KR102313109B1 - 석고계 주조용 매몰재 조성물 및 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

종래 제품으로 실현할 수 없었던, 방치 시간을 단축한 제품의 제공을 가능하게 하는, 급속 가열형의 석고계 매몰재로서 유용한 석고계 주조용 매몰재 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것.
연화액을 넣고 연화 후에 경화시키고, 경화체를 고온의 노에 투입하는 급속 가열형의 매몰재용인 석고계의 분체상의 주조용 매몰재 조성물로서, 소석고와, 석영과, 크리스토발라이트를 주성분으로 해서 이루어지고, 소석고와 석영과의 공분쇄물, 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 또는 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로부터 선택되는 적어도 그 어느 하나의 공분쇄물과, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 포함하는, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 석고계 주조용 매몰재 조성물 및 그 제조 방법.

Description

석고계 주조용 매몰재 조성물 및 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법

본 발명은, 급속 가열형의 매몰재용의 석고계 주조용 매몰재 조성물 및 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 연화액(練和液, malaxation liquid)을 더해서 슬러리로 하고, 왁스 패턴이나 레진 패턴 등을 코어로서 슬러리로 매립해서 경화시키고, 그 후에 경화체를 고온의 노(爐)에 투입하기까지 걸리는 시간을 종래의 매몰재 조성물보다도 단시간으로 할 수 있는, 작업의 효율화에 이바지하는, 특히 치과용 매몰재 등으로서 유용한 석고계 주조용 매몰재 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 기술에 관한 것이다.

주조용 매몰재 조성물이란, 치과용의 매몰재를 예를 들어 설명하면 하기와 같은 공정을 거쳐, 은니(銀齒) 등의 보철물을 제작할 때의 주조에 사용되는 주형 재료를 말한다. 우선, 왁스나 레진 등으로 보철물의 주형 원형(이하, 패턴이라고 부른다)을 제작한다. 한편으로, 분상(粉狀)의 치과용 매몰재에 연화액을 더하고, 혼련(混練)해서 유동성이 높은 슬러리를 준비한다. 상기에서 얻은 패턴을 코어로서, 준비한 슬러리로 매립하고, 패턴을 매몰시켜서 방치한다. 일정 시간 경과하면 슬러리가 경화해서, 패턴이 코어로서 매립된 상태의 경화체로 된다. 그리고, 얻어진 경화체를 적당한 조건에서 가열한다. 이 가열 공정(소각 공정)에서, 코어의 패턴만이 소각되어 없어지고, 그 부분이 공동(空洞)으로 되어, 은니 등의 보철물 형상으로 이루어지는 공동 부분이 내부에 형성되어 이루어지는 주형이 얻어진다. 그리고, 주형의 공동 부분에 녹인 금속을 주조함으로써, 목적으로 하는 형상의 은니 등의 금속제의 보철물을 형성하고 있다.

치과용 매몰재는, 결합재의 종류에 따라서, 석고계 매몰재나 인산염계 매몰재 등으로 분류되어 있고, 석고계 매몰재는, 일반적으로 융점이 1000℃ 이하인 금속을 주조할 때의 주형(鑄型)(석고형(石膏型))으로서 널리 사용되고 있다. 석고계 매몰재는, 내화재에, 크리스토발라이트(cristobalite)나 석영, 결합재에 석고가 사용되고, 연화액으로서 일반적으로는 물이 사용된다. 이하, 연화액으로서 물을 이용하는 경우를 대표예로서 설명하고, 그 경우의 연화액을 연수(練水, kneading water)라고 부른다. 또, 석고계 매몰재는, 상기한 소각 공정에 있어서의 가열 조건에 따라서, 통상 가열형과 급속 가열형으로 분류되고 있다. 통상 가열형에서는, 실온으로부터 서서히 승온해서, 매몰한 코어의 패턴을 소각하는데 반해, 급속 가열형에서는, 700℃ 혹은 750℃의 고온으로 승온되어 있는 소각로에, 경화체를 투입해서 패턴을 소각한다. 이 때문에, 통상 가열형의 것보다도 높은 작업성의 실현이 가능해진다.

그리고, 특히 치과용 매몰재에서는, 그 사용 목적으로부터, 얻어지는 주형(석고형)의 공동 부분에, 높은 치수 안정성이나 표면 평활성이 필요하다고 여겨진다. 이 때문에, 이와 같은 용도에 있어서, 상기 특성을 만족시킨 주형을 얻는 관점에서, 여러 가지 제안이 되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본공개특허공보 특개2002－87918호

상기한 상황에 있어서, 본 발명자들은, 치과용 매몰재 등으로서 널리 사용되고 있는 급속 가열형의 석고계 매몰재에 대해서, 더 높은 작업 효율 향상의 관점에서 예의 검토를 행했다. 작업성이 높은 급속 가열형의 석고계 매몰재에서는, 고온으로 승온되어 있는 소각로에 경화체를 투입하기 때문에, 주형에 크랙이 생기기 쉽다는 과제가 있었다. 주형(석고형)에 크랙이 생긴 경우는, 얻어진 보철물 등의 주조물에 버르(burr) 등이 생기고, 경우에 따라서는, 패턴의 제작부터 다시 하지 않으면 안되게 된다. 그리고, 하기에 기술하는 바와 같이, 주형에 크랙이 생기는 문제는, 소각로에 투입할 때의 경화체의 경화 상태와 관련된다는 것이 알려져 있다.

