(57)【要約】【課題】  ウレタンディスクの切削残部を有効利用でき、荒削り速度を高めてもクラックが発生することなく切削が可能である歯科模型製造用リサイクルディスクを提供する。【解決手段】  歯科模型製造用リサイクルディスク２０は、歯科模型製造用ウレタンディスク１０から歯科模型１１を切削した後の切削残部１２を粉砕して生成された粉砕物を、ウレタン組成物Ｂに５〜６０重量％混合させ熱重合により形成される。【選択図】  図１
0003207850.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
歯科模型製造用ウレタンディスクから歯科模型を切削した後の切削残部を粉砕して生成された粉砕物を、ウレタン組成物に５〜６０重量％混合させ熱重合により形成された歯科模型製造用リサイクルディスク。
【請求項２】
無機フィラーを５〜５０重量％含むウレタン組成物（Ａ）からなる歯科模型製造用ディスクから歯科模型を切削した後の切削残部を粉砕して生成された粉砕物を、無機フィラーを０〜４０重量％含むウレタン組成物（Ｂ）に混合させ熱重合により形成された歯科模型製造用リサイクルディスク。
【請求項３】
前記組成物（Ａ）中の前記無機フィラーの濃度は、前記組成物（Ｂ）中の前記無機フィラーの濃度より高いことを特徴とする請求項２に記載の歯科模型製造用リサイクルディスク。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、歯科模型を切削した後の切削残部を用いて形成された歯科模型製造用リサイクルディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療では、欠損部分の修復に種々のシステムが利用され、最終的に、上顎部、下顎部の勘合及び隣接する歯同士の寸法チェックが必要である。このために、印象から採取した３Ｄデータを利用し、ディスクから対象部品を切削により得て、チェックすることが一般的になりつつある。この時に利用される材料はウレタンであり、一般的にはディスク形状として利用されている。ウレタンは、熱可塑性樹脂と異なり、注型時の分子配向が少ないことから、等方的に寸法安定性が良好であること、切削が容易であること、さらには２５ｍｍの肉厚ディスクであっても反りが発生しないことなどの特徴がある。
【０００３】
しかし、このようなディスクにおける問題点の一つは、切削時間が長いことである。ディスクを荒削りした後、仕上げバイトで仕上げができれば、切削時間は短縮できるが、荒削速度及び送り速度を速くすると、クラックを生じることがあり、荒削りに限界があった。なお、硬質ウレタンに係るクラック防止に関する技術や文献はない。
他の問題としては、環境問題である。代表的なディスクサイズとしては、直径９８ｍｍ、厚み１５〜２５ｍｍである。直径が規定されている理由は、全顎全て入れ歯のケースを想定しているからである。このディスクは、部分欠損部の補綴にも利用されており、全顎を切削する場合は約４０〜６０重量％が、部分補綴対象において極端に一つのディスクから一つを切削で取り出す場合は略９０重量％が、「使用済み」となって廃棄される。そして、熱硬化性樹脂の再生は、熱焼却による熱回収が一般的であるが、ウレタンの場合、原料成分のイソシアネートの焼却による有毒物質が発生することから、埋め立てに限定される問題点がある。
【０００４】
歯科模型用ウレタンディスクに関するマテリアル再生についての文献は、調査範囲内ではないことが確認されている。広くウレタンのリサイクル及び再生に関しての文献は、以下の通りである。
【０００５】
特許文献１及び２では、冷蔵庫から回収されたウレタン樹脂を分別し、重金属補則剤を添加して排水処理等に利用する。
特許文献３では、冷蔵庫から回収された混合物を分別し、ウレタンを圧縮減容化する。
特許文献４では、ウレタン分解によるポリオールの再生が行われる。
特許文献５では、ウレタンフォームを微生物により粉砕し、ウレタン微粉末をリサイクルとして利用する。
特許文献６では、熱硬化製品の化学分解分別でモノマーに還元する。
特許文献７及び８では、ポリプロとウレタン混合物を粉砕し、イソシアネートを添加し、押し出し反応によりＰＰ／ウレタンの混合物を得る。
特許文献９では、フェノール類による化学分解を行う。
特許文献１０では、圧縮減容化を行う。
特許文献１１では、特定イソシアネート、ポリオール系限定のモノマー還元を行う。
【０００６】
以上のように、上記文献では、主として減容化を目的とするものが多く、または、化学及び微生物分解のプロセスにおいては、副産物の分離精製問題及び新規化学物質に該当するものがあれば、量的な制限を受ける。微生物分解には、時間を要することなどの課題があり、実用化された事例を見ることはない。他材料と貼り合わせた製品については、ブレンドまたはアロイ化を計っているものであるが、自動車関係の製品を元の製品に戻す試みは廃棄回収される時期において、次期新車開発用の材料にはもはや適合しないので、実際の採用事例は極めて限定される。いずれにしても元の製品に戻すことは、上記文献に記載されておらず、斯界でもなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2007-254589号公報
