JP2005170767A - Method for producing porous calcium phosphate-based ceramic sintered compact and forming mold used in the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型に関する。 The present invention relates to a method for producing a porous calcium phosphate ceramic sintered body and a molding die used therefor.
ハイドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム系セラミックスは生体適合性に優れ、細胞、生体組織等の培養に用いる担体や、人工歯根や骨補強材等の生体材料として利用されている。機械的強度の観点からは、リン酸カルシウム系セラミックスは緻密な程よいが、生体親和性の観点からは多孔質なほど、すなわち気孔率が高いほど良い。このため、従来から多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを製造する方法として、発泡剤添加法、熱分解性樹脂ビーズ添加法、スポンジ樹脂含浸法、水溶性高分子ゲル化法等の種々の方法が提案されている。 Calcium phosphate ceramics such as hydroxyapatite are excellent in biocompatibility, and are used as carriers used for culturing cells, living tissues and the like, and as biomaterials such as artificial tooth roots and bone reinforcing materials. From the viewpoint of mechanical strength, the calcium phosphate ceramics are better as they are denser, but from the viewpoint of biocompatibility, they are better as they are more porous, that is, higher in porosity. For this reason, various methods such as a foaming agent addition method, a thermally decomposable resin bead addition method, a sponge resin impregnation method, and a water-soluble polymer gelation method have been proposed as methods for producing porous calcium phosphate ceramics. Yes.
発泡剤添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに過酸化水素水等の発泡剤を加え、発泡させて多孔質化する方法であるが、気孔率に限界があり、また製品ロット毎に均一な気孔径及び気孔率に制御するのが困難であるという問題がある。熱分解性樹脂ビーズ添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに熱分解性樹脂ビーズを添加・混合し、成形・乾燥した後、加熱により樹脂を焼失させ、多孔質化させる方法である。しかしながら、乾燥の際に樹脂ビーズは収縮しないため、成形体に歪みやクラックが発生するという問題がある他、多量に樹脂ビーズを使用するため、焼成に時間がかかり、さらに多量の炭酸ガスを発生するという問題がある。その上、得られる多孔質セラミックスの気孔率はせいぜい50%程度である。さらにスポンジ樹脂含浸法は、多孔質セラミックスの製造方法として広く使用されているものであるが、気孔率はスポンジの気孔率により規定されるので、気孔率はせいぜい75%程度であり、所望の微細な気孔を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを得ることはできない。 The foaming agent addition method is a method in which a foaming agent such as hydrogen peroxide is added to a slurry of hydroxyapatite and foamed to make it porous. However, there is a limit to the porosity, and there is a uniform porosity for each product lot. There is a problem that it is difficult to control the pore diameter and the porosity. The thermally decomposable resin bead addition method is, for example, a method in which a thermally decomposable resin bead is added and mixed to a slurry of hydroxyapatite, and after molding and drying, the resin is burned off by heating to make it porous. However, since the resin beads do not shrink during drying, there is a problem that the molded body is distorted or cracked. In addition, since a large amount of resin beads are used, firing takes time and a large amount of carbon dioxide is generated. There is a problem of doing. Moreover, the porosity of the resulting porous ceramic is at most about 50%. Furthermore, the sponge resin impregnation method is widely used as a method for producing porous ceramics. However, since the porosity is defined by the porosity of the sponge, the porosity is at most about 75%, and a desired fineness is obtained. It is not possible to obtain porous calcium phosphate ceramics having various pores.
これらの方法に対して、特許第3058174号(特許文献1)は、セラミックスと水溶性高分子化合物とのスラリーを攪拌することにより起泡させ、起泡したスラリーを加熱することによりゲル化させ、気泡を保持した状態で乾燥する水溶性高分子ゲル化法を開示している。この方法により得られた多孔質セラミックスは、気泡に由来する孔径20〜2000μmの球形のマクロポアと、セラミックス原料一次粒子の凝集体からなる球状二次粒子粉体の間隙によって形成される3次元連通孔とを有する。しかしながら、多孔質リン酸カルシウム系セラミックスに対する生体親和性の要求レベルが上昇するにつれて、特許文献1の方法により得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックスよりもさらに高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスが要求されるようになってきた。 In contrast to these methods, Patent No. 3058174 (Patent Document 1) causes foaming by stirring a slurry of ceramics and a water-soluble polymer compound, and gels by heating the foamed slurry, Disclosed is a water-soluble polymer gelation method in which air bubbles are held and dried. The porous ceramic obtained by this method is a three-dimensional communication hole formed by a gap between a spherical macropore having a pore diameter of 20 to 2000 μm derived from bubbles and a spherical secondary particle powder composed of aggregates of primary particles of ceramic raw material. And have. However, as the required level of biocompatibility for porous calcium phosphate ceramics increases, porous calcium phosphate ceramics having a higher porosity than the porous calcium phosphate ceramics obtained by the method of Patent Document 1 are required. It has become.
特開2002-179478号(特許文献2)は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体と、水溶性高分子と、非イオン界面活性剤とを含有するスラリーを強撹拌することにより起泡させ、高気孔率のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体を得る方法を開示している。しかしながら、この方法はシート、ペレット等の生体材料を作製する場合、生産効率の点で十分でない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-179478 (Patent Document 2) discloses that a slurry containing a calcium phosphate ceramic powder, a water-soluble polymer, and a nonionic surfactant is foamed by vigorous stirring, and has a high porosity. A method for obtaining a calcium phosphate ceramic sintered body is disclosed. However, this method is not sufficient in terms of production efficiency when producing biomaterials such as sheets and pellets.
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体をシート、ペレット等として使用する場合、通常ハイドロキシアパタイト多孔体のブロックからシート、ペレット等を機械で切り出して使用する。しかしながら、この方法でシート、ペレット等を製造するのは手間がかかるだけでなく、歩留まりが悪く、コストが高いという問題がある。また、ハイドロキシアパタイト多孔体をブロック状に形成するため、多孔体の気孔率が向上せず、気孔率が80〜97%のシート、ペレット等を製造するには適さない。 When a porous calcium phosphate ceramic sintered body is used as a sheet, pellet or the like, the sheet, pellet or the like is usually cut out from the block of the hydroxyapatite porous body by a machine. However, producing sheets, pellets and the like by this method is not only troublesome, but also has a problem that yield is poor and cost is high. Further, since the hydroxyapatite porous body is formed in a block shape, the porosity of the porous body is not improved, and it is not suitable for producing sheets, pellets and the like having a porosity of 80 to 97%.
