JPS6172653A - 生体用リン酸カルシウム系結晶性ガラス - Google Patents

生体用リン酸カルシウム系結晶性ガラス

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JPS6172653A
JPS6172653A JP59191438A JP19143884A JPS6172653A JP S6172653 A JPS6172653 A JP S6172653A JP 59191438 A JP59191438 A JP 59191438A JP 19143884 A JP19143884 A JP 19143884A JP S6172653 A JPS6172653 A JP S6172653A
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calcium phosphate
glass
calcium
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恒夫 真鍋
Shigeyoshi Kobayashi
小林 重義
Hitoshi Kijimuta
雉子牟田 等
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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】 (技術分野) 本発明は、耐久性の向上されたリン酸カルシウム系結晶
性ガラスに関するものである。
(従来技術及びその問題点) 義尚、歯根、歯冠、インレー、ブリフジなどの尚科材料
、外科用人工骨材等の生体用セラミンク質材料として、
例えば特公昭55−11825号公報ニ$ イテCa0
28〜57wtL P2Os 72〜43wt$ (7
)組成のガーlメ、又はこれにlowt:以下のAl2
O3、SiO2、又はB2O3を添加したガラスを溶融
し、成形後加熱処理し、結晶化度20%以上に結晶化し
たリン酸カルシウム系結晶化ガラスが提案されている。
このリン酸カルシウム系結晶化ガラスは、組成が天然歯
、あるいは天然骨材と極めて近似したものであり、その
物理的、化学的及び機械的性質も天然歯あるいは天然骨
材それに近く、又生体とのなじみがよく、しかも原料粉
末をガラス状に溶融して型に流し込んだ後、結晶化させ
るだけの簡単な工程によって製造することができ、更に
製造過程における収!ii4もわずかlz以内で複雑な
形状に対しても精密加工を要しないから、歯科材料、外
科用人工骨材等の生体用セラミック材料として従来の金
属材料やセラミック材料に比べて噴れた特性と高い量産
性が期待されている。
しかしなから、カルシウムとリンとの原子比Ca/Pが
0.5〜17の範囲にあるリン酸カルシウム系結晶化ガ
ラスーA水性を向上させるためにAl2O3を添加した
ものは、耐水性が向上し、初期強度も向上するものの、
まだその初期強度が不充分で使用時にしばしば破損して
しまうという欠点が見出された。
(発明の目的及び概要) 本発明は上記した欠点)改善することを目的して研究の
結果発明されたものであり、その要対してAl233を
0.5〜5 mo12.RzO(RはNa、K。
Liを示す)を0.05〜0.5mo1%含有せしめる
ことを特徴とする生体用リン酸カルシウム系結晶性ガラ
スに関するものである。
(発明の構成) 以下、本発明を更に詳細に説明する。
、、1     本発明において用いられるガラス組成
としては、ガラス状態においても結晶状態においても共
に鎖状構造を有するメタリン酸カルシウム(CaO・ 
P2O5)買からなり、かつ適度な溶融温度と鋳造が容
易な適度な融晶を持つよう1゜カルシウムとリンとの原
子比(:a/Pが0.5〜0.7の範囲のもの、即ちC
aO28〜38WT$、 R20572〜84wt%の
Ml成のものが最適である。 Ca/Pの比が0.7を
超えるとカラス化が困難となり、好ましくなく、又、0
.5 より低いとリン成分が過剰となり耐水性が低下し
て好ましくない、この組成のリン酸カルシウム系ガラス
は天然の歯牙、骨材の組成、即ちリン酸カルシウム系の
結晶質及び非晶質を主体とし、カルシウムとリンとの原
