(57)【要約】【課題】リン酸塩系埋没材に骨材粉末および結合材粉末の分散性を良好にする分散剤を配合することにより、骨材粉末および結合材粉末の凝集を防ぎ、もって鋳型内空所の壁面を平滑に形成し、鋳肌の平滑な歯科用鋳造品の製造を可能にし、かつ骨材粉末を石英、クリストバライトおよびトリジマイトのみに限定することなく、もっと多種類の骨材粉末を使用可能にする。【解決手段】骨材粉末およびリン酸塩系結合材粉末の混合粉末材料と練和液とからなるリン酸塩系歯科用埋没材において、上記の混合粉末材料および練和液の少なくとも一方にリン酸のアルカリ金属塩を添加する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材粉末およびリン酸塩系結合材粉末の混合粉末材料と練和液とからなるリン酸塩系歯科用埋没材において、上記の混合粉末材料および練和液の少なくとも一方にリン酸のアルカリ金属塩が添加されていることを特徴とするリン酸塩系歯科用埋没材。
【請求項２】
リン酸のアルカリ金属塩の添加量が混合粉末材料および練和液の各１００重量部に対して０．１〜２．０重量部である請求項１に記載のリン酸塩系歯科用埋没材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯科用鋳型の成型に使用されるリン酸塩系埋没材に関し、クラウン等歯科用金属製品の鋳造用鋳型に用いて表面の平滑な金属製品を鋳造可能にするものである。
【背景技術】
【０００２】
歯科用埋没材として、石こう系埋没材とリン酸塩系埋没財の２種類が知られている。石こう系埋没材は、埋没操作と鋳造製品の掘り出し操作が容易であるため、好んで使用されているが、石こうは、ワックス等に含まれる炭素の存在下では７００℃以上の高温になると分解してしまうため、陶材焼付け用合金のような高融点の合金は鋳造できない。そのため、高融点の合金を鋳造する場合は、リン酸塩系埋没材が一般的に使用されている。そして、最近では、鋳型の予熱とワックスパタンの焼却に要する時間を節約するため、ワックスパタンを埋没した状態の埋没材を鋳造リングと共に温度８００〜９００℃のファーネスに直接投入する急速加熱が普及するようになった。
【０００３】
このような急速加熱を可能にするリン酸塩系埋没材として、耐火材とリン酸塩系結合材（例えばマグネシアクリンカと第１リン酸アンモニウムとの混合物）とからなる埋没材において、上記の耐火材として石英とクリストバライトの少なくとも一方を用い、これにトリジマイトを添加することが下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載された埋没材は、金属の鋳造収縮を補償する性能に優れた石英やクリストバライトの一部を、熱膨脹率が比較的小さく、かつ温度上昇に伴う熱膨脹率の急激上昇がないトリジマイトで置換したものであるから、埋没後の急速加熱によっても亀裂の発生がなく、鋳型の予熱とワックスパタンの焼却に要する時間を大幅に短縮することができる。
【特許文献１】特開平６−３３６４０９号公報
【０００４】
しかしながら、鋳型の亀裂や表面剥離を防ぐため、練和液の混合比率を低下させて鋳型強度を上昇させると、埋没材の流動性が低下し、埋没操作が困難になっていた。また、骨材粉末に粒径の大きい耐火材を使用して流動性を向上させた場合は、鋳肌が荒れるという問題が生じ、また骨材の粒径を細かくした場合は、流動性が低下し、骨材粉末が凝集して耐火材粉末の粒径よりも大きな塊となるため、鋳造品の表面粗さが増大し、この表面粗さを小さくするためには鋳造品表面の研磨が必要となり、その研磨に長時間を必要とし、特に貴金属製品を鋳造した場合は不経済であり、更に耐火材が石英、クリストバライトおよびトリジマイトに限定されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、リン酸塩系埋没材に骨材粉末および結合材粉末の分散性を良好にする分散剤を配合することにより、骨材粉末および結合材粉末の凝集を防ぎ、もって鋳型内空所の壁面を平滑に形成し、鋳造品の表面すなわち鋳肌の平滑な歯科用鋳造品の製造を可能にし、かつ骨材粉末を石英、クリストバライトおよびトリジマイトのみに限定する必要を無くするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るリン酸塩系歯科用埋没材は、骨材粉末およびリン酸塩系結合材粉末の混合粉末材料と練和液とからなるリン酸塩系歯科用埋没材において、上記の混合粉末材料および練和液の少なくとも一方にリン酸のアルカリ金属塩が添加されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、歯科用のリン酸塩系埋没材に対し、リン酸のアルカリ金属塩が添加される。