JPS60131835A - リン酸カルシウム系鋳造体の製造方法 - Google Patents
リン酸カルシウム系鋳造体の製造方法Info
- Publication number
- JPS60131835A JPS60131835A JP58238229A JP23822983A JPS60131835A JP S60131835 A JPS60131835 A JP S60131835A JP 58238229 A JP58238229 A JP 58238229A JP 23822983 A JP23822983 A JP 23822983A JP S60131835 A JPS60131835 A JP S60131835A
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は歯科材料、人工骨材料等生体用セラミック材料
として使用されるリン酸カルシウム系鋳造体の製造方法
に関するものである。
として使用されるリン酸カルシウム系鋳造体の製造方法
に関するものである。
近年セラミックの応用範囲の拡大は目ざましく医用分野
にまで適用が及んでおり、従来は金属、プラスチックが
主に使用されて来た医用材料、例えば人工骨、人工歯根
などへもセラミックの応用が試みられている。その背景
としては以下の理由が挙げられる。即ち、金属、プラス
チック等は何れも医用材料として最も重要な特性の一つ
である生体との親和性に著しく欠け、使用条件によって
は金属イオンあるいはプラスチックモノマー等が生体中
に溶出し為害作用を示すこともあり決して好ましい材料
とは言えない。一方、それらをセラミック化することに
よってこれらの問題を完全に取り払うことが可能である
。
にまで適用が及んでおり、従来は金属、プラスチックが
主に使用されて来た医用材料、例えば人工骨、人工歯根
などへもセラミックの応用が試みられている。その背景
としては以下の理由が挙げられる。即ち、金属、プラス
チック等は何れも医用材料として最も重要な特性の一つ
である生体との親和性に著しく欠け、使用条件によって
は金属イオンあるいはプラスチックモノマー等が生体中
に溶出し為害作用を示すこともあり決して好ましい材料
とは言えない。一方、それらをセラミック化することに
よってこれらの問題を完全に取り払うことが可能である
。
しかしながら、現在の段階においてはセラミックの医用
分野における適用・は十分とは言えない。
分野における適用・は十分とは言えない。
その主因はセラミックが成形性に劣り、多様な形状を要
求される場合の多い・医用材料に柔軟に対応しきれない
からである。つまり、金属、プラスチツク等は鋳造ある
いは射出成形等の方法によって容易に任意の形状に成形
出来るのに反し、セラミックは通常粉末を機械成形した
のち焼結させるかあるいは、単結晶のブロック体を育成
したのち機械加工することによって目的とする材料を形
成するという複雑な方法をとらざるを得す、従っ゛C任
意の形状に精密に成形することは極めて困財であった。
求される場合の多い・医用材料に柔軟に対応しきれない
からである。つまり、金属、プラスチツク等は鋳造ある
いは射出成形等の方法によって容易に任意の形状に成形
出来るのに反し、セラミックは通常粉末を機械成形した
のち焼結させるかあるいは、単結晶のブロック体を育成
したのち機械加工することによって目的とする材料を形
成するという複雑な方法をとらざるを得す、従っ゛C任
意の形状に精密に成形することは極めて困財であった。
このため例えば人工関節、人工歯冠、・インレー、ブリ
・イジ等複雑でかつ多様な形状を精密に再現する必要の
ある用途に対しては実質的に対応出来ないか、あるいは
可能であるにしても極めて煩雑かつ非能率な作業工程が
要求される結果、著しく高コストとなることが避けられ
ない。このような理由からセラミックが医用材料として
基本的に優れた特性を備えているにもかかわらず必ずし
も一般化していない訳である。
・イジ等複雑でかつ多様な形状を精密に再現する必要の
ある用途に対しては実質的に対応出来ないか、あるいは
可能であるにしても極めて煩雑かつ非能率な作業工程が
要求される結果、著しく高コストとなることが避けられ
ない。このような理由からセラミックが医用材料として
基本的に優れた特性を備えているにもかかわらず必ずし
も一般化していない訳である。
本発明者らはセラミックを任意の形状に自由にかつ高精
度に成形して高強度セラミックを製造する方法に関して
研究を重ねた結果、リン酸カール−シウム系ガラスを素
材として選択することにより、それが可能であることを
見出し゛本発明に至った。
度に成形して高強度セラミックを製造する方法に関して
研究を重ねた結果、リン酸カール−シウム系ガラスを素
材として選択することにより、それが可能であることを
見出し゛本発明に至った。
一般にセラミック材料は3次元構造を持つため著しく高
