KR20150003382A

KR20150003382A - 석고계 주조용 매몰재 조성물

Info

Publication number: KR20150003382A
Application number: KR1020147033256A
Authority: KR
Inventors: 에미 마마다; 겐이치 스가노; 마사토 요시카네
Original assignee: 요시노 셋고 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2015-01-08
Also published as: TW201402247A; JP6082388B2; TWI594822B; US9834480B2; CN104245184A; JPWO2013161643A1; US20150080207A1; WO2013161643A1

Abstract

특히, 종래의 왁스 패턴을 이용한 경우에 양호한 주조를 할 수 있는 것에 더하여, 왁스 패턴과는 소실 온도나 소실 거동이 다른 레진 패턴을 이용한 경우에도 양호한 주조를 할 수 있고, 또한, 「석고계 매몰재」이면서, 그 처리 효율이 우수한 「급속 가열」에 의하여 주조를 행한 경우도, 주형의 크랙이나 균열 등의 발생이 억제되는 「석고계 매몰재」를 제공하는 것이다.　
결합재인 소석고와, 열팽창성 내화재인 크리스토발라이트 및 석영과, 평균 입자 지름이 5~20㎛의 비열팽창성 내화재를 주성분으로서 되고, 상기 주성분 100질량부 중에서의 비열팽창성 내화재의 배합량이 10~25질량부인 것을 특징으로 하는 석고계 주조용 매몰재 조성물.

Description

석고계 주조용 매몰재 조성물{GYPSUM-BASED EMBEDDING MATERIAL COMPOSITION FOR CASTING}

본 발명은, 석고계 주조용 매몰재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 왁스 패턴에도 레진 패턴에도 적용할 수 있으며, 또한 주조할 때에 있어서의 가열 방식이, 통상 가열인 경우도 급속 가열인 경우도 대응할 수 있는 석고계 주조용 매몰재 조성물에 관한 것이다.

치과 치료에서는, 개개의 환자에게 대응한 복잡한 형태의 금속 등의 재료로 이루어지는 치과보철물(인레이나 크라운이나 의치 등)을 이용하는 것이 일반적이다. 치과용 보철물에 한정되지 않고, 정밀하고 복잡한 형상의, 보석장식품, 미술 공예품, 부품 등을 제작하는 경우에 옛부터 행해지고 있는 금속 주조법의 하나로서, 정밀 주조법의 로스트 왁스법이 있다. 상기 방법으로 보철물 등을 제작하는 경우에는, 우선, 인상재를 이용하여 환자가 필요로 하고 있는 부분(목적물)의 형태 잡기를 하고, 이것을 기초로 석고 잇자국 모형을 만든다. 그리고, 상기 석고 잇자국 모형으로부터, 기공사가, 수작업으로 목적물과 같은 형상의 모형을 밀랍(왁스)으로 정밀하게 만들고, 얻어진 왁스 패턴(밀랍 모형)의 주위에 내화재로 이루어지는 매몰재를 부어 넣어 굳히며, 다음으로 가열하여, 왁스 패턴을 소실(소각, 탈루)시켜(로스트), 주형을 형성한다. 그 후, 형성된 주형의 공간에, 용융한 금속을 부어, 냉각한 후, 주형을 부수어 주조물을 꺼냄으로써 목적으로 하는 복잡한 형상의 보철물 등을 얻고 있다.

근래, 화상 해석 기술이 비약적인 진보하는 가운데, 상기와 같이 하여 작성한 석고형 모형을 3D로 스캐닝하여 정밀한 화상 데이터를 얻어, PC상에서 보철물 등을 디지털 묘사하고, 3D프린터를 이용하여 기계적으로 정밀한 입체 화상으로서 레진 패턴을 출력하는 기술이 개발되어 이용되고 있다. 화상 해석 기술의 진전과 함께, 향후, 이 기술은 보급될 것으로 예상된다. 이 경우에는, 상술한 왁스 패턴으로 바꾸어 입체 화상으로서 출력한 레진 패턴을 사용하여, 가열함으로써 레진 패턴을 소실시켜(로스트), 주형을 형성하고, 그 후의 공정을 행하게 된다.

상기에서 이용하는 매몰재에는, 주조하는 금속의 종류에 따라서 다른 재료의 것이 이용되고 있다. 매몰재의 대표적인 것으로는, 「석고계 매몰재」, 「인산염계 매몰재」, 「실리카계 무결합형 매몰재」 등이 있다. 「석고계 매몰재」는, 융점이 비교적 낮은 금속 주조에 이용되고 있다. 보다 구체적으로는, 융점이 1100℃ 이하(가스 버너로, 녹는 범위의 귀금속 합금)의 금속, 예를 들면, 팔라듐계 합금의 금 팔라듐(Au-Ag-Pd)이나 은(Ag)계 합금 등으로 주조하는 경우는, 「석고계 매몰재」가 이용되고 있다. 한편, 융점이 이것보다 높은 금속, 예를 들면, 융점이 1200℃~1400℃인, 코발트-크롬(Co-Cr)계 합금이나, 니켈-크롬(Ni-Cr)계 합금 등으로 주조하는 경우에는, 「인산염계 매몰재」가 이용되고 있다. 그 중에서도 「석고계 매몰재」는, 「인산염계 매몰재」에 비해, 고온 주조 특성에는 뒤떨어지지만, 조작성(유동성)이나 주조물의 굴출성(堀出性)이 우수하며, 잔류 응력에 의한 변형이나 경시 변화가 적은 이점이 있어, 널리 이용되고 있다.

