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JPH10113874A - Composite abrasive grain for biomaterial polishing, its manufacturing method and abrasive material - Google Patents

Composite abrasive grain for biomaterial polishing, its manufacturing method and abrasive material

Info

Publication number
JPH10113874A
JPH10113874A JP28938196A JP28938196A JPH10113874A JP H10113874 A JPH10113874 A JP H10113874A JP 28938196 A JP28938196 A JP 28938196A JP 28938196 A JP28938196 A JP 28938196A JP H10113874 A JPH10113874 A JP H10113874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
abrasive
particles
biomaterial
abrasive grains
polishing
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.)
Pending
Application number
JP28938196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norimichi Kawashima
徳道 川島
Sutanto Kawan
スタント カワン
Takashi Matsuno
昂士 松野
Kenichi Watanabe
健一 渡辺
Kenji Ono
憲次 小野
Masumi Koishi
眞純 小石
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.)
Nara Machinery Co Ltd
Original Assignee
Nara Machinery Co Ltd
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 Nara Machinery Co Ltd filed Critical Nara Machinery Co Ltd
Priority to JP28938196A priority Critical patent/JPH10113874A/en
Publication of JPH10113874A publication Critical patent/JPH10113874A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high precision surface finishing without forming a bulky polishing trace by fixing and compositing abrasive grinding grains a grain diameter of which is smaller than that of bioceramic particles and having biological compatibility on surfaces of the bioceramic particles having biological compatibility. SOLUTION: It is possible to firmly fix abrasive grinding grains 31 which are child particles on surfaces of bioceramic particles 30 having biological compatibility to be mother particles, and composite grinding grains 40 uniformly covered with the child particles 31 are formed on the surfaces of the mother particles 30. Binder resin as a binder 33 is formed on a surface of a film type base material 32, and a film type polishing material 34a arranged with the composite grinding grains 40 in a single layer on its upper surface is provided. Consequently, there is little possibility to transfer and adhere binder resin in a polishing article direction at the time of grinding process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は生体埋植用インプラ
ント材料などの生体材料の表面を研磨するために使用す
る複合砥粒,その製造方法および生体材料研磨材に係
り、特に耐久性が良好であり、被研磨体となる生体材料
を生体内に埋植した場合においても生体組織に及ぼす影
響が少なく、生体との親和性が良好なインプラント材料
を形成することが可能な複合砥粒,その製造方法および
生体材料研磨材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite abrasive used for polishing the surface of a biological material such as an implant material for a biological implant, a method for producing the same, and a biological material abrasive. A composite abrasive that can form an implant material having a good affinity with a living body even when the living body material to be polished is implanted in the living body with little effect on the living tissue, and its production. Methods and biomaterial abrasives.

【0002】[0002]

【従来の技術】疾病,老化,怪我などによって生体硬組
織が損傷したり、その正常な機能が喪失された場合に、
人工的に形成した生体材料(インプラント材料)を生体
内に埋植して機能を回復させる技術が開発されている。
例えば、欠損した骨部に、金属やセラミックスで形成し
た人工骨や人工関節を埋め込むことにより骨欠損部を修
復する外科的治療法が普及している。また、虫歯等の原
因によって抜けてしまった歯部に、人工歯根をインプラ
ント材料として埋め込んで基台とし、この基台上に結晶
化ガラスを積層して義歯を形成したり、金属やセラミッ
クスから成る義歯を固着する修復方法も広く普及してい
る。
2. Description of the Related Art When a living hard tissue is damaged or its normal function is lost due to illness, aging, or injury,
2. Description of the Related Art Techniques have been developed in which an artificially formed biomaterial (implant material) is implanted in a living body to restore its function.
For example, a surgical treatment method for repairing a bone defect by embedding an artificial bone or artificial joint made of metal or ceramic into a defective bone has been widely used. In addition, the artificial tooth root is embedded as an implant material in the tooth part that has come off due to tooth decay, etc., as a base, and crystallized glass is laminated on this base to form a denture, or made of metal or ceramic Restoration methods for fixing dentures are also widely used.

【0003】上記人工骨や人工歯根などの生体硬組織用
インプラント材料に要求される特性としては、一般のイ
ンプラント材料と同様に、第1に生体組織適合性に優れ
ていることが必須である。すなわち、生体と接触させて
も毒性,刺激性,発癌性などの生体為害性がなく、血液
凝固,溶血や代謝異常を誘起せず、さらには生体内の過
酷な条件下においても、溶解や腐食,劣化を起こさず生
化学的に安定(生体不活性)であることが要求されてい
る。
As properties required for implant materials for living hard tissues such as artificial bones and artificial tooth roots, it is essential that, as with general implant materials, firstly, they have excellent compatibility with living tissues. In other words, there is no harm to the living body such as toxicity, irritation and carcinogenicity even when it comes into contact with the living body, it does not induce blood coagulation, hemolysis or metabolic abnormalities, and dissolution or corrosion even under severe conditions in the living body It is required to be biochemically stable (bioinert) without causing deterioration.

【0004】また、第2の要求特性として繰り返しの変
動荷重にも十分に耐える構造強度や破壊靭性を有し、所
定の機能を発揮することも必須である。さらに、第3の
要求特性として生体内にインプラント後において、周囲
の骨組織や軟組織と十分なじみ結合する性質、いわゆる
組織親和性(生体親和性,生体活性)を備えることも重
要な要求特性である。また、雑菌の生体への感染を防止
するために、滅菌処理が可能となるような物理化学的安
定性も必要とされる。
[0004] As a second required characteristic, it is also essential to have a structural strength and a fracture toughness sufficient to withstand repeated fluctuating loads and to exhibit a predetermined function. Furthermore, it is also an important required characteristic that after implanting in the living body, it has a property of sufficiently binding with surrounding bone tissue and soft tissue, so-called tissue affinity (biocompatibility, bioactivity). . Further, in order to prevent infection of various organisms to the living body, physicochemical stability that enables sterilization is required.

【0005】上記各種インプラント材料(生体材料)は
セラミックスや金属などから成る素材を目的に応じて様
々な形状に研削加工し、さらに表面を研磨加工して仕上
げた後に生体内に埋植される。特に人工関節,人工骨,
人工歯などの生体硬組織用インプラント材料において
は、材料の仕上げ面性状がインプラント材料の耐磨耗
性,潤滑特性,耐久性,破壊靭性,生体親和性などに大
きな影響を及ぼすため、入念な研磨加工が実施されてい
る。
The above-mentioned various implant materials (biomaterials) are embedded in a living body after grinding a material made of ceramic, metal, or the like into various shapes according to the purpose, polishing the surface and finishing the surface. Especially artificial joints, artificial bones,
In the case of implant materials for living hard tissues such as artificial teeth, careful polishing is required because the finished surface properties of the material greatly affect the abrasion resistance, lubrication properties, durability, fracture toughness, biocompatibility, etc. of the implant material. Processing has been implemented.

【0006】上記研磨加工に際しては、生体材料の最終
加工形状,形状精度,加工能率に応じて、遊離砥粒を使
用するラッピングやポリッシングなどの研磨法や、固定
砥粒を使用した研磨フィルムなどによる研磨法が使用さ
れる。特に精密研磨加工を必要とする場合には、一般
に、ダイヤモンドや硬質セラミックスから成る微細な砥
粒を均一に分散させた樹脂をフィルム基材表面にコーテ
ィングして形成した研磨フィルムが使用される。また、
天然歯や各種人工歯等を研磨加工する場合には、高硬度
の研磨砥粒をゴム質中に分散させ先端部を円柱形,円錐
形,切頭円錐形,円盤形,砲弾形等の各種形状に形成し
たポイント型研磨材が広く使用されている。
[0006] In the above polishing process, depending on the final processed shape, shape accuracy and processing efficiency of the biomaterial, a polishing method such as lapping or polishing using free abrasive grains, a polishing film using fixed abrasive grains, or the like is used. A polishing method is used. In particular, when precision polishing is required, a polishing film formed by coating the surface of a film base material with a resin in which fine abrasive grains made of diamond or hard ceramics are uniformly dispersed is generally used. Also,
When polishing natural teeth or various artificial teeth, abrasive grains of high hardness are dispersed in rubber and the tip is made of various shapes such as cylindrical, conical, truncated conical, disk-shaped, shell-shaped, etc. A point-type abrasive formed into a shape is widely used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砥粒を
分散させた樹脂を基材表面にコーティングして形成した
従来の研磨材においては、砥粒径が小さくなるに従って
表面エネルギーが増大して砥粒が凝集し易くなり、研磨
砥粒を樹脂中に均一に分散させることが困難になる。そ
して砥粒が凝集した状態で固定化された研磨材を使用し
た場合には、被研磨材である生体材料に傷痕が形成され
易く構造強度や耐久性が大幅に低下したり、周囲の生体
組織との癒合性が低下する原因となる一方、研磨材自体
についても砥粒の脱落が起こり易く研磨材の寿命が短く
なる問題点があった。
However, in a conventional abrasive which is formed by coating the surface of a base material with a resin in which abrasive grains are dispersed, as the abrasive grain diameter becomes smaller, the surface energy increases and the abrasive grain size increases. Are easily aggregated, and it becomes difficult to uniformly disperse the abrasive grains in the resin. When using an abrasive that is fixed in a state in which the abrasive grains are aggregated, scars are easily formed on the biomaterial to be polished, and the structural strength and durability are greatly reduced. On the other hand, there is a problem that the abrasive particles themselves tend to fall off and the life of the abrasive material is shortened.

【0008】また精密研磨のために砥粒径を小さくする
に従って、コーティングによって形成される砥粒膜の表
面粗さも小さくなり、研磨時に被研磨材との摩擦が大き
くなって、結合剤としての樹脂の溶着や融着が発生し易
くなる。また、研磨屑の排出が困難となるため、目詰り
を生じ易く、研磨材の寿命が短くなる原因となってい
た。特に不純物となる結合剤成分が溶着し易く、この融
着した生体材料を生体内に埋植した場合には生体に抗体
反応が起こり易くなるなど生体反応に重大な問題を起こ
すおそれが大きい。
Further, as the abrasive grain size is reduced for precision polishing, the surface roughness of the abrasive film formed by coating also decreases, and the friction with the material to be polished at the time of polishing increases. Welding and fusing are likely to occur. Further, since it becomes difficult to discharge the polishing waste, clogging is easily caused, which has been a cause of shortening the life of the abrasive. Particularly, a binder component which is an impurity is easily welded, and when this fused biomaterial is implanted in a living body, a serious problem is likely to occur in a biological reaction such as an antibody reaction easily occurring in the living body.

【0009】上記砥粒の分散性を改善するために、例え
ば特開平1−205978号公報に開示されてるいよう
に、球状粒子に研磨材粒子をコーティングしてなる混合
球状研磨材も提案されている。
In order to improve the dispersibility of the abrasive grains, a mixed spherical abrasive obtained by coating spherical particles with abrasive particles has been proposed, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-205978. I have.