い融点を有し、しかも溶融状態においても融液の粘性は
歯科材料等に用いられる金属に比較して高いので、山林
技工で用いられるロストワックス法を用いる鋳造には適
用出来ない。この融点及び融液の粘性を下げるためにガ
ラス質セラミックを用いることが検討されたが、冷却時
の収縮率が高いため形状再現性が悪く、しかも鋳造体の
機械的強度が不足している。
い融点を有し、しかも溶融状態においても融液の粘性は
歯科材料等に用いられる金属に比較して高いので、山林
技工で用いられるロストワックス法を用いる鋳造には適
用出来ない。この融点及び融液の粘性を下げるためにガ
ラス質セラミックを用いることが検討されたが、冷却時
の収縮率が高いため形状再現性が悪く、しかも鋳造体の
機械的強度が不足している。
これに対してリン酸カルシウム系ガラスは1次元的な短
鎖の鎖状措造を有するため比較的低い溶融温度を有し、
また溶融温度を若干越えただけで融液の粘性が著しく低
下するため鋳造成形、に好適であることを見出した。即
ち本発明のリン酸カルシウム系ガラスは900〜160
0° Cの、温度で加熱することにより粘性の低い融液
が得られ、金属材料と一様に外力を加えたロストワック
ス法等によって任意の形状に鋳造出来るのである。
鎖の鎖状措造を有するため比較的低い溶融温度を有し、
また溶融温度を若干越えただけで融液の粘性が著しく低
下するため鋳造成形、に好適であることを見出した。即
ち本発明のリン酸カルシウム系ガラスは900〜160
0° Cの、温度で加熱することにより粘性の低い融液
が得られ、金属材料と一様に外力を加えたロストワック
ス法等によって任意の形状に鋳造出来るのである。
鋳型としては予めワックスで原型を作製し、これを耐火
埋没材中へ埋没した後加熱してワックスを焼却して得た
、いわゆるロストワックス鋳型等が適当であるが、金属
、セラミック等によって鋳型を作製することも可能であ
る。リン酸カルシウム系ガラスの凝固収縮は約1%程度
と少なく、鋳型に膨張性の耐火埋没材を使用するか、金
型を鋳型とする場合には予め収縮分だけオーバーサイズ
としておけば完全に補正することが出来る。従って得ら
れた鋳造体は極めて高い寸法精度、形状再現性のもとに
原型を完壁に再現することが可能である。鋳型の予熱温
度は鋳造性、寸法精度、鋳肌の表面状態に大きく相関す
る。例えば、予熱温度を上げれば鋳型の微細な部分への
融液の回り込みが改善されるが、反面鋳肌の荒れが起こ
り易くなる。一方、予熱温度は鋳型の膨張と直接に相関
するので鋳型材の種類に応じて、適切な予熱温度を選択
することが寸法精度を上げるために重要である。本発明
ではこの予熱温度を900°C以下とすることが必要で
ある。
埋没材中へ埋没した後加熱してワックスを焼却して得た
、いわゆるロストワックス鋳型等が適当であるが、金属
、セラミック等によって鋳型を作製することも可能であ
る。リン酸カルシウム系ガラスの凝固収縮は約1%程度
と少なく、鋳型に膨張性の耐火埋没材を使用するか、金
型を鋳型とする場合には予め収縮分だけオーバーサイズ
としておけば完全に補正することが出来る。従って得ら
れた鋳造体は極めて高い寸法精度、形状再現性のもとに
原型を完壁に再現することが可能である。鋳型の予熱温
度は鋳造性、寸法精度、鋳肌の表面状態に大きく相関す
る。例えば、予熱温度を上げれば鋳型の微細な部分への
融液の回り込みが改善されるが、反面鋳肌の荒れが起こ
り易くなる。一方、予熱温度は鋳型の膨張と直接に相関
するので鋳型材の種類に応じて、適切な予熱温度を選択
することが寸法精度を上げるために重要である。本発明
ではこの予熱温度を900°C以下とすることが必要で
ある。
得られたガラス鋳造体はそのまま本来の目的に使用する
ことが可能であるが、用途に応じては以下に示すように
結晶化ガラス鋳造体として使用することも出来る。
ことが可能であるが、用途に応じては以下に示すように
結晶化ガラス鋳造体として使用することも出来る。
即ち、リン酸カルシウム系ガラスの持つ大きな特、徴の
一つに再加熱に・よる結晶化ガラスへの転移があり、転
移によりガラス鋳造体を、より破壊靭性に優れた結晶化
ガラス鋳造体とすることが可能である。このようにして
得られた結晶化ガラス鋳造体はガラス鋳造体の1.5〜
2倍の機械的強度有し、破壊あるいは摩耗に対する抵抗
性を要求される用途、例えば、人工骨、人工歯根、人工
歯冠、インレー、ブリッジ等に好適な材料と言える。
一つに再加熱に・よる結晶化ガラスへの転移があり、転
移によりガラス鋳造体を、より破壊靭性に優れた結晶化
ガラス鋳造体とすることが可能である。このようにして
得られた結晶化ガラス鋳造体はガラス鋳造体の1.5〜
2倍の機械的強度有し、破壊あるいは摩耗に対する抵抗
性を要求される用途、例えば、人工骨、人工歯根、人工
歯冠、インレー、ブリッジ等に好適な材料と言える。
以下本発明のリン酸カルシウム系鋳造体の製造方法につ
