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JPH0477683B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0477683B2
JPH0477683B2 JP62179152A JP17915287A JPH0477683B2 JP H0477683 B2 JPH0477683 B2 JP H0477683B2 JP 62179152 A JP62179152 A JP 62179152A JP 17915287 A JP17915287 A JP 17915287A JP H0477683 B2 JPH0477683 B2 JP H0477683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
hydroxyapatite
zirconium
zirconia
dispersed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62179152A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6424010A (en
Inventor
Osamu Suzuki
Kyotaka Sumya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Corp
Original Assignee
JGC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JGC Corp filed Critical JGC Corp
Priority to JP62179152A priority Critical patent/JPS6424010A/en
Publication of JPS6424010A publication Critical patent/JPS6424010A/en
Publication of JPH0477683B2 publication Critical patent/JPH0477683B2/ja
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  • Dental Preparations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジルコニウム化合物分散ヒドロキシ
アパタイト粉体の製造方法に関し、詳しくは、高
強度かつ高じん性のジルコニア分散ヒドロキシア
パタイト焼結体の原料となるジルコニウム化合物
分散ヒドロキシアパタイト粉体を容易かつ連続的
に製造する方法に関する。 〔従来技術およびその問題点〕 Ca10(PO46(OH)2の組成を有するヒドロキシ
アパタイトは、脊椎動物の骨や歯のミネラルの主
成分であるため生体内に埋入された場合、骨と直
接結合するなど極めて優れた生体親和性を有する
材料として知られており、その焼結体は現在整形
外科および歯科の分野におけるインプラント材料
として注目されている。しかし、従来の方法で得
られたヒドロキシアパタイトを分解させずに高温
で焼結させたものは、骨との親和性には極めて優
れているが、力学的性質に難点がある。すなわ
ち、圧縮に関しては人工歯根材として実用化され
る程の強度を有しながら、引つぱり、曲げ、衝撃
に対する抵抗力のめやすとなる破壊じん性が小さ
く、人工骨材料としては実用化されるに至つてい
ない。 ヒドロキシアパタイト焼結体の強度を向上させ
る方法としては、ホツトプレス、HIP(ホツト・
アイソスタテツク・プレス)等による高圧焼結
法、ウイスカー添加による焼結体強化法、金属酸
化物等の添加による焼結体強化法等が提案されて
いる。 しかしながら、高圧焼結法または金属酸化物等
の添加による焼結体強化法においては、強度は高
くなるものの、高じん化できないという欠点があ
り、ウイスカー添加による焼結体強化法において
は、強化のためのウイスカーが逆に欠陥となり、
結果として高強度かつ高じん性のものは得られな
いという問題点がある。 一方、本発明者らは既にジルコニアを分散させ
て高強度化、高じん化を図る方法として、ヒドロ
キシアパタイト粉末とジルコニア粉末を湿式混合
し、得られた混合物を乾燥し、これをホツトプレ
スによつて焼結してジルコニア分散ヒドロキシア
パタイト焼結体を得る方法を提案した(特願昭61
−152819号、特開昭63−11561号公報)。 しかしながら、この方法によつて得られるヒド
ロキシアパタイト焼結体の曲げ強度は、ジルコニ
ア添加量の増加に伴なつて低下する。またこの方
法においては、高圧高温で焼結しなければ所望の
強度の焼結体は得られない。 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、高強度かつ高じん性のジルコニ
ア分散ヒドロキシアパタイト焼結体の原料となる
ジルコニウム化合物分散ヒドロキシアパタイト粉
体を容易かつ連続的に製造する方法を提供するこ
とを目的とする。 〔問題点を解決する手段〕 本発明者らは、上記目的に沿つて、高強度化、
高じん化を達成するためにヒドロキシアパタイト
