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【発明の名称】 歯科用埋没材
【発明者】 【氏名】久保 文信
【要約】 【課題】純チタンやチタン合金のように融点が高い金属や合金を鋳造する場合に鋳肌表面の金属色が失われず、かつ鋳肌表面の滑らかな鋳造品が得られ、しかも耐火材として加熱膨張が大きいシリカの使用を可能にする。

【解決手段】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、２種以上の無機酸化物からなる多成分系のガラス粉末が添加される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 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、２種以上の無機酸化物からなる多成分系のガラス粉末が添加されていることを特徴とする歯科用埋没材。
【請求項２】 多成分系のガラス粉末がＳi Ｏ2 を主成分とし、これとＡl2Ｏ3、Ｋ2 Ｏ、Ｎa2Ｏ、Ｚr Ｏ2 、Ｍg Ｏ、Ｔi Ｏ2 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｌi2Ｏ、Ｓb2Ｏ3、Ｃa Ｏ、Ｎb2Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｆe2Ｏ3 、Ｂa ＯおよびＰb Ｏのいずれか一以上の無機酸化物との混合物からなる請求項１記載の歯科用埋没材。
【請求項３】 ガラス粉末の配合量が埋没材全量の１〜３０重量％である請求項１または２に記載の歯科用埋没材。
【請求項４】 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ないし３のいずれかに記載の歯科用埋没材。
【請求項５】 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４に記載の歯科用埋没材。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】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】歯科鋳造に使われるようになった純チタンやチタン合金の鋳型材として、種々のものが知られているが、純チタンやチタン合金の融点が高いため、いずれの鋳型材においても鋳造品の表面に欠陥が生じていた。例えば、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）の混合物を結合剤としたリン酸塩系埋没材においては、リン酸塩中のリンが鋳造体の表面に侵入して厚い反応層を形成し、表面を脆くするという問題があった。
【０００３】そして、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は、鋳造品の熱収縮を容易に保証することができる反面、チタン溶湯に濡れ易く、反応し易いため、鋳造品の表面に反応層を形成して表面硬度を上昇させ、チタンを脆くし、かつ鋳肌の金属色を失わせ、かつ鋳肌を粗くして鋳肌不良を生じさせ、仕上げ研磨とは別に粗研磨が必要になる等の問題があった。一方、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は、熱膨張率が小さいため、鋳造品の熱収縮を保証することができず、製品の精度が低下するという問題があった。
【０００４】なお、上記の問題を解決するため、リン酸塩系の歯科用埋没材におけるリン酸塩（第一リン酸アンモニウム）の使用量を少なくし、練和液におけるコロイダルシリカの粒径を大きくすること（特開平６−２３４６１２号公報参照）、および任意の耐火材にチタン酸アルミニウムを添加してチタン溶湯との濡れ性を低下し、これによって純チタンやチタン合金からなる鋳造体表面のガス欠陥を改善すること（特開平６−２３４６１３号公報参照）が提案されたが、鋳肌を金属色とし、粗研磨を不要とするには至らなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、純チタンやチタン合金のように融点が高い金属や合金を鋳造する場合に鋳肌表面の金属色が失われず、かつ鋳肌表面が滑らかで粗研磨の不要な鋳造品が得られ、しかも耐火材として加熱膨張が大きいシリカの使用を可能にし、もって高精度の鋳造品を安価に作ることができる歯科用埋没材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、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、２種以上の無機酸化物からなる多成分系のガラス粉末が添加されていることを特徴とする歯科用埋没材である。
【０００７】この発明の歯科用埋没材は、多成分系のガラス粉末を含有するので、常法にしたがって鋳型を作り、これを予備加熱すると、９００〜１０５０℃の比較的低温で上記のガラス粉末が溶融し、成形用空間（キャビティ）の表面にガラス質の溶融膜が形成され、鋳型を構成する結晶性の耐火材や結合材を被覆する。したがって、上記予備加熱の後で純チタンまたはチタン合金の溶湯を注入した際、この溶湯が鋳型を構成する耐火材や結合材に接触してこれらと反応するのが防止される。そのため、鋳造品の表面が酸化されたり、粗くなったりすることがなく、上記鋳造品の表面が金属色の平滑面となり、従来必要とした粗研磨がほとんど不要となる。なお、溶融するのは表層部のみであるから、鋳型の加熱膨張が妨げられることはない。
