(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石膏を結合材、クリストバライト及び石英を耐熱材とする鋳型材において、
初期硬化膨張率（練和開始２０分後）０.１０〜０.２５％、終期硬化膨張率（練和開始２時間後）０.９５〜１.１％であり、かつ、乾燥体（平衡含水率状態）の熱膨張率（７００℃）０.８〜１.０％であることを特徴とする鋳型材。
【請求項２】
半水石膏を結合材、クリストバライト及び石英を耐熱材とする鋳型材において（熱膨張率調整及び通気性確保のために澱粉を添加したものを除く。）、
前記結合材と前記耐熱材との重量配合比が前者／後者＝３１／６９〜３９／６１であり、かつ、前記クリストバライトと石英との重量配合比が前者／後者＝４０／６０〜５５／４５であることを特徴とする鋳型材。
【請求項３】
前記結合材と前記耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３２／６８〜３７／６３であり、かつ、前記クリストバライトと石英との重量配合比が前者／後者＝４２／５８〜５２／４８であることを特徴とする請求項２記載の鋳型材。
【請求項４】
前記結合材と前記耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３２／６８〜３７／６３であり、かつ、前記クリストバライトと石英との重量配合比が前者／後者＝４２／５８〜５０／５０であることを特徴とする請求項３記載の鋳型材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半水石膏を結合材、クリストバライト及び石英を耐熱材とする鋳型材に関する。特に、ロストワックスプロセスにより歯科用の埋没材鋳型を造型するのに好適な鋳型材に関する。
【０００２】
ここでは、主として埋没材鋳型を調製する場合を例に採り説明するが、本発明の鋳型材は、宝石・貴金属の金属フレーム、ペンダント等の装身具用鋳型や、自動車部品等の製造工程中に使用する工業用鋳型にも適用できるものである。
【０００３】
なお、本明細書で、「膨張率」とは、JIS T-6601に準拠して測定した「線膨張率」を意味する。
【０００４】
【従来の技術】
金属鋳込みのロストワックス法で用いられる鋳型材（埋没材）には、半水石膏−石英系、半水石膏−クリストバライト系の物が各々石英系、クリストバライト系として知られている（日本鋳物協会編「改訂３版鋳物便覧」（昭４８−５−３０）丸善、p.1553、JIS T-6601等）。
【０００５】
特に、急速加熱用として半水石膏に石英、クリストバライトの両者をブレンドした鋳型材が近年一般的に使用されるようになった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
埋没材鋳型は、埋没材（鋳型材）に水を加えたて作ったスラリーをワックスパターンを設置したリング（鋳わく）に流し込み、鋳型が水和硬化（凝結）した後、700 ℃前後の高温で加熱し、ワックスを除去する脱ロウを行って鋳型調製（造型）を行う。
【０００７】
スラリーが十分に水和硬化（凝結）した後に、低い温度からゆっくりと温度を上げていけば、鋳型は割れたりクラックが入ったりすることなく脱ロウすることができる。
【０００８】
しかし、この様な方法では、一回の造型に時間がかかるだけでなく、次に造型する場合は加熱された炉を冷却する必要が有り、生産効率が悪くなるだけでなく、省エネルギーの見地からも望ましくない。
【０００９】
生産性を高めるため、練和後短時間で硬化物を直接７００℃前後の炉に投入してもクラック、割れの生じない方法として硬化物（鋳型）の通気性を高める技術が提案されている（特公平７−１０３００６号公報）
この方法によれば、特定粒径の石英、クリストバライトと、更に石英、クリストバライトより粒径の大きな無機充填材及び通気性を増大させる無機塩類を多量に添加することで通気性を高めてクラック、バリ発生の低減化が行えるとしている。
【００１０】
