(57)【要約】  Ｉ）マグネシウムイオン源として少なくとも第一の化合物と、ＩＩ）リン酸イオン源として第二の化合物と、ＩＩＩ）上述の他の化合物のうちの１つに加えられる表面反応制御剤である第三の化合物とを備え、インベストメントキャスティングに被着すると結合相を形成するインベストメント用結合剤および当該インベストメント用結合剤の使用。【特許請求の範囲】
【請求項１】
インベストメントキャスティングに被着すると結合相を形成するインベストメント用結合剤であって、
Ｉ  マグネシウムイオン源として少なくとも第一の化合物と、
ＩＩ  リン酸イオン源として第二の化合物と、
ＩＩＩ  前記第一の化合物または前記第二の化合物に加えられる表面反応制御剤である第三の化合物とを含有する、インベストメント用結合剤。
【請求項２】
前記表面反応制御剤が、六方晶窒化ホウ素、イオン交換剤、ゼオライト、および／またはベントナイトを含む粘土を含む鉱物からなる群から選択される、請求項１に記載のインベストメント用結合剤。
【請求項３】
前記表面反応制御剤が表面処理のために提供される、請求項１または２に記載のインベストメント用結合剤。
【請求項４】
前記第二の化合物がアルカリ金属リン酸塩またはリン酸アンモニウムである、請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のインベストメント用結合剤。
【請求項５】
前記インベストメント用結合剤が、ベース材、好ましくはセラミックス材料と、ガラス材料、金属合金および／または貴金属との間に反応表面制御境界層を形成する、歯科用のインベストメントキャスティングを形成するための請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のインベストメント用結合剤の使用。
【請求項６】
前記インベストメント用結合剤が、前記ガラス材料、前記金属合金および／または前記貴金属を前記ベース材に用いる場合に、前記ベース材と、前記ガラス材料、前記金属合金および／または前記貴金属との間の反応層の形成を阻止または制御するために用いられる、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のインベストメント用結合剤の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にインベストメント用結合剤および当該インベストメント用結合剤の使用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯科用途または宝石用途におけるリン酸塩系インベストメント（ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ）の使用は当該技術分野において公知となっている。これらのインベストメントは、溶融金属合金もしくは貴金属を注入することができるまたはガラスセラミックスを圧入することができ強固なセラミックスベースを提供するために用いられている。セラミックス系インベストメントと、鋳造金属、金属合金または圧入ガラスセラミックスとの間の境界面での相互作用により、反応層が形成されてしまうことがある。したがって、鋳物製品は、従来強力な表面研磨処理により処理されていた。この処理は、フッ酸でエッチングするための酸を用いて行われてもよいし、および／または、たとえばサンドブラスティンのような強力なかつ摩耗性を有する研磨品を用いた空気吹き付け加工により行われてもよい。
【０００３】
これまでのところ、歯科用途ではリン酸マグネシウム系インベストメントが周知となっている。これらのリン酸マグネシウム系インベストメントは、使用時、リン酸マグネシウム系インベストメントと鋳造金属、金属合金または圧入ガラスセラミックスとの間の相互作用に応じてさまざまな反応層を形成する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ZOGHEIB LUCAS VILLACA ET AL: “Effect of hydrofluoric acid etching duration on the roughness and flexural strength of a lithium disilicate-based glass ceramic”, BRAZILIAN DENTAL JOURNAL 2011, vol. 22, no. 1, 2011, pages 45-50.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フッ酸またはサンドブラスティングを用いたさらなる処理を必要とすることなく用いることができるインベストメント用結合剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１に記載の構成要素を備えているインベストメント用結合剤を用いて上述の課題に対する解決策を提供する。
