JPS6221747B2 - - Google Patents
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- JPS6221747B2 JPS6221747B2 JP58049554A JP4955483A JPS6221747B2 JP S6221747 B2 JPS6221747 B2 JP S6221747B2 JP 58049554 A JP58049554 A JP 58049554A JP 4955483 A JP4955483 A JP 4955483A JP S6221747 B2 JPS6221747 B2 JP S6221747B2
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- Japan
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- tricalcium phosphate
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- aluminum fluoride
- powder
- phase transition
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Landscapes
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- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Description
本発明は、人工骨、人工歯根などの生体材料と
して有用な高強度β―リン酸三カルシウム焼結体
の製法に関するものである。 β―リン酸三カルシウム焼結体は、生体親和性
が良好なことから、整形外科や口腔外科の治療に
際し、骨の欠損部の補填に使用される人工骨、人
工歯根の材料として注目されている。 このものは、通常、リン酸三カルシウムの粉末
を成形したのち、焼成することによつて製造され
ているが、他のリン酸カルシウム系材料例えば水
酸アパタイトに比較して機械的強度が低いという
欠点を有している。 その原因の1つとして、リン酸三カルシウムに
は低温安定型のβ―リン酸三カルシウムと、高温
安定型のα―リン酸三カルシウムが存在し、1180
℃でβ相からα相へ相転移する際に体積膨張を生
じ、焼結体組織が弱化することを挙げることがで
きる。このような相転移に伴う弱化を避けるため
に、相転移温度の1180℃以下で加熱処理する方法
が提案されているが、リン酸三カルシウムは、
1200℃よりも低い温度では焼結が不十分となり満
足すべき強度を得ることができない。したがつ
て、これまで十分高い強度をもつβ―リン酸三カ
ルシウムを得ることが、この分野における重要な
課題となつていた。 本発明者らは、高強度のβ―リン酸三カルシウ
ムを得るために、種々研究を重ねた結果、フツ化
アルミニウムが、リン酸三カルシウムのβ相から
α相への転移を抑制する作用を有していること、
したがつて、これを少量添加したβ―リン酸三カ
ルシウムは1180℃以上に加熱しても体積膨張を生
じるおそれがないことを見出し、この知見に基づ
いて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、β―リン酸三カルシウム
1モルに対し、フツ化アルミニウムを0.02〜0.10
モルの範囲の量で添加し、成形したのち1200〜
1400℃の範囲の温度で焼結することを特徴とする
β―リン酸三カルシウム焼結体の製法を提供する
ものである。 本発明で用いたβ―リン酸三カルシウムは、公
知の方法に従い、例えばリン酸水素カルシウム
(CaHPO4・2H2O)を850℃で仮焼してβ―
2CaO・P2O5を生成し、次いでこれに等モルの炭
酸カルシウム(CaCO3)を混合し、1050℃で加熱
することによつて製造されたものを用いることが
できる。 本発明方法においては、このようにして得たβ
―リン酸三カルシウムの粉末に、フツ化アルミニ
ウム(AlF3)をβ―リン酸三カルシウム1モル当
り0.02〜0.10モル、好ましくは0.06〜0.08モルの
範囲の割合で添加したものを原料として用いるこ
とが必要である。 このフツ化アルミニウムの添加量が、これより
も少ないと、β相からα相への相転移を十分に抑
制することができない。またフツ化アルミニウム
の添加量が0.10モルを超えると、β―リン酸三カ
ルシウムと反応して生じるフツ素アパタイトの量
が多くなり、リン酸三カルシウムがもつ望ましい
性質例えば曲げ強度がそこなわれることになる。 フツ化アルミニウムを添加するとリン酸三カル
