JPWO2013161643A1 - 石膏系鋳造用埋没材組成物 - Google Patents

Abstract

特に、従来のワックスパターンを用いた場合に良好な鋳造ができることに加えて、ワックスパターンとは消失温度や消失挙動が異なるレジンパターンを用いた場合にも良好な鋳造をすることができ、さらに、「石膏系埋没材」でありながら、その処理効率に優れる「急速加熱」によって鋳造を行った場合も、鋳型のクラックや割れ等の発生が抑制される「石膏系埋没材」を提供すること。結合材である焼石膏と、熱膨張性耐火材であるクリストバライトおよび石英と、平均粒子径が５〜２０μｍの非熱膨張性耐火材とを主成分としてなり、該主成分１００質量部中における非熱膨張性耐火材の配合量が１０〜２５質量部であることを特徴とする石膏系鋳造用埋没材組成物。

Description

本発明は、石膏系鋳造用埋没材組成物に関し、より具体的には、ワックスパターンにもレジンパターンにも適用でき、さらに鋳造する際における加熱方式が、通常加熱である場合も急速加熱である場合も対応できる石膏系鋳造用埋没材組成物に関する。

歯科治療では、個々の患者に対応した複雑な形の金属等の材料からなる歯科補綴物（インレーやクラウンや入れ歯など）を用いることが一般的である。歯科用の補綴物に限らず、精緻で複雑な形状の、宝飾品、美術工芸品、部品等を作製する場合に古くから行われている金属の鋳造法の一つとして、精密鋳造法のロストワックス法がある。該方法で補綴物等を作製する場合には、まず、印象材を用いて患者が必要としている部分（目的物）の型取りをし、これをもとに石膏歯型模型を作る。そして、該石膏歯型模型から、技工士が、手作業で目的物と同じ形状の模型を蝋(ワックス)で精密に作り、得られたワックスパターン（蝋模型）の周囲に耐火材からなる埋没材を流し込んで固め、次に加熱して、ワックスパターンを消失（焼却、脱漏）させて(ロスト)、鋳型を形成する。その後、形成した鋳型の空間に、溶融した金属を注ぎ、冷却した後、鋳型を壊して鋳造物を取り出すことで目的とする複雑な形状の補綴物等を得ている。

近年、画像解析技術が飛躍的な進歩を遂げる中、上記のようにして作成した石膏型模型を３Ｄでスキャンニングして精緻な画像データを得、ＰＣ上で補綴物等をデジタル描写し、３Ｄプリンターを用い、機械的に精密な立体画像としてレジンパターンを出力する技術が開発され、利用されている。画像解析技術の進展とともに、今後、この技術は普及すると予想される。この場合には、上述したワックスパターンに変えて立体画像として出力したレジンパターンを使用し、加熱することでレジンパターンを消失させて(ロスト)、鋳型を形成し、その後の工程を行うことになる。

上記で用いる埋没材には、鋳造する金属の種類によって異なる材料のものが用いられている。埋没材の代表的なものとしては、「石膏系埋没材」、「リン酸塩系埋没材」、「シリカ系無結合型埋没材」などがある。「石膏系埋没材」は、融点が比較的低い金属の鋳造に用いられている。より具体的には、融点が１１００℃以下（ガスバーナーで、溶ける範囲の貴金属合金)の金属、例えば、パラジウム系合金の金パラ（Ａｕ−Ａｇ−Ｐｄ)や銀（Ａｇ）系合金などで鋳造する場合は、「石膏系埋没材」が用いられている。一方、融点がこれより高い金属、例えば、融点が１２００℃〜１４００℃である、コバルト−クロム（Ｃｏ−Ｃｒ）系合金や、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）系合金）などで鋳造する場合には、「リン酸塩系埋没材」が用いられている。中でも「石膏系埋没材」は、「リン酸塩系埋没材」に比べ、高温鋳造特性には劣るものの、操作性（流動性）や鋳造物の掘出性に優れ、残留応力による変形や経時変化が少ない等といった利点があり、広く利用されている。

