JPH10509163A - 複合素材から作られた補綴エレメント、特に、デンタルポスト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、補綴部材、特にデンタルポストを作る複合マテリアルから作られた形作られた部材またはセクションで、樹脂マトリックスに埋めこまれている長繊維のコアを備えるもの及びそのようなセクションを製造するプロセスに関するものである。このセクションは、この樹脂マトリックスが少なくとも一つの金属酸化物を包含していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 名称 複合素材から作られた補綴エレメント、特に、デンタルポスト 本発明は、補綴エレメント、特に、歯のポストを構成するための複合 マテリアルの部品ならびにそのような部品を作るプロセスに関するものである。 歯科の領域においては、歯のデンタル物質の永続性を確保するために 、歯の内部ににねじ止めされたり、シールされたり金属ポストが要求されている ことは知られている。このようなメタルのポストは、幾つかの欠点をもっていて 、それらは、これらのポストの機械的特性と、それらが配置される歯の象牙質の 機械的特性との間に存在する大きな相違に主として関連している。 これらの欠点を除くために、炭素繊維又はガラス繊維が埋めこまれた 生物学的特性をもつレジンのマトリックスによって特に構成されている複合マテ リアルを使用することが提案されている。 ある場合においては、前記繊維は、前記ポストの全長にかけて伸びて いて、そこにあってはテンポションが等しくなっている長い繊維である。このよ うに構成されたポストは、それらの機械的特性が象牙質のそれに近いことによっ て、上記した欠点をかなり改善している。 しかしながら、そのようなポストは、Ｘ線に対し透明である欠点を有 しており、そのために、歯科医が通常用いる装置では、それらの位置の位置決め が極めて困難である。 これらのポストは、引き抜き、即ち、繊維、特に、カーボンファイバ ーまたはガラスファイバーとレジンマトリックスとの両者を同じダイに同時に通 過させ、繊維は、該操作の間中、テンション状態に保たれて押出しプロセスによ り作られるのが通常である。この引き出し操作は、操作の間にエクストルーダー が詰まる問題により実施できなくなる場合がある。 従来の技術においては、Ｘ線に対する能力を与えるために歯を修復す るペーストへプロダクツまたは添加物を加えることが知られている。このよ うに米国特許４５０３１６９号は、その目的のために、歯の修復ペースト類に酸 化ジルコニウムを含ませることを提案している。 特許ＧＢ−Ａ−２０２８８５５もまたカルボキシル・ポリアシッドを ベースとした水銀を除いた硬化可能な組成物を記載しており、これは、カルボキ シル・ポリアシッドと反応可能な金属酸化物で被覆できる繊維要素から多分構成 されている充填要素を特に含んでいて、前記マトリックスと結合されやすくなっ ている。 本発明は、引き抜き操作の実施に関連する問題と、歯科技術に用いら れる補綴要素に欠けている不透明さに関する問題との両者を解決する手段を提案 することを目的とし、この手段は、繊維、特に、長繊維で一方向性の炭素繊維に より補強された樹脂、特に、エポキシ樹脂をベースとする複合マテリアルにより 構成されている。 このように、本発明は、樹脂のマトリックスに埋めこまれる長繊維に より構成されたコアを含む補綴要素、特に、デンタルポストを構成するようにし た複合マテリアルの部品を目的とし、前記樹脂マトリックスは、少なくとも一つ の金属酸化物を含むことを特徴とする。 出願人により、金属酸化物を前記樹脂マトリックスヘ添加すれば、引 き抜き操作の実施が大幅に容易になったことが実際に確認されている。実際に、 添加された金属酸化物は、樹脂の粘着性をなくす滑性化剤のような働きをし、エ クストルーダーのダイにおけるプロダクトの流れをよくする。金属酸化物が顆粒 状または微小球状のものであると、実施は、さらに容易になる。さらに引き抜き 操作をさらに容易にするために、微小球体、特に、ガラスの微小球体を含む金属 酸化物を使用することも可能である。 