JPH09192778A

JPH09192778A - 歯科用石こう系埋没材組成物

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Publication number: JPH09192778A
Application number: JP26660896A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Horiuchi; 治彦堀内; Kenichi Iiyama; 賢一飯山; Koichi Mamada; 浩一侭田
Original assignee: G C KK; GC Corp
Current assignee: G C KK; GC Corp
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: DE19647415B4; GB2307237A; JP3524293B2; BE1012644A3; GB9623884D0; GB2307237B; DE19647415A1; US5718749A

Abstract

(57)【要約】【課題】製造時に空気輸送により微細粒子が除去され
ることなく、安定した性能を保持すると共に、耐熱性に
優れ陶材焼付用合金のような高融点の合金の鋳造にも使
用可能な歯科用石こう系埋没材組成物を提供する。【解決手段】歯科用石こう系埋没材組成物を、結合材
としてのα−半水石こうと、耐火材としての石英及び／
又はクリストバライトと、更に耐火材の一部と置換され
ることがある骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金
属窒化物から成る群より選ばれる１種又は２種以上との
混合物で構成された混合物100重量部に対し、四フッ化
エチレン樹脂を0.01〜1.0重量部混合し、更にアルキル
ベンゼンスルフォン酸塩，アルキル硫酸塩から成る群よ
り選ばれる１種又は２種以上の陰イオン系界面活性剤0.
001〜0.05重量部を混合することがある構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯科精密鋳造に使
用される歯科用石こう系埋没材組成物に関するもので、
より詳細には、四フッ化エチレン樹脂の微細粒子捕捉効
果により埋没材製造の際の空気輸送時の微細粒子のロス
を低減して安定した性能を保持し得ると共に、埋没材使
用時においては鋳型を加熱した際に四フッ化エチレン樹
脂がガス化し石こう（硫酸カルシウム）と反応して耐熱
性を有するフッ化カルシウム（CaF₂）を生成し、高い耐
熱性を有する鋳造用鋳型を作製することが出来る歯科用
石こう系埋没材組成物を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯科金属修復物は、ロストワックス法に
よる精密鋳造技術により修復物の形態をワックス材料で
形成し、それにスプルー線（溶融金属注入口）を付し、
これを歯科用埋没材で埋没し、この歯科用埋没材が硬化
した後にスプルー線を抜き取り、ワックスを焼却除去す
ることによって出来た空洞に溶融金属を注入する手順に
よって作製されている。特に歯科金属修復物は、欠損し
た歯牙の修復を目的として口腔内に装着して使用される
ため高い寸法精度が要求されており、精度に優れた歯科
金属修復物を得るためには歯科用埋没材の硬化時及び加
熱時の膨張を利用して、金属の鋳造収縮を補償すること
が必要である。

【０００３】歯科用埋没材としては、一般に、石英及び
／又はクリストバライトなどの耐火材に結合材としてα
−半水石こうを混合した石こう系埋没材と、石英及び／
又はクリストバライトなどの耐火材に結合材としてリン
酸二水素アンモニウムと酸化マグネシウムとを混合した
耐熱性の高いリン酸塩系埋没材の二種類があり、液相点
が1,000〜1,100℃以下とＪＩＳ規格で規定されているイ
ンレー，クラウン，ブリッジ用の貴金属系の歯科鋳造用
合金〔歯科鋳造用銀合金(JIS T 6108)，歯科鋳造用金銀
パラジウム合金(JIS T6106)，歯科鋳造用金合金(JIS T
6116）〕の場合には石こう系埋没材が使用され、鋳造後
に陶材の焼付作業（約1000℃）に耐えられるような高い
液相点（1,100℃以上）を有する歯科鋳造用陶材焼付貴
金属合金（JIS T 6118）の場合にはリン酸塩系埋没材が
使用されている。

【０００４】石こう系埋没材とリン酸塩系埋没材とを比
較した場合、埋没材粉末と液（水や専用のコロイダルシ
リカ溶液）との練和作業や埋没時の流し込み作業等の操
作性については石こう系埋没材の方が優れているが、耐
熱性に関してはリン酸塩系の方が優れている。また、コ
ストの面については、主成分が石こう系埋没材は石こう
とシリカ（石英及び／又はクリストバライト）から成る
のに対して、リン酸塩系埋没材ではリン酸二水素アンモ
ニウムと酸化マグネシウム及びシリカとで構成されるた
め、石こう系埋没材の方が安価である。それに加えて練
和液が石こう系埋没材では水であるのに対して、リン酸
塩系埋没材では所定の膨張値を得るため専用液（コロイ
ダルシリカ液）等が必要となる。従って、操作性やコス
ト面等では石こう系埋没材の方が遥かに有利であるが、
陶材焼付用合金の鋳造用としては耐熱性が不十分で、鋳
造体表面に鋳巣や面荒れ等の鋳造欠陥を起こしてしまう
ため使用出来ないことが現在の石こう系埋没材のネック
技術となっている。

【０００５】また、高い寸法精度が要求される金属修復
物を得るために、歯科用埋没材においては、凝結時の膨
張（凝結膨張値）及び加熱時の膨張（熱膨張値）を厳密
にコントロールし、常に安定した鋳造収縮の補償が可能
となるように調整されていることが必要である。凝結膨
張値及び熱膨張値に影響を与える因子としては埋没材粒
子の粒度分布が重要なファクターとなっている。粒度分
布が変化すると凝結膨張値，熱膨張値が変動し、それに
伴い鋳造収縮を補償する能力が変化し、最終的には金属
修復物の寸法精度に影響が現われる。そのため歯科用埋
没材の粒度分布のコントロールは、歯科用埋没材の生産
において重要な管理項目となっている。