【0010】しかしながら、上記混合球状研磨材は、ポ
リマービーズから成る大粒子の表面に微細な砥粒粒子が
弱い結合力で単に付着した構造、いわゆるオーダードミ
クスチャー(ordered mixture )構造を有しているた
め、砥粒の脱落が生じ易く、この混合砥粒を用いた研磨
材の寿命は短いという難点がある。また上記混合球状研
磨材は、生体材料の研磨を目的としておらず、その組成
について全く考慮されていないために、研磨後において
不純物となる粒子成分が生体材料に付着し易くなり、生
体材料を生体内に埋植した場合に周辺組織との癒合強度
や生体親和性が低下する上に、生体反応に悪影響を及ぼ
す問題点があった。
However, the mixed spherical abrasive has a so-called ordered mixture structure in which fine abrasive particles are simply adhered to the surface of large particles made of polymer beads with a weak bonding force. Therefore, the abrasive grains are liable to fall off, and the life of the abrasive using the mixed abrasive grains is short. Further, the mixed spherical abrasive is not intended for polishing a biomaterial, and its composition is not taken into consideration at all. Therefore, particle components that become impurities after polishing tend to adhere to the biomaterial, and the biomaterial is produced. When implanted in the body, there is a problem that the fusion strength with the surrounding tissue and the biocompatibility are reduced, and that the bioreaction is adversely affected.

【0011】また研磨砥粒をゴム質中に分散させて形成
した従来の研磨材を使用して、軟質材料中に硬質粒子を
分散させた補綴材料を研磨加工する場合においては、補
綴材料中の軟質材のみが選択的に研磨される傾向が強い
ため、平滑で光沢があって生体親和性が良好な研磨面を
得ることが困難であった。
In the case where a prosthetic material in which hard particles are dispersed in a soft material is polished using a conventional abrasive formed by dispersing abrasive grains in rubber, the prosthetic material in the Since only the soft material has a strong tendency to be selectively polished, it has been difficult to obtain a polished surface that is smooth and glossy and has good biocompatibility.

【0012】一方、セラミックス焼結体(コア材)表面
に気相析出法を使用して研磨砥粒層としてのダイヤモン
ド単結晶層を析出させた研磨材も広く使用されている
が、研磨砥粒層が研磨材の表面のみにしか存在しないた
め、研磨材としての寿命が極めて短いという問題点があ
った。また、ゴムまたは軟質合成樹脂で所定形状に成形
したコア材の表面に接着剤を用いて研磨砥粒層を被覆し
た研磨材についても、同様に砥粒層が表面のみにしか形
成されないため、研磨材としての寿命が短い欠点があっ
た。
On the other hand, an abrasive obtained by depositing a diamond single crystal layer as a polishing abrasive layer on a surface of a ceramic sintered body (core material) by a vapor deposition method is widely used. Since the layer exists only on the surface of the abrasive, there is a problem that the life of the abrasive is extremely short. Also, for abrasives in which a polishing abrasive layer is coated on the surface of a core material formed into a predetermined shape with rubber or soft synthetic resin using an adhesive, similarly, since the abrasive layer is formed only on the surface, polishing is performed. There was a drawback that the life as a material was short.

【0013】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、寿命(耐久性)が優れ、生体材料を研
磨した場合においても生体材料表面に悪影響を与えず、
また研磨した生体材料を生体内に埋植した場合において
も生体組織に及ぼす影響が少なく、生体との親和性が良
好な生体材料を形成することが可能な生体材料研磨用複
合砥粒,その製造方法および生体材料研磨材を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has an excellent life (durability) and does not adversely affect the surface of a biomaterial even when the biomaterial is polished.
In addition, even when a polished biomaterial is implanted in a living body, it has little effect on living tissue and can form a biomaterial having good affinity with the living body, and a composite abrasive for polishing a biomaterial, and its production It is an object to provide a method and a biomaterial abrasive.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために種々の無機系材料と研磨砥粒とを組み合
せて複合砥粒を調製し、その複合砥粒を遊離砥粒として
使用して生体材料を研磨し、生体材料に与える影響を比
較調査した。また上記複合砥粒を焼結体としたり、基材
表面に結合剤を介して固定して各種研磨材を調製し、そ
の研磨材の構成材料,製法等が、研磨材の寿命,耐久性
に及ぼす影響およびインプラント材料などの生体材料の
特性に及ぼす影響等について比較研究した。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have prepared composite abrasive grains by combining various inorganic materials and polishing abrasive grains, and used the composite abrasive grains as free abrasive grains. The biomaterial was used to polish and comparatively investigate the effect on the biomaterial. Also, the above-mentioned composite abrasive grains are made into a sintered body, or fixed to the surface of a base material via a binder to prepare various abrasives, and the constituent material and manufacturing method of the abrasives are used to improve the life and durability of the abrasives. The effects of these materials and the characteristics of biomaterials such as implant materials were compared.

【0015】その結果、無機系材料の中で生体適合性、
特に骨組織親和性を有するヒドロキシアパタイト(Ca
10(PO4 6 (OH)2 )(以下、HAPと略記す
る。)などのバイオセラミックス粒子の表面に高速気流
中衝撃法を使用して研磨砥粒を強固に結合して複合砥粒
を調製したときに、砥粒の分散性が良好で生体材料の表
面に悪影響を与えずに精密に研磨することが可能であ
り、長寿命の複合砥粒が得られた。またインプラント材
料などの生体材料の表面を研磨しながら、生体親和性に
優れたバイオセラミックス成分を生体材料表面に積極的
に付着させることが可能になるため、生体材料表面に生
体親和性を付与することが可能になり、生体組織との癒
合強度に優れた長寿命の生体材料が初めて得られること
が判明した。
As a result, biocompatibility among inorganic materials,
In particular, hydroxyapatite (Ca
10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) (hereinafter, abbreviated as HAP) or the like is bonded to the surface of bioceramic particles such as abrasive grains firmly using a high-speed air impact method to form composite abrasive grains. When prepared, the abrasive grains had good dispersibility and could be precisely polished without adversely affecting the surface of the biomaterial, and a long-life composite abrasive grain was obtained. In addition, the bioceramic component having excellent biocompatibility can be positively attached to the surface of the biomaterial while polishing the surface of the biomaterial such as an implant material. It has become clear that a long-lived biomaterial having excellent fusion strength with a living tissue can be obtained for the first time.

【0016】さらに上記複合砥粒を基材表面に固定して
研磨材とした場合、または複合砥粒を成形焼結して研磨
材とした場合においても、バイオセラミックス粒子と研
磨砥粒との結合強度が高いため、砥粒の脱落が少なく、
長寿命の研磨材が得られる。上記研磨材を使用して生体
材料を研磨した場合にも、バイオセラミックス成分が生
体材料表面に付着するため、生体親和性に優れた生体材
料が得られるという知見を得た。
Further, even when the composite abrasive is fixed to the surface of the base material to form an abrasive, or when the composite abrasive is formed and sintered to obtain an abrasive, the bonding between the bioceramic particles and the abrasive is performed. Because of high strength, less abrasive particles fall off,
A long-life abrasive is obtained. It has been found that even when the biomaterial is polished using the above abrasive, the bioceramic component adheres to the surface of the biomaterial, so that a biomaterial having excellent biocompatibility can be obtained.

【0017】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のである。すなわち本発明に係る生体材料研磨用複合砥
粒は、生体適合性を有するバイオセラミックス粒子の表
面に、このバイオセラミックス粒子より粒子径が小さ
く、かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定して複合化
したことを特徴とする。
The present invention has been completed based on the above findings. That is, the composite abrasive for polishing a biomaterial according to the present invention is obtained by fixing a bioabrasive abrasive having a particle size smaller than the bioceramic particles and a biocompatible abrasive to the surface of biocompatible ceramic particles. It is characterized by having

【0018】また、生体適合性を有するバイオセラミッ
クス粒子は、生体活性であるヒドロキシアパタイト(H
AP),リン酸三カルシウム(TCP),生体ガラス,
結晶化ガラス,および生体不活性であるアルミナ,ジル
コニア,カルシウムアルミネートおよびアルミノシリケ
ートから選択される少なくとも1種から構成するとよ
い。
The biocompatible bioceramic particles include bioactive hydroxyapatite (H
AP), tricalcium phosphate (TCP), living glass,
It is preferable to use crystallized glass and at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, calcium aluminate, and aluminosilicate, which are biologically inactive.

【0019】なお、生体適合性を有する材料としては、
上記のように生体活性を有する材料と生体不活性である
材料とに大別される。生体活性を有する材料とは、生体
組織とのなじみ性(親和性)が良好であるなど、生体に
対して積極的な効果をもたらす材料である。一方、生体
不活性な材料とは、生体内において不活性で生体組織に
悪影響を及ぼすことが少ない材料である。本発明におい
ては、上記生体活性を有する材料および生体不活性な材
料のいずれも使用することが可能であるが、特に生体活
性を有する材料を使用することが好ましい。
The materials having biocompatibility include:
As described above, the material is roughly classified into a material having biological activity and a material having biological inactivity. A material having bioactivity is a material that has a positive effect on a living body, such as good compatibility (affinity) with a living tissue. On the other hand, a biologically inert material is a material that is inactive in a living body and has little adverse effect on living tissues. In the present invention, any of the above-mentioned bioactive materials and bioinert materials can be used, but it is particularly preferable to use bioactive materials.

【0020】さらに生体適合性を有するバイオセラミッ
クス粒子の平均粒径が、研磨砥粒の平均粒径の5倍以上
であることが好ましい。
Further, it is preferable that the average particle diameter of the bioceramic particles having biocompatibility is at least 5 times the average particle diameter of the abrasive grains.

【0021】また、生体適合性を有する研磨砥粒は、ダ
イヤモンド,アルミナ,ジルコニア,窒化けい素および
炭化けい素から選択される少なくとも1種から構成する
とよい。
The biocompatible abrasive grains may be composed of at least one selected from diamond, alumina, zirconia, silicon nitride, and silicon carbide.

【0022】さらに本発明に係る生体材料研磨用複合砥
粒の製造方法は、生体適合性を有するバイオセラミック
ス粒子表面を、生体適合性を有する研磨砥粒で被覆する
ように高速気流中衝撃法によって研磨砥粒をバイオセラ
ミックス粒子表面に固定することを特徴とする。
Further, the method for producing a composite abrasive for polishing a biomaterial according to the present invention is characterized in that the surface of the bioceramic particles having biocompatibility is coated with a high-speed airflow impact method so as to cover the surface of the bioceramic particles with the biocompatible polishing abrasive. The abrasive grains are fixed to the surface of the bioceramic particles.

【0023】また、本発明に係る第1の生体材料研磨材
は、生体適合性を有するバイオセラミックス粒子の表面
に、このバイオセラミックス粒子より粒子径が小さく、
かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定して複合化した
複合砥粒を基材表面に結合剤を介して弾性的に支持固定
したことを特徴とする。
Further, the first biomaterial abrasive according to the present invention has a smaller particle diameter than the bioceramic particles on the surface of biocompatible bioceramic particles.
In addition, a composite abrasive grain, which is obtained by fixing and polishing bioabrasive abrasive grains, is elastically supported and fixed to the base material surface via a binder.

【0024】ここで上記基材は、ポリエチレンテレフタ
レート(PET),ポリイミド,ポリカーボネートから
選択される少なくとも1種から成るフィルム状基材また
は紙,硬質ゴム,軟質合成樹脂および金属から選択され
る少なくとも1種から成るディスク状基材でもよい。
Here, the substrate is a film-like substrate composed of at least one selected from polyethylene terephthalate (PET), polyimide and polycarbonate, or at least one selected from paper, hard rubber, soft synthetic resin and metal. A disk-shaped substrate made of

【0025】また結合剤は、合成ゴム,合成樹脂などの
合成高分子,化学処理生体材料および天然高分子から選
択される少なくとも1種で構成するとよい。
The binder is preferably composed of at least one selected from synthetic polymers such as synthetic rubber and synthetic resin, chemically treated biomaterials and natural polymers.

