(57)【要約】【課題】切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の材料及び製造方法を提供する。【解決手段】義肢装具用模型の材料は、常温で粉末であり、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含み、義肢装具用模型の製造方法は、義肢装具用模型の材料を４０重量部乃至７０重量部の水で混練して材料の発泡スラリーを調製するステップ、並びに材料の発泡スラリーを義肢装具用模型の型において硬化させるステップを含む。【選択図】        な  し【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で粉末であり、
少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含むことを特徴とする義肢装具用模型の材料。
【請求項２】
常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含む義肢装具用模型の材料を、４０重量部乃至７０重量部の水で混練して前記材料の発泡スラリーを調製するステップ、並びに
前記材料の発泡スラリーを前記義肢装具用模型の型において硬化させるステップを含むことを特徴とする義肢装具用模型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の材料及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
義肢装具は、石膏を主材料とした模型上に樹脂を積層し固化することによって製造される。その義肢装具用模型は、焼石膏から形成される。焼石膏には、通常、二水石膏から容易に製造することができるβ−半水石膏が使用されている。ここで、義肢装具用模型を焼石膏のみで形成すると、その模型が重くなり、作業者の負担が大きくなる。このため、義肢装具用模型の軽量化が要求される。
【０００３】
義肢装具用模型を軽量化する方法としては、軽量骨材を石膏泥漿に混練する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、軽量骨材を石膏に混練して製造した義肢装具用模型は、骨材が石膏に結合してしまって互いに分離することができない。このため、このような義肢装具用模型を使用して義肢装具を製造した後、模型に使用した石膏を回収して再利用することができず、義肢装具用模型を廃棄処分せざるを得ない。
【０００４】
そこで、再利用することができる軽量化された義肢装具用模型を得る方法として、発泡剤を使用して、気泡を石膏泥漿中に一様に分散させて導入する方法がある。石膏に添加する発泡剤としては、ａ）アルキルベンゼンスルホン酸塩（例えば、特許文献２参照）、ｂ）高級アルコールの硫酸エステル塩（例えば、特許文献３参照）、Ｃ）一つの長鎖アルキル基又は長鎖アルケニル基を有する第三級アミンオキシド（例えば、特許文献４参照）、ｄ）分子内にオキシエチレン基及びスルホン酸基を有する界面活性剤（例えば、特許文献５参照）、ｅ）
【０００５】
【化１】
2004147968.tif 000002
のような一般式で表される第四級アンモニウム塩の界面活性剤（式中、Ｒ１は、炭素数８〜１６の脂肪族炭化水素基、Ｒ２は、メチル基又はベンジル基を表す）及び
【０００６】
【化２】
2004147968.tif 000003
のような一般式で表されるピリジニウム塩の界面活性剤（式中、Ｒ３は、水素又はメチル基、Ｘは、水酸基又はハロゲンを表す）（例えば、特許文献６参照）、ｆ）ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル（例えば、特許文献７参照）などが知られている。
【０００７】
また、義肢装具用模型を硬化させた後には、通常、ヤスリ等での切削加工や補修用の石膏の盛り付けなどによって、義肢装具用模型の表面における細部の形状を整えたり修正したりする整形の作業が必要になる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５２−０２６５２４号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開昭５０−０４１９４３号公報（第１頁）
【特許文献３】
特開昭５４−００１３２４号公報（第２頁）
【特許文献４】
特公昭４５−００７１９８号公報（第１頁）
【特許文献５】
特公昭４５−００７１９７号公報（第１頁）
【特許文献６】
特公昭４７−０５１０８６号公報（第１頁）
【特許文献７】
特開昭４８−０９４７２３号公報（第１頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、β−半水石膏及び発泡剤を混練した材料で義肢装具用模型を製造する場合には、模型を充分に乾燥させないと、ヤスリの目に湿った状態の石膏が詰まり、義肢装具用模型の整形に関する切削加工性に問題が生じる。