근래, 처리의 효율화로부터, 상기한 매몰재를 부어 넣어 굳힌 후에 행하는, 가열하여 왁스 패턴 등을 소실(소각, 탈루)시켜(로스트), 주형을 형성할 때에 있어서의 가열 방법이, 전기로의 온도를, 실온에서 서서히 목적의 온도까지 온도상승시키는 「통상 가열」에서, 목적의 온도의 노에 갑자기 투입하는 「급속 가열」로 바뀌어 가고 있다. 이 때문에, 매몰재는, 급속 가열에 의해서도, 크랙, 균열, 파괴 등이 일어나지 않는 것이 요구되고 있다. 이것에 대해, 상기에 든 바와 같은 금속은, 각각 고체화할 때의 수축률이 다르므로, 매몰재에는, 크리스토발라이트(cristobalite)나 석영(quartz)을 함유시킨 금속의 수축률을 보충하기 위한 팽창률을 가진 것이 이용되고 있다. 한편, 상기한 급속 가열에 적용하기 위해서는, 팽창이 너무 큰 것으로 생기기 쉽고, 크랙이나 균열 등의 발생이 방지되어야 한다는 과제가 있다. 또, 먼저 서술한 바와 같이, 특히 「석고계 매몰재」는, 우수한 특성을 가지지만, 「인산염계 매몰재」에 비해 고온 주조 특성에 뒤떨어지기 때문에, 레진 패턴을 이용하여 「급속 가열」을 행하는 경우에는, 「인산염계 매몰재」가 이용되고 있다. 따라서, 특히, 레진 패턴을 이용한 「급속 가열」에 적용할 수 있는 「석고계 매몰재」가 제공되면 지극히 유용하다. 한편, 종래 기술에서의 패턴을 소실시키기 위한 소각 온도는, 석고계 매몰재를 사용한 경우는, 700~750℃로 되어 있고, 인산염계 매몰재를 사용한 경우는, 800~900℃로 되어 있다.

상기한 실정에 대하여, 종래, 하기와 같은 제안이 이루어지고 있다. 급속 가열해도, 크랙, 균열, 파괴 등의 발생이 없는 석고계 매몰재로서, 예를 들면, 소석고와, 특정의 평균 입자 지름의 크리스토발라이트와 석영을 주성분으로 하는 석고계 매몰재에 있어서, 통기도 증대용 성분으로서, 무기 염류와 상기 평균 입자 지름보다 큰 입경의 내화재료 분말을 첨가하는 것에 대해서 제안이 있다(특허 문헌 1 참조). 또, 내열재와 반수석고를 포함하는 석고계 주조용 매몰재에 있어서, 내열재로서 MgO-Al₂O₃ 스피넬을 첨가함으로써, 고온에서의 주조에 적용 가능하게 할 수 있다고 하는 제안이 있다(특허 문헌 2 참조). 또, 반수석고와 내열재로 이루어지는 주성분에, 탄산칼슘을 첨가함으로써 통기성을 개선하고, 고온 소성시에 석고 또는 왁스의 열분해에 의해 가스가 발생하는 것에 의한, 주형의 크랙 발생이나 주조품의 버(burr) 발생을 억제할 수 있는 것에 대해서 제안이 있다(특허 문헌 3 참조). 또, 석고계 매몰재나 인산염계 매몰재에 있어서, 금속의 주조 수축을 보상하는 성능이 우수한 석영이나 크리스토발라이트의 일부를, 트리디마이트(tridymite)로 치환함으로써, 치과용 주형의 급속 가열을 가능하게 할 수 있어 주조시에 있어서의 왁스 패턴의 소실 및 주형의 예열에 필요로 하는 시간이 큰 폭으로 단축되고, 고정밀도의 주조가 가능하게 된다고 하는 제안이 있다(특허 문헌 4 참조). 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기한 트리디마이트는, 열팽창률의 상승이 크리스토발라이트에 비해 완만하지만, 열팽창성 내화재인 점에서 다른 것은 아니다.

