JPS59141509A - リン酸カルシウム系歯冠修復材料 - 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】 本発明はリン酸カルシウム系ガラスで構成された歯冠修
復材料に関するものである。こ＼に歯冠修復材料とは歯
冠、インレー、ブリッジなどをいうものである。

歯冠修復材料の具備する要件としては、物理的、化学的
あるいは機械的性質及び色調、光沢、その他の外観が出
来るだけ天然歯に近いこと、生体に対する親和性に優れ
ていること、食物、唾液などによる溶出や生体に対する
毒性のないこと、口腔組織を刺激しないこと、粘着、吸
水などのないこと、長期にわたる使用によっても変形な
どがないこと、なとがあげられる。

このような観点から歯冠修復材料としては現在、金属、
レジンあるいは陶材などが主として使用されている。

金属としては金合金、白金合金、銀合金のよう性質と成
形加工性とを有することから、歯冠修復材料として最も
広く普及している。しがしながら、その色沢は天然歯か
ら大きく懸は離れており審美性に劣るだけでなく、金属
材料は根本的に生体組織と共存できる材料ではない。そ
の上に、長期にわたる使用の過程において、金属材料は
唾液、食物、体液、血液などによって徐々にイオン化し
、生体中に吸収されてゆき、その結果周囲の骨組織や歯
肉組織の変色、炎症を起す可能性がある。更に生体中に
吸収された金属イオンは次第に濃縮されてその濃度を高
め、生体に対して害毒となる危険性が存在することが指
摘されている。

レジンは高度な技術が必要でなく成形が容易で安価なこ
とから、大型のブリッジでも短時間に製作でき、義歯と
して広く使用されている。しかしなからレノンの機械的
性質、特に耐摩耗性は天然歯に比欠てかなり劣ることか
ら、対向歯との咬合の繰り返しにより容易に摩耗すると
いう大きな欠点を持っている。また歯冠材料の吸水性を
完全に防止することが出来ず、汚物の付着などがあり、
生体組織とのなじみも良くなく、加えて温度に対する膨
張収縮が異なることから使用中に接合部にわずかな間隙
を生し、そこから細菌なとの侵入を許す恐れもある。更
に高分子材料には溶剤、重合部 ＼Ｊ台剤、触媒、可塑剤などが加えてあり、またモノマ
ーへの解重合もあり、周囲の生体組織に悪影響を及ぼす
のみでなく、極端な場合には発癌因子ともなり得る。

一方、長石を主体とし、これにノー、）力、アルミナな
とを添加した陶材は天然歯と同じ無機材料であり、金属
あるいはレジンの場合に指摘されるような生体組織に対
する悪影響はほとんど問題とならない。しかし、陶材は
審美性もあり、耐圧力は強い反面、引張りや剪断力には
弱（、脆さがあり、使用中に欠けｊこり、割れたすしゃ
す（、加えて加工技術は繁雑である。また組織的には天
然歯がリン酸カルシウムを主成分とするのに対し、陶材
はンリカ、アルミナ、アルカリ金属酸化物を主成分とし
だ長石系であり、天然歯とは異質で、生体に対する害毒
作用がほとんどないというだけで、生体とのなしみはな
（、生体内においては死んだ素材としての存在でしかな
い。

最近前述の金属材料の欠点を補い、かっ審美性を付与す
るため前装法か採用されている。これにハアクリル樹脂
系の硬質レジンをかふせた硬質レジン前装法、陶材を焼
き付けるメタルボンドポーセライン法がある。このうち
レジン前装法は全部がレジン材料のものと同しく耐摩耗
性に劣るなとの欠点を有し、審美性においてもメタルボ
ン′トポ−セラインに数段の差がある。

メタルボンドポーセライン法は金属材料の上にオペーク
層と呼ばれる不透明な層を塗布焼付して金属光沢を消し
、その上に半透明のデンチン層、更に透明なエナメル層
を順次塗布焼付して、金属の持つ強さと陶Ｈの持つ天然
歯に似た審美感と耐摩耗性を兼ね（ｉｉ！ｉえたもので
ある。この方法は天然歯の色に近づける目的で塗布焼付
］１程を繰り返すため時間とコストかかＸる。また金属
冠か陶材焼付温度である１０００℃付近の温度で寸法精
度を維持する必要があり、そのため合金の融点が高（な
けれはならず、その材質と鋳造法か限られる欠点がある
。更に貴金属合金ては陶材との濡れをよくするための前
処理か必要であり、卑金属合金では熱膨張係数が貴金属
より太き（、陶材との熱膨張係数と一致しないため内相
に亀裂か生しやすい。