【０００８】すなわち、この発明は、埋没材に低融点の材料を添加するのは不可とする従来の常識に反して、融点が低いガラス粉末を添加することにより、前記の課題を解決したものである。そして、この発明では、上記の溶湯注入時に耐火材に溶湯が接触しないので、溶湯との濡れ性が問題となる石英の使用が可能となり、そのため石英を大量に使用して加熱膨張を大きくすることができ、高精度の鋳造が可能になる。また、用いるガラス粉末の選択により、予備加熱温度を従来の１２００℃程度から９００〜１０５０℃程度に低くできるため、予備加熱に電熱炉の使用が可能になる。
【０００９】上記のガラス粉末は、従来の耐火材として用いられていた結晶性のＳi Ｏ2 すなわち石英その他の無機酸化物の結晶粉末を混合し、プレスして任意の形に固め、これを温度１２００〜１６００℃程度に加熱、溶融してガラス質とし、しかるのち冷却し、粉砕して製造することができる。なお、混ぜる無機酸化物の組み合わせや配合比率等により、軟化開始温度が６００〜８００℃のガラス粉末が得られる。また、このガラス粉末は、板ガラス、ガラス繊維、各種の光学レンズの製造工場で生じるガラスの廃材を粉砕して作ることもできる。
【００１０】この発明に好適な無機酸化物としては、上記のＳi Ｏ2 以外にＡl2Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、Ｎa2Ｏ、Ｚr Ｏ2 、Ｍg Ｏ、Ｔi Ｏ2 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｌi2Ｏ、Ｓb2Ｏ3 、Ｃa Ｏ、Ｎb2Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｆe2Ｏ3 、Ｂa ＯおよびＰb Ｏ等が例示されるが、上記のＳi Ｏ2 を主成分とし、これに残りの無機酸化物を１以上添加して用いることにより、鋳造品表面の反応層を一層薄くでき、金属色が得られ易くなる。
【００１１】上記ガラス粉末の配合量は、埋没材全量の１〜３０重量％、特に１〜２０重量％が好ましく、５〜１５重量％が最適である。上記配合量が１重量％未満では、配合の効果が得られず、反対に３０重量％を超えると、予備加熱の際に溶融するガラス粉末の量が増大して鋳型に収縮が生じたり、鋳型の加熱膨張が妨げられたりして好ましくない。
【００１２】この発明は、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、また結合材がリン酸塩と塩基性金属酸化物とからなるリン酸塩系埋没材その他任意の埋没材に適用することができる。ただし、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１０〜２０重量％が好ましい。
【００１３】また、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。
【００１４】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く、この場合は、上記石英等の加熱膨張の大きいことにより、チタン等の熱収縮を補償して鋳造体の精度を高くすることができ、しかもアルミナ等の少量添加により、石英等の溶湯に対する濡れ易さを補うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施形態１耐火材として使用されている結晶性のＳi Ｏ2 、例えば石英、クリストバライト、トリディマイトのいずれかと、上記同様に耐火材として使用されている結晶性のＡl2Ｏ3 、Ｋ2 Ｏ、Ｎa2Ｏ、Ｚr Ｏ2 、Ｍg Ｏ、Ｔi Ｏ2 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｌi2Ｏ、Ｓb2Ｏ3 、Ｃa Ｏ、Ｎb2Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｆe2Ｏ3 、Ｂa ＯおよびＰb Ｏのいずれか一以上とを５０／５０〜７５／２５の重量比率で混合し、プレスにより板状に固めた後、温度１２００℃以上に加熱、溶融してガラス化し、しかるのち冷却し、得られたガラス板を粉砕してガラス粉末（軟化開始温度：６００〜８００℃）を得る。そして、得られたガラス粉末をリン酸塩系埋没材に添加して実施形態１の歯科用埋没材とする。
【００１６】上記のリン酸塩系埋没材において、リン酸塩に第１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、結合材の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。また、耐火材としては、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少量添加して用いる。そして、上記ガラス粉末の配合量は、歯科用埋没材全量の１〜２０重量％に設定する。
