JPH0555150B2 - - Google Patents
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- JPH0555150B2 JPH0555150B2 JP61072519A JP7251986A JPH0555150B2 JP H0555150 B2 JPH0555150 B2 JP H0555150B2 JP 61072519 A JP61072519 A JP 61072519A JP 7251986 A JP7251986 A JP 7251986A JP H0555150 B2 JPH0555150 B2 JP H0555150B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/11—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
- C03C3/112—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、人工骨、人工歯根などのインプラン
ト材料として有用な無機生体材料に関するもので
あつて、さらに詳しくは、CaOとP2O5を含有す
る結晶化ガラス焼結体中にジルコニアセラミツク
を分散させたセラミツク複合材料とその製造方法
に係る。 ［従来の技術］ 骨と化学結合をつくる（バイオアクテイブ）セ
ラミツクスとしては、アパタイト焼結体やNa2O
−K2O−MgO−CaO−SiO2−P2O5系結晶化ガラ
スが知られている。また、MgO−CaO−P2O5−
SiO2系ガラスを200メツシユ以下に粉砕し、その
ガラス粉末を成形後、ガラス粉末の焼結温度域で
熱処理し、次いでアパタイト結晶［Ca10（PO4）6
（O0.5′Ｆ）2］及びウオラストナイト結晶［CaO・
SiO2］の生成温度域で熱処理して製造あれる結
晶化ガラスも知られている。この結晶化ガラスで
は、アパタイト結晶が生体親和性に寄与し、ウオ
ラストナイト結晶が機械的強度に寄与する。従つ
て、機械的強度を上げるためには、ウオラストナ
イト結晶の含有率を高めることが望ましい。そこ
で、SiO2の含有量を増やし、ウオラストナイト
結晶の析出量を増した結晶化ガラスも知られてい
る。 ところで、これらのセラミツクスの曲げ強度
は、アパタイト焼結体で、1000〜1400Kg／cm2、
Na2O−K2O−MgO−CaO−SiO2−P2O5系結晶
化ガラスで1000〜1500Kg／cm2、MgO−CaO−
P2O5−SiO2系結晶化ガラスで1200〜1400Kg／cm2
程度である。さらに、ウオラストナイトを多量に
析出させたCaO−P2O5−SiO2系、あるいはCaO
−P2O5−SiO2−MgO、Y2O3系結晶化ガラスは
1700〜2300Kg／cm2という高い曲げ強度を有してい
る。しかし、この値は人工歯根又は人工骨として
は必ずしも充分に満足できる程のものではなく、
さらに高強度な材料が要望されている。 本発明の目的は優れた生体親和性を備え、しか
も従来品よりもさらに高強度である無機生体材料
とその製造方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の無機生体材料は、重量百分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する結晶化ガラスと、ジルコニアセラミツ
クとの複合材料であつて、前記結晶化ガラス中に
前記ジルコニアセラミツクが分散されていること
を特徴としている。そして、前記結晶化ガラスの
析出結晶としては、アパタイト結晶と、ウオラス
トナイト、ジオプサイド、フオルステライト、オ
ケルマナイト及びアノルサイト等のアルカリ土類
ケイ酸塩結晶の一種または二種以上を含有し、さ
らにβ−リン酸三カルシウム結晶［β−Ca3
（PO4）2］を場合により含有する。 上記のごとき本発明の無機生体材料は、重量百
分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する200メツシユ以下のガラス粉末に、ジ
ルコニアセラミツクを体積百分率で５〜50％均一
に混合し、この混合物を所定の形に成形した後
に、この成型体を焼結し、前記ガラスからアパタ
イト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサイド、
フオルステライト、オケルマナイト及びアノルサ
イトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結晶の一
