JPH02224654A - 歯科矯正用ブラケット - Google Patents

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、歯科矯正用ブラケットに関するものであり、
特に優れた審美性と高い強度及び歯牙と接着剤に対する
強い接着性を有する歯科矯正用ブラケット及びその製造
方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）歯列の
不正を矯正するための矯正装置において、ワイヤー、ｄ
ムリングとバンドとを連結するための用具として、ブラ
ケットが使用される。

ブラケットは、ワイヤーの曲げや引張りにより生じる負
荷荷重を矯正したい歯牙に加えるために、歯牙面に固着
されて使用されるが、従来より金属製のものが多用され
、最近ではプラスチック製、セラミック製等のものも使
用されつつある。

金属製のものは強度的に優れワイヤー等による矯正力が
確実に伝達されるという長所はあるが、審美性に問題が
あり、セラミック製のものは透明性が良く審美性は良い
が、その脆性と接着性に問題があるといわれる。

また、プラスチック製のものは審美性と接着性が良いた
め、エツジワイズ法等に広く使用されているが、強度的
に問題がある。

プラスチックブラケットの問題点は、■ウィングが破損
し易い、■変色し易い、■ワイヤーの滑りが悪い、■ｌ
」１又に使用できるサイアミーズタイプが無い、■トル
ク・アンギュレーションが付けられない、等である。

現在、広く利用されているプラスチックブラケットの素
材は熱可塑性樹脂のポリカーボネートである。ポリカー
ボネートは、良好な透明性と優れた耐衝撃性を備えたエ
ンジニアリングプラスチックであるが、表面が軟らかく
、機械的強度（引張り強さ、曲げ強さ、圧縮強さ）が、
やや小さいため、矯正装置として必ずしも十分な機能を
発揮していない、そして、表面が軟らかいために歯ブラ
シ等により容易に傷が付き、摩耗汚れ（変色）の原因と
もなっている。また、機械的強度が不十分なため、ウィ
ングが破損し易いだけでなく、矯正治療上必要とされて
いる種々のブラケット形状（サイアミーズ、トルク・ア
ンギュレーション）を採用することが難しい。

そこで本発明者は鋭意研究の結果、プラスチックブラケ
ット材料として、歯牙の窩洞を修復するために使用され
るいわゆる歯科用コンポジットレジン組成物を用いて矯
正用ブラケットを製造することによって、従来の矯正用
ブラケットに比較して格段に優れた機械的強度を有する
歯科矯正用ブラケットを発明し、先に特願昭６２−２６
５４３４号において提案した。

しかしながら、前記コンポジットレジンは市販の矯正ブ
ラケットの接着剤との接着性が必ずしも十分でなく、よ
って矯正ワイヤーにより過大な締着力を受けた渇きに歯
牙表面から剥離する恐れがある。

なお、歯科矯正の際に用いられる矯正ブラケット用接着
剤としては、４−メタクリロイルオキシエチルトリメリ
ット酸無水物、メチルメタクリレートモノマー、ポリメ
チルメタクリレート粉末及びトリーｎ−ブチルボラン（
ＴＢＢ）との混合組成物（例えば「スーパーボンドＣ＆
ＢＪ　　（商品名）サンメディカル社製）、単官能及び
多官能メタクリレートとＢＰＯと３級アミンとの混合組
成物、単官能及び多官能メタクリレートと光増感剤と還
元剤の混合物等が使用される。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはかかる問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、審美性と大きな機械的強度を同時に具備し、さらに
歯牙との接着性が改善された歯科矯正用ブラケットを完
成した。

すなわち本発明は、コンポジットレジンからなる歯科矯
正用ブラケットのベース面に未重合合成樹脂層が積層さ
れてなり、かつベース面のコンポジットレジンと未重合
合成樹脂層とがそれらの境界部において、相互に混在し
てなることを特徴とする歯科矯正用ブラケットである。