近年、処理の効率化から、上記した埋没材を流し込んで固めた後に行う、加熱してワックスパターン等を消失（焼却、脱漏）させて(ロスト)、鋳型を形成する際における加熱方法が、電気炉の温度を、室温から徐々に目的の温度まで昇温させる「通常加熱」から、目的の温度の炉にいきなり投入する「急速加熱」に変わってきている。このため、埋没材は、急速加熱によっても、クラック、割れ、破壊などが起こらないものであることが求められている。これに対し、上記に挙げたような金属は、それぞれ固化するときの収縮率が異なるので、埋没材には、クリストバライトや石英を含有させた金属の収縮率を補うための膨張率を持ったものが用いられている。一方、上記した急速加熱に適用するためには、膨張が大き過ぎることで生じ易い、クラックや割れ等の発生が防止されるものでなければならないという課題がある。また、先に述べたように、特に「石膏系埋没材」は、優れた特性を有するものの、「リン酸塩系埋没材」に比べて高温鋳造特性に劣るため、レジンパターンを用いて「急速加熱」を行う場合には、「リン酸塩系埋没材」が用いられている。したがって、特に、レジンパターンを用いての「急速加熱」に適用できる「石膏系埋没材」が提供されれば極めて有用である。なお、従来技術におけるパターンを消失させるための焼却温度は、石膏系埋没材を使用した場合は、７００〜７５０℃とされており、リン酸塩系埋没材を使用した場合は、８００〜９００℃とされている。

上記した実情に対して、従来、下記のような提案がされている。急速加熱しても、クラック、割れ、破壊などの発生がない石膏系埋没材として、例えば、焼石膏と、特定の平均粒子径のクリストバライトと石英とを主成分とする石膏系埋没材において、通気度増大用成分として、無機塩類と上記平均粒子径よりも大きな粒径の耐火材料粉末を添加することについての提案がある（特許文献１参照）。また、耐熱材と半水石膏とを含む石膏系鋳造用埋没材において、耐熱材としてＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃スピネルを添加することで、高温における鋳造に適用可能にできるとする提案がある（特許文献２参照）。また、半水石膏と耐熱材とからなる主成分に、炭酸カルシウムを添加することで通気性を改善し、高温焼成の際に石膏またはワックスの熱分解によりガスが発生することによる、鋳型のクラック発生や鋳造品のバリ発生が抑制できることについての提案がある（特許文献３参照）。また、石膏系埋没材やリン酸塩系埋没材において、金属の鋳造収縮を補償する性能に優れた石英やクリストバライトの一部を、トリジマイトで置換することで、歯科用鋳型の急速加熱を可能にでき、鋳造時におけるワックスパターンの消失および鋳型の予熱に要する時間が大幅に短縮され、高精度の鋳造が可能になるとした提案がある（特許文献４参照）。本発明者らの検討によれば、上記したトリジマイトは、熱膨張率の上昇がクリストバライトに比べて緩やかであるものの、熱膨張性耐火材である点で異なるものではない。

特公平７−１０３００６号公報 特開平１０−１１３７４６号公報 特開２００２−８７９１８号公報 特開平６−３３６４０９号公報

上記した現状に対し、「石膏系埋没材」を、「通常加熱」する場合は勿論、前記した「急速加熱」にも対応できるものにすると同時に、ワックスパターンに適用した場合に良好な鋳造ができることは勿論、先述した、近年、その展開が期待されているレジンパターンに適用した場合にも良好な鋳造をすることができる技術が提供されれば、極めて有用である。しかし、本発明者らの検討によれば、ワックスパターンに変えてレジンパターンを使用した場合に、レジンパターンを完全に消失させるためには、その加熱温度を、ワックスパターンを消失させる場合よりも高くする必要があるのに加え、その消失挙動も従来のワックスパターンとは全く異なる。さらに、処理の効率化を達成するために行われている急速加熱に対応し、鋳型にクラックや割れ等が生じることなく、寸法精度に優れる鋳造物を得ることができる好適な「石膏系埋没材」は、先に述べた通り、検討され提案されてはいるものの、いずれもレジンパターンへの適用を目的としたものではなく、十分に対応できるものではなかった。これに対して、急速加熱方式で、レジンパターンへの適用が可能な「石膏系埋没材」を提供することができれば、その実用価値は極めて高い。