種または二種以上が析出する温度域で熱処理する
ことによつて製造することができる。 本発明に係る無機生体材料におけるガラスの組
成に関し、その量的限定理由を以下に述べる。 CaOが12％未満では、ガラス粉末の焼結性が極
端に悪くなるため、高強度な結晶化ガラスを得る
ことができない。またCaOが56％を越えるとガラ
スの失透傾向が著しくなる。従つて、CaOの含量
は12〜56％に限定される。P2O5が１％未満では、
ガラスの失透傾向が著しく、27％以上ではウオラ
ストナイト、ジオプサイド、フオルステライト、
オケルマナイト、アノルサイト等のアルカリ土類
ケイ酸塩結晶の析出量が少なくなるので、P2O5
の含量は１〜27％に限定される。SiO2が22％未
満では、ガラス粉末の焼結性が悪くなり、かつア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量も少なくなる。
またSiO2が50％を越えるとガラスが失透しやす
くなる。従つて、SiO2の含量は22〜50％に限定
される。MgOは必須成分ではないが、含む場合
は34％より多いとアパタイト結晶の生成量が少な
くなるので、34％以下に限定される。同様に、
Al2O3も必須成分ではないが、含む場合は25％よ
り多いとアパタイト結晶の生成量が少なくなるの
で、25％以下に限定される。 上記した五成分に加えて本発明のガラスは、人
体に有害ではないK2O、Li2O、Na2O、TiO2、
ZrO2、SrO、Nb2O5、Ta2O5、B2O3、F2、Y2O3
を10％以内の範囲内で一種または二種以上含有す
ることができる。これらの任意成分の合計が10％
より多いときには、アパタイト結晶及びアルカリ
土類ケイ酸塩結晶の生成量が低下してしまう場合
があるので、好ましくは10％以下とするのがよ
い。ただし、F2は５％より多いとガラスが失透
しやすくなり、またY2O3が５％より多いとアパ
タイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の生成
量が低下してしまうので、F2及びY2O3はそれぞ
れ５％以下に限定される。 本発明に係る無機生体材料を製造するにあたつ
ては、上に限定した組成範囲の母ガラス（マトリ
ツクガラス）を一旦200メツシユ以下の粒度に粉
砕し、ジルコニアセラミツクと均一に混合し、得
られた混合粉末を所望の形状に成型し、しかる後
その成型体を焼結させてからこれに結晶化処理を
施すことが肝要である。母ガラスの粒度が200メ
ツシユ以上であると、焼結体中に気孔が残りやす
く、機械的強度の大きな無機生体材料を得ること
ができない。つまり、気孔が少なく、結晶がガラ
スから均一に析出した結晶化ガラス中にジルコニ
アセラミツクが均一に分散した複合材料を得るた
めには、粒度200メツシユ以下の微細な母ガラス
粉末を用いることが重要である。さらに複合され
るジルコニアセラミツクが体積百分率で５％より
少ないと複合化による機械的強度の向上をほとん
ど望めず、50％より多いと焼結性が悪くなり、機
械的強度の向上を期待できない上に結晶化ガラス
の持つ生体親和性を充分に生かすことができな
い。よつて、ジルコニアセラミツクの配合量は体
積百分率で母ガラスの５〜50％に限定される。 本発明の方法によれば、粒度200メツシユ以下
の母ガラス粉末とジルコニアセラミツクとは任意
の公知手段で混合され、さらに公知手段で所望の
形状に成型され、しかる後、その成型体は前記ガ
ラス／ジルコニアセラミツク混合粉末の焼結温度
域で熱処理され、次いでアパタイト結晶及びアル
カリ土類ケイ酸塩結晶が析出する温度域で熱処理
される。前者の熱処理は気孔率の小さな機械的強
度の大きな複合結晶化ガラスを得るために重要で
あり、後者の熱処理はガラスからアパタイト結晶
及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶を析出させるため
に重要である。 焼結温度域はガラス／ジルコニアセラミツク混
合粉末の成型体を一定速度で加熱し、その間の熱
収縮を測定することにより求めることができる。
熱収縮の開始温度から終了温度までが焼結温度域
である。 また、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸
塩結晶の析出温度域は、ガラス／ジルコニアセラ
ミツク混合物を示差熱分析により求められる。示
差熱分析曲線に於ける発熱ピークの温度で熱処理
したガラス／ジルコニアセラミツク混合粉末のＸ
線回折データを解析することにより、それぞれの
発熱ピークに対応する析出結晶を同定し、その発