従って本発明の目的は、高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型、特にシート状又はペレット状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を生産性よく製造することが可能な多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to produce a porous calcium phosphate ceramic sintered body having a high porosity and a mold used therein, particularly a sheet-like or pellet-like porous calcium phosphate ceramic sintered body with high productivity. It is providing the manufacturing method of the porous calcium-phosphate type ceramic sintered compact which can be used, and the shaping | molding die used for it.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内にスラリーを注入し、ゲル化させ、乾燥後焼結することにより、シート状、ペレット状等の高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体が生産性よく得られることを発見し、本発明に想到した。 As a result of diligent research in view of the above object, the present inventor has developed a slurry containing a calcium phosphate ceramic powder into a mold in which a pair of microporous resin sheets are opposed to each other via a mold. It was discovered that a porous calcium phosphate ceramic sintered body having a high porosity such as a sheet or pellet can be obtained with high productivity by injecting, gelling, and sintering after drying. I thought.
すなわち、本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法は、気孔率が80%以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する方法であり、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、(2) 前記スラリーを一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結することを特徴とする。微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体を設けるのが好ましい。 That is, the method for producing a porous calcium phosphate ceramic sintered body of the present invention is a method for producing a porous calcium phosphate ceramic sintered body having a porosity of 80% or more, and includes (1) a calcium phosphate ceramic powder. (2) The slurry is poured into a mold formed by facing a pair of microporous resin sheets through a mold, (3) gelled, and (4) baked after drying. It is characterized by tying. It is preferable to provide a network structure on the back surface of the microporous resin sheet.
微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないのが好ましい。微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましく、微多孔質樹脂シートは80〜100℃で安定であるのが好ましい。また、前記微多孔質樹脂シートを用いることにより、ゲル化乾燥後の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスの表面を緻密化させないのが好ましい。 The microporous resin sheet preferably passes air and water vapor and does not pass water as a liquid. The pore diameter of the microporous resin sheet is preferably 0.4 nm to 100 μm, and the microporous resin sheet is preferably stable at 80 to 100 ° C. Moreover, it is preferable not to densify the surface of the porous calcium phosphate ceramics after gelation and drying by using the microporous resin sheet.
起泡処理中にスラリーに空気を注入するのが好ましく、スラリーに陰イオン又は非イオン界面活性剤を添加するのが好ましい。非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤が好ましく、陰イオン界面活性剤としては、アルキルエーテル硫酸エステル塩が好ましい。スラリーに空気及び界面活性剤を添加する場合、二重管構造の注入管を用い、内管から前記陰イオン又は非イオン界面活性剤を注入し、外管から空気を注入してもよい。またスラリーに水溶性高分子化合物を添加してもよい。スラリーの起泡処理中の温度を5〜20℃に保持するのが好ましい。スラリーをシート状又はペレット状に成形し、シート状又はペレット状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体とすることができる。 Air is preferably injected into the slurry during the foaming treatment, and an anionic or nonionic surfactant is preferably added to the slurry. As the nonionic surfactant, a fatty acid alkanolamide surfactant is preferable, and as the anionic surfactant, an alkyl ether sulfate salt is preferable. When adding air and a surfactant to the slurry, a double tube structure injection tube may be used, the anion or nonionic surfactant may be injected from the inner tube, and air may be injected from the outer tube. A water-soluble polymer compound may be added to the slurry. The temperature during the foaming treatment of the slurry is preferably maintained at 5 to 20 ° C. The slurry can be formed into a sheet or pellet to obtain a porous calcium phosphate ceramic sintered body in the form of a sheet or pellet.
リン酸カルシウム系セラミックス粉体は、ハイドロキシアパタイトからなるのが好ましく、平均粒径が100 nm以下のリン酸カルシウム系セラミックスの一次粒子からなる平均粒径5.0〜100μmの二次粒子であるのが好ましい。 The calcium phosphate ceramic powder is preferably made of hydroxyapatite, and is preferably secondary particles having an average particle diameter of 5.0 to 100 μm made of primary particles of calcium phosphate ceramic having an average particle diameter of 100 nm or less.
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを注入するための型枠と、一対の微多孔質樹脂シートを有し、前記一対の微多孔質樹脂シートを前記型枠を介して対向させてなることを特徴とする。 The forming die for porous calcium phosphate ceramic sintered body of the present invention has a mold for injecting slurry containing calcium phosphate ceramic powder, a pair of microporous resin sheets, and the pair of microporous resin sheets. It is characterized by being made to oppose a quality resin sheet through the said formwork.
微多孔質樹脂シートの背面に網目状構造体が設けられているのが好ましい。型枠は、開口部が前記微多孔質樹脂シートと接する少なくとも一つの貫通孔を有するものが好ましい。また、型枠は加熱時に厚さが変化しないように、シリコーンゴム又はフッ素ゴムからなるのが好ましい。微多孔質樹脂シートは空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないのが好ましく、微多孔質樹脂シートの気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましい。このような微多孔質樹脂シートを用いることにより、スラリーの水分を保持したまま成形し、加熱してゲル化させることができる。微多孔質樹脂シートはフッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなるのが好ましい。 It is preferable that a network structure is provided on the back surface of the microporous resin sheet. The mold preferably has at least one through hole whose opening is in contact with the microporous resin sheet. The mold is preferably made of silicone rubber or fluororubber so that the thickness does not change during heating. The microporous resin sheet preferably allows air and water vapor to pass therethrough and does not pass water as a liquid. The microporous resin sheet preferably has a pore diameter of 0.4 nm to 100 μm. By using such a microporous resin sheet, the slurry can be molded while retaining the moisture of the slurry, and gelled by heating. The microporous resin sheet is preferably made of a fluorine resin or a polyolefin resin.
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法は、リン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有するスラリーを起泡させ、一対の微多孔質樹脂シートを型枠を介して対向させてなる成形型内に注入し、成形型内でゲル化させ、得られた乾燥体を焼結するので、高気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を生産性よく製造することができる。そのため、特に細胞、生体組織等の培養に用いる担体や骨補填材料等の生体材料の製造に好適である。 The method for producing a porous calcium phosphate-based ceramic sintered body of the present invention comprises the step of foaming a slurry containing calcium phosphate-based ceramic powder, and a pair of microporous resin sheets facing each other via a mold. Since the resulting dried body is sintered, a porous calcium phosphate ceramic sintered body having a high porosity can be produced with high productivity. Therefore, it is particularly suitable for the production of biological materials such as carriers and bone filling materials used for culturing cells and biological tissues.
