JPS636017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は歯科焼付用陶材が歯科用合金基体表面
に被覆焼成されている歯科用修復物の強化方法に
関するものである。 歯科においては天然歯冠のう蝕等を治療した
後、欠損部分を修復するために種々の歯科用修復
材料が用いられている。中でも、鋳造により製作
された歯科用合金基体を骨格としてその表面に歯
科焼付用陶材を800℃〜1000℃で焼成して被覆せ
しめた歯科用修復物（歯科用陶材溶着鋳造冠とも
言う）は上記基体の表面に形成された被覆物が化
学的に安定であると共に天然歯に最も近い透明性
と色調とを有するため、従来より広く用いられて
いる。しかしながら、このような歯科用修復物が
口腔内に装着固定されて咀嚼等による外力を受け
ると、被覆物がしばしば破損していた。そこで被
覆物の破損を防ぐために被覆物に加わる外力を少
なくするように歯科用修復物の形態の面で工夫が
なされたが、口腔内に装着した状態で自然な感じ
を与え、又装着者の審美感を満足させるために
は、不自然な形態を採ることなく歯科用修復物の
被覆物の材質自体の強度を向上させて外力による
破損を防止することの方が望ましいことである。
このような観点から上記被覆物の原料である歯科
焼付用陶材の組成に関し種々な試みが行なわれて
きたが満足すべき成果は得られていない。例えば
高純度のアルミナ結晶を歯科焼付用陶材へ含有さ
せるとその強度は向上せしめられたが、同時に不
透明性が強くなつて天然歯様の色調が失われた。
従つて歯科技工の分野においては、不自然な形態
を採ることなくしかも天然歯の透明性と色調とを
維持して歯科用修復物の被覆物を充分に強化させ
る方法の開発が望まれていた。 本発明者らは歯科用修復物の被覆物を上記の如
き欠点なく強化する方法を鋭意研究した結果、被
覆物形成後において特定の金属の無機塩を付着せ
しめて特定温度で加熱するときは該無機塩の非溶
融状態で被覆物を充分に強化し得ることを究明し
て本発明を完成した。 本発明の目的は、歯科用修復物の被覆物形成後
に、特別な装置を必要とすることなく容易に且つ
安全に被覆物を強化することのできる歯科用修復
物の強化方法を提供することにある。 すなわち本発明は、ルーサイトとナトリウムと
を含む歯科焼付用陶材が歯科用合金基体表面に被
覆焼成されている歯科用修復物の被覆物表面にル
ビジウム、セシウム、及びカリウムから選ばれる
１種又は２種以上の金属の無機塩を付着せしめた
後、380℃以上であつて該無機塩の融点及び上記
被覆物の歪点の何れよりも低い温度で上記修復物
を熱処理することを特徴とする歯科用修復物の強
化方法に関するものである。 以下、本発明方法を詳細に説明する。 本発明方法による強化対象は、ルーサイトとナ
トリウムとを含む歯科焼付用陶材が歯科用合金基
体表面に800℃〜1000℃で被覆焼成されている歯
科用陶材溶着鋳造冠から成る歯科用修復物であつ
て、単独冠、橋義歯等形態の如何を問わず強化す
ることができる。従つて上記歯科用合金基体は上
記焼成温度より高い融点を持つており、又一般に
10×10^-6／℃〜20×10^-6／℃の熱膨張係数を有し
ている。そして上記の如く歯科用合金基体の表面
に歯科焼付用陶材が焼成されて形成される被覆物
に所望の色調を持たしめると共に、加熱、冷却工
程において歯科用合金基体と被覆物との熱膨張係
数の差に起因して被覆物が破壊されることがない
ように歯科用合金基体の上記熱膨張係数にほぼ合
つた熱膨張係数（10×10^-6／℃〜20×10^-6／℃）
を持たしめるために、歯科焼付用陶材は次に説明
するようにルーサイトを含む特別な組成を有する
ように製造されている。 歯科焼付用陶材はカリ長石又はカリ長石と石英
との混合物を主原料とし、これにK₂O，Na₂O，
B₂O₃，Li₂O，BaO等の媒溶材を加えて溶融して
造つた低融点の珪酸塩ガラスに低温で２〜３回の
再熱処理を施すことによりルーサイトを生成せし
めて製造する。このルーサイトはK₂O・Al₂O₃・
4SiO₂の組成を有して熱膨張係数が高いので、ル
ーサイトの含量を調整することにより歯科焼付用
陶材の熱膨張係数を歯科用合金基体のそれに合つ
たものとすることができる。このルーサイトはガ
ラスとほぼ同じ屈折率を持つているためガラス中
にルーサイトが生成してもその透明度を損なうこ
とがない。ルーサイトはカリ長石の溶融によつて
得ることができるが、主原料のままでは得られる