熱温度から発熱終了温度までをそれぞれの結晶の
析出温度域とする。 熱処理方法としては任意の公知手段を用いて良
いが、ホツトプレスやHIP（熱間静水圧プレス）
を用いると、焼結がより促進されて気孔が少なく
なり、より機械的強度の大きいものが得られる。 母ガラスに混合するジルコニアセラミツクは、
市販の安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア
のどちらでもよく、さらには、その両方を併用し
てもよい。ジルコニアセラミツクの配合によつて
結晶化ガラスが強化される理由は、安定化ジルコ
ニアを用いた場合では、結晶化ガラスと安定化ジ
ルコニア粒子との熱膨張係数の違いによつて結晶
化ガラスに圧縮応力がかかるためであるので、結
晶化ガラスの熱膨張係数は安定化ジルコニアの熱
膨張係数と同程度か、それより小さいものが望ま
しい。部分安定化ジルコニアを用いた場合ではジ
ルコニアのマルテンサイト型変態によるものと思
われる。当然のことながら、安定化ジルコニアと
部分安定化ジルコニアの両方を併用した場合に
は、両者の強化作用が同時発現される。 母ガラスに混合するジルコニアセラミツクは、
粉末状でもフアイバ（ウイスカを含む）状でもよ
い。粉末状のジルコニアセラミツクを用いると上
記のごとく結晶化ガラスが強化され、フアイバ状
のジルコニアセラミツクを用いると、上記のごと
く結晶化ガラスが強化されるのに加えて、フアイ
バが材料に加わる応力を担うため、さらに機械的
強度の向上が期待できる。よつて、粉末状とフア
イバ状のジルコニアセラミツクを混合して用いて
も結晶化ガラスを強化できる。ただし、混合する
ジルコニアセラミツクが粉末の場合には、その粉
末の粒径は200メツシユ以下でなければならない。
ジルコニアセラミツク粉末が200メツシユより大
きいと、焼結体中に気孔が残りやすく、機械的強
度の大きな無機生体材料が得られない。つまり、
気孔が少なく、結晶がガラスから均一に析出した
結晶化ガラス中にジルコニアセラミツクが均一に
分散した複合材料を得るには、粒度200メツシユ
以下の微細なガラス粉末と200メツシユ以下のジ
ルコニアセラミツク微粉末を用いることが重要で
ある。 ［実施例］ 酸化物、炭酸塩、リン酸塩、水和物、フツ化物
などを原料に用いて、次表に示す組成に相当する
ガラスのバツチを調合し、これを白金ルツボに入
れて1450〜1550℃で１時間溶融した。次いで融液
を水中に投入して急冷し、乾燥後、ボールミルに
入れて20μｍ以下の粒度に粉砕した。これに市販
の粉末状又はフアイバ状ジルコニアセラミツクを
添加し、さらにボールミルを用いて数時間湿式混
合し、乾燥した。 得られた混合物を黒鉛型に入れ、300Kg／cm2の
圧力をかけながら、室温から1150℃まで一定の昇
温速度３℃／minで加熱し、1150℃で２時間保持
して成型体の焼結と結晶化を行なつた。しかる
後、炉内で室温まで冷却し、複合材料を得た。 こうして製造された各複合材料の破断面を
SEMで観察したところ、いずれも気孔の少ない
緻密な組織であつた。また、これら複合材料を粉
砕し、粉末Ｘ線回折により析出結晶相を同定し
た。さらに、複合材料を300番のダイアモンド砥
石で直径３〜５mmの丸棒に加工し、三点曲げ強度
試験を行なつた。ガラス組成、ジルコニアセラミ
ツクの種類、ジルコイアセラミツクの配合量（ガ
ラスに対する体積百分率）、析出結晶相及び三点
曲げ強度を次表に示す。 表から明らかなように、本発明の無機生体材料
は2300〜3300Kg／cm2という高い曲げ強度を有して
いる。
ト材料として有用な無機生体材料に関するもので
あつて、さらに詳しくは、CaOとP2O5を含有す
る結晶化ガラス焼結体中にジルコニアセラミツク
を分散させたセラミツク複合材料とその製造方法
に係る。 ［従来の技術］ 骨と化学結合をつくる（バイオアクテイブ）セ
ラミツクスとしては、アパタイト焼結体やNa2O
−K2O−MgO−CaO−SiO2−P2O5系結晶化ガラ
スが知られている。また、MgO−CaO−P2O5−
SiO2系ガラスを200メツシユ以下に粉砕し、その
ガラス粉末を成形後、ガラス粉末の焼結温度域で
熱処理し、次いでアパタイト結晶［Ca10（PO4）6
（O0.5′Ｆ）2］及びウオラストナイト結晶［CaO・
SiO2］の生成温度域で熱処理して製造あれる結
晶化ガラスも知られている。この結晶化ガラスで
は、アパタイト結晶が生体親和性に寄与し、ウオ
ラストナイト結晶が機械的強度に寄与する。従つ
て、機械的強度を上げるためには、ウオラストナ
イト結晶の含有率を高めることが望ましい。そこ