本発明の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の成形型は、空気や水蒸気は通過するが、液体としての水は通過しない微多孔質樹脂シートを使用することにより、成形型内でゲル化させることができる。そのため、シート状、ペレット状等の所望の形状の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを直接成形することができる。 The mold of the porous calcium phosphate ceramic sintered body of the present invention is gelled in the mold by using a microporous resin sheet that allows air and water vapor to pass through but does not pass water as a liquid. Can do. Therefore, porous calcium phosphate ceramics having a desired shape such as a sheet shape or a pellet shape can be directly formed.
[1] 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体
(1) 組成
リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、Ca/Pの質量比が好ましくは0.8〜2.0、より好ましくは1.6〜1.7のリン酸カルシウム系セラミックス粉体を含有する。Ca/Pの質量比が0.8未満であると燐酸三カルシウム[Ca3(PO4)2]の比率が高くなり、また2.0超であると酸化カルシウム(CaO)との混在相となる。本発明を適用する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の好ましい例は多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体[Ca10(PO4)6・(OH)2]である。
[1] Porous calcium phosphate ceramic sintered body
(1) Composition The calcium phosphate-based ceramic sintered body contains calcium phosphate-based ceramic powder having a Ca / P mass ratio of preferably 0.8 to 2.0, more preferably 1.6 to 1.7. When the Ca / P mass ratio is less than 0.8, the ratio of tricalcium phosphate [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] increases, and when it exceeds 2.0, a mixed phase with calcium oxide (CaO) is formed. A preferred example of the porous calcium phosphate ceramic sintered body to which the present invention is applied is a porous hydroxyapatite sintered body [Ca 10 (PO 4 ) 6. (OH) 2 ].
(2) 気孔率
本発明の方法により製造される多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、80%以上の気孔率を有する。80%以上の高い気孔率を有するために、多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は著しく高い生体親和性を有する。気孔率の上限については、実用的観点から97%程度が好ましい。97%超の気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は機械的強度が不十分なために加工性やハンドリング性に劣る。
(2) Porosity The porous calcium phosphate ceramic sintered body produced by the method of the present invention has a porosity of 80% or more. Since it has a high porosity of 80% or more, the porous calcium phosphate ceramic sintered body has an extremely high biocompatibility. The upper limit of the porosity is preferably about 97% from a practical viewpoint. A porous calcium phosphate ceramic sintered body having a porosity of more than 97% is inferior in workability and handling properties due to insufficient mechanical strength.
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、連通孔からなる気孔を有する。気孔径は好ましくは5μm〜10 mmである。気孔径を5μm未満にすると、細胞又は血管の侵入形成が困難となり、また10 mm超では安定した機械的強度を得るのが困難であり、製品ロット毎に加工性やハンドリング性の変動幅が大きくなりすぎる。多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体中の気孔径は均一であるのが好ましいので、大部分(80%以上)の気孔は50〜500μmの範囲内に入っているのが好ましい。 The porous calcium phosphate ceramic sintered body has pores composed of communication holes. The pore diameter is preferably 5 μm to 10 mm. If the pore diameter is less than 5 μm, it becomes difficult to form cells or blood vessels, and if it exceeds 10 mm, it is difficult to obtain a stable mechanical strength, and the fluctuation range of workability and handling properties is large for each product lot. Too much. Since the pore diameter in the porous calcium phosphate ceramic sintered body is preferably uniform, most (80% or more) of the pores are preferably in the range of 50 to 500 μm.
[2] 製造方法
本発明の製造方法を多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の場合を例にとって、以下詳細に説明するが、本発明は他のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体にも適用することができる。
[2] Manufacturing Method The manufacturing method of the present invention will be described in detail below by taking a porous hydroxyapatite sintered body as an example, but the present invention can also be applied to other calcium phosphate ceramic sintered bodies.
(1) スラリーの調製
リン酸カルシウム系セラミックス粉体としてハイドロキシアパタイトを用い、ハイドロキシアパタイト粉体を好ましくは5〜50質量%含有するスラリーを調製する。
(1) Preparation of slurry Hydroxyapatite is used as the calcium phosphate ceramic powder, and a slurry containing preferably 5 to 50% by mass of hydroxyapatite powder is prepared.
(a) ハイドロキシアパタイト粉体
ハイドロキシアパタイト粉体は、平均粒径が100 nm以下の一次粒子からなる平均粒径が好ましくは5.0〜100μm、より好ましくは5.0〜30μmの二次粒子である。二次粒子の平均粒径が5.0μm未満であると、水と混合する際に水と分離してしまい、二次粒子の平均粒径が100μm超であると水に均一に分散させるのが困難になる。また、ハイドロキシアパタイト粉体は球状粒子であるのが好ましい。ハイドロキシアパタイト粉体が球状粒子であると、スラリーの撹拌性及び多孔質ハイドロキシアパタイトの成形性が向上するとともに、球状粒子同士により粒子間隙が形成され、連通した気孔が全体にわたって形成された焼結体を得ることができる。
(a) Hydroxyapatite powder The hydroxyapatite powder is a secondary particle having an average particle diameter of primary particles having an average particle diameter of 100 nm or less, preferably 5.0 to 100 μm, more preferably 5.0 to 30 μm. When the average particle size of the secondary particles is less than 5.0 μm, it separates from water when mixed with water, and when the average particle size of the secondary particles exceeds 100 μm, it is difficult to uniformly disperse in water. become. The hydroxyapatite powder is preferably spherical particles. When the hydroxyapatite powder is a spherical particle, the agitation of the slurry and the moldability of the porous hydroxyapatite are improved, and a particle gap is formed between the spherical particles, and a continuous pore is formed throughout. Can be obtained.
ハイドロキシアパタイト粉体は、粉体強度又はハンドリング性を高めるために仮焼処理を施してもよい。仮焼処理は、粉体を700〜850℃の温度で4〜10時間熱処理することからなる。仮焼温度が700℃未満であるとハイドロキシアパタイト粉体の強度又はハンドリング性の十分な向上は達成できず、また850℃超であると焼結が始まるので、後の焼結工程における焼結性が低下する。 The hydroxyapatite powder may be subjected to a calcination treatment in order to increase the powder strength or handling properties. The calcination treatment consists of heat-treating the powder at a temperature of 700 to 850 ° C. for 4 to 10 hours. If the calcining temperature is lower than 700 ° C, sufficient improvement in the strength or handling properties of the hydroxyapatite powder cannot be achieved, and if it exceeds 850 ° C, sintering starts. Decreases.