−１−述の欠点を除くためコアに金属でなくアルミナあ
るいはアルミナと陶材との混合焼結体を用い、それに陶
材を前装するアルミナス方式か開発され、強度と審美性
に富み、材料的には貴金属合金をコアに用いるものより
割安であり、しかも金属光沢がないのでオペーク層が不
要であるなとの利点が多いか、しかしこの方法も塗布焼
付の」１程を何回か繰り返す必要はある。

このアルミナス方式も含めて、近年歯冠修復材料として
だけでなく、インブラント材としてアルミナなとのセラ
ミックス材料が開発され使用され始めている。これらの
材料も陶材と同じ（生体に対する有害性はほとんとない
ものの、生体との親和性に乏しい。このセラミックス材
料は極めて高い硬度を有するため、優れた耐摩耗性を有
する反面、咬合に際して対向する天然歯の方を摩耗して
しまう欠点を有する。更にセラミックス利料では最大の
欠点である脆性が現われ、使用中の欠け、割れの発生か
しばしは報告されている。そのためある程度の厚さを必
要とし、余分に歯質を削除する必要がある。

セラミックス材料は一般に著しく高い融点を持ち、溶融
させ難いだけでなく、溶融状態においても融液の粘性は
金属に比較して高い。このため現在金属材料に対して広
（実施され、歯冠修復材の成形法として歯科技工の基本
的な手法となっているロストワックス法を使用した鋳造
による成形法はセラミ、クス材料においては一般的に適
用困難である。従ってセラミックス拐料による歯冠修復
４’Ａの成形手段としてはセラミックス材料を所定の形
状に圧縮成形し焼結させるか、あるいは予め圧縮成形や
鋳造によりフロック体を作製した後所定の形状に機械加
工を施す方法を取らざるを得ない。

それ故義歯なとの形状への対応は可能であっても、歯冠
の如き患者の個々の歯の形状に合せて作成する必要のあ
る形状に対しては対応かはとんと不可能である。

このためセラミックス材料の中でも比較的融点か低く、
鋳造成形が容易なカラス質セラミンクスを用いた歯冠の
鋳造か試みられた。この場合においても融液の粘性の高
さと鋳造体の収縮率の高さに起因する形状再現性の悪さ
、鋳造物中への気泡の混在なと鋳造物の品質の悪さ、機
械的強度不足、著しい脆性の存在など様々な面で問題点
を抱え、実用化にはほど遠い段階である。

本発明者らの一人は既に生体置換材料に適したカ リン酸Ｘルンウム系ガラスの製造方法に関する発発明者
らは更に鋭意研究を加え、リン酸カルシウム系カラスの
歯冠修復材料への適用を可能にし、従来の各種桐材の持
つ欠点を克服することに成功し、本発明を完成したもの
である。

本発明のリン酸カルシウム系カラスは主成分かリン酸力
ルンウムの組成を持つものである。これは天然歯と極め
て近似したものであり、しかも本発明のリン酸カルシウ
ム系カラスの物理的、化学的及び機械的性質も天然歯の
それに非常に近い。

加えて鋳造による本発明の製品の色調、光沢も天然歯に
近似しているという優れた特性を有している。組成か天
然歯に非常に近いので、本発明のリン酸カルシウム系カ
ラスを歯冠修復材料として使用した場合、生体との親和
性か極めて優れているのである。

本発明の歯冠１１茎復材料はカル７ウムのリンに対？ する原子比Ｃａ／＼か０．３５〜１７の範囲であるリン
酸カルシウム系カラスで構成されることを特徴としてい
る。

以下本発明の歯冠修復材について詳述する。

本発明の出発原料は焼成によってＣａＯを生成するノｙ
ルノウム含有化合物と、同じく焼成によってＰ２Ｏ５な
とのリンの酸化物を生成するリン含有化合物である。カ
ルシウム含有化合物としては酸化カルシウム、水酸化カ
ルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、塩基
性炭酸カルシウムなと及びンユウ酸カルシウム、酢酸カ
ルシウムなどの有機酸のカルシウム塩なとが利用できる
。リン含有化合物としては正リン酸、メタリン酸および
ピロリン酸、トリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタ
リン酸なとのポリリン酸なとあるいはこれらリン酸イ頂
のアンモニウム塩などが用いられる。またリン酸水素カ
ル／ラム、リン酸二水素カルシウム、リン酸力ルンウム
、ピロリン酸カルシウム、酸性リン酸カルシウム、ポＩ
Ｊ　ＩＪン酸カルシウム類、ヒドロギンアパタイトなど
のリン酸類のカルシウム塩も単独で、あるいは他のカル
シウム含有化合物やリン含有化合物と混合して使用でき
ることはもちろんである。カル７ウムとリン以外に混入
する不可避的な不純物の存在は構わない。

