニウムの硬化反応によって生じたリ
ン酸マグネシウムは、含有量が少ないので焼き付きも軽
微であった。この結果、鋳型１７は離型性が極めて良好
であった。しかも、鋳造用鋳型材を用いた場合、鋳型１
７を一回の埋没操作で作製することができた。また、二
酸化ケイ素粉末に施された窒化チタンのコーティング層
は薄いので熱膨張係数にほとんど影響を与えず、鋳型１
７の熱膨張量は変化しなかった。

【００１７】次に、鋳造用鋳型材の製造方法について説
明する。図２は、ＰＶＤ法による二酸化ケイ素粉末のコ
ーティングを行う場合の鋳造用鋳型材製造装置の一例を
示す概略図である。鋳造用鋳型材製造装置２０は、窒化
チタンを二酸化ケイ素粉末にコーティングするための反
応室２１と、反応室２１の下方に設けられ、コーティン
グされた二酸化ケイ素粉末を回収するための回収室２２
と、反応室２１の上方に設けられ、処理前の二酸化ケイ
素粉末を供給するための供給室２３を具備する。反応室
２１、回収室２２、供給室２３は夫々独立して密閉さ
れ、真空ポンプ（図示せず）によって減圧（例えば、１
０Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。

【００１８】反応室２１の内部には、窒化チタンプレー
ト２４と、この窒化チタンプレート２４の周囲に設けら
れた誘導コイル２５と、窒化チタンプレート２４の主面
方向に向かって開口するノズル２６が配置されている。
窒化チタンプレート２４およびノズル２６には、両者の
間に直流電圧を印加する電源部２７が接続されている。
また、誘導コイル２５には高周波電流が流されている。
ノズル２６の他端部には、配管２８を介してアルゴンガ
スボンベ２９が接続されている。一方、窒化チタンプレ
ート２４の主面に対向して陰極板３０が配置されてい
る。

【００１９】このような構造からなる鋳造用鋳型材製造
装置２０を用いて、二酸化ケイ素に窒化チタンをコーテ
ィングして鋳造用鋳型材を製造した。まず、アルゴンガ
スをアルゴンガスボンベ２９から配管２８を経てノズル
２６に導入した。ノズル２６と窒化チタンプレート２４
の間にプラズマが生じ、そのプラズマにより、窒化チタ
ンプレート２４の表面の一部がイオン化して反応室２１
内に放出される。放出された窒化チタンは、陰極板３０
に向かって移動する。

【００２０】このような状態の反応室２１の内部に、供
給室２３から予熱ヒータ３１で５００℃に予熱した二酸
化ケイ素粉末３２を徐々に落下させると、二酸化ケイ素
粉末３２の表面にイオン化した窒化チタンが付着し、コ
ーティング層が形成された。このようにしてコーティン
グが施された二酸化ケイ素粉末３２’は、回収室２２に
回収された。

【００２１】次に、図３を参照して、ＣＶＤ法による二
酸化ケイ素粉末のコーティングを行う場合について説明
する。本実施例の鋳造用鋳型材製造装置４０は、窒化チ
タンを二酸化ケイ素粉末にコーティングするための反応
室４１と、反応室４１の下方に設けられ、コーティング
された二酸化ケイ素粉末を回収するための回収室４２
と、反応室４１の上方に設けられ、処理前の二酸化ケイ
素粉末を供給するための供給室４３を具備する。反応室
４１、回収室４２、供給室４３は夫々独立して密閉さ
れ、真空ポンプ（図示せず）によって減圧（例えば、１
０Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。

【００２２】供給室４３の下端部には、ソースガスを供
給するためのノズル４４が配置されている。ノズル４４
には、配管４５を介して、窒化チタン供給源４６および
窒素ガスボンベ４７が接続されている。窒化チタン供給
源４６は、予熱ヒータ４８を備えた予熱槽４９と予熱槽
４９に水素ガスを供給するための水素ガスボンベ５０か
らなる。

