JPH0230653A - Calcined calcium phosphate-based ceramic compact and production thereof - Google Patents
Calcined calcium phosphate-based ceramic compact and production thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「利用分野」
本発明は、耐酸性に優れたリン酸カルシウム系セラミッ
クス焼結体及びその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application The present invention relates to a calcium phosphate ceramic sintered body having excellent acid resistance and a method for producing the same.
「従来技術及びその問題点」
ハイドロキシアパタイトCa、oCP 04)!(OH
)z焼結体は、優れた生体親和性を有することから、従
来、人工歯根、人工骨などの生体材料として臨床の場で
用いられていた。しかし、ハイドロキシアパタイトは耐
酸性に欠けており、酸性条件下では、容易に溶解浸食さ
れるという欠点を有していた。このことは、生体内にハ
イドロキシアパタイトセラミックスから成る材料が移植
された場合、表面から侵食され、その結果、材料の機械
的強度が著しく低下する恐れのあることを示唆する。ま
た、他の分野で使用された場合でも、湿潤雰囲気では、
セラミックスの一部が溶解し、材料の特性の劣化の原因
となる可能性がある。"Prior art and its problems" Hydroxyapatite Ca, oCP 04)! (OH
) Z sintered bodies have been used in clinical settings as biomaterials for artificial tooth roots, artificial bones, etc. because they have excellent biocompatibility. However, hydroxyapatite lacks acid resistance and has the disadvantage of being easily dissolved and eroded under acidic conditions. This suggests that when a material made of hydroxyapatite ceramics is implanted into a living body, the surface may be eroded, resulting in a significant decrease in the mechanical strength of the material. Also, even when used in other fields, in a humid atmosphere,
Part of the ceramic may melt, causing deterioration of the material's properties.
一方、フッ素アパタイトがハイドロキシアパタイトに比
べて、溶解性が低いことは既に公知であり、例えば、ハ
イドロキシアパタイトを主成分とするヒトの歯の表面に
フッ素化合物を含む溶液を塗布し、表面をフッ素アパタ
イトに変化させることによって耐酸性を高め、つ蝕を防
止する試みが古くから行われ、その効果が確認されてい
る。On the other hand, it is already known that fluoroapatite has lower solubility than hydroxyapatite.For example, a solution containing a fluorine compound is applied to the surface of a human tooth whose main component is hydroxyapatite, and the surface is coated with fluoroapatite. Attempts have been made for a long time to increase acid resistance and prevent corrosion by changing it to , and its effectiveness has been confirmed.
しかし、従来、人工の歯や骨などのバイオセラミックス
として使用しうるフッ素アパタイト焼結体は、知られて
いない。However, fluoroapatite sintered bodies that can be used as bioceramics for artificial teeth, bones, etc. have not been known so far.
「発明の目的」
本発明は、耐酸性及び機械的強度に優れたリン酸カルシ
ウム系セラミックス焼結体及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。"Objective of the Invention" An object of the present invention is to provide a calcium phosphate ceramic sintered body having excellent acid resistance and mechanical strength, and a method for manufacturing the same.
「発明の構成」
本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス焼結体は
、主成分が一般式(I)
Ca+o(P 04)1.(OH)x−zXF tx(
1)〔式中Xは0.1〜1.0の数を示す〕で表わされ
るフッ素アパタイトであることを特徴とする。"Structure of the Invention" The calcium phosphate ceramic sintered body according to the present invention has the general formula (I) Ca+o(P 04) as a main component.1. (OH)x−zXF tx(
1) It is characterized by being a fluoroapatite represented by [wherein X represents a number from 0.1 to 1.0].
本発明による焼結体は、上記の一般式(I)で表わされ
るフッ素アパタイトの他に、リン酸三カルシウムを0.
1〜50重量%含んでいてもよい。The sintered body according to the present invention contains tricalcium phosphate in addition to the fluoroapatite represented by the above general formula (I).
It may be contained in an amount of 1 to 50% by weight.
しかし、リン酸三カルシウムの量が50重量%を超える
と溶解性が高くなり、好ましくない。However, if the amount of tricalcium phosphate exceeds 50% by weight, the solubility will increase, which is not preferable.