【００１０】
また、β−半水石膏及び発泡剤を混練した材料で製造し硬化させた模型は、吸水性が高い。よって、硬化させた模型に補修用の石膏を盛り付けて整形する際に、模型が補修用の石膏から水を吸収して、補修用の石膏が収縮するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の材料を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、義肢装具用模型の材料において、常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含むので、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の材料を提供することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、義肢装具用模型の製造方法において、常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含む義肢装具用模型の材料を、４０重量部乃至７０重量部の水で混練して前記材料の発泡スラリーを調製するステップ、並びに前記材料の発泡スラリーを前記義肢装具用模型の型において硬化させるステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含む義肢装具用模型の材料を、４０重量部乃至７０重量部の水で混練して前記材料の発泡スラリーを調製するステップ、並びに前記材料の発泡スラリーを前記義肢装具用模型の型において硬化させるステップを含むので、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の製造方法を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明による義肢装具用模型の材料を説明する。本発明の義肢装具用模型の材料は、常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含む。
【００１９】
本発明においては、義肢装具用模型の材料の主成分として、従来使用してきたβ−半水石膏に代えてα−半水石膏を用いる。ここで、α−半水石膏の標準混水量は、β−半水石膏の標準混水量よりも少ない。なお、標準混水量とは焼石膏に用いる最適量の水の量を指し、ＪＩＳ−Ｒ９１１２「陶磁器型材用せっこうの物理試験方法」で規定されている数値である。標準混水量を決定するには、約３００ｍｌの乾燥したビーカーに１５〜２５℃の水１００ｍｌを入れ、次に試料をビーカー中に少量ずつ散布しながら水中に沈め、余剰の上澄水が全くなくなった時に投入した試料の質量をはかり、式（１）により小数１位まで求め、小数１位を四捨五入し、標準混水量を定める。
【００２０】
標準混水量（％）＝１００ｇ（＝使用した水の質量）
／使用した試料の質量（ｇ）×１００    ・・・式（１）
このため、義肢装具用模型を製造するときに、石膏に対する混水量は、β−半水石膏を使用する場合よりも少なくすることができる。よって、α−半水石膏を使用すれば、義肢装具用模型の材料が未乾燥でも、ヤスリの目に湿った石膏が詰まることを低減して、硬化した義肢装具用模型の整形に関する切削加工性を向上させることができる。また、本発明によるα−半水石膏を含む材料を用いて製造し硬化させた義肢装具用模型に、補修用の石膏を盛り付けて整形する際にも、硬化した石膏の吸水性が、β−半水石膏を使用する場合よりも低く、模型が補修用の石膏から吸水することにより、補修用の石膏が収縮することを低減させることができる。
【００２１】
本発明における義肢装具用模型の材料は、製造する義肢装具用模型を軽量化するために、発泡剤を含む。これにより、義肢装具用模型の材料に軽量骨材を使用する必要がなく、使用した石膏を回収して再利用することができる。また、本発明における発泡剤は、α−半水石膏等に粉末として予め混合するために、常温で粉末状であることが必要である。具体的な発泡剤としては、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコールの硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、ロジン石鹸等の界面活性剤が挙げられる。
【００２２】