급속 가열형의 석고계 매몰재는, 일반적으로, 매몰재와, 연수를 혼련해서 슬러리로 하고, 일련의 작업을 거친 후, 고온의 소각로에 투입한 경우의 열충격(히트 쇼크)에 견딜 수 있는 상태로 될 때까지 방치해서, 슬러리를 경화시킬 필요가 있다고 여겨지고 있다. 그리고, 상기한 주형(석고형)에 있어서의 크랙의 발생은, 고온의 소각로에 투입했을 때의 슬러리의 경화 상태, 즉, 상기한 경화를 진행시키기 위해서 방치한 시간(「방치 시간」이라고 부른다)에 관련된다는 것이 알려져 있다. 구체적으로는, 이 방치 시간이 짧을수록, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 한편으로, 방치 시간이 충분하지 않은 상태에서 경화체를 고온으로 승온한 소각로에 투입하면, 주형에 크랙이 생겨, 주조 불량의 원인이 된다.

상기한 것으로 인해, 급속 가열형의 석고계 매몰재인 치과용 매몰재 제품에서는, 이 점에 대한 설계를 한 다음에 시판이 되고 있으며, 각 제품에는, 그 제품에 있어서 필요하게 되는 방치 시간이 각각 정해져 있다. 구체적으로는, 석고계의 치과용 매몰재 제품의 경우, 연수와의 혼련을 개시한 시점(치과용 매몰재가, 연수에 접수(接水)한 시점)부터 계측을 개시해서, 20분 후, 혹은, 30분 후에, 고온의 소각로에 경화체의 투입이 가능하게 되는 제품이라고 한 의미를 갖는, 지켜야 할 방치 시간이 정해져 있다. 이 때문에, 작업자는, 예를 들면, 20분 타입의 석고계의 치과용 매몰재를 이용한 경우, 연수에 접수한 시점부터 계측을 개시해서, 적어도 20분이 경과하고 나서, 경화체를 고온으로 승온되어 있는 소각로에 투입할 필요가 있다. 바꾸어 말하면, 작업자는, 연화해서, 슬러리로 코어를 매립하고 나서, 잠시 동안은 작업을 정지할 필요가 있다. 본 발명에서는, 연수를 넣은 시점(時点)을 시점(始點)으로 해서 계측한 급속 가열을 개시할 수 있는 상태의 경화체로 될 때까지의 시간을, 「방치 시간」이라고 규정하고 있다.

상기한 현상에 대해, 본 발명자들은, 상기한 방치 시간을 단축한 제품을 제공할 수 있으면, 종래 제품보다도 단시간에 작업을 할 수 있게 되고, 또, 그와 같은 제품이 여러 가지로 제공되면, 원하는 작업 상황에 맞추어 방치 시간이 다른 제품을 적당히 선택해서 설계할 수 있는 범위가 넓어지므로, 작업의 효율화를 도모하는데 있어서 유용하다는 인식을 갖기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래 제품으로 실현할 수 없었던, 방치 시간을, 종래품보다도 단축한 제품의 제공을 가능하게 할 수 있는, 급속 가열형의 석고계 매몰재로서 유용한 석고계 주조용 매몰재 조성물을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 목적은, 석고계 주조용 매몰재 조성물에 있어서, 방치 시간을 적당히 설계한 제품의 제공이 가능하게 되는 기술을 제공하는 것에 있다.

상기한 목적은, 하기의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명은, 하기의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 제공한다.

[1] 연화액을 넣고 연화 후에 경화시키고, 경화체를 고온의 노(爐)에 투입하는 급속 가열형의 매몰재용인 석고계의 분체상(粉體狀)의 주조용 매몰재 조성물로서, 소석고(燒石膏)와, 석영과, 크리스토발라이트(cristobalite)를 주성분으로 해서 이루어지고, 소석고와 석영과의 공분쇄물(共粉碎物), 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 또는 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로부터 선택되는 적어도 그 어느 하나의 공분쇄물과, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 포함하는, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 석고계 주조용 매몰재 조성물.

본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 바람직한 형태로서는, 하기의 것을 들 수 있다. [2] 상기 보습성 성분이, 다가 알콜류로부터 선택되는 성분을 포함하는 것；

[3] 상기 [2]의 다가 알콜류가, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜 및 이들의 중합물 혹은 공중합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것；

[4] 상기 [3]의 글리세린이, 순도 98.5% 이상의 글리세린인 것；

[5] 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 연화액을 넣은 시점을 시점으로 해서 계측한, 급속 가열을 개시할 수 있는 상태의 경화체로 될 때까지의 방치 시간이, 8∼15분인 것；

[6] 상기 [5]의 방치 시간이, 8∼10분인 것；

[7] 상기 [5]의 방치 시간이, 8분인 것；

[8] 상기 [1]∼[7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 주성분 100질량부에 대해서, 상기 보습성 성분을 0.05∼1.0질량부 포함해서 이루어지는 것；

[9] 상기 [1]∼[8] 중 어느 하나에 있어서, 치과용인 것；

[10] 상기 [1]∼[9] 중 어느 하나에 있어서, 이수 석고를 더 포함하는 것；

[11] 상기 [10]의 이수 석고는, 상기 공분쇄물로서 함유되어 있는 것；

[12] 상기 [1]∼[11] 중 어느 하나에 있어서, 상기 연화액을 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률이, 0.2% 이상 3.0% 이하인 것；

[13] 상기 [1]∼[12] 중 어느 하나에 있어서, 종합 팽창률이, 1.3% 이상 3.0% 이하인 것；을 들 수 있다.

