(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理し微粉末化した陶磁器用材料にハイドロキシアパタイト、ピロリン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸２水素カルシウムから選ばれたリン酸カルシウム0.5〜5重量％を含有させた後、焼成する歯科用ブロックの製造方法。
【請求項２】
前記リン酸カルシウムがハイドロキシアパタイトである請求項１に記載された歯科用ブロックの製造方法。
【請求項３】
前記陶磁器用材料が粘土鉱物，長石、石英から選ばれた請求項１に記載の歯科用ブロックの製造方法。
【請求項４】
焼成温度が、１１００度〜１２００度で焼成時間が１〜１０時間である請求項１に記載された歯科用ブロックの製造方法。
【請求項５】
歯科用の補綴物、充填物を機械的に切削加工又は研削加工して製造する為に用いられる請求項１に記載の歯科用ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、陶磁器用材料からなるセラミックス焼結体とその製造方法に関連し、とくに切削あるいは研削加工用に用いることを企図された歯科用ブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、陶磁器材料を用いて作製されたセラミックス焼結体の内部には、種々の原因で気泡あるいは気孔が存在していることが多い陶磁器原料としては長石系鉱物、粘土鉱物、石英などを主成分に構成されていることが多く、これらの材料を使用して作製されたセラミックス焼結体の特徴として焼結時にガラス相が形成され、内部に種々の理由から発生した気泡が焼結体内部に残留することが多い。
これらの残留した気泡あるいは気孔によってセラミックス焼結体のたとえば物理的特性や透明度を大きく損なってしまう。
内部に発生する気泡あるいは気孔がすくない方がこれらのセラミックスの特性は種々の面で改善されることが多いが、改善によるコストの上昇が大きすぎるという問題がある。
【０００３】
とくに、近年CAD/CAM装置に代表されるような自動計測および自動加工手段を用いることにより、セラミックスの自動加工による高精度のセラミックス加工品あるいは装飾品などの作製方法が注目されているが、セラミックス焼結体内部に存在する気泡あるいは気孔が、加工における精度や加工後の審美性に著しい不具合と欠陥をもたらす。これらの気泡を除去あるいは減少させる方法の一つとして真空焼成法がある。しかしながら、真空焼成法はエネルギー的にも生産効率的にも安価なセラミックス商品の製造方法とは言えない。
【０００４】
また、たとえば、歯科医療用のセラミックスには色調や透明感が天然歯と同じであることが要求され、また、口腔内での咬合に耐える抗力を持ち、対合歯を摩耗することのない硬度が求められるが、一方で補綴物は高い精度で加工されることが求められる。切削あるいは研削加工を高精度に実施するためには、内部に残留している気泡に対する対策が極めて重要である。更に、気泡の存在は歯垢や歯石の発生源となる可能性を有しており、大きな気泡が加工後に表面に存在することも問題が大きい。
【０００５】
気泡あるいは気孔の存在は多くのセラミックス焼結体にとって品質の低下の原因であり、その気泡を少しでも改善できる、しかも安価で単純な方法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、陶磁器材料を用いたセラミックス焼結体の材料系および材料的特質を変化させることなく、焼結体内部に発生する気泡を少なくあるいは小さくして、セラミックス焼結体の諸性質を改善する製造方法を確立することが課題である。
【０００７】
この発明は、高精度な切削、研削等の加工に供することが可能な緻密性を有するセラミックス焼結体でありながら、公知の製造方法を有効に利用し得る程度に容易な工程で形成可能なセラミックスの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、真空焼成法を用いることなく、公知の製造工程によって残留気泡の直径が最大でも約２０μ程度のセラミックス焼結体を得ることを目的に種々検討した結果、原材料にリン酸塩を微量に使用することで、製造方法をほとんど変更することなく、目的の焼結体を得ることが可能なことを知見し、この発明を完成した。
【０００９】
さらに、発明者は、焼結体内部に発生する気泡の大きさが、リン酸塩の配合量に大きく依存することを知見し、添加量がごく限られた領域でしか気泡の直径が小さくなることがないことを確認した。実験の結果、残留気泡の最大直径が約２０μ程度の焼結体を得ることができ、なおかつ製造方法は従来のものからほとんど変更を必要とせず、材料の色調や物性に大きな変化がないことを知見し、この発明を完成した。
【００１０】
さらに、この発明は、上記の製法において、使用するリン酸塩を高純度リン酸塩、特にバイオセラミックスとして評価の高いハイドロキシアパタイトを添加しても、焼結体内部の気泡をより減少させることができる。
本発明におけるリン酸塩とは、ハイドロキシアパタイト、ピロリン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸２水素カルシウムから選ばれたリン酸カルシウムである。
この場合の含有量は、それぞれ添加されるリン塩によっても異なるものの、下述の範囲がとりあえず適当であるが、これに限るものではなく、この値以上あるいは以下であっても良い場合がある。
【００１１】