歯科焼付用陶材の融点が1300℃前後と高くなるた
めに、K₂O，Na₂O，B₂O₃，Li₂O，BaO等の添
加物を主原料に添加して高温（1200℃〜1300℃）
で溶融して得た非晶質の粉末を更に低温（700℃
〜1000℃）で２〜３回熱処理することによつてル
ーサイトを析出させて歯科焼付用陶材の融点を前
記焼成温度（800℃〜1000℃）で焼成可能に下げ
ている。そして上記の如く添加物を添加して熱処
理することにより歯科焼付用陶材から得られる被
覆物の熱膨張係数を調整することができ、特に
Na₂Oは歯科用合金基体に合つた熱膨張係数を得
るために重要な添加物である。そしてこのNa₂O
はカリ長石には通常不純物として含有されてお
り、従つて上記の如き添加物としては添加されな
い場合でも歯科焼付用陶材にはNa₂Oが含有され
ているのである。 以上の如きルーサイトとナトリウムとを含む歯
科焼付用陶材が歯科用合金基体表面に被覆焼成さ
れた被覆物を有する歯科用修復物は本発明方法に
より次のようにして強化される。すなわち、歯科
用修復物の被覆物表面にルビジウム、セシウム、
及びカリウムから選ばれる１種又は２種以上の金
属の無機塩（以下、強化用金属無機塩と言うこと
がある）を付着せしめた後、380℃以上であつて
該無機塩の融点及び上記被覆物の歪点（粘度が
10_14.5ポアズのときの温度）の何れよりも低い温
度で上記修復物を熱処理するのである。この熱処
理により歯科用修復物の被覆物（以下、被覆物と
のみ言うことがある）中のナトリウムイオンと付
着された強化用金属無機塩中のルビジウムイオ
ン，セシウムイオン、またはカリウムイオンとの
間でイオン交換が行なわれるのである。ナトリウ
ムイオンの大きさは1.9Åであるのに対し、カリ
ウムイオン、ルビジウムイオン，セシウムイオン
の大きさはそれぞれ2.66Å、2.96Å、3.38Åであ
つてナトリウムイオンよりも大きいので、上記イ
オン交換によつて被覆物表面に応力が発生し、こ
の発生した応力が圧縮応力として被覆物の冷却後
も残留することによつて被覆物の強化すなわち歯
科用修復物の強化が行なわれるのである。リチウ
ムイオンもナトリウムイオンとイオン交換する
が、リチウムイオンの大きさが1.2Åでありナト
リウムイオンよりも小さくてイオン交換により圧
縮応力を発生せしめ得ないから用いられない。 本発明方法においては被覆物表面に上記の如き
強化効果を有するイオンを含む強化用金属無機塩
を付着せしめて行なう熱処理温度を380℃以上と
することにより、強化用金属無機塩の融点以下の
熱処理温度、つまり強化用金属無機塩の非溶融状
態下での熱処理によつてもイオン交換を充分に行
なわしめることができるのである。本発明方法に
おいて上記の如き強化効果を有するイオンを含む
化合物として有機化合物を用いないのは380℃以
上では分解し易いためである。 従つて本発明方法において強化用金属無機塩と
して用いられるものは、ルビジウム、セシウム、
または、カリウムの無機塩であつて融点が380℃
以上のものである。その具体例としては、炭酸ル
ビジウム（融点837℃、以下温度のみを示す）、塩
化ルビジウム（717℃）、塩化セシウム（645℃）、
炭酸カリウム（891℃）、塩化カリウム（776℃）
が示されるが、この他、例えば硫酸ルビジウム
（1060℃）、硫酸セシウム（1010℃）、硫酸カリウ
ム（1069℃）、リン酸三カリウム（1340℃）、ピロ
リン酸カリウム（1100℃）も使用することがで
き、そして本発明方法において用いられる強化用
金属無機塩は上記例示無機塩に限定されるもので
はない。これらの強化用金属無機塩は１種単独
で、又は２種以上を混合して用いることができ
る。 強化用金属無機塩を歯科用修復物の被覆物へ付
着せしめるには、強化用金属無機塩を水、油の如
き付着用液体に溶解、又は分散したものか、更に
これに付着を良好にするための補助剤として少量
の有機結合剤を添加混合した溶液またはスラリー
（本発明方法においてこのような付着用液体や少
量の有機結合剤の使用は何ら差し支えない。）、例
えばリン酸三カリウム90ｇを水100c.c.に溶解し更
にアラビアゴム１ｇを添加混合したものを、被覆
物に乾燥後２〜５mm程度の厚さになるようにスプ
レーまたは塗布した後、強化のための熱処理時に
付着用液体が急激な沸騰などを起こすことがない
ように予熱して乾燥せしめることにより実施す
る。 強化用金属無機塩を被覆物に付着せしめられた
