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JP2776049B2 - 第3リン酸カルシウムの製造方法及び水硬性リン酸カルシウムセメント - Google Patents

第3リン酸カルシウムの製造方法及び水硬性リン酸カルシウムセメント

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JP2776049B2
JP2776049B2 JP3092117A JP9211791A JP2776049B2 JP 2776049 B2 JP2776049 B2 JP 2776049B2 JP 3092117 A JP3092117 A JP 3092117A JP 9211791 A JP9211791 A JP 9211791A JP 2776049 B2 JP2776049 B2 JP 2776049B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高水和活性を示す第3
リン酸カルシウムの製造方法及び骨欠損部及び骨空隙部
充填材若しくは歯牙根管部充填材等として利用可能な水
硬性リン酸カルシウムセメントに関する。
【0002】
【従来の技術】水硬性リン酸カルシウムは、凝結硬化に
よって生体内の歯及び骨の主成分に近似した化合物に転
化するために、歯及び骨の修復材料として有用であり、
更には生体高分子や生体中の有害な有機物又は無機質イ
オンの吸着剤として有用なものであることが知られてい
る。
【0003】従来、前記水硬性リン酸カルシウムとして
は、特開昭59−88351号公報において硬化液とし
て、塩類及び希薄酸を組合せて使用するリン酸カルシウ
ムセメントが、また特開昭60−253454号公報に
おいて、不飽和カルボン酸重合体を含有する酸性溶液を
使用するリン酸カルシウムセメントが開示されている。
しかしながら、前記水硬性リン酸カルシウムにおいて
は、セメントの硬化が終了するまでは、硬化液の酸性が
強く、生体にかなりの刺激を及ぼすという問題があり、
更には、セメントの硬化終了後も未反応の酸の溶出によ
りpHが低下し、その結果として生体に刺激を与えると
いう問題もある。
【0004】そこでかかる問題の解決のため、水により
硬化する水硬性リン酸カルシウムセメントが開発されて
いる(例えば、FC REPORT,vol.6(19
88),p.475〜480「バイオセラミックスとし
ての水硬性アパタイト」)。前記水により硬化する水硬
性リン酸カルシウムとしては、特開昭64−37445
号公報において、単に水と練和するのみで37℃にて、
10分程度で硬化する水硬性リン酸カルシウムセメント
が提案されている。前記水硬性リン酸カルシウムはpH
がほぼ中性であり、生体に対する刺激も少なく、従来の
水硬性リン酸カルシウムセメントの問題点を解消するも
のである。
【0005】しかしながら、前記水硬性リン酸カルシウ
ムは、実用上十分な強度を発揮せず、また長期間水中に
放置すると強度の劣化が見られるため、生体内において
劣化し、破壊する危険性が極めて高いという問題があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、生体に対する刺激がなく、生体親和性に優れ、且つ
実用上十分な強度を有し、しかも長期間にわたり強度が
劣化することのない水硬性リン酸カルシウムセメントを
提供することにある。
【0007】本発明の別の目的は、前記水硬性リン酸カ
ルシウムセメントの主成分の1つとして用いることがで
き、且つ高水和活性を示す第3リン酸カルシウムの製造
方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水温1
5℃以下の水溶液中において、カルシウム供給原料と、
リン供給原料としての正リン酸とを含む原料成分を湿式
合成した原料スラリーを、乾燥後、700℃以上で焼成
することを特徴とする第3リン酸カルシウムの製造方法
が提供される。
【0009】また本発明によれば、水温15℃以下の水
溶液中において、カルシウム供給原料と、リン供給原料
としての正リン酸とを含む原料成分を湿式合成した原料
スラリーを、乾燥後、700℃以上で焼成して得られる
第3リン酸カルシウムと、第2リン酸カルシウム及び/
又は第1リン酸カルシウムとの混合物を主成分とする粉
剤及び液剤を含む水硬性リン酸カルシウムセメントが提
供される。
【0010】以下本発明を更に詳細に説明する。
【0011】本発明の第3リン酸カルシウムセメントの