(b) 水溶性高分子化合物
上記のスラリーに水溶性高分子化合物を添加してもよい。使用し得る水溶性高分子化合物は、その水溶性又は水分散液に対して加熱等の手段を施すことによりゲル化するようなものである。ここで、水溶性又は水分散液は、水溶液、コロイド溶液、エマルジョン及び懸濁液のいずれも包括する。このような水溶性高分子化合物として、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、カードラン等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成重合体等が挙げられ、中でもメチルセルロースが好ましい。またポリビニルアルコールの場合、硼酸あるいは硼砂を添加することによりゲル化させることができる。
(b) Water-soluble polymer compound A water-soluble polymer compound may be added to the slurry. The water-soluble polymer compound that can be used is such that it gels by subjecting the water-soluble or aqueous dispersion to a means such as heating. Here, the water-soluble or aqueous dispersion includes all of an aqueous solution, a colloidal solution, an emulsion, and a suspension. Examples of such water-soluble polymer compounds include cellulose derivatives such as methylcellulose and carboxymethylcellulose, polysaccharides such as curdlan, synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyvinylpyrrolidone. Methyl cellulose is preferred. In the case of polyvinyl alcohol, it can be gelled by adding boric acid or borax.
(c) 陰イオン又は非イオン界面活性剤
リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の気孔率を上昇させるため、上記のスラリーに陰イオン又は非イオン界面活性剤を添加してもよい。微細な気泡を多数形成するとともに、ゲル化のための加熱工程で気泡を消失させない性質を有する界面活性剤として、陰イオン又は非イオン界面活性剤を使用する。また多孔質ハイドロキシアパタイトは生体材料として体内で半永久的に使用されるため、添加する陰イオン又は非イオン界面活性剤は焼結により完全に焼失するのみならず、焼結後も残存するナトリウム等の金属イオンや、硫酸基を含有しないものが好ましい。
(c) Anionic or nonionic surfactant An anionic or nonionic surfactant may be added to the slurry to increase the porosity of the calcium phosphate ceramic sintered body. An anionic or nonionic surfactant is used as a surfactant that forms a large number of fine bubbles and does not lose the bubbles in the heating step for gelation. In addition, since porous hydroxyapatite is used semi-permanently in the body as a biomaterial, the anionic or nonionic surfactant to be added is not only completely burned out by sintering, but also remains such as sodium remaining after sintering. Those containing no metal ions or sulfate groups are preferred.
このような非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボキシレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(例えばポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)等が挙げられる。また、陰イオン界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。中でも、ハイドロキシアパタイトの存在下での起泡性の観点から、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤(例えばN,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド)又はアルキルエーテル硫酸エステル塩が好ましい。 Examples of such nonionic surfactants include fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene alkyl ether carboxylates, polyoxyethylene alkyl ethers (for example, polyoxyethylene octyl phenyl ether) and the like. Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfonates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, alkyl ether sulfate esters, and dodecylbenzene sulfonates. Of these, fatty acid alkanolamide surfactants (for example, N, N-dimethyldodecylamine oxide) or alkyl ether sulfates are preferred from the viewpoint of foaming properties in the presence of hydroxyapatite.
(d) 配合比及び濃度
スラリーの質量を100質量%として、ハイドロキシアパタイト粉体を好ましくは5〜50質量%、より好ましくは20〜50質量%となるように配合する。ハイドロキシアパタイト粉体が5質量%未満では、スラリーをシート状、ペレット状等の所望の形状に成形するのが困難であり、50質量%超では分散が困難となり、多孔質ハイドロキシアパタイトが緻密化する。水溶性高分子化合物の添加量は、スラリーの質量を100質量%として1〜5質量%が好ましい。水溶性高分子化合物の添加量が1質量%未満であると、ゲル化が遅くなるだけでなく、多孔質ハイドロキシアパタイトの強度が弱くなる。水溶性高分子化合物の添加量が5質量%超であると、スラリーの粘度が高すぎ、起泡が困難となり多孔質ハイドロキシアパタイトが緻密化する。陰イオン又は非イオン系界面活性剤の添加量は、スラリーの質量を100質量%として0.08〜6質量%が好ましい。0.08質量%未満であると起泡が困難であり、6質量%超であると泡立ちすぎて多孔質ハイドロキシアパタイトの強度が低下する。陰イオン又は非イオン系界面活性剤のより好ましい添加量は0.1〜5質量%である。
(d) Mixing ratio and concentration The mass of the slurry is 100% by mass, and the hydroxyapatite powder is preferably blended so as to be 5 to 50% by mass, more preferably 20 to 50% by mass. If the hydroxyapatite powder is less than 5% by mass, it is difficult to form the slurry into a desired shape such as a sheet or a pellet, and if it exceeds 50% by mass, it becomes difficult to disperse, and the porous hydroxyapatite becomes dense. . The addition amount of the water-soluble polymer compound is preferably 1 to 5% by mass, where the mass of the slurry is 100% by mass. When the addition amount of the water-soluble polymer compound is less than 1% by mass, not only gelation is slowed but also the strength of the porous hydroxyapatite is weakened. When the addition amount of the water-soluble polymer compound is more than 5% by mass, the viscosity of the slurry is too high, foaming becomes difficult, and the porous hydroxyapatite becomes dense. The addition amount of the anionic or nonionic surfactant is preferably 0.08 to 6% by mass with respect to 100% by mass of the slurry. If it is less than 0.08% by mass, foaming is difficult, and if it exceeds 6% by mass, foaming is excessive and the strength of the porous hydroxyapatite decreases. A more preferable addition amount of the anionic or nonionic surfactant is 0.1 to 5% by mass.
(2) 起泡・ゲル化
(a) 起泡
上記組成のスラリーを強く攪拌すると、スラリーは空気を巻き込み発泡する。攪拌力は50W/L以上であるのが好ましい。攪拌力が50W/L未満であると、起泡が不十分であり、所望の気孔率を有する多孔質ハイドロキシアパタイトが得られない。なお攪拌力は、[攪拌機の最大出力(W)/水溶液の量(L)]×(実際の回転数/最大回転数)により求まる。攪拌機の出力はスラリーの粘度が高くなると回転数を保つために増大するが、高気孔率に起泡させる本発明の場合、スラリー粘度は仕込み時の粘度から実質的に変化しない。従って、粘度の影響は実質的に無視できる。
(2) Foaming and gelation
(a) Foaming When the slurry having the above composition is vigorously stirred, the slurry entrains and foams. The stirring power is preferably 50 W / L or more. When the stirring force is less than 50 W / L, foaming is insufficient and porous hydroxyapatite having a desired porosity cannot be obtained. The stirring force is determined by [maximum output of the stirrer (W) / amount of aqueous solution (L)] × (actual rotational speed / maximum rotational speed). The output of the stirrer increases in order to maintain the number of revolutions as the viscosity of the slurry increases, but in the case of the present invention in which foaming is performed at a high porosity, the slurry viscosity does not substantially change from the viscosity at the time of charging. Therefore, the effect of viscosity is virtually negligible.