特に高い審美性が要求されるようなセラミックス焼結体、たとえば歯科用セラミックスのような場合には、粘土鉱物，長石、石英からなる原料組成あるいはそれに類した組成に金属酸化物からなる着色剤を添加して作製されることが望ましい。
【００１２】
原材料および使用するリン酸塩は微粉末がよく、この微粉末はたとえば１００mesh以下、好ましくは２００mesh以下の微粉末が望ましい。リン酸塩は水あるいは酸にとかして水溶液として添加しても良い。使用するリン酸塩は0.5〜5重量％が、よく好ましくは、1〜３重量％が望ましい。
【００１３】
本発明における、陶磁器用の材料とは、粘土鉱物，長石、石英、陶土、雲母、カオリン等の天然鉱物を示す他、人工的に製造されたもの例えば各種金属の炭酸化合物や酸化物、ガラスなどであってもよい。
当該材料は、単独であるいは二以上の材料を複合的に使用されるが、機械的に切削、研削等の加工を施してインレーやクラウンなどの口腔内成型品を製造する場合は、長石主体の配合が色調等からしても好ましいものである。原材料が天然鉱物であるような場合には、含まれているガスの放出によって焼結体内部に数百μの気泡を生じるものがあるが、これらの強大な気泡の原因となっているガスは仮焼などの処理によって取り除いておく方がより好ましい。
又、予め微粉末化した状態で使用されることも好ましい。
この微粉末化した状態とは例えば200mesh以下に調整されたものが好ましい。
【００１４】
上記のそれぞれの材料を本発明のセラミックス原料とし、上述の陶磁器用材料にリン酸塩を添加し、十分に混合した後、必要に応じて加圧成形した後、焼成するものである。焼成は約１１００度〜１２００度で時間は約1〜10ｈｒが望ましい。
本発明は、上述の工程、数値的調整を行えば、種々の公知のセラミックス製造技術を有効に利用し得るものである。
【００１５】
このようにして製造されたセラミックス焼結体は、リン酸塩を使用しないで製造した場合のセラミックス焼結体と比較して、審美性および物性においてほとんど変化がないにも関わらず、内部に発生した気泡あるいは気孔の直径は、リン酸塩を使用しない場合はもっともよく存在する気泡あるいは気孔の直径は３０μ〜５０μであり、時として１００μ以上の気泡が存在することもあるのに対し、本発明の焼結体は最大のものでも２０μ程度となっている。
【００１６】
また、本発明の焼結体には、リン酸塩を使用しない場合の焼結体と同じように、顔料などの着色剤によって着色することも焼結体の表面にセラミックスや高分子を築盛する事も可能である。
【００１７】
【作用】
この発明は、陶磁器原料を用いて作製されるセラミックス焼結体において、焼成する際にセラミックスの内部に発生し残留する気泡を、リン酸塩を微量に加えることで、そのセラミックスの製造方法およびセラミックス焼結体の材料系および材料的特質を変化させることなく、気泡を少なくあるいは小さくすることができ、切削、研削等の加工にも耐えるブロックを低いコストで作る製造方法を確立することできる。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明に関して具体的に説明する。
実施例
この実施例では、原材料に天然に産出する長石を主原料として使用した。この長石を単独で１２００度程度で焼成した結果、焼結体には多数の気泡が存在することがわかったため、まず長石に含まれるガスをできる限り取り除くため、この長石を１２００度〜１３００度で一度加熱処理をおこなう。この加熱時間は１〜５時間程度であった。この程度の温度まで加熱処理された長石は溶融しているのでボールミル等を用いて粉砕する。実施例では３２５meshをパスした長石の粉末を以後使用した。この材料に、更に粘土鉱物および石英鉱物を適当量添加して原材料とした。
着色を行うために金属酸化物を微少量加え、３２５meshをパスしたハイドロキシアパタイトの粉末を３重量％添加してよく混合した。本実施例において使用したハイドロキシアパタイトは、水酸化カルシウムにリン酸を滴下する合成法によって合成されたもので，７５０度〜８００度で仮焼したものを微粉砕して使用した。成形を容易に行うために有機物バインダーを添加し、造粒を行った。
本実施例では一軸プレス成形を行ったその後大気中で１１００度〜１１５０度で１時間〜４時間焼成した。
結果を図１に示す。図１、図２は、ＳＥＭ写真である。
得られた焼結体の曲げ強度は約１００MPa程度であり、図１で示すように、内部の気泡はほとんどが１０〜２０μのものであった。
従来品では焼結体の強度は９０〜１００MPaであり、図２で示すように、気泡の大きさは平均で３０〜４０μである。
これらを比較すると、気泡の数そのものには大きな変化はないもののそれぞれの気泡の大きさが小さくなっているために全体として緻密な焼結体になっていることがわかる。
また、得られた焼結体の外観（透明感、色調など）は、ほとんど変化がない。
【００１９】
【発明の効果】
この発明により、陶磁器原料を用いて作製されるセラミックス焼結体において、焼成する際にセラミックス焼結体の内部に発生し残留する気泡を、リン酸塩を微量に加えることで、そのセラミックスの製造方法およびセラミックス焼結体の材料系および材料的特質を変化させることなく、気泡を少なくあるいは小さくすることができ、切削加工にも耐えるブロックを、低いコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明するための写真による説明図である。
【図２】従来例を説明するための写真による説明図である。
【図１】
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【図２】
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