【０００６】歯科用石こう系埋没材の製造工程の概略
は、耐火材（石英やクリストバライトなど）の粉砕工程、粉砕された耐火材に、結合材としてのα−半水石こう
を加え、更に粉砕・混合する工程、粉砕・混合後に行う硬化時間や流動性，粒度などの調
整工程、包装工程、であり、通常及びの工程はボールミル
などのバッチ処理装置で実施され、の調整工程はミル
からの排出前に実施される。調整後ミルから排出された
粉体はの包装工程に移行される。一般に、包装工程に歯科用
石こう系埋没材を輸送するには、空気を利用した空気輸
送装置が利用される。

【０００７】空気輸送装置とは空気の流れに粉体を混合
して輸送する装置であり、その方式としては圧送式と吸
引式とがある。どちらの方式でも最終的には粉体と空気
流とを分離する必要があり、この分離にはサイクロン分
離器が一般に使用されているが、このサイクロン分離器
において微細な粉末粒子は空気流と分離されずに空気流
に乗ってサイクロン分離器の空気排出口に設置されてい
るエアーバグフィルターに捕捉されて廃棄されたり、よ
り微細な粒子はエアーバグフィルターを通り抜けて大気
中に放出されてしまう現象が発生する。それによってミ
ル排出時の歯科用石こう系埋没材の粒度分布と空気輸送
後の粒度分布とが異なるという現象が起きている。その
結果、空気輸送後は、歯科用石こう系埋没材中の微細な
粒子が輸送前と比較して減少しており、それによって凝
結膨張値，熱膨張値などの諸性質が変化してしまい、歯
科用石こう系埋没材として期待された性能が発揮出来な
いような不都合な現象が生じている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来技術
の問題点を解決し、操作性やコスト等に優れた石こう系
埋没材に高い耐熱性を付与させ、陶材焼付用合金を鋳造
しても鋳造体表面に鋳巣や面荒れを起こすことがないと
共に、埋没材製造時の空気輸送の際に微細な粉末が確実
に捕捉されて最終的な埋没材製品中に残留し、期待され
る性能が安定して得られ、常に寸法精度の高い金属修復
物を得ることが出来る歯科用石こう系埋没材組成物を開
発することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究の結果、結合材としてのα−半水石
こうと耐火材としての石英及び／又はクリストバライト
とから構成される粉末状組成物に四フッ化エチレン樹脂
を所定量混合すれば、製造時には、四フッ化エチレン樹
脂の微粒子捕捉作用により粉末状組成物中の微細粒子が
空気輸送の最終段階に設置されているサイクロン分離器
で確実に空気流と分離されて常に安定した性能を保持し
た歯科用石こう系埋没材組成物を得ることが出来ると共
に、使用時には、鋳型を加熱した際に四フッ化エチレン
樹脂がガス化して石こう（硫酸カルシウム）と反応し、
耐熱性を有するフッ化カルシウム（CaF₂）を生成して高
い耐熱性を有する鋳造用鋳型を作製することが出来るこ
とを究明し、更にこの歯科用石こう系埋没材組成物にア
ルキルベンゼンスルフォン酸塩，アルキル硫酸塩から成
る群より選ばれる１種又は２種以上の陰イオン系界面活
性剤を混合すれば練和操作性が改善され、耐火材の一部
を骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物か
ら成る群より選ばれる１種又は２種以上に置換して混合
すれば鋳造体の表面荒れや埋没材の焼付きを抑制出来る
ことを究明して本発明を完成したのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】即ち、本発明に係る歯科用石こう
系埋没材組成物は、ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、
から構成される混合物100重量部に対し、四フッ化エチ
レン樹脂0.01〜1.0重量部が混合された第１の発明と、ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、
から構成される混合物100重量部に対し、四フッ化エチ
レン樹脂0.01〜1.0重量部と、アルキルベンゼンスルフ
ォン酸塩，アルキル硫酸塩から成る群より選ばれた１種
又は２種以上の陰イオン系界面活性剤0.001〜0.05重量
部とが混合された第２の発明と、ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、ｃ）骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物
から成る群より選ばれる１種又は２種以上、から構成さ
れる混合物100重量部に対し、四フッ化エチレン樹脂0.0
1〜1.0重量部が混合された第３の発明と、ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、ｃ）骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物
から成る群より選ばれる１種又は２種以上、から構成さ
れる混合物100重量部に対し、四フッ化エチレン樹脂0.0
1〜1.0重量部と、アルキルベンゼンスルフォン酸塩，ア
ルキル硫酸塩から成る群より選ばれた１種又は２種以上
の陰イオン系界面活性剤0.001〜0.05重量部とが混合さ
れた第４の発明とから成るものである。

【００１１】このような本発明に係る歯科用石こう系埋
没材組成物において、ａ）結合材としてのα−半水石こ
うと、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバラ
イトと、更に添加されることがあるｃ）骨材としての金
属酸化物，金属炭化物，金属窒化物から成る群より選ば
れる１種又は２種以上から構成される混合物100重量部
において、ａ）の結合材は20〜40重量部の範囲が好まし
く、その結果ｂ）の耐火材は60〜80重量部の範囲となる
が、ｃ）の骨材が添加される場合にはｂ）の耐火材の一
部と置き換えられるのが適当であり、その場合にはｃ）
の骨材は２〜40重量部となりｂ）の耐火材は20〜78重量
部の範囲であることがが好ましい。