焼結体中にジルコニア微粒子を均一に分散させる
方法について研究を重ねた結果、ヒドロキシアパ
タイトスラリーとジルコニウム化合物スラリーを
アルカリ存在下で混合するか、あるいはヒドロキ
シアパタイトを製造する際にヒドロキシアパタイ
トの原料の導入と同時にジルコニアまたはジルコ
ニア源となるジルコニウム塩もしくはジルコニア
水和物を加えて反応させると、それらのジルコニ
ウム化合物がヒドロキシアパタイト中に微粒子と
して均一に分散し、得られたジルコニウム化合物
分散ヒドロキシアパタイト粉末を、仮焼、成形、
焼結すると、ジルコニアの微粒子が均一に分散し
たヒドロキシアパタイト焼結体が得られることを
知見し、本発明に到達した。 すなわち、本発明のジルコニウム分散ヒドロキ
シアパタイト粉体の製造方法は、複数の流入口と
一の流出口とを備えた溶液混合器に、前記複数の
流入口から、ジルコニウム化合物と、アルカリ溶
液と、ヒドロキシアパタイトスラリーまたはヒド
ロキシアパタイト原料であるカルシウム塩溶液お
よびリン酸塩溶液とを導入してこれらを混合、反
応させ、得られた沈澱物を前記流出口より連続的
に導出することを特徴とする。 本発明の第一の態様においては、ヒドロキシア
パタイトの原料であるカルシウム塩溶液、リン酸
塩溶液およびアルカリ溶液と、これに加えて、ジ
ルコニアまたはジルコニア源となるジルコニウム
塩もしくはジルコニア水和物を所定の溶液混合器
に同時に導入し、これらを混合し、反応させるこ
とにより、微粒子状のジルコニウム化合物を均一
に分散させたヒドロキシアパタイト粉体を効率良
く得るものである。 また本発明の第二の態様においては、ヒドロキ
シアパタイト粉体を水に分散させたヒドロキシア
パタイトスラリーと、アルカリ溶液とジルコニウ
ム化合物を所定の溶液混合器に同時に導入し、こ
れらを混合すると、アルカリの存在によつて、微
粒子状のジルコニウム化合物を均一に分散させた
ヒドロキシアパタイト粉体が得られる。この場合
は、ジルコニウム化合物も水に分散させてスラリ
ーとして導入することもできる。 本発明において使用するカルシウム塩として
は、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、ギ酸カル
シウム、酢酸カルシウム等の塩が挙げられる。カ
ルシウム塩の中に一部、他の金属塩(Pb、Ba、
Sr、Cd、Zn、Ni、Mg、Na、K、Alの塩)を混
合することにより、種々の性状の反応生成物を得
ることもできる。 本発明において用いられるリン酸塩としては、
第一リン酸アンモニウム、第二リン酸アンモニウ
ム、第三リン酸アンモニウム等が挙げられる。 また、アルカリ溶液としては、カルシウム塩ま
たはリン酸塩の種類によつて適宜選択されるが、
アンモニア水、重炭酸アンモニウム溶液、炭酸ナ
トリウム溶液またはこれらの混合溶液等が適宜用
いられる。 本発明においては、ジルコニウム化合物とし
て、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、ジルコニ
ア水和物、または仮焼もしくは焼結時に酸化され
てジルコニアとなるジルコニウム塩が用いられ
る。ここで用いられるジルコニアとしては、高純
度ジルコニア(単結晶ジルコニア)、Y2O3、CaO
等で安定化された部分安定化ジルコニア等が挙げ
られる。ジルコニウム塩としては、硝酸ジルコニ
ル(ZrO(NO32)、オキシ塩化ジルコニウム
(ZrOCl2)等が好ましく使用できる。ここで用い
られるジルコニウム化合物は、好ましくは焼結
後、ジルコニアの含有量が焼結体中、1モル%〜
94モル%(0.06vol%〜50vol%)となるように添
加する。すなわち焼結体はジルコニアの含有量に
よつて物性値が変わるので、得られる焼結体の生
体への使用部位によりジルコニアの含有量を適宜
調整する。但し、ジルコニアの含有量が1モル%
未満では焼結体に与えるジルコニアの含有効果は
小さく、また94モル%を越える含有量では、高強
度化には寄与するものの生体材料としての生体親
和性が小さくなる。 これらの原料は、例えば水溶液として、複数の
流入口から溶液混合器に導入される。但し、ジル
コニア、ジルコニア水和物は水に分散させたスラ
リーとして導入される。これらの原料を複数の流
入口から導入する場合は、それぞれ別個の流入口
から導入してもよいし、2種以上の原料を同一の
流入口から導入してもよい。例えば、ジルコニア
粒子またはジルコニア水和物スラリーをカルシウ
ム塩溶液、リン酸塩溶液、またはアルカリ溶液に
分散させて導入することができる。 ここで、ジルコニア水和物スラリーとは、硝酸
ジルコニルもしくは、オキシ塩化ジルコニウムか
ら得られる水酸化ジルコニウムを代表とする水和
物スラリーをいう。ジルコニア粒子とは、市販の
高純度ZrO2、Y2O3やCaOによる部分安定化
ZrO2、またはジルコニア水和物を乾燥・仮焼し
て得られるZrO2などをいう。なお、ジルコニウ
ム塩とリン酸塩溶液とを同一の流入口から導入す
ると、リン酸水素ジルコニウムの沈澱が生じるの
で好ましくない。 好ましい組合せを示すと次の通りである。 ジルコニア粒子を懸濁させたアルカリ溶液、
カルシウム塩溶液、リン酸塩溶液を、それぞれ
異なる流入口から導入する場合、 ジルコニウム塩とカルシウム塩との混合液、