したがって、本発明の目的は、特に、従来のワックスパターンを用いた場合に良好な鋳造ができることに加えて、ワックスパターンとは消失温度や消失挙動が異なるレジンパターンを用いた場合にも良好な鋳造をすることができる「石膏系埋没材」を提供することにある。さらに、本発明の目的は、「石膏系埋没材」でありながら、その処理効率に優れる「急速加熱」によって鋳造した場合にも、鋳型に生じるクラックや割れ等が抑制され、得られる鋳造物が、所望した良好なサイズのものであり、かつ、バリや荒れのない表面が滑沢なものになる「石膏系埋没材」を提供することにある。

上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、結合材である焼石膏と、熱膨張性耐火材であるクリストバライトおよび石英と、平均粒子径が５〜２０μｍの非熱膨張性耐火材とを主成分としてなり、該主成分１００質量部中における非熱膨張性耐火材の配合量が１０〜２５質量部であることを特徴とする石膏系鋳造用埋没材組成物を提供する。

本発明の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。すなわち、前記非熱膨張性耐火材が、溶融シリカ、ムライト、ジルコンおよびアルミナからなる群から選ばれる１種類以上であること；前記クリストバライトおよび石英の平均粒子径が、いずれも５〜２０μｍであること；前記主成分の配合割合が、該主成分の合計を１００質量部とした場合に、焼石膏が２５〜４０質量部、クリストバライトが１５〜４０質量部、石英が１５〜３０質量部、非熱膨張性耐火材が１０〜２５質量部であること；歯科鋳造用であること、である。

本発明によれば、従来のワックスパターンを用いた場合においては勿論、該ワックスパターンとは消失温度や消失挙動が異なるレジンパターンを用いた場合にも良好な鋳造をすることができ、さらに、「急速加熱」によって鋳造を行った場合も、鋳型に生じるクラックや割れや破壊等が抑制され、適用可能である有用な「石膏系埋没材」が提供される。より具体的には、本発明によれば、形成した鋳型は、クラックや割れ等の発生が抑制されたものになり、該鋳型を用いて得られた鋳造物は、所望したサイズであり、かつ、バリや荒れのない表面が滑沢なものになる「石膏系埋没材」が提供される。本発明によって提供される石膏系鋳造用埋没材組成物は、特に歯科鋳造用として有効であり、これを用いることで、歯科治療に必要となる良好な歯科補綴物を歩留まりよく得ることを可能にする。

以下、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決すべく、その配合する材料と、配合量について鋭意研究した結果、結合材である焼石膏と、熱膨張性耐火材であるクリストバライトおよび石英と、非熱膨張性耐火材とを主成分としてなる石膏系埋没材において、非熱膨張性耐火材を特定の範囲内で配合することが有効であり、さらに、非熱膨張性耐火材が特定の平均粒子径を有するものであることが有効であることを見出して本発明に至った。このように構成した石膏系の埋没材組成物は、鋳造する際の加熱方式が、「通常加熱」である場合は勿論、「急速加熱」で鋳造を行った場合にも、クラック、割れ、破壊等の発生が抑制されるものになる。さらに、本発明者らの検討によれば、上記のように構成した本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物は、従来のワックスパターンの消失挙動と異なり、より高い温度でより長時間かけて消失するレジンパターンに適用した場合にも、寸法精度のよい良好な鋳造をすることができる。