【特許文献２】特開2011-162795号公報
【特許文献３】特開2016-007712号公報
【特許文献４】特開2011-246569号公報
【特許文献５】特開2007-191612号公報
【特許文献６】特開2006-213873号公報
【特許文献７】特開2005-194404号公報
【特許文献８】特開2005-187611号公報
【特許文献９】特開2005-008709号公報
【特許文献１０】特開2001-277268号公報
【特許文献１１】特開2001-106763号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
第１の課題は、歯科模型製造時において、荒削り速度を高めても、ディスクにクラックが発生することなく切削が可能であることが要求される。
第２の課題は、ウレタンディスクの切削残部（未切削）の有効利用である。最適粒子径に粉砕し、ウレタン原料に配合し熱硬化重合することで、切削上に問題がなければ、Disk to Diskが完成し、地球環境にも、需要家にとっても非常に有益である。特に、ディスクの切削場所が歯科医、技工所又は集中データセンターなどである。このため、使用場所が限定されており、比較的クリーンな環境で切削作業が行われている。従って、使用後のディスクも表面付着の埃をエアブローや簡単なサンダー処理すれば除去できるレベルであることは、極めて有為なシステムといえる。
【０００９】
そこで、本考案は、ウレタンディスクの切削残部を有効利用でき、荒削り速度を高めてもクラックが発生することなく切削が可能である歯科模型製造用リサイクルディスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本考案の第１の態様による歯科模型製造用リサイクルディスクは、歯科模型製造用ウレタンディスクから歯科模型を切削した後の切削残部を粉砕して生成された粉砕物を、ウレタン組成物に５〜６０重量％混合させ熱重合により形成される。
【００１１】
本考案の第２の態様による歯科模型製造用リサイクルディスクは、無機フィラーを５〜５０重量％含むウレタン組成物（Ａ）からなる歯科模型製造用ディスクから歯科模型を切削した後の切削残部を粉砕して生成された粉砕物を、無機フィラーを０〜４０重量％含むウレタン組成物（Ｂ）に混合させ熱重合により形成される。
【００１２】
本考案の第２の態様による歯科模型製造用リサイクルディスクにおいて、前記組成物（Ａ）中の前記無機フィラーの濃度は、前記組成物（Ｂ）中の前記無機フィラーの濃度より高くてもよい。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、ウレタンディスクの切削残部を有効利用でき、荒削り速度を高めてもクラックが発生することなく切削が可能である歯科模型製造用リサイクルディスクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の一実施形態に係る歯科模型製造用リサイクルディスクの形成工程の概略図を示す。
【図２】本考案の一実施形態に係る歯科模型製造用リサイクルディスクの形成工程のフロー図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
図１は、本考案の一実施形態に係る歯科模型製造用リサイクルディスクの形成工程の概略図を示す。図２は、本考案の一実施形態に係る歯科模型製造用リサイクルディスクの形成工程のフロー図を示す。図１及び図２を用いて、本考案のリサイクルディスク２０の形成方法について説明する。
図１及び図２に示すように、ウレタン組成物Ａからなる歯科模型製造用のディスク１０が切削され、歯科模型１１が形成される（ＳＴ１）。この際、ディスク１０には、切削されずに残った切削残部１２が生じる。この切削残部１２を回収し（ＳＴ２）、切削残部１２を粉砕して粉砕物を生成する（ＳＴ３）。次に、粉砕物をウレタン組成物Ｂに混合し、熱重合によりリサイクルディスク２０が形成される（ＳＴ４）。
【００１７】
このような本実施形態のリサイクルディスク２０によれば、歯科模型形成時の切削残部１２を粉砕して再利用できることから環境に優れており、また、荒削り速度を高めてもクラックが発生することなく切削性能も高いディスクを提案できる。
【００１８】
＜ウレタン組成物Ａ及びＢ＞
本実施形態のディスク１０及び２０で使用するウレタン組成物Ａ及びＢは、例えばポリウレタンであるが、これに限定されない。ウレタン組成物Ａ及びＢは、ウレタン結合を含む高分子化合物であればよく、ポリイソシアネート化合物とポリオールといわれる化合物を触媒共存して熱硬化重合するものである。