リン酸塩溶液、アルカリ溶液を、それぞれ異な
る流入口から導入する場合、 ジルコニアスラリーと、ヒドロキシアパタイ
トスラリーと、アルカリ溶液とを、それぞれ異
なる流入口から導入する場合。 上記のようにして原料を溶液混合器に導入する
と、溶液混合器内の合流点において比較的短時間
で混合、反応が起こり、得られる沈澱物(反応生
成物)を連続的に流出口から導出することができ
る。 ここで、上記した溶液混合器による混合方法に
ついて図面を参照して説明する。 第1図および第2図は、本発明のヒドロキシア
パタイト粉体の製造方法の一実施例をそれぞれ示
す概略図であり、1は溶液混合器、2a〜2cは
それぞれ流入口、3は流出口を示す。 第1図において、本発明の好ましい態様によれ
ば、アルカリ溶液は溶液混合器1の流入口2aよ
り導入され、リン酸塩溶液は流入口2bから、ジ
ルコニウム塩とカルシウム塩との混合溶液は流入
口2cから、それぞれ同時に導入され、これらが
同時に効率良く反応するように調整される。 第2図は、例えば、予めリン酸塩溶液にアルカ
リ溶液を混合した場合に使用することができる溶
液混合器である。すなわちこの場合では、流入口
2aにリン酸塩溶液とアルカリ溶液との混合液
を、流入口2bにジルコニウム塩とカルシウム塩
との混合液を同時に導入する。 このように、本発明で用いる溶液混合器1は、
複数の流入口2と1つの流出口3とを有するが、
その形状は、特に限定されず、アルカリ溶液、カ
ルシウム塩溶液、リン酸塩溶液、ジルコニウム化
合物の添加順序、稀釈率、流速等を考慮して任意
の形状のものが採用される。 なお、溶液混合器1のアルカリ溶液やカルシウ
ム塩溶液等の原料が合流する場所に、バツフル
板、グラスフイルタ、スリツト等を設けて乱流を
生じさせれば、アルカリ溶液やカルシウム塩溶液
等の原料の混合を効率良く行なうことができ、溶
液混合器1の形状をコンパクトなものにすること
ができる。 本発明においては、上述したような溶液混合器
を用い、しかもアルカリ溶液、カルシウム塩、リ
ン酸塩またはジルコニウム塩の溶液の稀釈率、濃
度、流速等を調整し、その設定条件を維持するこ
とによつて、生産規模の大小に拘わらず、所望の
組成の沈澱物(ジルコニウム化合物とヒドロキシ
アパタイトとの共沈物または混合物)を得ること
ができる。 例えば、カルシウム塩とジルコニウム塩との混
合水溶液と、リン酸塩溶液とを、Ca/P=1.67と
なるように調整し、適度に濃度調整されたアルカ
リ溶液の流れの中で混合させ、流出口から受容器
の中に導くか、あるいはそのまま濾過器に導いて
濾過を行ない、Ca/P=1.67のヒドロキシアパタ
イトと水酸化ジルコニウムの共沈物を連続的に得
る。 なお、本発明においては、Ca/P=1.67の組成
のもののみならず、カルシウム塩の濃度あるいは
その送液速度またはリン酸塩の濃度あるいはその
送液速度を変えた後、アルカリ溶液の濃度あるい
は流速を調整することで、Ca/P比を目的の応
じて1.5〜1.95の範囲で任意かつ容易に変えるこ
とが可能である。 ジルコニウム化合物としてジルコニアを用いた
場合は、反応生成物であるヒドロキシアパタイト
にジルコニアが均一に分散した混合物が得られ
る。 上記のようにして得られたジルコニウム化合物
とヒドロキシアパタイトとの共沈物または混合物
は、必要に応じて洗浄され、乾燥され本発明のジ
ルコニウム化合物分散ヒドロキシアパタイト粉体
が得られる。 さらに、本発明のヒドロキシアパタイト粉体
は、公知の条件で、通常の方法によつて、仮焼、
成形、焼結することにより、高強度かつ高じん性
のジルコニア分散ヒドロキシアパタイト焼結体と
なる。ここで、本発明のヒドロキシアパタイト粉
体を処理する場合においては、仮焼および焼結を
極めて緩やかな条件で行なつても高強度で高じん
性の製品が得られるという利点がある。例えば、
仮焼は、200〜900℃という比較的低い温度から実
施でき、焼結は通常、圧力50〜400Kg/cm2、温度
500〜1500℃で行なうが、温度を1000℃以上に設
定すれば常圧で焼結することもできる。もちろん
ホツトプレス、HIP等によつて焼結すれば、より
低温で高強度、高じん性のヒドロキシアパタイト
焼結体が得られる。 このようにして本発明のヒドロキシアパタイト
粉体を焼結して得られるジルコニア分散ヒドロキ
シアパタイト焼結体は、生体用材料等として均質
な性状が要求される用途に対して好適であり、具
体的には、歯科用人工歯根、人工顎骨、整形外科
用人工骨、球状微粒子体状の吸着剤等として好適
に利用される。 〔実施例〕 以下、実施例に基づき本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例 1 第1図に示した溶液混合器1を用いて水酸化ジ
ルコニウム分散ヒドロキシアパタイト粉体を製造
し、これを原料としてジルコニア分散ヒドロキシ
アパタイト焼結体を製造した。 まず、アルカリ溶液として、アンモニア1.3モ
ルを含むA溶液1125ml、リン酸第二アンモニウム
0.9モルとアンモニア0.3モルを含むB溶液2250
ml、硝酸カルシウム1.5モルと硝酸ジルコニル
0.04モルとを含むC溶液2250mlをそれぞれ調製し
た。 この溶液A,BおよびCを第1図に示した溶液
