JPS6265984A - 医療用繊維強化セラミツク材料の製造方法 - Google Patents
医療用繊維強化セラミツク材料の製造方法Info
- Publication number
- JPS6265984A JPS6265984A JP60202861A JP20286185A JPS6265984A JP S6265984 A JPS6265984 A JP S6265984A JP 60202861 A JP60202861 A JP 60202861A JP 20286185 A JP20286185 A JP 20286185A JP S6265984 A JPS6265984 A JP S6265984A
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- Japan
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- fiber
- base material
- carrier
- ceramic material
- reinforced ceramic
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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。
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、生体との適合性にすぐれ、機械的強度の高い
人工骨等に使用される医療用繊維強化セラミックス材料
の製造方法に関する。
人工骨等に使用される医療用繊維強化セラミックス材料
の製造方法に関する。
従来技術及び発明が解決しようとする問題点ヒドロキシ
アパタイトは骨のＭｉ織との親和性が良いため、人工骨
等の材料として注目されている。
アパタイトは骨のＭｉ織との親和性が良いため、人工骨
等の材料として注目されている。
骨は約７７％のヒドロキシアパタイト結晶と２３％の繊
維性タンパクのコラーゲンからできている一種の繊維強
化材料である。
維性タンパクのコラーゲンからできている一種の繊維強
化材料である。
１′１．ヒドロキシアパタイト （以下ＨＡと略称）と
の組′織親和性は骨の成分との類似性によるものであり
、アルミナ等のセラミックス材料とくらべて有望視され
るゆえんである。人工的にＨＡ材料を作るには湿式法等
でＣａｂｓ （ｐＱ４） ｈ・（０旧２の組成に近い粉
末ＨＡを作り、この粉末を加圧成形し、７００℃〜１４
００℃の温度で焼成する。
の組′織親和性は骨の成分との類似性によるものであり
、アルミナ等のセラミックス材料とくらべて有望視され
るゆえんである。人工的にＨＡ材料を作るには湿式法等
でＣａｂｓ （ｐＱ４） ｈ・（０旧２の組成に近い粉
末ＨＡを作り、この粉末を加圧成形し、７００℃〜１４
００℃の温度で焼成する。
焼成温度は高い方が高強度の焼結体が得られるが、骨組
織との親和性は８００℃〜９００℃で焼成したものが良
いとされている。数値的には圧縮強度５．０００〜１０
． ＯＯＯＫｇｆ ／ ｃｒＡ 、曲げ強度１，５００
〜２，３００Ｋｇｆ／ ｃｊの強度を持つことが知られ
ており、この値は骨の強度よりも大きい。
織との親和性は８００℃〜９００℃で焼成したものが良
いとされている。数値的には圧縮強度５．０００〜１０
． ＯＯＯＫｇｆ ／ ｃｒＡ 、曲げ強度１，５００
〜２，３００Ｋｇｆ／ ｃｊの強度を持つことが知られ
ており、この値は骨の強度よりも大きい。
しかしながら、衝撃に弱く脆いという、骨としては知命
的な欠点がある。このことは上述のように骨が一種の繊
維強化材料であるのに対し、ＨＡ焼結体がセラミック質
の脆性材料であることによる。このことからＨＡ焼結体
の脆さを改善し、強靭な材料とするためにはＨＡを繊維
で強化すれば良い。
的な欠点がある。このことは上述のように骨が一種の繊
維強化材料であるのに対し、ＨＡ焼結体がセラミック質
の脆性材料であることによる。このことからＨＡ焼結体
の脆さを改善し、強靭な材料とするためにはＨＡを繊維
で強化すれば良い。
しかしながら、ＨＡのような固体粉末を繊維基材中に均
一に分散させることは、繊維強化樹脂の場合のように樹
脂が加熱溶融するか、液状である場合と異なり、難しく
、粉末をスラリーにして繊維基材を？ｊｋ ？Ｈするな
どの方法では良好な分散が得られない。また、逆にＨＡ
粉末中にチョップした繊維を分散させる方法は、均一な
混合状態を得られるか、十分な補強効果が得られない。
一に分散させることは、繊維強化樹脂の場合のように樹
脂が加熱溶融するか、液状である場合と異なり、難しく
、粉末をスラリーにして繊維基材を？ｊｋ ？Ｈするな
どの方法では良好な分散が得られない。また、逆にＨＡ
粉末中にチョップした繊維を分散させる方法は、均一な
混合状態を得られるか、十分な補強効果が得られない。
問題点を解決するための手段