また、本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス焼
結体は、上記の一般式(I)で表わされるフッ素アパタ
イトを主成分として含む粉末を800〜1100℃で焼
結することによって製造される。Further, the calcium phosphate ceramic sintered body according to the present invention is produced by sintering powder containing fluoroapatite represented by the above general formula (I) as a main component at 800 to 1100°C.
一般式(I)で表わされるフッ素アパタイトは、特願昭
63−93191号明細書に提案したように、フッ素源
としてフッ化水素アンモニウムを用いて製造するのが好
ましい。すなわち、■フッ化水素アンモニウムを添加し
たリン酸水溶液を水酸化カルシウムスラリーに滴下する
方法、■フッ化水素アンモニウムを添加した水酸化カル
シウムスラリーにリン酸水溶液を滴下する方法、又は■
水酸化カルシウムスラリーにリン酸水溶液を滴下してハ
イドロキシアパタイトを生成させた後、フッ化水素アン
モニウム水溶液を滴下し、乾燥後、熱処理する方法によ
って製造するのが好ましい、このような湿式法の他に、
リン化合物とカルシウム化合物とフッ素化合物を所定の
割合で混合し、高温下に反応させる乾式合成法でフッ素
アパタイトを製造することもできる。いずれの方法で製
造したフッ素アパタイトを用いてもよいが、焼結時に妨
害となる不純物を含まないものを用いるべきである。The fluoroapatite represented by the general formula (I) is preferably produced using ammonium hydrogen fluoride as the fluorine source, as proposed in Japanese Patent Application No. 63-93191. That is, (1) a method of dropping an aqueous phosphoric acid solution to which ammonium hydrogen fluoride has been added to a calcium hydroxide slurry, (2) a method of dropping an aqueous phosphoric acid solution to a calcium hydroxide slurry to which ammonium hydrogen fluoride has been added, or (2)
In addition to the wet method, it is preferable to produce hydroxyapatite by dropping an aqueous solution of phosphoric acid into a calcium hydroxide slurry, followed by adding an aqueous ammonium hydrogen fluoride solution dropwise, followed by drying and heat treatment. ,
Fluorapatite can also be produced by a dry synthesis method in which a phosphorus compound, a calcium compound, and a fluorine compound are mixed at a predetermined ratio and reacted at high temperatures. Although fluoroapatite produced by any method may be used, it should be one that does not contain impurities that would interfere with sintering.
なお、フッ素アパタイトの合成の際に、カルシウム/リ
ンの比をCa/P<1,666とすることにより、リン
酸三カルシウム(Ca 3 (P O4) t )を含
む化合物を得ることができる。さらに、フッ素の含有率
を変化させることにより、ハイドロキシアパタイトの水
酸基が任意の割合でフッ素に置換されたものを得ること
ができるが、本発明においては、一般式(1)中のXが
0.1〜1.0のものを用いる。Xが0.1未満である
と、耐酸性の向上が見られないためである。Note that when synthesizing fluoroapatite, a compound containing tricalcium phosphate (Ca 3 (P O4) t ) can be obtained by setting the calcium/phosphorus ratio to Ca/P<1,666. Furthermore, by changing the fluorine content, it is possible to obtain a hydroxyapatite in which the hydroxyl groups are substituted with fluorine in any proportion, but in the present invention, X in general formula (1) is 0. 1 to 1.0 is used. This is because when X is less than 0.1, no improvement in acid resistance is observed.
上記のような湿式法で得られたフッ素アパタイトを主成
分として含む液体は、噴霧乾燥機、バンド乾燥機、真空
凍結乾燥機などを用いて公知の乾燥方法によって粉末化
し、セラミックス原料粉末とすることができる。The liquid containing fluoroapatite as a main component obtained by the wet method as described above is pulverized by a known drying method using a spray dryer, band dryer, vacuum freeze dryer, etc. to obtain a ceramic raw material powder. I can do it.
本発明方法に用いるセラミックス原料粉末は、100人
〜1000人の微細な粒子であるか、又はそれらが互い
に結合した二次粒子であり、その二次粒子の平均粒径が
0.5〜20μmであることが望ましい、これは、−次
粒子が1000人を超えたものであると、焼結活性が劣
るためである。The ceramic raw material powder used in the method of the present invention is a fine particle of 100 to 1000 particles, or a secondary particle of these particles combined with each other, and the average particle size of the secondary particle is 0.5 to 20 μm. It is desirable that the number of secondary particles is greater than 1,000, since the sintering activity will be poor if the number of secondary particles exceeds 1000.