シウムのβ相からα相への相転移が抑制されるの
は、次の理由によるものと思われる。 すなわち、熱分析及び熱天秤による測定結果か
ら、フツ化アルミニウムの分解ピーク温度は、
1200℃前後にあることが分るが、この分解で生じ
たフツ素はリン酸三カルシウムと迅速に反応して
フツ素アパタイトを生成する。 一方、フツ素から分離した、活性状態にあるア
ルミニウム原子は、β―リン酸三カルシウムの結
晶格子中に拡散し容易に固溶するが、この固溶が
結晶の自由エネルギーを低下させ、その結果、相
転移温度を引き上げることになる。 本発明方法に従い、β―リン酸三カルシウム焼
結体を製造するには、β―リン酸三カルシウムと
フツ化アルミニウムの粉末混合物を適当な成形手
段例えばプレス成形で、所定の形状に成形し、例
えば電気炉を用いて1200〜1400℃の温度で焼結す
る。この際の焼結時間は、30分ないし2時間程度
である。このようにして得られた焼結体は、β相
からα相への相転移による体積膨張がなく、密度
低下を生じていないため、優れた機械的強度を有
している。したがつて、このものは人工骨、人工
歯根の材料として好適に使用することができる。 次に参考例、実施例により本発明をさらに詳細
に説明する。 参考例 リン酸水素カルシウム(CaHPO4・2H2O)を
850℃で5時間仮焼し、得られた焼成物(2CaO・
P2O5)に等モルの炭酸カルシウム(CaCO3)を加
え、ボールミル中で湿式混合する。次にこの混合
物を乾燥して粉末混合物とし、これを1050℃にお
いて24時間加熱処理し、その処理物をボールミル
で48時間湿式粉末し、乾燥することによりβ―リ
ン酸三カルシウムの粉末を調製する。 このようにして得たβ―リン酸三カルシウムの
粉末に異なつた割合でフツ化アルミニウム粉末を
加え、ボールミルを用いて均一になるまで湿式混
合した。 このようにして得た粉末混合物について、それ
ぞれ1200℃、1250℃、1300℃及び1350℃で1時間
焼結したときの相転移率を計算し、その結果をグ
ラフとして第1図に示す。この際の相転移率は、
β―リン酸三カルシウムとα―リン酸三カルシウ
ムの合計量に対するα―リン酸三カルシウムの割
合(%)を示したものである。 グラフ中、曲線Aは焼結温度1200℃、曲線Bは
焼結温度1250℃、曲線Cは焼結温度1300℃、曲線
Dは焼結温度1350℃の場合をそれぞれ示す。 次にフツ化アルミニウムの添加量をβ―リン酸
三カルシウム1モル当り0.06モルとし、異なつた
焼結温度で1時間焼結して得た焼結体の曲げ強度
を次表に示す。
して有用な高強度β―リン酸三カルシウム焼結体
の製法に関するものである。 β―リン酸三カルシウム焼結体は、生体親和性
が良好なことから、整形外科や口腔外科の治療に
際し、骨の欠損部の補填に使用される人工骨、人
工歯根の材料として注目されている。 このものは、通常、リン酸三カルシウムの粉末
を成形したのち、焼成することによつて製造され
ているが、他のリン酸カルシウム系材料例えば水
酸アパタイトに比較して機械的強度が低いという
欠点を有している。 その原因の1つとして、リン酸三カルシウムに
は低温安定型のβ―リン酸三カルシウムと、高温
安定型のα―リン酸三カルシウムが存在し、1180
℃でβ相からα相へ相転移する際に体積膨張を生
じ、焼結体組織が弱化することを挙げることがで
きる。このような相転移に伴う弱化を避けるため
に、相転移温度の1180℃以下で加熱処理する方法
が提案されているが、リン酸三カルシウムは、
1200℃よりも低い温度では焼結が不十分となり満
足すべき強度を得ることができない。したがつ
て、これまで十分高い強度をもつβ―リン酸三カ
ルシウムを得ることが、この分野における重要な
課題となつていた。 本発明者らは、高強度のβ―リン酸三カルシウ
ムを得るために、種々研究を重ねた結果、フツ化
アルミニウムが、リン酸三カルシウムのβ相から
α相への転移を抑制する作用を有していること、
したがつて、これを少量添加したβ―リン酸三カ
ルシウムは1180℃以上に加熱しても体積膨張を生
じるおそれがないことを見出し、この知見に基づ
いて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、β―リン酸三カルシウム
1モルに対し、フツ化アルミニウムを0.02〜0.10
モルの範囲の量で添加し、成形したのち1200〜
1400℃の範囲の温度で焼結することを特徴とする
β―リン酸三カルシウム焼結体の製法を提供する
ものである。 本発明で用いたβ―リン酸三カルシウムは、公
知の方法に従い、例えばリン酸水素カルシウム
(CaHPO4・2H2O)を850℃で仮焼してβ―