【0026】本発明に係る第2の生体材料研磨材は、生
体適合性を有するバイオセラミックスから成るマトリッ
クス焼結体に生体適合性を有する研磨砥粒が分散してい
ることを特徴とする。
A second biomaterial abrasive according to the present invention is characterized in that biocompatible polishing abrasive grains are dispersed in a matrix sintered body made of biocompatible bioceramics.

【0027】また、本発明に係る第3の生体材料研磨材
は、生体適合性を有するバイオセラミックス粒子の表面
に、このバイオセラミックス粒子より粒子径が小さく、
かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定して複合化した
複合砥粒の焼結体から成ることを特徴とする。
Further, the third biomaterial abrasive according to the present invention has a smaller particle size than the bioceramic particles on the surface of the biocompatible ceramic particles.
In addition, it is characterized by comprising a sintered body of composite abrasive grains obtained by fixing and compounding bioabrasive abrasive grains.

【0028】ここで上記研磨砥粒の平均粒径は10μm
以下であることが好ましく、5μm以下であることがさ
らに好ましい。また上記複合砥粒の表面に、さらに研磨
砥粒より粒子径が小さい高靭性セラミックス粒子を固定
して複合化するとよい。さらに上記高靭性セラミックス
は部分安定化ジルコニア(PSZ)およびアルミナの少
なくとも一方から構成するとよい。
Here, the average particle size of the abrasive grains is 10 μm.
Or less, more preferably 5 μm or less. Further, it is preferable that high-toughness ceramic particles having a smaller particle diameter than the abrasive grains are fixed on the surface of the composite abrasive grains to form a composite. Further, the high toughness ceramic may be composed of at least one of partially stabilized zirconia (PSZ) and alumina.

【0029】また、上記生体材料研磨材の製造方法は、
生体適合性を有するバイオセラミックス粒子表面を、生
体適合性を有する研磨砥粒で被覆するように高速気流中
衝撃法によって研磨砥粒をバイオセラミックス粒子表面
に固定して複合砥粒を調製し、得られた複合砥粒を加圧
成形し、得られた成形体を非酸化性雰囲気中で焼結する
ことを特徴とする。また、複合砥粒を加圧成形すると同
時に焼結するホットプレス法によって製造することも可
能である。また上記製造方法において、高速気流中衝撃
法を使用して複合砥粒の表面に、さらに研磨砥粒より粒
子径が小さい高靭性セラミックス粒子を固定して複合化
した複合砥粒を用いるとよい。
Further, the method for producing the biomaterial abrasive is described in the following.
The composite abrasive grains are prepared by fixing the abrasive grains to the surface of the bioceramic particles by a high-speed airflow impact method so that the surface of the biocompatible bioceramic particles is coated with the biocompatible abrasive grains. The obtained composite abrasive grains are subjected to pressure molding, and the obtained compact is sintered in a non-oxidizing atmosphere. It is also possible to manufacture the composite abrasive grains by a hot press method in which the composite abrasive grains are pressed and sintered at the same time. In the above-mentioned manufacturing method, it is preferable to use a composite abrasive grain in which high toughness ceramic particles having a smaller particle diameter than the polishing abrasive grain are further fixed to the surface of the composite abrasive grain using a high-speed air current impact method.

【0030】本発明の生体材料研磨用複合砥粒を構成す
るために使用される、生体適合性を有するバイオセラミ
ックス粒子としては、生体活性であるヒドロキシアパタ
イト(HAP),リン酸三カルシウム(TCP),生体
ガラス,結晶化ガラス,生体不活性であるアルミナ,ジ
ルコニア,カルシウムアルミネートおよびアルミノシリ
ケートなどが使用できる。これらのバイオセラミックス
粒子は固定化される研磨砥粒の凝集を防止する核(コ
ア)粒子としての機能を果す。また生体活性であるバイ
オセラミックス粒子を用いる場合は、被研磨材である生
体材料に付着して生体材料の生体親和性を高める働きを
する主要構成材である。
The biocompatible bioceramic particles used for forming the composite abrasive for polishing a biomaterial of the present invention include bioactive hydroxyapatite (HAP) and tricalcium phosphate (TCP). , Biological glass, crystallized glass, biologically inert alumina, zirconia, calcium aluminate, aluminosilicate and the like can be used. These bioceramic particles function as nucleus (core) particles for preventing agglomeration of the fixed abrasive grains. In the case where bioceramic particles that are bioactive are used, they are the main components that function to increase the biocompatibility of the biomaterial by attaching to the biomaterial to be polished.

【0031】上記各種バイオセラミックス粒子のうち、
特にヒドロキシアパタイト(HAP)は生体の骨組織と
同様の結晶構造を有しており、生体材料に骨組織親和性
を付与するために最も好適である。また、TCPは体液
に対する溶解度がHAPと比較して大きいため、生体材
料の表面に付着したTCPが、局所的なCa,Pの供給
源となり、骨芽細胞の骨形成速度を速めることになるた
め、好ましい。
Of the above various bioceramic particles,
In particular, hydroxyapatite (HAP) has a crystal structure similar to that of bone tissue of a living body, and is most suitable for imparting bone tissue affinity to a biomaterial. In addition, since TCP has a higher solubility in body fluids than HAP, TCP attached to the surface of a biomaterial serves as a local supply source of Ca and P, thereby increasing the bone formation rate of osteoblasts. ,preferable.

【0032】上記生体適合性を有するバイオセラミック
ス粒子の平均粒径は、その表面に均一に研磨砥粒を固定
するために、研磨砥粒の平均粒径の5倍以上、好ましく
は10倍以上であることが望ましい。またバイオセラミ
ックス粒子の形状は、特に限定されないが、球形が好ま
しい。
The average particle size of the biocompatible bioceramic particles is at least 5 times, preferably at least 10 times the average particle size of the abrasive grains in order to uniformly fix the abrasive grains on the surface. Desirably. The shape of the bioceramic particles is not particularly limited, but is preferably spherical.

【0033】一方、研磨砥粒としては、生体に対して毒
性がない、いわゆる生体適合性を有する研磨砥粒が使用
される。研磨砥粒の具体例としては、ダイヤモンドやア
ルミナ,ジルコニア,窒化けい素および炭化けい素な
ど、生体内においても化学的に安定性を有する医用セラ
ミックス粒子が使用される。上記研磨砥粒の砥粒の粒径
は、目的とする生体材料の研磨仕上り面の性状によって
異なるが、概略平均粒径が0.01〜50μm程度であ
り、また粒度分布の幅が狭いものが好ましい。特に、研
磨面の仕上り精度を高めるためには、平均粒径が10μ
m以下、好ましくは5μm以下の砥粒を用いることが好
ましく、また研磨面の均一性を高めるために粒度が揃っ
た砥粒粒子を使用することが、さらに好ましい。これら
研磨砥粒の種類,粒径,粒度は、生体材料に要求される
生体適合性や研磨精度により、適宜選択される。
On the other hand, as abrasive grains, so-called biocompatible abrasive grains having no toxicity to living bodies are used. Specific examples of the abrasive grains include medical ceramic particles that are chemically stable even in a living body, such as diamond, alumina, zirconia, silicon nitride, and silicon carbide. The particle size of the abrasive grains of the above abrasive grains varies depending on the properties of the finished polishing surface of the target biomaterial, but the approximate average particle size is about 0.01 to 50 μm, and those having a narrow particle size distribution are sometimes used. preferable. In particular, in order to improve the finishing accuracy of the polished surface, the average particle size is 10 μm.
It is preferable to use abrasive grains of m or less, preferably 5 μm or less, and it is more preferable to use abrasive grains having a uniform particle size in order to enhance the uniformity of the polished surface. The type, particle size, and particle size of these abrasive grains are appropriately selected depending on biocompatibility and polishing accuracy required for a biomaterial.

【0034】なお、上記生体適合性を有するバイオセラ
ミックス粒子と研磨砥粒との配合比は、各粒子径の大き
さによっても異なるが、相対的に粗大なバイオセラミッ
クス粒子の表面全体を微細な研磨砥粒が覆うような比率
で配合することが望ましい。
The mixing ratio of the biocompatible bioceramic particles and the abrasive grains varies depending on the size of each particle, but the entire surface of the relatively coarse bioceramic particles is finely polished. It is desirable to mix them in such a ratio as to cover the abrasive grains.

【0035】本発明に係る生体材料研磨用複合砥粒は、
前記生体適合性を有するバイオセラミックス粒子表面
を、生体適合性を有する研磨砥粒で被覆するように高速
気流中衝撃法によって研磨砥粒をバイオセラミックス粒
子表面に固定することによって製造される。
The composite abrasive for biomaterial polishing according to the present invention comprises:
The bioceramic particles are manufactured by fixing the abrasive grains to the surface of the bioceramic particles by a high-speed airflow impact method so that the surface of the biocompatible bioceramic particles is coated with the biocompatible abrasive grains.

【0036】図1および図2は、それぞれ上記複合砥粒
を製造するために使用する高速気流中衝撃式の粉体表面
改質装置(ハイブリダイザー)1の構成例を示す系統図
および要部側断面図である。この粉体表面改質装置1
は、乾式で、かつ機械的手段を用いて、核となる固体粒
子(母粒子)の表面に、母粒子よりも粒径が小さい他の
固体粒子(子粒子)を強固に固定化することにより、機
能性複合化粒子を短時間で効率よく製造するために開発
された装置である。
FIGS. 1 and 2 are a system diagram and a main part side, respectively, showing an example of the structure of a high-speed airflow impact type powder surface reforming apparatus (hybridizer) 1 used for producing the above-mentioned composite abrasive grains. It is sectional drawing. This powder surface reforming device 1
Is a method in which other solid particles (child particles) having a smaller particle size than the parent particles are firmly fixed to the surface of the core solid particles (base particles) by dry and mechanical means. This is an apparatus developed for efficiently producing functional composite particles in a short time.

【0037】この粉体表面改質装置1は、本体ケーシン
グ2と、その後部カバー3および前部カバー4と、ケー
シング2内において高速回転するローター5と、ロータ
ー5の外周部に所定間隔をおいて放射状に周設されたハ
ンマー型またはブレード型の衝撃ピン6と、ローター5
をケーシング2内において回転可能に軸支持する回転軸
7と、上記衝撃ピン6の最外周軌道面に沿い、かつ衝撃
ピン6に対して一定の空間をおいて周設された衝突リン
グ8とを備えて構成される。
The powder surface reforming apparatus 1 includes a main casing 2, a rear cover 3 and a front cover 4, a rotor 5 rotating at high speed in the casing 2, and a predetermined interval between the outer periphery of the rotor 5. And a hammer-type or blade-type impact pin 6 radially provided around
A rotating shaft 7 rotatably supporting the inside of the casing 2 and a collision ring 8 which is provided along the outermost raceway surface of the impact pin 6 and is provided around the impact pin 6 with a certain space. It is configured with.

【0038】上記衝突リング8としては、凹凸型または
円周平面型などの各種形状のリングが適宜使用される。
改質対象物の種類や表面改質装置の処理容量によっても
異なるが、衝撃ピン6の最外周軌道面と衝突リング8と
のギャップは0.5〜20mmに調整される。また上記衝
突リング8の上部を一部切り欠いて設けた改質粉体排出
口に密接して嵌合する開閉弁9が設けられ、さらに開閉
弁9の弁軸10と、この弁軸10を介して開閉弁9を駆
動操作するアクチュエータ11とが付設されている。
As the collision ring 8, rings of various shapes, such as a concavo-convex type or a circumferential plane type, are appropriately used.
The gap between the outermost raceway surface of the impact pin 6 and the collision ring 8 is adjusted to 0.5 to 20 mm, depending on the type of the object to be modified and the processing capacity of the surface modification device. Further, an opening / closing valve 9 is provided which fits closely with a modified powder discharge port provided by partially cutting out the upper part of the collision ring 8. Further, a valve shaft 10 of the opening / closing valve 9 and this valve shaft 10 are connected to each other. An actuator 11 that drives and operates the on-off valve 9 through the intermediary is provided.

