JP5168766B2 - 歯列矯正ブラケット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
α:吸収散乱係数(mm−1)、t:試料厚さ(mm)、T:直線透過率
R:反射率(波長550nmの値として、0.0773を代入)
本発明の歯列矯正ブラケットに用いられる透光性セラミックスは、平均結晶粒径1.0〜1.7μmを有する。平均結晶粒径は焼結体の研磨エッチング面の走査電子顕微鏡観察から測定される値であり、具体的には、J.Am.Ceram.Soc.,52[8]443−6(1969)に記載されている方法に従い、(2)式により求めた。
D:平均結晶粒径(μm) L:任意の直線を横切る粒子の平均長さ(μm)
Lの値は100本以上の実測長さの平均値とした。
R(λ):試料の分光立体角反射率
R' (λ):試料の各々の波長における出力目盛りの読み
Rw' (λ):常用標準白色面の各々の波長における出力目盛りの読み
Rw(λ):測定に用いる分光測光器と同形の装置によって目盛り定めをした常用標準白色面の分光立体角反射率
本発明の歯列矯正ブラケットに用いられる透光性セラミックスは曲げ強度700MPa以上を有し、適切な製造条件下では750MPa以上、さらに適切な条件下では900MPa以上を発現する。高強度アルミナを用いることにより歯列矯正ブラケットの形状をスリム化でき、アーチワイヤーを装着するスロット底面から歯と接着するベース面までの最短距離が0.6mm以下である歯列矯正ブラケットが可能となる。従来の透光性アルミナは曲げ強度350〜400MPaであり、スロット底面からベース面までの最短距離は通常1mm以上とする必要があった。その理由はスロットにアーチワイヤーを装着し、ねじり応力が作用した場合、スロット底面からベース面に向かって破壊するためである。本発明の薄型形状の歯列矯正ブラケットの一例(図1a)を通常形状の歯列矯正ブラケット(図1b)と比較して図1に示す。患者に違和感を与えない高さの低い形状が可能になっていることがわかる。
実施例1
純度99.99%、比表面積14m2/gの高純度アルミナ微粉末を金型プレスとラバープレスを用い、プレートに成形した。それを電気炉に入れ、大気中、所定温度で所定時間保持して一次焼結体を得た。その焼結体密度と平均結晶粒径を測定した。結果を表1に示す。
一次焼結温度および/またはHIP処理温度を変えた以外は、実施例1と同様にして試料
を作成し、一次焼結体密度およびこの焼結体の平均結晶粒径並びにHIP処理体密度、こ
の処理体の平均結晶粒径、平均曲げ強度、吸収散乱係数、及び分光立体角反射率を測定し
た。結果を表3、表4に示す。平均曲げ強度、吸収散乱係数の両方或いはいずれかが本発
明の実施例より劣っていた。平均結晶粒径を求めた走査電顕写真(試料:表4のNo.4
)を図3に示す。なお、表4中の「一次焼結体」の欄は、表3に示す試料ナンバーの一次
焼結体をHIP処理したものであることを示す。
実施例1で用いた原料粉末500gにワックス系熱可塑性樹脂100gを添加し、加温した混練機で練り混ぜコンパウンドを調合した。コンパウンドを射出成形機により押し出し、プレート形状に成形した。成形体を900℃まで加熱し脱脂した後、大気中1250℃、5時間焼結した。焼結体をHIP装置に入れ、アルゴンガスを導入し、所定の温度、圧力を2段階保持として処理した。すなわち、表5の第1ステップに記載した温度・圧力・時間で第1ステップの処理を行った後、引き続き第2ステップに記載した温度・圧力・時間で第2ステップの処理を行った。得られた試料について、焼結体密度、平均結晶粒径、平均曲げ強度、吸収散乱係数及び分光立体角反射率を測定した。結果を表5に示す。また、焼結体の一部をICPにより化学分析した結果、不純物としてSi20ppm、Fe20ppm、Na10ppm、その他10ppmが検出されただけでアルミナ含有量は99.9wt%以上であった。
実施例1で用いた原料粉末500gにワックス系熱可塑性樹脂100gを添加し、加温した混練機で練り混ぜコンパウンドを調合した。コンパウンドを射出成形機により押し出し、図1に示す通常形状のブラケット形状に成形した。成形体を900℃まで加熱し脱脂した後、大気中1275℃、1時間焼結した。焼結体をHIP装置に入れ、アルゴンガスを導入し、所定の温度、圧力を2ステップスケジュールにして処理した。具体的には、表6に示すように、各々、表5の試料ナンバー3、4、5で用いたと同じHIP処理条件を用いて処理を行った。得られたブラケットは実施例2のサンプルと同様の透光性を示していた。このブラケットについて平均破壊モーメントを測定した。結果を表6に示す。
実施例3と同様の方法でブラケット形状の脱脂成形体を作製し、大気中1400℃、1時間焼結した一次焼結体をアルゴンガス圧150MPa、温度1400〜1600℃で1時間HIP処理した。得られたブラケットの破壊モーメントを表7に示すが、実施例3より明らかに劣っていた。
2:側壁
3:スロット
4:ベース面
Claims (8)
- アルミナ(Al2O3)を99.5wt%以上含有するセラミックスであって、波長550nmの可視光に対する吸収散乱係数が2.7mm−1以下、かつ平均曲げ強度が810MPa以上であり、平均結晶粒径1.1〜1.7μmの結晶で構成されている透光性セラミックスからなることを特徴とする歯列矯正ブラケット。
- 透光性セラミックスの波長550nmの可視光に対する分光立体角反射率が15%以下であることを特徴とする請求項1記載の歯列矯正ブラケット。
- 歯に接着するためのベース面とアーチワイヤーを装着するスロットとを少なくとも有する歯列矯正ブラケットであって、前記アーチワイヤーを装着するスロット底面から前記歯に接着するためのベース面までの最短距離が0.6mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の歯列矯正ブラケット。
- 高純度アルミナ微粉末からなる成形体を1200〜1300℃で焼成し、相対密度96〜99.5%、平均結晶粒径1.0μm以下の結晶からなる焼結体とし、ついでこの焼結体を1200〜1350℃、圧力50MPa以上の条件下で熱間静水圧プレス(HIP)処理することを特徴とする歯列矯正ブラケットの製造方法であって、当該熱間静水圧プレス(HIP)処理において、1200〜1275℃の温度範囲で50MPa以上の圧力下に保持し、ついで1275〜1350℃でさらに加圧保持することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の歯列矯正ブラケットの製造方法。
- 熱間静水圧プレス(HIP)処理において、1200〜1275℃の温度範囲で50MPa以上の圧力下での保持時間が0.5時間以上であることを特徴とする請求項4記載の歯列矯正ブラケットの製造方法。
- 熱間静水圧プレス(HIP)処理において、1200〜1275℃の温度範囲で50MPa以上の圧力下に保持し、ついで1275〜1350℃で、前記1200〜1275℃での保持における圧力よりもさらに高い圧力下に加圧保持することを特徴とする請求項4記載の歯列矯正ブラケットの製造方法。
- 純度99.9%以上、比表面積10〜20m2/gの高純度アルミナ微粉末を用いることを特徴とする請求項4記載の歯列矯正ブラケットの製造方法。
- 高純度アルミナ微粉末に熱可塑性有機樹脂を添加し、混練した後、インジェクションモールディングにより所望形状とし、樹脂を加熱除去して粉末成形体とすることを特徴とする請求項4記載の歯列矯正ブラケットの製造方法。
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