歯冠修復用純チタンの精密研磨
向後淳史＊1，佐藤秀明＊2，佐藤秀樹＊3，小柳津善二郎＊4，石幡浩志＊3，眞保良吉＊2，小松正志＊3
Precision Polishing of Purity Titanium for Crown Restoration
Atsushi KOGO , Hideaki SATO , Hideki SATO , Yoshijiro OYAIZU , Hiroshi ISHIHATA , Ryokichi SHIMPO , Masashi KOMATSU
Key words : crown restoration, purity titanium, polishing, mounted grinding wheel, polyurea resin
１．緒言
現在，臨床において，純チタン鋳造体を用いた歯冠修復の機会が増加している．純チタンは密度が小さく，高強度で生体親和性に優れ，金属アレルギーの発生が極めて尐ない
図1という長所を有し，歯科用金属材料として優れている．しかし，低熱伝導率および化学的高活性から，加工が難しく，広く普開発した軸付き砥石表 1 試験片の機械的性質及するまでには至っていない．現在，純チタン鋳造体の研磨において，作業工程が多く，長時間を必要とし，鋳造体表面の鏡面仕上げ加工は大変難しい．そのため，仕上げ加工を短時間で行うことができ，容易に鏡面を得ることができる工具の開発が望まれている．本研究においては，結合剤としてポリ尿素樹脂を用いた軸付き砥石を用いて純チタン鋳造体の研磨を行い，研磨性能に優れ，短時間で鏡面が得られる歯科技工用軸付き砥石の開発を目的としている．
２．実験装置および方法
２．１砥石
開発した軸付きポリ尿素樹脂砥石(リード創研製)には，粒度番号#1000(平均面積径=11.5μm)の GC 砥粒用いた(図 1)．砥

図2

粒率は 44%である．結合剤にはポリ尿素樹脂を用い，硬度は実験装置概略

表2

ショア硬さで 58 である．この結合剤は純チタンの精密研磨を実験条件する上で適度な剛性を持ち，耐熱性があり，気孔を有する．
一般的にゴムボンド砥石とレジンボンド砥石のそれの中間的な機械的性質を有し，砥粒保持力が強いのが特徴である．
２．２試験片試験片は JIS2 種純チタン(神戸製鋼所製)であり，AutocastHC(GC 社製)を用い鋳造を行った．埋没材には Selevest

２．３実験装置CB(Selec 社製)をメーカー指定条件により使用した．試験片本研究においては，歯科技工用軸付き砥石の性能を評価の形状は，長さ 30mm×幅 5mm×厚さ 8mm の直方体である．

できる実験装置(図 2)を製作した．砥石はルーター(ミニター

表 1 に機械的性質を示す．

株式会社製 M21HD)の主軸に取付けられて回転する．支点の左側に取 付けられたおもりの調整 によ り，研 磨荷重
F=1.96N を一定にして押付け研磨した．試験片を取付けたバ*1 東京都市大学大学院工学研究科：〒158-8557 世田谷区玉堤1-28-1
Tokyo City University Graduate School of Engineering*2 東京都市大学工学部：同上Tokyo City University Faculty of Engineering*3 東北大学大学院歯学研究科:〒980-8575 仙台市青葉区星陵町4-1
Tohoku University Graduate School of Dentistry*4 有限会社リード創研:〒425-0077 焼津市五ヶ堀之内955-1
Lead-soken Ltd.

イスは，ピストン・クランク機構を用いて左右に往復運動し，試験片に送り運動を与えた．最大送り速度は 31.4mm/s で，ストロークは 20mm である．砥石の周速度は市販の技工用軸付き砥石の周速度に習い 5.2m/s とした．研磨方式は湿式とした．
実験条件を表 2 に示す．評価するパラメータは，仕上げ面粗さとして算術平均粗さ Ra および最大高さ Rz，研磨前と研磨後の試験片および砥石の質量を測定した．Ra および Rz の測定は送り速度が最大を示す位置と，その半分の速度を示す

表 4 に研磨前および研磨後の，試験片の研磨量と開発した位置の 2 点で計測した．また，試験片は鋳造後の鋳肌面をカ

砥石の摩耗量の関係を示す．試験片は 7mg 研磨され，開発ーボランダム砥石で研磨した技工作業を想定し，研磨紙(粒した砥石は 21mg 摩耗した．これより，試験片および砥石の体度番号#60)で約 1.0μmRa を付与し，これを初期粗さとした．

積を求めると，研削比は約 0.05 となった．また，試験片は初期粗さ Rz の値と同等の高さ分研磨されており，仕上げ面粗さに３．実験結果および考察おいて初期粗さの影響はないものと考えられる．

初期粗さを付与した試験片を，開発した砥石で研磨し，Ra目視による仕上げ面の観察では，大きなスクラッチ等はなく，および Rz を計測した．その結果を図 3 および図 4 に示す．

滑沢な面が得られた．しかし，バフ掛けをしたような光沢は得

図中の一点鎖線は，目標粗さとし，Ra は 0.30μm，Rz はられなかったが，チタン製の歯冠修復物の研磨に十分使用

3.00μm である．開発した砥石で 3 分間研磨したところ，Ra はできることを確認した ．

0.21μm，Rz は 1.70μm が得られ，目標粗さを十分に満たす結果が得られた．比較として，株式会社松風製の軸付き砥石で４．結論試験片を研磨したところ，4 本の砥石を用いて 6 分間研磨し，歯冠修復用純チタンを，ポリ尿素樹脂を結合剤として用いRa は 0.24μm，Rz は 1.51μm になった．

た歯科技工用軸付き砥石で研磨を行った．得られた結果を

表 3 に，開発した砥石と松風製の砥石の比較を示す．両者

以下に示す．の仕上げ面を目視により観察すると，どちらも大きなスクラッチ(1)開発した砥石の結合剤は，純チタンを研磨する上で適度の発生は見られず，滑沢な面であった．これより，工程の削減な剛性を有しており，砥粒保持力も大きいと考えられると加工時間の大幅な短縮に成功した．

(2)開発した砥石により，純チタン製の歯冠修復物を短時間で工程が削減できた理由として，結合剤の剛性が純チタンを研磨することができた．これより，市販の歯科技工用軸付き砥

研磨する上で適度であり，砥粒が試験片に接触した際に，結石で行われている仕上げ研磨の 4 工程を 1 工程に置き換える合剤が変形し，これより，砥粒突き出し高さが揃い，スクラッチことができ，工程の削減と大幅な加工時間短縮に成功したが発生しにくく，精密研磨ができたと考えられる．また，研磨初期段階では結合剤が砥粒を保持する力が大きいため，砥

今後は，更なる仕上げ面精度の向上と光沢を得られる砥石の開発をしていきたい．

粒が脱落して目こぼれ状態にならず，効率良く研磨できたと考えられる．

５．参考文献V=31.4mm/s
V=15.7mm/s

1.2１) (社)日本チタン協会編：チタンの加工技術，(2003)
2) 小柳津 善二郎ほか：ポリ尿素樹脂をバインダとした弾性砥石の研削性能，
砥粒加工学会学術講演会講演論文集，(2004-09)149-152

1.0100.8

最大高さRz μm

算術平均粗さRa μm

1.40.60.40.2

V=31.4mm/s
8V=15.7mm/s

640.00306090
研磨時間t sec120150

図 3 研磨時間 t と算術平均粗さ Ra の関係

200

表 4 試験片の研磨量と開発した砥石の摩耗量の関係

表3306090
研磨時間t sec120

図 4 研磨時間 t と最大高さ Rz の関係

市販の砥石と開発した砥石の性能比較

150