【００１２】水溶液中で四フッ化エチレンを重合する
と、平均粒径が0.05〜５μm程度の微細な粒子状の四フ
ッ化エチレンの樹脂が得られる。この微細な樹脂の分子
鎖は、分子間凝集力が低く、僅かな圧縮・剪断応力を受
けることにより微細な蜘蛛の巣状の繊維になるので、こ
の蜘蛛の巣状の繊維となった四フッ化エチレン樹脂が石
こう系埋没材中の微細な粒子を捕捉する。従って、埋没
材粒子を空気輸送した場合にサイクロン分離器で微細な
粒子だけが空気流と分離されずにサイクロン分離器の空
気排出口に設置されているエアーバグフィルターに捕捉
されたり、このエアーバグフィルターを通り抜けて大気
中に放出されたりすることが防止されるのである。

【００１３】具体的には、歯科用石こう系埋没材の製造
中に耐火材及び結合材の粉砕の過程でミルの中に微細な
四フッ化エチレン樹脂を添加し、ミルによる剪断・圧縮
応力を四フッ化エチレン樹脂にも負荷するのである。四
フッ化エチレン樹脂は、分子鎖の主鎖のＣ−Ｃ結合は強
固であるがそれに対して他の分子鎖に対する分子間引力
は極端に小さいため、剪断・圧縮応力を負荷された四フ
ッ化エチレン分子は微細に繊維化する。この繊維が石こ
う系埋没材中の微細な耐火材，結合材等の粒子に絡み付
くような状態で存在し、埋没材粉末中に均一に分布し微
細粒子を捕捉する。この現象は走査型電子顕微鏡の観察
結果でも確認され、このことにより外観上では埋没材粒
子が凝集しているような現象を示すが、これは通常の粒
子を造粒する操作により起こる微粒子の緻密な凝集とは
異なり、微細な繊維の網目に微細粒子が捕捉された状態
での軽度の粉体の凝集であるため歯科用石こう系埋没材
としての特性に影響を与える現象は生じない。

【００１４】四フッ化エチレン樹脂の微細な繊維に捕捉
された石こう系埋没材中の微細粒子は、空気輸送中にお
いても四フッ化エチレン樹脂と凝集している状態を維持
し続け、空気輸送の最終段階に設置されているサイクロ
ン分離器で空気流と確実に分離されるので、微細な粒子
だけがサイクロン分離器の空気排出口に設置されている
エアーバグフィルターに捕捉されたり、このエアーバグ
フィルターを通り抜けて大気中に放出されたりすること
が防止される。これにより石こう系埋没材中の微細な粒
子が除去されることないため、四フッ化エチレン樹脂を
添加していない石こう系埋没材のように空気輸送後の石
こう系埋没材の特性値、特に凝結膨張値や熱膨張値が低
下したり、硬化後の圧縮強さが低下するような現象が防
止出来るのである。

【００１５】また、本発明に係る歯科用石こう系埋没材
組成物は、水で練和されて鋳型作製に用いられ、硬化後
に加熱炉に装入される。鋳型を炉内で加熱する過程で繊
維状の四フッ化エチレン樹脂はフッ化水素ガスに変化す
る。活性の高いフッ化水素ガスは鋳型内に存在する結合
材としてのα−半水石こう（CaSO₄・1/2H₂O）が高温に加
熱されて無水石こう（CaSO₄）に変化したものと直ちに
反応して耐熱性の高いフッ化カルシウム（CaF₂融点1,4
18℃，沸点2,500℃）を生成する。この反応は石こうの
粒子表面から起こり、生成したフッ化カルシウムが鋳型
内に微細且つ均一に分布し、耐熱性の劣る石こうと溶融
合金とが直接接触することを防止して、鋳型としての耐
熱性を向上させるので、溶融温度（液相点）の高い陶材
焼付用合金を鋳造しても溶融合金と鋳型との反応を可及
的に減少させることが出来るのであり、その結果、鋳型材の鋳造体表面への焼付き、石こうの分解反応で生成するガスによる鋳造体内部に
分布する鋳巣、石こうの分解反応で生成するガスによる鋳造体の表面
荒れ、等が生じることが無くなるので、石こう系埋没材
で陶材焼付用合金の鋳造も可能となるのである。

【００１６】この混合される四フッ化エチレン樹脂の添
加量が0.01重量部未満では、鋳型としての耐熱性の向上
が不十分で陶材焼付用合金の鋳造欠陥を完全には防止す
ることは困難であり、また製造時においては、石こう系
埋没材の微細粒子の捕捉作用が不十分で空気輸送による
微細粒子の喪失を防止する効果が十分に発揮されず、石
こう系埋没材の重要な性質である凝結膨張値及び熱膨張
値が不安定になる。この理由から四フッ化エチレン樹脂
の添加量の下限を0.01重量部と規定した。