いて詳述する。
いて詳述する。
本発明の出発原料は酸化カルシウムあるいは水酸化カル
シウム、炭酸カルシウム等焼成によってCa Oを生成
するカルシウム含有化合物とリン酸、ポリリン酸等、同
じ(焼成によりてリンの酸化物を生成するリン含有化合
物である。またリン酸カルシウム、アパタイト等のリン
酸類のカルシウム塩も単独で、あるいは他のカルシラノ
、含有化合物やリン酸含有化合物と混合して利用できる
。
シウム、炭酸カルシウム等焼成によってCa Oを生成
するカルシウム含有化合物とリン酸、ポリリン酸等、同
じ(焼成によりてリンの酸化物を生成するリン含有化合
物である。またリン酸カルシウム、アパタイト等のリン
酸類のカルシウム塩も単独で、あるいは他のカルシラノ
、含有化合物やリン酸含有化合物と混合して利用できる
。
カルシウム含有化合物及びリン含有化合物の出発原料の
それぞれ1#、あるいは2種以上を選び、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
、そのカルシウムのリンに対する原子比Ca/Pで0.
35〜1.7となるよう秤量する。この原子比が1.7
を越えると溶融温度が高くなり、かつガラス化しない。
それぞれ1#、あるいは2種以上を選び、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
、そのカルシウムのリンに対する原子比Ca/Pで0.
35〜1.7となるよう秤量する。この原子比が1.7
を越えると溶融温度が高くなり、かつガラス化しない。
一方原子比が0.35を下回ると溶融温度が低下すると
同時にガラス化も容易になるが、逆に結晶化処理が煕し
くなり、かつ過剰のリン酸が遊離して化学的に不安定と
なり好ましくない。
同時にガラス化も容易になるが、逆に結晶化処理が煕し
くなり、かつ過剰のリン酸が遊離して化学的に不安定と
なり好ましくない。
この原料混合物はよく混合し適当な容器に入れて900
〜1600DCに加熱溶融する。溶融温度はカルシウム
とリンの原子比Ca/Pにより変化するが、上述の温度
範囲であれば融液の粘性を十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17006C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
却しガラス状とする。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。
〜1600DCに加熱溶融する。溶融温度はカルシウム
とリンの原子比Ca/Pにより変化するが、上述の温度
範囲であれば融液の粘性を十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17006C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
却しガラス状とする。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よって鋳造成形
するがこの際の溶融温度も900〜16006Cである
。ここでロストワックス法においては鋳型は耐火材でも
金属でも構わない。鋳造は遠心鋳造法、圧迫鋳造法、真
空圧迫鋳造法など外力を加える鋳造法が好ましい。鋳造
の予熱は900°C以下、好ましくは300〜900”
Cの範囲で鋳造の材質、ガラス質の組成により適宜選択
される。なお前述の原料を一度溶融冷却しガラス化する
操作を省略し、直接原料混合物をロストワックスに基づ
く鋳造装置中で加熱溶融してもよい。
するがこの際の溶融温度も900〜16006Cである
。ここでロストワックス法においては鋳型は耐火材でも
金属でも構わない。鋳造は遠心鋳造法、圧迫鋳造法、真
空圧迫鋳造法など外力を加える鋳造法が好ましい。鋳造
の予熱は900°C以下、好ましくは300〜900”
Cの範囲で鋳造の材質、ガラス質の組成により適宜選択
される。なお前述の原料を一度溶融冷却しガラス化する
操作を省略し、直接原料混合物をロストワックスに基づ
く鋳造装置中で加熱溶融してもよい。
本発明によってロストワックス法に基づいて鋳造された
鋳造物はガラス質である。このガラス質のままでも比較
的高い機械的強度、sJ摩耗性を有し、歯科材料、人工
骨材料等とし°C実川用供することが可能である。しか
し、このガラス質の材21に適切な熱処理を加えて結晶
化ガラス質とすることにより一段と特性を向上させるこ
とができる。
鋳造物はガラス質である。このガラス質のままでも比較
的高い機械的強度、sJ摩耗性を有し、歯科材料、人工
骨材料等とし°C実川用供することが可能である。しか
し、このガラス質の材21に適切な熱処理を加えて結晶
化ガラス質とすることにより一段と特性を向上させるこ
とができる。
本1発明によるリン酸カルシウム系結晶化ガラスの結晶