で、SiO2の含有量を増やし、ウオラストナイト
結晶の析出量を増した結晶化ガラスも知られてい
る。 ところで、これらのセラミツクスの曲げ強度
は、アパタイト焼結体で、1000〜1400Kg／cm2、
Na2O−K2O−MgO−CaO−SiO2−P2O5系結晶
化ガラスで1000〜1500Kg／cm2、MgO−CaO−
P2O5−SiO2系結晶化ガラスで1200〜1400Kg／cm2
程度である。さらに、ウオラストナイトを多量に
析出させたCaO−P2O5−SiO2系、あるいはCaO
−P2O5−SiO2−MgO、Y2O3系結晶化ガラスは
1700〜2300Kg／cm2という高い曲げ強度を有してい
る。しかし、この値は人工歯根又は人工骨として
は必ずしも充分に満足できる程のものではなく、
さらに高強度な材料が要望されている。 本発明の目的は優れた生体親和性を備え、しか
も従来品よりもさらに高強度である無機生体材料
とその製造方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の無機生体材料は、重量百分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する結晶化ガラスと、ジルコニアセラミツ
クとの複合材料であつて、前記結晶化ガラス中に
前記ジルコニアセラミツクが分散されていること
を特徴としている。そして、前記結晶化ガラスの
析出結晶としては、アパタイト結晶と、ウオラス
トナイト、ジオプサイド、フオルステライト、オ
ケルマナイト及びアノルサイト等のアルカリ土類
ケイ酸塩結晶の一種または二種以上を含有し、さ
らにβ−リン酸三カルシウム結晶［β−Ca3
（PO4）2］を場合により含有する。 上記のごとき本発明の無機生体材料は、重量百
分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する200メツシユ以下のガラス粉末に、ジ
ルコニアセラミツクを体積百分率で５〜50％均一
に混合し、この混合物を所定の形に成形した後
に、この成型体を焼結し、前記ガラスからアパタ
イト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサイド、
フオルステライト、オケルマナイト及びアノルサ
イトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結晶の一
種または二種以上が析出する温度域で熱処理する
ことによつて製造することができる。 本発明に係る無機生体材料におけるガラスの組
成に関し、その量的限定理由を以下に述べる。 CaOが12％未満では、ガラス粉末の焼結性が極
端に悪くなるため、高強度な結晶化ガラスを得る
ことができない。またCaOが56％を越えるとガラ
スの失透傾向が著しくなる。従つて、CaOの含量
は12〜56％に限定される。P2O5が１％未満では、
ガラスの失透傾向が著しく、27％以上ではウオラ
ストナイト、ジオプサイド、フオルステライト、
オケルマナイト、アノルサイト等のアルカリ土類
ケイ酸塩結晶の析出量が少なくなるので、P2O5
の含量は１〜27％に限定される。SiO2が22％未
満では、ガラス粉末の焼結性が悪くなり、かつア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量も少なくなる。
またSiO2が50％を越えるとガラスが失透しやす
くなる。従つて、SiO2の含量は22〜50％に限定
される。MgOは必須成分ではないが、含む場合
は34％より多いとアパタイト結晶の生成量が少な
くなるので、34％以下に限定される。同様に、
Al2O3も必須成分ではないが、含む場合は25％よ
り多いとアパタイト結晶の生成量が少なくなるの
で、25％以下に限定される。 上記した五成分に加えて本発明のガラスは、人
体に有害ではないK2O、Li2O、Na2O、TiO2、
ZrO2、SrO、Nb2O5、Ta2O5、B2O3、F2、Y2O3
を10％以内の範囲内で一種または二種以上含有す
ることができる。これらの任意成分の合計が10％
より多いときには、アパタイト結晶及びアルカリ
土類ケイ酸塩結晶の生成量が低下してしまう場合
があるので、好ましくは10％以下とするのがよ
い。ただし、F2は５％より多いとガラスが失透
しやすくなり、またY2O3が５％より多いとアパ
タイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の生成
量が低下してしまうので、F2及びY2O3はそれぞ