以下、本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物を構成する各材料について説明する。
（焼石膏）
焼石膏とは、硫酸カルシウムの１／２水和物［ＣａＳＯ₄・１／２Ｈ₂Ｏ］及び無水和物［ＣａＳＯ₄］であり、β型半水石膏、α型半水石膏、III型無水石膏、又はそれらの混合物などが挙げられる。いずれの焼石膏も本発明に用いることができるが、鋳造時に必要な鋳型の強度を考慮すると、α型半水石膏を用いることがより好ましい。焼石膏は、水と化学反応し、容易に二水石膏に変化するため結合材として用いられる。本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物に適量の水を加えて混練したスラリーは、目的とする歯形を有するワックスパターンやレジンパターンを中子とする型枠内に注入すると速やかに固結する。その後、これを高温で焼成すると、これらのパターンが消失し、鋳型が形成される。本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物は、石膏を主成分とするものであることから、上記スラリーを型枠への注入時の流動性に優れ、得られる鋳型は、焼成後の残留応力による変形が少なく、また、鋳造後の鋳造物の取出しが容易にでき、経時変化も少ないものになるといった利点がある。本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物においては、焼石膏の配合割合は特に限定されるものではないが、焼石膏とクリストバライトおよび石英と非熱膨張性耐火材とからなる主成分の合計を１００質量部とした場合に、焼石膏が２５〜４０質量部、より好ましくは、２５〜３５質量部となるようにすると、形成した鋳型のクラックや割れの発生が、より安定して、良好に抑制できるようになる。

（クリストバライト、石英）
本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物を構成するクリストバライトおよび石英は、従来の「石膏系埋没材」において、耐火材（耐熱材）として利用されているものをいずれも利用できる。すなわち、これらの耐火材は、熱膨張性耐火材であり、形成される鋳型の強度向上と、鋳造しようとする金属の鋳造収縮を補償する目的で使用されている。本発明の特徴は、これらの熱膨張性耐火材に加えて、次に説明する非熱膨張性耐火材を、前記した焼石膏（結合材）と、クリストバライトおよび石英（熱膨張性耐火材）と、非熱膨張性耐火材とからなる主成分の合計を１００質量部とした場合に、少なくとも、非熱膨張性耐火材を１０〜２５質量部となる配合量で含有させた点にある。このため、本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物では、クリストバライトおよび石英の配合割合が従来のものよりも相対的に少なくなる。具体的には、特に限定されるものではないが、例えば、焼石膏（結合材）と、クリストバライトおよび石英（熱膨張性耐火材）と、非熱膨張性耐火材とからなる主成分の合計を１００質量部とした場合に、焼石膏を２５〜４０質量部、クリストバライトを１５〜４０質量部、より好ましくは、２０〜３５質量部、石英を１５〜３０質量部、より好ましくは、２０〜３０質量部程度とすることで、形成した鋳型のクラックや割れの発生が、より良好に、かつ安定して抑制され、得られた鋳造物は所望のサイズの良好な表面状態のものとなる。また、本発明で使用するクリストバライトおよび石英は、後述する非熱膨張性耐火材と同様に、その平均粒子径が５〜２０μｍであることが好ましい。本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物では、熱膨張性耐火材と、これとともに用いる非熱膨張性耐火材の粒度を同程度とすることで、先に述べた本発明の効果をより顕著に得ることができる。

（非熱膨張性耐火材）
上記したように、本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物は、主成分の一部が、平均粒子径が５〜２０μｍの非熱膨張性耐火材で構成されており、さらに、主成分の合計を１００質量部とした場合に、非熱膨張性耐火材の配合量が１０〜２５質量部となるように構成したことを特徴とする。より好ましくは、非熱膨張性耐火材の配合量を１０〜２０質量部程度にするとよい。このような範囲で非熱膨張性耐火材を主成分の一つとして配合させ、かつ、本発明で規定する平均粒子径のものを用いることで、先述した本発明の顕著な効果が得られる。すなわち、非熱膨張性耐火材の平均粒子径が５μｍより小さくなると、ヒートショックによるクラックが鋳型に発生し、鋳造物にバリが発生という不具合が生じ、一方、非熱膨張性耐火材の平均粒子径が２０μｍより大きくなると、鋳造物の表面に荒れが生じ、滑沢な表面状態の鋳造物を得ることができなくなる。また、非熱膨張性耐火材の配合量が１０質量部より少ないと、配合される耐火材に占める熱膨張性耐火材の割合が増え、膨張が大きくなり過ぎ、鋳型の強度が足りず鋳型にクラックが発生し、非熱膨張性耐火材の配合量が２５質量部より多いと、鋳型の膨張が足りず、所望するサイズの鋳造物を得ることができない。