これらの条件下で、樹脂に導入した金属酸化物は、二つの機能、即ち 、押し出しを刺激するスライド機能の第１の機能と、不透明さの第２の機能とを 行うものである。 以下に記載するように、樹脂内に比較的大量の金属酸化物を添加しな ければならないとき、ガラス微小球体に含まれた酸化物のすべて又は一部が 使用される。さらに、酸化物の多数の粒子が同じ微小球体に集められる。 発明によれば、補綴要素に対し所望の不透明さを付与するに必要な金 属酸化物または金属酸化物類は、その全部または一部が前記繊維と関連し合うも ので、即ち、金属酸化物は、繊維の内部に導入されるか、又は、繊維の表面に被 着されて、繊維によく粘着する被膜にされる。この後者の場合、樹脂と繊維との 密着性は、改善曝れる。 発明の実施例において、金属酸化物は、象牙質の屈折率よりも高い屈 折率を有している。このような発明の実施例は、結果としての全体の不透明性を 同じに保ちながら、樹脂に含まれる前記金属酸化物の量を減らすことができ、デ ンタルポストの機械的品質を低下させずにすむ点で特に関心深いものである。さ らに、与えられた所望の屈折率に対し、金属酸化物の量をコントロールして、滑 性化剤が最高の状態で作用できる量のみをデンタルポストに配分し手、引き抜き 操作を促進させる。 また本発明は、補綴エレメント、そして、特にデンタルポストを構成 するためのものであって、長い繊維により構成されたコアで、樹脂マトリックス に埋められる複合マテリアルの部品を製造するプロセスを目的とし、このプロセ スは、前記樹脂マトリックスを少なくとも一つの金属酸化物と混合し、前記繊維 と、前記金属酸化物を含む樹脂マトリックスとを押し出し、その間、前記繊維を 等しいテンション状態に保つ工程からなることを特徴とするものである。 発明の実施例においては、金属酸化物類は、繊維と関連し合うもので 、即ち、金属酸化物類は、該繊維のマスの内へ導入されるか、または、繊維の表 面に導入される。 繊維と関連する金属酸化物類の少なくとも一つは、樹脂マトリックス と混合されるもの、または、それらの一つと同じものである。さらに、使用され る金属酸化物の屈折率は、象牙質の屈折率よりも大きいものである。 特に関心を呼ぶ発明の実施例においては、金属酸化物類がコーティン グされた繊維が樹脂マトリックスとの結合性を高める特定の橋架剤を受ける もので、この橋架剤は、多くの場合、シランによって構成されている。 金属酸化物のコーティングは、繊維の融点が金属酸化物類の融点より も高い場合、特に熱含浸により繊維の全表面にわたってなされる。このような条 件のもとでは、金属酸化物類の粒度分布は、放射線不透過性にほとんど影響しな い。前記コーティングは、また、繊維の融点が金属酸化物の融点よりも低い場合 、プロジェクション・プロセス、特に、プラズマ・プロジェクション・プロセス を用いて行われる。 この実施例によれば、ストレージリールから送られてくる繊維は、含 浸タンクを通過し、そこで繊維は、溶融している金属酸化物を含浸し、ついで、 これらの繊維は、水切りされて、温度が徐々に低下する第２のエンクロージャー 内で乾燥される。 本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら、限定しない実施例に より以下に記載するもので、図面において： 図１は、本発明によるセクションの概要を示す略図である。 図２は、本発明の他の実施例を示す略図である。 本発明によれば、デンタルポストは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹 脂によって構成されたマトリックスに、患者の器官の拒絶反応を生じさせないた めの生物学的適合性をもった金属酸化物類を組み合わせることで構成される。前 記樹脂へ導入される金属酸化物の量は、所望する屈折率のファンクションである 。これらの酸化物類は、それらの屈折率が歯の象牙質のそれよりも高い屈折率、 そして骨構造のそれよりも高い屈折率、それらよりも遥かに高い屈折率を示すも のであることが好ましい。 骨構造の屈折率は、１．６５のオーダーであり、歯の象牙質のそれは 、１．６のオーダーであることが分かっている。