【０００７】
本発明によれば、インベストメントキャスティングに被着すると結合相を形成するインベストメント用結合剤は、
Ｉ  マグネシウムイオン源として少なくとも第一の化合物と、
ＩＩ  リン酸イオン源として第二の化合物と、
ＩＩＩ  第一の化合物および第二の化合物のうちの一方に加えられる表面反応制御剤である第三の化合物とを含有している。
【０００８】
このインベストメント用結合剤を用いると、強力なサンドブラスティングや、フッ酸を用いた酸エッチング、またはそれと同様の処理が必要ではなくなる。というのは、投入される表面反応制御剤によって接触面が保護されるからである。
【０００９】
従属する請求項には本発明の好ましい実施形態が記載されている。
【００１０】
表面反応制御剤は、六方晶窒化ホウ素、滑石、イオン交換剤、ゼオライトおよび／またはベントナイトを含む粘土を含んだ鉱物からなる群から選択することができる。
【００１１】
好ましくは、第二の化合物は、リン酸アルカリ金属塩、リン酸金属塩またはリン酸アンモニウムである。これらの化合物は、極性溶剤、とくに水またはシリカゾルの如き水溶液に対してよく溶ける。
【００１２】
インベストメント用結合剤は、歯科用のインベストメントキャスティングおよび他のインベストメントキャスティングの形成または形成技術に用いることができる。
【００１３】
使用時、当該インベストメントは、ベース材と、ガラス材、金属合金および／または貴金属との間に境界層を形成する。
【００１４】
本発明によれば、製品を形成する方法は、
ｉ．意図する最終製品のろう型を提供するステップと、
ｉｉ．セラミックス系インベストメントを提供するステップとを備えており、当該セラミックス系インベストメントを提供するステップが、
ｉｉ−ａ  少なくとも溶媒、マグネシウムイオン、リン酸イオンおよび少なくとも１つの表面反応制御剤を含有するスラリー、とくに上述のインベストメント用結合剤を提供することと、
ｉｉ−ｂ  セラミックスベース材を提供することと、
ｉｉ−ｃ  ステップｉｉ−ａの溶液をステップｉｉ−ｂのセラミックスベース材へ加えることとを含み、
ｉｉｉ．  ろう型のまわりにセラミックス系インベストメントを被着させてモールド型を形成するステップと、
ｉｖ．  モールド型からろうを除去して、ガラス材、金属合金および／または貴金属をモールド型へ注入するステップとを有しており、
リン酸マグネシウム水和物および表面反応制御剤を含む結合相がセラミックス対ガラスの境界層および／またはセラミックス対金属の境界層を形成する。
【００１５】
リン酸イオン源と表面反応制御因子剤とを一緒にミル加工（ｃｏ−ｍｉｌｌｉｎｇ）した後、混合し、溶媒およびマグネシウムイオン源を加えることによりステップｉｉ−ａのスラリーが得られる。このようにして溶液を提供すると、表面反応制御剤の濃度は、表面反応制御因子剤を酸化マグネシウムとリン酸アンモニウムと混合の後に追加する場合と比較してより均一なものとなる。それに加えて、本発明は、高価な表面反応制御剤をより経済的に使用することも可能とする。
【００１６】
セラミックス対ガラスの境界層および／またはセラミックス対金属の境界層に表面反応制御剤の粒子を均一に分布させることが有利である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。本発明の技術範囲はこの例に限定されるものではない。本発明は、とくに、たとえば歯の修復に用いられる鋳造金属、金属合金または圧入ガラスセラミックスの表面を制御することに関するものである。
【００１８】
インベストメント鋳造は、一般的に、当業者にとって技術常識である。意図する最終製品のろう型のまわりにセラミックスが被着される。ろうを除去すると、当該セラミックスは、溶融金属合金または金属を流し込みうるモールド型となる。
【００１９】
それに代えて、ろうを除去した後の空間にガラスセラミックスを圧入するようにしてもよい。このことは、加圧可能なセラミックスオーブンの中で行うことができる。
【００２０】