本発明を特徴づける非熱膨張性耐火材の具体的なものとしては、溶融シリカ（シリカガラス、溶融石英、石英ガラスとも呼ばれている）、ムライト（Ａｌ₆Ｏ₁₃Ｓｉ₂）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が挙げられ、これらの群から選ばれる１種類以上を用いることが好ましい。これらは、いずれも高い融点をもち、耐熱性に優れ、耐火材として機能するが、従来、一般的に用いられている熱膨張性の耐火材であるクリストバライトや石英と異なり、非熱膨張性の耐火材であり、金属の収縮率を補う目的に適うものではない。

本発明者らは、特に、ワックスパターンのみならず、レジンパターンの場合であっても寸法精度に優れる鋳型を形成することができ、さらには、急速加熱した場合に生じるおそれが高い、クラック、割れ、破壊などが抑制された良好な状態で、鋳型および鋳造物を形成することができる「石膏系埋没材」の配合について鋭意検討した。その結果、主成分を構成する耐火材として、非熱膨張性のものを１０〜２５質量部の配合の範囲内で用いることが有効であることを見出した。すなわち、非熱膨張性のものでありながら、上記範囲内で使用すれば、鋳型に流し込んで鋳造物を形成するための金属の収縮率を十分に補うことができるのに加え、膨張が大き過ぎることで生じやすかったクラックや割れや破壊等の発生が有効に防止できる。特に、使用する非熱膨張性耐火材を、その平均粒子径が５〜２０μｍの範囲の粒径のものとすることで、先に述べたように、より優れる効果が得られることを確認した。

従来の「石膏系埋没材」の組成は、例えば、α型半水石膏、石英、クリストバライトを主配合とし、それぞれが約１／３ずつ配合されている。そして、鋳造に使用する金属の収縮を補うために必要となる埋没材の膨張率は、「硬化膨張率(炉に入れる時点)」＋「熱膨張率」＝「総合膨張率」とされており、これに基づいて詳細な配合が決定されている。上記硬化膨張率は、α型半水石膏の水和による膨張を主とし、クリストバライトおよび石英の膨潤による若干の膨張により得られる。一方、上記「熱膨張率」は、クリストバライトおよび石英の熱的変化を主としており、クリストバライトの膨張が最も大きい。したがって、「石膏系埋没材」の特性を急速加熱にも適用可能とするためには、クリストバライトによる膨張が大きすぎる(配合量が多すぎる)と、クラックや割れ等が生じやすくなるので、急速加熱に適用させるためには通常加熱に用いる埋没材の場合よりも、膨張の大きいクリストバライトの相対的な量を低減させる必要があるとされている。

本発明者らは、前記した近年においてその使用がされ始めたレジンパターンについて、従来のワックスパターンとの加熱挙動の違いについて検討した。この結果、ワックスパターンを構成するワックス（蝋）は、その溶融温度が１００℃程度であるため、加熱することで極めて容易に脱蝋し、気化して消失するのに対して、レジンパターンを構成するレジンは、加熱しても容易には溶けずに、温度を上げることで炭化消失するものであり、後述するように、その加熱挙動は全く異なることがわかった。レジンは、上記したように、炭化消失するため、焼却が不十分だと炭化物が残り、炭化消失するときに膨張する性質があるため、このことに起因して鋳型の破壊を生じる場合があると考えられる。本発明者らの検討によれば、ワックスパターンでは、７０℃付近で溶融し、炭化を経て５６０℃で完全に消失したのに対し、レジンパターンでは、４２０℃付近で軟化(形が崩れ始める)し、徐々に気化・消失(小さく)しながら６６０℃で完全に消失し、その挙動は大きく異なる。上記した検討過程で、本発明者らは、レジンパターンに最適な、さらにはレジンパターンを用いて急速加熱方式で鋳造する場合に最適な「石膏系埋没材」を提供することを目的とした場合、従来の「石膏系埋没材」の組成とは全く異なる発想が必要になることを認識した。