本発明の義肢装具用模型の材料における発泡剤の添加量は、α−半水石膏１００重量部に対して０．００１重量部〜１重量部である。発泡剤の添加量が０．００１重量部よりも少ない場合には、充分な発泡量を得ることができず、義肢装具用模型の重量を効果的に減少させることができない。逆に、発泡剤の添加量が１重量部よりも多い場合には、義肢装具用模型の材料の硬化時間が長くなるため、多量の硬化促進剤が必要となる。よって、発泡剤及び硬化促進剤の増加により、製造する義肢装具用模型模型の強度が低下する。
【００２３】
また、本発明の義肢装具用模型の材料には、発泡剤によって生じた泡の破泡を低減するために、発泡剤に加えて泡安定剤を添加する。本発明における泡安定剤は、α−半水石膏及び発泡剤等に粉末として予め混合するために、常温で粉末状であることが必要である。具体的な泡安定剤としては、ポリエチレングリコール、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２４】
本発明の義肢装具用模型の材料における泡安定剤の添加量は、α−半水石膏１００重量部に対して０．００１重量部〜１重量部である。泡安定剤の添加量が０．００１重量部よりも少ない場合には、泡安定剤の効果を十分に発揮することができず、発泡剤により泡立てた泡がすぐに破泡してしまう。逆に泡安定剤の添加量が１重量部よりも多い場合には、発泡剤の量に対する泡安定剤の量が過剰になる。よって、泡安定剤による泡を安定化させる効果が飽和し、余分な泡安定剤によって製造する義肢装具用模型の強度が低下する。
【００２５】
なお、本発明の義肢装具用模型の材料には、石膏の硬化時間を調整するために、硬化促進剤及び／又は硬化遅延剤を粉末としてさらに添加してもよい。また、硬化促進剤及び／又は硬化遅延剤は、本発明の義肢装具用模型の材料に予め添加する代わりに、本発明の義肢装具用模型の材料を水で混練する際に添加してもよい。硬化促進剤としては、塩化ナトリウム及び硫酸カリウムなどの無機酸塩類、並びに二水石膏などが挙げられる。また、硬化遅延剤としては、酒石酸、クエン酸、及びコハク酸などの有機酸、それらの有機酸の塩、ペプトン及びデンプンなどの有機物、並びにホウ砂及びリン酸ナトリウムなどの無機塩などが挙げられる。
【００２６】
本発明による義肢装具用模型の材料は、少なくともα−半水石膏、発泡剤、及び泡安定剤を予め混合した粉末であるので、義肢装具用模型を製造する直前にその粉末と水とを混練すればよく、粉末の混合等の作業は不要である。
【００２７】
次に、本発明による義肢装具用模型の製造方法を説明する。本発明の義肢装具用模型の製造方法は、上述した常温で粉末であり、少なくとも、１００重量部のα−半水石膏、０．００１重量部乃至１重量部の発泡剤、及び０．００１重量部乃至１重量部の泡安定剤を含む義肢装具用模型の材料を、４０重量部乃至７０重量部の水で混練して前記材料の発泡スラリーを調製するステップ、並びに前記材料の発泡スラリーを前記義肢装具用模型の型において硬化させるステップを含む。
【００２８】
本発明による義肢装具用模型の製造方法は、上述した本発明の義肢装具用模型の材料に、１００重量部のα−半水石膏に対して４０重量部〜７０重量部の水を混練する。即ち、本発明においては、α−半水石膏に対する混水量が４０〜７０％であり、α−半水石膏の標準混水量２５〜４０％よりも多い。
【００２９】
ここで、義肢装具用模型の材料に対する混水量が４０重量部より小さい場合には、水を混練した義肢装具用模型の材料の発泡スラリーにおける流動性が低く硬化時間が短いため、この発泡スラリーを義肢装具用模型の型へ流し込むことが困難になる。また、硬化した義肢装具用模型における水分が少ないため、硬化した義肢装具用模型に補修用の石膏を盛り付けて整形する際に、模型が補修用の石膏から水を吸収して、補修用の石膏の収縮が生じてしまう。
【００３０】
逆に、義肢装具用模型の材料に対する混水量が７０重量部より多い場合には、硬化した義肢装具用模型における水分が多いため、ヤスリの目に湿った状態の石膏が詰まり、硬化した義肢装具用模型の整形に関する切削加工性が低下する。また、硬化した義肢装具用模型の強度も低下する。
【００３１】
従って、本発明の義肢装具用模型の製造方法によれば、α−半水石膏１００重量部に対する混水量を４０〜７０重量部とすることによって、未乾燥でも切削加工性に優れると共に吸水による収縮が低減された義肢装具用模型を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の義肢装具用模型の製造方法による義肢装具用模型の製造の具体的な手順を説明する。
【００３３】
まず最初に、本発明における義肢装具用模型の材料の使用量に対して必要な量の水を用意する。次に、この水に義肢装具用模型の材料を添加し、攪拌機で攪拌して、義肢装具用模型の材料を水で混練すると共に泡立てる。次に、発泡剤による泡によって増量した発泡スラリーを、予め布などを固めて作製された義肢装具用模型の型に流し込み、この発泡スラリーを義肢装具用模型の型中で硬化させる。次に、硬化させた義肢装具用模型の表面（の一部）を覆う義肢装具用模型の型を除去する。最後に、硬化した義肢装具用模型の表面を、ヤスリ等で切削加工する、及び／又は補修用の石膏を盛り付けるなどして整形する。以上の手順によって、所望の義肢装具用模型を製造することができる。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の好適な実施例を比較例と共に説明する。
