JPH02307846A - 高強度りん酸カルシウムセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高強度りん酸カルシウムセメント組成物に関
するものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、
土木、建築、窯業、美術工芸および医療材料として有用
な、高強度りん酸カルシウムセメント組成物に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来より知られている水硬性セメント材料としては、け
い酸カルシウム化合物を主成分とするポルトランドセメ
ント、アルミン酸カルシウム化合物を主成分とするアル
ミナセメントおよび硫酸カルシウム化合物を主成分とす
るせつこう系セメントなどが知られている。

りん酸カルシウム化合物を主成分とするりん酸カルシウ
ムセメントは、上記各種セメント材料に比して、下記の
ような利点を有している。

（イ）水硬化体はすぐれた耐熱性を有する。

（ロ）水硬化体からの水溶出物が少ない。

（ハ）水硬化体の生体に対する親和性が極めて高い。

（ニ）美麗な硬化体を形成する。

しかしながら、従来のりん酸カルシウムセメント材料は
下記の欠点を有していた。

（イ）水硬化体の機械的強度が低い。

（ロ）吸湿しやすく、従って長期保存が困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の前記欠点を解消し、機械的強度の高い
水硬化体を形成することができ、かつ、長期保存性が高
いのみならず、耐熱性や生体適合性の高い水硬化体を形
成することのできる、高強度りん酸カルシウムセメント
組成物を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段、作用］ 本発明の高強度りん酸カルシウムセメント組成物は、α
−りん酸三カルシウムと、りん酸四カルシウムと、ポリ
アルキレングリコールとを含み、前記りん酸三カルシウ
ムおよびりん酸四カルシウムの、合計カルシウム含有量
と、合計りん酸含有量とのモル比が１．５：１〜２，０
：１の範囲内にあり、かつ前記ポリアルキレングリコー
ルの含有量が前記りん酸三カルシウムとりん酸四カルシ
ウムとの合計重量に対して００１〜２％の範囲内にある
ことを特徴とするものである。

上記本発明のりん酸カルシウムセメント組成物は、０〜
９５％のポリアルキレングリコールを含有する水性液、
すなわち、水のみ、又は９５％以下、好ましくは０．１
〜９５％、のポリアルキレングリコールを含有する水溶
液と混和すると反応硬化して高強度、高耐熱性水硬化体
を形成する。

α−りん酸三カルシウムは、水と反応してハイドロキシ
アパタイトを生成し、硬化する。しかし、α−りん酸三
カルシウム単独から生成した水硬化体（ハイドロキシア
パタイト）は、その化学構造を完成するに必要なカルシ
ウムイオンの一部の不足しているもの、すなわちカルシ
ウム欠損型ハイドロキシアパタイトである。りん酸四カ
ルシウムは、α−りん酸三カルシウムと共存していると
き、水と反応して、ハイドロキシアパタイトを形成する
が、このとき、α−りん酸三カルシウムから生成するカ
ルシウムイオン欠損型ハイドロキシアパタイトにカルシ
ウムイオンを補給し、その欠損を補填する。このために
、α−りん酸三カルシウムと、りん酸四カルシウムの配
合量は、それらの合計カルシウム含有量の、それらの合
計りん酸含を量に対するモル比が１．５１〜２．０：１
の範囲内にあることが必要であり、ｔ、ｓ：ｉ〜１．７
＝１の範囲内にあることが好ましい。上記モル比が１．
５：１未満のときは、得られるセメント組成物硬化体の
機械的強度、耐熱性などが不満足なものとなり、また２
、０：１より大きくなると、得られるセメント組成物の
硬化性が不十分となる。

ポリアルキレングリコールは、組成物中のα−りん酸三
カルシウムおよびりん酸四カルシウム粉体粒子を、その
水硬化反応に際して緻密に充填させ、さらに水硬化反応
により生成したハイドロキシアパタイトと強く結合して
、それにより水硬化体の機械的強度の増進に、著るしく
寄与するものである。また、ポリアルキレングリコール
は、α−りん酸三カルシウムおよびりん酸四カルシウム
の粉°砕を促進し、その吸湿を防止して、本発明のセメ
ント組成物の長期保存性を向上させるものである。

本発明に用いられるポリアルキレングリコールは、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およ
びポリエチレンプロピレングリコールなどから選ぶこと
ができ、ポリエチレングリコールであることが好ましい
。ポリアルキレングリコールの重合度には格別の限定は
なり、゛二量体から、分子量約２０万のものまで、適宜
に選択して使用することができる。ポリアルキレングリ
コールの分子量は、セメント組成物ペーストのレオロジ
ー的性質に影響する。例えば、高分子量のポリアルキレ
ングリコールを用いると、得られるセメント組成物ペー
ストは粘度の高い粘着質のものとなり、低分子量のポリ
アルキレングリコールを用いると、得られるセメント組
成物ペーストは粘度が低（流動質のものとなる。従って
、セメント組成物の使用目的および使用条件に適合する
ように、ポリアルキレングリコールの分子量を選択すれ
ばよい。