【００２３】反応室４１の内部には、加熱ヒータ５１お
よび多段の邪魔板５２が配置されている。このような構
造からなる鋳造用鋳型材製造装置４０を用いて、二酸化
ケイ素に窒化チタンをコーティングして鋳造用鋳型材を
製造した。まず、予熱槽４９に収容された塩化チタン５
３に水素ガスボンベ５０から水素ガスを供給し、バブリ
ングにより塩化チタン５３を配管４５を介してノズル４
４へ導入する。一方、窒素ガスを、窒素ガスボンベ４７
から配管４５を介してノズル４４へ導入する。塩化チタ
ンおよび窒素ガスは、供給室４３の予熱タンク５４内で
予熱ヒータ５５で５００℃に予熱された二酸化ケイ素粉
末５６と予熱タンク５４の下端部で混合され、反応室４
１に供給される。反応室４１の内部は加熱ヒータ５１に
より、９００℃に加熱されている。ここに、塩化チタ
ン、窒素ガスおよび二酸化ケイ素粉末の混合物は、多段
で配置された邪魔板５２を伝ってゆっくりと落下する。
これにより塩化チタンおよび窒素ガスが反応して窒化チ
タンが生成する。この反応は固体表面で特に起こりやす
いので、窒化チタンは主に二酸化ケイ素粉末の表面で生
成されて付着し、コーティング層が形成される。このよ
うにして窒化チタンのコーティングが施された二酸化ケ
イ素粉末５６’は回収室４２に回収された。

【００２４】以上、窒化チタンを例に挙げて説明した
が、その他の炭素、金属窒化物及び金属炭化物も同様の
手順により二酸化ケイ素の表面へのコーティングに用い
ることができる。

【００２５】以上の実施例に基づいて、本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
ある。ここで、本発明の要旨をまとめると次のようにな
る。

【００２６】（１）二酸化ケイ素粉末７０〜８５重量％
および結合材１５〜３０重量％を含有する鋳造用鋳型材
であって、前記二酸化ケイ素粉末の表面が炭素、金属窒
化物、金属炭化物または金属炭窒化物でコーティングさ
れていることを特徴とする鋳造用鋳型材。

【００２７】（１）の発明によれば、二酸化ケイ素粉末
の表面を炭素、金属窒化物または金属炭化物の離型材料
でコーティングされている。コーティングされた二酸化
ケイ素は鋳造用鋳型材の７０〜８０重量％を占めている
ので、本発明の鋳造用鋳型材を用いて鋳型を作製する
と、鋳型の内表面の大半は離型材で覆われる。離型材層
は薄いため鋳型の熱膨張量は変化しない。これにより、
溶融ガラスの付着を防止でき、膨張量が従来と変わらな
い鋳型を、一回の埋没操作だけで作製できる。この結
果、離型性に優れた鋳型を簡単に作製できると共に、こ
の鋳型を用いて鋳造を行う際に、焼き付きがないので高
品質の鋳造体を得ることができる。

【００２８】（２）歯科用ガラス材料の鋳造に用いら
れる（１）記載の鋳造用鋳型材。（２）の発明によれ
ば、極めて優れた審美性が要求される歯科分野における
歯科用ガラス材料の鋳造において、鋳型の内面へのガラ
ス材料の焼き付きをなくすことができるので、極めて審
美性に優れた歯科補綴物の鋳造成形が可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の鋳造用鋳型
材は、二酸化ケイ素粉末の表面を炭素、金属窒化物また
は金属炭化物の離型材料でコーティングされているの
で、本発明の鋳造用鋳型材を用いて鋳型を作製すると、
鋳型の内表面の大半は離型材で覆われる。これにより、
溶融物の鋳型の内表面への付着を防止できる。また、鋳
型を一回の埋没操作だけで作製できる。この結果、焼き
付きがないので高品質の鋳造体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の鋳造用鋳型材を用い
た鋳型の作製の各工程を示す断面図。

【図２】ＰＶＤ法による二酸化ケイ素粉末のコーティン
グを行う場合の鋳造用鋳型材製造装置の一例を示す概略
図。

【図３】ＣＶＤ法による二酸化ケイ素粉末のコーティン
グを行う場合の鋳造用鋳型材製造装置の一例を示す概略
図。

【符号の説明】

１１…歯科模型、１２…ワックスパターン、１３…スプ
ール線、１４…台、１５…リング、１６…スラリー、１
７…鋳型、１８…空洞部、１９…ガラス溶融物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化ケイ素粉末７０〜８５重量％およ
び結合材１５〜３０重量％を含有する鋳造用鋳型材であ
って、前記二酸化ケイ素粉末の表面が炭素、金属窒化
物、金属炭化物または金属炭窒化物でコーティングされ
ていることを特徴とする鋳造用鋳型材。
【請求項２】歯科用ガラス材料の鋳造に用いられる請
求項１記載の鋳造用鋳型材。