JPH08763B2 - 歯科用埋没材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、チタンおよびチタン
合金等の融点が高い金属の鋳造に好適な歯科用埋没材に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯科鋳造においては、金合金、銀合金、
Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が使用されていた
が、最近では純チタンやチタン合金が細胞組織との親和
性に優れているとの理由で広く使用されるようになって
きた。そして、この高融点の純チタンやチタン合金の鋳
造用鋳型材として、カルシアをメチルアルコールで練和
したもの、結合材としてマグネシアセメントを使用する
もの、結合材としてリン酸塩（例えば、第一リン酸アン
モニウム、第一リン酸ナトリウム等）およびリン酸イオ
ンと反応し易い塩基性金属酸化物（例えば、マグネシ
ア、カルシア、酸化亜鉛等）の混合物を使用するもの、
耐火材としてアルミナ、ジルコン、ジルコニア、カルシ
ア、スピネル、ムライト、マグネシア等を使用したも
の、また耐火材として石英、クリストバライト、トリデ
ィマイト等の無水ケイ酸を使用したもの等が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】カルシアをメチルアル
コールで練和した鋳型材は、カルシアが空気中の水分と
反応して水酸化カルシウムに変化するため、保存安定性
に欠けて取扱いが困難であった。また、マグネシアセメ
ントを結合材とする鋳型材は、マグネシアセメントの一
構成成分である塩化マグネシウムが高温で分解して塩素
ガスを発生し、これが電気炉を故障させるため、その取
扱いが困難であった。

【０００４】また、リン酸塩および金属酸化物の混合物
を結合材としたものは、リン酸塩中のリンが鋳造体の表
面に浸入して厚い反応層を形成し、表面硬度を高く、脆
くしてチタンの性質を低下させるという問題があった。
また、リン酸塩として第一リン酸アンモニウムおよび第
一リン酸ナトリウムが使用されるが、後者は空気中の水
分と結合して潮解する欠点があった。そして、上記の耐
火材、リン酸塩および金属酸化物の３成分は、水または
コロイダルシリカゾルで練和して鋳型に成形されるが、
いずれの場合も、鋳造体の表面が粗くなっていた。

【０００５】また、耐火材としてアルミナ等を使用した
ものは、チタンやチタン合金に対して熱力学的に安定で
あるが、熱膨張率が小さいためにチタンやチタン合金の
熱収縮を補償することができず、鋳造品が必要寸法より
も小さくなるという問題があった。なお、ジルコニウ
ム、アルミニウム等の金属粉末を鋳型材に加え、加熱焼
成時に上記金属粉末が酸化膨張することを利用してチタ
ン等の熱収縮を補償することが知られているが、ジルコ
ニウムは高価であり、かつその酸化程度の不均一により
膨張が不均一になるため実用的でなく、一方、ジルコニ
ウム以外の金属粉末は、水と反応して鋳型内に気泡を発
生し、また鋳型の加熱焼成時にクラックを生じ、鋳肌が
不良となり、更に金属の種類によっては発火性があり、
実用的でなかった。

【０００６】また、耐火材として石英等の無水ケイ酸を
使用したものは、熱膨張が大きく、チタン、チタン合金
の熱収縮を容易に補償することができる反面、チタン溶
湯に濡れ易く、また反応し易い性質を有するため、鋳造
品の表面に反応層を形成して表面硬度を上昇させ、チタ
ンを脆くする等して性質を低下させ、かつ鋳肌不良やガ
ス欠陥を生じ易いという問題があった。

【０００７】上記のような問題を解決するため、耐火
材、リン酸塩および塩基性金属酸化物からなる、いわゆ
るリン酸塩系の歯科用埋没材において、リン酸塩として
の第一リン酸アンモニウムの使用量を従来よりも少な
く、上記の耐火材、第一リン酸アンモニウムおよび塩基
性金属酸化物の合計量の３〜５重量％とし、練和液に使
用するコロイダルシリカの粒径を従来よりも大きく４０
ｍμ以上にすることが試みられ、鋳造体表面の反応層を
薄くし、表面粗さを小さくし、寸法精度を向上すること
かできたが、ガス欠陥、すなわち鋳造体表面に窪みの発
生するのを防止することはできなかった。