本発明のセメント組成物において、ポリアルキレングリ
コールの含有量は、α−りん酸三カルシウムおよびりん
酸量カルシウムとの合計重量に対して０．１〜２．０％
の範囲内にあり、０．５〜１．２％の範囲内にあること
が好ましい。ポリアルキレングリコールの含有量が０．
１％未満のときは、セメント組成物製造の際の粉砕効果
や、得られるセメント組成物の吸湿防止効果や、更に得
られる水硬化体の機械的強度の増進などが不十分になり
、また、その含有量が２．０％をこえると、粉砕効果が
却って低下し、硬化が遅延するなどの不都合を生ずる。

本発明のセメント組成物を製造するには、先ず、カルシ
ウム含有原料、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシ
ウムなどと、りん酸含有原料、例えば、りん酸、第一り
ん酸カルシウム、第二りん酸カルシウムなど、とを、合
計カルシウム量と合計りん酸量とのモル比が１．５：１
〜２．０＝１になるように配合し、この配合物を１２０
０°Ｃ以上の高温で加熱処理する。或は、アパタイトを
１２００°Ｃ以上の高温で熱分解して、α−りん酸三カ
ルシウムとりん酸量カルシウムの混合物を製造してもよ
い。

次に、α−りん酸三カルシウムと、りん酸量カルシウム
との混合物に、所定量のポリアルキレングリコールを添
加し、これを、粉砕工程、例えばボールミル粉砕、に供
して、平均粒径０．５〜１０−の粉体とする。

このようにして得られた粉末状セメント組成物は、吸湿
性が低く、長期にわたり安定に保存することができる。

本発明のセメント組成物から水硬化体を形成するには、
セメント組成物粉末と、０〜９５重四％のポリアルキレ
ングリコールを含む適量の水溶液とを混和し、所要に応
じてこの水混和ペーストを成形型又は成型枠内に充填し
て、硬化させる。

本発明のセメント組成物の硬化においてポリアルキレン
グリコール水溶液、又は水とセメント組成物粉末との混
合比は、適宜に設定することができるが、一般に４０７
１００程度で十分であり、ポリアルキレングリコール含
有水溶液を用いるときは、３５　：　１００程度で十分
である。ポリアルキレングリコール水溶液は９５重世％
以下のポリアルキレングリコールを含むものであるが、
ポリアルキレングリコールの含有量は、１０〜４５重量
％であることが好ましい。

本発明のセメント組成物に対する水硬化工程は、従来セ
メントに対して、適用されている条件で行うことができ
る。

〔実施例〕

本発明を、下記実施例により更に説明する。

−１〜６および　八１１〜３ 実施例１〜６および比較例１〜３の各々において、α−
りん酸三カルシウム（α−ｃ、ｐ）と、りん酸量カルシ
ウム（ｃ、ｐ）　との混合物（合計カルシウム含有量／
合計りん酸含有量モル比＝１．６７　：　１　）と、分
子量６００のポリエチレングリコールとを、それぞれ第
１表記載の重量で混合し、この混合物をボールミルで粉
砕して、セメント組成物を調製した。

このセメント組成物、１００ｇに対し、第１表記載の重
量の水、又はポリエチレングリコール水溶液と混和し、
水硬化させた。得られた水硬化体の７日圧縮強度を測定
し、その結果を第１表に示す。

第１表 第１表から明らかなように、セメント組成物がポリエチ
レングリコールを含まない場合（比較例１　、２）　、
これを硬化するには、その４０重量％程度の硬化液（水
、又はポリエチレングリコール水溶液）が必要とし、し
かも、その硬化体の強度は不十分なものであった。しか
し、セメント組成物がポリエチレングリコールを含んで
いる場合、（実施例１〜６）それを硬化するに必要な硬
化液（水、又はポリエチレングリコール水溶液）は、３
５重量％程度で十分であり、かつ、その機械的強度もす
ぐれたものであった。また、実施例１〜６の結果は、硬
化液は１０〜４５重量％程度のポリエチレングリコール
を含有していることが好ましいことを示している。また
、実施例１と同じセメント組成物、および比較例１と同
じセメンｌ−＆１１成物の各々を、３０日間大気中に放
置した。その後、実施例１のセメント組成物を、その重
量の３５％の水と混和したところ、正常に水硬化した。

しかし、比較例１のセメント組成物は、吸湿風化してお
り、これを水と混和しても硬化しなかった。

〔発明の効果〕

本発明のりん酸カルシウムセメント組成物は、吸湿性が
低く、従って大気中で長期保存が可能であり、かつ、そ
れから得られる水硬化体は、すぐれた機械的強度および
耐熱性を示し、かつ、生体に対してすぐれた適合性を示
すものである。従って本発明のセメント組成物は、医療
材料や耐熱材料などに極めて有用なものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、α−りん酸三カルシウムと、りん酸四カルシウムと
   、ポリアルキレングリコールとを含み、前記α−りん酸
   カルシウム、およびりん酸四カルシウムの合計カルシウ
   ム含有量と合計りん酸含有量とのモル比が１．５：１〜
   ２．０：１の範囲内にあり、かつ前記ポリアルキレング
   リコールの含有量が、前記α−りん酸カルシウムとりん
   酸四カルシウムとの合計重量に対して、０．１〜２％の
   範囲内にある、ことを特徴とする高強度りん酸カルシウ
   ムセメント組成物。 ２、請求項１記載の高強度りん酸カルシウムセメント組
   成物の、０〜９５重量％のポリアルキレングリコール含
   有水性液による水硬化物。