【0039】また衝突リング8の内壁の一部に開口する
入口12aと、ローター5の中心部に位置する前カバー
4に開口する出口12bとを連絡して閉回路を形成する
循環回路12と、原料ホッパー13と、この原料ホッパ
ー13と循環回路12とを連絡する原料供給用シュート
14と、このシュートの途中に設けられた開閉弁15
と、ローター5の外周と衝突リング8との間に設けられ
た衝撃室16とが付設形成されている。
A circulation circuit 12 which connects an inlet 12a opening to a part of the inner wall of the collision ring 8 and an outlet 12b opening to the front cover 4 located at the center of the rotor 5 to form a closed circuit; A raw material hopper 13, a raw material supply chute 14 for communicating the raw material hopper 13 with the circulation circuit 12, and an on-off valve 15 provided in the middle of the chute.
And an impact chamber 16 provided between the outer periphery of the rotor 5 and the collision ring 8.

【0040】また開閉弁9の二次側には改質粉体排出管
17と、バッグコレクター18とが付設される。また、
予め母粒子に子粒子を予備的に付着させ混合粉体とする
必要がある場合に使用する各種ミキサーや自動乳鉢等の
公知のプレプロセッサー19と、上記プレプロセッサー
19で得られた混合粉体を表面改質装置1に定量供給す
るための原料計量フィーダー20とが付設される。
A modified powder discharge pipe 17 and a bag collector 18 are provided on the secondary side of the on-off valve 9. Also,
A known preprocessor 19 such as various mixers and an automatic mortar used when it is necessary to preliminarily attach child particles to mother particles to form a mixed powder, and the mixed powder obtained by the preprocessor 19 A raw material measuring feeder 20 for supplying a fixed amount to the surface reforming apparatus 1 is additionally provided.

【0041】なお上記の粉体表面改質装置1は、図示し
ない時限制御装置によって自動回分運転が可能なように
設計されている。また、上記表面改質装置1を長時間運
転する場合、または処理容量が大きくなる場合において
は、前記バッグコレクター18に代えてサイクロンなど
の粉体分離装置を配設したり、複数のバッグフィルター
を並列に連接したり、図示しない排風機を使用して改質
粉体を排出することも可能となるように構成されてい
る。
The above-mentioned powder surface reforming apparatus 1 is designed to be capable of automatic batch operation by a time control device (not shown). When the surface reforming apparatus 1 is operated for a long time, or when the processing capacity is large, a powder separating device such as a cyclone may be provided instead of the bag collector 18, or a plurality of bag filters may be used. The modified powder is configured to be connected in parallel or to discharge the modified powder using an exhaust fan (not shown).

【0042】図1〜2に示す粉体表面改質装置1は、完
全回分式の改質装置であるため、装置内の雰囲気温度
は、粉体処理時間の経過とともに上昇する場合がある。
そこで、衝突リング8内部にジャケット21を形成し、
このジャケット21内に冷却水等を流通させることによ
り、衝撃室16および循環回路12内の温度を一定に制
御できるように構成しておくことが好ましい。また予め
衝撃室16および循環回路12内を不活性ガスによって
置換しておくことによって、本装置による粒子の固定化
処理を不活性ガス雰囲気中で実施することも可能であ
る。また本発明方法で使用する粉体表面改質装置1にお
いて、粉体が接触する部分(いわゆる接粉部)、特にロ
ーター5の表面,衝撃ピン6,衝撃リング8,および循
環回路12の内面を構成する材料として、アルミナ,ジ
ルコニア等の生体安全性を有する材料を使用することが
好ましい。
Since the powder surface reforming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a completely batch-type reforming apparatus, the ambient temperature in the apparatus may increase as the powder processing time elapses.
Therefore, a jacket 21 is formed inside the collision ring 8,
It is preferable that the temperature inside the shock chamber 16 and the circulation circuit 12 can be controlled to be constant by flowing cooling water or the like through the jacket 21. Further, by previously replacing the interior of the impact chamber 16 and the circulation circuit 12 with an inert gas, it is possible to perform the immobilization of particles by the present apparatus in an inert gas atmosphere. Further, in the powder surface reforming apparatus 1 used in the method of the present invention, a portion where powder contacts (a so-called powder contact portion), in particular, the surface of the rotor 5, the impact pins 6, the impact ring 8, and the inner surface of the circulation circuit 12 It is preferable to use a biosafety material such as alumina or zirconia as a constituent material.

【0043】上記粉体表面改質装置1を使用して異種粒
子の固定化処理を実施する場合は、次のような操作要領
で装置を運転する。
When the immobilization treatment of foreign particles is carried out using the powder surface reforming apparatus 1, the apparatus is operated in the following manner.

【0044】まず、原料供給用シュート14の途中に配
設された開閉弁15を閉状態とし、また改質粉体排出口
の開閉弁9も閉状態として、図示しない駆動手段によっ
て回転軸7を駆動し、例えば外周速度を60〜100m
/sec 程度でローター5を回転させる。このとき、衝撃
ピン6の回転に伴って急激な空気の流れが生じ、この空
気流の遠心力に基づくファン効果によって、衝突リング
8の内壁の一部に開口する入口12aから、循環回路1
2を経由して前部カバー4の中心部に開口する出口12
bから衝撃室16に戻る循環流れが形成される。
First, the on-off valve 15 disposed in the middle of the raw material supply chute 14 is closed, and the on-off valve 9 at the modified powder discharge port is also closed. Drive, for example, at an outer peripheral speed of 60-100 m
The rotor 5 is rotated at about / sec. At this time, an abrupt air flow is generated with the rotation of the impact pin 6, and a fan effect based on the centrifugal force of the air flow causes the circulation circuit 1 to pass through an inlet 12 a opening on a part of the inner wall of the collision ring 8.
An outlet 12 opening at the center of the front cover 4 via
A circulation flow returning from b to the shock chamber 16 is formed.

【0045】この気流は完全な自己循環流れであり、こ
の際発生する単位時間当りの循環風量は、衝撃室と循環
系との全容積に比較して極めて大量であるため、この循
環系に短時間のうちに莫大な回数の空気流循環サイクル
が形成される。例えば、外径118mmのローターを80
m/sec の外周速度で回転させた場合の循環風量は0.
48m3 /min であり、単位時間当りの空気流循環サイ
クル数は774回/min である。この循環風量はロータ
ーの外周速度に比例するので、単位時間当りの空気循環
サイクル数もローターの外周速度に比例して増加する。
This air flow is a complete self-circulating flow, and the amount of circulating air generated per unit time at this time is extremely large compared to the total volume of the shock chamber and the circulating system. An enormous number of airflow circulation cycles are formed in time. For example, a rotor with an outer diameter of 118 mm
The circulation air volume when rotating at an outer peripheral speed of m / sec is 0.
48 m 3 / min, and the number of air circulation cycles per unit time is 774 times / min. Since the amount of circulating air is proportional to the outer peripheral speed of the rotor, the number of air circulation cycles per unit time also increases in proportion to the outer peripheral speed of the rotor.

【0046】ここで本発明方法で行う固定化処理を実施
する場合には、ローターの外周速度は30〜150m/
sec の範囲、より好ましくは40〜80m/sec の範囲
に設定することが好ましい。外周速度が30m/sec 未
満の場合には、循環回路に十分な空気流が発生せず、特
に比重差が大きい粒子を処理する場合に処理時間が長く
なり、また粒子の固定化に必要な十分な衝撃力を付与す
ることが困難であり、処理効率が低下する。一方、15
0m/sec を超える外周速度を得ることは、装置構成上
の制約があり、機械構造上困難であるとともに、母粒子
となる生体適合性を有する粒子が破壊(粉砕)され易く
なる。固定化処理は1〜5分程度で完了する。
Here, in the case of carrying out the immobilization treatment performed by the method of the present invention, the outer peripheral speed of the rotor is 30 to 150 m /
It is preferably set in the range of sec, more preferably in the range of 40 to 80 m / sec. When the outer peripheral speed is less than 30 m / sec, a sufficient airflow is not generated in the circulation circuit, and the processing time becomes longer particularly when particles having a large specific gravity difference are processed, and the sufficient amount of air required for fixing the particles is required. It is difficult to apply a strong impact force, and the processing efficiency is reduced. On the other hand, 15
It is difficult to obtain an outer peripheral speed exceeding 0 m / sec because of limitations in the structure of the apparatus, and it is difficult in terms of mechanical structure, and particles having biocompatibility as base particles are easily broken (crushed). The immobilization process is completed in about 1 to 5 minutes.

【0047】上記のような循環流を形成した状態で、次
に開閉弁15を開き、母粒子と子粒子との混合粉体を計
量フィーダー20を経由して原料ホッパー13内に短時
間で投入すると、混合粉体は原料ホッパー13および原
料供給用シュート14を経て衝撃室16に進入する。そ
して原料ホッパー13内に混合粉体が残留していないこ
とを確認した後に開閉弁15を閉止する。なお、自動回
分運転を行う場合は、予め混合粉体の投入に必要な時間
を測定しておき、時限制御装置に入力しておく。
With the circulating flow as described above, the on-off valve 15 is then opened, and the mixed powder of the base particles and the child particles is charged into the raw material hopper 13 via the measuring feeder 20 in a short time. Then, the mixed powder enters the shock chamber 16 via the raw material hopper 13 and the raw material supply chute 14. After confirming that no mixed powder remains in the raw material hopper 13, the on-off valve 15 is closed. When the automatic batch operation is performed, the time required for charging the mixed powder is measured in advance and input to the time control device.

【0048】そして衝撃室16内に導入された混合粉体
は、衝撃室16内で高速回転するローター5に付設され
た衝撃ピン6によって瞬間的な打撃作用を受け、さらに
周辺の衝突リング8に衝突する。そして前記循環気流に
同伴され、循環回路12を巡って再び衝撃室16に戻
り、再度同様の打撃作用を受ける。このようにして打撃
作用を繰り返して受けることにより、数十秒間〜数分間
の短時間で均一な固定化処理が実行される。その結果、
図3に示すように、母粒子となる生体適合性を有するバ
イオセラミックス粒子30の表面に、子粒子である研磨
砥粒31を強固に固定化でき、母粒子30表面に子粒子
31を均一に被覆した複合砥粒40が形成される。
The mixed powder introduced into the impact chamber 16 is instantaneously hit by an impact pin 6 attached to a rotor 5 rotating at a high speed in the impact chamber 16, and is further applied to a peripheral collision ring 8. collide. Then, it is entrained by the circulating airflow, returns to the shock chamber 16 again around the circulation circuit 12, and receives the same impact action again. By repeatedly receiving the striking action in this manner, a uniform immobilization process is performed in a short time of several tens seconds to several minutes. as a result,
As shown in FIG. 3, abrasive abrasive grains 31 as child particles can be firmly fixed on the surface of biocompatible bioceramic particles 30 as mother particles, and child particles 31 can be uniformly formed on the surface of mother particles 30. The coated composite abrasive grains 40 are formed.