れ５％以下に限定される。 本発明に係る無機生体材料を製造するにあたつ
ては、上に限定した組成範囲の母ガラス（マトリ
ツクガラス）を一旦200メツシユ以下の粒度に粉
砕し、ジルコニアセラミツクと均一に混合し、得
られた混合粉末を所望の形状に成型し、しかる後
その成型体を焼結させてからこれに結晶化処理を
施すことが肝要である。母ガラスの粒度が200メ
ツシユ以上であると、焼結体中に気孔が残りやす
く、機械的強度の大きな無機生体材料を得ること
ができない。つまり、気孔が少なく、結晶がガラ
スから均一に析出した結晶化ガラス中にジルコニ
アセラミツクが均一に分散した複合材料を得るた
めには、粒度200メツシユ以下の微細な母ガラス
粉末を用いることが重要である。さらに複合され
るジルコニアセラミツクが体積百分率で５％より
少ないと複合化による機械的強度の向上をほとん
ど望めず、50％より多いと焼結性が悪くなり、機
械的強度の向上を期待できない上に結晶化ガラス
の持つ生体親和性を充分に生かすことができな
い。よつて、ジルコニアセラミツクの配合量は体
積百分率で母ガラスの５〜50％に限定される。 本発明の方法によれば、粒度200メツシユ以下
の母ガラス粉末とジルコニアセラミツクとは任意
の公知手段で混合され、さらに公知手段で所望の
形状に成型され、しかる後、その成型体は前記ガ
ラス／ジルコニアセラミツク混合粉末の焼結温度
域で熱処理され、次いでアパタイト結晶及びアル
カリ土類ケイ酸塩結晶が析出する温度域で熱処理
される。前者の熱処理は気孔率の小さな機械的強
度の大きな複合結晶化ガラスを得るために重要で
あり、後者の熱処理はガラスからアパタイト結晶
及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶を析出させるため
に重要である。 焼結温度域はガラス／ジルコニアセラミツク混
合粉末の成型体を一定速度で加熱し、その間の熱
収縮を測定することにより求めることができる。
熱収縮の開始温度から終了温度までが焼結温度域
である。 また、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸
塩結晶の析出温度域は、ガラス／ジルコニアセラ
ミツク混合物を示差熱分析により求められる。示
差熱分析曲線に於ける発熱ピークの温度で熱処理
したガラス／ジルコニアセラミツク混合粉末のＸ
線回折データを解析することにより、それぞれの
発熱ピークに対応する析出結晶を同定し、その発
熱温度から発熱終了温度までをそれぞれの結晶の
析出温度域とする。 熱処理方法としては任意の公知手段を用いて良
いが、ホツトプレスやHIP（熱間静水圧プレス）
を用いると、焼結がより促進されて気孔が少なく
なり、より機械的強度の大きいものが得られる。 母ガラスに混合するジルコニアセラミツクは、
市販の安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア
のどちらでもよく、さらには、その両方を併用し
てもよい。ジルコニアセラミツクの配合によつて
結晶化ガラスが強化される理由は、安定化ジルコ
ニアを用いた場合では、結晶化ガラスと安定化ジ
ルコニア粒子との熱膨張係数の違いによつて結晶
化ガラスに圧縮応力がかかるためであるので、結
晶化ガラスの熱膨張係数は安定化ジルコニアの熱
膨張係数と同程度か、それより小さいものが望ま
しい。部分安定化ジルコニアを用いた場合ではジ
ルコニアのマルテンサイト型変態によるものと思
われる。当然のことながら、安定化ジルコニアと
部分安定化ジルコニアの両方を併用した場合に
は、両者の強化作用が同時発現される。 母ガラスに混合するジルコニアセラミツクは、
粉末状でもフアイバ（ウイスカを含む）状でもよ
い。粉末状のジルコニアセラミツクを用いると上
記のごとく結晶化ガラスが強化され、フアイバ状
のジルコニアセラミツクを用いると、上記のごと
く結晶化ガラスが強化されるのに加えて、フアイ
バが材料に加わる応力を担うため、さらに機械的
強度の向上が期待できる。よつて、粉末状とフア
イバ状のジルコニアセラミツクを混合して用いて
も結晶化ガラスを強化できる。ただし、混合する
ジルコニアセラミツクが粉末の場合には、その粉
末の粒径は200メツシユ以下でなければならない。
ジルコニアセラミツク粉末が200メツシユより大
きいと、焼結体中に気孔が残りやすく、機械的強
度の大きな無機生体材料が得られない。つまり、
気孔が少なく、結晶がガラスから均一に析出した
結晶化ガラス中にジルコニアセラミツクが均一に
分散した複合材料を得るには、粒度200メツシユ
以下の微細なガラス粉末と200メツシユ以下のジ