化方法は次の通りである。ロストソックス法により鋳造
された材料は鋳型より取り出され、電気炉などの適当な
加熱装置中−で加熱される。昇温速度は50〜6006
C/hr1加熱温度550〜900 ”C,保持時間
0.5〜l OObrである。
化方法は次の通りである。ロストソックス法により鋳造
された材料は鋳型より取り出され、電気炉などの適当な
加熱装置中−で加熱される。昇温速度は50〜6006
C/hr1加熱温度550〜900 ”C,保持時間
0.5〜l OObrである。
この結晶化操作によって材料中には1〜5μのリン酸カ
ルシウムの微細結晶が多数生成する。結晶化度は高いほ
ど強度、耐摩耗性の点で好ましく、少くとも10%以上
、好ましくは50%以上が必要である。
ルシウムの微細結晶が多数生成する。結晶化度は高いほ
ど強度、耐摩耗性の点で好ましく、少くとも10%以上
、好ましくは50%以上が必要である。
本発明によるリン酸カルシウム系鋳造体の製造方法は基
本的に天然の歯や骨を構成する主成分と同一のリン酸及
びカルシウムから成ることがら、生体との親和性に本質
的に優れることは言うまでもなく、金属やプラスチック
で懸念される生体への為害作用は皆無である。本発明の
特徴はリン酸カルシウム系ガラスを溶融した後、鋳型中
で外力をもって鋳造して歯科材料、人工骨材料等の生体
用セラミック材料を製造するもので、以下実施例を挙げ
て説明する。
本的に天然の歯や骨を構成する主成分と同一のリン酸及
びカルシウムから成ることがら、生体との親和性に本質
的に優れることは言うまでもなく、金属やプラスチック
で懸念される生体への為害作用は皆無である。本発明の
特徴はリン酸カルシウム系ガラスを溶融した後、鋳型中
で外力をもって鋳造して歯科材料、人工骨材料等の生体
用セラミック材料を製造するもので、以下実施例を挙げ
て説明する。
実施例 I
カルシウムのリンに対する原子比Ca/Pが0.5とな
るように秤量した炭酸カルシウム粉末に正リン酸を加え
混練し、300’Cで2hr予備焼成して水分を除去し
た後白金ルツボ中1250’Cで溶融した。完全に溶融
した後1300’Cに昇温しlhr保持して清澄化し、
黒鉛板上へ流出急冷してガラス化した。
るように秤量した炭酸カルシウム粉末に正リン酸を加え
混練し、300’Cで2hr予備焼成して水分を除去し
た後白金ルツボ中1250’Cで溶融した。完全に溶融
した後1300’Cに昇温しlhr保持して清澄化し、
黒鉛板上へ流出急冷してガラス化した。
次いで、該ガラスを1050’Cで再溶融し、クリスト
バライト系耐火埋没材を用いロストワックス法に基づい
て作製した人工歯冠形状の鋳型へ遠心鋳造法により鋳造
した。鋳型の予熱温度は400°Cであった。
バライト系耐火埋没材を用いロストワックス法に基づい
て作製した人工歯冠形状の鋳型へ遠心鋳造法により鋳造
した。鋳型の予熱温度は400°Cであった。
得られたリン酸カルシウム系人工歯冠はガラス質であり
、極めて優れた形状再現性を有しており引は巣等の鋳造
欠陥は皆無であった。
、極めて優れた形状再現性を有しており引は巣等の鋳造
欠陥は皆無であった。
実施例 2
実施例1の鋳造品を電気炉中で645”C,12hr熱
処理して結晶化ガラスとした。結晶化度は90%であり
、結晶化に伴なう収縮や変形等は無視できる程度に少な
く、優れた形状再現性はそのまま継承されていた。
処理して結晶化ガラスとした。結晶化度は90%であり
、結晶化に伴なう収縮や変形等は無視できる程度に少な
く、優れた形状再現性はそのまま継承されていた。
比較例 1
長石系の陶材(Sin、26.1%、ALO。
63.0%、Ca0O,3%* K、O+ Nax04
.0%、 B、0. 5.3%)を溶融温度12000
Cでストワックス法に基づく鋳造成形を試みたが融液の
細部への回り込みがなく鋳造出来なかったので、ブロッ
ク体に鋳込み、その試料について物性を測定した。
.0%、 B、0. 5.3%)を溶融温度12000
Cでストワックス法に基づく鋳造成形を試みたが融液の
細部への回り込みがなく鋳造出来なかったので、ブロッ
ク体に鋳込み、その試料について物性を測定した。
実施例1,2、比較例1の物性の測定値を第1表に示し
た。
た。
比較例の陶材は歯冠等の複雑な形状の鋳造は不可能であ
り、加工によらねばならないのに対し、第 1 表 本発明の方法は溶融物を鋳込むのみで形状再現性よく製
作出来、その物性はガラス質であっても陶材より優れて
おり、それを結晶化させると強度は飛躍的に向上した。
り、加工によらねばならないのに対し、第 1 表 本発明の方法は溶融物を鋳込むのみで形状再現性よく製
作出来、その物性はガラス質であっても陶材より優れて
おり、それを結晶化させると強度は飛躍的に向上した。
Claims (2)
- (1)カルシウムのリンに対する原子比Ca / Pが
0.35〜1.7となるようにカルシウム化合物及びリ