上記本発明においては、歯科矯正用ブラケットの本体を
歯科用のコンポジットレジンで構成しており、また前記
ブラケットのベース面に未重合合成樹脂層がそれら境界
部において相互に混在して積層されており、特に未重合
合成樹脂層が歯科接着剤に対して一部溶解又は膨潤性の
ものであることが好ましいが、その理由は前記コンポジ
ットレジンでブラケット本体を構成することによって優
れた機械的強度を付与せしめ、また前記未重合合成樹脂
層をベース面に形成することによって矯正ブラケット用
接着剤との接着性を改善するためである。

本発明においては、前記未重合合成樹脂と前記コンポジ
ットレジンとの積層境界面は、製造時に両者が混在する
状態となすことが強度的に好ましく、通常、未重合合成
樹脂は矯正用ブラケット本体と同組成のコンポジットレ
ジンであってもよい。

かかる未重合合成樹脂は、矯正ブラケット用接着剤にな
じむものであり、本発明組成のブラケットと歯牙との接
着強度を十分高めることに寄与できるものである。

本発明における前記ブラケット素材の組成としては、以
下のものが好ましい６ すなわち、歯科矯正用ブラケット本体のコンポジットレ
ジンが、下記（ａ）〜（ｄ）の混合物の重合硬化体から
なり、 （ａ＞多官能メタクリレート及び／又は多官能アクリレ
−トコ４０〜８０重量％ （ｂ）単官能メタクリレート及び／又は単官能アクリレ
ート：９〜５０重量％ （ｃ）フィラー：５〜８０重量％ （ｄ）重合開始剤：０．０１〜２重量％なお、本発明者
の研究によれば、上記組成のブラケットを製造する際に
、可視光を照射して製造する方法は非常に有利なもので
あるため、上記コンポジットレジンを光重合タイプのも
のとし、重合硬化を光照射により行わせることは好まし
いものである。

上記において、本発明に係る多官能メタクリレートとし
ては、 エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリ
コールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメ
タクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレ
ート、１．４−ブタンジオールジメタクリレート、１．
３−ブタンジオールジメタクリレート、２．２−ビス［
４−（２−ヒトルキシー３−メタクリロキシプロポキシ
）フェニルコプロパン、２．２−ビス（４−メタクリロ
キシフェニル）プロパン、 ２．２−ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）
プロパン、 ２．２−ビス（４−メタクリロキシポリエトキシ）プロ
パン、 ジ（メタクリロキシエチル）トリメチルへキサメチレン
ジウレタン等のジメタクリレート類、トリメチロールプ
ロパントリメタクリレート、テトラメチロールメチント
リメタクリレート等のトリメタクリレート類、 テトラメチロールメタンテトラメタクリレート等のテト
ラメタクリレート類、 ジペンタエリスリトールへキサメタクリレート等のへキ
サメタクリレート類を挙げることができる。

また、多官能アクリレートとしては、 エチレングリコールジアクリレート、 ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレング
リコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ
アクリレート、１．４−ブタンジオールジアクリレート
、１．３−ブタンジオールジアクリレート、２．２−ビ
ス［４−（２−ヒドロキシ−３−アクリロキシプロポキ
シ）フェニル］プロパン、２．２−ビス（４−アクリロ
キシフェニル）プロノ（ン ２．２−ビス（４−アクリロキシエトキシフェニル）プ
ロパン、 ２．２−ビス（４−アクリロキシポリエトキシフェニル
）プロパン、 ジ（アクリロキシエチル）トリメチルへキサメチレンジ
ウレタン等のジアクリレート類、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアク
リレート等のトリアクリレート類、 テトラメチロールメタンテトラアクリレート等のテトラ
アクリレート類、 ジペンタエリスリトールへキサアクリレート等のへキサ
アクリレート類を挙げることができる。