得られたセラミックス原料粉末を、必要に応じて仮焼、
粉砕し、公知のセラミックス成形法で成形加工し、80
0〜1100℃の温度で焼結することにより焼結体を得
ることができる。The obtained ceramic raw material powder is calcined as necessary.
It is crushed, molded using a known ceramic molding method, and
A sintered body can be obtained by sintering at a temperature of 0 to 1100°C.
乾式成形法としては、例えば静水圧プレスなどを用いる
圧縮成形が用いられ、湿式成形法としては、鋳込成形、
押出成形、射出成形、シート成形などが用いられる。一
般に、これらの方法によって得られる成形体は、焼成に
よって緻密な焼結体となるが、生体材料、センサーなど
、多孔質構造が望まれる場合には、成形時に発泡工程を
組み入れたり、成形体中に焼成によって分解し揮散焼失
するような物質を所定の割合で混合するなど、公知の多
孔体の製造方法により成形する。As a dry molding method, for example, compression molding using a hydrostatic press is used, and as a wet molding method, casting molding,
Extrusion molding, injection molding, sheet molding, etc. are used. In general, the molded bodies obtained by these methods become dense sintered bodies by firing, but if a porous structure is desired, such as for biomaterials or sensors, a foaming process may be incorporated during molding, or a foaming process may be incorporated into the molded body. The porous body is formed by a known porous body manufacturing method, such as mixing a predetermined ratio of substances that decompose and volatilize during firing.
これらの成形体は、必要に応じて二次加工などの仕上げ
加工後、焼成する。焼成は、空気中で行ってもよいが、
アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気中で行ってもよ
い。また、焼成を真空、常圧、高圧(200MPa)な
どで行うこともできる。These molded bodies are fired after finishing processing such as secondary processing, if necessary. Firing may be performed in air, but
It may be carried out in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. Further, the firing can be performed under vacuum, normal pressure, high pressure (200 MPa), or the like.
フッ素アパタイト中のフッ素は、加熱によって揮発しや
すく、殊に水蒸気が存在すると、下記の反応式によりフ
ッ素の揮発率が高くなると考えられる。Fluorine in fluoroapatite is easily volatilized by heating, and especially in the presence of water vapor, it is thought that the volatilization rate of fluorine increases according to the following reaction formula.
Ca+a(P Oa>hFz + 2 H!0→Ca+
o(P Os>h(OH)z+ 2 HFさらに、この
反応によって生じたハイドロキシアパタイトが次式によ
り分解することも考えられる。Ca+a(P Oa>hFz + 2 H!0→Ca+
o(P Os>h(OH)z+ 2 HF Furthermore, it is also possible that the hydroxyapatite produced by this reaction is decomposed according to the following formula.
Ca1o(P 0n)i(OH)z −3Ca5(P
0a)t +CaO+)IzOしたがって、本発明に
おけるフッ素アパタイトを主成分とする焼結体を得るに
は、水蒸気を含まない不活性ガス雰囲気中、乾燥空気中
又は真空中で焼成を行うのが好ましいが、水蒸気を含む
空気中で焼成しても、酸化カルシウム及び/又はフッ化
カルシウムは、表面に生じるだけであるので、これらの
生成による影響は全くないか、あるいは少ない。Ca1o(P0n)i(OH)z-3Ca5(P
0a)t+CaO+)IzO Therefore, in order to obtain the sintered body mainly composed of fluoroapatite according to the present invention, it is preferable to perform the firing in an inert gas atmosphere containing no water vapor, in dry air, or in a vacuum. Even when calcined in air containing water vapor, calcium oxide and/or calcium fluoride are only generated on the surface, so there is no or little influence from their formation.