ン化合物を選び、900〜1600°Cの温度で溶融し
、900°C以下の温度に予熱された鋳型へ鋳造してリ
ン酸カルシウム系ガラスとすることを特徴とする鋳造体
の製造方法。 - (2)カルシウムのリンに対する原子比Ca / Pが
0.35〜1.7となるようにカルシウム化合物及びリ
ン化合物を選び、900〜1600°Cの温度で溶融し
、900°C以下の温度に予熱された鋳型へ鋳造し、該
鋳造体を550〜900°Cの温度に加熱して結晶化度
が10%以」−のリン酸カルシウム系結晶化ガラスへと
転移させることを特徴とする鋳造体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238229A JPS60131835A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | リン酸カルシウム系鋳造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238229A JPS60131835A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | リン酸カルシウム系鋳造体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60131835A true JPS60131835A (ja) | 1985-07-13 |
JPH0429617B2 JPH0429617B2 (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=17027064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58238229A Granted JPS60131835A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | リン酸カルシウム系鋳造体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60131835A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6172638A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | Kyushu Refract Co Ltd | リン酸カルシウム系結晶化ガラスの製造方法 |
JPS6233820U (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-27 | ||
JPH03501016A (ja) * | 1987-06-08 | 1991-03-07 | フアリス,エドワード・テイ | 固体リン酸カルシウム材料 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5511625A (en) * | 1978-07-12 | 1980-01-26 | Hitachi Ltd | Multiplying device |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP58238229A patent/JPS60131835A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5511625A (en) * | 1978-07-12 | 1980-01-26 | Hitachi Ltd | Multiplying device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6172638A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | Kyushu Refract Co Ltd | リン酸カルシウム系結晶化ガラスの製造方法 |
JPH0424300B2 (ja) * | 1984-09-14 | 1992-04-24 | Kyushu Refractories | |
JPS6233820U (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-27 | ||
JPH03501016A (ja) * | 1987-06-08 | 1991-03-07 | フアリス,エドワード・テイ | 固体リン酸カルシウム材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0429617B2 (ja) | 1992-05-19 |
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