2CaO・P2O5を生成し、次いでこれに等モルの炭
酸カルシウム(CaCO3)を混合し、1050℃で加熱
することによつて製造されたものを用いることが
できる。 本発明方法においては、このようにして得たβ
―リン酸三カルシウムの粉末に、フツ化アルミニ
ウム(AlF3)をβ―リン酸三カルシウム1モル当
り0.02〜0.10モル、好ましくは0.06〜0.08モルの
範囲の割合で添加したものを原料として用いるこ
とが必要である。 このフツ化アルミニウムの添加量が、これより
も少ないと、β相からα相への相転移を十分に抑
制することができない。またフツ化アルミニウム
の添加量が0.10モルを超えると、β―リン酸三カ
ルシウムと反応して生じるフツ素アパタイトの量
が多くなり、リン酸三カルシウムがもつ望ましい
性質例えば曲げ強度がそこなわれることになる。 フツ化アルミニウムを添加するとリン酸三カル
シウムのβ相からα相への相転移が抑制されるの
は、次の理由によるものと思われる。 すなわち、熱分析及び熱天秤による測定結果か
ら、フツ化アルミニウムの分解ピーク温度は、
1200℃前後にあることが分るが、この分解で生じ
たフツ素はリン酸三カルシウムと迅速に反応して
フツ素アパタイトを生成する。 一方、フツ素から分離した、活性状態にあるア
ルミニウム原子は、β―リン酸三カルシウムの結
晶格子中に拡散し容易に固溶するが、この固溶が
結晶の自由エネルギーを低下させ、その結果、相
転移温度を引き上げることになる。 本発明方法に従い、β―リン酸三カルシウム焼
結体を製造するには、β―リン酸三カルシウムと
フツ化アルミニウムの粉末混合物を適当な成形手
段例えばプレス成形で、所定の形状に成形し、例
えば電気炉を用いて1200〜1400℃の温度で焼結す
る。この際の焼結時間は、30分ないし2時間程度
である。このようにして得られた焼結体は、β相
からα相への相転移による体積膨張がなく、密度
低下を生じていないため、優れた機械的強度を有
している。したがつて、このものは人工骨、人工
歯根の材料として好適に使用することができる。 次に参考例、実施例により本発明をさらに詳細
に説明する。 参考例 リン酸水素カルシウム(CaHPO4・2H2O)を
850℃で5時間仮焼し、得られた焼成物(2CaO・
P2O5)に等モルの炭酸カルシウム(CaCO3)を加
え、ボールミル中で湿式混合する。次にこの混合
物を乾燥して粉末混合物とし、これを1050℃にお
いて24時間加熱処理し、その処理物をボールミル
で48時間湿式粉末し、乾燥することによりβ―リ
ン酸三カルシウムの粉末を調製する。 このようにして得たβ―リン酸三カルシウムの
粉末に異なつた割合でフツ化アルミニウム粉末を
加え、ボールミルを用いて均一になるまで湿式混
合した。 このようにして得た粉末混合物について、それ
ぞれ1200℃、1250℃、1300℃及び1350℃で1時間
焼結したときの相転移率を計算し、その結果をグ
ラフとして第1図に示す。この際の相転移率は、
β―リン酸三カルシウムとα―リン酸三カルシウ
ムの合計量に対するα―リン酸三カルシウムの割
合(%)を示したものである。 グラフ中、曲線Aは焼結温度1200℃、曲線Bは
焼結温度1250℃、曲線Cは焼結温度1300℃、曲線
Dは焼結温度1350℃の場合をそれぞれ示す。 次にフツ化アルミニウムの添加量をβ―リン酸
三カルシウム1モル当り0.06モルとし、異なつた
焼結温度で1時間焼結して得た焼結体の曲げ強度
を次表に示す。
【表】
リン酸三カルシウム焼結体で2000Kgf/cm2を超
える曲げ強度は、従来の水準をはるかに超える
が、これはβ―リン酸三カルシウム結晶の相転移
をフツ化アルミニウムを僅か0.06〜0.08モル添加
することによつて抑制し1300、1350℃の高温度で
β―リン酸三カルシウムの焼結を可能にしたため
である。 実施例 1 参考例で得たβ―リン酸三カルシウム1モルに
対しフツ化アルミニウム0.04モルを均一に混合し
た粉末を調製し、50mmφ、厚み6mmの円板をプレ
ス成形した。これを電気炉で1250℃で1時間保持
したのち炉内放冷して焼結体について曲げ強度及
び生成結晶相を測定し次の結果を得た。 曲げ強度:1140Kgf/cm2 β→α相転移率(%):33% 実施例 2 参考例で得たβ―リン酸三カルシウム1モルに
対してフツ化アルミニウム0.06モルを混合した粉
末を調製し実施例1と同様に円板をプレス成形し
て1300℃で1時間保持する条件で焼結した。この
焼結体の性質は次のようであつた。 曲げ強度:2060Kgf/cm2 β→α相転移率(%):26% 実施例 3 β―リン酸三カルシウム1モルに対しフツ化ア
ルミニウム0.08モルを添加した粉末を調製し実施