起泡時のスラリーの温度を5〜25℃とするのが好ましい。5℃未満では発泡性が悪く、25℃超では細かい気泡を発生させるのが難しい。 The temperature of the slurry during foaming is preferably 5 to 25 ° C. If it is less than 5 ° C, the foamability is poor, and if it exceeds 25 ° C, it is difficult to generate fine bubbles.
起泡させる際にスラリー中に空気を注入し、スラリーの起泡を促進してもよい。空気の注入量は1〜100 ml/分が好ましく、10〜100 ml/分がより好ましい。空気の注入時間は10〜120分程度が好ましい。 When foaming, air may be injected into the slurry to promote foaming of the slurry. The amount of air injected is preferably 1 to 100 ml / min, more preferably 10 to 100 ml / min. The air injection time is preferably about 10 to 120 minutes.
また、界面活性剤を予めスラリーに処方せず、界面活性剤の水溶液を空気とともにスラリー中に注入して起泡を促進してもよい。その場合、細かい気泡を発生させるために注入管を二重管構造とし、内管に界面活性剤水溶液を流し、外管に空気を流してもよい。空気の注入量及び注入時間は上記の範囲が好ましく、界面活性剤水溶液の界面活性剤濃度は0.1〜35質量%程度でよい。 Alternatively, the surfactant may not be preliminarily formulated into the slurry, and an aqueous solution of the surfactant may be injected into the slurry together with air to promote foaming. In that case, in order to generate fine bubbles, the injection tube may have a double tube structure, an aqueous surfactant solution may flow through the inner tube, and air flow through the outer tube. The air injection amount and the injection time are preferably within the above ranges, and the surfactant concentration of the surfactant aqueous solution may be about 0.1 to 35% by mass.
(b) 成形型
起泡させたスラリーを図1に示す成形型に注入してゲル化を行う。成形型1は、一対の微多孔質樹脂シート2と、型枠3を有し、一対の微多孔質樹脂シート2を型枠3を介して対向させることにより形成される。微多孔質樹脂シート2は、空気及び水蒸気を通し、かつ液体としての水を通さないものが好ましい。具体的には微多孔質樹脂シート2の気孔径は0.4 nm〜100μmであるのが好ましく、0.1〜100μmであるのがより好ましい。微多孔質樹脂シート2の厚さは50〜1000μmが好ましい。微多孔質樹脂シートの厚さが50μm未満であると形状を維持できず、1000μm超であると乾燥時間が長くなる。このような微多孔質樹脂シート2は通気性がよく、微多孔質樹脂シート2と接する部分に緻密な膜が形成されないため、均一な気孔径を有する多孔質ハイドロキシアパタイトを得ることができる。
(b) Molding die The foamed slurry is injected into the molding die shown in FIG. The molding die 1 has a pair of microporous resin sheets 2 and a mold 3, and is formed by making the pair of microporous resin sheets 2 face each other via the mold 3. The microporous resin sheet 2 is preferably one that allows air and water vapor to pass therethrough and does not pass water as a liquid. Specifically, the pore diameter of the microporous resin sheet 2 is preferably 0.4 nm to 100 μm, and more preferably 0.1 to 100 μm. The thickness of the microporous resin sheet 2 is preferably 50 to 1000 μm. If the thickness of the microporous resin sheet is less than 50 μm, the shape cannot be maintained, and if it exceeds 1000 μm, the drying time becomes long. Since such a microporous resin sheet 2 has good air permeability and a dense film is not formed in a portion in contact with the microporous resin sheet 2, porous hydroxyapatite having a uniform pore diameter can be obtained.
微多孔質樹脂シート2は、80〜100℃において安定で柔軟性を有するのが好ましい。微多孔質樹脂シート2を構成する材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が好ましい。本発明で用いる微多孔質樹脂シート2に適用可能な市販品としては、ゴアテックス(ポリテトラフルオロエチレン、ジャパンゴアテックス(株)製)、エクセポール(ポリオレフィン系樹脂、三菱樹脂(株))等が挙げられる。 The microporous resin sheet 2 is preferably stable and flexible at 80 to 100 ° C. As a material constituting the microporous resin sheet 2, a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), a polyolefin resin, or the like is preferable. Commercially available products applicable to the microporous resin sheet 2 used in the present invention include Gore-Tex (polytetrafluoroethylene, manufactured by Japan Gore-Tex Co., Ltd.), Exepol (Polyolefin resin, Mitsubishi Resin Co., Ltd.), etc. Is mentioned.
成形型1は、図1に示すように微多孔質樹脂シート2の背面(スラリーと対向しない面)に網目状構造体4が設けられているのが好ましい。網目状構造体4は熱を放出しやすくするため、熱伝導性のよいものが好ましい。網目状構造体4の好ましい例としては、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等からなる網目状のシート、プレート等が挙げられる。網目状構造体4は100〜1000μm程度の厚さを有し、上面だけでなく側面からも通気できるものが好ましい。 As for the shaping | molding die 1, it is preferable that the mesh structure 4 is provided in the back surface (surface which does not oppose a slurry) of the microporous resin sheet 2 as shown in FIG. The network structure 4 preferably has good thermal conductivity in order to easily release heat. Preferable examples of the mesh structure 4 include mesh sheets, plates, and the like made of aluminum, copper, stainless steel, and the like. It is preferable that the network structure 4 has a thickness of about 100 to 1000 μm and can be ventilated not only from the top but also from the side.
型枠3にはスラリーを注入するための貫通孔が形成されている。貫通孔の開口部は微多孔質樹脂シート2と接しており、微多孔質樹脂シート2を介して通気するようになっている。型枠3の種類は所望する成形体の形状に応じて適宜選択することができる。例えば、シート状の多孔質ハイドロキシアパタイトを作製する場合は、図3(a)に示すようにシート状の貫通孔が形成された型枠を用いればよく、ペレット状の多孔質ハイドロキシアパタイトを作製する場合は、図3(b)に示すようにペレット状の貫通孔が形成された型枠を用いればよい。多孔質ハイドロキシアパタイトをシート又はペレットとする場合、型枠3の厚さは0.1〜10 mmが好ましく、3〜5mmがより好ましい。型枠3は成形時の熱で厚さが変化しないものが好ましい。型枠3を構成する好ましい材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。これらの材料からなる型枠3は、加熱による厚さ方向の変化が小さいため、シート、ペレット等の成形体の厚さを正確に制御することができる。 A through hole for injecting slurry is formed in the mold 3. The opening of the through hole is in contact with the microporous resin sheet 2 and is ventilated through the microporous resin sheet 2. The type of the mold 3 can be appropriately selected according to the desired shape of the molded body. For example, when producing a sheet-like porous hydroxyapatite, a form having a sheet-like through-hole formed as shown in FIG. 3 (a) may be used, and a pellet-like porous hydroxyapatite is produced. In that case, a mold having pellet-shaped through-holes may be used as shown in FIG. When porous hydroxyapatite is used as a sheet or pellet, the thickness of the mold 3 is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 3 to 5 mm. The mold 3 preferably has a thickness that does not change due to heat during molding. Preferable materials constituting the mold 3 include silicone rubber, fluororubber and the like. Since the mold 3 made of these materials hardly changes in the thickness direction due to heating, the thickness of a molded body such as a sheet or a pellet can be accurately controlled.