【００１７】一方、四フッ化エチレン樹脂の添加量の上
限を1.0重量部とした理由は，以下の通りである。四フ
ッ化エチレン樹脂は前述したように剪断・圧縮応力を負
荷されると微細に繊維化するが、添加量が過剰になると
微細な粒子の捕捉作用だけでなくより大きな粒子に対し
ても作用し、粉末が顆粒状に凝集する現象が生じる。そ
の結果、粒度分布が変化した場合と同様な傾向を示し凝
結膨張値，熱膨張値などの諸性質が変化してしまい、歯
科用石こう系埋没材として期待された性能が発揮出来な
いような不都合が生じる。また、通常、歯科用石こう系
埋没材は硬化，加熱後のミクロ組織を顕微鏡観察すると
針状に結晶化した石こうにシリカ等の粒子が絡み付いて
いるが、四フッ化エチレン樹脂が過剰に添加されている
とフッ化カルシウムが過剰に生成し、針状の石こう結晶
の空間を塞いでしまい、鋳型の通気性を悪化させ、その
結果として通気性不足に起因する鋳造欠陥（スプルー直
下の鋳巣発生，背圧多孔，ホットスポット発生など）を
引き起こしてしまう。それに加えてフッ化カルシウムの
生成は加熱後の鋳型の強度を可及的に増加させるため、
過度のフッ化カルシウムの生成は鋳造後の鋳造体の掘り
出し時に多大の労力が必要となり、操作性を著しく損ね
てしまうという結果となる。このような理由から四フッ
化エチレン樹脂の添加量の上限は1.0重量部と限定し
た。

【００１８】次に、アルキルベンゼンスルフォン酸塩，
アルキル硫酸塩から成る群より選ばれる１種又は２種以
上の陰イオン系界面活性剤を0.001〜0.05重量部添加す
る場合について、その理由を以下に述べる。

【００１９】四フッ化エチレン樹脂は撥水性が非常に強
く、これを含有する石こう系埋没材を水で練和した場合
に「水とのなじみ」と称する使用上の操作感に悪影響を
与える。具体的には粉末と水の濡れ性が悪化し、短時間
で粉末と水との混合が出来ず、水の上に粉末が浮いてい
る状態になって練和操作が行い難くなる。この性質は、
石こう系埋没材自体の性能・性質には直接には影響を与
えないが、練和性を始めとする使用時の操作性に問題を
生ずる。この問題点を解決するために、陰イオン系界面
活性剤を添加し、粉末と水との濡れ性を改善すれば練和
性の向上を図ることが出来るのである。

【００２０】陰イオン系界面活性剤であるアルキルベン
ゼンスルフォン酸塩としては、ドデシルベンゼンスルフ
ォン酸ナトリウムなどが使用され、アルキル硫酸塩とし
てはラウリル硫酸ナトリウム，ラウリル硫酸カリウム，
ミリスチル硫酸ナトリウム，セチル硫酸ナトリウム，ス
テアリル硫酸ナトリウムなどが使用される。

【００２１】陰イオン系界面活性剤の添加量は、0.001
重量部以上であれば「水とのなじみ」の改善が確認され
たので添加量の下限を0.001重量部と規定した。一方、
上限を0.05重量部と規定したのは、添加量が多くなるほ
ど練和時の「水とのなじみ」は向上するが、或る添加量
を超えると埋没材の重要な特性である「凝結時間」，
「保存安定性」，「圧縮強さ」に悪影響を与えることが
確認されたことによるものである。特に「圧縮強さ」の
低下は鋳造時の鋳バリ等の鋳造欠陥の原因となる。実用
上石こう系埋没材の特性に悪影響を与えない添加量は、
0.05重量部であることが実験で検証されたので陰イオン
系界面活性剤の添加量の上限を0.05重量部と規定した。

【００２２】次に、骨材としての金属酸化物，金属炭化
物，金属窒化物の１種又は２種以上を添加する理由を以
下に述べる。四フッ化エチレン樹脂を添加することによ
り、耐熱性不足に起因する鋳造欠陥の中で、鋳造体の表
面荒れや鋳巣の発生については十分な改善が認められる
が、四フッ化エチレン樹脂の添加量が0.01〜0.1重量部
と少ない場合には鋳造体表面の石こう系埋没材の焼付き
防止効果が不十分な場合がある。その対応策として骨材
としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物などを石
こう系埋没材に添加することがある。具体的には、金属
酸化物としては、アルミニウム，イットリウム，ジルコ
ニウム，クロム，チタン，マグネシウムの酸化物、金属
炭化物としては、タングステン，ニオブ，タンタル，シ
リコン，ジルコニウム，ホウ素，モリブデン，クロム，
チタンの炭化物、金属窒化物としては、アルミニウム，
クロム，ケイ素，ホウ素，チタンの窒化物等が挙げられ
る。

【００２３】石こう系埋没材に骨材としての金属酸化
物，金属炭化物，金属窒化物が耐火材の一部と置換して
添加される場合には、２〜40重量部添加されるのが好ま
しい。添加量が２重量部未満の場合には、添加したこと
による埋没材の十分な焼付き防止効果の向上が認められ
ない。なお、骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金
属窒化物は、加熱時もそれぞれ各物質固有の熱膨張係数
に基づく膨張を生じるのみで、石英やクリストバライト
のように加熱による結晶構造の変態に基づく大きな膨張
は生じない。従って、これらの骨材を過剰に混合すると
耐熱性は向上するが石こう系埋没材自体の熱膨張量が低
下してしまうので合金の鋳造収縮の補償が不十分とな
り、鋳造体の適合性が悪くなる。実施例や比較例を検討
した結果、臨床使用が可能な鋳造体を得るためには、石
こう系埋没材の硬化膨張値と加熱膨張値との合計は1.5
％以上が必要であることが確認され、熱膨張量の低下を
抑え所定の熱膨張量を確保するためには、骨材を添加し
た場合でも、その量は40重量部以下にすることが望まし
い。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例と比較例とを挙げ、本
発明を更に詳細に説明する。各実施例は表１に示した組
成で、各比較例は表４に示した組成でそれぞれ配合し、
以下の方法で各種試験を行い比較した。試験結果は、表
２，３及び表５，６に纏めて示した。