本発明に係る単官能メタクリレートとしては、メチルメ
タクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメ
タクリレート、 ｎ−ブチルメタクリレート、 ２−エチルへキシルメタクリレート、 シクロへキシルメタクリレート、 フェニルメタクリレート、 ベンジルメタクリレート、 イソポルネルメタクリレート等を挙げることができる。

また、単官能アクリレートとしては、 メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピ
ルアクリレート、 ｎ−ブチルアクリレート、 ２−エチルへキシルアクリレート、 シクロへキシルアクリレート、 フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、イソポ
ルネルアクリレート、 トリメチルシリルプロピルアクリレート、トリス−トリ
メチルシロキサニルシリルアクリレート、 トリフルオロメチルアクリレート等を挙げることができ
る。

また、使用できるフィラーとしては、 無機質フィラー、有機質フィラー 有機質複合フィラーがある。

無機質フィラーとしては、表面をシランカップリング剤
で処理したフィラーが適している。

また、有機質フィラーとしては、ジメタクリレート、ト
リメタクリレート、テトラメタクリレート、ヘキサメタ
クリレート、ジアクリレート、トリアクリレート、テト
ラアクリレート、ヘキサアクリレート等を重合後微粉砕
した微粒子又は、パール重合した微粒子が適している。

なお、ポリメチルメタクリレート若しくはその共重合体
として、メチルメタクリレート−エチルメタクリレート
共重合体、メチルメタクリレート−ブチルメタクリレー
ト共重合体等のメチルメタクリレートと単官能メタクリ
レートとの共重合体を挙げることができる。

重合開始剤は、加熱重合を行う場合には通常使われてい
る有機過酸化物やアゾビス系化合物を、常温重合を行う
場合には、過酸化物と第３級アミン類の組合せを用いる
ことができる。

また、光重合の場合には、過酸化物と光増感剤の組合せ
や光増感剤と還元剤の組み合わせを用いることができる
。光増感剤としては、ベンゾフェノン類のような紫外線
硬化タイプのものも使用できるが、特に好ましくは、カ
ンファーキノンと第３級アミン等の組み合わせからなる
可視光線硬化タイプを挙げることができる。

ここで、上記における（ａ）〜（ｄ）の各成分の範囲限
定理由を説明する。

（ａ）多官能メタクリレート及び／又は多官能アクリレ
ートが４０〜８０重量％の範囲を外れ、４０重量％より
少ないとブラケットウィングの破折強さが低下して満足
し得ないものとなり、また９０重量％を越えるとブラケ
ットウィングが脆くなり、抗破折強さも低下するので好
ましくない。

（ｂ）単官能メタクリレート及び／又は単官能アクリレ
ートが９〜５０重量％の範囲を外れ、９重量％より少な
いとブラケット素材が脆くなり、ブラケットウィングの
抗破折強さが低下し、また５０重量％を越えると素材の
引張強度が低くなってウィングの抗破折強さが不十分な
ものとなる。

（ｃ＞フィラーが５〜８０重量％の範囲を外れ、５重量
％より少ないとその圧縮強度が低下し、８０重量％を越
えると素材の引張強度が小さくなってウィングの抗破折
強さが満足・できない程度に低下する。

（ｄ）重合開始剤が０．０１〜２重量％の範囲を外れ、
０．０１重量％より少ないとブラケット本体の重合が不
十分となり、また２重量％を越えるとブラケットが脆く
なり、ウィングの破折強さが低下して好ましくないもの
となる。

したがって、上記各成分範囲が好ましい。

さらに、より好ましい範囲は、 （ａ）多官能メタクリレート及び／又は多官能アクリレ
ートが５０〜８０重量％、 （ｂ）単官能メタクリレート及び／又は単官能アクリレ
ートが１５〜４５重量％、 （ｃ）フィラーが１〜２０重量％、 （ｄ）重合開始剤が０．０１〜２重量％、からなるもの
である。