본 발명은, 다른 실시 형태로서, 하기의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

[14] 연화액을 넣고 연화 후에 경화시켜서 얻은 경화체를 고온의 노에 투입해서 사용되는 급속 가열형의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법으로서, 주성분인, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트를 배합할 때에, 소석고와 석영과의 공분쇄물, 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 및 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 공분쇄물을 이용하고, 또, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 배합시켜서, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 분체상의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 조제하는 것을 특징으로 하는 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.

본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법의 바람직한 형태로서는, 하기의 것을 들 수 있다.

[15] 상기 주성분 100질량부에 대해서, 상기 보습성 성분이 0.05∼1.0질량부 포함되도록 상기 보습성 성분을 배합하는 상기 [14]에 기재된 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.

[16] 이수 석고를 더 배합시키는 상기 [14] 또는 [15]에 기재된 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.

[17] 상기 주성분인, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트를 배합할 때에 이용하는 상기 공분쇄물의 각각이, 이수 석고를 더 포함하여 공분쇄해서 이루어지는 공분쇄물인 상기 [14] 또는 [15]에 기재된 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 종래의 급속 가열형의 석고계 매몰재 제품으로 실현할 수 없었던, 방치 시간의 단축을 할 수 있고, 방치 시간을 단축해도, 히트 쇼크에 의한 크랙의 발생이 억제된 양호한 주형(석고형)을 얻을 수 있는 유용한 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제공이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 석고계 주조용 매몰재 조성물에 있어서, 방치 시간을 적당히 설계하는 것이 가능한 기술이 제공된다.

도 1은 검토예에서 사용한 T자의 왁스 패턴의 모식도이다.

이하, 바람직한 실시 형태를 들어, 본 발명을 더욱더 상세하게 설명한다. 본 발명자들은, 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 급속 가열형의 석고계 매몰재에 있어서, 매우 간단한 구성이면서, 종래품보다도 방치 시간을 단축할 수 있고, 게다가, 고온의 소각로에 투입해서 얻어지는 주형이 히트 쇼크에 의한 크랙의 발생이 억제된 양호한 것으로 된다는 것을 발견했다. 예를 들면, 종래의 시판되고 있는 급속 가열형의 치과용 매몰재 제품에서는, 치과용 매몰재에 연수를 넣고 접수한 시점부터, 일련의 작업 후, 패턴이 코어로서 매립된 상태의 경화체를 고온의 소각로에 투입할 때까지의 방치 시간을, 20분 혹은 30분으로 하고 있고, 최단이라도 이들 시간이 소요되고 있었다. 이에 반해, 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물(이하, 단지 「본 발명의 조성물」이라고 부른다)을 이용함으로써, 이 방치 시간을, 8∼15분간 정도로 단축한 경우나, 8∼10분간 정도로 단축한 경우나, 8분 정도로 더 단축한 경우이더라도, 히트 쇼크에 의한 크랙의 발생이 억제된 양호한 주형을 얻을 수가 있다.

본 발명의 조성물은, 종래의 석고계 매몰재 조성물과 마찬가지로, 주성분으로서, 결합재에 소석고를 이용하고, 내화재에 석영 및 크리스토발라이트를 이용한 구성의 것이다. 본 발명의 조성물은, 또, 이들 성분이, 소석고와 석영과의 건식 공분쇄물, 소석고와 크리스토발라이트와의 건식 공분쇄물, 혹은, 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 건식 공분쇄물의 적어도 어느 하나로서 함유되어 있고, 당해(當該) 조성물의 평균 입자 지름이 30㎛ 이하로 되도록 구성되어 있다. 그리고, 또, 이 주성분 구성에 더하여, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 함유해서 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명자들은, 주성분 구성에 있어서 상기한 공분쇄물을 이용하고, 또한, 상기 보습성 성분을 함유시키는 구성으로 한 것에 의해, 놀랍게도, 종래품에 있어서의 유동성 등의 성능을 해치는 일없이, 「방치 시간」을 단축할 수 있고, 단시간에 형성한 주형(석고형)이 크랙의 발생이 억제된 내열 충격성이 우수한 것으로 된다는 것을 발견했다.

구체적으로는, 본 발명의 조성물을 물과 혼련해서 슬러리로 하고, 그 슬러리로 패턴을 매립하고, 그 후에 경화시키기 위해서 마련하는 방치 시간을 종래품보다도 단축하고, 700℃ 혹은 750℃의 고온의 소각로에 투입한 경우에 있어서도, 형성한 주형은, 히트 쇼크에 의해서 생기는 크랙의 발생이 효과적으로 억제된 것으로 된다는 것을 알 수 있었다. 또, 본 발명자들은, 검토의 결과, 소석고를 포함하는 주성분을 공분쇄물로 이루어지는 구성으로 하고, 또한, 석고계 주조용 매몰재 조성물을 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 분체로 되도록 한 것이, 종래품에 의해서 얻어지는 품질을 해치는 일없이, 상기한 방치 시간의 단축화 효과의 실현에 기여한다는 놀랄 만한 사실을 발견했다. 이 점에 대해서는, 예를 들어 후술한다.