(c) ゲル化
図1に示す成形型1を用いてスラリーをゲル化させるには、背面に網目状構造体4が設けられた微多孔質樹脂シート2を微多孔質樹脂シート2を上にして平板(通気可能なスリット等を有するもの)等の上に載置し、その上に型枠3を設置する。型枠3内にスラリーを流し込み、その上に背面に網目状構造体4が設けられた微多孔質樹脂シート2を微多孔質樹脂シート2をスラリー側にして設置し、さらに重し(ガラス板等)を載置する。
(c) Gelation In order to gel the slurry using the mold 1 shown in FIG. 1, the microporous resin sheet 2 provided with the network structure 4 on the back is placed with the microporous resin sheet 2 facing up. Is placed on a flat plate (having a slit that can be ventilated) or the like, and the mold 3 is placed thereon. The slurry is poured into the mold 3, and the microporous resin sheet 2 provided with the network structure 4 on the back is placed on the mold 3 with the microporous resin sheet 2 on the slurry side, and further weighted (glass plate Etc.).
十分に起泡したスラリーを80℃以上、100℃未満に加熱すると、スラリーはゲル化する。加熱温度が80℃未満であるとゲル化が不十分であり、また100℃以上であると水分が沸騰し、ゲル構造が破壊される。本発明では成形型内でゲル化及び乾燥を連続して行うことができる。乾燥体を得るまでの加熱時間は成形体のサイズによって異なるが、ブロックで20〜40時間、シート及びペレットで10〜20時間程度である。ゲルは乾燥によりほぼ等方的に収縮するとともに、気泡の変化がないため、割れ等を生ずることなく、微細かつ均一な球形のマクロポアを有する強度の高い乾燥体となる。 When a sufficiently foamed slurry is heated to 80 ° C. or higher and lower than 100 ° C., the slurry is gelled. When the heating temperature is less than 80 ° C., gelation is insufficient, and when it is 100 ° C. or more, the water boils and the gel structure is destroyed. In the present invention, gelation and drying can be performed continuously in a mold. Although the heating time until obtaining a dry body changes with sizes of a molded object, it is about 20 to 40 hours for a block and about 10 to 20 hours for a sheet and a pellet. The gel shrinks substantially isotropically upon drying, and since there is no change in bubbles, it becomes a high-strength dry body having fine and uniform spherical macropores without causing cracks and the like.
本発明ではスラリーを対向する一対の微多孔質樹脂シート2の間に挟んでゲル化させるため、スラリー中に含まれる空気は微多孔質樹脂シート2を通して成形型の外に抜けるが、スラリー中の水分は微多孔質樹脂シート2を通過せず、スラリー中の水分を保持したままゲル化させることができる。これにより、水分が抜けることによる体積変化でゲル構造が破壊(気孔の潰れ)されるのを防止でき、高気孔率のゲル化体を得ることができる。ゲル化後は、ゲル化体をそのまま加熱し続けることにより乾燥体を得ることができるが、ゲル化体を成形型から取り出して加熱することにより、さらに効率よく乾燥体を得ることができる。 In the present invention, since the slurry is sandwiched between a pair of opposed microporous resin sheets 2 to be gelled, the air contained in the slurry escapes out of the mold through the microporous resin sheet 2. The moisture does not pass through the microporous resin sheet 2 and can be gelled while retaining the moisture in the slurry. Thereby, it is possible to prevent the gel structure from being broken (pore collapse) due to the volume change due to the loss of moisture, and to obtain a gelled body having a high porosity. After the gelation, the dried product can be obtained by continuing to heat the gelled product as it is, but the dried product can be obtained more efficiently by removing the gelated product from the mold and heating it.
本発明の製造方法は、上記の成形型によりシート状、ペレット状、ビーズ状等の所望の形状の多孔質ハイドロキシアパタイトを直接得ることができるため、切削加工等を必要としない。従って、工程数が少なく、加工によるロスが少ないため歩留まりも高い。また、微多孔質樹脂シート2から多孔質ハイドロキシアパタイトを剥離しやすく、作業効率が高い。 In the production method of the present invention, porous hydroxyapatite having a desired shape such as a sheet shape, a pellet shape, or a bead shape can be obtained directly by the above-described mold, and therefore, cutting or the like is not required. Therefore, the number of steps is small, and the yield is high because of the loss caused by processing. Moreover, the porous hydroxyapatite is easily peeled off from the microporous resin sheet 2, and the working efficiency is high.
(3) 脱脂
必要に応じて、所定の形状に成形した多孔質ハイドロキシアパタイトから水溶性高分子化合物及び界面活性剤を除去するために、脱脂処理を行う。脱脂処理は300〜900℃に加熱することにより行うことができる。
(3) Degreasing If necessary, a degreasing treatment is performed to remove the water-soluble polymer compound and the surfactant from the porous hydroxyapatite molded into a predetermined shape. The degreasing treatment can be performed by heating to 300 to 900 ° C.
(4) 焼結
乾燥体を1000〜1250℃で2〜10時間焼結する。焼結温度が1000℃未満であると、十分な強度を有する多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体が得られず、また1250℃超であるとハイドロキシアパタイトは燐酸三カルシウムと酸化カルシウムに分解してしまう。焼結時間は焼結温度に応じて適宜設定すれば良い。なお脱脂工程を省略する場合には、焼結温度に達するまで徐々に昇温することにより脱脂を兼ねることができる。例えば、室温から約10〜100℃/時の昇温速度で約600℃まで昇温し、次に約50〜200℃/時の昇温速度で焼結温度まで昇温し、この温度で保持するのが好ましい。焼結完了後は徐冷する。
(4) Sintering The dried body is sintered at 1000-1250 ° C. for 2-10 hours. When the sintering temperature is less than 1000 ° C., a porous hydroxyapatite sintered body having sufficient strength cannot be obtained, and when it exceeds 1250 ° C., hydroxyapatite is decomposed into tricalcium phosphate and calcium oxide. What is necessary is just to set sintering time suitably according to sintering temperature. When the degreasing step is omitted, degreasing can be performed by gradually raising the temperature until the sintering temperature is reached. For example, the temperature is raised from room temperature to about 600 ° C. at a temperature increase rate of about 10 to 100 ° C./hour, and then heated to the sintering temperature at a temperature increase rate of about 50 to 200 ° C./hour and held at this temperature. It is preferable to do this. Slowly cool after completion of sintering.