従来、「石膏系埋没材」を使用する場合、レジンをワックスパターンの補助部材として用いることはあったが、この際に急速加熱が必要となった場合には、レジンで制作した部分をワックスでコーティングし、ヒートショックに対応する方法が採られていた。本発明者らは、上記した現状に対し、本発明で規定する「石膏系埋没材」の新たな組成を見出すことで、上記したような煩雑な手法を採ることなく、そのままの状態のレジンパターンを適用し、さらには、レジンパターンを用い、かつ、急速加熱方式で鋳造した場合にも、クラックや割れや破壊等が抑制された良好な鋳型の形成を可能にし、さらには、良好な鋳造物の形成を可能にした。

本発明者らは、上記したように、特定の非熱膨張性耐火材を本発明で規定するようにして含有させることで、本発明の効果が得られた理由を以下のように考えている。「石膏系埋没材」を用いた場合に急速加熱を可能にするには、通常加熱方式の場合よりもその強度を向上させる必要がある。一方、先に述べたように、埋没材は、金属の収縮を補うために所望の膨張率を必要とするため、耐火材としてクリストバライトや石英等の熱膨張性耐火材を使用することが通常とされているが、特にクリストバライトの膨張が大きすぎる(配合量が多すぎる)と割れやすくなることが知られている。本発明者らは、レジンパターンにも適用でき、急速加熱にも適応できる「石膏系埋没材」の提供を目的として鋭意検討を行った結果、石英の配合量で膨張率を調整したとしても、或いは、クリストバライトおよび石英に種々の物質をさらに添加する構成とした先に挙げた従来技術によっても、十分な効果が安定して得られないことを認識するに至った。さらに、本発明者らは、レジンパターンが、ワックスパターンと比較し、加熱した場合の消失挙動が大きく異なることに着目し、これらの観点から「石膏系埋没材」の組成について詳細な検討を行った。

先に述べたように、レジンパターンは、患者から型取りして形成した石膏歯型模型から、技工士が手作業で型に忠実に形成するワックスパターンとは異なり、該石膏歯型模型から画像解析技術を利用して得た画像データに基づき、３Ｄプリンターで立体画像として出力することで形成されている。このため、画像データの作成過程で、金属の膨張率を加味した状態でレジンパターンを作成することが容易にできる点に着目した。すなわち、この点を利用して、適宜にサイズを調整したレジンパターンを形成すれば、クリストバライトや石英等の熱膨張性耐火材の使用量を従来よりも低減でき、これらの熱膨張性耐火材に替えて、より耐火性や強度に優れる材料を用いることが可能になり、材料の選択の幅が広範なものにできる点に着目した。そこで、本発明者らは、種々の材料の適用について鋭意検討した結果、特定の平均粒径の非熱膨張性耐火材を特定の範囲内で利用することが有効であり、これによって急速加熱にも、レジンパターンにも対応でき、鋳型に、クラック、割れ、破壊などが起こらないものが得られることを見出した。さらに、レジンパターンは、ワックスパターンの場合と比較すると、より高い温度で、ゆっくりとした速度で消失するが、この点についても、非熱膨張性耐火材を特定の範囲内で含有させる構成とすることで、レジンパターンにも適用可能になり、寸法精度のよい良好な鋳造物の形成ができることを確認した。本発明で用いる非熱膨張性耐火材の具体的なものとしては、例えば、先に例示した、溶融シリカ、ムライト、ジルコンおよびアルミナが挙げられるが、本発明者らの検討によれば、特に、溶融シリカ或いはムライトを用いることが好ましい。

本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物は、前記主成分の他に、所期の目的を損なわない範囲内で、必要に応じて、例えば、硬化促進剤、硬化遅延剤等の硬化調整剤や、埋没材組成物からなるスラリーの流動性を調整する目的で分散剤等を適宜添加することができる。