歯科用途または宝石用途においてリン酸塩系インベストメントを用いることは当該技術分野において公知となっている。これらのインベストメントは、溶融された金属合金または貴金属を流し込むことができるまたはガラスセラミックスを圧入することができる強固なセラミックスベースを提供するために用いられている。セラミックス系インベストメントと、鋳造金属、金属合金または圧入されるガラスセラミックスとの間の境界面での相互作用により反応層が形成される場合もあるため、当該インベストメントは強力な表面研磨処理により処理されていた。この処理は、フッ酸でエッチングするための酸を用いて行われてもよいし、および／または、たとえばサンドブラスティンのような強力なかつ摩耗作用のある研磨材を用いた空気吹き付け加工により行われてもよい。
【００２１】
本発明では、セラミックス系インベストメントは、結合剤の相に対してマトリックスを形成する結合相が供されており、また、セラミックス系インベストメントと、鋳造金属、金属合金または圧入されたセラミックスガラスとの間の相互作用を阻止する表面反応制御剤を含有している。
【００２２】
以下のプロセスはこの結合相の形成について説明している。
【００２３】
第一のステップでは、セラミックスがろう型に被着される。このセラミックスは通常クオーツおよび／またはクリストバライトからなるマトリックスを含有しているが必ずしもそうでなければならないわけではない。というのは、当該マトリックスを選択することによってさらなる特性の提供が可能となるからである。たとえば低い熱膨張を提供する場合には溶融石英、高い熱衝撃抵抗を提供する場合にはムライトが選択される。これがベース材を形成する。
【００２４】
第二のステップでは、結合剤が液体に少なくとも部分的に溶かされる。この液体は、たとえば水であってもよいしまたは水とコロイド状シリカとの混合物であってもよい。
【００２５】
この結合剤の第一の化合物は、好ましくはリン酸塩、最も好ましくはアルカリ金属、金属リン酸塩またはリン酸アンモニウムである。
【００２６】
第二の化合物は、必要な特性に合わせて反応性を変えることができる酸化マグネシウム粉末である。この化合物は低い溶解度を有している。
【００２７】
結合剤の第一の化合物と第二の化合物との溶解および混合の前または途中で、これらの結合剤の化合物のうちの少なくとも一方が表面反応制御剤により処理される。
【００２８】
結合相の形成のプロセスの好ましい実施形態では、表面反応制御剤の追加は第一の化合物および第二の化合物が液体に加えられ混合される前に行われることが好ましい。この場合、結合剤は液体に溶かされ、表面反応制御剤は反応層の形成を阻止するために適所に留まる。
【００２９】
好ましい表面反応制御剤は、六方晶窒化ホウ素、イオン交換剤、ゼオライト、および／または、ベントナイトを含む粘土を含んだ鉱物からなる群からから選択されることが好ましい。
【００３０】
それに代えてしかし好ましさの程度は低下するものの、表面反応制御剤は、液体中の結合剤の少なくとも２つの化合物の混合物に加えられてもよい。インベストメントの調製中に添加物を加えると、得られる混合程度が良好なものでなく、高価な表面反応制御剤を浪費してしまうことになる場合もある。得られる混合程度が良好であると、マトリックスの摩耗作用が高まり柔らかな要素の摩滅によりたとえば酸化マグネシウムの粒度分布が小さくなり、結合相の１つ以上の成分の反応性を変えてしまう可能性が高い。
【００３１】
結合剤をセラミックス系インベストメントに加える前に表面反応制御剤を加えることにより、表面反応制御剤の結合剤の表面への物理的付着が担保されることになる。
【００３２】
リン酸塩系インベストメントの結合剤の反応は以下のように説明することができる。
【００３３】
酸化マグネシウム＋リン酸Ｘ＋水−>リン酸Ｘマグネシウム水和物
この反応式で、Ｘは、金属であってもよいしまたはアルカリ金属であってもよいが、より一般的にはアンモニウムである。
【００３４】
このリン酸マグネシウムが結合相を形成する。この結合相は、インベストメントマトリックスの粒子同士を結合するものとして形成される。
【００３５】
第三のステップでは、長石、ケイ酸リチウム、もしくは二ケイ酸リチウムのような成分を含んだガラス化合物または金のような金属もしくは合金をセラミックスに被着させてもよい。セラミックス系インベストメントの表面の結合層およびマトリックスは、鋳造金属、合金または圧入されるセラミックスガラスとの境界面を形成する。
【００３６】
結合相は、ガラスおよび／または金属との境界面を形成するだけではなく、セラミックス系インベストメントのクオーツとクリストバライトまたは他のマトリックスとの間にも境界面を形成する。
【００３７】