本発明のブラケット本体の成形方法としては、重合済み
プラスチック素材を機械加工（切削、研磨等）する方法
、又は成形型枠内でモノマー、プレポリマー、フィラー
等の原料混合物を重合、硬化する方法等が挙げられるが
、後者の成形型枠内で重合硬化する方法が成形が容易か
つ短時間となるため好ましい。

本発明で使用できる成形用鋳型としては、金属製、セラ
ミック製、ガラス製、樹脂製等を挙げることができる。

加熱重合又は常温重合を行う場合は、金属製、セラミッ
ク製、ガラス製鋳型が使用でき、光重合を行う場合はガ
ラス製又は樹脂製、あるいは透光性セラミック製型を使
用することができる。

また、ベース面の合成樹脂未重合層の形成方法としては
、次の様な方法を用いることができる。

■　型枠内にコンポジットレジン未重合物を注入し、ベ
ース面のみを空気に触れた状態で重合する。

■　型枠内にコンポジットレジン未重合物を注入し、ベ
ース面に連鎖移動剤（例えば臭化物）を塗布してから重
合する。

■　前記コンポジットレジンで製作されたブラケットの
ベース面に歯科用接着剤を塗布し、この上に合成樹脂（
好ましくはコンポジットレジン）未重合物を一層圧接し
たのち、空気中で重合する。

■　前記コンポジットレジンで製作されたブラケットの
ベース面に接着剤を塗布し、この上に重合禁止剤を多量
に含有した合成樹脂（好ましくはコンポジットレジン）
未重合物を一層圧接して重合する。

■　前記コンポジットレジンで製作されたブラケットの
ベース面に接着剤を塗布し、この上に連鎖移動剤を含有
したく好ましくはコンポジットレジン）未重合物を一層
圧接して重合する。

（実施例） 次に、本発明をいくつかの実施例及び比較例によって、
詳細に説明する。

実施例１： Δ　ペース　　ブー　　ト　　　ペース　）メチルメタ
クリレート　　　　　　　１８重量部、２．２−ビス（
４−メタクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン　
　　　　　　　５２重量部、アエロジルＲ９７２（日本
アエロジル社製）１０重量部、 ガラス粉末　　　　　　　　　　　　５０重量部、Ｎ、
Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン０．３重量部、ベンゾイ
ルパーオキサイド　　　　０．３重量部、以上の混合物
を十分撹拌した後、真空脱泡を行い混合物中の気泡を完
全に取り除いた。

第１図に示すように、ポリプロピレン製の割り型枠の下
型３と側型４の内側に形成された空隙部６中へ上記混合
物ペーストをブラケットを構成する十分量供給したのち
、上型（押し型）５を挿し込みブラケット形状を何形し
た。

次いでその上型５を引き抜き、可視光線光照射器α−ラ
イト（モリタ東京製作所製）に入れて１０分間光照射を
行った。なお、この状態では型枠内の混合物ペーストは
、上型５との接触面が開放されて空気に触れているので
該面部（ベース面部）は光重合を受けない。

得られたブラケットは第２図に示すもので、光重合され
た本体１と合成樹脂未重合層のベース面部２とから成る
。

このブラケット製品のウィングの抗破折強さを以下のよ
うにして測定した。

第３図図示のごとく、ブラケット１をスーパーボンドＣ
＆Ｂ　（サンメディカル社製接着剤）１０により、樹脂
１２でその基部を包埋した生歯１１のエナメル質部表面
に接着させた後、鋼鉄製の保持具に取り付け、そして上
方からグラブ状挟持爪９でウィング部を引掛けて引っ張
る方式で、インストロン万能試験機により、ウィングが
破折又は変形した時の荷重を測定した。