본 발명에서, 석고계 주조용 매몰재 조성물의 구성을, 소석고를 포함하는 주성분에, 적어도 소석고를 다른 주성분과 건식으로 공분쇄해서 이루어지는 공분쇄물을 사용하고, 또한, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 분체로 되도록 한 것에 의해, 방치 시간을 단축할 수 있었던 이유는 확실하지는 않다. 또한, 본 발명에서 규정하는 평균 입자 지름은, 레이저 회절·산란법으로 측정한 체적 평균 지름이다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 상기한 효과가 얻어진 요인의 하나는, 상기한 구성으로 한 것에 의해, 소석고의 입도(粒度)를 미세하게 할 수 있었던 점에 있다. 한편, 소석고의 입도를 미세하게 했을 뿐이라면, 유동값(flow value)이 저하하고, 연화시의 유동성이 떨어진다는 별도의 문제를 일으킨다는 것을 알 수 있었다. 이 문제에 대해, 본 발명자들은, 소석고와 그 밖의 주성분을 공분쇄함으로써, 개선할 수 있다는 것을 발견했다. 이 때문에, 본 발명에서는, 소석고를 포함하는 주성분의 공분쇄물을 사용하고, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 구성으로 한 것에 의해, 방치 시간의 단축화와, 소석고의 입도를 미세하게 함으로써 생기는 유동값의 저하 문제를 억제하는 효과의 양립을 도모하고 있다.

형성한 주형(석고형)이, 히트 쇼크에 의해서 생기는 크랙의 발생이 효과적으로 억제된 것으로 되는 본 발명의 조성물에 대해서, 하기에 기술하는 방법으로, 연화액(연수)을 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률과, 후술하는 종합 팽창률을 측정하고, 이들의 값이 어느 정도인 경우에 양호한 결과가 얻어지는지에 대해서 검토했다. 그 결과, 연수를 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률이, 0.2% 이상 3.0% 이하인 경우, 또, 종합 팽창률이, 1.3% 이상 3.0% 이하인 경우에 양호한 결과가 얻어진다는 것을 확인할 수 있었다.

연수를 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률은, 연수가 들어간 실리콘 고무제의 러버 컵(rubber cup)에, 측정 대상의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 15초에 투입하고, 1분간 교반(攪拌) 후, 응결 팽창률 측정용의 형틀(거푸집)에 흘려넣고, 이것을 시험체로 해서, 하기와 같이 하여 측정했다. 즉, 연수로 연화한 조성물이 형틀에 흘려넣어진 직후의 사이즈를 기준으로 하고, 구체적으로는, 이 시점에서 형틀에 설치한 게이지를 제로로 해서, 2시간 후에 있어서의 게이지의 값을 판독(讀取)해서, 연수를 컵에 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률을 측정했다.

본 발명에서 이용하는 종합 팽창률은, 하기와 같이 하여 각각 측정한, 「방치 시간 경과시에 있어서의 응결 팽창률」과 「열 팽창률」과의 합이다. 우선, 연수가 들어간 실리콘 고무제의 러버 컵에, 측정 대상의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 15초에 투입하고, 1분간 교반 후, 응결 팽창률 측정용의 형틀과, 열 팽창률 측정용의 형틀에 각각 흘려넣고, 각각을 시험체로 해서, 하기와 같이 하여 측정했다.

「방치 시간 경과시에 있어서의 응결 팽창률」은, 연수로 연화한 조성물이 응결 팽창률 측정용의 형틀에 흘려넣은 직후의 사이즈를 기준으로 하고, 구체적으로는, 이 시점에서 형틀에 있는 게이지를 제로로 하고, 확인하고 싶은 방치 시간 경과시에 있어서의 게이지의 값을 판독해서 측정한다. 또, 「열 팽창률」은, 방치 시간 경과시의 샘플을 꺼내고, 이것을 하기와 같이 하여 가열해서 측정한다. 구체적으로는, 열 팽창계(브루커사(Bruker Corporation)제, 제품명： TD5000SA)에, 상기에서 꺼낸 시험체(샘플)를 세팅하고, 실온으로부터 1분간에 10℃의 속도로 승온시키고, 700℃ 도달시의 열 팽창률을 측정했다. 또한, 열 팽창률의 측정은, 가열에 이용한 방치 시간 경과시의 샘플 사이즈를 기준으로 하고, 그 기준에 대해서, 어느 정도 팽창했는지를 측정했다.

[분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분]

본 발명의 조성물은, 상기한 것을 기본 구성으로 하고, 또한, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 함유시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은, 앞서 기술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여, 상기한 주성분 이외의 성분을 이용하는 구성으로, 석고계 주조용 매몰재 조성물에 함유시킴으로써, 방치 시간을 짧게 해도 형성한 주형에 히트 쇼크에 의해서 크랙이 발생하는 것이 억제되는 유용한 성분을 발견하기 위하여, 예의 검토를 행했다. 본 발명자들은, 그 검토 과정에서, 수분 함유율이 낮은 순도가 98.5% 이상인 글리세린을 함유시킨 경우, 방치 시간을 짧게 해도, 형성되는 주형은, 히트 쇼크에 의해서 생기는 크랙의 발생이 억제된 것으로 된다는 것을 발견했다.

더욱더 검토한 결과, 순도가 98.5% 이상인 글리세린에 한정되지 않고, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 함유시키는 것에 의해서도 마찬가지 효과가 얻어진다는 것을 발견했다.