ルコニアセラミツク微粉末を用いることが重要で
ある。 ［実施例］ 酸化物、炭酸塩、リン酸塩、水和物、フツ化物
などを原料に用いて、次表に示す組成に相当する
ガラスのバツチを調合し、これを白金ルツボに入
れて1450〜1550℃で１時間溶融した。次いで融液
を水中に投入して急冷し、乾燥後、ボールミルに
入れて20μｍ以下の粒度に粉砕した。これに市販
の粉末状又はフアイバ状ジルコニアセラミツクを
添加し、さらにボールミルを用いて数時間湿式混
合し、乾燥した。 得られた混合物を黒鉛型に入れ、300Kg／cm2の
圧力をかけながら、室温から1150℃まで一定の昇
温速度３℃／minで加熱し、1150℃で２時間保持
して成型体の焼結と結晶化を行なつた。しかる
後、炉内で室温まで冷却し、複合材料を得た。 こうして製造された各複合材料の破断面を
SEMで観察したところ、いずれも気孔の少ない
緻密な組織であつた。また、これら複合材料を粉
砕し、粉末Ｘ線回折により析出結晶相を同定し
た。さらに、複合材料を300番のダイアモンド砥
石で直径３〜５mmの丸棒に加工し、三点曲げ強度
試験を行なつた。ガラス組成、ジルコニアセラミ
ツクの種類、ジルコイアセラミツクの配合量（ガ
ラスに対する体積百分率）、析出結晶相及び三点
曲げ強度を次表に示す。 表から明らかなように、本発明の無機生体材料
は2300〜3300Kg／cm2という高い曲げ強度を有して
いる。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
［発明の効果］
本発明の無機生体材料は骨と化学的に結合する
のに必要なCaOとP2O5を含有し、しかも2300〜
3300Kg／cm2という非常に高い曲げ強度を有してい
るので、人工骨用及び人工歯根用生体材料として
極めて有用である。
のに必要なCaOとP2O5を含有し、しかも2300〜
3300Kg／cm2という非常に高い曲げ強度を有してい
るので、人工骨用及び人工歯根用生体材料として
極めて有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量百分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する結晶化ガラスと、ジルコニアセラミツ
クとの複合材料であつて、前記結晶化ガラス中に
前記ジルコニアセラミツクが分散されていること
を特徴とする無機生体材料。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の結晶化ガラスが
アパタイト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサ
イド、フオルステライト、オケルマナイト及びア
ノルサイトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結
晶の一種または二種以上を含有することを特徴と
する無機生体材料。 ３ 重量百分率で CaO 12〜56 P2O5 １〜27 SiO2 22〜50 MgO ０〜34 Al2O3 ０〜25 K2O ０〜10 Li2O ０〜10 Na2O ０〜10 TiO2 ０〜10 ZrO2 ０〜10 SrO ０〜10 Nb2O5 ０〜10 Ta2O5 ０〜10 B2O3 ０〜10 F2 ０〜５ Y2O3 ０〜５ の範囲で上記成分を含有し、CaO、P2O5、SiO2、
MgO及びAl2O3の含有量合計が90％以上である組
成を有する200メツシユ以下のガラス粉末に、ジ
ルコニアセラミツクを体積百分率で５〜50％均一
に混合し、この混合物を所定の形に成型した後
に、この成型体を焼結し、前記ガラスからアパタ
イト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサイド、
フオルステライト、オケルマナイト及びアノルサ
イトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結晶の一
種または二種以上が析出する温度域で熱処理する
ことを特徴とする無機生体材料の製造方法。 ４ ジルコニアセラミツクの形状が、粉末及び／
又はフアイバであることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の無機生体材料の製造方法。 ５ ジルコニアセラミツクの粒径が200メツシユ