歯科用修復物は、次にこれを380℃以上の温度で
熱処理する。この熱処理温度は強化用金属無機塩
の融点以下であれば高い方が効果的ではあるが、
一方歯科焼付用陶材から焼成された被覆物の歪点
より高い場合は、熱処理によりイオン交換が行な
われても、被覆物表面に圧縮応力が発生しない
か、発生しても圧縮応力が緩和されるため残留す
る圧縮応力は弱くて強化が充分に行なわれない。
従つて熱処理は380℃以上であつて強化用金属無
機塩の融点及び被覆物の歪点の何れよりも低い温
度である。熱処理時間は通常５分間〜60分間で充
分であるが、更に長時間熱処理しても差し支えな
い。熱処理するための装置としては特別なものは
必要でなく、一般の歯科技工に使用される電気炉
を使用することができる。 熱処理したものは冷却後、必要に応じて水洗等
を行なつて仕上げることにより、本発明方法によ
り被覆物が強化された歯科用修復物を得ることが
できる。 本発明方法は、ルビジウム、セシウム、または
カリウムを含有する融点380℃以上の強化用金属
無機塩を被覆物に付着せしめて熱処理する温度を
380℃以上であつて少なくとも強化用金属無機塩
の融点以下の温度とすることにより、強化用金属
無機塩を非溶融状態のままで被覆物中のナトリウ
ムイオンとのイオン交換による充分な強化を可能
とさせ、又被覆物に付着せしめられた強化用金属
無機塩が溶融液化して被覆物から落下、移動する
ことを防止して少量でも有効にイオン交換に役立
たせて強化用金属無機塩の効率良い使用を可能と
させ、更にスプレーや塗布で付着せしめて熱処理
するだけであるから特別な装置を不要とさせる。 以下、実施例、比較例により図を使用して本発
明を更に具体的に説明する。 先ず、実施の方法を概略説明する。実施例、比
較例に使用した被覆物は、圧裂試験や曲げ試験を
可能とさせるため、これらの試験に適する形状の
試験片を歯科用合金基体を使用しないで歯科焼付
用陶材から焼成して製作したものである（便宜
上、この試験片も被覆物と言う）。用いた歯科焼
付用陶材は、図に示す如くルーサイトを含み（含
有率30重量％）、熱膨張係数が13×10^-6／℃、歪
点が580℃、化学組成はSiO₂：62重量％、
Al₂O₃：17重量％、K₂O：10重量％、Na₂O：６
重量％、B₂O₃：４重量％、その他：１重量％で
あつた。上記陶材を水と混合してスラリーとし、
金型に流し込んで成形し、約920℃で焼成した後
所定の形状に修正し、940℃で再度焼成して天然
歯の透明性と色調とを有する実施例及び比較例用
の被覆物とした。この被覆物に供試強化用金属無
機塩と植物性油との混合スラリーを塗布し予熱に
より植物性油を揮散させることにより、各種の強
化用金属無機塩を約５mmの厚さに付着せしめた被
覆物を得、それぞれの条件で熱処理した後、水洗
して強化用金属無機塩を除去して本発明方法によ
り強化された被覆物を得た（比較例においては
個々に説明するように実施例との相違がある）。 かくして得られた被覆物について、圧裂試験に
よる引張強度係数又は曲げ試験による曲げ強度に
関して試験した。 実施例 １〜８ 前記の如くにして製作された直径８mm、厚さ４
mmの円柱形の被覆物に、各実施例毎に第１表に示
す各種の強化用金属無機塩の単独又は混合物（実
施例６のみ）を付着せしめ、第１表に示す熱処理
条件で熱処理した。 かくして強化された円柱形の被覆物は圧縮試験
機によりその直径方向に１mm／分の速度で荷重を
加えて破壊に至らしめ、破壊時の荷重を測定して
下記の式により引張強度係数を算出した。 引張強度係数＝2P／（π・ｄ・ｌ） （Ｐ：破壊時の荷重、ｄ：被覆物の直径、ｌ：
被覆物の厚さ、π：円周率） 上記の引張強度係数測定方法は、ガラス、セラ
ミツク、コンクリート等の如く圧縮力に対しては
強度が高く引張力に対しては強度の低い脆性材料
の強度測定法として広く用いられている方法であ
る。結果を第１表に示す。なお、各実施例で得ら
れた強化された被覆物の透明性と色調とは強化処
理前に有していた天然歯の透明性と色調とをその
まま維持したものであつた。 比較例 １ 実施例１で使用した被覆物と同じものを何らの
処理をも施すことなくそのままで引張強度係数を
測定した。結果を第１表に示す。 比較例 ２〜３ 熱処理温度600℃（比較例２）又は300℃（比較
例３）、５分間の熱処理を行なつたこと以外は実
施例１と同様にして熱処理された被覆物を得、引