본 발명의 조성물을 구성하는 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분으로서는, 다가 알콜류를 들 수 있다. 다가 알콜류로서는, 예를 들면, 상기한 순도가 98.5% 이상인 글리세린(정제 글리세린이라 불리고 있다)이나, 그 밖의 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜 등이나, 이들의 중합물 혹은 공중합물을 들 수 있다.

본 발명자들의 검토에 따르면, 상기한 보습성 성분의 사용량으로서는, 주성분 100질량부에 대해서, 0.05∼1.0질량부의 범위 내인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 목적으로 하는 방치 시간의 단축 효과와의 밸런스(兼合)에도 의하지만, 0.1∼1.0질량부, 더욱더 바람직하게는 0.2∼1.0질량부의 범위 내에서 포함하면 좋다. 상기한 범위보다도 적으면 방치 시간을 짧게 할 수 있어도, 급속 가열로 형성한 주형에 크랙이 발생하는 것이 억제된다고 한 효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다. 또, 상기한 범위보다도 많아지면, 주성분과 공분쇄 등 해서 혼합시킨 경우에, 끈적거리므로 바람직하지 않다. 이하, 보습성 성분의 대표예로서, 순도가 98.5% 이상인 글리세린을 이용해서 설명하겠지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다.

또, 본 발명의 설명은, 특히, 치과용의 매몰재를 코어로 행하고 있지만, 본 발명의 조성물의 이용 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 버르가 없는 정교하고 치밀한 형상이 요구되는, 보식품(寶飾品, jewelry), 미술 공예품, 금속 부품 등을, 효율적으로, 수율 좋게 주조하는 경우에도, 전혀 구별하는 일없이 이용할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 조성물을 구성하는 주성분에 대해서 설명한다.

[주성분]

본 발명의 조성물을 구성하는 주성분은, 종래의 석고계 매몰재 조성물과 마찬가지로, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트이고, 그 배합도, 종래와 마찬가지로, 각각이 약 1/3씩 정도 배합된 것이면 좋다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 소석고가 25∼50질량부 정도, 크리스토발라이트가 10∼35질량부 정도, 석영이 40∼65질량부 정도로 배합시킨 것이면 좋다.

(소석고)

본 발명의 조성물을 구성하는 소석고란, 황산 칼슘의 1/2 수화물(水和物)[CaSO₄·1/2H₂O] 및 무수화물[CaSO₄]이고, β형 반수(半水) 석고,α형 반수 석고, Ⅲ형 무수(無水) 석고, 혹은, 그들의 혼합물 등을 들 수 있다. 어느 소석고나 본 발명에 이용할 수가 있다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 주조시에 필요한 주형의 강도를 고려하면, α형 반수 석고(α석고)를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 소석고는, 물과 화학 반응하여, 용이하게 이수(二水) 석고로 변화하기 때문에 결합재로서 이용된다.

본 발명의 조성물에 적량의 물을 더해서 혼련한 슬러리는, 패턴을 코어로 하는 형틀 내에 주입하면, 신속하게 고결(固結)한다. 본 발명의 조성물은, 이 소석고가 고결함으로써 형성되는 경화체의 상태를, 종래품의 방치 시간에 비해 짧은 방치 시간에, 주형(석고형)이 히트 쇼크를 받기 어려운 내열 충격성이 우수한 것으로 되는 구성을 가진다. 그 결과, 방치 시간을 짧게 한 경화체를, 고온의 소각로에서 코어의 패턴을 소각해서 소실시켜서 형성한 주형은, 크랙의 발생이 효과적으로 억제되고, 주형을 이용해서 얻은 보철물 등의 주조물은, 버르가 없는 양호한 것으로 된다.

본 발명의 조성물은, 상기한 바와 같이, 결합재로서 소석고를 이용하고 있는 것으로 인해, 슬러리를 주입할 때의 유동성이 우수하고, 얻어지는 주형(석고형)은, 소각 후의 잔류 응력에 의한 변형이 적고, 또, 주조 후의 주조물의 꺼냄(取出)을 용이하게 할 수 있고, 경시 변화도 적다고 한 이점을 가지는 것으로 된다.

(석영, 크리스토발라이트)

본 발명의 조성물은, 내화재로서, 석영 및 크리스토발라이트를 포함하고, 이 점에 대해서는, 종래 기술과 다른 것은 없다. 따라서, 이들 재료는, 종래의 「석고계 매몰재」에서 이용되고 있는 공지의 재료를 어느것이나 사용할 수가 있다.

앞서 기술한 바와 같이, 본 발명의 조성물은, 주성분으로서 이용하는, 소석고와 석영과 크리스토발라이트를, 소석고와 그 밖의 주성분을 공분쇄한 상태에서 이용한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성한 것에 의해, 본 발명의 조성물은, 종래품에 비해 방치 시간을 단축해서 얻은 경화체를 고온의 소각로에 투입한 경우에, 형성되는 주형(석고형)이, 히트 쇼크를 받기 어려운 내열 충격성이 우수한 것으로 된다. 또, 후술하는 바와 같이, 이와 같은 공분쇄물을 이용한 것에 의해, 소석고만을 분쇄한 구성의 조성물에서 보였던 유동값의 저하, 즉, 슬러리의 유동성 저하의 문제를 억제할 수 있다.