確かにこの方法により、混練後３０分で直接７００℃の炉の中に投入することができる。
【００１１】
しかし、この方法では組織内に大きな粒子が形成される為、表面状態の粗い鋳型が出来る。また、通気性を増大させるため、相対的な硬化膨張率が大きくなる。しかも、短時間で硬化させるために硬化膨張速度が大きくなり、炉への投入時期が少しずれただけでも鋳造品の適合性は悪くなる。即ち、鋳造品の寸法安定性にかける。
【００１２】
更に、鋳型は硬化膨張時、ロウ型の形状による膨張の異方性を生じやすい。このため、硬化膨張速度が大きな上記方法では、鋳造品（クラウン等）の歯への適合性の良好なものがより得られ難い。
【００１３】
一方、硬化膨張率が小さな場合は、鋳造金属と全膨張率を合わせるため、熱膨張率を大きくする必要がありクラック、バリ等の発生し易いものとなる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、半水石膏、クリストバライト及び石英よりなり、特定の硬化膨張および熱膨張を有する組成物が短時間鋳造を行ってもクラック、割れ、破壊等がなく、かつ適合性、作業性の良好な鋳型材を提供できることを見出した。
【００１５】
更に、本鋳型材は投入までの時間に対する作業性の影響は極めて小さく、相当の時間のずれがあっても適合性への、影響が少ない。
【００１６】
すなわち本発明は、半水石膏を結合材、クリストバライト及び石英を耐熱材とする鋳型材において、初期硬化膨張率（練和開始２０分後）０.１０〜０.２５％、終期硬化膨張率（練和開始２時間後）０.９５〜１.１％であり、かつ、乾燥体（平衡含水率状態）の熱膨張率（７００℃）０.８〜１.０％であることを特徴とするものである。
【００１７】
そして、本発明の鋳型材（熱膨張率調整及び通気性確保のために澱粉を添加したものを除く。）は、上記鋳型の膨張率特性を満足させるために、結合材と耐熱材との重量配合比が前者／後者＝３１／６９〜３９／６１であり、かつ、前記クリストバライトと石英との重量配合比が前者／後者＝４０／６０〜５５／４５である組成とすることにより容易に得ることができる。
【００１９】
鋳型材を、結合材と前記耐熱材との重量配合比が前者／後者＝３２／６８〜３７／６３であり、かつ、クリストバライトとの石英との重量配合比が前者／後者＝４２／５８〜５２／４８である組成とすることがより望ましい。
【００２０】
【手段の詳細な説明】
(1) 本発明で使用する半水石膏は、特に種類をこだわらない。半水石膏なら天然石膏、化学石膏の何れからできたかに係らず使用することができるが、より好ましくは化学石膏がよい。
【００２１】
(2) ここで、硬化膨張率は、初期及び終期ともにJIS T-6601に準じて測定した値（線膨張率）を言う。
【００２２】
初期硬化膨張率とは、練和開始後２０分経過したときの鋳型の線膨張率をいい、通常０. ０６〜０. ２９％、望ましくは０. １〜０. ２５％である。
【００２３】
初期膨張率が０．０５％未満である場合は、鋳造品をクラウン（歯冠）に適用した場合に、クラウン適合がきついめとなり、また０．３％を越える場合はクラウン適合がゆるくなり、それぞれ鋳造体の変形につながる。
【００２４】
終期膨張率とは、練和開始後２時間経過したときの鋳型の線膨張率をいい、通常、０. ９〜１. ３％、望ましくは０. ９５〜１. １％である。
【００２５】
終期膨張率が０．９％より小さい場合は鋳型の熱膨張で不足の膨張を補う必要があり、これはクラック、バリが発生し易い。
【００２６】
(3) 熱膨張率は、具体的には下記方法により測定したときの値である。
【００２７】
金型（内寸法：１０mmφ×５０mmＬ）に所定混水比で３０秒間真空練和した鋳型材を流し込み、硬化後、離型して、４５℃に保持した乾燥機に練和開始後２４時間経過するまで保持し、熱膨張測定器具にセットし、昇温速度５℃／分で、７００℃まで、昇温させて、そのときの熱膨張率を測定する。
【００２８】
そして、鋳型の熱膨張率は、通常０.７〜１.１％、望ましくは０.８〜１.０％である。
【００２９】