子比Ca/ρが約1.75〜2.0の範囲の組成と極め
て近似するものであり、生体との親和性も良好である。
かかる組成のガラスによれば、そのガラス原料粉末をガ
ラス状に溶融し金型に流し込んだ後結晶化させるだけの
M単な工程によって人工歯科材料、人工骨材等の人工生
体用材料を得ることができる。
本発明においては、上記組成のリン酸カルシウム系結晶
性ガラスに対し、当該ガラスの耐水性を向上させるため
及び結晶化工程において結晶化を均一に進めるためK、
Al2O5が+Ljj酸カルシカルシウム系結晶性ガラ
ス0.5〜5鵬01z含有せしめる。このAl2O3の
添加割合が5mol$を超えるとリン酸カルシウム系結
晶性ガラスの溶融、ガラス化が困難となり好ましくなく
、又。
0.5IIoHより低いと耐水性の向上の効果が低くな
るので好ましくない。
更に本発明においては、リン酸カルシウム系結晶性ガラ
スに対し添加剤としてAl2O3とともに11120(
RはHa、K、Liを示す)が加えられる。
従来、NazO,KzO等のアルカリ金属酸化物の添加
は、ガラス化の溶融温度を下げるが1強度を下(f、該
アルカリ金Us化物の溶出をもたらし、生体との親和性
に好ましくないとされていたが、Al2O3の添加とと
もに0.05mol$〜0.5+*al駕のR20、特
に好ましくはNa2Q I Li2Oを添加することに
より、初期強度が向上し、クラックの発生を抑制するこ
とが見出された。R20の添加割合が0.5ma1%を
超えると、好ましい結晶粒子径lル程度より大きな結晶
粒子径1例えば10終程度が低下して好ましくなく、又
0.05mol駕より低いと、初期強度の向上という効
果が得られないので好ましくない、かかるR20の添加
による初期強度の向上は結晶化の過程で析出する結晶粒
子の間に存在するガラス相の量とその物性を抑制するこ
とにより結品化時に生成し易いクラックの発生を抑制す
るとの理由と考えられる。
本発明のリン醜カルシウム系結晶性カラスの製造に占っ
ては、原料としてCaO又はCaOとなりえるカルシウ
ム化合物と、 R20,となりえるリン酸化合物と、A
hOa又はAl2O3となりえるアルミニウム化合物と
、ナトリウム化合物、カリウム化合物、リチウム化合物
等のアルカリ化合物の少なくともを一種を調合し、記合
し、必要に応じてスラリー化し、乾燥し、解砕し、A 
I 201 とR20を含むリン酸カルシウム粉末を用
意し、これを溶融する。このリン酸カルシウム系結晶性
ガラスから生体用部材を製造する場合には、この溶融物
を型の中に流し込んで所たシ状に成形し1次いで結晶化
して最終製品を得る。
上記したカルジム化合物としては、炭酸カルシウム、酸
化カルシウムが最も代表的であるが、その池水酸化カル
シウム、>Rm水素カルシウム、ンユウ酸、酢酸カルシ
ウムなどのカルシウムの無機塩、有機塩などができる。
又、リン化合物とじては、正リン酸などのリンs類、あ
るいはこれらリン酸類のアンモニウム塩などが用いられ
る。
又、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸
第2水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、酸性リン
酸カルシウム、ポリリン酸カルシウム、ヒドロキシアパ
タイトなどのリンm、¥1のカルシウムも単独で、ある
いは他のカルシウム化合物やリン化合物と混合して使用
する11    こともできる。
又、アルミニウム化合物としては、水酸化アルミニウム
、酸化アルミニウム、硝酸アルミニウムなどが用いられ
る。
ヌ、アルカリ化合釡しては、アルカリ金属(L、Na、
になど)の炭酸塩、水酸塩、硝酸塩、酢I%F塩、炭酸
水素塩などが用いられる。
また、なお、ji?前記Ca、P、 A1.R70以外
に着色剤としてNiの化合物やFeの化合物などを単独
であるいは混合して0.001〜lll1olX程度添
加して歯質様の色彩を出すことも可能である。
例えば、上記したりン耐カルシウム系結晶性ガラス生体
部品を製造するに当っては、*粉砕されたCaCO3を
32〜42solL  R3POa を55〜68mo
lL粉末状のA I (OH) 3を0.5〜5.5 
+wol$、Na7CO3を0.03〜0.4mal$