일본 공고특허공보 평7-103006호 일본 공개특허공보 평10-113746호 일본 공개특허공보 2002-87918호 일본 공개특허공보 평6-336409호

상기한 현상에 대하여, 「석고계 매몰재」를, 「통상 가열」하는 경우는 물론, 상기한 「급속 가열」에도 대응할 수 있는 것과 함께, 왁스 패턴에 적용한 경우에 양호한 주조를 할 수 있는 것은 물론, 앞에서 서술한, 근래, 그 전개가 기대되고 있는 레진 패턴에 적용한 경우에도 양호한 주조를 할 수 있는 기술이 제공되면, 지극히 유용하다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 왁스 패턴으로 바꾸어 레진 패턴을 사용한 경우에, 레진 패턴을 완전하게 소실시키기 위해서는, 그 가열 온도를, 왁스 패턴을 소실시키는 경우보다 높게 할 필요가 있다는 것에 더해, 그 소실 거동도 종래의 왁스 패턴과는 완전히 다르다. 또한, 처리의 효율화를 달성하기 위해서 행해지고 있는 급속 가열에 대응하여, 주형에 크랙이나 균열 등이 생기지 않고, 치수 정밀도가 우수한 주조물을 얻을 수 있는 적합한 「석고계 매몰재」는, 먼저 서술한 바와 같이, 검토되어 제안되고는 있지만, 모두 레진 패턴에의 적용을 목적으로 한 것이 아니어서, 충분히 대응할 수 있는 것은 아니었다. 이것에 대해서, 급속 가열 방식으로, 레진 패턴에의 적용이 가능한 「석고계 매몰재」를 제공할 수 있으면, 그 실용 가치는 지극히 높다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특히, 종래의 왁스 패턴을 이용한 경우에 양호한 주조를 할 수 있는 것에 더하여, 왁스 패턴과는 소실 온도나 소실 거동이 다른 레진 패턴을 이용한 경우에도 양호한 주조를 할 수 있는 「석고계 매몰재」를 제공하는 것에 있다. 게다가 본 발명의 목적은, 「석고계 매몰재」이면서, 그 처리 효율이 우수한 「급속 가열」에 의하여 주조한 경우에도, 주형에 생기는 크랙이나 균열 등이 억제되어, 얻어지는 주조물이, 원하는 양호한 사이즈의 것이며, 또, 버(burr)나 거칠어짐이 없는 표면이 활택인 것으로 되는 「석고계 매몰재」를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적은, 하기의 본 발명에 의하여 달성된다. 즉, 본 발명은, 결합재인 소석고(calcined gypsum)와, 열팽창성 내화재인 크리스토발라이트 및 석영과, 평균 입자 지름이 5~20㎛의 비열팽창성 내화재를 주성분으로 하고, 상기 주성분 100질량부 중에서의 비열팽창성 내화재의 배합량이 10~25질량부인 것을 특징으로 하는 석고계 주조용 매몰재 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 형태로서는, 하기의 것을 들 수 있다. 즉, 상기 비열팽창성 내화재가, 용융 실리카, 물라이트(mullite), 지르콘 및 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종류 이상인 것；상기 크리스토발라이트 및 석영의 평균 입자 지름이, 모두 5~20㎛인 것；상기 주성분의 배합 비율이, 상기 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 소석고(calcined gypsum)가 25~40질량부, 크리스토발라이트가 15~40질량부, 석영이 15~30질량부, 비열팽창성 내화재가 10~25질량부인 것；치과 주조용인 것이다.

본 발명에 의하면, 종래의 왁스 패턴을 이용한 경우에 있어서는 물론, 상기 왁스 패턴과는 소실 온도나 소실 거동이 다른 레진 패턴을 이용한 경우에도 양호한 주조를 할 수 있고, 또한, 「급속 가열」에 의하여 주조를 행한 경우도, 주형에 생기는 크랙이나 균열이나 파괴 등이 억제되어 적용 가능한 유용한 「석고계 매몰재」가 제공된다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 의하면, 형성된 주형은, 크랙이나 균열 등의 발생이 억제된 것으로 되고, 상기 주형을 이용하여 얻어진 주조물은, 원하는 사이즈이며, 또, 버(burr)나 거칠어짐이 없는 표면이 활택인 것으로 되는 「석고계 매몰재」가 제공된다. 본 발명에 의하여 제공되는 석고계 주조용 매몰재 조성물은, 특히 치과 주조용으로서 유효하고, 이것을 이용함으로써, 치과 치료에 필요한 양호한 치과보철물을 수율 좋게 얻는 것을 가능하게 한다.

이하, 바람직한 실시형태를 들어, 본 발명을 한층 더 상세하게 설명한다. 본 발명자들은, 상기한 종래 기술의 과제를 해결할 수 있도록, 그 배합하는 재료와, 배합량에 대하여 예의 연구한 결과, 결합재인 소석고(calcined gypsum)와, 열팽창성 내화재인 크리스토발라이트 및 석영과, 비열팽창성 내화재를 주성분으로 하는 석고계 매몰재에 있어서, 비열팽창성 내화재를 특정의 범위 내에서 배합하는 것이 유효하고, 또한 비열팽창성 내화재가 특정의 평균 입자 지름을 가지는 것이 유효한 것을 찾아내어 본 발명에 이르렀다. 이와 같이 구성한 석고계의 매몰재 조성물은, 주조할 때의 가열 방식이, 「통상 가열」인 경우는 물론, 「급속 가열」로 주조를 행한 경우에도, 크랙, 균열, 파괴 등의 발생이 억제되는 것이 된다. 또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기와 같이 구성한 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물은, 종래의 왁스 패턴의 소실 거동과 달리, 보다 높은 온도로 보다 장시간 걸쳐 소실하는 레진 패턴에 적용한 경우에도, 치수 정밀도가 좋은 양호한 주조를 할 수 있다.