混合器1の流入口2a,2b,2cから、45℃
下、連続的に30分間でそれぞれ導入し、共沈物を
得た。この共沈物を反応と平行して濾過器上に導
き濾過を行ない、洗浄、濾過を繰り返した後、
100〜120℃で熱風乾燥し、次いで粉砕機により微
粉化し、水酸化ジルコニウム分散ヒドロキシアパ
タイト粉体を得た。 このようにして得られた粉体を、大気中900℃
で1時間仮焼して焼結用原料とし、成形後、常
圧、1300℃で焼結し、ジルコニア分散ヒドロキシ
アパタイト焼結体を得た。 得られた焼結体の力学的性質を調べるために、
曲げ強度、弾性率および破壊じん性について測定
した。その結果を第1表に示す。 なお、共沈物中の水酸化ジルコニウムは仮焼の
段階でジルコニアになつており、焼結体中の酸化
ジルコニウムの含有量は20mol%であつた。 実施例 2 B溶液中のアンモニアの含有量を0.5モルに、
C溶液中の硝酸ジルコニルの含有量を0.2モルに、
焼結温度を1350℃と変えた以外は、実施例1と同
様にしてジルコニア分散ヒドロキシアパタイト焼
結体を製造した。 実施例 3 B溶液中のアンモニアの含有量を1.2モルに、
C溶液中の硝酸ジルコニルの含有量を1.1モルに、
焼結温度を1400℃と変えた以外は、実施例1と同
様にしてジルコニア分散ヒドロキシアパタイト焼
結体を製造した。 比較例 1 ヒドロキシアパタイト80mol%および酸化ジル
コニウム20mol%の組成を有する粉末混合物を、
窒素雰囲気中において、1100℃、200Kg/cm2で60
分間ホツトプレスして焼結してジルコニア分散ヒ
ドロキシアパタイト焼結体を得た。 得られた焼結体について、実施例1と同様にし
て力学的特性について試験した。その結果を第1
表に示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing hydroxyapatite powder in which a zirconium compound is dispersed, and more particularly, to a method for producing hydroxyapatite powder in which a zirconium compound is dispersed, which is a raw material for a sintered body of hydroxyapatite in which a zirconia is dispersed and has high strength and toughness. The present invention relates to a method for easily and continuously manufacturing a body. [Prior art and its problems] Hydroxyapatite, which has a composition of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , is the main component of minerals in bones and teeth of vertebrates, so when it is implanted in a living body, It is known as a material with extremely high biocompatibility, such as direct bonding with bone, and its sintered body is currently attracting attention as an implant material in the fields of orthopedics and dentistry. However, hydroxyapatite obtained by conventional methods and sintered at high temperatures without being decomposed has excellent compatibility with bone, but has a drawback in mechanical properties. In other words, it has enough compression strength to be put to practical use as an artificial tooth root material, but has low fracture toughness, which is a measure of resistance to tension, bending, and impact, and can be put to practical use as an artificial bone material. has not yet been reached. Methods to improve the strength of hydroxyapatite sintered bodies include hot pressing and HIP (hot pressing).