このリン酸のアルカリ金属塩は、骨材粉末および結合材粉末の凝集を防ぐ分散剤として働くので、ワックスパタンを埋没した際、該パタンを囲む鋳型の壁面には上記の骨材粉末および結合材粉末が凝集することなく、パタンの表面に沿って緻密に配列される。すなわち、上記鋳型の内壁面が骨材粉末および結合材粉末の粒径のみで定まる表面粗さの平滑面に形成され、この平滑面が鋳造品の表面に転写される。したがって、鋳肌の平滑な鋳造品が得られる。
【０００８】
上記のリン酸のアルカリ金属塩は、特に限定されないが、代表例としては、オルソリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、ピロリン酸カリウム、第１リン酸ナトリウム、第２リン酸ナトリウム、第３リン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウムおよびテトラメタリン酸ナトリウム等が例示される。
【０００９】
なお、骨材粉末としては、歯科用埋没材に使用される任意の耐火材、例えば石英、クリストバライト、トリジマイト、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライトおよびスピネル等の耐火材が用いられるが、これらの骨材粉末は、いずれか１種を単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよく、鋳造目的に応じて適宜に選択される。また、結合材粉末には、リン酸塩と塩基性金属酸化物の粉末混合物が用いられる。そして、練和液にはコロイダルシリカ溶液が従来同様に用いられる。
【００１０】
上記のリン酸塩系埋没材を構成する骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料および練和液は、鋳造の際に混合して用いられる。この場合、骨材粉末の配合量は、混合粉末材料全体の７０〜９０重量％に設定され、残量が結合材粉末の配合量となり、この混合粉末材料１００ｇに対し、練和液は１０〜３０ｍＬが配合される。そして、この発明で分散剤として添加されるリン酸のアルカリ金属塩は、骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料および練和液の少なくとも一方にあらかじめ混合しておき、鋳造の際に混合粉末材料と練和液を混合するのが好ましい。
【００１１】
上記の分散剤すなわちリン酸のアルカリ金属塩の配合量は、上記の混合粉末材料とあらかじめ混合する際は混合粉末材料１００重量部に対し０．１〜２．０重量部が好ましく、また練和液とあらかじめ混合する際は練和液１００重量部に対し０．１〜２．０重量部が好ましい。そして、混合粉末材料および練和液の双方にあらかじめ混合してもよい。なお、リン酸のアルカリ金属塩の添加量が上記の範囲よりも少ない場合は添加による分散効果がなく、表面平滑な鋳造品が得られず、反対に上記の添加量が過剰であっても、分散効果は変わらず、経済的でなく、しかも練和液の保存中にコロイダルシリカ溶液がゲル化するので不適当である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、上記のようにリン酸塩系の歯科用埋没材にリン酸のアルカリ金属塩を加えたものであるから、上記の歯科用埋没材を構成する骨材粉末および結合材粉末の凝集が防がれて上記埋没材からなる鋳型内空所の壁面が平滑となり、そのため鋳造品の表面が平滑に形成され、従来必要とした鋳造品表面の研磨が不要となり、鋳造の所要時間が短縮され、かつ鋳造用金属も節約され、しかも使用する耐火材が制限されない。特に請求項２に係る発明は、上記のリン酸のアルカリ金属塩の配合量を限定したものであるから、上記アルカリ金属塩の配合効果が容易に得られ、かつ経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態１