이하, 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 구성하는 각 재료에 대하여 설명한다.

(소석고(calcined gypsum))

소석고란, 황산칼슘의 1/2 수화물［CaSO₄ㆍ1/2H₂O］및 무수화물［CaSO₄］이며, β형 반수석고, α형 반수석고, Ⅲ형 무수 석고, 또는 그들의 혼합물 등을 들 수 있다. 어느 소석고도 본 발명에 이용할 수 있지만, 주조시에 필요한 주형의 강도를 고려하면, α형 반수석고를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 소석고는, 물과 화학 반응하여, 용이하게 이수석고(gypsum dihydrate)로 변화하기 때문에 결합재로서 이용된다. 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물에 적당량의 물을 더하여 혼련한 슬러리는, 목적으로 하는 잇자국을 가지는 왁스 패턴이나 레진 패턴을 중심으로 하는 거푸집 내에 주입하면 신속하게 고결(固結)한다. 그 후, 이것을 고온으로 소성 하면, 이들 패턴이 소실하여, 주형이 형성된다. 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물은, 석고를 주성분으로 하는 것이기 때문에, 상기 슬러리를 거푸집으로의 주입시의 유동성이 우수하고, 얻어진 주형은, 소성 후의 잔류 응력에 의한 변형이 적고, 또, 주조 후의 주조물의 꺼내기를 용이하게 할 수 있으며, 경시 변화도 적은 것이 된다고 하는 이점이 있다. 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물에 있어서는, 소석고의 배합 비율은 특히 한정되는 것은 아니지만, 소석고와 크리스토발라이트 및 석영과 비열팽창성 내화재로 이루어지는 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 소석고가 25~40질량부, 보다 바람직하게는, 25~35질량부로 되도록 하면, 형성한 주형의 크랙이나 균열의 발생이, 보다 안정되고, 양호하게 억제할 수 있게 된다.

(크리스토발라이트, 석영)

본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 구성하는 크리스토발라이트 및 석영은, 종래의 「석고계 매몰재」에 있어서, 내화재(내열재)로서 이용되고 있는 것을 모두 이용할 수 있다. 즉, 이들의 내화재는, 열팽창성 내화재이며, 형성되는 주형의 강도 향상과, 주조하려고 하는 금속의 주조 수축을 보상하는 목적으로 사용되고 있다. 본 발명의 특징은, 이들의 열팽창성 내화재에 더하여, 다음에 설명하는 비열팽창성 내화재를, 상기한 소석고(결합재)와, 크리스토발라이트 및 석영(열팽창성 내화재)과, 비열팽창성 내화재로 이루어지는 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 적어도, 비열팽창성 내화재를 10~25질량부가 되는 배합량으로 함유시킨 점에 있다. 이 때문에, 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물에서는, 크리스토발라이트 및 석영의 배합 비율이 종래의 것보다도 상대적으로 적게 된다. 구체적으로는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 소석고(결합재)와, 크리스토발라이트 및 석영(열팽창성 내화재)과, 비열팽창성 내화재로 이루어지는 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 소석고를 25~40질량부, 크리스토발라이트를 15~40질량부, 보다 바람직하게는 20~35질량부, 석영을 15~30질량부, 보다 바람직하게는 20~30질량부 정도로 함으로써, 형성된 주형의 크랙이나 균열의 발생이, 보다 양호하게, 또 안정하여 억제되며, 얻어진 주조물은 원하는 사이즈의 양호한 표면 상태의 것으로 된다. 또, 본 발명에서 사용하는 크리스토발라이트 및 석영은, 후술하는 비열팽창성 내화재와 마찬가지로, 그 평균 입자 지름이 5~20㎛인 것이 바람직하다. 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물에서는, 열팽창성 내화재와, 이것과 함께 이용하는 비열팽창성 내화재의 입도를 동일한 정도로 하는 것으로, 먼저 서술한 본 발명의 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있다.

(비열팽창성 내화재)

상기한 바와 같이, 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물은, 주성분의 일부가, 평균 입자 지름이 5~20㎛의 비열팽창성 내화재로 구성되어 있고, 또한 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 비열팽창성 내화재의 배합량이 10~25질량부로 되도록 구성한 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 비열팽창성 내화재의 배합량을 10~20질량부 정도로 하면 좋다. 이러한 범위에서 비열팽창성 내화재를 주성분의 하나로서 배합시키고, 또, 본 발명에서 규정하는 평균 입자 지름의 것을 이용함으로써, 상술한 본 발명의 현저한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 비열팽창성 내화재의 평균 입자 지름이 5㎛보다 작아지면, 히트 쇼크(heat shock)에 의한 크랙이 주형에 발생하고, 주조물에 버(burr)가 발생한다고 하는 불편이 생기며, 또, 비열팽창성 내화재의 평균 입자 지름이 20㎛보다 커지면, 주조물의 표면에 거침이 생겨, 활택인 표면 상태의 주조물을 얻을 수 없게 된다. 또, 비열팽창성 내화재의 배합량이 10질량부보다 적으면, 배합되는 내화재에 차지하는 열팽창성 내화재의 비율이 증가하고, 팽창이 너무 커져, 주형의 강도가 부족하여 주형에 크랙이 발생하며, 비열팽창성 내화재의 배합량이 25질량부보다 많으면, 주형의 팽창이 부족하고, 원하는 사이즈의 주조물을 얻을 수 없다.

