JPS61242968A - 成形材料 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、比較的高い硬度の多孔質水酸アパタイト系成
形材料に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、遅効性肥料、各種タンパク質の吸着分離用クロマ
トグラフィー充てん剤、担体、人工骨のインブラント素
材、温度センサーのような電子材料として有用な多孔質
水酸アパタイト組成物から成る新規な成形材料に関する
ものである。

従来の技術 従来のアパタイト成形体の製造法としては、カルシウム
塩水溶液とリン酸塩水溶液とを、９０〜１００℃でｐＨ
を８付近に保持しながら脱炭酸雰囲気中で混合し、沈澱
生成したゲル状物を熟成した後、ろ過洗浄してゲル中の
不純物を除去し、乾燥、粉砕して粉末状アパタイトを合
成し、該粉末状アパタイトを焼結法等により成形体とす
る方法が知られている。

この方法によると、アパタイトの合成に際し、水溶液の
混合、デル状物のろ過洗浄、乾燥、粉砕と多工程並びに
多くの装置を必要とするばかりでなく、その操業も細心
の注意と熟練とを必要とした。また、焼結法によって成
形する場合には、１０００℃以上の高温を必要とし、し
かも得られる成形体はち密構造のものとなり、多孔性の
コントロールも困難である等多くの欠点を有している。

これまで、このような欠点を改良したアパタイト成形材
料としては、リン酸三カルシウムの粉末を水に分散させ
、これを型内で沈降させたのち１００℃以下で固化させ
たもの（特公昭５６−４９８６９号公報）、α−リン酸
三カルシウムに易水溶性の化合物と水とを加えて混練し
、酸を添加して水硬化したもの（特開昭５９−８８３５
１号公報）などの水酸アパタイト系成形材料が知られて
いる。

しかしながら″、このような水酸アパタイト系成形材料
は、自然沈降による成形方法を用いているため気孔径の
制御に難点があり、また強度や硬度の点で十分とはいえ
ず、硬度を要求される個所での使用が制限されるのを免
れない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、従来の多孔質アパタイト成形材料と同
等若しくはより高い気孔率、化学量論比の水酸アパタイ
ト含有率を有し、気孔径の制御が比較的容易で、しかも
高い硬度をもつ新規なリン酸カルシウム系成形材料を提
供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、多孔質水酸アパタイトを主原料とし、従
来の水酸アパタイト系多孔質成形材料に匹敵する高い気
孔率、化学量論比の水酸アパタイト含有率を有すると共
に、気孔率の制御が容易で、より高い強度及び硬度を有
する成形材料を開発するために、鋭意研究を重ねた結果
、多孔質水酸アパタイトに所定割合のリン酸三カルシウ
ムを配合した混合物を、加圧下に水硬化させることによ
り、その目的を達成しうろことを見出し、この知見に基
づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、多孔質水酸アパタイト　１００重
量部とリン酸三カルシウム１０〜１００重量部との混合
物の加圧水硬化物から成る成形材料を提供するものであ
る。

リン酸三カルシウムには低温安定相（β相）と、高温安
定相（ａ相）、及びそれを急冷して得られる準安定相が
存在するが、本発明においては、これらのいずれを用い
てもよい。特に好ましいのは反応活性の高い準安定相の
ものである。このリン酸三カルシウムは、粒径０　、２
　ｘｘ以下の細粒として用いるのが好ましい。この粒径
がこれよりも大きいものを用いると、十分な硬度をもつ
硬化物が得、られない。

また、多孔質水酸アパタイトとしては、一般的な乾式法
、湿式法、水熱法など任意の方法に従って得られる合成
アパタイトを用いることができるし、またを椎動物の骨
、歯から回収された生体アパタイトを粉砕し、常法に従
って焼成して得られる多孔質水酸アパタイトも用いるこ
とができる。

本発明においては、多孔質水酸アパタイト１００重量部
に対し、リン酸三カルシウム１０〜１００重量部の割合
で混合した混合物が用いられる。これよりも、リン酸三
カルシウムの量が少ないと十分な硬度が得られないし、
またこれよりもリン酸三カルシウムの量が多くなると、
気孔率の低下が著しく、多孔質水酸アパタイトに基づく
各種の望ましい性質例えば種々のタンパク質に対する吸
着率や人工骨材としての生体同化性がそこなわれるよう
になる。