これらの条件にあって、Ｘ線で 検知できる歯の補綴要素については、それは、象牙質の屈折率および／または骨 構造の屈折率と異なる屈折率を示すものでなければならなず、即ち、それらの屈 折率よりも僅かに高いか、または、僅かに低い屈折率を示さなければならない。 このようにデンタルポストは、こられらを象牙質または骨構造と区 別できるようにしたければ、これらの屈折率を１．６５より高いか、１．６より も低いかのいずれかであるようにしなければならない。 本発明の実施に使用できる最も関心が高い金属酸化物類は、以下のも のである： 酸化マグネシウム ＭｇＯ ｎ＝１．７４ 酸化ストロンチウム ＳｒＯ ｎ＝１．８１ 酸化カルシウム ＣａＯ₂ ｎ＝１．８９ 酸化バリウム ＢａＯ ｎ＝１．９８ ＢａＯ₂ ｎ＝１．９８ 酸化亜鉛 ＺｎＯ ｎ＝２．０１から２．０３ 酸化ジルコン ＺｒＯ₂ ｎ＝２．１３から２．２０ 酸化チタン ＴｉＯ₂ ｎ＝２．６１から２．９０ 樹脂へ導入される金属酸化物の量は、デンタルポストへ付与したい屈 折率により左右される。 本発明による第１の工程においては、選択された金属酸化物は、まず 最初に、例えば混合により樹脂マトリックスにブレンドされる。第２の工程にお いては、図１に示すように、リール５に蓄えられていた繊維３、特に、炭素繊維 またはガラス繊維のバンドルを樹脂と選択した金属酸化物の混合体が入れてある タンク１に通す。これら組み合わされたものは、エクストルーダー９のダイ７に 通され、同時に押し出され、繊維３は、”カタピラー”９，９’により既知の態 様で構成されたシステムでテンションがかけられる。ダイ７を離れるとき、得ら れた複合セクションが重合される。このようなセクションでデンタルポストを構 成しようとするときは、これを所望の長さに切断し、研磨すればよい。 本発明の実施例の第１の例においては、エポキシ樹脂と、２５重量％ の酸化バリウムおよび２５重量％の酸化チタンとの混合体を作る。物質的には、 樹脂マトリックスに導入された金属酸化物類は、顆粒状のものであって、 その平均粒度分布は、前記繊維の平均直径以下のものである。使用の繊維は、ハ イパフォーマンス炭素繊維であり、直径が８μｍオーダーであり、３０００から ８０００本のフィラメントが束ねられているものが好ましい。ダイ７は、約２ｍ ｍの直径のセクションがエクストルーダー８を離れるときに得られるような直径 になっている。このようなセクションは、デンタルポスト製造に使用するのに好 適なものである。 得られたセクションの放射線不透過性は、屈折率が１．６９で、歯の 象牙質のそれよりも大きいものであることが証明されている。このようなセクシ ョンをデンタルポストとして使用すれば、歯を歯根に向けて観察するとき、Ｘ線 検査での位置決めに好ましい。 本発明の実施例の第２の例においては、エポキシ樹脂と、３９重量％ の酸化チタンとの混合体を作る。物質的には、樹脂に混合されたチタンは、前記 同様に、微小球体の形態であって、その平均粒度分布は、２μｍのオーダーであ る。使用の繊維は、ハイパフォーマス炭素繊維で、直径が８μｍのオーダーであ る。使用のダイの直径は、前記と同様である。 検査に当たり、得られたセクションの放射線不透過性は、象牙質のそ れよりのみならず、骨構造のそれよりも、そして、歯のエナメル質のそれ（ｎ＝ １．６５）よりも遥かに大きことが証明されておりく、その屈折率は、１．８２ であり、その結果、そのようなセクションは、歯のエナメル質を通してすらＸ線 で検知できる。 上記したように、本発明の異なる実施において、前記セクションの径 が細く、所望の屈折率を達成するために必要な金属酸化物類の所要量が大きい場 合、エクストルーダーのダイにおけるプロダクト（即ち、一方では、樹脂と金属 酸化物類の混合体により構成され手織り、他方では、繊維により構成されている アッセンブリー）の通過がより困難なることが観察されている。 この欠点を除くためには、繊維自体を所定の金属酸化物で被覆するか 、又は、数種の金属酸化物を混合したもので被覆する。このような例においては 、繊維を前処理して、繊維を被覆する金属酸化物を捕捉しやすくする。こ のように被覆した後、繊維をリールに保存し、その後の使用に備える。