（１）義肢装具用模型及びその材料
本発明の好適な実施例における義肢装具用模型の材料の組成、及び比較例における義肢装具用模型の材料の組成を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2004147968.tif 000004
表１に示すように、本発明の好適な実施例における義肢装具用模型の材料は、１００重量部の、標準混水量が３５％であるα−半水石膏に対して、発泡剤である０．０２重量部のα−オレフィンスルホン酸ナトリウム、泡安定剤である０．２重量部のポリエチレングリコール、硬化促進剤である０．１重量部の二水石膏及び０．２５重量部の硫酸カリウム、並びに硬化遅延剤である０．０２重量部のクエン酸ソーダを含む。本発明の実施例として製造した義肢装具用模型を、この義肢装具用模型の材料を６０重量部の水で混練することによって製造した。
【００３６】
また、比較例における義肢装具用模型の材料は、表１に示すように、１００重量部の、標準混水量が７０％であるβ−半水石膏に対して、１４重量部の、嵩比重が０．１３である軽量骨材を含む。比較例として製造した義肢装具用模型を、この義肢装具用模型の材料を７０重量部の水で混練することによって製造した。（２）義肢装具用模型の比重
本発明の実施例として製造した義肢装具用模型及び比較例として製造した義肢装具用模型の比重を、未乾燥状態及び乾燥状態で測定した。実施例及び比較例における義肢装具用模型の比重の測定結果を表２に示す。ここで、未乾燥状態とは、各義肢装具用模型の硬化が終了した後、１時間以内における状態を示し、乾燥状態とは、各義肢装具用模型の硬化が終了した後、４０℃の乾燥機内で水分が恒量に達するまで乾燥させた状態を示す（以下、同じ）。
【００３７】
【表２】
2004147968.tif 000005
表２に示すように、本発明の実施例としての義肢装具用模型の比重は、未乾燥状態及び乾燥状態のいずれの状態においても、比較例としての義肢装具用模型の比重よりも小さい。よって、本発明の実施例として製造した義肢装具用模型は、比較例としての義肢装具用模型よりも軽量であることがわかる。
（３）義肢装具用模型の強度
本発明の実施例として製造した義肢装具用模型及び比較例として製造した義肢装具用模型の圧縮強度及び引張強度を、それぞれ、未乾燥状態及び乾燥状態で測定した。実施例及び比較例における義肢装具用模型の圧縮強度及び引張強度の測定結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
2004147968.tif 000006
表３に示すように、本発明の実施例としての義肢装具用模型の圧縮強度及び引張強度は、それぞれ、未乾燥状態及び乾燥状態のいずれの状態においても、比較例としての義肢装具用模型の圧縮強度及び引張強度よりも小さい。義肢装具用模型の圧縮強度及び引張強度は、切削加工性の目安と考えられ、圧縮強度及び引張強度が小さいほど、切削加工が容易である、即ち切削加工性が良いと思われる。よって、本発明の実施例として製造した義肢装具用模型の切削加工性は、比較例としての義肢装具用模型よりも高いと予想される。実際、本発明の実施例における義肢装具用模型の切削を実施したところ、切削加工性は良好であるという結果が得られた。
（４）義肢装具用模型の吸水性
本発明の実施例として製造した義肢装具用模型及び比較例として製造した義肢装具用模型の未乾燥状態における水滴吸収時間を、義肢装具用模型の吸水性の尺度として測定した。ここで、未乾燥状態における水滴吸収時間とは、各義肢装具用模型の表面に滴下した０．０４ｇの水滴が、それぞれの義肢装具用模型に吸収されるまでに要した時間を示す。実施例及び比較例における義肢装具用模型の未乾燥状態における水滴吸水時間の測定結果を表４に示す。
【００３９】
【表４】
2004147968.tif 000007
表４に示すように、本発明の実施例としての義肢装具用模型の未乾燥状態における水滴吸収時間は、比較例としての義肢装具用模型の未乾燥状態における水滴吸収時間よりも長い（約４．５倍）。よって、本発明の実施例として製造した義肢装具用模型の吸水性は、比較例としての義肢装具用模型よりも低い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、切削加工性を向上させると共に吸水性を低減させた、再利用可能で軽量な義肢装具用模型の材料及び製造方法を提供することができる。