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の無機生体材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072519A JPS62231668A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 無機生体材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072519A JPS62231668A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 無機生体材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231668A JPS62231668A (ja) | 1987-10-12 |
| JPH0555150B2 true JPH0555150B2 (ja) | 1993-08-16 |
Family
ID=13491657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61072519A Granted JPS62231668A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 無機生体材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62231668A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01145064A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-07 | Hoya Corp | 無機生体材料の製造方法 |
| JPH01171560A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-06 | Kyocera Corp | 生体用リン酸カルシウム系結晶化ガラス |
| US5273574A (en) * | 1992-09-09 | 1993-12-28 | Mion International Corporation | Bond between amalgam and glass ionomer cement |
| US5622552A (en) * | 1991-08-22 | 1997-04-22 | Mion International Corp. | Glass ionomer cement compositions and restorative methods |
| JP2652781B2 (ja) * | 1994-11-30 | 1997-09-10 | ティーディーケイ株式会社 | ガラス材、生体組織代替材および歯列矯正材 |
| JP2652006B2 (ja) * | 1994-12-26 | 1997-09-10 | 東和電化工業株式会社 | セラミック成型品及びその製造法 |
| FR2918658B1 (fr) * | 2007-07-09 | 2010-12-03 | Centre Nat Rech Scient | Verres bioactifs dopes en strontium. |
| KR101724592B1 (ko) * | 2014-11-28 | 2017-04-11 | 주식회사 바이오알파 | 월라스토나이트, 히드록시아파타이트 및 에커마나이트를 포함하는 고강도 결정화 유리 세라믹 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57191252A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-25 | Univ Kyoto | Crystallized glass for artificial bone and its preparation |
| JPS60131849A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Hoya Corp | アパタイト結晶を多量に含む高強度結晶化ガラスおよびその製造方法 |
-
1986
- 1986-04-01 JP JP61072519A patent/JPS62231668A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62231668A (ja) | 1987-10-12 |
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