熱膨張率がこれより小さい場合は初期・終期硬化膨張率を大きくする必要があり、クラウンに適用した場合、クラウン適合性が悪くなり、大きくなるとクラックやバリが発生し易い。
【００３０】
(4) これら３つの膨張は、それぞれ独立した関係ではなく、一体として捉えることで良好な鋳造体を得ることができる。
【００３１】
初期硬化膨張率、終期硬化膨張率および熱膨張率の値が、一つでも本発明の範囲外にある場合は、混水物の適合性、鋳造品の掘りだし性が悪くなり、鋳造品の面荒れが生じ、更には、バリの発生等が見られる。
【００３２】
上記鋳型の膨張率特性は、鋳型材組成を、結合材と耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３１／６９〜３９／６１であり、かつ、クリストバライトとの石英との重量配合比が前者／後者＝４０／６０〜５５／４５とすることにより容易に得ることができる。
【００３３】
望ましい鋳型材組成は、結合材と耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３２／６８〜３６／６４であり、かつ、クリストバライトとの石英との重量配合比が前者／後者＝４２／５８〜５２／４８であり、更に望ましい鋳型材組成は、結合材と前記耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３２／６８〜３７／６３であり、かつ、前記クリストバライトとの石英との重量配合比が前者／後者＝４２／５８〜５０／５０である。
【００３４】
ここで、当鋳型材には、通常鋳型材に使用されるもの、即ち硬化促進剤、硬化遅延剤、増強材等を添加使用することができる。
【００３５】
硬化促進剤としては、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムカリウム等の硫酸塩や、塩化ナトリウム等の塩化物を使用できる。
【００３６】
硬化遅延剤としては、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、酒石酸カリウム、コハク酸ナトリウム等の有機酸塩を使用できる。
【００３７】
補強剤としては、ホイスカー、ガラス繊維、炭素繊維、等を使用できる。
【００３８】
【発明の作用・効果】
本発明の鋳型材は、半水石膏を結合材、クリストバライト及び石英を耐熱材とする鋳型材において、初期硬化膨張率（練和開始２０分後）０.０６〜０.２９％、終期硬化膨張率（練和開始２時間後）０.９〜１.３％であり、かつ、乾燥体（平衡含水率状態）の熱膨張率（７００℃）０.７〜１.１％であることにより、後述の実施例で支持される如く、ワックス模型を埋没後、短時間で高温炉に投入してもクラック、割れ破壊等の発生がなく、かつ適合性、作業性に優れている。
【００３９】
また、本発明の結合材と前記耐熱材の重量配合比が前者／後者＝３１／６９〜３９／６１であり、かつ、前記クリストバライトとの石英との重量配合比が前者／後者＝４０／６０〜５５／４５であることにすることにより、練和物（鋳型）の全ての各膨張率が上記範囲内に入るようなものを容易に調製できる。
【００４０】
【実施例】
(1) 以下、本発明の効果を確認するために、比較例とともに行った実施例について説明をする。当然、本発明はこれらに限定されるものではない。また、以下の説明で配合単位を示す「％」及び「部」は、特に断らない限り、重量単位である。
【００４１】
なお、実施例、比較例において実施した各種の試験方法は次の通りである。また、鋳型の各膨張率は、前述の方法に準じて測定したものである。
【００４２】
▲１▼流動性：  JIS T-6601に準じた。
【００４３】
▲２▼クラウン適合性：  12% 金銀パラジウム合金を用いて作製したクラウン鋳造体の元型との適合を目視にて評価した。
【００４４】
▲３▼ばり：  上記▲２▼のクラウン鋳造品のバリを目視にて評価した。
【００４５】
▲４▼鋳型崩壊性：  鋳造後一時間室内に放置した物を水中に浸漬したときの崩壊性を目視にて評価した。
【００４６】