焼成温度は、800〜1100℃の範囲であるのが好ま
しい、800℃未満では、充分な焼結が起こらず、また
、1.100℃を超えると、酸化カルシウム量が多くな
りすぎ、強度が低下する傾向がある。The firing temperature is preferably in the range of 800 to 1100°C. If it is less than 800°C, sufficient sintering will not occur, and if it exceeds 1.100°C, the amount of calcium oxide will be too large and the strength will decrease. There is a tendency to
本発明の方法により緻密質焼結体を製造する場合には、
相対密度95%以上の緻密な焼結体が得られる。When producing a dense sintered body by the method of the present invention,
A dense sintered body with a relative density of 95% or more can be obtained.
従来、ハイドロキシアパタイトの場合には、相対密度9
5%以上の緻密な焼結体を得るためには通常、少なくと
も1000℃以上で焼成しなければならないことが常識
であった。しかし、本発明の方法によれば、1000°
C以下でも、ハイドロキシアパタイトと同様な結晶構造
及び物理化学的性質を有するフッ素アパタイトの焼結体
が得られることが判明した。Conventionally, in the case of hydroxyapatite, the relative density is 9
It has been common knowledge that in order to obtain a sintered body with a density of 5% or more, firing must be performed at a temperature of at least 1000°C or higher. However, according to the method of the present invention, 100°
It has been found that a sintered body of fluoroapatite having the same crystal structure and physicochemical properties as hydroxyapatite can be obtained even when the temperature is below C.
本発明の焼結体を構成する一次粒子の大きさは、0.1
〜30μmの範囲であるのが好ましい。0.1μm未満
の粒径のものは、合成が困難であり、また、30μmを
超えるものは、粒成長に伴う焼結体強度の低下が問題と
なる。The size of the primary particles constituting the sintered body of the present invention is 0.1
It is preferably in the range of ~30 μm. If the grain size is less than 0.1 μm, it is difficult to synthesize, and if the grain size exceeds 30 μm, the strength of the sintered body decreases due to grain growth.
また、力学的強度が要求される場合、多孔体より緻密体
であることが望ましいが、その際の気孔率は5%以下で
あることが望ましい、気孔率が5%を超えると、強度の
低下が著しくなるからである。In addition, when mechanical strength is required, a dense material is preferable to a porous material, but in this case, the porosity is preferably 5% or less. If the porosity exceeds 5%, the strength will decrease. This is because
しかし、バイオセラミックスやセンサーなどに本発明の
焼結体を用いる場合には、目的に応じて気孔径、気孔率
を有する多孔体であることが望ましい。バイオセラミッ
クスの場合には、少なくとも表面又は全体の気孔率が2
0〜80%で、気孔径が1μm〜2000μmであるこ
とが望まれる。However, when using the sintered body of the present invention for bioceramics, sensors, etc., it is desirable that the sintered body is a porous body having a pore size and a porosity depending on the purpose. In the case of bioceramics, the surface or overall porosity is at least 2.
It is desired that the pore size is 0 to 80% and the pore diameter is 1 μm to 2000 μm.
気孔径は10μm〜500μmであることが一層好まし
い。また、ガスセンサーなどの場合には、10人〜1o
ooo人の細孔を有するものが好ましい。More preferably, the pore diameter is 10 μm to 500 μm. In addition, in the case of gas sensors, etc., 10 people to 1 o
Preferably, the material has pores of ooo.
「発明の実施例」
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない
。"Examples of the Invention" Next, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例1
0.5M濃度の水酸化カルシウムスラリー101に撹拌
しながら28.5 gのフッ化水素アンモニウムを溶解
した0、3M濃度のリン酸水溶液1ONをローラーポン
プを用いて毎分5dの速度で滴下した0滴下終了後24
時間経過した時点で撹拌を停止し、静止状態で48時間
熟成した。生成物をスプレードライヤーで下記の条件で
乾燥し、造粒した。Example 1 A 1ON aqueous solution of 0.3M phosphoric acid in which 28.5 g of ammonium hydrogen fluoride was dissolved in a calcium hydroxide slurry 101 with a 0.5M concentration was stirred at a speed of 5 d/min using a roller pump. Dropped 0 24 hours after completion of dripping
When the time elapsed, stirring was stopped and the mixture was aged for 48 hours in a stationary state. The product was dried with a spray dryer under the following conditions and granulated.