High-pressure sintering methods using an isostatic press, etc., methods for strengthening sintered bodies by adding whiskers, methods for strengthening sintered bodies by adding metal oxides, etc. have been proposed. However, although the high-pressure sintering method or the method of strengthening the sintered compact by adding metal oxides, etc., increases the strength, it has the disadvantage of not being able to increase the toughness. Instead, the whisker becomes a defect,
As a result, there is a problem that a product with high strength and high toughness cannot be obtained. On the other hand, the present inventors have already discovered a method of dispersing zirconia to increase strength and toughness by wet-mixing hydroxyapatite powder and zirconia powder, drying the resulting mixture, and hot-pressing it. We proposed a method to obtain a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body by sintering (patent application 1983).
-152819, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11561/1983). However, the bending strength of the hydroxyapatite sintered body obtained by this method decreases as the amount of zirconia added increases. Further, in this method, a sintered body with desired strength cannot be obtained unless sintered at high pressure and high temperature. The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and it is possible to easily and continuously produce hydroxyapatite powder dispersed in a zirconium compound, which is a raw material for a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body having high strength and high toughness. The purpose is to provide a method for manufacturing. [Means for solving the problem] In line with the above objectives, the present inventors have developed high strength,
As a result of repeated research into methods for uniformly dispersing zirconia fine particles in hydroxyapatite sintered bodies to achieve high toughness, we found that hydroxyapatite slurry and zirconium compound slurry are mixed in the presence of an alkali, or hydroxyapatite is When zirconia or a zirconium salt or zirconia hydrate serving as a zirconia source is added and reacted at the same time as the introduction of raw materials for hydroxyapatite during production, these zirconium compounds are uniformly dispersed in the form of fine particles in hydroxyapatite. The zirconium compound-dispersed hydroxyapatite powder is calcined, molded,
The inventors discovered that sintering produces a hydroxyapatite sintered body in which fine zirconia particles are uniformly dispersed, and the present invention was achieved based on this finding. That is, in the method for producing zirconium-dispersed hydroxyapatite powder of the present invention, a zirconium compound, an alkaline solution, and hydroxy It is characterized in that an apatite slurry or a calcium salt solution and a phosphate solution, which are raw materials for hydroxyapatite, are introduced, mixed and reacted, and the obtained precipitate is continuously discharged from the outlet. In the first aspect of the present invention, a calcium salt solution, a phosphate solution, and an alkaline solution, which are raw materials for hydroxyapatite, and in addition, zirconia or a zirconium salt or zirconia hydrate, which is a zirconia source, are mixed in a predetermined manner. By simultaneously introducing these into a solution mixer, mixing them, and causing a reaction, it is possible to efficiently obtain hydroxyapatite powder in which fine particulate zirconium compounds are uniformly dispersed. In the second aspect of the present invention, a hydroxyapatite slurry in which hydroxyapatite powder is dispersed in water, an alkaline solution, and a zirconium compound are simultaneously introduced into a predetermined solution mixer, and when these are mixed, the presence of an alkali is detected. As a result, a hydroxyapatite powder in which fine particulate zirconium compounds are uniformly dispersed can be obtained. In this case, the zirconium compound can also be dispersed in water and introduced as a slurry. Examples of the calcium salt used in the present invention include salts such as calcium nitrate, calcium chloride, calcium formate, and calcium acetate. Some calcium salts contain other metal salts (Pb, Ba,
By mixing salts of Sr, Cd, Zn, Ni, Mg, Na, K, and Al, reaction products with various properties can be obtained. As the phosphate used in the present invention,
Examples include primary ammonium phosphate, secondary ammonium phosphate, and tertiary ammonium phosphate. In addition, the alkaline solution is appropriately selected depending on the type of calcium salt or phosphate;
Aqueous ammonia, ammonium bicarbonate solution, sodium carbonate solution, or a mixed solution thereof may be used as appropriate. In the present invention, as the zirconium compound, zirconium oxide (zirconia), zirconia hydrate, or a zirconium salt that is oxidized to zirconia during calcination or sintering is used. The zirconia used here includes high-purity zirconia (single crystal zirconia), Y 2 O 3 , CaO
Partially stabilized zirconia stabilized with etc. can be mentioned. As the zirconium salt, zirconyl nitrate (ZrO(NO 3 ) 2 ), zirconium oxychloride (ZrOCl 2 ), etc. can be preferably used. The zirconium compound used here preferably has a zirconia content of 1 mol% to 1 mol% in the sintered body after sintering.