【0049】上記固定化処理が終了した後に、開閉弁1
5を開くとともに、改質粉体排出口の開閉弁9を破線で
示す位置に移動させて開き、複合砥粒を排出する。この
複合砥粒は、粒子自身に作用している遠心力によって数
秒間という短時間の間に衝撃室16および循環回路12
を経て装置本体から排出され、さらに排出管17を経由
してバッグコレクター18にて捕集される。
After the completion of the fixing process, the on-off valve 1
5, the opening / closing valve 9 of the modified powder outlet is moved to the position shown by the broken line and opened to discharge the composite abrasive grains. The composite abrasive grains are subjected to the impact chamber 16 and the circulation circuit 12 in a short time of several seconds by centrifugal force acting on the particles themselves.
After that, the air is discharged from the apparatus main body, and further collected by the bag collector 18 via the discharge pipe 17.

【0050】こうして高速気流中衝撃法に基づく粉体表
面改質装置1によって製造された複合砥粒40は、従来
の混合装置によって調製された混合砥粒のように単に母
粒子表面に子粒子が付着した(まぶされた)状態にあ
る、いわゆるオーダードミックスチャーではなく、母粒
子表面に子粒子が埋設されて強固かつ緻密に固定化され
た複合砥粒である。そのため、得られた複合砥粒を加圧
成形したり、加熱処理を実施した場合においても複合化
した2成分が再分離したり、各成分が凝集して粗大粒を
形成することが少ない。
Thus, the composite abrasive grains 40 produced by the powder surface reforming apparatus 1 based on the high-speed air-flow impact method simply have child particles on the surface of the base particles like mixed abrasive grains prepared by a conventional mixing apparatus. This is not a so-called ordered mixture in an attached (blown) state, but a composite abrasive grain in which child particles are embedded and firmly and densely fixed on the surface of a base particle. Therefore, even when the obtained composite abrasive grains are subjected to pressure molding or heat treatment, the composited two components are less likely to be re-separated, and each component is less likely to aggregate to form coarse particles.

【0051】上記のように調製した複合砥粒は、そのま
まの状態で遊離砥粒としてラッピング処理やポリッシン
グ処理に使用できるが、さらに上記複合砥粒を、各種基
材表面に結合剤を介して弾性的に支持固定してフィルム
状研磨材やディスク型研磨材(研磨工具)として使用す
ることも可能である。
The composite abrasive grains prepared as described above can be used as they are as free abrasive grains for lapping or polishing, and the composite abrasive grains are further elastically bonded to the surface of various substrates via a binder. It can also be used as a film-like abrasive or a disk-type abrasive (polishing tool) by being supported and fixed.

【0052】すなわち、ポリエチレンテレフタレート
(PET),ポリイミド,ポリカーボネートなどのフィ
ルム状基材表面に上記複合砥粒を固定化することによ
り、研磨フィルムを形成することができる。
That is, a polishing film can be formed by fixing the above-mentioned composite abrasive grains on the surface of a film-like base material such as polyethylene terephthalate (PET), polyimide or polycarbonate.

【0053】また、紙,硬質ゴム,軟質合成樹脂および
金属などのディスク状基材表面に上記複合砥粒を固定化
することにより、ディスク型研磨材が得られる。
Further, by immobilizing the composite abrasive grains on the surface of a disk-shaped substrate such as paper, hard rubber, soft synthetic resin, and metal, a disk-type abrasive can be obtained.

【0054】ここで上記、結合剤としては、生体材料に
対して毒性が少ない合成ゴム,合成樹脂などの合成高分
子,化学処理生体材料および天然高分子などが使用され
る。上記合成ゴムの具体例としては、ポリ塩化ビニル,
シリコーン,ポリウレタン,ポリオレフィンなどがあ
り、合成樹脂の具体例としては、ポリ塩化ビニル,ポリ
プロピレン,ポリスチレン,ポリカーボネート,ポリエ
チレン,ヒドロキシエチルメタクリレート,ポリメチル
メタクリレート,ポリビニルアルコール,テフロン,ポ
リスルフォン、ポリエステル,ポリプロピレン,ナイロ
ン,ポリグリコール酸などがある。
Here, as the binder, synthetic polymers such as synthetic rubber and synthetic resin, which are less toxic to biomaterials, chemically treated biomaterials and natural polymers are used. Specific examples of the above synthetic rubber include polyvinyl chloride,
There are silicone, polyurethane, polyolefin, and the like. Specific examples of the synthetic resin include polyvinyl chloride, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene, hydroxyethyl methacrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, Teflon, polysulfone, polyester, polypropylene, and nylon. , Polyglycolic acid and the like.

【0055】上記のように製造された複合砥粒はバイン
ダー樹脂などの結合剤と硬化剤と溶剤と混合されて塗工
液とされ、この塗工液が適当な塗布手段によってフィル
ム状基材やディスク状基材表面に塗布される。上記塗布
手段としては、例えばグラビアコーター,ブレードコー
ター等のロールコーターが使用される。そして塗布した
塗工液を加熱乾燥し、結合剤としての樹脂成分を硬化せ
しめることにより、複合砥粒が基材表面に一体的に固定
されたフィルム状またはディスク状の生体材料研磨材が
調製される。
The composite abrasive produced as described above is mixed with a binder such as a binder resin, a curing agent, and a solvent to form a coating liquid. It is applied to the disk-shaped substrate surface. As the application means, for example, a roll coater such as a gravure coater or a blade coater is used. Then, the applied coating liquid is heated and dried, and the resin component as a binder is cured, whereby a film-shaped or disk-shaped biomaterial abrasive in which the composite abrasive grains are integrally fixed to the substrate surface is prepared. You.

【0056】ここで上記塗工液の塗布厚さは5〜100
μm程度に設定される。この塗工液の塗布厚さの大小に
より、基材表面に単層または多層の研磨砥粒層が形成さ
れる。図5はフィルム状基材32の表面に複合砥粒40
を2層以上に配列して形成した多層構造のフィルム状研
磨材34bの断面図である。
Here, the coating thickness of the coating liquid is 5 to 100.
It is set to about μm. Depending on the thickness of the coating liquid, a single-layer or multilayer polishing abrasive layer is formed on the substrate surface. FIG. 5 shows that the composite abrasive 40
Is a cross-sectional view of a film-like abrasive 34b having a multilayer structure formed by arranging two or more layers.

【0057】図5に示す研磨材34bにおいては、結合
剤33としてのバインダー樹脂が複合砥粒40を覆うよ
うに基材32表面に存在する。そのため複合砥粒40で
被研磨材を研磨加工する際に被研磨材側に樹脂成分が移
行し易い。そのため、バインダー樹脂としては生体に影
響が少ないアクリル系樹脂などの医用高分子材を使用す
ることが好ましい。
In the abrasive 34 b shown in FIG. 5, a binder resin as the binder 33 is present on the surface of the base material 32 so as to cover the composite abrasive grains 40. Therefore, when the polishing target material is polished with the composite abrasive grains 40, the resin component easily migrates to the polishing target material side. For this reason, it is preferable to use a medical polymer material such as an acrylic resin having little effect on the living body as the binder resin.

【0058】また研磨材の他の製造方法として、まず、
基材表面に結合剤としてのバインダー樹脂を塗布し、し
かる後に複合砥粒を静電気付着法によって固定化する方
法も可能である。図4は、このような方法によって調製
された研磨材を示し、フィルム状基材32表面に結合剤
33としてのバインダー樹脂を形成し、その上面に複合
砥粒40を、単層に配列したフィルム状研磨材34aを
示す断面図である。
As another method for producing an abrasive, first,
It is also possible to apply a binder resin as a binder to the surface of the base material and then fix the composite abrasive grains by an electrostatic adhesion method. FIG. 4 shows an abrasive prepared by such a method, in which a binder resin as a binder 33 is formed on the surface of a film-like base material 32, and composite abrasive grains 40 are arranged in a single layer on the upper surface thereof. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a polishing material 34a.

【0059】図4に示す研磨材34aにおいては、基材
32上に固定された複合砥粒40は単層構造となり、複
合砥粒40の上側半分にはバインダー樹脂が存在しない
ため、研磨加工時にバインダー樹脂が被研磨物方向に移
行、付着するおそれは少ない。したがってバインダー樹
脂の選択範囲は、図5に示す研磨材34bと比較して広
がるが、部分的には、複合砥粒40の上側にもバインダ
ー樹脂が存在することもあり得るので、一般的に生体に
影響が少ないポリエステル,ポリウレタンやその共重合
体が好適である。またバインダー樹脂の基板への塗布厚
さは、複合砥粒40の直径以下にする。
In the abrasive material 34a shown in FIG. 4, the composite abrasive grains 40 fixed on the base material 32 have a single-layer structure, and the upper half of the composite abrasive grains 40 has no binder resin. The possibility that the binder resin migrates and adheres in the direction to be polished is small. Therefore, the selection range of the binder resin is wider than that of the abrasive 34b shown in FIG. 5, but the binder resin may partially exist above the composite abrasive grains 40. Polyesters, polyurethanes and copolymers thereof, which have little effect on water resistance, are preferred. The thickness of the binder resin applied to the substrate is set to be equal to or less than the diameter of the composite abrasive grains 40.

【0060】本願発明の目的は、上記複合砥粒およびそ
の複合砥粒を基材に一体に固定した研磨材によって達成
される他に、以下のような形態の研磨材によっても同様
に達成される。すなわち、前記生体適合性を有するバイ
オセラミックス粒子と研磨砥粒とから成る混合砥粒を加
圧成形・焼結し、バイオセラミックスから成るマトリッ
クス焼結体に生体適合性を有する研磨砥粒を分散した研
磨材あるいは前記バイオセラミックス粒子と研磨砥粒と
必要に応じて部分安定化ジルコニア(PSZ)などの高
靭性セラミックス粒子とから成る複合砥粒を加圧成形・
焼結した研磨材によっても同様な作用効果を発揮させる
ことができる。
The object of the invention of the present application is achieved not only by the above-mentioned composite abrasive grains and the abrasive material having the composite abrasive grains integrally fixed to the base material, but also by the following abrasive materials. . That is, the mixed abrasive grains composed of the biocompatible bioceramic particles and the abrasive grains were press-formed and sintered, and the biocompatible abrasive grains were dispersed in a matrix sintered body composed of the bioceramics. Pressure-forming composite abrasive grains composed of abrasives or the above-mentioned bioceramic particles, abrasive grains and, if necessary, high toughness ceramic particles such as partially stabilized zirconia (PSZ).
The same effect can be exhibited by the sintered abrasive.

【0061】上記バイオセラミックス粒子と研磨砥粒と
から成る混合砥粒は、例えば高速撹拌型混合機によって
調製される。高速撹拌型混合機は、円筒状の容器下部に
おいて高速回転する複数の撹拌羽根を取り付けて構成さ
れ、容器内に投入された原料混合体を、1〜5分間程度
の短時間の操作で均一に分散混合できる。また上記複合
砥粒は、前記高速気流中衝撃法を利用した粉体表面改質
装置によって調製される。
The mixed abrasive grains composed of the bioceramic particles and the abrasive grains are prepared by, for example, a high-speed stirring type mixer. The high-speed stirring type mixer is configured by attaching a plurality of high-speed rotating stirring blades at a lower portion of a cylindrical container, and uniformly mixes the raw material mixture put in the container by a short operation of about 1 to 5 minutes. Can be dispersed and mixed. Further, the composite abrasive is prepared by a powder surface reforming apparatus utilizing the high-speed airflow impact method.