乾燥条件
入口温度 200°C
°出口温度 80“C
乾燥速度 1.6f/h
噴霧方式 ディスクタイプアトマイザ−回転数
3000Orpm
造粒した粉末を700°Cで仮焼し、金型でプレス成形
した後、2000kg/c1iの圧力で静水圧プレスで
圧縮し、グリーン成形体を得た。この成形体を箱型電気
炉を用い、空気中で860°Cで4時間焼成したところ
、相対密度99%の緻密な焼結体が得られた。Drying conditions Inlet temperature 200°C °Outlet temperature 80"C Drying speed 1.6f/h Spraying method Disc type atomizer - rotation speed
The 3000 Orpm granulated powder was calcined at 700°C, press-molded in a mold, and then compressed in a hydrostatic press at a pressure of 2000 kg/c1i to obtain a green molded body. When this molded body was fired in air at 860° C. for 4 hours using a box-type electric furnace, a dense sintered body with a relative density of 99% was obtained.
得られた焼結体を粉砕せずに、表面をX線回折により分
析したところa軸長9.365人、C軸長6、883オ
ングストロームであり、ASTMカードのデータと一部
していることから、フッ素アパタイトであることを確認
できた。また、酸化カルシウムのピークも検出された。When the surface of the obtained sintered body was analyzed by X-ray diffraction without being crushed, the a-axis length was 9.365 angstroms, and the c-axis length was 6.883 angstroms, which partially corresponds to the data on the ASTM card. From this, it was confirmed that it was fluoroapatite. A calcium oxide peak was also detected.
この結果を第1図に示す、さらに、焼結体表面の赤外線
反射スペクトルを測定した結果を第2図に示す。ハイド
ロキシアパタイトに見られる630C1m−’付近の水
酸基による吸収が見られないことがらハイドロキシアパ
タイトの水酸基がフッ素に置換されたフッ素アパタイト
であることが確認された。また、焼結体の表面を走査電
子顕微鏡で観察したところ、−次粒子の大きさは、約0
.3μmであった。なお、焼結体を粉砕し、粉末をX線
回折により分析したところ、酸化カルシウムは検出され
なかった。The results are shown in FIG. 1, and the results of measuring the infrared reflection spectrum on the surface of the sintered body are shown in FIG. Since no absorption by hydroxyl groups near 630C1m-', which is observed in hydroxyapatite, was observed, it was confirmed that hydroxyapatite was fluoroapatite in which the hydroxyl groups of hydroxyapatite were substituted with fluorine. Furthermore, when the surface of the sintered body was observed using a scanning electron microscope, the size of the -order particles was approximately 0.
.. It was 3 μm. Note that when the sintered body was crushed and the powder was analyzed by X-ray diffraction, no calcium oxide was detected.
実施例2
実施例1においてフッ化水素アンモニウムの量を14.
25 gとして同様な方法で合成を行い、乾燥、仮焼、
成形後、成形体を空気中で1100°Cで4時間焼成し
たところ、相対密度99.9%の緻密な焼結体を得た。Example 2 In Example 1, the amount of ammonium hydrogen fluoride was changed to 14.
25 g was synthesized in the same manner, dried, calcined,
After molding, the molded body was fired in air at 1100°C for 4 hours to obtain a dense sintered body with a relative density of 99.9%.
焼結体表面のX線回折結果を第3図に示す。表面には、
アパタイトの分解によって微量の酸化カルシウムが生じ
ている。一方、焼結体を粉砕し、粉末X線回折分析を行
ったところ、酸化カルシウムのピークは検出されなかっ
た。したがって、分解は、表面の一部のみで起こったに
すぎないと考えられる。X線回折データより格子定数を
求めたところ、a軸長は9.388人、C軸長は6.8
74人であった。a軸長がハイドロキシアパタイトとフ
ッ素アパタイトの中間の値であること、及び元素分析に
より求めたフッ素の含有量が1.85%であったことか
ら、上記の焼結体は、ハイドロキシアパタイトの水酸基
の約1/2がフッ素で置換された水酸−フッ素アパタイ
トであることが分かった。Figure 3 shows the results of X-ray diffraction on the surface of the sintered body. On the surface,
Trace amounts of calcium oxide are produced by the decomposition of apatite. On the other hand, when the sintered body was crushed and subjected to powder X-ray diffraction analysis, no calcium oxide peak was detected. Therefore, it is thought that decomposition occurred only on a portion of the surface. When the lattice constants were determined from X-ray diffraction data, the a-axis length was 9.388, and the c-axis length was 6.8.