【００２５】〈試料の作製〉内容量100リットルの試験
配合用ボールミルを用いて埋没材の総重量を50Kgとした
スケールによる粉砕・混合を行った。初めに耐火材であ
る石英及び／又はクリストバライトと四フッ化エチレン
樹脂の粉末とをボールミルに投入し、耐火材が所定の粒
度分布を示すまで粉砕した。その後、結合材であるα−
半水石こうを、場合によっては金属酸化物，金属炭化
物，金属窒化物や陰イオン系界面活性剤をボールミルに
投入して粉砕・混合を行い、凝結時間・流動性の調整を
行った後にボールミルから排出し、ホッパーに貯蔵し
た。四フッ化エチレン樹脂の粉末は、耐火材及び結合材
の粉砕・混合工程で剪断・圧縮応力を負荷されて微細な
繊維状となって耐火材及び結合材の微細粒子を捕捉して
存在している。ホッパーに貯蔵した石こう系埋没材の中
から特性試験用として１Kgずつランダムに５回サンプリ
ングし合計で５Kgの試料を採取し、残りの45Kgの石こう
系埋没材を空気輸送装置で空気輸送を行い、空気輸送に
より石こう系埋没材の微細な粒子がどの程度喪失され、
それによって石こう系埋没材の各特性にどのような影響
が現われるかの検証を行った。空気輸送後のサンプルも
輸送前と同様に１Kgずつランダムに５Kgのサンプリング
を行い試料とした。

【００２６】〈特性試験方法〉それぞれの試料は、JIS
T 6601「歯科鋳造用石こう系埋没材」に定められた方法
により、空気輸送前と空気輸送後の埋没材の特性を測定
した。また微細粒子の喪失の程度は、島津製作所社製の
粒度分布計「SALD1100型」を使用し、測定レンジＢで自
動測定して、1.9μm以下の粒子の体積パーセントを比較
することにより行った。

【００２７】鋳造体の適合精度の評価方法は、ニッシン
社製のA.D.A.No.2試験体のクラウン模型を用い、通法に
従ってワックスパターンを作製し、それぞれの石こう系
埋没材で埋没し、練和開始から60分後から加熱を開始
し、150分で700℃まで昇温して30分間係留し、鋳型を70
0℃の均一な状態にした後、歯科用遠心鋳造機を用いて
ジーシー社製の歯科陶材焼付用金合金「商品名：ジーセ
ラボンドタイプＩゴールド」を鋳造し、鋳造体掘り出し
後、流水下でナイロンブラシで洗浄し、鋳造体に焼き付
いた埋没材を150μmの粒径のガラスビーズを0.2ＭPaの
圧力でサンドブラスト処理して除去した後にクラウン模
型に戻し模型との浮き上がり量を投影機を用いて測定
し、その大小で適合精度を評価した。それぞれの特性値
は空気輸送前、空気輸送後のそれぞれ１Kgずつ採取した
試料で測定した繰り返し５回の平均値であり、データの
バラツキの程度は標準偏差で表現した。

【００２８】また鋳造欠陥を評価する方法は、空気輸送
後の石こう系埋没材を使用し、ニッシン社製の既製ワッ
クスパターンであるナチュラルワックスパターンＣを、
適合精度の評価方法と同様の手順で鋳型作製後、歯科用
遠心鋳造機にてそれぞれジーシー社製の歯科陶材焼付用
金合金「商品名：ジーセラボンドタイプＩゴールド」
（液相点1200℃）と歯科陶材焼付用パラジウム合金「商
品名：ジーセラボンドタイプIIIパラジウム」（液相点1
290℃）を鋳造し、鋳型を室温まで放冷した後に通法に
従い鋳造体を鋳型から掘り出し，ナイロンブラシで洗浄
し、埋没材の焼付き状態，鋳造体の表面荒れ，鋳巣の発
生状況をそれぞれ目視により評価した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】四フッ化エチレン樹脂の混合による微細粒
子捕捉効果及び耐熱性向上効果は、表１〜６の組成と特
性値の比較から確認出来る。表から明らかなように、各
実施例においては、四フッ化エチレン樹脂が0.01〜1.0
重量％混合されており、四フッ化エチレン樹脂が石こう
系埋没材中の耐火材や結合材等の微細な粒子を捕捉する
効果を発揮し、空気輸送前と空気輸送後との間には物理
的な特性については大きな差違は生じず、鋳造精度の低
下は確認されなかった。また、各実施例についてはどの
石こう系埋没材であっても歯科用陶材焼付用合金の鋳造
が可能となっている。実施例中で最も耐熱性が低いと考
えられる実施例１の場合でも表３から明らかなように液
相点の高いジーセラボンドタイプIIIパラジウム合金を
鋳造した際に埋没材の焼付き現象が認められたが、臨床
応用が可能な範囲であった。