本発明の成形材料は、例えば多孔質水酸アパタイトとリ
ン酸三カルシウムの混合物を水中に分散させ、成形用の
型に充てんし、水硬反応を行わせる。この際、水硬反応
を加減するために、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、カ
ルボキシメチルセルロースナトリウム、ラウリル硫酸ナ
トリウム、ゼラチン、ポリビニルアルコール、塩化ナト
リウム、硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、尿素、酢
酸ナトリウムのような水溶性化合物を添加することがで
きる。この水硬反応は、加圧及び加温することによって
行われる。この場合の圧力としては通常２〜１０　ｋｇ
／ｃｘ２の範囲が用いられる。この圧力を加えずに自然
沈降させた場合は十分な硬度を有する成形体を得ること
ができない。また、硬化温度としては１００℃以下、好
ましくは４０〜８０℃の温度が用いられる。加圧時間は
、多くの場合数分程度で十分であるが、必要ならばさら
に長い・加圧を行うこともできる。このように加圧して
成形したのち、さらに前記の温度に１〜５時間程度保持
することによって水硬反応を完結させる。

このようにして、高い硬度を有し、しかも多孔質アパタ
イト材料として望ましい性質を保持した成形材料を得る
ことができる。

発明の効果 本発明の成形材料は、従来の多孔質水酸アパタイトに欠
けていた高い硬度を有する上に、多孔質水酸アパタイト
が本来有する望ましい性質をそのまま維持しているので
、遅効性肥料、クロマトグラフィー充てん材、担体、人
工骨材料、温度センサーのような電子材料、生体材料な
どとしても用いることができる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 多孔質水酸アパタイト粉末（粒径０．５〜１．０ＩＩＩ
）とリン酸三カルシウム粉末（粒径０．１０５ｉｚ以下
）とを重量比で１：２ないし１０：１の割合で混合した
８種の混合物のそれぞれ２．５ｇを、脱イオン水１．５
ｚｆに分散させ、１０１１容量のふた付試験管に入れ、
４．８１ｇ／Ｃ１２で１分間、加圧成形したのち、成形
物を８０℃において３時間加温して硬化させた。

このようにして、８種の硬質水酸アパタイト系成形材料
を得た。

実施例２ 実施例１における成形圧力４゜８ｋＦＩ／ｃｍ２の代り
に７．３１ｇ／Ｃ１２を用いること以外は、全〈実施例
１と同様にして、８種の硬質水酸アパタイト系成形材料
を得た。

実施例３ 実施例１における脱イオン水１，５ｘｌの代りに、０．
５Ｍ塩化アンモニウム水溶液１．５　ｘｌを用い、硬化
温度を４０℃にすること以外は、全〈実施例１と同様に
して８種の成形材料を得た。

実施例４ 実施例３における成形圧力４．８ｋｇ／ｃｘ２の代りに
７．３ｋｇ／ｃｍ２を用いること以外は、全〈実施例３
と同様にして、８種の成形材料を得た。

実施例５ 実施例１で用いた粒径０．１０５ｚｚ以下のリン酸三カ
ルシウム粉末の代りに、粒径０．１０５〜０．２５ｚｚ
の範囲のリン酸三カルシウム粉末を用いること以外は、
全〈実施例１と同様にして、８種の成形材料を得た。

比較例１ 実施例１で用いたものと同じ８種の混合物を、それぞれ
脱イオン水８１１１に分散させ、自然沈降させたのち、
８０℃で３時間加温することにより、８種の成形材料を
得た。

比較例２ 比較例１における脱イオン水８ｚ１の代りに、０．５Ｍ
塩化アンモニウム水溶液８社を用い、自然沈降させたの
ち、４０℃で３時間加温することにより、８種の成形材
料を得た。

比較例３ 実施例５で用いたものと同じ８種の混合物を、それぞれ
脱イオン水８１Ｎに分散させ、自然沈降させたのち、８
０℃で３時間加温することにより、８種の成形材料を得
た。

参考例 実施例１〜５及び比較例１〜３で得た成形材料について
、ＪＩＳ　　Ｔ６６０４−１９７６に従い、直径２ｘｘ
質量３００ｇ）のピッカー針を用いて針入度を試験した
。この結果を次表に示す。なお、表中の記号は以下の意
味をもつ。

○　・・・　針跡は全く認められない。

Δ　・・・　かすかに針跡が認められる。

×　・・・　明瞭に針跡が認められる。

この表から明らかなように、リン酸三カルシウムの量が
多い場合は自然沈降により成形しても高い硬度を示すが
、この量が全体の５０重量％以下になると、１然沈降に
より成形したものは十分な硬度を示さないのに対し、加
圧成形したものは、いずれも高い硬度を示す。

なお、りン酸三カルシウムの量が５０重量％よりも多い
試料は、気孔率、化学量論比の水酸アパタイト含有率が
低下し、多孔質水酸アパタイトのもつ望ましい性質であ
る、各種タンパク質に対する吸着率や人工骨における生
体内同化性などが劣化する傾向がある。

また、実施例３及び４で添加されている塩化アンモニウ
ムは単に硬化速度を促進するだけで、得られた成形材料
の硬度にはほとんど影響を与えていない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　多孔質水酸アパタイト１００重量部とリン酸三カル
   シウム１０〜１００重量部との混合物の加圧水硬化物か
   ら成る成形材料。