(2) 試験片の調製は、下記の如く行った。
【００４７】
表１に示す実施例・比較例の各組成の鋳型材（埋没材）組成物を、家庭用クッキングカッターで混合後、表示量の割合の混水量となるような水を予め入れ２３℃に保持しておいて真空練和容器に投入し、真空練和を３０秒行った。
【００４８】
各練和物について、初期（練和開始２０分後）・終期（練和開始２時間後）硬化膨張率及び乾燥体の熱膨張率についてそれぞれ測定をした。
【００４９】
また、上記練和物を直ちに、ワックスで作製したクラウンロウ模型を設置した金型の中に投入し静かに室内に放置した。また、一部を用いて流動性の測定を行った。
【００５０】
さらに、練和を開始してそれぞれ表１・２に示す時間放置後に、予め７００℃に加熱した加熱炉の中に投入する。３０分間係留後、鋳型を加熱炉より取り出し、遠心鋳造器に設置し、溶融した１２％金銀パラジウム合金を鋳込んだ。
【００５１】
そのまま一時間室内に放置した後、水中に投入して鋳型を崩壊させて、鋳造品（クラウン）を取り出した。
【００５２】
取り出したクラウンについて外観（主としてバリの有無）を観察し、さらに、、石膏の元型にはめてクラウン適合性を見た。
【００５３】
(3) 上記試験結果を表１・２に示す。
【００５４】
表１・２から、本発明の範囲内にある各実施例は、埋没後、短時間で高温炉に投入してもクラック、割れ破壊等の発生がなく、かつ適合性、作業性に優れた鋳型材であることが分かる。
【００５５】
即ち、結合材（半水石膏）の量が少なすぎると、硬化膨張率（初期・終期）が低くなり過ぎる傾向にある（比較例１・６参照）。逆に、結合材の量が多すぎると、硬化膨張率（初期・終期）が高くなり過ぎる傾向にある（比較例４・５）。
【００５６】
また、クリストバライトの量が少なすぎると、熱膨張率が小さくなり過ぎる傾向にある（比較例３）。逆に、クリストバライトの量が多すぎると、熱膨張率が高くなり過ぎる傾向にある（比較例１・２）。
【００５７】
なお、表１・２における、判定基準は下記の通りである。
【００５８】
(1) クラウン適合性
５：元型との適合性は良好でマージン部（クラウンの最終辺縁部）の浮き上がりも無く、また動揺も全く認められない。
【００５９】
４：元型との適合性は、ややマージン部の浮き上がりが認められるものの動揺も無く使用許可範囲である。
【００６０】
３：マージン部の開きが認められ、クラウン自体の動揺もやや出ている状態。
【００６１】
２：マージン部の開きが目視でも認められ、クラウン自体動揺も大きいか、又はクラウン自体が元型にきつく納まりにくい。
【００６２】
１：マージン部の開き、変形が認められ、大きく動揺するか又はクラウン自体が元型に納まらない。
【００６３】
(2) バリの有無
５：バリは全く認められず鋳肌面も良好。
【００６４】
４：わずかなバリが認められるものの、修正（削り取り）の効く範囲で鋳肌面も良好。
【００６５】
３：バリの発生が認められ修正しにくい大きさのものも発生する。
【００６６】
２：大きなバリが発生し、修正は無理。
【００６７】
１：バリの発生以前に埋没材自体上部に亀裂が入ったり、上部の埋没材が吹き飛んでいる場合がある。鋳造自体不可。
【００６８】
(3) 鋳型崩壊性
５：水中でほとんどの埋没材が崩れており鋳造物を取り出すのに何ら困難は無い。
【００６９】
４：水中で半分以上の埋没材が崩れておりやや手で押す程度で簡単に取り出せる。
【００７０】
３：水中での埋没材の崩れが半分以下で、鋳造物を取り出すのが手できつ目に押して取り出せる程度。
【００７１】
２：水中で崩壊している部分が少なく鋳造物の取り出しが困難である。
【００７２】
１：水中では全く埋没材自体崩壊しておらず鋳造物を取り出すのはリング自体を木槌等でたたき、衝撃を与え取り出す。
【００７３】
なお、上記評価ランクで、通常、５、４は使用可能範囲で、３は境界範囲で場合により使用可、２、１については使用不可と判断される。
【００７４】
【表１】
0004175692.tif 000002
【００７５】
【表２】
0004175692.tif 000003