【００３６】一方、四フッ化エチレン樹脂が混合されて
いない比較例１及び混合量が本発明の範囲の下限未満で
ある比較例２，３では、空気輸送中に石こう系埋没材中
の微細な粒子が喪失してしまい、その結果として空気輸
送後の適合精度の低下とバラツキの上昇が確認され、四
フッ化エチレン樹脂混合の効果は発揮されなかった。具
体的には、鋳造体の寸法精度に影響を及ぼす特性である
凝結膨張値及び熱膨張値が空気輸送前と比べて空気輸送
後では低下しており、鋳造体の適合精度が低下してい
る。また、標準偏差の値も大きくなっており、これらの
比較例の石こう系埋没材を用いて鋳造した場合には鋳造
精度が悪化し、鋳造精度のバラツキも生じ易くなってい
ることが確認出来る。また、鋳造体表面を観察した結果
においても、顕著に鋳造欠陥が発生しておりその鋳造体
を臨床応用することは不可能であった。実施例１〜３と
比較例１〜３を比較するとそれぞれの組成はほぼ同一で
あるが、四フッ化エチレン樹脂の混合量のみが相違して
いる。これらの結果の検討から四フッ化エチレン樹脂の
石こう系埋没材への混合は鋳型の耐熱性を著しく向上さ
せることが確認された。

【００３７】四フッ化エチレン樹脂の混合量が本発明の
上限を超えた例が比較例４，５，７８及び１０である。
四フッ化エチレン樹脂が過剰に混合されたことにより石
こう系埋没材をミルから排出する工程で石こう系埋没材
の粉末同士が凝集する現象が起きて排出口から排出され
る量が減少し、排出のためのミルの回転が残留した埋没
材を粉砕して過剰粉砕になり、凝結膨張，熱膨張などの
差異が大きくなり、空気輸送以前に埋没材の特性値にバ
ラツキを生じた。

【００３８】また、四フッ化エチレン樹脂は撥水性が特
に強い物質であり、混合量が本発明の上限を超えた1.5
〜2.0重量部で、且つ陰イオン系界面活性剤を配合して
いない比較例４，５では練和操作性が極端に悪化して、
通常の歯科における石こう系埋没材の練和方法では練和
不可能であり、特に比較例５では練和機械を使用しても
練和不可能であり、特性の評価も不可能であった。比較
例４は機械練和でかろうじて練和可能であり「埋没材の
焼付き」及び「鋳造体の表面荒れ」の評価は四フッ化エ
チレン樹脂の効果で良好であったが、過剰な混合により
鋳型内のフッ化カルシウムの生成も過剰となり、その結
果、鋳型の通気性が極端に低下して、それを原因とする
鋳造欠陥である背圧多孔，ホットスポット等がスプルー
部に顕著に発生した。

【００３９】実施例１は、撥水性の強い四フッ化エチレ
ン樹脂のみが混合された場合であるが、その混合量が0.
01重量部程度では陰イオン系界面活性剤が石こう系埋没
材に配合されてなくとも「水とのなじみ」の特性は「良
好」であった。この評価は、現行の石こう系埋没材製品
と比較したものであり、「良好」とは現行の石こう系埋
没材より評価が高く、「普通」とは現行製品と同等であ
ることを示している。四フッ化エチレン樹脂の混合量が
0.01重量部程度と低ければ、強い撥水性物質を混合した
ことの予想に反して練和性が現行製品より向上している
ことが確認された。これは、撥水性が強い四フッ化エチ
レン樹脂が混合されることにより埋没材粉末の「水との
なじみ」がミクロ的には悪化するが、埋没材粉末と水と
の間での親水性の良さに起因する「ダマ」の生成が無い
ために練和性が向上して、マクロ的（官能試験）に「水
とのなじみ」の評価が良くなったものと思われる。な
お、四フッ化エチレン樹脂の混合量が0.1重量部まで多
くなった実施例２では、「水とのなじみ」が低下傾向を
示して「普通」の評価となるが、それでも現行の石こう
系埋没材とほぼ同等の評価である。更に四フッ化エチレ
ン樹脂の混合量が多い実施例３では、評価が「やや難」
と低下する。「やや難」の評価の具体的な意味は、実用
上では練和し鋳型を作製することが可能ではあるが、現
行の製品よりは「水とのなじみ」がやや悪く、練和性が
僅かに劣ることを示している。

【００４０】歯科用石こう系埋没材に強い撥水性を有す
る四フッ化エチレン樹脂を混合することにより練和性が
低下することは上述の通りであるが、実施例４〜６及び
１０〜１２はこの特性を改良するために陰イオン系界面
活性剤を混合したものであり、陰イオン系界面活性剤を
混合することにより練和性の向上が確認された。具体的
には、実施例３と実施例６との比較において配合上での
差異は陰イオン系界面活性剤の混合の有無だけである
が、実施例３では練和操作性の評価が「やや難」である
が、実施例６では「普通」となり、陰イオン系界面活性
剤の混合により練和操作性が向上している。一方、比較
例６では四フッ化エチレン樹脂の混合量が上限の1.0重
量部であり、「水とのなじみ」を向上させる目的で陰イ
オン系界面活性剤を0.0005重量部混合した組成である
が、陰イオン系界面活性剤の混合量が過少であったた
め、陰イオン系界面活性剤を混合していない実施例３と
の比較において改善効果は確認されなかった。

【００４１】陰イオン系界面活性剤を石こう系埋没材に
混合した場合の問題点としては、圧縮強さの低下及び凝
結時間の延長があり、これによって鋳型の強度不足を原
因とする「鋳バリ」という鋳造欠陥を生じることがあ
る。鋳型の圧縮強さを決定する因子としては、結合材で
あるα−半水石こうの配合量及び性状が大部分を占め、
石こう系埋没材の他の構成成分である耐火材や骨材には
大きな影響を受けないことは従来からの研究で検証され
ている。このため、圧縮強さの低下の原因としては、混
合された陰イオン系界面活性剤が石こう系埋没材の結合
材であるα−半水石こうの結晶が針状に発達するのを阻
害し板状に結晶化させる結果、鋳型の圧縮強さが低下す
ると考えられる。鋳バリを発生させない最低限の圧縮強
さとしては３ＭPaがボーダーラインであることは、従来
からの研究及び製品の品質検査により検証されている。

