JPS63182274A - 表面に粒子層を有するセラミツク成形体の製造方法 - Google Patents

表面に粒子層を有するセラミツク成形体の製造方法

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JPS63182274A
JPS63182274A JP62011668A JP1166887A JPS63182274A JP S63182274 A JPS63182274 A JP S63182274A JP 62011668 A JP62011668 A JP 62011668A JP 1166887 A JP1166887 A JP 1166887A JP S63182274 A JPS63182274 A JP S63182274A
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は表面に粒子層を有するセラミック成形体の製造
方法に関する。
〈従来の技術〉 表面が多孔体であるセラミック成形体については種々知
られており、主たる用途として生体適合性が良（、機械
的強度も比較的大きいことから人工歯根、人工骨などの
硬組織代替材料としてのセラミックインブラントとして
研究開発が精力０勺Ｇこ行われている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の多孔体は孔径が小さく、連通孔が少なく、インブ
ラント基材として用いた場合、骨組織の成長が孔内で行
われ難く、さらに多孔体内部の気孔の滅菌または清掃が
充分行い難いという問題がある。
一方、孔径が比較的大きく、かつ連通孔を有する多孔体
をインブラント材として使用する試みもなされている。
例えば、特公昭５８−４１８５４号公報には顆粒、バイ
ンダー水溶液およびナフタリンわ）を配合して粘土様可
塑物とし、これを成形後、焼結して多孔質成形体を作り
、この成形体を緻密質セラミック製外套管に挿入して加
熱し、焼結一体化した内部に多孔質部を有するセラミッ
ク成形体を得ることが記載されている。しかしながら、
この方法で得られた成形体は顆粒の接触点における焼結
を利用したもので顆粒間および顆粒と外套管との接合強
度が弱いという問題が見出された。すなわち、基材面と
顆粒との接合は接触点が１点しかす＜、顆粒間は６〜１
２点であるので顆粒間の接合よりも接触点数の少ない基
材面と顆粒との接合では、上記のような接触点における
焼結では低い強度しか得られず、さらに顆粒間の接合強
度も必ずしも十分でないことが判った。
本発明の目的は上記の問題点を解消すべく表面に粒子層
を有し、かつ粒子間および粒子と基材との接合強度が高
い、表面に粒子層を有するセラミック成形体の製造方法
を提供することにある。
く問題点を解決するための手段〉 本発明はセラミック基材表面に基体と同質のセラミ’７
り球状粒子を層状に接触せしめた状態で、基体と同質の
セラミック粉末を含む泥漿を付着せしめた後、焼結する
ことを特徴とする表面に粒子層を有するセラミック成形
体の製造方法を提供することにある。
以下、本発明について詳述する。
本発明で使用されるセラミック基材の材質は一般に構造
材料として使用されている高強度を有する忌審質セラミ
ック焼結体であり、例えばアルミナ、ジルコニア等の酸
化物、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物であり、特
に限定されないが、インブラント材として使用する場合
は生体に対して偽書性のないものを使用する。その点か
らはアルミナ、ジルコニアが好ましい。
このセラミック基材は常法により前取って所望の形に焼
結、または焼結後加工されたものを使用する。
本発明において使用されるセラミック球状粒子としては
セラミック基材と同質のセラミックの緻密焼結体が用い
られる。粒径は目的とする孔径により適宜選べばよく、
特に限定はされないが、通常０．３〜５．０ｍｍ　、好
ましくは０．５〜２．０ｍｍ　、より好ましくは０．７
〜１　、２ｍｍである。球状粒子は（１られる成形体の
孔径の均一性の観点からは粒径の揃ったものを使用する
のが好ましい。粒径が０．３ｍｍ未満であると得られる
孔のサイズの均一性が劣る傾向にあり好ましくない。
インブラント材の用途として用いる場合は０．５〜２．