본 발명을 특징짓는 비열팽창성 내화재의 구체적인 것으로서는, 용융 실리카(실리카 유리, 용융 석영, 석영 유리라고도 불리고 있다), 물라이트(Al₆O₁₃Si₂), 지르콘(ZrSiO₄) 및 알루미나(Al₂O₃)를 들 수 있고, 이들의 군으로부터 선택되는 1 종류 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 이들은, 모두 높은 융점을 가지고, 내열성이 우수하며, 내화재로서 기능하지만, 종래, 일반적으로 이용되고 있는 열팽창성의 내화재인 크리스토발라이트나 석영과 달리, 비열팽창성의 내화재이며, 금속의 수축률을 보충하는 목적으로 이루어지는 것은 아니다.

본 발명자들은, 특히, 왁스 패턴뿐만 아니라, 레진 패턴의 경우에서도 치수 정밀도가 우수한 주형을 형성할 수 있고, 또한, 급속 가열한 경우에 생길 우려가 높은, 크랙, 균열, 파괴 등이 억제된 양호한 상태로, 주형 및 주조물을 형성할 수 있는 「석고계 매몰재」의 배합에 대하여 예의 검토 했다. 그 결과, 주성분을 구성하는 내화재로서, 비열팽창성의 것을 10~25질량부 배합의 범위 내에서 이용하는 것이 유효한 것을 찾아냈다. 즉, 비열팽창성의 것이면서, 상기 범위 내에서 사용하면, 주형에 부어 넣어 주조물을 형성하기 위한 금속의 수축률을 충분히 보충할 수 있는데 더하여, 팽창이 너무 큰 것으로 생기기 쉬웠던 크랙이나 균열이나 파괴 등의 발생을 유효하게 방지할 수 있다. 특히, 사용하는 비열팽창성 내화재를, 그 평균 입자 지름이 5~20㎛의 범위의 입경의 것으로 함으로써, 먼저 서술한 바와 같이 보다 우수한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인했다.

종래 「석고계 매몰재」의 조성은, 예를 들면, α형 반수석고, 석영, 크리스토발라이트를 주배합으로 하고, 각각이 약 1/3씩 배합되어 있다. 그리고, 주조에 사용하는 금속의 수축을 보충하기 위해서 필요한 매몰재의 팽창률은, 「경화 팽창률(노에 넣는 시점)」＋「열팽창률」= 「종합 팽창률」로 되어 있고, 이것에 기초하여 상세한 배합이 결정되어 있다. 상기 경화 팽창률은, α형 반수석고의 수화에 의한 팽창을 주로 하고, 크리스토발라이트 및 석영의 팽윤에 의한 약간의 팽창에 의해 얻어진다. 한편, 상기 「열팽창률」은, 크리스토발라이트 및 석영의 열적 변화를 주로 하고 있고, 크리스토발라이트의 팽창이 가장 크다. 따라서, 「석고계 매몰재」의 특성을 급속 가열에도 적용 가능하게 하기 위해서는, 크리스토발라이트에 의한 팽창이 너무 크면(배합량이 너무 많으면), 크랙이나 균열 등이 생기기 쉽기 때문에, 급속 가열에 적용시키기 위해서는 통상 가열에 이용되는 매몰재의 경우보다, 팽창이 큰 크리스토발라이트의 상대적인 양을 저감시킬 필요가 있다고 되어 있다.

본 발명자들은, 상기한 근래에 있어서 그 사용이 되기 시작한 레진 패턴에 대하여, 종래의 왁스 패턴과의 가열 거동의 차이에 대하여 검토했다. 그 결과, 왁스 패턴을 구성하는 왁스(밀랍)는, 그 용융 온도가 100℃정도이기 때문에, 가열함으로써 지극히 용이하게 탈랍되고, 기화하여 소실하는 것에 대하여, 레진 패턴을 구성하는 레진은, 가열해도 용이하게는 녹지 않고, 온도를 높이는 것으로 탄화 소실하는 것이며, 후술하는 바와 같이, 그 가열 거동은 완전히 다른 것을 알 수 있었다. 레진은, 상기한 바와 같이, 탄화 소실하기 때문에, 소각이 불충분하다면 탄화물이 남고, 탄화 소실할 때에 팽창하는 성질이 있기 때문에, 이것에 기인하여 주형의 파괴를 일으키는 경우가 있다고 생각할 수 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 왁스 패턴에서는, 70℃부근에서 용융하고, 탄화를 거쳐 560℃에서 완전히 소실하는 것에 대하여, 레진 패턴에서는, 420℃부근에서 연화(형태가 무너지기 시작함)하여, 서서히 기화ㆍ소실(작게)하면서 660℃에서 완전히 소실하며, 그 거동은 크게 다르다. 상기한 검토 과정에서, 본 발명자들은, 레진 패턴에 최적인, 또한 레진 패턴을 이용하여 급속 가열 방식으로 주조하는 경우에 최적인 「석고계 매몰재」를 제공하는 것을 목적으로 한 경우, 종래의 「석고계 매몰재」의 조성과는 완전히 다른 발상이 필요하게 되는 것을 인식했다.