イソシアネート化合物の代表的なものでは、フェニルメタンジイソシアネート（略ＭＤＩ）や、トリレンジイソシアネート（略ＴＤＩ）が一般的に使用される。両者は異性体の存在で微妙に性質が異なるが、歯科模型用にはいずれも適用できる。但し、ＭＤＩが汎用である。
ポリオールは、分子内に水酸基を複数有する化合物である。このポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオールなどがある。この中で、剛性感とハンドリングの容易さから、例えば、ポリエーテルポリオールが利用される。
【００１９】
重合の反応制御のために、トリエチレンジアミン・ビス（２-ジメチルアミノエチル）エーテルなどのアミン化合物を配合する。
このとき、新品で重合されたウレタンとこれを粉砕しウレタン原料に配合して重合する場合には、同種のジイソシアネート、及びポリオールであることが好ましい。
また、使用後に回収したリサイクルディスク中に含まれる切削残部１２の粉砕物の配合量は５〜６０重量％が好ましい。粉砕物の配合量が５重量％未満の場合は、環境貢献の意識に悖り、６０重量％を超える場合は、追加のウレタン原料（ウレタン組成物Ｂ）の粉砕物への浸透が不十分となり、不均一となって、再生品の切削においてクラックが生じる。尚、切削残部１２の粉砕物の粒子径は、４０００μｍ以下が望ましい。
【００２０】
＜無機フィラー＞
本実施形態のウレタン組成物Ａ及びＢには、剛性感と切削性改良のために、無機フィラーが配合されることがある。無機フィラーとしては、樹脂配合用の無機充填材が好適に利用できる。
無機フィラーには、無定形、針状、球状、板状などがあるが、切削性の観点から、板状が好ましく、層状化合物がより好ましい。
無機フィラーとしては、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク、マイカ、ガラスフレーク、ウォラステナイト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、セピオライト、ゾノライト、ホウ酸アルミニウム、ガラスビーズ、鉄粉、アルミニウム粉、カーボンブラック、黒鉛、酸化鉄、二硫化モリブデンなどが挙げられる。
これらの無機フィラーの平均粒子径としては、３〜４０μｍ以下が好ましい。４０μｍを超えると、切削加工の表面粗度が粗くなる。３μｍ未満では、液の粘度が極端に高くなり、注型作業時間がかかり、又は脱泡が困難となる。
【００２１】
これらの無機フィラーの選択においては、比重がジイソシアネート、ポリオールと比重差が少ないことや、酸性が強い場合は重合速度が低下することから回避が好ましい。価格面も考慮すると、無機フィラーとしては、炭酸カルシウムやタルクが多く利用されている。
無機フィラーを熱可塑性樹脂に混合する場合は、シラン系、チタネート系の公知の表面処理剤が利用されることも含まれる。
【００２２】
本実施形態のウレタン組成物Ａ（ポリウレタン）中の無機フィラーは、０〜６０重量％が好ましく、５〜５０重量％がより好ましい。本実施形態のウレタン組成物Ｂ（ウレタン原料）中の無機フィラーは、０〜４０重量％が好ましい。
ここで、ウレタン組成物Ａ（ポリウレタン）中の無機フィラーは、ウレタン組成物Ｂ（ウレタン原料）中の無機フィラーより、濃度が高いことが好ましい。つまり、ウレタン組成物Ａ（ポリウレタン）の粉砕粒子をドメインとすると、ウレタン組成物Ａ中に含有される無機フィラーが後から重合されるウレタン組成物Ｂの成分をマトリックスとした場合、ドメイン中の無機フィラーはマトリックス中の無機フィラーより高くすることが好ましい。これにより、荒切削時の衝撃的応力をドメインに伝達分散し、マトリックスの大破壊を防止することができる。
尚、ウレタン組成物Ｂについては、回収した切削残部１２中の無機フィラーの濃度を調べ、それより低濃度の無機フィラーを配合するか、場合によっては無機フィラーを配合せずにウレタン成分のみを配合することが可能である。これにより、重合プロセス面におけるメリットが向上する。
【００２３】
＜ポリウレタンの粉砕＞
切削残部１２のポリウレタンの粉砕としては、一軸高速剪断式粉砕機による粉砕が一般的であるが、本発明で利用するウレタンディスクの肉厚が２０〜２５ｍｍと厚いこともあり、一旦破砕機で破砕した後、通常の粉砕機にて粉砕する方法が好ましい。
粉砕粒子径が４０００μｍを超える場合、注型詰まりが発生することがあり、注型口（ゲート）付近での渦巻き模様や色目変化が見られることもあり、好ましくない。粉砕粒子径は、好ましくは、２０００μｍ以下である。但し、粉砕粒子径が５μｍ未満の場合、パウダー供給装置への付着が発生することがあり、かつ液の粘度を上昇させるので、好ましくない。