製造方法においては、特定の温度にて湿式合成した原料
スラリ−を、乾燥後、焼成することを特徴とする。
【0012】本発明の第3リン酸カルシウムセメントの
製造方法において、湿式合成する際に用いる原料成分
は、第3リン酸カルシウムを構成するカルシウム供給原
料及びリン供給原料を含有しておれば良く、具体的に
は、カルシウム供給原料としてCaCl2、Ca(N
32、Ca(OH)2等を、またリン供給原料として
3PO4、KH2PO4、(NH42HPO4、NH42
PO4等を好ましく挙げることができる。
【0013】本発明の製造方法においては、まず前記原
料スラリ−を得るために、原料成分を湿式合成する。該
湿式合成を行なうには、例えば前記カルシウム供給原料
と、前記リン供給原料とを含む原料成分を水に溶解し、
水溶液とした後、該水溶液の水温を15℃以下に制御し
ながら反応させるなどして容易に行なうことができる。
前記反応は、発熱反応であるため反応系の温度は反応の
進行に従い上昇するが、より水和活性の高い第3リン酸
カルシウムを得るために、反応系の温度を前記15℃以
下に制御する必要がある。また前記反応温度の下限につ
いては、水溶液が凍結しない程度であれば、特に限定さ
れるものではない。
【0014】また本発明の製造方法においては、次に前
記得られた原料スラリ−を、乾燥後、焼成することによ
り所望の第3リン酸カルシウムを得ることができ、該乾
燥は、例えばスプレ−ドライヤ−を用いた噴霧乾燥や乾
燥機による乾燥等の通常の乾燥方法により行なうことが
できる。また焼成は、所望の第3リン酸カルシウムを得
るために700℃以上とする必要がある。具体的には例
えばα型第3リン酸カルウシムを得る場合には、焼成温
度を好ましくは1200℃以上とし、またβ型第3リン
酸カルシウムを得る場合には、焼成温度を好ましくは7
00℃〜1050℃とし、α型第3リン酸カルウシムと
β型第3リン酸カルシウムの混合物を得る場合には、1
050〜1200℃とするのが好ましい。この際焼成温
度が700℃未満の場合には、ヒドロキシアパタイトが
得られるのみであって、第3リン酸カルシウムが得られ
ないので、700℃以上で焼成する必要がある。また焼
成時間は、1〜10時間の範囲とするのが好ましい。
【0015】本発明の製造方法により得られる第3リン
酸カルシウムをリン酸カルシウムセメント原料として使
用する際には、粉砕して粒体とした後使用するのが好ま
しい。またこの際粒体の平均粒径は、5μm以下とする
のが好ましい。前記平均粒径が5μmを超えるとセメン
トの硬化に長時間を要し、また初期強度が低下するので
好ましくない。
【0016】また前記原料スラリ−の乾燥物を焼成する
際において乾燥物を加圧成形した後焼成するとセメント
の強度がより向上するので特に好ましい。
【0017】本発明の水硬性リン酸カルシウムセメント
は、前記製造方法により得られる第3リン酸カルシウム
と、第2リン酸カルシウム及び/又は第1リン酸カルシ
ウムとを混合して得られる混合物を粉剤の主成分とする
ことを特徴とする。
【0018】本発明の水硬性リン酸カルシウムセメント
において、粉剤成分として前記第3リン酸カルシウムと
混合して用いる、第2リン酸カルシウム及び/又は第1
リン酸カルシウムは、水の存在下にて、第3リン酸カル
シウムと反応してリン酸8カルシウムを生成して硬化す
る成分である。この際用いる第2リン酸カルシウム、第
1リン酸カルシウムとしては、各々市販の第2リン酸カ
ルシウム2水和物、第1リン酸カルシウム1水和物等を
好ましく挙げることができる。
【0019】本発明の水硬性リン酸カルシウムセメント
に用いる前記第3リン酸カルシウムは、α型第3リン酸
カルシウムとβ型第3リン酸カルシウムとを各々単独で
用いることもできるが、特にセメント強度の長期劣化を
防止するために、α型第3リン酸カルシウムとβ型第3
リン酸カルシウムとの混合物を用いるのが好ましい。該
α型第3リン酸カルシウムとβ型第3リン酸カルシウム
との混合割合は、重量比で100:0〜50:50の範
囲とするのが好ましい。前記α型第3リン酸カルシウム
の混合割合が50重量%未満の場合には、十分な初期強
度が発現しないので好ましくない。また前記第3リン酸
カルシウムとして、α型第3リン酸カルシウムとβ型第
3リン酸カルシウムとの混合物を用いる場合には、各々
単独で得られるα型第3リン酸カルシウムとβ型第3リ
ン酸カルシウムを混合しても良く、また前記製造方法に
おいて、直接混合物として得られる第3リン酸カルシウ