종래, 「석고계 매몰재」를 사용하는 경우, 레진을 왁스 패턴의 보조 부재로서 이용하는 것은 있었지만, 이때에 급속 가열이 필요하게 된 경우에는, 레진으로 제작한 부분을 왁스로 코팅하여, 히트 쇼크에 대응하는 방법이 채용되고 있다. 본 발명자들은, 상기한 현상에 대해, 본 발명에서 규정하는 「석고계 매몰재」의 새로운 조성을 찾아내는 것으로, 상기한 바와 같은 번잡한 수법을 채용하지 않고, 그대로의 상태의 레진 패턴을 적용하고, 또한, 레진 패턴을 이용하며, 또, 급속 가열 방식으로 주조한 경우에도, 크랙이나 균열이나 파괴 등이 억제된 양호한 주형의 형성을 가능하게 하고, 또한, 양호한 주조물의 형성을 가능하게 했다.

본 발명자들은, 상기한 바와 같이, 특정의 비열팽창성 내화재를 본 발명에서 규정하도록 하여 함유시킴으로써, 본 발명의 효과가 얻어진 이유를 이하와 같이 생각하고 있다. 「석고계 매몰재」를 이용한 경우에 급속 가열을 가능하게 하려면, 통상 가열 방식의 경우보다 그 강도를 향상시킬 필요가 있다. 한편, 먼저 서술한 바와 같이 매몰재는, 금속의 수축을 보충하기 위해서 원하는 팽창률을 필요로 하기 때문에, 내화재로서 크리스토발라이트나 석영 등의 열팽창성 내화재를 사용하는 것이 통상으로 되어 있지만, 특히 크리스토발라이트의 팽창이 너무 크면(배합량이 너무 많으면), 쉽게 균열되는 것이 알려져 있다. 본 발명자들은, 레진 패턴에도 적용할 수 있고, 급속 가열에도 적응할 수 있는 「석고계 매몰재」의 제공을 목적으로 하여 예의 검토를 행한 결과, 석영의 배합량으로 팽창률을 조정한다고 해도, 혹은, 크리스토발라이트 및 석영에 여러 가지의 물질을 더 첨가하는 구성으로 한 먼저 든 종래 기술에 의해서도, 충분한 효과가 안정되어 얻어지지 않는 것을 인식하기에 이르렀다. 또한, 본 발명자들은, 레진 패턴이, 왁스 패턴과 비교하여, 가열한 경우의 소실 거동이 크게 다른 것에 착안하여, 이들의 관점에서 「석고계 매몰재」의 조성에 대하여 상세한 검토를 행하였다.

먼저 서술한 바와 같이, 레진 패턴은, 환자로부터 본떠 형성한 석고 잇자국 모형으로부터, 기공사가 수작업으로 형태에 충실히 형성하는 왁스 패턴과는 달리, 상기 석고 잇자국 모형으로부터 화상 해석 기술을 이용하여 얻은 화상 데이터에 기초하여, 3D프린터로 입체 화상으로서 출력함으로써 형성되어 있다. 이 때문에, 화상 데이터의 작성 과정에서, 금속의 팽창률을 가미한 상태로 레진 패턴을 작성하는 것이 용이하게 할 수 있는 점에 착안했다. 즉, 이 점을 이용하여, 적당하게 사이즈를 조정한 레진 패턴을 형성하면, 크리스토발라이트나 석영 등의 열팽창성 내화재의 사용량을 종래보다 저감할 수 있고, 이들의 열팽창성 내화재로 바꾸어, 보다 내화성이나 강도가 우수한 재료를 이용하는 것이 가능하게 되며, 재료 선택의 폭이 광범위한 것으로 할 수 있는 점에 착안했다. 그래서, 본 발명자들은, 여러 가지 재료의 적용에 대하여 예의 검토한 결과, 특정의 평균 입경의 비열팽창성 내화재를 특정의 범위 내에서 이용하는 것이 유효하고, 이것에 의하여 급속 가열에도, 레진 패턴에도 대응할 수 있으며, 주형에, 크랙, 균열, 파괴 등이 일어나지 않는 것이 얻어지는 것을 찾아냈다. 또한, 레진 패턴은, 왁스 패턴의 경우와 비교하면, 보다 높은 온도로, 천천히 한 속도로 소실하지만, 이 점에 대해서도, 비열팽창성 내화재를 특정의 범위 내에서 함유시키는 구성으로 함으로써, 레진 패턴에도 적용 가능하게 되고, 치수 정밀도가 좋은 양호한 주조물의 형성을 할 수 있는 것을 확인했다. 본 발명에서 이용하는 비열팽창성 내화재의 구체적인 것으로서는, 예를 들면, 먼저 예시한, 용융 실리카, 물라이트, 지르콘 및 알루미나를 들 수 있지만, 본 발명자들의 검토에 의하면, 특히, 용융 실리카 혹은 물라이트를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물은, 상기 주성분 외에, 소기의 목적을 손상하지 않는 범위 내에서, 필요에 따라서, 예를 들면, 경화촉진제, 경화 지연제 등의 경화 조정제나, 매몰재 조성물로 이루어지는 슬러리의 유동성을 조정하는 목적으로 분산제 등을 적당히 첨가할 수 있다.