次に、実施例および比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。ここでは、本発明の石膏系鋳造用埋没材組成物を用いて歯科用途の補綴物を鋳造した例を示すが、本発明の埋没材組成物を適用できる範囲は歯科鋳造用に限定されるものではなく、その対象は、例えば、精緻で複雑な形状の、宝飾品、美術工芸品、部品等を含む、従来より、結合材として焼石膏を用いるロストワックス法で鋳造可能なものに適用可能である。なお、以下の記載で「部」とあるのは、特に断りのない限り質量基準である。

［実施例１〜４、比較例１、２］
（試料の調製）
下記に挙げた粒度を調整した各原料をそれぞれに用いて、実施例および比較例の「石膏系埋没材」を調製した。なお、下記において、各原料の粒度測定は、日機装社製のマイクロトラックＨＲＡ（商品名）を用いて行った。

（結合材）
・焼石膏
α半水石膏原料（吉野石膏社製）を粉砕して得た、平均粒子径が３０μｍのものを用いた。

（熱膨張性耐火材）
・クリストバライト
クリストバライト原料（市販品）を粉砕して得た、平均粒子径が１２μｍのものを用いた。
・石英
石英原料を粉砕して得た、平均粒子径が１５μｍのものを用いた。

（非熱膨張性耐火材）
・溶融シリカＡ
溶融シリカ原料を粉砕して得た、平均粒子径が３μｍのものを用いた。
・溶融シリカＢ
溶融シリカＡと同様の溶融シリカ原料を粉砕して得た、平均粒子径が５μｍのものを用いた。
・溶融シリカＣ
溶融シリカＡと同様の溶融シリカ原料を粉砕して得た、平均粒子径が１７μｍのものを用いた。
・溶融シリカＤ
溶融シリカＡと同様の溶融シリカ原料を粉砕して得た、平均粒子径が２０μｍのものを用いた。
・溶融シリカＥ
溶融シリカＡと同様の溶融シリカ原料を粉砕して得た、平均粒子径が２５μｍのものを用いた。
・ムライト
ムライト原料を粉砕して得た、平均粒子径が１５μｍのものを用いた。

（レジンパターンの作成）
Ａ．Ｄ．Ａ．規格試験Ｎｏ．２試験体のクラウン型支台歯模型を用い、クラウン型を作成し、これを「石膏系埋没材」の評価用のレジンパターンとした。

＜評価＞
（評価方法）
先の各原料を用い、表１に示した配合の実施例１〜４、比較例１、２の石膏系鋳造用埋没材組成物をそれぞれ作製した。得られた石膏系鋳造用埋没材組成物の各１００質量部に対して、練水３３％を加えて３０秒間真空撹拌して、埋没材組成物のスラリーをそれぞれ得た。そして、リング径高さ５０ｍｍ、内径４０ｍｍのリングに、厚さ０．７ｍｍのライナーを内張りして、先に作成したレジンパターンを植立し、上記のようにして調製したスラリーを流し込んだ。練和開始から３０分後に、７２０℃に昇温したファーネスに入れ、４０分間係留後、金・パラジウム合金を用いて鋳造した。得られた埋没材からなる鋳型と、鋳造物について下記の方法で、下記の項目の試験を行い、それぞれ下記の基準で評価した。

（評価項目および評価方法）
（ヒートショック）
得られた鋳型のクラックの発生を目視で確認し、クラックが発生しているものを×、クラックがないものを○として評価し、結果を表１に示した。

（鋳造物のサイズ）
得られた各鋳造物を、Ａ．Ｄ．Ａ規格試験Ｎｏ．２試験体のクラウン型支台歯模型にはめこみ、その適合状態を確認した。良好に適合するものを◎、適合するものを○、適合しないものを×として相対的に評価し、結果を表１に示した。