【０００８】この発明は、上記のリン酸塩系歯科用埋没
材および耐火材としてマグネシアを使用し、結合材とし
てアルミナセメントを使用した歯科用埋没材等におい
て、耐火材にチタン酸アルミニウムを添加することによ
り、チタンまたはチタン合金からなる鋳造体表面のガス
欠陥を大幅に改善するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
少なくとも２種類の耐火材、結合材および練和液からな
る歯科用埋没材において、上記の耐火材中にチタン酸ア
ルミニウムが含有され、その配合量が耐火材および結合
材の合計量に対して１〜３０重量％、好ましくは１〜１
５重量％であることを特徴とする歯科用埋没材である。

【００１０】この発明の埋没材は、結合材がリン酸塩と
塩基性金属酸化物とからなり、練和液にコロイダルシリ
カゾルを使用したリン酸塩系埋没材でもよく、また耐火
材が主としてマグネシアからなり、結合材にアルミナセ
メントを、また練和液に水を使用したもののいずれでも
よい。なお、アルミナセメントを結合材に使用する場
合、その配合量は耐火材および結合材の合計量に対し１
０〜２０重量％が好ましい。

【００１１】リン酸塩系の埋没材を使用する場合は、リ
ン酸塩にリン酸アンモニウムを、塩基性金属酸化物にマ
グネシアをそれぞれ使用し、上記リン酸アンモニウムの
含有量を耐火材および結合材の合計量に対して３〜５重
量％と従来の７〜２０重量％よりも少なくし、コロイダ
ルシリカとして粒径が従来の１０〜２０ｍμに比して大
きい４０ｍμ以上のものを使用することが好ましい。そ
して、この場合の耐火材は、石英、クリストバライトお
よびトリディマイトのいずれか一種以上を主成分として
使用し、これにアルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムラ
イトおよびスピネルのいずれか一種以上を若干量加える
ことが好ましい。

【００１２】

【作用】耐火材および結合材の合計量に対し１〜３０重
量％、特に１５重量％以下のチタン酸アルミニウムを加
えると、このチタン酸アルミニウムが低熱膨張性であ
り、熱伝導性が低く、耐熱衝撃性に優れると共に、融点
が非常に高く、１８６０℃であるため、石英、クリスト
バライト、トリディマイト等を使用した鋳型材において
もチタン溶湯との濡れ性が低下し、鋳肌不良およびガス
欠陥の発生を防止する。ただし、チタン酸アルミニウム
の配合量が１％未満では効果がなく、反対に３０％を超
えると、鋳型材の加熱膨張が小さくなって鋳造品の寸法
精度を確保できなくなり、かつ鋳型が高価になる。

【００１３】リン酸塩系埋没材を使用し、そのリン酸塩
として第一リン酸アンモニウムを使用し、その使用量を
耐火材および結合材の合計量の３〜５重量％に少なくし
た場合は、チタンまたはチタン合金からなる鋳造体の表
面に対するリンの浸入量が少なく、反応層の厚みが薄く
なり、チタンの性能低下が生じない。この場合に、練和
液としてコロイダルシリカゾルを使用することによりコ
ロイダルシリカゾルが結合材として作用し、そのため第
一リン酸アンモニウムの配合量を少なくしているにもか
かわらず、鋳型の強度が補償される。そして、コロイダ
ルシリカとして粒径４０ｍμ以上のものを使用すること
により、一般に粒径１０〜１７０μの耐火材で構成され
る鋳型の表面の凹部がコロイダルシリカで埋められ、上
記反応層の生成が抑制されると共に、鋳造品の表面粗さ
が小さくなり、表面平滑な鋳造品が得られる。

【００１４】ただし、第一リン酸アンモニウムの配合量
が３重量％未満の場合は、得られた鋳型の強度が不足
し、鋳造時の鋳造圧に耐えられなくて鋳造不能になり、
反対に５重量％を超えた場合は、チタンまたはチタン合
金を鋳造した際に鋳造品表面の反応層が厚くなり、表面
が硬く、脆くなり、チタン鋳造品の特性が発揮されな
い。また、コロイダルシリカの粒径が４０ｍμ未満の場
合は、鋳造品表面の反応層が厚くなり、かつ表面粗さが
大きくなる。