ム混合物をそのまま用いても良い。なお、本発明の製造
方法により得られるα型第3リン酸カルシウムは、通常
の乾式法で合成したα型第3リン酸カルシウムに比べ
て、水和活性が高く、セメントの硬化時間をより短くす
ることができ、更には強度も高くすることができる。
【0020】また本発明において、前記粉剤成分として
用いる第3リン酸カルシウムと、第2リン酸カルシウム
及び/又は第1リン酸カルシウムとの混合割合は、Ca
/Pモル比で、1.400〜1.498とするのが好ま
しい。Ca/Pモル比が前記範囲外の場合には、強度が
低下するので好ましくない。
【0021】本発明において用いる液剤としては、水の
みでも十分であるが、操作性をより向上させるために、
水溶性高分子や水溶性多糖類等を添加して用いてもよ
い。
【0022】前記粉材と液材との配合割合は、重量比で
3〜1:1の範囲とするのが好ましい。前記粉材の配合
割合が1未満の場合には、硬化体の強度が低下し、3を
超えると練和時の操作性が低下するので好ましくない。
【0023】また本発明の水硬性リン酸カルシウムセメ
ントには、必要に応じて、硫酸バリウム、次炭酸ビスマ
ス、ヨ−ドホルム等のX線造影剤、ヨ−ドホルム、クロ
ルヘキシジン等の坑菌剤、ヒドロキシアパタイト、アル
ミナ、ジルコニア等生体親和性に優れるその他のセラミ
ックス粉等を更に含有させることもできる。
【0024】
【発明の効果】本発明の第3リン酸カルシウムの製造方
法は、15℃以下に温度制御して湿式合成して得られる
原料スラリ−を乾燥した後焼成するので、通常の乾式法
により得られる第3リン酸カルシウムに比して、より水
和活性の高い第3リン酸カルシウムを得ることができ
る。
【0025】また本発明の水硬性リン酸カルシウムセメ
ントは、粉剤の主成分として、前記特定方法により得ら
れる第3リン酸カルシウムを用いるので、生体親和性に
優れ、長期間強度が劣化しない。従って骨欠損部及び骨
空隙部充填材若しくは歯牙根管部充填材として有用であ
る。
【0026】
【実施例】以下本発明を実施例、比較例及び参考例によ
り、更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【0027】
【参考例1〜4】2lビ−カ−に1.5l水を投入し、
それぞれ表1に示すカルシウム化合物を3モル投入して
十分に撹拌した。次いでそれぞれ表1に示すリン化合物
2モルを水200mlに溶解した後、得られた水溶液を
撹拌しながら徐々に2時間かけて滴下した。この際ビ−
カ−内の水溶液の温度は、反応終了まで20℃に制御し
た。反応終了後、1日放置し、全量を乾燥機で乾燥した
後、得られた乾燥物を3等分して、それぞれ1250
℃、1150℃、1000℃にて3時間焼成し、第3リ
ン酸カルシウムを調製した。次いでボ−ルミルを用いて
得られた第3リン酸カルシウムを平均粒径4μmまで粉
砕し、X線解析装置(商品名「RU−200型」、理学
電気社製)を用いて同定を行なったところ、1250℃
で焼成したものはα型第3リン酸カルシウムであり、1
150℃で焼成したものはα型第3リン酸カルシウムと
β型第3リン酸カルシウムとの混合物であり、1000
℃で焼成したものはβ型第3リン酸カルシウムであっ
た。
【0028】
【表1】
【0029】
【参考例5】参考例3において、1250℃で焼成して
得られた第3リン酸カルシウムを用いて、表2に示す組
成にて水硬性リン酸カルシウムセメントを調製した。次
いで得られた水硬性リン酸カルシウムセメント175重
量部に対して、硬化液として水100重量部を加えて練
和し、硬化時間及び硬化したセメントの圧縮強度を測定
した。この際硬化時間は、JIS T6604に準じて
測定し、圧縮強度は、人工体液中に1日放置した後取り
出したセメント(直径7mm,長さ14mm)を濡れたまま毎
分1mm/分の加重速度で加圧して測定した。なお測定に
際しては、インストロン社製万能試験機「1125型」
を用いた。結果を表2に示す。
【0030】
【比較例1】水硬性リン酸カルシウムセメントの粉剤成
分を、第3リン酸カルシウムのみとした以外は、参考例
5と同様にして硬化時間及び圧縮強度を測定した。結果
を表2に示す。
【0031】
【参考例6】第2リン酸カルシウム2水和物(和光純薬
工業(株)社製,特級)344gを550℃にて3時間
焼成してピロリン酸カルシウム254gを得た。次いで
得られたピロリン酸カルシウムと炭酸カルシウムとを等
モルにて混合し、1250℃にて焼成してα型第3リン
酸カルシウムを得た。得られたα型第3リン酸カルシウ