Add so that the amount becomes 94 mol% (0.06 vol% to 50 vol%). That is, since the physical properties of the sintered body change depending on the zirconia content, the zirconia content is appropriately adjusted depending on the site where the obtained sintered body is to be used in a living body. However, the zirconia content is 1 mol%
If the content is less than 94 mol %, the effect of zirconia on the sintered body will be small, and if the content exceeds 94 mol %, the biocompatibility as a biomaterial will decrease, although it will contribute to high strength. These raw materials are introduced into the solution mixer through a plurality of inlets, for example as an aqueous solution. However, zirconia and zirconia hydrate are introduced as a slurry dispersed in water. When these raw materials are introduced from a plurality of inlets, they may be introduced from separate inlets, or two or more types of raw materials may be introduced from the same inlet. For example, zirconia particles or zirconia hydrate slurry can be introduced dispersed in a calcium salt solution, phosphate solution, or alkaline solution. Here, the zirconia hydrate slurry refers to a hydrate slurry typified by zirconium hydroxide obtained from zirconyl nitrate or zirconium oxychloride. Zirconia particles are commercially available high-purity ZrO 2 , partially stabilized with Y 2 O 3 or CaO.
Refers to ZrO 2 or ZrO 2 obtained by drying and calcining zirconia hydrate. Note that it is not preferable to introduce the zirconium salt and the phosphate solution through the same inlet, since this will cause precipitation of zirconium hydrogen phosphate. The preferred combinations are as follows. Alkaline solution with zirconia particles suspended,
When introducing calcium salt solution and phosphate solution from different inlets, a mixed solution of zirconium salt and calcium salt,
When a phosphate solution and an alkaline solution are introduced from different inlets; When a zirconia slurry, a hydroxyapatite slurry, and an alkaline solution are introduced from different inlets. When the raw materials are introduced into the solution mixer as described above, mixing and reaction occur in a relatively short time at the confluence point in the solution mixer, and the resulting precipitate (reaction product) is continuously drawn out from the outlet. can do. Here, a mixing method using the solution mixer described above will be explained with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams showing an example of the method for producing hydroxyapatite powder of the present invention, in which 1 is a solution mixer, 2a to 2c are inlets, and 3 is an outlet. show. In FIG. 1, according to a preferred embodiment of the present invention, the alkaline solution is introduced from the inlet 2a of the solution mixer 1, the phosphate solution is introduced from the inlet 2b, and the mixed solution of zirconium salt and calcium salt is introduced from the inlet 2b. They are introduced simultaneously from the inlet 2c and adjusted so that they react simultaneously and efficiently. FIG. 2 shows a solution mixer that can be used, for example, when an alkaline solution is mixed in advance with a phosphate solution. That is, in this case, a mixed solution of a phosphate solution and an alkaline solution is simultaneously introduced into the inlet 2a, and a mixed solution of a zirconium salt and a calcium salt is simultaneously introduced into the inlet 2b. In this way, the solution mixer 1 used in the present invention is
Although it has a plurality of inlets 2 and one outlet 3,
Its shape is not particularly limited, and any shape may be adopted in consideration of the order of addition of the alkaline solution, calcium salt solution, phosphate solution, zirconium compound, dilution rate, flow rate, etc. In addition, if a baffle plate, glass filter, slit, etc. is installed at the place where raw materials such as alkaline solution and calcium salt solution join in the solution mixer 1 to create turbulent flow, raw materials such as alkaline solution and calcium salt solution can be mixed. can be mixed efficiently, and the shape of the solution mixer 1 can be made compact. In the present invention, the solution mixer as described above is used, and the dilution rate, concentration, flow rate, etc. of the alkaline solution, calcium salt, phosphate, or zirconium salt solution are adjusted and the set conditions are maintained. Therefore, regardless of the scale of production, a precipitate with a desired composition (a coprecipitate or a mixture of a zirconium compound and hydroxyapatite) can be obtained. For example, a mixed aqueous solution of calcium salts and zirconium salts and a phosphate solution are adjusted so that Ca/P = 1.67, mixed in a flow of an alkaline solution with an appropriately adjusted concentration, and then The