リン酸塩系埋没材の骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料および練和液を用意する。まず、骨材粉末として、石英、クリストバライト、トリジマイト、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライトおよびスピネル等のいずれか１種または２種以上の耐火材からなる粉末が用意される。また、結合材粉末には、塩基性金属酸化物（例えば、マグネシアクリンカ）およびリン酸塩（例えば、第１リン酸アンモニウム）の粉末混合物が用意される。そして、練和液にはコロイダルシリカ溶液（シリカ濃度１０〜４０％、シリカ粒径８〜１００mm）が従来同様に用意される。これらの混合粉末材料と練和液は、鋳造の際に混合されるが、骨材粉末の配合量は、骨材粉末および結合材粉末の合計量すなわち混合粉末材料全体の７０〜９０重量％に設定され、残りが結合材粉末となり、この混合粉末材料１００ｇに対し、上記の練和液が１０〜３０ｍＬ混合される。
【００１４】
一方、上記混合粉末材料の分散剤として、リン酸のアルカリ金属塩、例えばオルトリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、ピロリン酸カリウム、第１リン酸ナトリウム、第２リン酸ナトリウム、第３リン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウムおよびテトラメタリン酸ナトリウムのいずれかが用意される。そして、このリン酸のアルカリ金属塩は、上記の混合粉末材料に対し、あらかじめその１００重量部に対し０．１〜２．０重量部の割合で混合されたものとして供給され、鋳造作業を開始する際に前記の練和液で混和してパタンの埋没に使用される。
【００１５】
上記の骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料に分散剤（リン酸のアルカリ金属塩）をあらかじめ混合した粉末混合物を練和液で混和して得られたリン酸塩系埋没材を鋳造用リングに投入してワックスパタンを埋没し、２０〜３０分後に上記のリングを８００〜９００℃のファーネスに投入してワックスパタンを焼却除去し、表面剥離や亀裂がなく、しかも空洞表面の平滑な鋳型を得、しかるのち歯科用金属を鋳造し、表面の平滑な金属製品を得る。
【００１６】
実施形態２
上記の実施形態１と同様に骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料、コロイダルシリカ溶液および分散剤を用意し、この分散剤を、コロイダルシリカ溶液と混合し溶解させて練和液とする。分散剤の配合量は、上記のコロイダルシリカ溶液１００重量部に対して０．１〜２．０重量部に設定される。なお、骨材粉末、結合材粉末および練和液の混合比は前記の実施形態１と同様に設定される。そして、鋳造作業を開始する際、上記の分散剤が溶解したコロイダルシリカ溶液である練和液が上記の骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料と混合され、鋳型に形成され、以下実施形態１と同様に鋳造作業が行なわれる。
【実施例】
【００１７】
骨材として、クリストバライト（２００メッシュ全通）、石英Ａ（２００メッシュ全通）、石英Ｂ（平均粒径７０μｍ）およびジルコン（２００メッシュ全通）を用意した。また、結合材としてマグネシアクリンカと第１リン酸アンモニウムの５０／５０混合物を用意した。また、練和液としてコロイダルシリカゾル（コロイダルシリカの粒子径４０〜６０ｎｍ、濃度２０％）を用意した。また分散剤（リン酸のアルカリ金属塩）として、ヘキサメタリン酸ナトリウム、オルソリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウムおよびトリポリリン酸カリウムを用意した。
【００１８】