これらのカルシウム含有化合物およびリン含有化合物の
出発原料のそれぞれ１種あるいは２種以」−を選び、固
体の場合には微粉砕し、カルシウム含有化合物とリン含
有化合物が、そのカル／ラムのリンに対する原子比Ｃａ
／＼で０．３５〜１７、好ましくは０．４５〜０７とな
るように秤量しよく混合する。

この原子比Ｃａ／χが１．７を越えると溶融温度が極め
て高（なり、かつ後述する鋳造する際に鋳造物はガラス
化せず、冷却中に失透現象を起こす。失透した鋳造物は
リン酸カルンウムの粗大な結晶粒なるか、過剰のリン酸
が遊離して鋳造物は化学的に不安定になり、これも好ま
しくない。

１．１５〜２０である。本発明の歯冠修復材料の組成は
この原子比に非常に近く、この点からも本発明品か人体
組織となじみの点で好ましいことを示している。

この原料混合物を適当な容器に入れて９００τ以上、好
ましくは１０００−１６００°Ｃに加熱溶融する。

溶融用容器は溶融した原料混合物に侵されないものであ
れば材質は問わない。白金が最も好ましいが高価である
ので、アルミナやジルコニアのルツするが、上述の温度
範囲であれば融液の粘性を寸分低く保つことができ、優
れた鋳造物を比較的簡単に得ることができる。溶融温度
が高くなり、特に１７００℃以上となるとリン成分の蒸
発が始まるので、組成がカルシウム過多にかたより融点
が次第に上昇するので注意が必要である。この融液を冷
却しカラス状とする。冷却法は特に問わない。また多量
の原料を溶融し、以下の鋳造に必要な量だけ小分けしな
がら冷却してもよい。

次いでガラス状物はロストワックス法に基づいた遠心鋳
造法、圧迫鋳造法、真空圧迫鋳造法などにより歯冠修復
材に鋳造成形する。この際の溶融温度も９００”Ｃ以上
、好ましくは１０００〜１６００°Ｃである。こ＼でロ
ストワックス法においては、通常の金属材料に用いる場
合と同様の方法で鋳型がつくられ、最終的な鋳造用鋳型
の材料は溶融物の温度が低い場合は石膏系埋没材が、高
温で鋳込む場合はリン酸塩系埋没材を用いるが、本発明
のリン酸カルシウム系ガラスによる歯冠修復材料におい
てはリン酸塩型埋没材の方が鋳造物の表面が白濁するこ
とがないので好ましい。

本発明のリン酸カルシウム系ガラスを製造する際のロス
トワックス法においては、金属材料にお、いて行なわれ
る鋳型の７００〜９００℃の高温の予熱は行なわないこ
とに特徴を有する。ワックスの焼却のための加熱が終了
次第温度を下げ、鋳造物が肉厚の場合は鋳型の温度はな
るべく低くして鋳造する。常温でも可能である。鋳造物
が肉薄の場合は急冷による微小クラックを防止するため
鋳型を１０’０〜６００℃に予熱して鋳込む。

更に鋳造時には加圧することが好ましく、その圧力は出
来るだけ高い方がよい。従って遠心鋳造法では装置の関
係から使用でき°てもあまり高い加圧は得にくいので、
空気圧による圧迫鋳造法が望ましい。特に溶融中および
鋳込り時には鋳造物中への気泡の混入を防ぐ必要から、
真空圧迫鋳造法か最も好ましい。なお前述の原料を一度
溶融冷却しカラス状物とする操作を省略し、直接原料混
合物をロストワックス法に基づく鋳造装置中で９ｏ。

゛Ｃ以−にに加熱してもよい。

本発明のリン酸カルシウム系ガラスに用いラレる原料の
カル／ラムとリンの原子比が０．３５〜１．７の範囲で
あると、一般の金属材料とは＼゛同域溶融促４度を有し
几かも溶融時における温度と粘性との関係も金属材料の
それに類似した特性を持ち、他のアルミナなどのセラミ
ックスやガラス材料のような高い粘性を示さず、がっ凝
固に伴なう体積収縮が他のセラミックス材料と比較して
小さいという鋳造成形に適した特徴を有する。従って本
発明のリン酸カルシウム系ガラスは鋳造時に適度な溶融
温度と適度な融液粘性を持つことがら、鋳造操作が非常
に簡便で、しかも形状再現性の最も良好な鋳造を実施す
ることが可能である。