（鋳造物の表面状態）
得られた各鋳造物の表面が滑沢であるものを○、表面が荒れている、またはバリが発生しているものを×として評価し、結果を表１に示した。

表１に示された通り、実施例１〜４の埋没材は、溶融シリカＣを１０〜２５質量部の範囲でそれぞれ添加したが、いずれのものを使用した場合も、鋳型にヒートショックによるクラックは発生せず、所望する良好なサイズの鋳造物となり、鋳造物の表面も滑沢となることが確認できた。一方、溶融シリカＣの添加量が、本発明で規定するよりも少ない比較例１の埋没材を使用した場合は、膨張性耐火材の配合量が増え、膨張が大きくなり過ぎたため、鋳型の強度が足りず鋳型にクラックが発生じ、鋳造物にバリが発生した。また、溶融シリカＣの添加量が、本発明で規定するよりも多い比較例２の埋没材を使用した場合は、鋳型の膨張が足りず、鋳造物が小さくなってしまった。

先に説明した各原料を用い、表２に示した配合の実施例５〜７、比較例３、４の石膏系鋳造用埋没材組成物をそれぞれ作製した。調製した石膏系鋳造用埋没材組成物からなる鋳型と、鋳造物を用いて、先に説明したと同様に評価し、結果を表２に示した。

表２に示された通り、実施例２の埋没材の調製に使用した溶融シリカＣの代わりに、その平均粒子径が５、２０μｍである溶融シリカＢ、Ｄを配合して得た実施例５、６の埋没材は、これらを用いることで、実施例２の埋没材を使用した場合と同様に、鋳型にヒートショックによるクラックは発生せず、良好なサイズで、かつ、表面が滑沢な鋳造物となることを確認した。また、ムライトを配合した実施例７の埋没材は、実施例２の埋没材を使用した場合と同様に、これを用いることで、鋳型にヒートショックによるクラックは発生せず、良好なサイズで、かつ、表面が滑沢な鋳造物となることを確認した。溶融シリカＣの代わりに、その平均粒子径が３μｍの溶融シリカＡを配合した比較例３の埋没材を使用した場合は、表２に示した通り、鋳型にヒートショックによるクラックが発生し、鋳造物の表面にバリが発生した。また、平均粒子径が２５μｍの溶融シリカＥを配合した比較例４の埋没材を使用した場合は、鋳型にヒートショックによるクラックは発生せず、良好なサイズの鋳造物となったが、鋳造物の表面が荒れてしまうことを確認した。

本発明によれば、「石膏系埋没材」でありながら、従来のワックスパターンに適用できることは勿論、近年、その展開が期待されているレジンパターンに適用した場合にも、寸法精度のよい良好な鋳造物を得ることができ、さらに、処理効率を向上させる目的で行われているヒートショックが大きい「急速加熱」方式で鋳造物を作製した場合も、鋳型にクラックや割れが発生せず、鋳造物の表面にバリや荒れのない、表面が滑沢で、かつ、所望するサイズの鋳造物を歩留まりよく製造できる技術が提供されるので、その利用が期待される。

Claims (5)

1. 結合材である焼石膏と、熱膨張性耐火材であるクリストバライトおよび石英と、平均粒子径が５〜２０μｍの非熱膨張性耐火材とを主成分としてなり、該主成分１００質量部中における非熱膨張性耐火材の配合量が１０〜２５質量部であることを特徴とする石膏系鋳造用埋没材組成物。
2. 前記非熱膨張性耐火材が、溶融シリカ、ムライト、ジルコンおよびアルミナからなる群から選ばれる１種類以上である請求項１に記載の石膏系鋳造用埋没材組成物。
3. 前記クリストバライトおよび石英の平均粒子径が、いずれも５〜２０μｍである請求項１又は２に記載の石膏系鋳造用埋没材組成物。
4. 前記主成分の配合割合が、該主成分の合計を１００質量部とした場合に、焼石膏が２５〜４０質量部、クリストバライトが１５〜４０質量部、石英が１５〜３０質量部、非熱膨張性耐火材が１０〜２５質量部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の石膏系鋳造用埋没材組成物。
5. 歯科鋳造用である請求項１〜４のいずれか１項に記載の石膏系鋳造用埋没材組成物。