(이수 석고)

본 발명의 조성물은, 이수 석고를 첨가할 수가 있다. 이것에 의해, 본 발명의 조성물의 응결 팽창률 및 열 팽창률을 크게 할 수가 있다. 본 발명의 조성물에 이수 석고를 첨가할 때의 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기한 주성분을 공분쇄할 때에 이수 석고를 첨가하고, 주성분과 함께 공분쇄해서 공분쇄물로서 첨가하는 구성으로 해도 좋고, 공분쇄한 후의 주성분에 이수 석고를 첨가하도록 구성해도 좋다. 단, 이수 석고는, 본 발명의 조성물의 필수 성분이 아니라, 임의 성분이다.

[석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법]

다음에, 본 발명의 조성물을 얻을 수 있는 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 제조 방법은, 조성물의 주성분인, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트를 배합할 때에, 소석고와 석영과의 공분쇄물, 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 및 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 공분쇄물을 이용하고, 또, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 배합시켜서, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 분체상의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 조제하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 제조 방법은, 주성분 원료에, 적어도 소석고를 포함하는 공분쇄물을 이용하는 것, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 배합하는 것, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하로 되도록 하는 것을 특징으로 하고, 그 이외는, 종래의 석고계의 분체상의 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법과 마찬가지이다.

[실시예]

다음에, 검토예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이하, 부(部) 또는 %라고 되어 있는 것은, 특별히 언급이 없는 한, 질량 기준이다.

[검토예 1](글리세린의 첨가에 대해서)

(석고계 주조용 매몰재 조성물의 조제)

주성분으로서, α석고를 30부, 크리스토발라이트를 20부, 석영 분체를 50부로 이루어지는 배합의, 평균 입자 지름이 15㎛인 공분쇄물을 이용했다. 이들 성분을 건식으로 공분쇄할 때에, 순도 98.5% 이상의 정제 글리세린(카오(花王)사제)을, 유효 성분 환산으로, 주성분 100부에 대해서, 0.05부, 0.1부, 0.2부, 0.5부, 1.0부 및 1.2부의 각 농도로 되도록 각각 더해서, 글리세린의 배합량이 다른 6종의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 얻었다. 또한, 건식으로 공분쇄하는 조건은 동일하게 했다.

(평가)

상기에서 얻어진 글리세린의 배합량이 다른 각 조성물을 각각에 이용하고, 하기의 일련의 순서를 실시해서, 방치 시간을 3단계로 바꾼 각 경화체를, 고온의 소각로에 투입해서 주형(석고형)을 각각 형성했다. 그리고, 얻어진 주형의 내열 충격성을 하기의 방법으로 비교했다.

미리, 내경 40㎜, 높이 50㎜의 스테인리스제의 주조용 링의 내벽면에 세라믹 라이너(요시노 셋고(吉野石膏) 판매사제, 제품명： YS 라이너-48)를 한층 감고, 그 안에, 도 1에 도시한 형상의 T자의 왁스 패턴을 넣은 것을 복수 준비했다. 도 1중의 A는, 주형이 되는 원기둥 부분의 직경을 나타내고, B는, 주형에 녹인 금속을 도입하기 위한 도입로가 되는 원주의 직경을 나타낸다. A는 6㎜이고, B는 2.5㎜이다.

앞서 조제한 석고계 주조용 매몰재 조성물 100부에, 물을 더해서 연화하여, 각각 글리세린의 배합량이 다른 슬러리를 얻었다. 비교를 위해서, 글리세린을 함유하고 있지 않은 주성분의 공분쇄물만으로 이루어지는 조성물을 이용하고, 상기한 것과 마찬가지 조건에서 슬러리를 얻었다. 다음에, 얻어진 슬러리를, 미리 준비한 주조용 링에 쏟아넣고, 내부에 넣은 상기 형상의 T자의 왁스 패턴을 매몰시켰다. 이 때, 마찬가지 배합의 조성물로 이루어지는 시험체를 각각 6개씩 얻었다.

그리고, 고온의 소각로에 투입할 때까지의 슬러리의 경화 시간을 변경해서, 방치 시간이, 8분, 10분, 15분으로 되도록 하고, 그 후에 경화체를 급속 가열하는 공정을 거쳐, 석고형(주형)을 각각에 얻었다. 그리고, 얻어진 각 석고형을 이용해서 각각 주조물을 제작했다. 이들 석고형과 주조물의 상태를 관찰해서, 글리세린의 배합량이 다른 각 석고계 주조용 매몰재 조성물을 이용한 것에 의한, 내열 충격성에의 영향을 조사했다. 구체적으로는, 우선, 슬러리를 얻기 위해서 조성물에 연수를 넣은 시점부터, 8분 후, 10분 후, 15분 후의 시점에서, 방치 시간이 각각 다른 조건에서 경화시킨 시험체를 각 2개씩, 미리 700℃로 설정한 전기로(소각로)에 투입했다. 그리고, 30분 경과 후, 1개는 노로부터 꺼내고, 꺼낸 석고형의 크랙 유무를 눈으로 보아 관찰했다. 또다른 1개의 석고형은, 그대로, 금은(金銀) 팔라듐 합금(금 12%)(지씨사(GC Corporation)제, 제품명： 캐스트 웰)을 이용하여 주조에 이용해서, 얻어진 주조물의 표면 상태를 눈으로 보아 관찰했다.