このよう な方法によって、所望の不透過性を確保するのに必要な金属酸化物の所定量に関 し、樹脂マトリックスと混合する金属酸化物の量を減らすことが可能となり、樹 脂／金属酸化物混合体の緊密性を失わず、同時に、前記ダイにおけるプロダクト の通過性を改善する。 このように、等しくテンションがかかって、高い屈折率、それも隣接 の骨構造のそれよりも遥かに高い屈折率を示す炭素繊維を組み込んだ複合マテリ アルのセクションを得ることが可能であって、これは、例えば、関節インプラン トなどのような種々の医学用途の点でかなりの関心をひくものである。 前記繊維に金属酸化物類を被覆するためには、繊維を溶融した金属酸 化物類が入っている浴に通すことが好ましい。使用の金属酸化物の融点が繊維の 融点よりも高い場合、特に、ガラス繊維に酸化チタンを被覆したい場合には、金 属酸化物のプラズマ・プロジェクション・プロセスを用いることができる。 本発明の実施例の第３の例においては、第１の例における酸化チタン と酸化バリウムとの比率が採用されるが、酸化バリウムは、繊維の面にデポジッ トされ、酸化チタンは、樹脂に混合される。このようにして、酸化チタンが樹脂 に混合されているため、酸化チタンの融点が高くても障害にならずに、前記繊維 をホットイマージョン（熱い浸漬）によりコーティングされる。かくして、この 場合、酸化バリウムの融点がガラスの融点よりも低いから、炭素繊維のみならず 、ガラス繊維も使用できる。 本発明によれば、繊維にデポジットしたと同じ金属酸化物を樹脂マト リックスに混合してもよい。 二つ以上の金属酸化物を樹脂と混合してもよいことは当然である。本 発明の実施例の第４の例を以下に記載するもので、この例では、８．５重量％の 酸化ジルコン、１０．５重量％の酸化チタンおよび１７．５重量％の酸化バリウ ムをエポキシ樹脂に混合する。 酸化チタンと酸化バリウムとは、本発明のこの実施例においては、 微小球体の形態で導入される。これらの酸化物は、両者ともに粒度分布が２０か ら４０μｍの同じガラス微小球体に含まれている。酸化ジルコンは、粒度分布が マイクロメーターのオーダーである顆粒の形態である。使用の繊維は、ハオパフ ォーマンスの炭素繊維で、直径が８μｍのオーダーのものである。ダイの直径は 、エクストルーダーの出口で直径２ｍｍのセクションが得られるようなものであ る。 検査に当たり、得られたセクションの放射線不透過性は、象牙質のそ れよりも僅かに高いものであり、それは、その屈折率が１．６６である。歯にイ ンサートされたセクションの簡単なデンタル・ラジオグラフは、このセクション の放射線不透過性が歯の象牙質のそれよりも僅かに高いことを確認している。 微小球体に配置された金属酸化物類は、効率のよい滑性化剤である古 都を照明しており、エクストルーダーのダイのレベルで詰まることがなしに樹脂 に大量の金属酸化物類を導入することができる。所望の屈折率の付与で、使用の 金属酸化物の量をコントロールし、引き抜き操作を促進させる滑性化剤として最 適に作用する量に限定してデンタルポストに配置できる。 樹脂マトリックスへの繊維または金属酸化物が被着された繊維の粘着 性を改善するためには、樹脂に繊維を導入する前に、繊維をサイジングすること がでりる。このようなサイジングは、知られているように、繊維がコーティング されているもの、または、コーティングされていないものを問わず、繊維の表面 を”バインディング剤”で処理するもので、”バインディング剤”は、樹脂マト リックスの分子との化学的ブリッジング作用を行うものである。 その目的のために、図２に示すように、リール５の繊維３が抵抗体１ ５で加熱されているエンクロージャー１３に入り、そこには、金属酸化物類１８ が溶融状態で保持されていて、ついで、引く抜き、乾燥エンクロージャー１９で 、温度が徐々に低下される。エンクロージャー１９の出口では、スプレイ手段２ １が選択したバインディング剤を繊維に散布し、最後に、処理された繊維がスト レージリール２３に巻き取られる。 金属酸化物類は、又、繊維自体に組み込める。例えば、特にガラス繊 維の場合にあっては、金属酸化物類をガラス繊維製造の際にガラス繊維内へ導入 できる。 金属酸化物類は、同じセクションにおいては、顆粒状または微小球体 および不均一な形態の両者で存在していてもよい。