本発明によるリン酸カルシウム系カラスを用いた歯冠修
復材は透明ないし半透明である。本材料の既述した特徴
からそのま〜用いるのが最適であり、審美性の問題とな
らない臼歯であれば鋳造物をそのま＼使用できる。審美
性が特に要求される場合には、簡単にはステイニングに
よりスティンの塗布、焼付けを行なう。完全な審美性を
要求される場合には通常のメタルボンドボーセラインの
場合のように陶材質の前装を施し、デンチン層とエナメ
ル層を形成する。この際には本発明のリン酸カルシウム
系ガラスと前装用の陶材質との接着性はよく、しかも金
属材料の場合のようにオペーク層の形成は必要としない
。

本発明のリン酸カルシウム系カラスを用いた歯冠修復材
料は従来の種々の材料によるものと比較して次の特徴を
有する。

（１）組成が主としてリンとカルシウムとよす成ること
により、天然歯と同じであり、歯肉組織トの親和性が非
常によい。またカルシウムのリンに対する原子比Ｃａ／
Ｂも天然歯と酷似している。

（２）強度や耐摩耗性などの機械的性質が天然歯とはＸ
゛同じであり、そのため咬合時の相互の摩耗が抑えられ
る。

（３）使用中に唾液、体液、血液、食物などにょる歯冠
修復材料成分の溶出がなく、また例え溶出したとしても
成分が天然歯と同じため、人体への影響が全（ない。

（４）審美性の点でステイニングや前装を施す場合に材
料の接着が非常によく、特に前装法の場合はオペーク層
を必要とせず工程が短縮される。

以下実施例により本発明を更に説明する。

実施例　１ カルシウムのリンに対する原子比Ｃａ／１１が０．６と
なるように秤量した炭酸カルシウム粉末とリン酸とをよ
く混練し、ロストワックス法に基づ（真空圧迫鋳造装置
に設置した白金ルツボ中で１０５０〜１１００℃に加熱
溶融した後、１．８〜２．０Ｋｇ／　ｃｍ　２に加圧し
て鋳込み、臼歯形状の全部鋳造歯冠を作製した。ワック
スパターンの埋没はリン酸系埋没材を混水比３Ｑｗｔ％
で混練したものを用いて減圧下で行なった。ワックスの
焼却は埋没の終了したものを常温に３時間放置した後６
５０℃まで昇温し１時間放置後約３００℃まで冷却した
状態で鋳込んだ。

鋳造が終了した後鋳造物を埋没材から取り出し、サンド
ブラスト処理によって表面に付着した埋没打粉を取り除
くと透明なリン酸カルシウムガラス質の全部鋳造歯冠が
得られた。該歯冠は内外面ともノンニール、パリなどは
全く存在せず、周辺部への材料の回り込みも良（、また
鋳造体の内部の気泡は認められず、極めて良好な鋳造状
態であった。

適合状態を調べるために該歯冠を作業用模型に合わせた
ところ、マージン部全域にわたって良好な適合を示した
。

比較例　１ 長石系の陶材を溶融温度１２’Ｏ０℃で鋳込んだブロッ
ク体から加工によって実施例１と同様の歯冠を調製した
。その化学組成は５ｉＯ２２６，１％、Ａ　／　２０　
ａ６３．０％、Ｃａ００３％、ＫｚＯ＋Ｎａ２Ｏ４０％
、Ｂ２Ｏ３ｓ、３％（％はいずれも取量％）であった。

実施例１および比較例１の歯冠と天然歯について諸特性
を比較した結果を第１表に示す。これによると本発明の
リン酸カルシウム系ガラス歯冠を陶材と比較すると強度
は大きく、硬度は小さく、その他の性質も含めて天然歯
の諸特性に非常に近く、体積収縮も少なく、実際に歯冠
修復材として使用した場合に優秀な成績が期待できる。

また比較例１の陶材はロストワックス法に基づく鋳造法
によっては鋳造成形が不可能であり、他の素材も珪酸塩
ガラス、バイオガラスなど試みたが、金属以外ではほと
んど鋳造成形ができず、一応鋳造成形できたものについ
ても、融液の細部への回り込みが悪くマージン部の形状
再現性に劣ると同時に鋳造体が気泡を含んで自濁し、加
えて凝固時の収縮のため形状に歪を生じ適合性が悪かっ
た。

第１表 ※耐衝撃性は直径ＩＱｍｍ、先端の曲率半径１．５ｍｍ
の円錐状とした重さ５００ｇの鋼棒をｌＱｃｍの高さか
ら試料上に落下させ、破壊に至るまでの回数で示す。

代表出願人 九州耐火煉瓦株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カルノウムのリンに対する原子比が０．３５〜１．７の
   範囲であるリン酸カルシウム系ガラスにより構成される
   ことを特徴とする歯冠修復材料