【００１７】実施形態２ガラス粉末製造用の耐火材としてリチア輝石（スポジューメン）を用いる。このリチア輝石は、その組成（理論値）がＳi Ｏ2 ６４．５％、Ａl2Ｏ3 ２７．４％、Ｌi2Ｏ８．４％であるから、単独で使用可能である。すなわち、リチア輝石の砕石をプレスにより板状に固めた後、温度１４００℃以上に加熱、溶融してガラス化し、しかるのち冷却し、得られたガラス板を粉砕してガラス粉末（軟化開始温度：６００〜８００℃）を得、これを前記同様にリン酸塩系埋没材に添加して実施形態２の歯科用埋没材とする。
【００１８】実施形態３ガラス粉末製造用の耐火材としてチタン酸アルミニウムおよび酸化リチウムの混合物を用いる。すなわち、チタン酸アルミニウムおよび炭酸リチウムを９７／９〜９１／２７の比率で混合し、前記同様にプレス、温度１２００℃で加熱、溶融後に冷却し、粉砕してガラス粉末（軟化開始温度８００℃）を得、これをリン酸塩系埋没材に添加して実施形態３の歯科用埋没材とする。
【００１９】実施形態４ガラスレンズ工場の廃材を使用する。この場合は、粉砕するだけで所望のガラス粉末が得られる。例えば、レンズ用ガラスとして、下記表１の組成（単位％）を有するガラスＡ、ガラスＢ、ガラスＣおよびガラスＤが知られている。そこで、これらの廃材を粉砕してガラス粉末とし、これをリン酸塩系埋没材に添加して実施形態４の歯科用埋没材とする。
【００２０】
【表１】

なお、表中のＳＴは軟化開始温度を意味する。
【００２１】
【実施例】リン酸塩系埋没材に種々のガラス粉末を添加して鋳型を試作し、チタン製の歯冠を鋳造した。上記埋没材の組成は、第１リン酸アンモニウム４重量％、マグネシア３重量％、Ｓi Ｏ2 ７０重量％、酸化ジルコニウム５重量％、ケイ酸ジルコニウム１０重量％、ガラス粉末８重量％とし、その合計１００ｇに付き１５mlのコロイダルシリカゾル（粒径４０μｍ以上）を加えて練和し、ワックスパターンを埋没し、１０００℃に加熱した後、室温まで冷却してチタンを鋳込んだ。
【００２２】上記のガラス粉末として、下記のものを使用した。
実施例１：表１のガラスＡ実施例２：表１のガラスＢ実施例３：表１のガラスＣ実施例４：表１のガラスＤ実施例５：上記のガラスＤおよびＢの３／１混合物比較例１：ガラス粉末に代えてチタン酸アルミニウム（結晶）を添加。
比較例２：ガラス粉末に代えてスポジューメン（結晶）を添加。
【００２３】鋳造によって得られた歯冠の外観上の金属色の有無、反応層の厚み、ガス欠陥および寸法精度等を４段階に評価して比較し、結果を下記の表２に示す。ただし、金属色の有無は、ほぼ全面が金属色のものを◎、一部に金属色が認められるものを○、金属色が殆ど認められないものを△、金属色が全く認められないものを×とした。反応層は、粗研磨がほとんど不要のものを◎、若干の粗研磨を必要とするものを○、かなりの粗研磨を必要とするものを△、粗研磨の前にサンドブラストを必要としたものを×とした。ガス欠陥は、表面にほとんど窪みが生じないものを◎、生じた窪みがきわめて小さいものを○、やや大きいものを△、非常に大きいものを×とした。また、寸法精度は、ほぼ設計通りのものを◎、若干小さいものを○、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。
【００２４】
【表２】

【００２５】上記表２のとおり、ガラス粉末を添加した実施例１〜５の埋没材は、ガラス粉末を使用しない比較例１、２の埋没材に比べて優れていた。特に実施例５は、金属色、反応層、ガス欠陥および寸法精度の全てにおいて最も高い評価を得た。これに対して比較例１、２は、寸法精度は良好であったが、その他の面で実施例よりも劣り、特にガラス粉末に代えて耐火材用のチタン酸アルミニウムを添加した比較例１は金属色、反応層およびガス欠陥が著しく劣っていた。
【００２６】
【発明の効果】上記のとおり、この発明の歯科用埋没材は、耐火材中に多成分系のガラス粉末を添加したものであるから、常法にしたがって鋳型を作り、これを予備加熱をして純チタンやチタン合金を鋳造すると、表面が金属色を備えて平滑で、かつ精度が高く、従来必要とした粗研磨がほとんど不要の鋳造体が得られる。しかも、ガラスの廃材を利用することができるため、製造コストが安価である。
【００２７】特に請求項２に係る発明は、ガラス粉末がＳi Ｏ2 を主成分とするものであるから、通常のケイ酸塩系のガラスの廃材を利用することができ、製造コストを一層安価にすることができる。また、請求項３に係る発明は、ガラス粉末の配合量を限定したものであるから、所期の目的を容易に達成することができる。また、請求項４に係る発明は、埋没材をリン酸塩系に限定するものであるから、特に鋳造が容易である。また、請求項５に係る発明は、リン酸塩系埋没材における耐火材を限定し、石英系のものとアルミナその他とを併用するものであるから、鋳造体の寸法精度および外観が一層向上する。
【出願人】 【識別番号】５９２２４４１３６
【氏名又は名称】大成歯科工業株式会社
【出願日】 平成１２年７月６日（２０００．７．６）
【代理人】 【識別番号】１０００８１６６２
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 了司
【公開番号】 特開２００２−２０２１４（Ｐ２００２−２０２１４Ａ）
【公開日】 平成１４年１月２３日（２００２．１．２３）
【出願番号】 特願２０００−２０４９３４（Ｐ２０００−２０４９３４）