’Ｏｍｍ　、０．７〜１．２１の範囲がより好ましく、
二〇粒径の場合に粒子間隙への新生骨の侵入に望ましい
多孔体が形成される。
セラミ、り原料粉末としてはセラミック基体と同質のセ
ラミック粉体であって粒径５μ以下、好ましくは１μ以
下のものである０粒径が小さい程焼結性に（２れ、泥漿
の安定性がよいので好ましい。
バインダーおよび分散媒は溶解により溶液となる組合せ
を選択すれば特に限定はされず、周知のものが使用でき
る。その例として、分散媒が水の場合はポリビニルアル
コール、ポリエチレンオキンド、ヒドロキシセルロース
などがあり、非水溶媒の場合はポリビニルアルコール、
ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートブチ
レート等がある。泥漿の調製法は周知の方法で行うこと
ができ、バインダーの溶液中にセラミック粉体をよく分
散させることが重要である。
バインダーおよびセラミック粉体の濃度ば泥漿の粘度を
支配する重要な因子である。
泥漿の粘度は球状粒子間に浸透し得る程度のものであれ
ばよく、用いる球状粒子の粒径、層厚みにより最適範囲
が異なるので一義的に決められないが、通常は、これら
を考慮して５〜１００センチ、ドイズの範囲で適宜法め
ることができる。
セラミック粉体濃度は泥漿の１５〜３０重量％の範囲が
好ましい。また、バインダー濃度はセラミック粉体１０
０（重量）に対して２〜２０の範囲が好ましいが特に限
定されるものではな（、セラミック粉体濃度、泥漿の粘
度を考慮して適宜法めることができる。さらにセラミッ
ク粉末の泥漿を調製する際、一般に使用されている焼結
助剤、可塑剤、分散剤等の添加剤を添加してもよいこと
は勿論である。
次に本発明の球状粒子層の形成方法について説明する。
先ずセラミック基体面に粒子を接触させて層状に並べる
。粒子の層数は目的に応して決めればよく、特に限定さ
れないが、粒子間の間隙の大きさの均一性を考慮すれば
、好ましくは１〜１０層、より好ましくは１〜５層、さ
らに好ましくは１〜３層が好ましく、特にインブラント
材として用いる場合は多層になると滅菌、清掃が困難に
なるため１〜５層の範囲が好ましい。
平坦な基体の表面上、あるいは円柱、角柱等の周囲に並
べる場合は適当な型枠を使用すると操作が容易である。
基体上に形成された凹部に並べる場合は一層容易である
。
しかる後、例えばセラミック原料粉末の泥漿を注入して
粒子を泥漿に浸漬した状態にし、次いで乾燥させる。乾
燥させることにより、セラミック原料粉末は粒子と基体
、粒子と粒子の各接触点に濃縮凝集する。次いで必要な
らば脱型し、その後常法により加熱して脱バインダーを
行い、ついで焼結することにより表面に粒子層を有する
セラミック成形体が得られる。セラミック原料粉末の泥
漿の注入量は必ずしも浸漬に到らしめる必要はなく、粒
子が十分に濡れる■であればよい。
本発明の方法によるとセラミック基材面と粒子あるいは
粒子間の接触点にセラミック原料粉体が基体面と粒子あ
るいは粒子間に接合した状態で焼結するので、得られた
焼結体の基体面と粒子、粒子同志は広い接合面積をもっ
て一体化し、高強度が発現する。
本発明の方法で得られるセラミ、り成形体の用途の−・
例を示す。第１〜３図においてはセラミック成形体を関
節用インブラント＋４として用いた場合の例を概略で示
す。すなわち、セラミ、り基体１とセラミック粒子層２
が強固に接合したインブラン１材であり、これと骨３と
を嵌合一体化する。
４は摺動面である 骨＆１Ｉ８ａが粒子間の間隙部に成長、侵入してインブ
ラン１と骨が強固に結合する。セラミック成形体は身体
の部位に応じて所皐の形状のものを製造し、使用できる
。　　このインブラント材は強度が高く、使用前の滅菌
または清掃操作が容易で確実である。
〈発明の効果〉 本発明によれば、表面に粒子層を有し、基材と粒子層が
強固に接合したセラミック成形体を得ることができ、こ
の成形体は種々の用途に使用でき、特にインブラント材
として有用であ゛る。
〈実施例〉 以上本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが本
発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではな
い。なお、実施例において部は重量部を意味する。