【００４２】実施例１〜３と実施例４〜６の比較におい
て、陰イオン系界面活性剤の混合量が0.01重量部程度ま
では圧縮強さの低下は僅かであり、鋳バリの発生も確認
されていない。しかしながら陰イオン系界面活性剤の混
合量が多い試料では圧縮強さの低下が確認される。具体
的には、結合材であるα−半水石こうの配合量が等しく
陰イオン系界面活性剤の混合量に差異がある、実施例１
と実施例４においては圧縮強さが4.4ＭPaから4.2ＭPaに
低下し、同様に実施例２と実施例５においては5.0ＭPa
から4.8ＭPaに、実施例３と実施例６においては4.8ＭPa
から4.5ＭPaにそれぞれ低下している。実施例１０，１
１，１２における陰イオン系界面活性剤の混合量は0.02
〜0.04重量部であり、圧縮強さは低下するものの鋳バリ
を発生させない圧縮強さのボーダーラインである３ＭPa
は越えており、実際の鋳造実験においても鋳バリの発生
は確認されなかった。

【００４３】しかし、より陰イオン系界面活性剤の混合
量が多い試料においては圧縮強さの低下が顕著で、それ
に伴って鋳造欠陥の発生も確認された。比較例７及び８
は四フッ化エチレン樹脂の混合量が1.5〜2.0重量部と多
く練和性改善のために陰イオン系界面活性剤もそれに伴
って0.08〜0.1重量部と多く混合されている。比較例７
と実施例２とは主成分は同一の配合であるのにも拘ら
ず、比較例７では陰イオン系界面活性剤が多く混合され
ているため圧縮強さが実施例２に比べ40％以上も低下し
て2.8ＭPaとなり、ボーダーラインの３ＭPaを下回って
おり鋳造試験においても「鋳バリ」が発生していた。同
様に比較例８と実施例１との比較検討においても、陰イ
オン系界面活性剤の混合量が0.1重量部と多い比較例８
では圧縮強さが実施例１に比べ約50％も低下して2.1ＭP
aとなり「鋳バリ」の発生が確認された。

【００４４】四フッ化エチレン樹脂を混合した本発明に
係る歯科用石こう系埋没材組成物を使用して作製した鋳
型は耐熱性が向上し、従来では不可能であった陶材焼付
用合金の鋳造が可能となった。しかしながら、四フッ化
エチレン樹脂の混合量が少量の場合には埋没材成分が鋳
造体に焼き付く現象や表面荒れが出現する場合がある。
その場合でも、現象の度合いは軽度であり鋳造体の臨床
応用は可能であるが、焼き付いた埋没材の除去にはサン
ドブラスト処理作業が、表面荒れの除去には機械的な研
磨作業が必要となるため歯科技工操作はより煩雑になる
ことが予想される。これらの現象を防止するためには、
鋳造される溶融金属との「濡れ性」が悪く且つ反応し難
い物質を石こう系埋没材に配合することが有用である。
その物質として本発明では耐火材の一部を金属酸化物，
金属炭化物，金属窒化物から成る骨材と置換して混合す
る実験を行い実施例及び比較例に示す結果を得た。

【００４５】実施例１と実施例７の差異は、石英，クリ
ストバライトのそれぞれ１重量部を炭化珪素，窒化ボロ
ンに置換しただけである。実施例１での鋳造欠陥の評価
結果は、四フッ化エチレン樹脂の混合量が下限の0.01重
量部であるため石こう系埋没材が焼き付く現象や鋳造体
の表面荒れも観察された。これに対し骨材を合計で２重
量部配合した実施例７では、石こう系埋没材の焼付き現
象の改善が確認され、表面荒れについては完全に防止す
ることが出来た。同様に実施例８は実施例１の石英，ク
リストバライトのそれぞれ２重量部ずつを酸化チタンと
炭化チタンに置換した配合であり、石こう系埋没材の焼
付きも表面荒れも全く発生せず鋳造欠陥のない鋳造体を
得ることが出来た。それに対して比較例９は実施例１の
クリストバライト１重量部を炭化珪素に置換した配合で
鋳造欠陥の発生の防止を意図したものであったが、実施
例１と比較して鋳造欠陥に対する効果は明確ではなかっ
た。以上の結果から金属酸化物，金属炭化物，金属窒化
物を骨材として石こう系埋没材に配合して埋没材の焼付
き等の鋳造欠陥を抑える場合には２重量部以上混合する
ことが好ましいことが判った。

【００４６】骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金
属窒化物の添加により鋳造体への埋没材の焼付きや表面
荒れの改善については実施例７〜１２で確認される。特
に実施例１１や実施例１２においては四フッ化エチレン
樹脂の混合量も本発明の上限である1.0重量部であり且
つ骨材の配合量も多いため耐熱性に関してはリン酸塩系
埋没材と比較しても差異が確認されない程にまで向上し
た。