最も好ましくはしかしそれに限定するわけではないが、表面反応制御剤は、それが液体中で酸化マグネシウムと混合する前にリン酸塩成分に加える必要がある。最終的にリン酸塩が溶解する時、表面反応制御剤は、金属またはセラミックスガラスの注入時または圧入時に金属またはセラミックスガラスの攻撃を阻止できるろう型の表面の適切な位置に留まる。
【００３８】
マグネシウムイオン源は、好ましくは３〜２５ミクロンの範囲にある平均粒子径Ｄ５０を有した粒子を備えた酸化マグネシウムであってもよい。
【００３９】
六方晶窒化ホウ素は、第二の成分の平均粒子径の５０〜１５０％、好ましくは８０〜１２０％の粒子径を有した粒子からなることが好ましい。
【００４０】
酸化マグネシウムへの結合も可能であるが、リン酸塩化合物への結合と比べて好ましいものではない。というのは、その立体効果が、リン酸マグネシウムの形成時に表面および結合プロセスの制御に影響を与える恐れがあるからである。この場合、高価な表面反応制御剤が十分に無駄なく用いられない。
【００４１】
本発明の主たる利点は、ろうの除去により残された型の表面の必要な部位に表面反応制御剤が正確に配置されるという点にある。このことにより、標準的な混合方法に従うことが可能となり、インベストメントの最終特性の制御が担保されるとともに、表面反応制御剤の不均一性がインベストメント粉末の結合剤の不均一性に従うものとなる。
【００４２】
摩耗作用のあるマトリックス内の酸化マグネシウムまたはリン酸塩の如き脆弱な粒子を高強度で混合すると、結合剤の粒度分布を変化させ、最終的なインベストメントの特性を変化しやすいものとしてしまう。このことは、最終的に梱包されたインベストメントを時間の経過とともに変わりやすいものとしてしまい、少量の粉末を追加するとともに均一性を担保する従来技術における欠点でもある。
【００４３】
最先端の鋳物金属、金属合金および圧入可能なガラスセラミックスにおいてよく見られる金属、金属合金およびガラスセラミックスとインベストメントとの間の相互作用により形成される反応層の削減は、モールド型の迅速な除去、表面保護、およびインベストメントの境界面での化学的イオン交換の削減によって担保される。ガラスセラミックスは、溶融されると、粘着性を有し、インベストメントモールド型の表面に付着し、反応層を形成する。
【００４４】
本発明によれば、反応層とは、圧入されたガラスセラミックスと歯科インベストメントとの間の固体状態の境界面のことである。この層は、圧力下において溶融ガラスによりインベストメントから物理的に除去される粒子の捕捉により形成されてもよい。好ましいことであるがそれに限定されるわけではないが、イオン交換反応が、とくにインベストメントの結合相内のリン酸塩とマグネシア要素との間に発生してもよい。このイオン交換反応により、再重合されたリン酸シリカリチウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸リチウムおよび／またはガラスセラミックスに付着する混入インベストメントからなる群から選択される化合物を含有しうる外皮層が形成されうる。
【００４５】
本発明によれば、表面反応制御剤が結合相内に移動する機構により反応相が削減され薄くされる。表面反応制御剤は、モールド離型剤（ｍｏｕｌｄ  ｒｅｌｅａｓｅ  ａｇｅｎｔ）の機能と、いわゆる反応層を形成する結合相とモールド型のマトリクスとの間に生じると考えられるイオン交換反応に対する阻害剤としての機能とを提供する。
【００４６】
この反応層を除去するために強力なフッ酸で後処理を行う必要性がなくなり、ガラスセラミックス製品の強度は影響を受けなくなる。このことはケイ酸リチウムと二ケイ酸リチウムとに関して重要であるが、それだけにとどまらない。酸エッチング処理により引っ張り強度の減少および表面粗さの増大が著しく影響を受ける（Ｂｒａｚ  Ｄｅｎｔ  Ｊ（２０１１）２２（１）：４５〜５０、Ｊ  Ｐｒｏｓｔｈｏｄｏｎｔ．２００８年７月；１７（５）：４１５〜９、Ｅｐｕｂ  ２００８年５月９日）。
【００４７】
表面反応制御剤を表面に有するリン酸塩の特性は、インベストメントの必要な特性をすべて範囲内に収めることを担保するのに適切な酸化マグネシウムの特性と一致する。このような特性としては、懸濁液の機能時間や最終的なかつ硬化したセラミックス製マッフルの設定された膨張強度および圧縮強度などが挙げられる。従来技術と同様に、酸化マグネシウムとリン酸塩とを含有する結合相は、上述の特性を制御するために随意に変えられてもよい。これらの特性は、結合剤の成分の表面に付着する表面反応制御剤の存在により影響を受けない。好ましくは、表面反応制御剤はより可溶なリン酸塩相の表面に付着すべきである。