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
細長い形状の一次粒子(平均径:長径80 nm、短径15 nm)からなるハイドロキシアパタイトの球形粉体(平均粒径:15μm)を含むスラリー367質量部(固形分100質量部)と、メチルセルロース(和光純薬工業(株)製、2質量%水溶液として20℃で測定した粘度:4000 cps)の10質量%水溶液67質量部と、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤(N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド,「AROMOX」,ライオン(株)製)を3質量部(固形分1質量部)となるように配合した。得られたスラリーをホモジナイザー(エスエムテー(株)製,PA92)に投入した。スラリー温度を15℃に保ち、注入管から空気を30 ml/分で注入しながら、スラリーを10〜20W/Lの攪拌力(攪拌時の実際の出力)で20分間強く攪拌し、起泡させた。
Example 1
367 parts by mass of slurry containing hydroxyapatite spherical powder (average particle size: 15 μm) composed of elongated primary particles (average diameter: major axis 80 nm, minor axis 15 nm), methylcellulose (solid content 100 parts by mass) Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 67% by mass of a 10% by weight aqueous solution of a 2% by weight aqueous solution measured at 20 ° C. (4000 cps) and a fatty acid alkanolamide surfactant (N, N-dimethyldodecylamine oxide) , “AROMOX” (manufactured by Lion Corporation) was blended so as to be 3 parts by mass (solid content 1 part by mass). The obtained slurry was put into a homogenizer (manufactured by SMT Co., Ltd., PA92). While maintaining the slurry temperature at 15 ° C. and injecting air at 30 ml / min from the injection tube, the slurry was vigorously stirred for 20 minutes with a stirring force of 10 to 20 W / L (actual output during stirring) to cause foaming. It was.
気泡含有スラリーを図1に示す成形型に注入した。まず、格子状のスリットを有する平板上に背面に網目状構造体4(厚さ250μm、目の寸法が200μmのステンレス製の網)が設けられた厚さ100μmの微多孔質樹脂シート2(連続多孔質ポリテトラフルオロエチレン、気孔径0.1〜100μm、商品名:ゴアテックス、ジャパンゴアテックス(株)製)を微多孔質樹脂シート2を上にして載置し、その上に縦115 mm×横112.5 mm×深さ5mmの貫通孔が形成されたシリコーンゴム製の型枠3を設置した。型枠3の貫通孔内に上記のスラリーを流し込み、背面に網目状構造体4が設けられた微多孔質樹脂シート2を微多孔質樹脂シート2をスラリー側にして設置した。さらに網目状構造体4の上に重しとして厚さ2.5 mmのガラス板を載置した。成形型を載せた平板を熱風乾燥機内に移し、熱風乾燥機によりスラリーを83℃で0.5時間加熱してゲル化させた。さらに得られたゲルを83℃で12時間保持することにより完全に乾燥し、多孔質ハイドロキシアパタイトシートを得た。多孔質ハイドロキシアパタイトシートは、微多孔質樹脂シート2から容易に剥がすことができ、表面も内部と同様の多孔質であった。 The bubble-containing slurry was poured into the mold shown in FIG. First, a microporous resin sheet 2 (continuous) having a thickness of 100 μm, in which a mesh-like structure 4 (a stainless mesh having a thickness of 250 μm and a mesh size of 200 μm) is provided on a flat plate having a lattice-like slit. Porous polytetrafluoroethylene, pore size 0.1-100μm, trade name: Gore-Tex, manufactured by Japan Gore-Tex Co., Ltd.) is placed with the microporous resin sheet 2 facing up. A silicone rubber mold 3 in which a through-hole of 112.5 mm × depth 5 mm was formed was installed. The slurry was poured into the through hole of the mold 3, and the microporous resin sheet 2 provided with the network structure 4 on the back was placed with the microporous resin sheet 2 on the slurry side. Further, a glass plate having a thickness of 2.5 mm was placed on the network structure 4 as a weight. The flat plate on which the mold was placed was transferred into a hot air dryer, and the slurry was heated at 83 ° C. for 0.5 hours to gel by the hot air dryer. Furthermore, the obtained gel was completely dried by holding at 83 ° C. for 12 hours to obtain a porous hydroxyapatite sheet. The porous hydroxyapatite sheet could be easily peeled off from the microporous resin sheet 2 and the surface thereof was the same porous as the inside.
多孔質ハイドロキシアパタイトシートを大気中で室温から50℃/時の昇温速度で600℃まで昇温し、次に100℃/時の昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度で4時間焼成した後、50℃/時の降温速度で600℃まで冷まし、この温度に4時間保持した後、100℃/時の降温速度で室温まで冷却した。この焼結工程により多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を得た。得られた焼結体の気孔率を測定した。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約90%であり、大部分の気孔が気孔径50〜500μmの範囲内にあった。 The porous hydroxyapatite sheet was heated from room temperature to 600 ° C at a heating rate of 50 ° C / hour in the atmosphere, then heated to 1200 ° C at a heating rate of 100 ° C / hour, and this temperature was maintained for 4 hours. After firing, the sample was cooled to 600 ° C. at a temperature decrease rate of 50 ° C./hour, held at this temperature for 4 hours, and then cooled to room temperature at a temperature decrease rate of 100 ° C./hour. A porous hydroxyapatite sintered body was obtained by this sintering step. The porosity of the obtained sintered body was measured. The porosity of the porous hydroxyapatite sintered body was about 90%, and most of the pores were in the range of the pore diameter of 50 to 500 μm.
実施例2
脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤(N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド,「AROMOX」,ライオン(株)製)を除いた実施例1のスラリー中に、二重管構造の注入管により、内管から30質量%のAROMOX水溶液を10 ml(固形分1質量部)注入し、外管から空気を30 ml/分で注入した以外、実施例1と同様にしてスラリーを起泡させ、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。
Example 2
In the slurry of Example 1 excluding the fatty acid alkanolamide surfactant (N, N-dimethyldodecylamine oxide, “AROMOX”, manufactured by Lion Co., Ltd.), from the inner tube by a double tube structure injection tube A porous hydroxyapatite was produced by foaming a slurry in the same manner as in Example 1 except that 10 ml of a 30% by mass AROMOX aqueous solution (solid part 1 part by mass) was injected and air was injected from the outer tube at 30 ml / min. A sintered body was produced.