실시예

다음으로, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 본 발명의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 이용하여 치과 용도의 보철물을 주조한 예를 나타내지만, 본 발명의 매몰재 조성물을 적용할 수 있는 범위는 치과 주조용으로 한정되지 않고, 그 대상은, 예를 들면, 정밀하고 복잡한 형상의, 보석장식품, 미술 공예품, 부품 등을 포함하는, 종래부터, 결합재로서 소석고를 이용하는 로스트 왁스법으로 주조 가능한 것에 적용 가능하다. 한편 이하의 기재에서 「부」라고 하는 것은, 특별히 언급이 없는 한 질량 기준이다.

［실시예 1~4, 비교예 1, 2］

(시료의 조제)

하기에 든 입도를 조정한 각 원료를 각각 이용하여, 실시예 및 비교예의 「석고계 매몰재」를 조제했다. 한편, 하기에서, 각 원료의 입도 측정은, 닛키소(NIKKISO)사제의 마이크로트랙 HRA(상품명)를 이용하여 행하였다.

(결합재)

ㆍ소석고

α반수석고 원료(요시노셋코(吉野石膏)사제)를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 30㎛의 것을 이용했다.

(열팽창성 내화재)

ㆍ크리스토발라이트

크리스토발라이트 원료(시판품)를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 12㎛의 것을 이용했다.

ㆍ석영

석영 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 15㎛의 것을 이용했다.

(비열팽창성 내화재)

ㆍ용융 실리카(A)

용융 실리카 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 3㎛의 것을 이용했다.

ㆍ용융 실리카 B

용융 실리카(A)와 같은 용융 실리카 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 5㎛의 것을 이용했다.

ㆍ용융 실리카(C)

용융 실리카(A)와 같은 용융 실리카 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 17㎛의 것을 이용했다.

ㆍ용융 실리카 D

용융 실리카(A)와 같은 용융 실리카 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 20㎛의 것을 이용했다.

ㆍ용융 실리카(E)

용융 실리카(A)와 같은 용융 실리카 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 25㎛의 것을 이용했다.

ㆍ물라이트

물라이트 원료를 분쇄하여 얻은, 평균 입자 지름이 15㎛의 것을 이용했다.

(레진 패턴의 작성)

A.D.A.규격 시험 No.2 시험체의 크라운형 지대주(abutment) 이빨 모형을 이용하여 크라운형을 작성하고, 이것을 「석고계 매몰재」의 평가용 레진 패턴으로 했다.

＜평가＞

(평가방법)

먼저의 각 원료를 이용하여, 표 1에 나타낸 배합의 실시예 1~4, 비교예 1, 2의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 각각 제작했다. 얻어진 석고계 주조용 매몰재 조성물의 각 100질량부에 대하여, 연수(kneading water) 33%를 더하여 30초간 진공교반하고, 매몰재 조성물의 슬러리를 각각 얻었다. 그리고, 링 지름 높이 50㎜, 내경 40㎜의 링에, 두께 0.7㎜의 라이너를 안쪽에 바르고, 먼저 작성한 레진 패턴을 임플란트하며, 상기와 같이 하여 조제한 슬러리를 부어 넣었다. 연화(練和) 개시로부터 30분 후에, 720℃로 온도 상승한 용광로(furnace)에 넣고, 40분간 계류 후, 금ㆍ팔라듐 합금을 이용하여 주조했다. 얻어진 매몰재로 이루어지는 주형과, 주조물에 대하여 하기 방법으로, 하기 항목의 시험을 행하고, 각각 하기의 기준으로 평가했다.

(평가 항목 및 평가방법)

(히트 쇼크)

얻어진 주형의 크랙 발생을 육안으로 확인하고, 크랙이 발생한 것을 ×, 크랙이 없는 것을 ○로 하여 평가하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

(주조물의 사이즈)

얻어진 각 주조물을, A.D.A규격 시험 No.2 시험체의 크라운형 지대주 이빨 모형에 끼워넣고, 그 적합 상태를 확인했다. 양호하게 적합한 것을 ◎, 적합한 것을 ○, 적합하지 않은 것을 ×로 하여 상대적으로 평가하고, 결과를 표 1에 나타냈다.