【００１５】なお、金属酸化物として特にマグネシアを
使用した場合は、カルシアや酸化亜鉛の使用時に比して
空中安定性および耐熱性の双方が良好になる。また、耐
火材として石英、クリストバライトおよびトリディマイ
トのいずれか一種以上を主成分として使用すると、これ
らの熱膨張が大きいため、チタンおよびチタン合金の熱
収縮を容易に補償することができ、これにアルミナ、ジ
ルコン、ジルコニア、ムライトおよびスピネルのいずれ
か一種以上を若干量加えることにより、上記の石英、ク
リストバライトおよびトリディマイトの欠点（チタン溶
湯で濡れ易く、チタンと反応し易い）を補うことができ
る。

【００１６】一方、耐火材に主としてマグネシアを使用
し、結合材にアルミナセメントを使用した場合は、マグ
ネシアが溶融チタンと全く反応しないため、表面が美し
い金属色に輝き、表面粗さが低い鋳造品が得られる。た
だし、マグネシアの含有量が減少してアルミナセメント
の含有量が３０重量％を超えると、上記の特長が失われ
る。

【００１７】

【実施例】リン酸塩系埋没材を使用して実験した。すな
わち、結合材として第一リン酸アンモニウムおよびマグ
ネシアを、また耐火材としてジルコン、アルミナ、ジル
コニア、ムライト、スピネル、石英およびクリストバラ
イトを用意し、その組合わせおよび配合量（重量％）を
種々に設定し、水またはコロイダルシリカゾルで練和し
て鋳型を作り、チタン製の歯冠を鋳造し、得られた鋳造
品の反応層の厚み、ガス欠陥、表面粗さ、寸法精度を比
較した。第１リン酸アンモニウムの配合量を多くした実
験例１〜５の結果を表１に示す。

【００１８】 表 １ 実験例番号 １ ２ ３ ４ ５ リン酸アンモニウム（％） 15 10 10 10 10 マグネシア（％） 15 10 10 10 10 ジルコン（％） − 40 40 40 40 石英（％） 50 20 20 20 20 クリストバライト（％） 20 20 20 20 20 練和液の種類、粒径（ｍμ） 水 水 10〜20 40〜50 80〜100 反応層 × × × △ 〇 ガス欠陥 × × × × × 鋳造体表面粗さ × △ △ △ 〇 寸法精度 △ 〇 ◎ ◎ ◎

【００１９】ただし、表中の練和液の種類、粒径の欄に
おける数字はコロイダルシリカの粒径（ｍμ）を示す。
また、反応層は、ほとんど研磨不要のものを◎、若干の
研磨が必要なものを〇、かなりの研磨が必要なものを
△、反応層が厚くて使用不可能なものを×でそれぞれ示
した。また、ガス欠陥は、表面にほとんど窪みが生じな
いものを◎、生じた窪みが極めて小さいものを〇、やや
大きいものを△、非常に大きくて使用できないものを×
とした。また、表面粗さは十点平均粗さＲｚ１０μ未満
を◎、１０μ以上１５μ未満を〇、１５μ以上２０μ未
満を△、２０μ以上を×とした。また、寸法精度は、ほ
ぼ設計どおりのものを◎、若干小さいものを〇、非常に
小さいものを△、小さ過ぎて使用できないものを×とし
た。

【００２０】上記の表１で明らかなように、実験例１は
練和液に水を使用しているため、鋳造体の表面粗さが大
きく、寸法精度も低い。そして、練和液としてコロイダ
ルシリカゾルを使用した実験例３〜５は、表面粗さおよ
び寸法精度が改善され、コロイダルシリカの粒径を大き
くするに従って反応層も改善され、特に粒径が８０〜１
００ｍμのコロイダルシリカを使用した実験例５は、反
応層および表面粗さの双方に改善が認められた。ただ
し、ガス欠陥は、いずれも不良であった。