ムをボ−ルミルを用いて平均粒径4μmまで粉砕した。
【0032】
【比較例2】参考例6で調製したα型第3リン酸カルシ
ウムを用いた以外は参考例5と同様にして硬化時間及び
圧縮強度を測定した。結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】
【実施例1〜2及び比較例3〜4】Ca(OH)2とH3
PO4とを用いて、反応温度をそれぞれ1℃(実施例
1)、10℃(実施例2)、20℃(比較例1)、30
℃(比較例2)とし、焼成温度を1250℃として3時
間焼成した。得られたα型第3リン酸カルシウムと第2
リン酸カルシウム2水和物をCa/Pモル比1.48と
なるように混合して、水硬性リン酸カルシウムセメント
を調製した。得られたセメントを用いて、参考例5と同
様にして硬化時間及び圧縮強度を測定した。結果を表3
に示す。
【0035】
【比較例5】反応系の温度制御を行なわない以外は、実
施例1〜2と同様にして、α型第3リン酸カルシウムを
調製し、次いで水硬性リン酸カルシウムセメントを調製
して、硬化時間及び圧縮強度を測定した。結果を表3に
示す。尚、この際反応系の温度は、35〜40℃であっ
た。
【0036】
【比較例6】参考例6で得られた第3リン酸カルシウム
を用いた以外は、実施例1〜2と同様にして硬化時間及
び圧縮強度を測定した。結果を表3に示す。
【0037】
【実施例3〜4及び比較例7〜8】原料スラリ−をスプ
レ−ドライヤ−で噴霧乾燥した後、1000Kg/cm
2の圧力で加圧成形して焼成した以外は、実施例1〜2
と同様にして湿式合成及びセメントの調製を行ない、硬
化時間及び圧縮強度を測定した。結果を表3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】
【実施例5〜7】Ca(OH)2とH3PO4とを用い
て、反応温度を10℃とし、焼成温度をそれぞれ100
0℃(実施例5)、1150℃(実施例6)、1250
℃(実施例7)として3時間焼成した以外は、参考例3
と同様にして第3リン酸カルシウムを調製した。結果を
表4に示す。
【0040】
【表4】
【0041】
【実施例8〜9】実施例5及び7で得られた第3リン酸
カルシウムを表3に示す混合割合にて混合し、得られた
第3リン酸カルシウムと第2リン酸カルシウム2水和物
とをCa/Pモル比1.48となるように混合して、水
硬性リン酸カルシウムセメントを調製した(実施例
8)。また実施例6で得られた第3リン酸カルシウムを
そのまま用いて、同様に水硬性リン酸カルシウムセメン
トを調製した(実施例9)。参考例5と同様にして硬化
時間及び圧縮強度を測定した。結果を表5に示す。
【0042】
【比較例9】反応系の温度制御を行なわない以外は、実
施例1〜2と同様にして、α型第3リン酸カルシウムを
調製し、硬化時間及び圧縮強度を測定した。結果を表5
に示す。尚、この際反応系の温度は、35℃であった。
【0043】
【比較例10】参考例6で得られたα型第3リン酸カル
シウムを用いた以外は、実施例1〜2と同様にして硬化
時間及び圧縮強度を測定した。結果を表5に示す。
【0044】
【表5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−100008(JP,A) 特開 昭64−37445(JP,A) 特開 平3−69536(JP,A) 特開 昭58−161911(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 25/32 C04B 12/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水温15℃以下の水溶液中において、カ
    ルシウム供給原料と、リン供給原料としての正リン酸と
    を含む原料成分を湿式合成した原料スラリーを、乾燥
    後、700℃以上で焼成することを特徴とする第3リン
    酸カルシウムの製造方法。
  2. 【請求項2】 水温15℃以下の水溶液中において、カ
    ルシウム供給原料と、リン供給原料としての正リン酸と
    を含む原料成分を湿式合成した原料スラリーを、乾燥
    後、700℃以上で焼成して得られる第3リン酸カルシ
    ウムと、第2リン酸カルシウム及び/又は第1リン酸カ
    ルシウムとの混合物を主成分とする粉剤及び液剤を含む
    水硬性リン酸カルシウムセメント。
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