There were 74 people. The a-axis length is between hydroxyapatite and fluoroapatite, and the fluorine content determined by elemental analysis is 1.85%. It was found that about 1/2 was hydroxyl-fluoroapatite substituted with fluorine.
実施例1及び実施例2における格子定数データを第4図
に示す。The lattice constant data in Example 1 and Example 2 are shown in FIG.
実施例3
実施例1で製造した成形体を真空炉内で真空度4X10
−’トル、昇温速度200°C/時間、焼成温度900
℃、950°C及び1000℃の条件でそれぞれ焼成し
、直径的5nm、長さ22I!1TIlの焼結体を得た
。Example 3 The molded product produced in Example 1 was heated to a vacuum degree of 4×10 in a vacuum furnace.
-'tor, heating rate 200°C/hour, firing temperature 900
℃, 950℃ and 1000℃, respectively, and the diameter was 5 nm and the length was 22I! A sintered body of 1TIl was obtained.
各焼結体について、相対密度及び曲げ強度を測定し、結
果を下記の第1表に示す。The relative density and bending strength of each sintered body were measured, and the results are shown in Table 1 below.
また、1000°Cで真空焼成した上記のフッ素アパタ
イト(FApと記す)と1020°Cで大気焼成したハ
イドロキシアパタイト(HApと記す)をそれぞれ20
0dの蒸留水及びp)15の酢酸緩衝液中に10日間浸
漬した後、溶出したカルシウム濃度及びリン濃度を測定
して溶解性を調べ、結果を第2表に示す。In addition, the above-mentioned fluoroapatite (denoted as FAp) vacuum-fired at 1000°C and hydroxyapatite (denoted as HAp) fired in the air at 1020°C were each used at 20%
After 10 days of immersion in 0 d of distilled water and p) 15 acetate buffer, the solubility was determined by measuring the eluted calcium and phosphorus concentrations, and the results are shown in Table 2.
第1表
第2表
以上の実施例の結果から、ハイドロキシアパタイトの場
合、相対密度99%以上の緻密な焼結体を得るためには
、常圧焼結の場合、l050℃以上、高圧焼結の場合で
も、1000°C以上の温度が必要であったが、本発明
によれば相対密度99%以上の高密度焼結体が大気中、
真空中にかかわらず、1000 ”C以下の温度で得ら
れることが分かった。From the results of the examples shown in Table 1 and Table 2, in the case of hydroxyapatite, in order to obtain a dense sintered body with a relative density of 99% or more, in the case of normal pressure sintering, it is necessary to sinter at 1050°C or higher and at high pressure. However, according to the present invention, a high-density sintered body with a relative density of 99% or more can be heated in the atmosphere.
It has been found that it can be obtained at a temperature of 1000''C or less even in a vacuum.
また、ハイドロキシアパタイトは酢酸緩衝液中で高い溶
解性を示したが、フッ素アパタイトは、酢酸緩衝液中で
も蒸留水中と同様に低い溶解性を示す。すなわち、本発
明の焼結体は、高い耐酸性を有する。さらに、真空焼成
されたフッ素アパタイト焼結体をX線回折により分析し
たところ、表面においても酸化カルシウムは存在しない
ことが確認された。Moreover, hydroxyapatite showed high solubility in acetate buffer, but fluoroapatite showed low solubility in acetate buffer as well as in distilled water. That is, the sintered body of the present invention has high acid resistance. Furthermore, when the vacuum-fired fluoroapatite sintered body was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that no calcium oxide was present even on the surface.