【００４７】歯科用埋没材の必須条件としては、数多く
の条件が挙げられるが、その中で最も重要な条件として
は「鋳造される合金の鋳造時の収縮を補償するだけの膨
張を有すること」がある。現在の歯科鋳造システムにお
いては、この条件が非常に重要であることは明白な事実
であり、様々な実験や文献の調査から判断して、歯科陶
材焼付用合金の鋳造収縮を補償するための膨張量は、
「凝結膨張値」と「加熱膨張値」とを合計して最低でも
1.5％以上が必要である。

【００４８】骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金
属窒化物を配合することは鋳造欠陥の防止に有用である
ことは確認されたが、骨材の配合量を確保するために結
合材であるα−半水石こうを減量することは鋳型の圧縮
強さを顕著に低下させてしまい、鋳バリなどの鋳造欠陥
を招いて実用に供する事が不可能となる危惧があるため
耐火材である石英やクリストバライトと置き換えること
を余儀なくされる。しかし、骨材としての金属酸化物，
金属炭化物，金属窒化物は耐火材であるクリストバライ
トや石英のように特定の温度で結晶型が変化（変態）し
て急激な膨張を示すような性質は無く、加熱膨張を期待
することは出来ないものである。そのため石こう系埋没
材に金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物を配合するこ
とは熱膨張値を可及的に低下させ、その結果として鋳造
収縮を補償するに必要な膨張が得られないという現象を
招く。

【００４９】骨材の配合量の合計が40重量部である実施
例１２では凝結膨張値と熱膨張値との合計がかろうじて
1.5％を越えているが、比較例１０では骨材の配合量の
合計が50重量部となり熱膨張が低下したため総膨張量も
ボーダーラインの1.5％を下回り鋳造収縮の補償が不可
能な値となった。以上の結果から金属酸化物，金属炭化
物，金属窒化物を骨材として石こう系埋没材に配合して
「埋没材の焼付き」や「表面荒れ」を改善を図る場合に
は40重量部以下であることが好ましいことが判った。

【００５０】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係る歯科
用石こう系埋没材組成物は、結合材としてのα−半水石
こうと耐火材としての石英及び／又はクリストバライト
から構成される混合物に四フッ化エチレン樹脂を混合
し、粉砕工程において四フッ化エチレン樹脂を繊維化す
ることにより、埋没材中の微細粒子を捕捉し埋没材の空
気輸送工程における微細粒子の喪失を防止することが出
来るので、その結果として凝結膨張値，熱膨張値などの
各特性値が安定した歯科用石こう系埋没材が得られ、寸
法精度高い歯科金属修復物の製作が可能となったのであ
る。

【００５１】また、歯科用石こう系埋没材組成物に四フ
ッ化エチレン樹脂を混合させたことによって、埋没後の
炉中での鋳型の加熱工程において四フッ化エチレン樹脂
がフッ化水素ガスに変化し、結合材であるα−半水石こ
うが加熱されて変化した無水石こうと鋳型内で反応して
耐熱性の高いフッ化カルシウムを生成することにより鋳
型自体の耐熱性を向上させて、その結果として従来の技
術では不可能とされていた石こう系埋没材による歯科陶
材焼付用合金の鋳造が可能となったのである。そして付
随効果として、四フッ化エチレン樹脂を混合し、粉砕工
程で繊維化することによる微細粒子捕捉効果により鋳型
作製時の埋没材の練和操作時に石こう系埋没材中の微細
粒子の飛散を防止する効果も得られたのである。

【００５２】また、撥水性の高い四フッ化エチレン樹脂
を混合することによる練和操作性の悪化に対しては、ア
ルキルベンゼンスルフォン酸塩，アルキル硫酸塩から成
る群より選ばれた１種又は２種以上の陰イオン系界面活
性剤を混合することにより解決することが可能となっ
た。更に、「埋没材の鋳造体への焼付き防止」及び「表
面荒れの防止」には、骨材としての金属酸化物，金属炭
化物，金属窒化物などを混合することにが効果的である
ことが確認されたものである。

【００５３】前記したような種々の効果を有する本発明
に係る歯科用石こう系埋没材組成物の歯科分野に貢献す
る価値は非常に大きなものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、から構成される混合物100重量部に対し、四フッ化エチ
レン樹脂0.01〜1.0重量部が混合されていることを特徴
とする歯科用石こう系埋没材組成物。
【請求項２】ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、から構成される混合物100重量部に対し、四フッ化エチ
レン樹脂0.01〜1.0重量部と、アルキルベンゼンスルフ
ォン酸塩，アルキル硫酸塩から成る群より選ばれる１種
又は２種以上の陰イオン系界面活性剤0.001〜0.05重量
部とが混合されていることを特徴とする歯科用石こう系
埋没材組成物。
【請求項３】ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、ｃ）骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物
から成る群より選ばれる１種又は２種以上、から構成さ
れる混合物100重量部に対し、四フッ化エチレン樹脂0.0
1〜1.0重量部が混合されていることを特徴とする歯科用
石こう系埋没材組成物。
【請求項４】ａ）結合材としてのα−半水石こう、ｂ）耐火材としての石英及び／又はクリストバライト、ｃ）骨材としての金属酸化物，金属炭化物，金属窒化物
から成る群より選ばれる１種又は２種以上、から構成さ
れる混合物100重量部に対し、四フッ化エチレン樹脂0.0
1〜1.0重量部と、アルキルベンゼンスルフォン酸塩，ア
ルキル硫酸塩から成る群より選ばれる１種又は２種以上
の陰イオン系界面活性剤0.001〜0.05重量部とが混合さ
れていることを特徴とする歯科用石こう系埋没材組成
物。