【0062】上記加圧成形法としては、通常の金型プレ
ス装置を使用した一軸加圧(UAP)成形法や混合粉体
に等方的に成形圧を付与する冷間静水圧(CIP)成形
法を採用することができる。なお、上記成形操作と焼結
操作とを同時に行うホットプレス(HP)法や熱間静水
圧(HIP)法を利用することもできる。
As the above-mentioned pressure molding method, there are a uniaxial pressure (UAP) molding method using a usual mold pressing device and a cold isostatic pressure (CIP) molding for applying a molding pressure isotropically to a mixed powder. A law can be adopted. It should be noted that a hot press (HP) method or a hot isostatic pressure (HIP) method in which the above-described molding operation and sintering operation are performed simultaneously can also be used.

【0063】上記の一軸加圧成形後に焼結を行う場合に
は、まず混合粉体を成形圧力10〜200MPaで1〜
15分間加圧成形し、次に得られた成形体をアルゴンガ
スなどの非酸化性雰囲気中で温度900〜1500℃で
1〜3時間焼結する。
When sintering is performed after the uniaxial pressure molding, first, the mixed powder is compacted at a molding pressure of 10 to 200 MPa to a pressure of 1 to 200 MPa.
The resulting compact is sintered under a non-oxidizing atmosphere such as argon gas at a temperature of 900 to 1500 ° C. for 1 to 3 hours.

【0064】また冷間静水圧(CIP)成形後に焼結を
行う場合には、まず混合粉体を10〜100MPaで一
軸加圧成形し、その後20〜300MPaの圧力で1〜
15分間等方的に圧縮して成形体とし、得られた成形体
を同じく温度900〜1500℃で1〜3時間焼結す
る。
When sintering is performed after cold isostatic pressing (CIP), first, the mixed powder is uniaxially pressed at 10 to 100 MPa, and then pressed at a pressure of 20 to 300 MPa.
It isotropically compressed for 15 minutes to form a molded body, and the obtained molded body is similarly sintered at a temperature of 900 to 1500 ° C. for 1 to 3 hours.

【0065】さらにホットプレス法で成形操作と焼結操
作とを同時に実施する場合には、アルゴンガス等の非酸
化性雰囲気において混合粉体を、圧力20〜100MP
a,温度700〜1450℃の条件で5〜30分間加圧
焼結するとよい。
When the molding operation and the sintering operation are simultaneously performed by the hot press method, the mixed powder is subjected to a pressure of 20 to 100 MPa in a non-oxidizing atmosphere such as argon gas.
a, Pressure sintering is preferably performed at a temperature of 700 to 1450 ° C. for 5 to 30 minutes.

【0066】上記各種成形焼結法のうち、特にホットプ
レス(HP)法によれば、比較的に焼結温度が低く、焼
結時間を短くしても緻密な焼結体が得られ易い特徴を有
している。ここで、生体適合性を有する粒子としてヒド
ロキシアパタイト(HAP)粒子と研磨砥粒とを使用す
る一方、高靭性セラミックス粒子として部分安定化ジル
コニア(PSZ)を使用して焼結する場合、一般的にP
SZの添加によりHAP粒子の一部がリン酸三カルシウ
ムに変化し、またPSZの結晶変化が生じ易い。しかし
上記ホットプレス法の特徴により、これらの変化を抑
制、防止できる利点がある。
Among the various forming and sintering methods, according to the hot press (HP) method, the sintering temperature is relatively low, and a dense sintered body is easily obtained even if the sintering time is shortened. have. Here, when using hydroxyapatite (HAP) particles and abrasive grains as biocompatible particles, and sintering using partially stabilized zirconia (PSZ) as high toughness ceramic particles, generally, P
By the addition of SZ, a part of the HAP particles is changed to tricalcium phosphate, and a crystal change of PSZ is likely to occur. However, due to the features of the hot press method, there is an advantage that these changes can be suppressed and prevented.

【0067】特に、バイオセラミックス粒子の外表面に
研磨砥粒を固定して形成した複合砥粒の外表面に、さら
に研磨砥粒よりも粒径が小さく、生体適合性を有する部
分安定化ジルコニア(PSZ)粒子などの高靭性セラミ
ックス粒子を複合化した複合砥粒を加圧成形後、焼結し
て研磨材とした場合には、研磨材組織中に上記高靭性セ
ラミックス粒子から成る連続相が形成される。したがっ
て、研磨砥粒の保持強度および研磨材の靭性が高くな
り、寿命が長く耐久性に優れた研磨材が得られる。
In particular, on the outer surface of the composite abrasive formed by fixing the abrasive grains to the outer surface of the bioceramic particles, partially stabilized zirconia (biocompatible) having a smaller particle diameter than the abrasive grains In the case where abrasive grains are formed by pressing and then sintering composite abrasive grains obtained by compounding high toughness ceramic particles such as PSZ) particles, a continuous phase consisting of the above high toughness ceramic particles is formed in the abrasive structure. Is done. Therefore, the holding strength of the abrasive grains and the toughness of the abrasive are increased, and an abrasive having a long life and excellent durability is obtained.

【0068】本発明に係る生体材料研磨用複合砥粒およ
び研磨材によれば、生体活性を有するバイオセラミック
スを構成材として含有しており、被研磨物である生体材
料を研磨したときにバイオセラミックス成分を生体材料
に積極的に付着させることができる。したがって、生体
材料を生体内に埋植した場合に、生体組織の親和性が良
好となり、生体材料の癒合強度を大幅に改善することが
できる。
According to the composite abrasive for polishing a biomaterial and the abrasive according to the present invention, a bioceramic having bioactivity is contained as a constituent material, and the bioceramic is polished when the biomaterial to be polished is polished. The components can be positively attached to the biomaterial. Therefore, when the biomaterial is implanted in the living body, the affinity of the living tissue becomes good, and the fusion strength of the biomaterial can be greatly improved.

【0069】また、バイオセラミックス粒子表面に研磨
砥粒が強固に固定されているため、研磨砥粒が凝集して
粗大な砥粒が形成されることがない。そのため、生体材
料を研磨加工しても粗大な研磨痕が形成されず、高精度
な表面仕上りが得られる。さらに研磨砥粒の脱落が少な
いため、長寿命で耐久性に優れた研磨材が得られる。
Since the abrasive grains are firmly fixed to the surface of the bioceramic particles, the abrasive grains do not aggregate to form coarse abrasive grains. Therefore, even if the biomaterial is polished, no coarse polishing marks are formed, and a highly accurate surface finish can be obtained. Furthermore, since abrasive grains are less likely to fall off, an abrasive material having a long life and excellent durability can be obtained.

【0070】[0070]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例を参照して、より具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples.

【0071】まず、下記手順に従ってバイオセラミック
ス粒子と研磨砥粒とを複合化して複合砥粒を調製した。
すなわち、生体活性を有するバイオセラミックス粒子と
して、最大粒径が20μm,平均粒径が9.32μmの
球状ヒドロキシアパタイト(HAP)粒子(三菱マテリ
アルK.K.製)を用意し、前処理として温度800℃
で2時間加熱処理することにより、粒子に吸着していた
水分および揮発性不純物を除去するとともに、仮焼体に
して構造強度を高めた。
First, composite abrasive grains were prepared by compounding bioceramic particles and abrasive grains according to the following procedure.
That is, spherical hydroxyapatite (HAP) particles (manufactured by Mitsubishi Materials KK) having a maximum particle diameter of 20 μm and an average particle diameter of 9.32 μm are prepared as bioceramic particles having bioactivity, and a temperature of 800 is used as a pretreatment. ° C
By heating for 2 hours, water and volatile impurities adsorbed on the particles were removed, and the structural strength was increased by forming a calcined body.

【0072】図6は上記前処理を実施した球状HAP粒
子の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。球状
HAP粒子は粒径が0.5μm程度の微細な一次粒子の
集合体から成り、その表面には多数の凹凸が存在するこ
とが観察できる。なお前処理の加熱前後において粒子の
形状および粒径の変化は認められなかった。また、HA
P粒子の化学組成についても加熱前後において変化はな
く、CaO:55.8%とP2 5 :42.3%との分
析値から算出したCa/Pモル比はHAPのCa/Pモ
ル比の理論値1.67に一致した。HAPを用いて焼結
体をつくる場合には、Ca/Pモル比が、理論値から下
に離れないことと、結晶化度が十分に高いことが重要で
ある。
FIG. 6 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of the spherical HAP particles subjected to the above pretreatment. The spherical HAP particles are composed of an aggregate of fine primary particles having a particle size of about 0.5 μm, and it can be observed that a large number of irregularities are present on the surface. No change in the shape and size of the particles was observed before and after heating in the pretreatment. Also, HA
The chemical composition of the P particles did not change before and after heating, and the Ca / P molar ratio calculated from the analytical values of CaO: 55.8% and P 2 O 5 : 42.3% was the Ca / P molar ratio of HAP. Of 1.67. When a sintered body is produced using HAP, it is important that the Ca / P molar ratio does not fall below the theoretical value and that the crystallinity is sufficiently high.

【0073】一方、研磨砥粒として平均粒径0.1μm
のダイヤモンド粒子(De Beers社製)を用意
し、前処理としてアルゴンガス雰囲気中で温度1000
℃で2時間加熱処理して吸着水および揮発性不純物を除
去した。図7は上記前処理を実施したダイヤモンド粒子
の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
On the other hand, the abrasive grains have an average grain size of 0.1 μm.
Of diamond particles (manufactured by De Beers Co.) was prepared and subjected to a temperature of 1000 in an argon gas atmosphere as a pretreatment.
C. for 2 hours to remove adsorbed water and volatile impurities. FIG. 7 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of the diamond particles subjected to the above pretreatment.

【0074】次に、上記のように前処理した球状HAP
粒子とダイヤモンド粒子とを、その配合比が重量割合で
10:3となるように秤量して高速撹拌型混合機(O.
M.ダイザー:K.K.奈良機械製作所製OMD−O
型)で混合してダイヤモンド粒子による球状HAP粒子
の被覆を行い混合砥粒(オーダード ミックスチャー)
を調製した。ここで高速撹拌型混合機のブレード回転数
は800rpm,ブレード周速度は2.5m/sec ,処
理時間は5分間とした。
Next, the spherical HAP pretreated as described above
The particles and the diamond particles are weighed such that the mixing ratio is 10: 3 by weight, and the mixture is mixed with a high-speed stirring mixer (O.I.
M. Dither: K. K. OMD-O manufactured by Nara Machinery Works
Abrasive HAP particles are coated with diamond particles and mixed abrasive grains (ordered mixture)
Was prepared. Here, the blade rotation speed of the high-speed stirring type mixer was 800 rpm, the blade peripheral speed was 2.5 m / sec, and the processing time was 5 minutes.

【0075】次に上記のように調製した混合砥粒を、前
記図1および図2に示すような高速気流中衝撃式の粉体
表面改質装置(ハイブリダイザー,HYB−O型,K.
K.奈良機械製作所製)にて処理することにより、相対
的に粗大な球状HAP粒子表面を微細なダイヤモンド粒
子で被覆するようにダイヤモンド粒子を強固に固定化
(複合化)処理(以下、HYB処理という)して、図3
に示すような実施例用の複合砥粒を調製した。なお、改
質装置(ハイブリダイザー)における処理条件は、ロー
ター回転数を10000rpm,ローター周速度を60
m/sec ,処理時間を5分間に設定した。
Next, the mixed abrasive grains prepared as described above were mixed with a high-speed air current impact type powder surface reforming apparatus (Hybridizer, HYB-O type, K.K.) as shown in FIG. 1 and FIG.
K. (Nara Machinery Co., Ltd.) to firmly fix (composite) the diamond particles so that the surface of the relatively large spherical HAP particles is covered with the fine diamond particles (hereinafter referred to as HYB treatment). And Figure 3
The composite abrasive grains for the examples as shown in Table 1 were prepared. The processing conditions in the reformer (hybridizer) were as follows: the rotor rotation speed was 10,000 rpm, and the rotor peripheral speed was 60.
m / sec and the processing time were set to 5 minutes.