상기한 눈으로 보고 행하는 관찰(目視觀察)의 결과로부터, 하기의 3단계의 기준으로, 글리세린의 배합량이 다른 각 석고계 주조용 매몰재 조성물로부터 얻어진 석고형(주형)과, 당해 석고형으로 주조한 주조물에 대한 내열 충격성을 평가했다. 결과를 표 1에 정리해서 나타냈다.

○： 석고형에 크랙이 전혀 없다

△： 석고형의 표면에 (내부에는 도달하지 않는) 크랙의 발생이 인정되지만, 주조물에는 영향이 없다

×： 석고형에, 내부의 중공(中空)까지 도달하는 크랙 있고, 주조물에 주조 불량이 발생했다.

표 1의 결과로부터, 석고계 주조용 매몰재 조성물의 배합에 글리세린을 함유시킴으로써, 접수로부터 고온의 소각로에 투입할 때까지의 시간(방치 시간)을 짧게 해도, 당해 조성물을 이용해서 얻어지는 주형(석고형)은, 히트 쇼크에 의한 크랙의 발생이 억제된 내열 충격성이 우수한 것으로 된다는 것을 확인할 수 있었다. 또, 석고계 주조용 매몰재 조성물의 배합에 글리세린을 1.2부 함유시킨 경우는, 분체 재료가 끈적거리게 된 것으로 인해, 조성물에 배합시키는 글리세린의 양은, 0.05부∼1.0부의 범위로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 또, 상기 검토에서 사용한 T자의 왁스 패턴 대신에, T자의 레진 패턴을 사용하고, 상기한 것과 마찬가지 시험을 행했더니, 상기한 것과 마찬가지 결과가 얻어졌다.

[검토예 2](석고의 입자 지름에 대해서)

검토예 1의 결과로부터, 석고계 주조용 매몰재 조성물에 배합시키는 글리세린의 양을 0.2부로 하고, 주성분의 배합을, 검토예 1과 마찬가지로, α석고를 30부, 크리스토발라이트를 20부, 석영 분말을 50부로 했다. 검토예 2에서는, 검토예 1의 경우와 달리, 이들의 주성분을 공분쇄하는 일없이, 교반 혼합한 것을 검토용의 석고계 주조용 매몰재 조성물로 했다. 교반 혼합에 이용하는 α석고로서, 시판되는 40㎛의 α석고(요시노 셋고사제)를 분쇄해서, 평균 입자 지름이, 25㎛, 30㎛, 35㎛의 것을 각각 얻고, 이들을 이용했다. 크리스토발라이트에는 시판되는 20㎛의 분말을 이용하고, 석영에는 시판되는 20㎛의 분말을 이용했다. 그리고, α석고의 평균 입자 지름이 다른 것 이외는 마찬가지 구성의 4종의 검토용 조성물을 얻었다. α석고의 평균 입자 지름은, 레이저 회절·산란법에 의한 측정값(체적 평균 지름)이다.

상기에서 얻은 교반 혼합한 α석고의 평균 입자 지름이 다른 4종의 석고계 주조용 매몰재 조성물에 대해서, 검토예 1과 마찬가지로 해서, 각 석고계 주조용 매몰재 조성물을 이용한 것에 의한 주형(석고형)의 내열 충격성에의 영향을 평가하고, 결과를 표 2에 나타냈다. 또, 연수를 더해서 얻은 슬러리에 대해서 유동값을 측정해서, 그 유동성을 조사했다. 결과를 표 2에 정리해서 나타냈다.

표 2에 나타낸 결과로부터, 결합재로서 사용하는 α석고의 입도를 미세하게 한 것이, 방치 시간을 짧게 한 경우에, 얻어지는 주형(석고형)에 생기는 히트 쇼크에 의한 크랙 발생의 억제 효과에 기여하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 교반 혼합에 이용하는 α석고의 입도를 미세하게 하면 유동값이 저하하는 경향이 있다는 것이 확인되고, α석고를 미세하게 한 경우에는, 슬러리의 유동성이 저하한다는 다른 문제를 일으킨다는 것을 알 수 있었다.

[검토예 3](주성분의 공분쇄에 대해서)

검토예 2의 결과로부터, α석고를 분쇄해서 입도를 미세하게 함으로써, 형성한 주형(석고형)에 생기는 히트 쇼크에 의한 크랙 발생의 억제 효과가 얻어진다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 이 경우에는, 슬러리의 유동성이 저하한다는 별도의 과제가 생긴다는 것이 인정되었다. 그래서, 하기에 나타낸 바와 같이 해서, α석고를 단독으로 분쇄하는 것이 아니라, 다른 주성분과 함께 공분쇄한 경우의 효과에 대한 검토를 행했다. 주성분의 배합을, α석고를 30부, 크리스토발라이트를 20부, 석영을 50부로 하고, α석고와 석영과의 공분쇄물, α석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물, α석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물의 3종의 공분쇄물을 각각에 이용한 구성의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 얻었다. 그 때, 상기 공분쇄물에 포함되어 있지 않은 주성분은, 단독으로 공분쇄물과 마찬가지의 평균 입자 지름으로 되도록 분쇄하고, 상기한 공분쇄물에 각각 첨가해서, α석고, 크리스토발라이트, 석영을 주성분으로 하는 조성물을 각각 얻었다. 또, 공분쇄했을 때에, 공분쇄물의 평균 입자 지름이, 25㎛, 30㎛, 35㎛로 되도록 해서, 입자 지름이 다른 3종류의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 각각 얻었다. 또, 어느 경우나, 공분쇄할 때에, 주성분 100부에 대해서 글리세린을 순분(純分) 환산으로 0.2부로 되는 양으로 배합했다.