mixture is introduced into a receptor or directly into a filter for filtration to continuously obtain a coprecipitate of hydroxyapatite and zirconium hydroxide with Ca/P=1.67. In addition, in the present invention, not only the composition of Ca/P = 1.67 but also the concentration of alkaline solution or By adjusting the flow rate, it is possible to arbitrarily and easily change the Ca/P ratio within the range of 1.5 to 1.95 depending on the purpose. When zirconia is used as the zirconium compound, a mixture in which zirconia is uniformly dispersed in hydroxyapatite, which is a reaction product, is obtained. The coprecipitate or mixture of the zirconium compound and hydroxyapatite obtained as described above is washed if necessary and dried to obtain the zirconium compound-dispersed hydroxyapatite powder of the present invention. Furthermore, the hydroxyapatite powder of the present invention can be calcined,
By molding and sintering, a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body with high strength and high toughness is obtained. Here, when processing the hydroxyapatite powder of the present invention, there is an advantage that a product with high strength and high toughness can be obtained even if calcination and sintering are performed under extremely mild conditions. for example,
Calcining can be carried out at a relatively low temperature of 200 to 900°C, and sintering is usually performed at a pressure of 50 to 400 Kg/cm 2 and a temperature of
Sintering is carried out at a temperature of 500 to 1,500°C, but sintering can also be performed at normal pressure if the temperature is set to 1,000°C or higher. Of course, by sintering by hot pressing, HIP, etc., a hydroxyapatite sintered body with high strength and high toughness can be obtained at a lower temperature. The zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body obtained by sintering the hydroxyapatite powder of the present invention in this way is suitable for applications that require homogeneous properties as a biological material, etc. is suitably used as a dental artificial tooth root, an artificial jaw bone, an orthopedic artificial bone, an adsorbent in the form of spherical fine particles, and the like. [Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on Examples. Example 1 Zirconium hydroxide-dispersed hydroxyapatite powder was produced using the solution mixer 1 shown in FIG. 1, and a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body was produced using this powder as a raw material. First, as an alkaline solution, 1125 ml of A solution containing 1.3 mol of ammonia, sulfuric ammonium phosphate,
B solution 2250 containing 0.9 mol and 0.3 mol ammonia
ml, calcium nitrate 1.5 mol and zirconyl nitrate
2250 ml of C solution containing 0.04 mol of each were prepared. These solutions A, B, and C were fed at 45°C from inlets 2a, 2b, and 2c of the solution mixer 1 shown in
The mixture was continuously introduced for 30 minutes to obtain a coprecipitate. This coprecipitate was introduced onto a filter in parallel with the reaction and filtered, and after repeated washing and filtration,
The mixture was dried with hot air at 100 to 120°C, and then pulverized using a pulverizer to obtain hydroxyapatite powder in which zirconium hydroxide was dispersed. The powder obtained in this way was heated to 900°C in the atmosphere.
The material was calcined for 1 hour to obtain a raw material for sintering, and after molding, it was sintered at normal pressure at 1300°C to obtain a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body. In order to investigate the mechanical properties of the obtained sintered body,
Bending strength, elastic modulus and fracture toughness were measured. The results are shown in Table 1. Note that the zirconium hydroxide in the coprecipitate had become zirconia at the stage of calcination, and the content of zirconium oxide in the sintered body was 20 mol%. Example 2 The content of ammonia in solution B was set to 0.5 mol,
The content of zirconyl nitrate in the C solution was set to 0.2 mol,
A zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was changed to 1350°C. Example 3 The ammonia content in solution B was set to 1.2 mol,
The content of zirconyl nitrate in the C solution was set to 1.1 mol,
A zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was changed to 1400°C. Comparative Example 1 A powder mixture having a composition of 80 mol% hydroxyapatite and 20 mol% zirconium oxide,
60 at 1100℃ and 200Kg/ cm2 in nitrogen atmosphere
The product was hot pressed for a minute and sintered to obtain a zirconia-dispersed hydroxyapatite sintered body. The obtained sintered body was tested for mechanical properties in the same manner as in Example 1. The result is the first
Shown in the table.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のジルコニウム分
散ヒドロキシアパタイト粉体の製造方法によれ