測定の結果、破折強さは１４．２ｋｇであり、接着面の
剥離はなかった。

また、歯牙と同系色のため審美性にも優れていた。

実施例２： Ａベース　　ブー　　ト　　　　　ペース　）メチルメ
タクリレート　　　　　　　１８重量部、２．２−ビス
（４−メタクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン
　　　　　　　　５２重量部、アエロジルＲ９７２（日
本アエロジル社製）１０重量部、 ガラス粉末　　　　　　　　　　　　５０重量部、カン
ファーキノン　　　　　　　　０．１重量部、ヘンシイ
ルバーオキサイド　　　　０．３重量部、以上の混合物
を十分撹拌した後、加圧脱泡を行い混合物中の気泡を完
全に取り除いて、Ａペーストとした。

Ｂペース　　　　Δ　　　　ペース　）メチルメタクリ
レート　　　　　　　１８重量部、２．２−ビス（４−
メタクリロキシポリエトキシフェニル）プ、ロバン　　
　　　　　　５２重量部、アエロジルＲ９７２（日本ア
エロジル社製）１０重量部、 ガラス粉末　　　　　　　　　　　　５０重量部、ｎ−
ドデシルメルカプタン　　　　　１０重量部カンファー
キノン　　　　　　　　０．１重量部、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ル−ｐ−）ルイジン０．１重量部、以上の混合物を十分
撹拌した後、加圧脱泡を行い混合物中の気泡を完全に取
り除いて、Ｂペーストとした。

第１図に示すように、ポリプロピレン製の割り型枠の下
型３と側型４の内側に形成された空隙部６中へまずＡペ
ーストをブラケット本体を構成する十分量供給し、次い
でその上にＢペーストを薄層量圧大して後、上型５を嵌
挿し、両型枠を上下よりバネ７で締め付けて加圧してか
ら、可視光線光照射器α−ライト（モリタ東京製作所製
）に入れ、型枠内のＡ、Ｂペーストに対して１０分間光
照射を行った。

得られたブラケット（第２図参照）のウィングの抗破折
強さを以下のようにして測定した。

第３図図示のごとく、ブラケット１をスーパーボンド１
０（サンメディカル社製接着剤）により、樹脂１２でそ
の基部を包埋した生歯１１のエナメル質部表面に接着さ
せた後、鋼鉄製の保持具８に取り付け、そして上方から
グラブ状挟持爪９でウィング部を引掛けて引っ張る方式
で、インストロン万能試験機により、ウィングが破折又
は変形した時の荷重を測定した。

測定の結果、破折強さは１３．８ｋｇであり、接着面の
剥離はなかった。

また、歯牙と同系色のため審美性にも優れていた。

比較例１： これは、ブラケット本体上に未重合層からなる薄層を形
成しないもの、すなわち実施例１におけるブラケット本
体のみに相当するものである。

第１図に示すように、ポリプロピレン製の割り型枠の下
型３と側型４の内側に形成された空隙部６中へ混合物ペ
ーストをブラケット本体を構成する十分量圧入し、次い
で、上型５を嵌挿し、両型枠を上下よりバネ７で締め付
けて加圧してから、可視光線光照射器α−ライト（モリ
タ東京製作所製）に入れ、型枠内の混合物ペーストに対
して１０分間光照射を行った。得られたブラケットを実
施例１と同様に生歯のエナメル質表面に接着させ、ブラ
ケットの圧縮剪断破折強さを測定した。

その結果、このブラケットは１０．８ｋｇの荷重でブラ
ケットベース面が生歯エナメル質と剥離してしまった。

以上のことから、本発明のブラケットは機械的強度が高
く、かつ歯牙との接着強度も高いため、ブラケットウィ
ングの破折強さが比較例２．３の従来例の３倍にも及ぶ
ことが判る。

さらに、下記第１表に示すごとく、本発明のブラケット
素材は硬度、引張強さ、曲げ強さ、圧縮強さのいずれに
おいても、比較例２のポリカーボネート製ブラケット素
材よりも格段に優れていることが判った。