【0076】図8はHAP粒子とダイヤモンド粒子との
配合比が10:3である混合砥粒を複合化処理して形成
した複合砥粒の粒子構造を示す電子顕微鏡写真であり、
いずれも粗大な球状HAP粒子表面を完全に被覆するよ
うにダイヤモンド粒子が強固に固定化されていることが
わかる。特にダイヤモンド粒子の平均粒径が0.1μm
と微細であるため、高速気流中衝撃法による複合化の過
程で衝撃力によりダイヤモンド粒子が球状HAP粒子表
面の凹部に食い込み、いわゆるメカニカルアンカリング
(メカニカルインターロッキング)効果によってHAP
粒子とダイヤモンド粒子とが十分な接合強度をもって複
合化していることが容易に推察される。
FIG. 8 is an electron micrograph showing the particle structure of a composite abrasive formed by compounding a mixed abrasive in which the mixing ratio of HAP particles and diamond particles is 10: 3.
In each case, it can be seen that the diamond particles are firmly fixed so as to completely cover the surface of the coarse spherical HAP particles. In particular, the average diameter of the diamond particles is 0.1 μm
In the process of compounding by the high-speed airflow impact method, diamond particles bite into the recesses on the surface of the spherical HAP particles due to the impact force during the compounding by the high-speed airflow impact method, and the HAP is formed by the so-called mechanical anchoring (mechanical interlocking) effect.
It is easily presumed that the particles and the diamond particles are composited with sufficient bonding strength.

【0077】一方、比較例として、高速気流中衝撃法に
よる複合化を実施せず、前記のようにHAP粒子とダイ
ヤモンド粒子との配合比を10:3にした原料混合体を
通常の混合法に従って処理し、比較例用の混合砥粒を調
製した。すなわち、各原料混合体を高速撹拌型混合機
(OMD−0型,K.K.奈良機械製作所製OMダイザ
ー)にて混合処理することにより、比較例用の混合砥粒
を調製した。
On the other hand, as a comparative example, the raw material mixture in which the compounding ratio of the HAP particles and the diamond particles was 10: 3 as described above without performing the compounding by the high-speed air current impact method was used in accordance with the ordinary mixing method. The mixture was treated to prepare mixed abrasive grains for a comparative example. That is, each raw material mixture was mixed with a high-speed stirring mixer (OMD-0, KK Nara Machinery Co., Ltd., OM dither) to prepare mixed abrasive grains for a comparative example.

【0078】ここで上記高速撹拌型混合機は、円筒状の
混合容器の底部に、高速回転する撹拌羽根(ブレード)
を装着した構造を有し、複数の異種原料粉末を1〜3分
間程度の短時間で均一に分散混合(以下OMD処理とい
う。)するために一般的に使用される撹拌型混合機であ
る。
The high-speed stirring type mixer is provided with a stirring blade (blade) rotating at a high speed on the bottom of a cylindrical mixing vessel.
This is a stirring mixer generally used for uniformly dispersing and mixing a plurality of different raw material powders in a short time of about 1 to 3 minutes (hereinafter referred to as OMD treatment).

【0079】なお上記比較例の混合砥粒を調製するため
の高速撹拌型混合機の処理条件は、撹拌ブレード回転数
を800rpm,撹拌ブレード周速度を2.5m/sec
,処理時間を5分間に設定した。
The processing conditions of the high-speed stirring type mixer for preparing the mixed abrasive grains of the comparative example were as follows: the rotation speed of the stirring blade was 800 rpm, and the peripheral speed of the stirring blade was 2.5 m / sec.
The processing time was set to 5 minutes.

【0080】次に上記のように調製した実施例に係る複
合砥粒および比較例に係る混合砥粒を基材表面に固定し
て研磨材(研磨フィルム)を製造した。
Next, an abrasive (abrasive film) was manufactured by fixing the composite abrasive grains according to the examples and the mixed abrasive grains according to the comparative examples prepared as described above to the surface of the base material.

【0081】実施例1 基材として厚さ75μmのPET(ポリエチレンテレフ
タレート)樹脂フィルムを用意する一方、前記のように
調製した複合砥粒に対して下記のような割合で結合剤と
してのバインダー樹脂,硬化剤および溶剤を秤量した。
Example 1 While a 75 μm thick PET (polyethylene terephthalate) resin film was prepared as a base material, a binder resin as a binder was used in the following ratio with respect to the composite abrasive grains prepared as described above. The curing agent and solvent were weighed.

【0082】[0082]

【外1】 [Outside 1]

【0083】そして、上記組成比のバインダー樹脂と硬
化剤と溶剤とから成る混合液を、上記基材としてのPE
T樹脂フィルム上に厚さ約10μmで塗布した後に、静
電気付着法を使用して複合砥粒を樹脂層に付着させ、温
度60℃で48時間熱処理することにより樹脂層を硬化
せしめることにより、図4に示すような実施例1に係る
研磨材(研磨フィルム)34aを調製した。
Then, a mixed solution comprising the binder resin, the curing agent and the solvent having the above composition ratio is mixed with the PE as the base material.
After applying a thickness of about 10 μm on a T resin film, the composite abrasive grains are adhered to the resin layer by using an electrostatic adhesion method, and the resin layer is cured by heat treatment at a temperature of 60 ° C. for 48 hours. As shown in FIG. 4, an abrasive (abrasive film) 34a according to Example 1 was prepared.

【0084】図9は上記のように調製した研磨材(研磨
フィルム)の積層部の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡
写真である。図4および図9に示すように、実施例1に
係る研磨フィルム34aにおいて、複合砥粒40の核と
なるHAP粒子の表面はダイヤモンド粒子によって完全
に被覆されている構造が確認できる。また図9に示すよ
うに、複合砥粒は、黒色を呈するバインダー樹脂を塗布
したフィルム基材上に単粒子層状に固定されている構造
が観察できる。
FIG. 9 is a scanning electron microscope photograph showing the particle structure of the laminated portion of the abrasive (polishing film) prepared as described above. As shown in FIGS. 4 and 9, in the polishing film 34 a according to Example 1, a structure in which the surface of the HAP particles serving as nuclei of the composite abrasive grains 40 are completely covered with diamond particles can be confirmed. Further, as shown in FIG. 9, a structure in which the composite abrasive grains are fixed in a single particle layer on a film base material coated with a binder resin exhibiting black color can be observed.

【0085】実施例2 基材として厚さ75μmのPET(ポリエチレンテレフ
タレート)樹脂フィルムを用意する一方、前記のように
調製した複合砥粒100重量部に対して下記のような割
合で結合剤としてのバインダー樹脂,硬化剤および溶剤
を添加して均一に混合し塗工液を調製した。
Example 2 While a PET (polyethylene terephthalate) resin film having a thickness of 75 μm was prepared as a base material, the following ratio was used as a binder for 100 parts by weight of the composite abrasive grains prepared as described above. A binder resin, a curing agent and a solvent were added and uniformly mixed to prepare a coating liquid.

【0086】[0086]

【外2】 [Outside 2]

【0087】そして、上記組成比の複合砥粒とバインダ
ー樹脂と硬化剤と溶剤とから成る塗工液を、上記基材と
してのPET樹脂フィルム上に厚さ10〜20μmの範
囲で塗布した後に、温度60℃で48時間熱処理するこ
とにより樹脂層を硬化せしめることにより、図5に示す
ような実施例2に係る研磨材(研磨フィルム)34bを
調製した。
Then, after applying a coating liquid comprising the composite abrasive grains having the above composition ratio, a binder resin, a curing agent and a solvent in a thickness of 10 to 20 μm on the PET resin film as the base material, By heat-treating at a temperature of 60 ° C. for 48 hours to cure the resin layer, an abrasive (abrasive film) b according to Example 2 as shown in FIG. 5 was prepared.

【0088】図10は上記のように調製した実施例2に
係る研磨材(研磨フィルム)の積層部の粒子構造を示す
走査型電子顕微鏡写真である。図5および図10に示す
ように、実施例2に係る研磨フィルム34bにおいて
は、塗工液の塗布厚さによってフィルム状基材32表面
上に1層または2層構造で複合砥粒40を固定すること
が可能であった。また各複合砥粒40の表面は結合剤3
3としてのバインダー樹脂で被覆されていた。
FIG. 10 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of the laminated portion of the abrasive (polishing film) according to Example 2 prepared as described above. As shown in FIGS. 5 and 10, in the polishing film 34 b according to the second embodiment, the composite abrasive grains 40 are fixed in a one-layer or two-layer structure on the surface of the film-like base material 32 depending on the coating thickness of the coating liquid. It was possible to do. Also, the surface of each composite abrasive grain 40 has a binder 3
No. 3 was coated with the binder resin.

【0089】上記実施例1〜2に係る研磨フィルムによ
れば、微細な研磨砥粒が粗大なHAP粒子外表面に凝集
せずに強固に固定されているため、インプラント材料な
どの被研磨物の表面を高い仕上り精度で研磨することが
できる。また研磨時に生体活性を有するHAP粒子がイ
ンプラント材料に積極的に付着させることができ、ポリ
シング加工を行ないながらインプラント材料の生体活性
化表面処理を行うことが可能になる。
According to the polishing films of Examples 1 and 2, fine abrasive grains are firmly fixed on the outer surface of coarse HAP particles without agglomeration. The surface can be polished with high finishing accuracy. In addition, bioactive HAP particles can be positively adhered to the implant material during polishing, and the bioactive surface treatment of the implant material can be performed while performing polishing.

【0090】また溶融して、被研磨物表面に付着するバ
インダー樹脂が少なく、生体為害性が少ないインプラン
ト材料を形成できる。さらに研磨屑による研磨フィルム
の目詰りが少なく、研磨材の寿命および耐久性を大幅に
延ばすことが可能である。特に研磨砥粒の凝集がないた
め、被研磨物に研磨痕を発生させて強度低下を招くこと
も少ない。
Further, it is possible to form an implant material which has a small amount of binder resin which is melted and adheres to the surface of the object to be polished and which is less harmful to living bodies. Further, the clogging of the polishing film due to the polishing debris is small, and the life and durability of the polishing material can be greatly extended. In particular, since there is no agglomeration of the abrasive grains, it is less likely that polishing marks are generated on the object to be polished to lower the strength.

【0091】さらに研磨砥粒とHAP粒子との結合強度
が高いため、砥粒の脱落が少なく、研磨フィルムの寿命
が大幅に改善される。
Further, since the bonding strength between the abrasive grains and the HAP particles is high, the abrasive grains are less likely to fall off, and the life of the polishing film is greatly improved.