 、秤量して混合し、これに水を加えてスラリー化し、
これを乾燥し。
解砕してA1成分とアルカリ成分とを含有するリン酸カ
ルシウム粉末を用意し、これを200〜300℃で1−
10時間焼成しガラス原料を用意する0次いで、このガ
ラス原料を必要j−:白金るつぼに入れて900〜15
00℃で5分〜10時間加熱溶融し、均質にガラス化し
た後、例えばロストワックス法にノ^づきあらかじめワ
ックスを焼却し、500〜800℃に保持して云埋没材
中に溶融したガラスを鋳込み、成形する。この成形体を
埋没材とともにあるいは埋没材から取り出して結晶化処
理する。
このガラス成形体の結晶化手段は特に限定はなく、例え
ば500〜800℃の雰囲気に5分〜100時間保持す
る方法がとられる。かかる結晶化処理により結晶化度2
0%以上のリン酸カルシウム系結晶化ガラスを得る。
(実施例) 次に本発明の実施例について説明する。
実施例1 CaOとして413.5a+ol駕に相当するCaCO
3粉末と、 AlzOa として1.0 mat:に相
当するAl(OH)3粉末との混合物中に2205とし
て49.4aol$に相当する R3POaを含有する
リン酸とNa7Qとして0.1 l1loffに相当す
るNa0)1とを加え得られた反応生成物を乾燥、解砕
し、次いでその粉末を400℃で5時間焼成し、この焼
成物を白金るつぼ中で1250℃で2時間攪拌下で溶融
した後、黒鉛板の上に流し出し、徐冷を行なった。
このようにして得られたCa/P比か0.50のリン酸
カルシウム系結晶性ガラスを2mm角の長さ50■の棒
状に削り出し、830℃で20時間結晶化処理し、1゛
11ら江た結晶化ガラスについて、曲げ強度を測定した
結果を第1表に示す。
実施例2 CaOとして51.8aol$に相当するCaCO3粉
末と、Al70J )−L テl mal$ニ相当すル
AI(OH1+粉末との混合物中にP2O5として47
.1!lo1%に相ち↑る H,(PO4を含有するリ
ン酸とNa2Qとして0.1 caal:に相当するN
aOHとを加え得られた反応生成物を乾燥、解砕し、次
いでその粉末を400°Cで5時間焼成し、この焼成物
を白金るつぼ中で1250°Cで2時11i攪拌下で溶
、融した後、黒鉛板の上に流し出し、1余冷を行なった
このようにして1がられたCa/P比か0.55のリン
酸カルシウム系結晶性ガラスを241111角の長さ5
0J!lの棒状に削り出し、630℃で20時間結晶化
処理し、得られた結晶化ガラスについて1曲げ強度を■
」した結果を第1表に示す。
実施例3 CaOとしテ55.1o+ol$に相当するCaCO3
粉末と、AhO:t として1.Q IooHに相当す
るAI(OH)J粉末とのd配合物中に220.として
43.8aol$に相当する HJ PO4を含有する
リン酸とNa2QとしてQ、l a+o1%に相当する
NaOHとを加え得られた反応生成物を乾燥、解砕し、
次いでその粉末を400°Cで5時間焼成し、この焼成
物を白金るつぼ中で1250℃で2時間攪拌下で溶融し
た後、黒鉛板の上に流し出し、徐冷を行なった。
このようにして得られたCa/P比が0.63のリン酸
カルシウム系結晶性ガラスを20角の長さ50mmの棒
状に削り出し、830℃で20時間結晶化処理し、得ら
れた結晶化ガラスについて、曲げ強度を測フピした結果
を第1表に示す。
1(比較例l CaOとして49.5aol$に相当するCaCO3粉
末と、Al2O3としテ1mol$に相当するAI(0
)1)j粉末との混合物中にP、05として49.5a
ol$に相当する HjPO,をi!L4’+するリン
酸とを加え得られた反応生成物を乾燥、解砕し、次いで
その粉末を400°Cで5時間焼成し、この焼成物を白
金るつぼ中で1250°Cで2時間攪拌下で溶融した後
黒鉛板のJ二に流し出し、徐冷を行なった。
このようにして得られたCa/P比が0.50のリン酸
カルシウム系結晶性ガラスを21111角の長さ50m
mの棒状に削り出し、630°Cで20時間結晶化処理
し、得られた結晶化ガラスについて、曲げ強度を測定し
た結果を第1表に示す。
比較例2 CaOトL テ51.911ol$ニ相当すルCaCO
3粉末と、Al2O3としテla+ol$に相当するA
l(OH)3粉末との混合物中に2205として47.