例1,2と同様の円板をプレス成形して1350℃で
1時間保持の条件で焼結した。得られた焼結体の
性質は次のようであつた。 曲げ強度:1530Kgf/cm2 β→α相転移率(%):19%
える曲げ強度は、従来の水準をはるかに超える
が、これはβ―リン酸三カルシウム結晶の相転移
をフツ化アルミニウムを僅か0.06〜0.08モル添加
することによつて抑制し1300、1350℃の高温度で
β―リン酸三カルシウムの焼結を可能にしたため
である。 実施例 1 参考例で得たβ―リン酸三カルシウム1モルに
対しフツ化アルミニウム0.04モルを均一に混合し
た粉末を調製し、50mmφ、厚み6mmの円板をプレ
ス成形した。これを電気炉で1250℃で1時間保持
したのち炉内放冷して焼結体について曲げ強度及
び生成結晶相を測定し次の結果を得た。 曲げ強度:1140Kgf/cm2 β→α相転移率(%):33% 実施例 2 参考例で得たβ―リン酸三カルシウム1モルに
対してフツ化アルミニウム0.06モルを混合した粉
末を調製し実施例1と同様に円板をプレス成形し
て1300℃で1時間保持する条件で焼結した。この
焼結体の性質は次のようであつた。 曲げ強度:2060Kgf/cm2 β→α相転移率(%):26% 実施例 3 β―リン酸三カルシウム1モルに対しフツ化ア
ルミニウム0.08モルを添加した粉末を調製し実施
例1,2と同様の円板をプレス成形して1350℃で
1時間保持の条件で焼結した。得られた焼結体の
性質は次のようであつた。 曲げ強度:1530Kgf/cm2 β→α相転移率(%):19%
第1図はβ―リン酸三カルシウムに対するフツ
化アルミニウムの添加率(モル比)とβ―リン酸
三カルシウムの相転移率の関係を表わすグラフで
ある。
化アルミニウムの添加率(モル比)とβ―リン酸
三カルシウムの相転移率の関係を表わすグラフで
ある。
Claims (1)
- 1 β―リン酸三カルシウム1モルに対し、フツ
化アルミニウムを0.02〜0.10モルの範囲の量で添
加し、成形したのち1200〜1400℃の範囲の温度で
焼結することを特徴とするβ―リン酸三カルシウ
ム焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58049554A JPS59174567A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | β−リン酸三カルシウム焼結体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58049554A JPS59174567A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | β−リン酸三カルシウム焼結体の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59174567A JPS59174567A (ja) | 1984-10-03 |
| JPS6221747B2 true JPS6221747B2 (ja) | 1987-05-14 |
Family
ID=12834413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58049554A Granted JPS59174567A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | β−リン酸三カルシウム焼結体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59174567A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2143733A1 (en) * | 1994-03-02 | 1995-09-03 | Yoshikazu Umezu | Alpha-tricalcium phosphate ceramic and production method thereof |
| CN1183058C (zh) * | 1995-09-01 | 2005-01-05 | 米列姆·贝尔罗吉克公司 | 特别适于维持骨细胞活性的人造稳定的磷酸钙相组合物 |
-
1983
- 1983-03-24 JP JP58049554A patent/JPS59174567A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59174567A (ja) | 1984-10-03 |
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