第１表 ※ただし、引張り強さ、曲げ強さ及び圧縮強さの単位は
、Ｍ　Ｐ　ａ　。

さらに、本発明に係る歯科矯正用ブラケットの歯牙に対
する接着力の改善については、以下に示す試験結果から
十分に満足できるものであることが判る。すなわち、得
られた各実施例、比較例のブラケットの圧縮せん断接着
強さを以下のようにして測定した。

第４図に図示するごとく、ブラケット１のベー図面にス
ーパーボンド１０（サンメディカル社製歯科用接着剤）
を塗布し、これをアクリル樹脂１２でその基部を包埋し
た生歯１１のエナメル質部表面に接着させた後、インス
トロン万能試験機によりブラケット本体１に押圧片１３
による矢印方向の圧縮応力をかけて、ブラケットのベー
スと生歯のエナメル質とが剥離した時の荷重を測定して
、圧縮せん断接着強さとした。

第２表 この結果から、本実施例のブラケットは特にその接着性
の指標としての圧縮せん断接着強さが非常に優れたもの
であることが理解できる。

したがって、本発明の歯科矯正用ブラケットは、矯正時
におけるワイヤーの強力な締付は力を受けても歯牙表面
から剥離しないものである。

（発明の効果） 以上実施例等で説明したとおり、本発明により提供され
る歯科矯正用ブラケットはウィング部において従来のも
のに比べて、数倍の大きな破折強さを有し、かつ歯牙と
の接着強度も著しく大きくなっている。そして色調も乳
白色半透明で審美性にも優れている。

したがって、従来品では機械的強度が小さいため製造で
きなかったｉよ匡ユのサイアミーズタイプやトルク付き
も製作することができ、また矯正時にワイヤーによる過
度の締着力がかかつても歯牙表面から剥離する危険も生
じない。

また、引張り強さ、曲げ強さ、圧縮強さ等の機械的緒特
性が優れていることから、ブラケットのサイズも小型の
ものとすることができるため、これを装着した場合、患
者の口腔内における違和感がかなり軽減される。

さらに、表面硬さが従来品より著しく大きいため、歯ブ
ラシ等による損傷、汚れも生じない。

初期強度だけでなく長期間装着による破折、表面汚れの
心配もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例に係る歯科矯正用ブラケットの成
形型枠の断面図、第２図は同歯科矯正用ブラケットの断
面図５及び第３図は歯科矯正用ブラケットのウィングの
破折強さを測定する方式の説明図、第４図はブラケット
の圧縮せん断接着強さを測定する方式の説明図を各々示
す。 １ニブラケット本体、２ニブラケットベース面部。 ３：下型、４：側型、５：上型、６：空隙部。 ７：バネ、８：保持具、９：挟持爪。 １０：接着剤、１１：生歯、１２：樹脂第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンポジットレジンからなる歯科矯正用ブラケッ
   トのベース面に未重合合成樹脂層が積層され、かつベー
   ス面のコンポジットレジンと未重合層とがそれらの境界
   部において、相互に混在してなることを特徴とする歯科
   矯正用ブラケット。
2. （２）未重合合成樹脂層が、歯科接着剤に対して一部溶
   解又は膨潤性のものであることを特徴とする歯科矯正用
   ブラケット。
3. （３）歯科矯正用ブラケット本体のコンポジットレジン
   が、下記（ａ）〜（ｄ）の混合物の重合硬化体からなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の歯科矯正用ブラ
   ケット。 （ａ）多官能メタクリレート及び／又は多官能アクリレ
   ート：４０〜８０重量％ （ｂ）単官能メタクリレート及び／又は単官能アクリレ
   ート：９〜５０重量％ （ｃ）フィラー：５〜８０重量％ （ｄ）重合開始剤：０．０１〜２重量％
4. （４）重合開始剤が、光増感剤とアミン又は光増感剤と
   有機過酸化物からなるものであることを特徴とする請求
   項３記載の歯科矯正用ブラケット。