【００２１】次に、上記の実験例５における第一リン酸
アンモニウム、マグネシア、ジルコンの配合量を減少
し、石英の配合量を増大して実験例６〜８の鋳造を行
い、上記同様に鋳造品の性能を比較した。その結果を表
２に示す。

【００２２】 表 ２ 実験例番号 ６ ７ ８ リン酸アンモニウム（％） ５ ３ ２ マグネシア（％） ５ ４ ３ ジルコン（％） 10 10 10 石英（％） 20 65 68 クリストバライト（％） 15 15 15 練和液の種類、粒径（ｍμ） 80〜100 80〜100 80〜100 反応層 ◎ ◎ 鋳 ガス欠陥 × × 造 鋳造体表面粗さ ◎ ◎ 不 寸法精度 ◎ ◎ 能

【００２３】上記の表３で明らかなように、第一リン酸
アンモニウムの配合量を３〜５％にした実験例６、７
は、反応層、表面粗さおよび寸法精度の全てが良好であ
ったのに対し、第一リン酸アンモニウムの配合量を２％
に少なくした実験例８は、鋳型の強度が不足して鋳造不
能であった。ただし、ガス欠陥に関する改善は認められ
なかった。

【００２４】次に、上記実験例６における石英の一部を
他の耐火材に置換して実験例９〜１２の鋳造実験を行っ
た。その結果を下記の表３に示す。

【００２５】 表 ３ 実験例番号 9 10 11 12 リン酸アンモニウム（％） 5 同 同 同 マグネシア（％） 5 同 同 同 ジルコン（％） 10 同 同 同 アルミナ（％） 5 − − − ジルコニア（％） − 5 − − ムライト（％） − − 5 − スピネル（％） − − − 5 石英（％） 60 同 同 同 クリストバライト（％） 15 同 同 同 練和液の種類、粒径（ｍμ） 80〜100 同 同 同 反応層 〇 ◎ ◎ ◎ ガス欠陥 △ △ △ △ 鋳造体表面粗さ ◎ ◎ ◎ ◎ 寸法精度 ◎ ◎ ◎ ◎

【００２６】上記の表３で明らかなように、石英の一部
をアルミナ、ジルコニア、ムライトまたはスピネルで置
換することにより、ガス欠陥が若干改善された。しか
し、ガス欠陥に関しては改善が不十分であった。

【００２７】次に、実験例１０における石英の一部をチ
タン酸アルミニウムに置換して実験例１３〜１８の鋳造
実験を行った。その結果を下記の表４に示す。

【００２８】 表 ４ 実験例番号 13 14 15 16 17 18 リン酸アンモニウム（％） 5 同 同 同 同 同 マグネシア（％） 5 同 同 同 同 同 ジルコン（％） 10 同 同 同 同 同 ジルコニア（％） 5 同 同 同 同 同 チタン酸アルミニウム（％） 2 5 8 10 20 30 石英（％） 58 55 52 50 40 30 クリストバライト（％） 15 同 同 同 同 同 練和液の種類、粒径（ｍμ） 80〜100 同 同 同 同 同 反応層 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ガス欠陥 〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 鋳造体表面粗さ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 寸法精度 ◎ ◎ ◎ ◎ △ ×

【００２９】上記の表４で明らかなように、チタン酸ア
ルミニウムを加えることにより、ガス欠陥が大幅に改善
される。なお、その混合量が多くなり、石英の混合量が
減少すると、寸法精度が低下する傾向が認められたが、
これは原型を若干大きく設計することにより、補うこと
ができた。

【００３０】次に、耐火材としてマグネシアを、結合材
としてアルミナセメントをそれぞれ使用した埋没材にチ
タン酸アルミニウムを添加して実験例１９〜２３の鋳造
実験を行った。ただし、練和液には、いずれの場合も水
を使用した。その結果を下記の表５に示す。

【００３１】 表 ５ 実験例番号 19 20 21 22 23 マグネシア（％） 88 78 68 78 90 アルミナセメント（％） 10 20 30 10 10 アルミナ（％） − − − 10 − チタン酸アルミニウム（％） 2 2 2 2 − 反応層 ◎ ◎ × △ ◎ ガス欠陥 ◎ ◎ △ 〇 △ 鋳造体表面粗さ ◎ ◎ × 〇 ◎ 寸法精度 × × × × ×