【００４８】
表面反応制御剤を投入する方法はイン・サイチュリリース（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｒｅｌｅａｓｅ）として説明することができる。というのは、表面反応制御剤は、表面反応制御剤によりコーティングされうるリン酸塩を加えることにより放出されるからである。この方法は、考えられる低レベルにおいて均一な分布を担保する上で最も効果的な方法である。報告によれば、同一レベルの表面反応制御剤を手動により加えると、反応層を著しくかつ効率的に向上させることができず、得られた結果は、せいぜい歯科実験技術者の場合に見られるように、一貫性のないものである。
【００４９】
最終製品に対する影響は主として反応層のレベルが著しく減少するというである。
【００５０】
このことによりフッ酸によるエッチング処理の必要性がさらに排除されるため、引っ張り強度および表面品質が向上するという二次的な効果が製品にもたらされることになる。これらは、引用文献「Ｂｒａｚ  Ｄｅｎｔ  Ｊ（２０１１）２２（１）およびＪ  Ｐｒｏｓｔｈｏｄｏｎｔ．２００８年７月；１７（５）：４１５−９、Ｅｐｕｂ  ２００８年５月９日」に記載のように、フッ酸によるエッチングを行うと低下してしまうのが一般的である。
【００５１】
上述のインベストメント用結合剤は、ベース材、好ましくはセラミックス材と、ガラス材、金属合金および／または貴金属との間に表面反応制御境界層を形成する。このようにして、上述の反応層の形成を阻止することができる。このことにより、つやだしの必要性が少なく、より穏やかで環境に配慮した清浄剤での洗浄が可能なきれいなガラスセラミックス製の歯を形成することが可能となる。したがって、従来技術と比べると、つやだしのためにフッ酸を使用する必要はない。
【００５２】
上述のインベストメント用結合剤は、顧客により選択されたインベストメントのマトリックスと組み合わせることができる。インベストメント用結合剤は、モールド型構造物に形成される金属、金属合金またはガラスと反応して人工歯を形成する。
【００５３】
インベストメント用結合剤は次の成分からなっていてもよい。
【００５４】
インベストメント用製剤は、それに限定されるわけではないが次の構成成分からなる。
【００５５】
１０％Ｍｉｌｌｉｓｉｌ  Ｗ１０（独国フレッヘンに拠点をおくＱｕａｒｚｗｅｒｋｅ社により市販されるクオーツシリカ粉末）、
５０％Ｍｉｌｌｉｓｉｌ  Ｗ１２、
８％Ｓｉｋｒｏｎ  ＳＦ８０００（独国フレッヘンに拠点をおくＱｕａｒｚｗｅｒｋｅ社により市販されるクリストバライトシリカ粉末）、
７％Ｓｉｋｒｏｎ  ＳＦ６０００（独国フレッヘンに拠点をおくＱｕａｒｚｗｅｒｋｅ社により市販されるクリストバライトシリカ粉末）、ならびに
２５％ＣｅｒＳｅｔｔ  ＤＢ３０（英国エイルシャムに拠点をおくＣｅｒｍａｔｃｏ株式会社から専売され、ＣｅｒＭａｇ  ＦＣ−Ｓｌｏｗ（酸化マグネシウム粉末）を含有する結合剤粉末およびＣｅｒｍａＤｅｎｔ  ＤＢ３０（表面反応制御剤、この場合ｄ５０＝３．８ミクロンの窒化ホウ素粉末に酸化アルミニウム粉末が加えられたものと一緒にミル加工され安定化された第一リン酸アンモニウム粉末）。
【００５６】
このインベストメント用製剤２５％（２４ｍｌｓ／１００ｇ）とＨ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋにより市販される希釈シリカ固体含有液３００／３０とが３分間真空下で混合される。次いで、このスラリーが、シリコーン製１００ｇマッフルの中のＹｅｔｉ  Ｇｒｅｙ  Ａｓｈｌｅｓｓというタイプのろうにより形成された第二の小臼歯の回りに注入され、２１℃で３０分間セットされる。８５０℃での高速加熱技術がクラッキングを生じさせることなく３０分間用いられる。次いで、Ｅ−ｍａｘ  ＬＴ  Ｄ４（Ｖｉｖａｄｅｎｔ−ｌｖｏｃｌａｒ）というタイプの二ケイ酸リチウムインゴットが８５０℃で４．５バールの圧力で高温圧入される。
【００５７】
ガラスセラミックス製の臼歯が、取り除かれ、フッ酸を用いることなく５０ミクロンのガラス玉で２．０〜２．５バールの圧力を用いて単独で洗浄される。
【００５８】
すべての％表示は重量パーセンテージ（ｗ／ｖ）である。
【国際調査報告】
2015536828.tif 000002
2015536828.tif 000003
2015536828.tif 000004