本発明は繊維基材中にＨＡ絹粉末均一に分散させる方法
として、液体中での電気泳動を利用するものである。即
ち、ＨＡ絹粉末液体中で荷電し得る担体を付着させた後
、液体中に分散させ、導電性を存する繊維基材を対向電
極と共に、この分散液中に浸清し、対向電極との間に直
流電圧を印加して、基材上にＨＡ及び担体を電着させる
。この際、基材上に１部分にＨＡ及び担体が析出すると
その部分の導電性は被覆効果により低下するため、その
部分への析出速度は低下し、未析出の部分への集中的に
析出するいわゆるスローイングパワーを生じ、基材上の
細かなすきまにまで均一な電着が行われる。
として、液体中での電気泳動を利用するものである。即
ち、ＨＡ絹粉末液体中で荷電し得る担体を付着させた後
、液体中に分散させ、導電性を存する繊維基材を対向電
極と共に、この分散液中に浸清し、対向電極との間に直
流電圧を印加して、基材上にＨＡ及び担体を電着させる
。この際、基材上に１部分にＨＡ及び担体が析出すると
その部分の導電性は被覆効果により低下するため、その
部分への析出速度は低下し、未析出の部分への集中的に
析出するいわゆるスローイングパワーを生じ、基材上の
細かなすきまにまで均一な電着が行われる。
上述の方法に関し、更に詳細に説明するとＨＡ粉末及び
担体を分散させる液体は水または有機溶剤を用いること
が出来るが、作業性、安全性などから水を用いる方が簡
便である。液体中でイオン化し得る担体はポリカルボン
酸樹脂（アニオン系）またはポリアミン樹脂（カチオン
系）等が使用できる。
担体を分散させる液体は水または有機溶剤を用いること
が出来るが、作業性、安全性などから水を用いる方が簡
便である。液体中でイオン化し得る担体はポリカルボン
酸樹脂（アニオン系）またはポリアミン樹脂（カチオン
系）等が使用できる。
導電性を有する繊維基材としては、繊維自体が導電性を
有する耐熱金属繊維、炭素繊維、炭化硅素繊維等あるい
は繊維自体が導電性を有しないセラミンク繊維等におい
ては、導電性物質で被覆することにより用いることが出
来る。中でも炭素繊維は軽量性、導電性１強度、生体適
合性等から見て、本発明の目的に適合している。
有する耐熱金属繊維、炭素繊維、炭化硅素繊維等あるい
は繊維自体が導電性を有しないセラミンク繊維等におい
ては、導電性物質で被覆することにより用いることが出
来る。中でも炭素繊維は軽量性、導電性１強度、生体適
合性等から見て、本発明の目的に適合している。
繊維基材の形態としてはフィラメント系、とう。
織布、不織布、ペーパー等連続的な形態のものが利用で
きる。ＨＡ及び担体を電着した基材は、積層、フィラメ
ントワインディング、収束などの方法により集合し、加
圧成形を行う。このあと担体を加熱分解などの方法で除
去し、更に圧縮高密度化し焼成する。
きる。ＨＡ及び担体を電着した基材は、積層、フィラメ
ントワインディング、収束などの方法により集合し、加
圧成形を行う。このあと担体を加熱分解などの方法で除
去し、更に圧縮高密度化し焼成する。
焼成はＨＡ単体の焼成と同じ＜ ７００℃〜１４００
℃の温度で行うが、炭素繊維基材を用いる場合は不活性
雰囲気中で焼成するのが望ましい。焼成は常圧焼成もし
くは加圧焼成を用いるが、加圧焼成の方が高強度の焼成
体が得られる。
℃の温度で行うが、炭素繊維基材を用いる場合は不活性
雰囲気中で焼成するのが望ましい。焼成は常圧焼成もし
くは加圧焼成を用いるが、加圧焼成の方が高強度の焼成
体が得られる。
また担体の除去は焼成時の昇温過程を利用して行うこと
が出来る。
が出来る。
以下実施例について説明する。
実施例１
平均粒径３μｍのヒドロキシアパタイト １００重量部
に担体としてメタクリル酸メチル、アクリル酸、ブチル
アクリレート共重合体を１０重量部をジメチルホルムア
ミドで２０倍に希釈したものを加え、十分に攪拌混合し
たあと減圧乾燥しジメチルホルムアミドを除（。
に担体としてメタクリル酸メチル、アクリル酸、ブチル
アクリレート共重合体を１０重量部をジメチルホルムア
ミドで２０倍に希釈したものを加え、十分に攪拌混合し
たあと減圧乾燥しジメチルホルムアミドを除（。
乾燥物をイオン交換水５００重量部とサンドミルで攪拌
しながらモルホリンを添加し、Ｐ Ｈが６になるように
調整し、分散液とした。この分散液を電着液とし、ＰＡ
Ｎ系炭素炭素繊維織布掻、ステンレス板を陰極として１
００■の直流電圧を印加し、３分間通電した。このとき
の電着液の温度は３０℃に保った。この結果略々炭素繊
維１に対し乾燥後で析出物２の割合で電着が行われた。
しながらモルホリンを添加し、Ｐ Ｈが６になるように
調整し、分散液とした。この分散液を電着液とし、ＰＡ
Ｎ系炭素炭素繊維織布掻、ステンレス板を陰極として１
００■の直流電圧を印加し、３分間通電した。このとき
の電着液の温度は３０℃に保った。この結果略々炭素繊
維１に対し乾燥後で析出物２の割合で電着が行われた。
得られたｌ］Ａ−炭素繊維複合材を５０枚積層し、金型