実施例4
実施例1に示した方法により得たフッ素アパタイト粉末
100gを3%過酸化水素水に分散し、粘度40cp(
センチポアズ)のスラリーを調製した。本スラリーをガ
ラス容器に移し、120°Cに設定された恒温槽で48
時間かけて発泡、乾燥を行い、乾燥発泡体を得た。乾燥
発泡体を1200°Cで4時間焼成した。昇温速度は8
00”Cまで、毎時200℃、800°Cから1200
°Cまでは毎時100℃とした。焼結体を蒸留水を注水
しながらダイヤモンドカッターで切断し、1OX20X
30+msの直方体ブロックを得た。ブロックの気孔率
は約40%、気孔は直径100μm〜2000//mの
マクロポアと二次粒子間隙から成る2μm前後のミクロ
ボアから成っていた。全ての気孔は互いに連続しており
、バイオセラミックスとして理想的な構造を有していた
。Example 4 100 g of fluoroapatite powder obtained by the method shown in Example 1 was dispersed in 3% hydrogen peroxide solution, and the viscosity was 40 cp (
A slurry of centipoise was prepared. Transfer this slurry to a glass container and place it in a constant temperature bath set at 120°C for 48 hours.
Foaming and drying were performed over time to obtain a dry foam. The dried foam was fired at 1200°C for 4 hours. The heating rate is 8
00”C, 200℃/hour, 800℃ to 1200℃
°C was set at 100 °C per hour. Cut the sintered body with a diamond cutter while pouring distilled water into 1OX20X
A 30+ms rectangular block was obtained. The porosity of the block was about 40%, and the pores were composed of macropores with a diameter of 100 μm to 2000//m and micropores of about 2 μm, which were made up of gaps between secondary particles. All pores were interconnected and had an ideal structure for bioceramics.
実施例5
0.5M濃度の水酸化カルシウムスラリー101!に撹
拌しながら28.5 gのフッ化水素アンモニウムを溶
解させた。0.3M濃度のリン酸水溶液1゜2をローラ
ーポンプを用いた毎分5dの速度で滴下した。滴下終了
後、0.3M濃度のリン酸水溶液0、451を加え、2
4時間撹拌後、48時間静置熟成を行った。生成゛スラ
リーを実施例1と同様な条件で乾燥、造粒、成形後、1
050 ’Cで4時間焼成を行い、相対密度96%の緻
密体を得た。Example 5 Calcium hydroxide slurry 101 with a concentration of 0.5M! 28.5 g of ammonium hydrogen fluoride was dissolved with stirring. 1°2 of a 0.3M aqueous phosphoric acid solution was added dropwise at a rate of 5 d/min using a roller pump. After dropping, add 0.3M phosphoric acid aqueous solution 0.451,
After stirring for 4 hours, the mixture was left to mature for 48 hours. After drying, granulating and molding the resulting slurry under the same conditions as in Example 1,
Firing was performed at 050'C for 4 hours to obtain a dense body with a relative density of 96%.
焼結体を粉末X線法により分析したところ、フッ素アパ
タイトとβ−三リン酸カルシウムから成ることが確認で
きた。なお、これらの成分のメインピーク比は約7:3
であった。また、化学分析によりカルシウムとリンの比
であるCa/Pを求めたところ、その値は約1.59で
あった。When the sintered body was analyzed by powder X-ray method, it was confirmed that it was composed of fluoroapatite and β-tricalcium phosphate. The main peak ratio of these components is approximately 7:3.
Met. Further, when the ratio of calcium to phosphorus, Ca/P, was determined by chemical analysis, the value was approximately 1.59.
「発明の効果」
本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス焼結体は
、耐酸性及び機械的強度において優れ、人工歯根、人工
骨などの生体材料としてばかりでなく、ICパッケージ
基板などの電子材料の基板や耐熱部品としても有用であ
る。"Effects of the Invention" The calcium phosphate ceramic sintered body of the present invention has excellent acid resistance and mechanical strength, and can be used not only as a biomaterial such as artificial tooth roots and artificial bones, but also as a substrate for electronic materials such as IC package substrates, and as a heat-resistant material. It is also useful as a component.
また、第二成分としてリン酸三カルシウムを含む本発明
のセラミックス焼結体は、これをインブランド材料とし
て用いたとき、このリン酸三カルシウムが溶解吸収され
、新しく生じた新生骨と速やかに置換するので、骨と緊
密な結合を形成し、他の非吸収性部分(フッ素アパタイ
ト部分)がインブラント部位の形状を維持し、そこに加
えられる荷重を維持する機能を有する理想的な生体セラ
ミックスである。Furthermore, when the ceramic sintered body of the present invention containing tricalcium phosphate as a second component is used as an in-brand material, this tricalcium phosphate is dissolved and absorbed, and is quickly replaced with newly formed new bone. Therefore, it is an ideal bioceramic that forms a tight bond with the bone, and the other non-absorbable part (fluoroapatite part) maintains the shape of the implant site and maintains the load applied there. be.