多くの場合、微小球体が好ま しい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レノード，ピエール−ルク フランス国 エフ−38120 サン−エグレ ブ リュ デュ リフ トロンシャルド ９ (72)発明者 チュー，マヌ フランス国 エフ−38120 サン−エグレ ブ リュ デュ ネロン 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 補綴エレメント、特に、デンタルポストを構成するための複合マテリ アルから作られ長繊維によって構成されており、樹脂マトリックスに埋めこまれ るセクション（部品）であって、この樹脂マトリックスは、少なくとも一つの金 属酸化物を含むことを特徴とするもの。 ２． 少なくとも一つの金属酸化物は、前記繊維と関連していることを特徴 とする請求項１によるセクション。 ３． 前記繊維と関連している前記金属酸化物は、前記繊維の表面にデポジ ットされていることを特徴とする請求項２によるセクション。 ４． 少なくとも一つの金属酸化物が歯の象牙質の屈折率よりも高い屈折率 をもつことを特徴とする前記請求項の一つによるセクション。 ５． 前記繊維は、ガラス繊維であって、該繊維と関連する前記金属酸化物 は、該繊維の内部に組み込まれていることを特徴とする請求項２によるセクショ ン。 ６． 前記繊維と関連する前記金属酸化物は、前記樹脂マトリックスに含ま れているものと同じか、または、それらの内の一つであることを特徴とする請求 項２から請求項５の一つによるセクション。 ７． 前記金属酸化物は、顆粒状または微小球体状のものであって、その直 径は、前記繊維の平均直径よりも細いものであることが好ましい前記請求項の一 つによるセクション。 ８． 前記金属酸化物は、ガラスの微小球体に含まれていることを特徴とす る前記請求項の一つによるセクション。 ９． 前記繊維には、架橋剤が被覆されていて、前記繊維と前記樹脂マトリ ックスとを接合するようになっていることを特徴とする前記請求項のいずれか一 つによるセクション。 １０． 補綴エレメント、特に、デンタルポストを構成するための複合マテリ アルから作られ長繊維によって構成されており、樹脂マトリックスに埋めこまれ るセクション（部品）を製造するプロセスであって、前記樹脂マトリックスに少 なくとも一つの金属酸化物を混合する工程及び前記繊維と、前記金属酸化物を包 含する前記樹脂マトリックスとを押し出しする工程を備えることを特徴とするプ ロセス。 １１． 屈折率が歯の象牙質の屈折率を上回る少なくとも一つの金属酸化物を 前記繊維と関連させる工程を備えることを特徴とする請求項１０によるプロセス 。 １２． 前記繊維と関連する前記金属酸化物をコーティングの態様で、前記繊 維の表面に被着することを特徴とする請求項１１によるプロセス。 １３． 少なくとも一つの溶融金属酸化物を入れた浴に前記繊維を通すことに より前記金属酸化物を前記繊維の全表面に被覆することを特徴とする請求項１２ によるプロセス。 １４． プラズマ・プロジェクション・システムにより金属酸化物のコーティ ングを行うことを特徴とする請求項１２によるプロセス。 １５． 前記繊維がガラス繊維であって、前記繊維と関連する前記金属酸化物 は、ガラス繊維製造の際にガラス繊維内に組み込まれることを特徴とする請求項 １０から請求項１４の一つによるプロセス。 １６． 前記繊維と関連する金属酸化物の少なくとも一つが前記樹脂マトリッ クスに混合されているものと同じか、または、それらの内の一つと同じものであ ることを特徴とする請求項１０から請求項１５の一つによるプロセス。 １７． 前記繊維を含浸タンク（１３）に通し、これによって、前記繊維に溶 融状態の少なくとも一つの金属酸化物を含浸させ、ついで、該繊維を水切りし、 温度が徐々に低下するエンクロージャー（１９）内で乾燥させることを特徴とす る請求項１１によるプロセス。 １８． 関連する前記金属酸化物を受けた後の繊維に特定の架橋剤を被覆して 、前記樹脂マトリックスへの接合性を付与するようにすることを特徴とする請求 項１０から請求項１７の一つによるプロセス。 １９． 前記架橋剤がシランであることを特徴とする請求項１８によるプロセ ス。