【００３２】上記の表５から明らかなように、この場合
もチタン酸アルミニウムを加えることにより、ガス欠陥
による表面窪みがほとんど解消することが認められた。
ただし、アルミナセメントが多くなり、３０重量％に達
するとガス欠陥が再び発生する。また、この場合は、寸
法精度が劣るが、これは原型を若干大きく設計すること
により補うことができる。

【００３３】

【発明の効果】上記のとおり、請求項１に記載された歯
科用埋没材は、耐火材中にチタン酸アルミニウムを耐火
材および結合材の合計量に対して１〜３０重量％含有さ
せたものであり、このチタン酸アルミニウムが低熱膨張
性であり、熱伝導性が低く、耐熱衝撃性に優れると共
に、融点が非常に高いため、石英、クリストバライト、
トリディマイト等を使用した鋳型材においてもチタン溶
湯との濡れ性が低下し、鋳肌不良およびガス欠陥の発生
を防止することができる。

【００３４】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１記載の発明において、埋没材をリン酸塩系とし、練
和液にコロイダルシリカゾルを使用したものであるか
ら、鋳造体の表面粗さを小さくし、寸法精度を向上さ
せ、かつリン酸塩の使用量を少なくすることを可能に
し、そのため反応層を薄くしてチタン鋳造品におけるチ
タンの性能を発揮させることができる。また、請求項３
に記載の発明は、リン酸塩としてリン酸アンモニウム
を、塩基性金属酸化物としてマグネシアを使用し、リン
酸アンモニウムの含有量を耐火材および結合材の合計量
に対して３〜５重量％とし、コロイダルシリカの粒径の
４０ｍμ以上とするものであるから、鋳造体の反応層、
表面粗さおよび寸法精度を一層改善することができる。

【００３５】そして、請求項４に記載の発明は、上記の
リン酸塩系埋没材において、耐火材に石英、クリストバ
ライトおよびトリディマイトのいずれか一種以上と、ア
ルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライトおよびスピネ
ルのいずれか一種以上を混用するものであるから石英お
よびクリストバライトの熱膨張が大きいことによってチ
タンおよびチタン合金の熱収縮を容易に補償して寸法精
度を向上し、この石英およびクリストバライトがチタン
溶湯で濡れ易く、チタンと反応し易い等の欠点を上記の
アルミナ等で補って反応層の形成を抑制することができ
る。

【００３６】また、請求項５に記載された発明は、耐火
材にマグネシアを、結合材にアルミナセメントを、練和
液に水を使用したものであり、マグネシアがチタンと全
く反応しないため、金属光沢に優れたチタン鋳造品が得
られる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２種類の耐火材、結合材およ
   び練和液からなる歯科用埋没材において、上記の耐火材
   中にチタン酸アルミニウムが含有され、その配合量が耐
   火材および結合材の合計量に対して１〜３０重量％であ
   ることを特徴とする歯科用埋没材。
2. 【請求項２】 結合材がリン酸塩と塩基性金属酸化物と
   からなり、練和液がコロイダルシリカゾルである請求項
   １記載の歯科用埋没材。
3. 【請求項３】 リン酸塩がリン酸アンモニウムであり、
   塩基性金属酸化物がマグネシアであり、上記リン酸アン
   モニウムの含有量が耐火材および結合材の合計量に対し
   て３〜５重量％であり、コロイダルシリカの粒径の４０
   ｍμ以上である請求項２記載の歯科用埋没材。
4. 【請求項４】 耐火材が石英、クリストバライトおよび
   トリディマイトから選ばれたいずれか一種以上と、アル
   ミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライトおよびスピネル
   から選ばれたいずれか一種以上とからなる請求項２また
   は請求項３記載の歯科用埋没材。
5. 【請求項５】 耐火材が主としてマグネシアからなり、
   結合材がアルミナセメントであり、練和液が水である請
   求項１記載の歯科用埋没材。