張強度係数を測定した。結果を第１表に示す。 比較例 ４〜５ 強化用金属無機塩の代わりに炭酸リチウム（比
較例４）又はリン酸三リチウム（比較例５）を用
いたこと以外は実施例１と同様にして処理された
被覆物を得、引張強度係数を測定した。 結果を第１表に示す。

【表】 第１表から次のことが判る。すなわち、各実施
例１〜８と比較例１との比較から、強化のための
処理を何ら施されていない被覆物に比べ、本発明
方法により処理された被覆物の強度は大幅に向上
していることが判る。そしてこのような強化効果
は、強化用金属無機塩の単独使用のみならず２種
以上の混合使用（実施例６）の場合にも同様に発
揮されることが判る。また、比較例４，５からリ
チウムの無機塩を付着せしめて熱処理した場合
は、被覆物の強度は何らの処理も施されていない
比較例１に比べても少しも向上しておらず、被覆
物の強度向上にはルビジウム、セシウム、または
カリウムの無機塩が必要であることが判る。また
実施例７，８及び比較例１と比較例２及び比較例
３との比較から、熱処理の温度が被覆物すなわち
歯科焼付用陶材の歪点580℃より高い場合及び380
℃より低に場合は、いずれも被覆物の強度は何ら
の処理も行なわれなかつた比較例１より向上はし
ているがその程度は低くて充分には強化されてお
らず、被覆物の強度を大幅に向上させるには熱処
理温度を380℃以上であつて被覆物の歪点よりも
低い温度とすることが必要であることが判る。 実施例 ９〜11 前記概略説明の如くにして製作された長さ25
mm、幅７mm、厚さ３mmの直方体形状の被覆物に、
強化用金属無機塩としてリン酸三カリウムを付着
せしめ、熱処理温度500℃で５分、10分、及び20
分間の３通りの熱処理を施した。 かくして強化された直方体形状の被覆物はスパ
ンが20mmの一点荷重による曲げ試験を、荷重を増
加せしめて破壊に至らしめる方法で行ない、破壊
時の荷重から次の式によつて曲げ強度を算出し
た。 曲げ強度＝3P・ｌ／（2b・d²） （Ｐ：破壊時の荷重、ｌ：スパン、ｂ：幅ｄ：
厚さ） 結果を第２表に示す。 比較例 ６ 実施例９で使用した被覆物と同じものを何らの
処理をも施すことなくそのままで実施例９と同様
に曲げ強度を測定した。結果を第２表に示す。

【表】 第２表では、熱処理時間により被覆物の強化効
果に少しの変化があつて上記実施例では10分間の
熱処理が１番高い曲げ強度を示すがその差は僅か
であり、何れの熱処理時間の場合も無処理の比較
例６に比べて470Kg／cm²以上の大幅な曲げ強度の
増加が見られる。従つて熱処理時間は精密に制御
する必要はなく、実際には歯科用修復物の形状、
大きさ等を考慮して大きな幅の中で適当な熱処理
時間を定めることができる。 以上、本発明方法は、歯科用修復物の被覆物に
付着せしめた融点380℃以上の強化用金属無機塩
を非溶融状態のままで被覆物との間でイオン交換
を行なわしめることにより、特別な装置を必要と
することなく、そして強化用金属無機塩の効率的
な使用を可能とさせ、しかも被覆物をその透明性
と色調とを損わずに充分に強化する効果を有する
ものであり、歯科医療に貢献するところ大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

図は実施例、比較例に使用した歯科用修復物の
被覆物の製作に用いた歯科焼付用陶材のＸ線解析
像である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ルーサイトとナトリウムとを含む歯科焼付用
   陶材が歯科用合金基体表面に被覆焼成されている
   歯科用修復物の被覆物表面にルビジウム、セシウ
   ム、及びカリウムから選ばれる１種又は２種以上
   の金属の無機塩を付着せしめた後、380℃以上で
   あつて該無機塩の融点及び上記被覆物の歪点の何
   れよりも低い温度で上記修復物を熱処理すること
   を特徴とする歯科用修復物の強化方法。 ２ 歯科用合金基体が熱膨張係数10×10^-6／℃〜
   20×10^-6／℃を有するものであり、その表面に被
   覆焼成されている被覆物が熱膨張係数10×10^-6／
   ℃〜20×10^-6／℃を有するものである特許請求の
   範囲第１項に記載の歯科用修復物の強化方法。 ３ 歯科用修復物を熱処理する時間が５分間〜60
   分間である特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の歯科用修復物の強化方法。