상기에서 얻은, 공분쇄물의, 종류와 평균 입자 지름이 다른 석고계 주조용 매몰재 조성물을 각각에 이용하고, 검토예 1과 마찬가지로 해서, 얻어진 석고형(주형)의 내열 충격성을 조사했다. 결과를 표 3에 나타냈다. 또한, 표 3중의 평균 입자 지름은, 얻어진 석고계 주조용 매몰재 조성물에 대한 측정 결과이다.

앞서 기술한 바와 같이, α석고를 단일성분(單味)으로 분쇄한 구성의 검토예 2에서는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 분쇄함으로써, 형성한 주형(석고형)에 생기는 히트 쇼크에 의한 크랙 발생의 억제 효과가 생겼지만, 유동값이 저하하고, 슬러리의 유동성이 저하한다는 별도의 과제가 생겼다. 이것에 대해, 표 3에 나타낸 바와 같이, α석고를, 다른 주성분과 공분쇄하고, 또한, 얻어진 석고계 주조용 매몰재 조성물의 평균 입자 지름이 30㎛ 이하로 되도록 함으로써, 유동값을 크게 저하시키는 일없이, 연화시의 유동성을 충분한 것으로 하면서, 주형(석고형) 및 주조물에 생기는 히트 쇼크에 의한 크랙 발생의 억제 효과를 실현할 수 있다는 것이 확인되었다.

표 3의, 평균 입자 지름이 30㎛와 25㎛인 석고계 주조용 매몰재 조성물의 각 샘플에 대해서, 하기와 같이 하여 팽창률의 측정을 행했다. 앞서 설명한 방법으로, 연수를 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률을 측정했다. 또, 각 샘플에 대해서, 각 방치 시간 경과시의 시험체(경화체)에 있어서의 응결 팽창률과, 각 방치 시간 경과시의 시험체를 700℃로 가열했을 때의 열 팽창률을 측정해서, 이들 값의 합인 종합 팽창률을 구했다. 그 결과, 상기 응결 팽창률은, 0.2% 이상 3.0% 이하의 범위 내에 있었다. 또, 종합 팽창률은 1.3% 이상 3.0% 이하의 범위 내에 있다는 것이 확인되었다.

[부호의 설명]

A： T자 왁스 패턴의 주형이 되는 부분의 직경(6㎜)을 나타낸다.

B： T자 왁스 패턴의 주형의 도입로가 되는 부분의 직경(2.5㎜)을 나타낸다.

Claims (17)

1. 연화액(練和液)을 넣고 연화 후에 경화시키고, 경화체를 고온의 노(爐)에 투입하는 급속 가열형의 매몰재용인 석고계의 분체상(粉體狀)의 주조용 매몰재 조성물로서,
   소석고(燒石膏)와, 석영과, 크리스토발라이트(cristobalite)를 주성분으로 해서 이루어지고,
   소석고와 석영과의 공분쇄물(共粉碎物), 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 또는 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로부터 선택되는 적어도 그 어느 하나의 공분쇄물과, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을 포함하며,
   상기 보습성 성분이 상기 주성분 100질량부에 대해서, 0.2∼1.0질량부를 포함하는, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보습성 성분이, 다가 알콜류로부터 선택되는 성분을 포함하는 석고계 주조용 매몰재 조성물.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 다가 알콜류가, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜 및 이들의 중합물 혹은 공중합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 글리세린이, 순도 98.5% 이상의 글리세린인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 연화액을 넣은 시점을 시점(始點)으로 해서 계측한, 급속 가열을 개시할 수 있는 상태의 경화체로 될 때까지의 방치 시간이, 8∼15분인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 방치 시간이, 8∼10분인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 방치 시간이, 8분인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
8. 삭제
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   치과용인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    이수 석고를 더 포함하는 석고계 주조용 매몰재 조성물.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이수 석고가, 상기 공분쇄물로서 함유되어 있는 석고계 주조용 매몰재 조성물.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연화액을 넣은 시점부터 2시간 후의 응결 팽창률이, 0.2% 이상 3.0% 이하인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    종합 팽창률이, 1.3% 이상 3.0% 이하인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
14. 연화액을 넣고 연화 후에 경화시켜서 얻은 경화체를 고온의 노에 투입해서 사용되는 급속 가열형의 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법으로서,
    주성분인, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트를 배합할 때에, 소석고와 석영과의 공분쇄물, 소석고와 크리스토발라이트와의 공분쇄물 및 소석고와 석영과 크리스토발라이트와의 공분쇄물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 공분쇄물을 이용하고, 또, 분체 혹은 수분 함유율이 낮은 액상의 보습성 성분을, 상기 주성분 100질량부에 대해서, 0.2∼1.0질량부의 양으로 배합시켜서, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 분체상의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 조제하는 것을 특징으로 하는 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.
15. 삭제
16. 제 14 항에 있어서,
    이수 석고를 더 배합시키는 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 주성분인, 소석고, 석영 및 크리스토발라이트를 배합할 때에 이용하는 상기 공분쇄물의 각각이, 이수 석고를 더 포함하여 공분쇄해서 이루어지는 공분쇄물인 석고계 주조용 매몰재 조성물의 제조 방법.

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