得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真(50倍)を図2に示す。図2から明らかなように、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体中の気孔はサイズが揃っており、大部分が気孔径50〜500μmの範囲内にあることが分かる。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約90%であった。 A scanning micrograph (50 ×) of the obtained porous hydroxyapatite sintered body is shown in FIG. As is apparent from FIG. 2, the pores in the porous hydroxyapatite sintered body are uniform in size, and it can be seen that most of them are in the pore diameter range of 50 to 500 μm. The porosity of the porous hydroxyapatite sintered body was about 90%.
実施例3
実施例2と同様にして多孔質ハイドロキシアパタイトシートを作製した。内径7mmのパンチャーを用い、得られた多孔質ハイドロキシアパタイトシートからペレットを打ち抜いた以外、実施例2と同様にして直径5mm、厚さ3mmのペレットの焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は、気孔率が約90%であり、実施例2と同様に気孔サイズが揃っていた。ハイドロキシアパタイト100 gから得られたペレットの数及び収率を表1に示す。
Example 3
A porous hydroxyapatite sheet was produced in the same manner as in Example 2. A pellet sintered body having a diameter of 5 mm and a thickness of 3 mm was prepared in the same manner as in Example 2 except that a puncher having an inner diameter of 7 mm was used and punched out of the obtained porous hydroxyapatite sheet. The obtained porous hydroxyapatite sintered body had a porosity of about 90% and had the same pore size as in Example 2. Table 1 shows the number and yield of pellets obtained from 100 g of hydroxyapatite.
実施例4
図3(b)に示す、縦115 mm×横112.5 mm×厚さ5mmのシリコーンゴムシートに直径7mmの貫通孔が100個形成された型枠3を用いた以外、実施例2と同様にしてペレット状の多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は、気孔率が約90%であり、実施例2と同様に気孔サイズが揃っていた。
Example 4
The same procedure as in Example 2 was used except that the mold 3 shown in FIG. 3 (b) in which 100 through-holes having a diameter of 7 mm were formed in a silicone rubber sheet having a length of 115 mm × width of 112.5 mm × thickness of 5 mm was used. A pellet-shaped porous hydroxyapatite sintered body was produced. The obtained porous hydroxyapatite sintered body had a porosity of about 90% and had the same pore size as in Example 2.
比較例1
実施例1と同様にしてスラリーを調製した。得られたスラリーをホモジナイザー(エスエムテー(株)製,PA92)に投入した。スラリー温度を8℃に保ちながら、スラリーを60W/Lの攪拌力(攪拌時の実際の出力)で5分間強く攪拌し、起泡させた。
Comparative Example 1
A slurry was prepared in the same manner as in Example 1. The obtained slurry was put into a homogenizer (manufactured by SMT Co., Ltd., PA92). While maintaining the slurry temperature at 8 ° C., the slurry was vigorously stirred for 5 minutes with a stirring force of 60 W / L (actual output during stirring) to cause foaming.
得られた気泡含有スラリーを成形型(縦115 mm×横112.5 mm×深さ50 mm)に注入し、83℃に2時間加熱して、ゲル化させた。得られたゲルを83℃で24時間保持することにより完全に乾燥し、グリーンブロックを得た。グリーンブロックから厚さ5mmのシートを切り出し、内径7mmのパンチャーを用いてペレットを打ち抜いた。ペレットを実施例1と同様にして焼結し、直径5mm、厚さ3mmの多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の焼結体を作製した。得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真(60倍)を図4に示す。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体中の気孔はサイズが揃っており、大部分が気孔径50〜500μmの範囲内にあることが分かる。多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の気孔率は約80%であった。ハイドロキシアパタイト100 gから得られたペレットの数及び収率を表1に示す。収率は48%であり、実施例3の場合(収率99%)に比べ生産性が劣っていることが分かる。 The obtained bubble-containing slurry was poured into a mold (length 115 mm × width 112.5 mm × depth 50 mm) and heated to 83 ° C. for 2 hours to cause gelation. The obtained gel was completely dried by holding at 83 ° C. for 24 hours to obtain a green block. A sheet having a thickness of 5 mm was cut out from the green block, and a pellet was punched out using a puncher having an inner diameter of 7 mm. The pellet was sintered in the same manner as in Example 1 to prepare a sintered body of porous hydroxyapatite sintered body having a diameter of 5 mm and a thickness of 3 mm. FIG. 4 shows a scanning micrograph (60 times) of the obtained porous hydroxyapatite sintered body. It can be seen that the pores in the porous hydroxyapatite sintered body are uniform in size, and most of them are in the pore diameter range of 50 to 500 μm. The porosity of the porous hydroxyapatite sintered body was about 80%. Table 1 shows the number and yield of pellets obtained from 100 g of hydroxyapatite. The yield is 48%, and it can be seen that the productivity is inferior to that in Example 3 (yield 99%).
比較例2
微多孔質樹脂シート2の代わりにガラス板を用いた以外、実施例1と同様にして多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。成形型で起泡、ゲル化、乾燥して得られた多孔質ハイドロキシアパタイトシートはガラス板に貼り付き、ガラス板から剥がすのが困難であった。また、多孔質ハイドロキシアパタイトシートの表面は緻密な膜で覆われ、気孔径が不均一であった。
Comparative Example 2
A porous hydroxyapatite sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that a glass plate was used instead of the microporous resin sheet 2. The porous hydroxyapatite sheet obtained by foaming, gelling and drying with a mold was stuck to the glass plate and was difficult to peel off from the glass plate. Further, the surface of the porous hydroxyapatite sheet was covered with a dense film, and the pore diameter was not uniform.
1・・・成形型
2・・・微多孔質樹脂シート
3・・・型枠
4・・・網目状構造体
5・・・重し(ガラス板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold 2 ... Microporous resin sheet 3 ... Formwork 4 ... Mesh-like structure 5 ... Weight (glass plate)
Claims (23)
23. A mold for molding a porous calcium phosphate ceramic sintered body according to claim 16, wherein the microporous resin sheet is made of a fluororesin or a polyolefin resin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003416855A JP4420662B2 (en) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | Method for producing porous calcium phosphate ceramic sintered body and molding die used therefor |
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Publications (2)
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