ば、次のような効果を奏する。 Ca/P=1.67のヒドロキシアパタイト(目的
に応じて任意のCa/Pを1.5〜1.95としたもの)
に、ジルコニウム化合物の微粒子を均一かつ容
易に混合することができるので、本発明によつ
て得られたヒドロキシアパタイト粉体は、常圧
焼結でも人工骨、人工歯根材料等としての実用
強度(じん性も含めて)が十分達成できる。 本発明によつて得られるヒドロキシアパタイ
ト粉体は、焼結温度1400℃でも、一部α−リン
酸カルシウム(α−TCP)に分解するのみで
あり、高温での焼結に耐え得るものである。す
なわち、より高温での焼結によつて、より破壊
じん性の高い焼結体が得られる。 製造量の多少にかかわらず、均質なものが連
続的に安定して得られる。 反応機器として溶液混合器以外は汎用のもの
で間に合い、特に専用のものを必要としない。 従つて、本発明によれば、均一かつ高品質なジ
ルコニウム分散ヒドロキシアパタイト粉体を工業
的規模で連続的に製造することができ、このヒド
ロキシアパタイト粉体を原料とした焼結体は、著
しく高強度化、高じん化し、歯科用人工歯根、人
工顎骨、整形外科用人工骨、球状微粒子体状の吸
着剤等として好適に利用される。
As explained above, the method for producing zirconium-dispersed hydroxyapatite powder of the present invention provides the following effects. Hydroxyapatite with Ca/P = 1.67 (any Ca/P of 1.5 to 1.95 depending on the purpose)
In addition, fine particles of zirconium compound can be mixed uniformly and easily, so that the hydroxyapatite powder obtained by the present invention has a practical strength (dust-free) that can be used as artificial bone, artificial tooth root material, etc. even when sintered under pressure. (including gender) can be fully achieved. The hydroxyapatite powder obtained by the present invention only partially decomposes into α-calcium phosphate (α-TCP) even at a sintering temperature of 1400°C, and can withstand sintering at high temperatures. That is, by sintering at a higher temperature, a sintered body with higher fracture toughness can be obtained. Regardless of the amount of production, homogeneous products can be obtained continuously and stably. Other than the solution mixer, general-purpose reaction equipment can be used, and no special equipment is required. Therefore, according to the present invention, uniform and high-quality zirconium-dispersed hydroxyapatite powder can be continuously produced on an industrial scale, and a sintered body made from this hydroxyapatite powder has a significantly high It is strengthened and made highly tough, and is suitably used as dental artificial tooth roots, artificial jaw bones, orthopedic artificial bones, adsorbents in the form of spherical fine particles, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のヒドロキシアパタイトの製
造方法の一実施例を示す概略図、第2図は、本発
明の他の実施例の概略図である。 1:溶液混合器、2a〜2c:流入口、3:流
出口。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the method for producing hydroxyapatite of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention. 1: Solution mixer, 2a to 2c: Inlet, 3: Outlet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の流入口と一の流出口とを備えた溶液混
合器に、前記複数の流入口から、ジルコニウム化
合物と、アルカリ溶液と、ヒドロキシアパタイト
スラリーまたはヒドロキシアパタイト原料である
カルシウム塩溶液およびリン酸塩溶液とを導入し
てこれらを混合、反応させ、得られた沈澱物を前
記流出口より連続的に導出することを特徴とする
ジルコニウム化合物分散ヒドロキシアパタイト粉
体の製造方法。 2 前記ジルコニウム化合物が酸化ジルコニウム
である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3 前記酸化ジルコニウムをアルカリ溶液に懸濁
させ、この酸化ジルコニウム懸濁アルカリ溶液
と、カルシウム塩溶液と、リン酸塩溶液とをそれ
ぞれ別個の流入口から前記溶液混合器に導入する
特許請求の範囲第2項記載の製造方法。 4 前記ジルコニウム化合物が、硝酸ジルコニル
またはオキシ塩化ジルコニウムである特許請求の
範囲第1項記載の製造方法。 5 前記硝酸ジルコニルまたはオキシ塩化ジルコ
ニウムとカルシウム塩との混合液と、リン酸塩溶
液と、アルカリ溶液とをそれぞれ別個の流入口か
ら前記溶液混合器に導入する特許請求の範囲第4
項記載の製造方法。 6 前記ジルコニウム化合物がジルコニア水和物
である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 7 前記ジルコニア水和物を水に分散させたスラ
リーと、前記ヒドロキシアパタイトスラリーとを
それぞれ別個の流入口から前記溶液混合器に導入
する特許請求の範囲第6項記載の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A zirconium compound, an alkaline solution, and a hydroxyapatite slurry or calcium which is a hydroxyapatite raw material are fed from the plurality of inlets into a solution mixer equipped with a plurality of inlets and one outlet. A method for producing hydroxyapatite powder in which a zirconium compound is dispersed, characterized in that a salt solution and a phosphate solution are introduced, mixed and reacted, and the resulting precipitate is continuously discharged from the outlet. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the zirconium compound is zirconium oxide. 3. The zirconium oxide is suspended in an alkaline solution, and the zirconium oxide suspended alkaline solution, the calcium salt solution, and the phosphate solution are introduced into the solution mixer through separate inlets, respectively. The manufacturing method described in Section 2. 4. The manufacturing method according to claim 1, wherein the zirconium compound is zirconyl nitrate or zirconium oxychloride. 5. Claim 4, wherein the mixture of zirconyl nitrate or zirconium oxychloride and calcium salt, the phosphate solution, and the alkaline solution are introduced into the solution mixer through separate inlets, respectively.
Manufacturing method described in section. 6. The manufacturing method according to claim 1, wherein the zirconium compound is a zirconia hydrate. 7. The manufacturing method according to claim 6, wherein the slurry in which the zirconia hydrate is dispersed in water and the hydroxyapatite slurry are introduced into the solution mixer from separate inlets.
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