第1図は実施例1で得られた焼結体の表面のX線回折図
、第2図は実施例1で得られた焼結体の表面の赤外線反
射スペクトル、第3図は実施例2で得られた焼結体の表
面のX4s回折図、第4図はフッ素化度とアパタイト結
晶の格子定数の関係を示すグラフである。FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of the surface of the sintered body obtained in Example 1, FIG. 2 is an infrared reflection spectrum of the surface of the sintered body obtained in Example 1, and FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of the surface of the sintered body obtained in Example 1. The X4s diffraction diagram of the surface of the sintered body obtained in FIG. 4 is a graph showing the relationship between the degree of fluorination and the lattice constant of apatite crystal.
Claims (7)
xF_2_x〔式中xは0.1〜1.0の数を示す〕で
表わされるフッ素アパタイトであることを特徴とするリ
ン酸カルシウム系セラミックス焼結体。1. The main component has the general formula: Ca_1_0(PO_4)_6(OH)_2_-_2_
A calcium phosphate ceramic sintered body characterized by being fluoroapatite represented by xF_2_x [in the formula, x represents a number from 0.1 to 1.0].
重量%含有する請求項1記載のリン酸カルシウム系セラ
ミックス焼結体。2. Tricalcium phosphate as second component 0.1-50
The calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 1, wherein the calcium phosphate ceramic sintered body contains % by weight.
μm〜30μmであり、気孔率が5%以下である請求項
1又は2記載のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体
。3. The size of the primary particles that make up the ceramic is 0.1
The calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 1 or 2, which has a porosity of 5% or less.
0μmである請求項1又は2記載の多孔質リン酸カルシ
ウム系セラミックス焼結体。4. Porosity is 20-80%, pore diameter is 1μm-200%
The porous calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 1 or 2, wherein the porous calcium phosphate ceramic sintered body has a diameter of 0 μm.
xF_2_x〔式中xは0.1〜1.0の数を示す〕で
表わされるフッ素アパタイトを主成分として含む粉末を
800〜1100℃で焼結することを特徴とするリン酸
カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法。5. General formula: Ca_1_0(PO_4)_6(OH)_2_-_2_
A calcium phosphate ceramic sintered body characterized by sintering a powder containing fluoroapatite as a main component represented by Production method.
で行う請求項5記載のリン酸カルシウム系セラミックス
焼結体の製造方法。6. 6. The method for producing a calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 5, wherein the sintering is performed in vacuum, dry air, or an inert gas atmosphere.
フッ化水素アンモニウムの反応によって得られたもので
ある請求項5記載のリン酸カルシウム系セラミックス焼
結体の製造方法。7. 6. The method for producing a calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 5, wherein the fluoroapatite is obtained by a reaction of calcium hydroxide, phosphoric acid, and ammonium hydrogen fluoride.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63181097A JP2696345B2 (en) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | Calcium phosphate ceramic sintered body |
| DE3912379A DE3912379A1 (en) | 1988-04-15 | 1989-04-14 | Sintered calcium phosphate ceramic and process for the production thereof |
| SE8901357A SE8901357L (en) | 1988-04-15 | 1989-04-14 | SINTERED CERAMIC MATERIALS OF CALCIUM PHOSPHATE TYPE AND PREPARATION THEREOF |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230653A true JPH0230653A (en) | 1990-02-01 |
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ID=16094782
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2696345B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022168490A (en) * | 2021-04-26 | 2022-11-08 | 京セラ株式会社 | Base station device, radio communication system, and communication control method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106904962B (en) * | 2017-02-28 | 2020-05-22 | 华南理工大学 | A kind of preparation method of bioactive zirconia dental ceramic material |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP63181097A patent/JP2696345B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2022168490A (en) * | 2021-04-26 | 2022-11-08 | 京セラ株式会社 | Base station device, radio communication system, and communication control method |
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|---|---|
| JP2696345B2 (en) | 1998-01-14 |
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