内で温度１８０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｊの条件でプレ
スした。
内で温度１８０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｊの条件でプレ
スした。
その後積層体を５００℃まで徐々に加熱し、担体を除去
したのち、圧力ＩＱＯｋｇｆ ／ ｃｊ ノ条件で１０
００℃まで加圧焼結した。
したのち、圧力ＩＱＯｋｇｆ ／ ｃｊ ノ条件で１０
００℃まで加圧焼結した。
得られた焼結体は曲げ強度１．０１０ｋｇｆ ／ ｃｉ
であったが、擬靭性を示す破壊挙動を示した。
であったが、擬靭性を示す破壊挙動を示した。
比較例１
実施例１に使用したヒドロキシアパタイトを１００１０
０Ｏ／ ｃＩｌｌの圧力で成し、圧粉体としたあと、実
施例１と同様の条件で加圧焼結した。得られた焼結体は
曲げ強度１，２００ｋｇｆ／己と強度は高かったが、破
壊挙動はシャープな脆性破壊挙動を示した。
０Ｏ／ ｃＩｌｌの圧力で成し、圧粉体としたあと、実
施例１と同様の条件で加圧焼結した。得られた焼結体は
曲げ強度１，２００ｋｇｆ／己と強度は高かったが、破
壊挙動はシャープな脆性破壊挙動を示した。
実施例２
繊維基材として炭化硅素織布を用い、実施例１と同様に
して焼結体を作った。但し電着時間は約５分を要した。
して焼結体を作った。但し電着時間は約５分を要した。
得られた焼結体は曲げ強度１，０５０ｋｇｆ／ｃ＋！で
あったが、破壊挙動は実施例１と同様であった。
あったが、破壊挙動は実施例１と同様であった。
発明の効果
上記のように本発明の方法により靭性のすぐれたヒドロ
キシアパタイト焼成体が得られる。
キシアパタイト焼成体が得られる。
Claims (2)
- （１）ヒドロキシアパタイトの微粉末に、液体中でイオ
ン化し得る担体を付着させたのち、液体中に分散させ、
その後導電性を有する繊維基材を該分散液に浸漬し、該
繊維基材と対向電極の間に直流電圧を印加し、電気泳動
によりヒドロキシアパタイト微粉末と担体を該繊維基材
上に沈積させ、ヒドロキシアパタイト−繊維複合体とす
る。 この複合体を積層もしくは集合し、加熱により担体を除
去したのち焼成することを特徴とする医療用繊維強化セ
ラミック材料の製造方法。 - （２）導電性を有する繊維基材が炭素繊維であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の医療用繊維強化
セラミック材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202861A JPS6265984A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 医療用繊維強化セラミツク材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202861A JPS6265984A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 医療用繊維強化セラミツク材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6265984A true JPS6265984A (ja) | 1987-03-25 |
Family
ID=16464407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60202861A Pending JPS6265984A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 医療用繊維強化セラミツク材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6265984A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004269333A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Akira Kurumada | リン酸カルシウム系材料を含む炭素繊維強化複合材料成形体、その製造方法およびこれを用いた人工骨 |
-
1985
- 1985-09-12 JP JP60202861A patent/JPS6265984A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004269333A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Akira Kurumada | リン酸カルシウム系材料を含む炭素繊維強化複合材料成形体、その製造方法およびこれを用いた人工骨 |
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