上記の骨材粉末と結合材粉末とからなる混合粉末材料、練和液および分散剤を用いて、実施例１〜１４および比較例１〜７の埋没材を得、その配合（単位は重量部）を下記の表１〜３に示した。なお、表１の実施例１〜７は、分散剤をあらかじめ混合粉末材料に配合したものを示し、表２の実施例８〜１４は、分散剤をあらかじめ練和液に配合したものを示す。また、表３の比較例において、比較例１、２は分散剤を全く用いない例を、また比較例３、４は分散剤を混合粉末材料に配合した例を、また比較例５、６、７は分散剤を練和液に配合した例を示す。
【００１９】
表１
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【００２０】
表２
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【００２１】
表３
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【００２２】
上記の実施例１〜１４および比較例１〜７の埋没材について、流動性試験、鋳型の亀裂試験および鋳造試験を行ない、かつ練和液の安定性を比較し、結果を表４に示した。ただし、混合粉末材料および練和液の練和は、混液比２４ｍＬ／粉末１００ｇとし、混練は手練和１５秒、真空練和６０秒とし、真空練和にはジーシー社製「バキュームミキサーＶＭ１」を使用した。また、ファーネスの温度は８００℃とし、埋没２０分後に投入した。
【００２３】
流動性試験
日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ  ６６０８（２００１）「歯科鋳造用リン酸塩系埋没材」５．４  流動性  に準拠して試験し、測定結果について１３５ｍｍ以上を良好とした。
【００２４】
鋳型の亀裂試験
日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ  ６６０８（２００１）「歯科鋳造用リン酸塩系埋没材」５．８  亀裂・剥離の観察  に準拠して試験し、亀裂、剥離の発生しなかったものを○、亀裂、剥離のどちら一方または両方が観察されたものを×とした。
【００２５】
鋳造試験
金型を用いてＭＯＤのパタンを作製し、ジーシー社製「ニューキャスティングライナー」No.12を１枚巻いたジーシー社製の２号リング中に埋没し、埋没２０分後に温度８００℃に設定したファーネスに投入し、３０分間静置してパタンを焼却し、この焼却後にリングを取出し、デンケン社製真空加圧鋳造器「スーパーキャスコム」を用いて鋳造した。金属はジーシー社製「キャスティングボンドＭ．Ｃ．５０」を使用した。鋳型冷却後に鋳造体を掘出し、フッ化水素酸水溶液に漬けて金属表面の埋没材を除去した後、東京精密社製表面粗さ計「サーフコム」を用いて算術平均粗さ（Ra）を測定し、測定結果が1.2μｍ以下を良好とした。適合性については、鋳造体を金型に戻し、「良い」、「大きい」、「小さい」で評価した。
【００２６】
練和液の安定性
練和液３０ｍＬを、容量５０ｍＬのサンプル管に入れ、温度２３℃の恒温室に１週間保管した後、液の状態を観察し、分散剤を配合してない練和液と比較し、変化なしを○、液粘度上昇を△、ゲル化を×と評価した。
【００２７】
表４
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なお、比較例８は、比較例１の混液比を２６ｍＬ／粉末１００ｇとしたものである。
【００２８】
上記の表４に示されるとおり、実施例１〜１４は、いずれも流動性に優れるため、亀裂が発生せず、表面粗さが１．０μｍ以下となり、かつ鋳造製品を金型に戻した際の適合性も良く、練和液の安定性も良好であった。一方、比較例１は分散剤を用いないため、流動性が低下し、そのため表面粗さが大きくなった。比較例２は、分散剤を省略する代わりに比較例１の石英Ａの一部を粒度の大きい石英Ｂで置換したため、流動性の低下は免れたものの、表面粗さが増大した。また、比較例３、４は、分散剤の配合量が過剰のため、適合性が低下した。また、比較例５は、分散剤の配合量が不足するため、流動性が低く、亀裂試験で剥離が生じた。また、比較例６、７は、練和液に分散剤を配合したが、配合量が過剰であるため、練和液の保存性が悪化した。また、比較例８は、混液比を大きく設定したものであるため、鋳型強度が低下し、急速加熱により亀裂が発生し、鋳造不能になった。