一般的に、ウレタン原料にポリウレタンをブレンドした場合、界面官能基は同種であることで、ポリウレタン界面が膨潤し、後から重合されるウレタン成分のアンカーとなることで、界面密着などの問題がない。未使用粉砕品の界面と重合による界面境界は実質存在しないことから、機械的強度、切削性については特に劣ることはない。
【００２４】
＜実施例１＞
まず、ポリウレタン（ウレタン組成物Ａ）の製造及び粉砕について説明する。
エッチアンドケー株式会社製のポリオール類とイソシアネート類の組み合わせされたグレード「ハイキャスト３０３７」（それぞれの２５℃におけるＢ型粘度は１８０、３５ｍＰａ＊ｓ）を５０：５０で計量する。ポリオール液には、丸尾カルシウム製の炭酸カルシウム「スーパーＳＳ」を２０重量％配合（全体では１１％）し、混合攪拌する。
次に、予備脱泡を１０分間処理する。そして、ポリオール液、イソシアネート液の両液に気泡が入らないように混合して、直径１００ｍｍ、厚み２６ｍｍのシリコン型に注型する。これを６０℃、４０分反応させた後、室温にて取り出す。これを２３℃、湿度５０ＲＨ％の恒温室に２４時間静置する。この作業を繰り返し、１０枚のウレタンディスク１０を作成する。これにより、歯科模型製造用新品ディスク１０が完成する。
【００２５】
歯科模型製造用新品ディスク１０の１０枚の中から８枚を取り出し、不二精機株式会社製二軸破砕機にて破砕し、その後、シュレッダーにより微粉砕した。このシュレッダーとして一軸高速剪断粉砕機や有限会社吉工製の表面切削方式粉砕機が適用できる。
上記ウレタンパウダーを４０重量％と同種ウレタン原料である３０３７のポリオール液３０重量％に配合混合した後は、イソシアネート３０重量％を配合添加し、混合し重合する。これにより、リサイクルディスク２０が完成する。ここで、ドメイン中の無機フィラーは全体中では８重量％、マトリックス中には略０％である。
【００２６】
次に、リサイクルディスク２０の切削テストには、imes-icore社製のCORiTEC 250iを使用する。
切削バイト２．５ｍｍを使用し、送り速度４，０００ｍｍ/ｍｉｎ、回転数１，７００ｒｐｍで粗削りを実施する。この段階で、クラックやチッピングがなかった。
次に、１．０ｍｍバイトで、送り速度２，２００ｍｍ/ｍｉｎ、回転数２２，０００ｒｐｍの条件で、精密削りを実施する。切削は乾式で、室温は１５℃の条件で、半径３０ｍｍのディスクを切削する。
以上の結果、荒削り段階でもクラックや、チッピングが発生せず、精密バイト切削が適用でき、表面外観の優れた切削ができた。
【００２７】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１のポリウレタン（ウレタン組成物Ａ）の粉砕物を２０重量％として、ポリオール４０重量％、イソシアネート４０重量％に変えている。ここで、トータルの炭酸カルシウム（無機フィラー）の濃度は、ドメイン中に４％、マトリックス中は略０である。
実施例２におけるリサイクルディスク２０の切削は、実施例１と同速度で可能であった。
【００２８】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１のポリウレタン（ウレタン組成物Ａ）の粉砕物を１０重量％とし、ポリオール液に炭酸カルシウム２０重量％をポリオール液に配合して、同様の重合を行い、粉砕テストを実施した。
ドメイン中の炭酸カルシウム（無機フィラー）の濃度は2重量％、マトリックス中の炭酸カルシウム（無機フィラー）の濃度は１０重量％である。
この場合でも、荒削りの切削速度、切削バイト２．５ｍｍを使用し、送り速度４，０００ｍｍ/ｍｉｎ、回転数１，７００ｒｐｍで荒削りしたが、クラックが発生し、２，５００ｍｍ/ｍｉｎまで低下する必要があった。
比較例１のリサイクルディスク２０は、高速性を問わなければ、リサイクル及び環境面では通用するレベルである。
【００２９】
以上のように、本考案の歯科模型製造用リサイクルディスク２０によれば、ウレタンディスク１０の切削残部１２を有効利用でき、荒削り速度を高めてもクラックが発生することなく切削が可能となる。
これにより、歯科医、技工所又は集中加工所においては、切削速度の改良改善により、より多くの患者治療が可能であること、廃棄物の減量と環境標準規格取得に役立つだけでなく、ディスク納入と同時に切削残ディスクの回収ができることから、近年問題になっている物流段階での省エネ、炭酸ガス低減化が同時に達成されるなど、かつ高価なモノマーの使用量が削減されることは歯科医又は中間業者にとっても非常に有意である。
【００３０】
尚、本考案の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、考案の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ディスク
１１…歯科模型
１２…切削残部
２０…リサイクルディスク
【図１】
0003207850.tif 000003
【図２】
0003207850.tif 000004