実施例】 パラフィンワックスにて内寸２５　Ｘ　２５ｍｍで深さ
８ｍｍ、厚み１ｍｍ　の型枠を作製した。この中に２５
　Ｘ　２５ｍｍＸ厚み２ｍｍのアルミナ緻密焼結体板を
敷き、この仮の上に直径１ｍｍのアルミナ緻密焼結体の
球を３層に充填した。他方、微粒アルミナ粉体（住友化
学工業０１製ＡＫＰ−２０、平均粒径０．５　ｉｔ　ｍ
）　１００部、焼結助剤として微粒マグネシア粉末（協
和化学工業（ｌ（１）製　キョーワマグ■３０、平均粒
径０．３５　μｍ）０．２部、バインダーとしてポリビ
ニルブチラール（積木化学工業■製ニスレックスＯＢ　
ＢＬＳ）８部、可塑剤としてジブチルフタレート３．６
部、分散剤としてグリセリントリオレート１．７部、分
散媒としてトリクロロエチレン５４０部およびエタノー
ル１００部を用い、これらからなる混合物をボールミル
にて９６時間混合し、アルミナ泥漿をｔＡ製した。
この泥漿を上記の型枠中のアルミナ球充填層の上にアル
ミナ球が全部浸漬されるまで注入した。その後、室温に
て一夜乾燥し、脱型した後、２５０　’Ｃにて３時間加
熱して脱バインダーし、続いて１６００°Ｃにて１時間
加熱して焼結せしめた。
得られた焼結体はアルミナ球とアルミナ板およびアルミ
ナ球間に架橋する形でアルミナ居が形成されており、接
合は強固であった。
実施例２ 微粒アルミナ粉体（住友化学工業（ｌ（１）製ＡＫＰ−
２０、平均粒径０．５μｍ）１００部、微粒“７グ不シ
アわ）末（昭和化学工業ＱＩＪ製　キョーワマグ■３０
、平均粒径０．３５　μｍ）０．０５部、ポリビニルア
ルコール（クラレｌ１（１）製　ポバール０２１７）２
部、Ｐｌ＋が２の塩酸水溶液５６７部からなる混合物を
水槽中で３０分間超音波による分散を行いアルミナ泥漿
を調製した。その他の条件は実施例１と同様に行って焼
結体を製造した。得られた焼結体はアルミナ板上にアル
ミナ球が強固に接合していた。
比較例１ バインダーとしてポリビニルアルコールレＱ菊製　ポバ
ール＠　２１７）２部、Ｐｌ＋が２の塩酸水溶液５６７
部からなる混合物を水槽中で３０分間超音波による分散
を行いバインダー；夜を調製した。実Ｉｉｉｌｉ例１で
使用したと同じアルミナ板の上にアルミナ球４個をのせ
、これに上記のバインダー液を滴下し、−夜乾燥した。
これを実施例１と同様に加熱処理したものは見掛は上接
合していたが、指で軽く触れるだけでヱリ離した。
実施例３ パラフィンワックスにて内径５１ｍ１１１、外径７ｍｍ
、深さ１０ｍｍの型枠を作製した．この中心部に直径３
ＩＩ１ｍ、長さ１　５ｍｍのアルミナ緻密焼結体の丸棒
をおき、この丸棒と型枠との簡に直径１ｍｍのアルミナ
緻密ｖｌ結体の球を充填した。このアルミナ球充填層に
実施例１で使用の泥漿をアルミナ球が全部浸漬されるま
で注入した。その後、実施例１と同様にして焼結体を製
造した。
得られた焼結体の丸棒とアルミナ球の接合は強固なもの
であった。
実施例４ ２５　Ｘ　２５ｍｍ　Ｘ　５さＩＩＩＩＩＩ＋の四部を
有する４０　Ｘ　４０ｍｍ　Ｘｒ７−５　ｍ　ｍのアル
ミナ緻密焼結体板の凹部に直径ＩＩのアルミナ緻密焼結
体の球を１層に充填した。このアルミナ充填層に実施例
１の泥漿をアルミナ球が全部？！ｉ？Ｈされるまで注入
した。その後実施例１と同様に乾燥加熱処理をして焼結
体を製造した。
アルミナ球と仮の接合は強固なものであった。
【図面の簡単な説明】
第１〜３図は本発明により得られたセラミック基材をイ
ンブラントとして用いた場合のインブラント材と骨との
接合した状態の一例を示す模式図である。 １　−　セラミック基材、２　−一ーーセラミック粒子
層、３　−・−　骨、４−　摺動面 第３図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミック基材表面に同質のセラミック球状粒子を層状
    に接触せしめた状態で、同質のセラミック粉末を含む泥
    漿を付着せしめた後、焼結することを特徴とする表面に
    粒子層を有するセラミック成形体の製造方法
JP62011668A 1987-01-20 1987-01-20 表面に粒子層を有するセラミツク成形体の製造方法 Pending JPS63182274A (ja)

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