1moHに相当する H3P0.を含有するリン酸とを
加え得られた反応生成物を乾燥、解砕し、次いでその粉
末を400°Cで5時間焼成し、この焼成物を白金るつ
ぼ中で1250℃で2時間撹拌下で溶融した後、黒鉛板
の上に流し出し、徐冷を行なった。
このようにして得られたC:a/P比が0.55のリン
酸カルシウム系結晶性ガラスを2mrn角の長さ50m
mの棒状に削り出し、630℃で20時間結晶化処理し
、得られた結晶化ガラスについて、曲げ強度を測定した
結果を第1表に示す。
比較例3 CaOとして55.2aol$に相当するGaCO3粉
末と、AhO:s として1.0 moHに相当するA
l(OH)3粉末との混合物中にP2O5として43.
8mo1%に相ちする)!39C1aを含有するリン酸
とをカロえ得られた反応生成物を乾燥、解砕し1次いで
その粉末上400°C15時間焼成し、この焼成物を白
金るつぼ中で1250℃で2時間攪拌下で溶融した後、
黒鉛板の上に流し出し、徐冷を行なった。
このようにして得られたCa/P比が0.63のリン酸
カルシウム系結晶性ガラスを2m111角の長さ50■
の棒状に削り出し、63(1℃で20時間結晶化処理し
、得られた結晶化ガラスについて、曲げ強度をX1ll
定した結果を第1表に示す。
実施例4 CaOとして50.7+++ol$に相当するCaCO
3粉末ト、 AIz03トL テ3a+ol$ニ相当t
 6 A”I’1JOH)3粉末との混合物中に220
.として48.0mo 1%に相当する +(3POa
を含有するリン酸とNa2Qとして0.3 mol$に
相当するNaOHとを加え得られた反応生成物を乾燥、
解砕し、次いでその粉末を400°Cで5時間焼成し、
この焼成物を白金るつぼ中で1250°Cで2時間攪拌
下で溶融した後、黒鉛板の上にがcし出し、徐冷を行な
った。
このようレニして得られたCa/P比が0.55のリン
 ・酸カルシウム系結晶性ガラスを2mm角の長さ50
ffifflの棒状に削り出し、630℃で20時間結
晶化処理し、7!7.られた結晶化ガラスについて、曲
げ強度を測定した結果を第1表に示す。
玉記した実1υ比較例、第1表、第1図からも明らかな
ようK、Al2O3を1〜5mol$ 。
R20を0.05〜0.5mo1%含有し、 Ca/P
の原子比0.5〜0.7 ノリン醜カルシウム系結晶性
カラスを結晶化して得らhるリン酸カルシウム系結晶化
カラスはAl2O3を1〜5mo1% シか含有しない
C:a/Pの原子比0.5〜0.7のリン酸カルシウム
系結晶化ガラスに比べ、初期強度も、水への浸漬試験後
の強度も高くて耐水性にも潰れている。
しかも本発明により得られる結晶化ガラスは。
ロストワンラス法などのH造法により容易にしかも複雑
な形状のものも容易に成形することができ、本発明のリ
ン酸カルシウム系結晶性カラスは、A vil、歯冠、
インレイ、ブリッジ等の人工歯科材料として最適である
なお1本発明において、リン酸カルシウム系結晶性ガラ
スは、未結晶化処理のものを意味し、結晶化ガラスは結
晶化処理したものを意味するものである。
【図面の簡単な説明】
第1154は、本発明により得られたリン酸カルシウム
系結晶化ガラスのCa/Pの原子比と曲げ強度との関係
を示す図面である。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カルシウムとリンとの原子比Ca/Pが0.5〜
    0.7であるリン酸カルシウム系結晶性ガラスに対し、
    Al_2O_3を0.5〜5mol%、R_2O(Rは
    Na、K、Liを示す)を0.05〜0.5mol%含
    有せしめることを特徴とする生体用リン酸カルシウム系
    結晶性ガラス。
JP59191438A 1984-09-14 1984-09-14 生体用リン酸カルシウム系結晶性ガラス Granted JPS6172653A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62128947A (ja) * 1985-08-07 1987-06-11 Kyushu Refract Co Ltd CaO−Al↓2O↓3−P↓2O↓5系結晶化ガラス
JPH01131040A (ja) * 1987-11-13 1989-05-23 Lion Corp 歯科用材料及び歯科用材料の接着性レジンセメントに対する接着性向上方法

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