(주조물의 표면 상태)

얻어진 각 주조물의 표면이 활택인 것을 ○, 표면이 거칠어지고, 또는 버(burr)가 발생한 것을 ×로 하여 평가하여, 결과를 표 1에 나타냈다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~4의 매몰재는, 용융 실리카(C)를 10~25질량부의 범위로 각각 첨가했지만, 어느 것을 사용한 경우도, 주형에 히트 쇼크에 의한 크랙은 발생하지 않았고, 원하는 양호한 사이즈의 주조물로 되고, 주조물의 표면도 활택으로 되는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 용융 실리카(C)의 첨가량이, 본 발명에서 규정하는 것보다도 적은 비교예 1의 매몰재를 사용한 경우는, 팽창성 내화재의 배합량이 증가하여, 팽창이 너무 커졌기 때문에, 주형의 강도가 부족하여 주형에 크랙이 발생하며, 주조물에 버가 발생했다. 또, 용융 실리카(C)의 첨가량이, 본 발명에서 규정하는 것보다도 많은 비교예 2의 매몰재를 사용한 경우는, 주형의 팽창이 부족하여, 주조물이 작아져 버렸다.

먼저 설명한 각 원료를 이용하여, 표 2에 나타낸 배합의 실시예 5~7, 비교예 3, 4의 석고계 주조용 매몰재 조성물을 각각 제작했다. 조제한 석고계 주조용 매몰재 조성물로 이루어지는 주형과, 주조물을 이용하여, 먼저 설명한 것과 마찬가지로 평가하여, 결과를 표 2에 나타냈다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 매몰재의 조제에 사용한 용융 실리카(C) 대신에, 그 평균 입자 지름이 5, 20㎛인 용융 실리카(B, D)를 배합하여 얻은 실시예 5, 6의 매몰재는, 이들을 이용함으로써, 실시예 2의 매몰재를 사용한 경우와 마찬가지로, 주형에 히트 쇼크에 의한 크랙은 발생하지 않고, 양호한 사이즈로, 또, 표면이 활택인 주조물로 되는 것을 확인했다. 또, 물라이트를 배합한 실시예 7의 매몰재는, 실시예 2의 매몰재를 사용한 경우와 마찬가지로, 이것을 이용함으로써, 주형에 히트 쇼크에 의한 크랙은 발생하지 않고, 양호한 사이즈로, 또, 표면이 활택인 주조물로 되는 것을 확인했다. 용융 실리카(C) 대신에, 그 평균 입자 지름이 3㎛의 용융 실리카(A)를 배합한 비교예 3의 매몰재를 사용한 경우는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 주형에 히트 쇼크에 의한 크랙이 발생하고, 주조물의 표면에 버가 발생했다. 또, 평균 입자 지름이 25㎛의 용융 실리카(E)를 배합한 비교예 4의 매몰재를 사용한 경우는, 주형에 히트 쇼크에 의한 크랙은 발생하지 않고, 양호한 사이즈의 주조물로 되었지만, 주조물의 표면이 거칠어져 버리는 것을 확인했다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 의하면, 「석고계 매몰재」이면서, 종래의 왁스 패턴에 적용할 수 있는 것은 물론, 근년, 그 전개가 기대되고 있는 레진 패턴에 적용한 경우에도, 치수 정밀도가 좋은 양호한 주조물을 얻을 수 있고, 또한, 처리 효율을 향상시키는 목적으로 행해지고 있는 히트 쇼크가 큰 「급속 가열」방식으로 주조물을 제작한 경우도, 주형에 크랙이나 균열이 발생하지 않고, 주조물의 표면에 버나 거칠어짐이 없는, 표면이 활택이며, 또, 원하는 사이즈의 주조물을 수율 좋게 제조할 수 있는 기술이 제공되므로, 그 이용이 기대된다.

Claims

결합재인 소석고(calcined gypsum)와, 열팽창성 내화재인 크리스토발라이트(cristobalite) 및 석영과, 평균 입자 지름이 5~20㎛의 비열팽창성 내화재를 주성분으로 하고, 상기 주성분 100질량부 중에서의 비열팽창성 내화재의 배합량이 10~25 질량부인 것을 특징으로 하는 석고계 주조용 매몰재 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 비열팽창성 내화재가, 용융 실리카, 물라이트(mullite), 지르콘 및 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종류 이상인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 크리스토발라이트 및 석영의 평균 입자 지름이, 모두 5~20㎛인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주성분의 배합 비율이, 상기 주성분의 합계를 100질량부로 한 경우에, 소석고가 25~40질량부, 크리스토발라이트가 15~40질량부, 석영이 15~30질량부, 비열팽창성 내화재가 10~25질량부인 석고계 주조용 매몰재 조성물.
치과 주조용인 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 석고계 주조용 매몰재 조성물.