【0092】一方、高速気流中衝撃法による複合固定化
処理を実施せずに従来の混合法によって球状HAP粒子
とダイヤモンド粒子とを混合して調製した比較例の混合
砥粒を使用した研磨フィルムにおいては、球状HAP粒
子とダイヤモンド粒子との結合強度が低いため、研磨フ
ィルムの寿命が実施例に係る研磨材と比較して45〜6
5%の範囲であった。
On the other hand, in the polishing film using the mixed abrasive of the comparative example prepared by mixing the spherical HAP particles and the diamond particles by the conventional mixing method without performing the composite fixing treatment by the high-speed airflow impact method. Has a lower bonding strength between the spherical HAP particles and the diamond particles, so that the life of the polishing film is 45 to 6 compared with the polishing material according to the example.
It was in the range of 5%.

【0093】次に生体活性を有するバイオセラミックス
から成るマトリックス焼結体に研磨砥粒が分散している
研磨材の実施例について述べる。
Next, an embodiment of an abrasive in which abrasive grains are dispersed in a matrix sintered body made of bioceramic having bioactivity will be described.

【0094】実施例3 生体活性を有するバイオセラミックス粒子として平均粒
径が12μmのヒドロキシアパタイト(HAP)粒子
(シグマ社製不定形HAP凝集体)を用意する一方、研
磨砥粒として、それぞれ粒径範囲が1〜2μm(試料
1),3〜6μm(試料2),6〜12μm(試料
3),20〜30μm(試料4)および30〜40μm
(試料5)の5種類のダイヤモンド粒子(De Bee
rs社製)を用意し、実施例と同様に加熱による前処理
を実施した。
Example 3 Hydroxyapatite (HAP) particles having an average particle diameter of 12 μm (amorphous HAP aggregates manufactured by Sigma) as bioceramic particles having bioactivity were prepared. Are 1-2 μm (sample 1), 3-6 μm (sample 2), 6-12 μm (sample 3), 20-30 μm (sample 4) and 30-40 μm
Five kinds of diamond particles (De Bee) of (Sample 5)
rs) and a pretreatment by heating was performed in the same manner as in the example.

【0095】なお、上記シグマ社製のHAP粒子につい
て粉末法X線回折装置(株式会社マックサイエンス社製
MXP3型)を使用して成分分析を行ったところ、不純
物としてリン酸水素カルシウム無水和物(CaHP
4 )が約20重量%と多量に含有されていることが確
認された。
The HAP particles manufactured by Sigma Co., Ltd. were subjected to a component analysis using a powder X-ray diffractometer (Model MXP3 manufactured by Mac Science Co., Ltd.). CaHP
It was confirmed that O 4 ) was contained in a large amount of about 20% by weight.

【0096】次に上記HAP粒子と各ダイヤモンド粒子
とを、その配合比が重量割合が10:3となるように配
合混合して、それぞれ砥粒径が異なる5種類の混合砥粒
を調製した。なお、上記混合操作は、高速撹拌型混合機
(OMダイザー:K.K.奈良機械製作所製OMD−O
型)を用い、ブレード回転数を800rpm,ブレード
周速度を2.5m/sec ,処理時間を5分間に設定して
実施した。
Next, the above-mentioned HAP particles and the respective diamond particles were mixed and mixed so that the mixing ratio thereof was 10: 3 by weight to prepare five types of mixed abrasive grains having different abrasive particle diameters. The mixing operation was performed using a high-speed stirring mixer (OM Dither: OMD-O manufactured by KK Nara Machinery Co., Ltd.).
), The blade rotation speed was set to 800 rpm, the blade peripheral speed was set to 2.5 m / sec, and the processing time was set to 5 minutes.

【0097】次に得られた各混合砥粒を一軸加圧成形機
(アプライドパワージャパン製WPM−2型)の内径1
5mmのダイス中に充填し、9.8MPaの加圧力で5分
間一軸加圧して直径15mm×高さ11.77〜13.0
5mmの円筒形状の成形体を得た。
Next, each of the obtained mixed abrasive grains was subjected to a uniaxial pressing machine (WPM-2 type manufactured by Applied Power Japan) with an inner diameter of 1 mm.
It is filled into a 5 mm die and uniaxially pressed for 5 minutes at a pressure of 9.8 MPa, and is 15 mm in diameter × 11.77 to 13.0 in height
A 5 mm cylindrical compact was obtained.

【0098】次に得られた各成形体を焼結する工程に移
る。ここで上記成形体を、酸素が微量でも存在する雰囲
気で焼結するとダイヤモンド粒子が酸化されてしまうた
め、ホットプレス装置(ネムス社製)を用い、炉内を充
分に脱気した後にアルゴン雰囲気に調整した上で、上記
各成形体を温度1150℃で2時間焼結して実施例3に
係る各生体材料研磨材を製造した。
Next, the process proceeds to a step of sintering each of the obtained compacts. Here, if the above compact is sintered in an atmosphere in which even a trace amount of oxygen is present, the diamond particles are oxidized. Therefore, the inside of the furnace is sufficiently degassed using a hot press (manufactured by NEMS), and then the atmosphere is changed to an argon atmosphere. After the adjustment, each of the molded bodies was sintered at a temperature of 1150 ° C. for 2 hours to produce each biomaterial abrasive according to Example 3.

【0099】次に上記各生体材料研磨材をポイント型研
磨材に加工し、歯科用回転研磨工具の先端部に装着し、
10000rpmの回転数で生体材料となる歯科用長石
ポーセレン(組成式Na2 Al2 Si6 18)を研磨加
工し、仕上げた研磨面の表面粗さ(JIS B 060
1で規定する算術平均粗さ:Ra)を測定して下記表1
に示す結果を得た。
Next, each of the above-mentioned biomaterial abrasives was processed into a point-type abrasive and attached to the tip of a dental rotary abrasive tool.
A dental feldspar porcelain (composition formula: Na 2 Al 2 Si 6 O 18 ), which is a biomaterial, is polished at a rotation speed of 10,000 rpm, and the finished polished surface has a surface roughness (JIS B 060).
The arithmetic average roughness (Ra) specified in Table 1 was measured, and Table 1 below was measured.
Were obtained.

【0100】[0100]

【表1】 [Table 1]

【0101】上記表1に示す結果から明らかなように、
試料2〜5に係る研磨材によれば、生体材料の仕上げ面
の表面粗さがいずれも小さく高い仕上り精度の研磨面が
得られた。また試料2〜5に係る研磨材を使用した生体
材料の表面には顕微鏡レベルの超微細なHAP粒子が強
固に付着しており、特に試料3の研磨材を使用した生体
材料では材料表面にHAPが付着している状態が肉眼で
も明瞭に観察できた。したがって、生体材料を生体内に
埋植した場合に優れた親和性(癒合強度)を得ることが
できる。
As is clear from the results shown in Table 1 above,
According to the abrasives according to Samples 2 to 5, the finished surfaces of the biomaterials were all small in surface roughness, and polished surfaces with high finishing accuracy were obtained. Ultrafine HAP particles of a microscopic level are firmly adhered to the surface of the biomaterial using the abrasive according to Samples 2 to 5. Particularly, in the biomaterial using the abrasive of Sample 3, HAP is applied to the surface of the material. The state in which was adhered could be clearly observed with the naked eye. Therefore, excellent affinity (fusion strength) can be obtained when the biomaterial is implanted in a living body.

【0102】一方、粒径が1〜2μmと超微細なダイヤ
モンド粒子を研磨砥粒として使用した試料1に係る研磨
材においては、ある程度の強度を有する焼結体が得られ
なかった。
On the other hand, a sintered body having a certain degree of strength could not be obtained from the abrasive according to Sample 1 using ultrafine diamond particles having a particle diameter of 1 to 2 μm as abrasive grains.

【0103】これは、砥粒としてのダイヤモンド粒子の
粒子径が、HAP粒子の粒子径と比較して極端に小さく
なると、従来の撹拌混合法(OMD処理)による混合を
行った場合であっても、HAP粒子の全表面をダイヤモ
ンド粒子が緻密に覆う傾向が強くなり、加圧・成形後に
焼結を行なう場合は、焼結が困難になるためと考えられ
る。
This is because when the particle size of the diamond particles as the abrasive particles is extremely small as compared with the particle size of the HAP particles, even if the mixing by the conventional stirring and mixing method (OMD treatment) is performed. This is considered to be because diamond particles tend to cover the entire surface of the HAP particles densely, and sintering becomes difficult when sintering is performed after pressing and molding.

【0104】次に、バイオセラミックス粒子と研磨砥粒
と選択的に添加される高靭性セラミックス粒子とから成
る混合砥粒あるいは複合砥粒を加圧成形・焼結して得た
研磨材の実施例について説明する。
Next, an embodiment of an abrasive obtained by pressing and sintering mixed abrasive grains or composite abrasive grains composed of bioceramic particles, abrasive abrasive grains and selectively added high toughness ceramic particles. Will be described.

【0105】実施例4 生体活性を有する粒子として、最大粒径が20μm,平
均粒径が9.32μmの球状ヒドロキシアパタイト(H
AP)粒子(三菱マテリアルK.K.製)を用意し、前
処理として温度800℃で2時間加熱処理することによ
り、粒子に吸着していた水分および揮発性不純物を除去
するとともに、仮焼体にして構造強度を高めた。
Example 4 As particles having biological activity, spherical hydroxyapatite (H) having a maximum particle size of 20 μm and an average particle size of 9.32 μm was used.
AP) Particles (manufactured by Mitsubishi Materials KK) are prepared and subjected to a heat treatment at a temperature of 800 ° C. for 2 hours as a pretreatment to remove moisture and volatile impurities adsorbed on the particles and to provide a calcined body. To increase the structural strength.

【0106】また、研磨砥粒として平均粒径1〜2μm
のダイヤモンド粒子(De Beers社製)を用意し
た。
The abrasive grains have an average particle diameter of 1 to 2 μm.
Diamond particles (manufactured by De Beers) were prepared.

【0107】一方、生体適合性を有する高靭性セラミッ
クス粒子として、イットリア(Y23 )を3モル%含
有する平均粒径0.12μmの部分安定化ジルコニア
(PSZ)粉末(旭化成工業K.K.製,PSZ−TZ
−3Y)を用意し、前処理として温度1000℃で2時
間加熱処理して吸着水および揮発性不純物を除去した。
On the other hand, as biocompatible high toughness ceramic particles, partially stabilized zirconia (PSZ) powder containing 3 mol% of yttria (Y 2 O 3 ) and having an average particle diameter of 0.12 μm (Asahi Kasei Kogyo KK) , PSZ-TZ
-3Y) was prepared and subjected to a heat treatment at a temperature of 1000 ° C. for 2 hours as a pretreatment to remove adsorbed water and volatile impurities.

【0108】次に上記のように前処理した球状HAP粒
子とダイヤモンド粒子とPSZ粉末とを、その配合比が
重量割合でそれぞれ下記表2に示す値となるように配合
して3種類の配合比を有する混合砥粒および複合砥粒を
それぞれ調製した。
Next, the spherical HAP particles, diamond particles, and PSZ powder pretreated as described above were blended so that the blending ratios were as shown in the following Table 2 in terms of weight ratio. And mixed abrasive grains having the following formulas were prepared.

【0109】[0109]

【表2】 [Table 2]

【0110】上記試料6は、前記高速撹拌型混合機(O
MD−O型,K.K.奈良機械製作所製OMダイザー)
にて混合処理(OMD処理という。)することにより混
合砥粒として調製した。なお、高速撹拌型混合機の処理
条件は、撹拌ブレード回転数を800rpm,撹拌ブレ
ード周速度を2.5m/sec ,処理時間を5分間に設定
した。
The sample 6 was mixed with the high-speed stirring type mixer (O
MD-O type, K. K. OM dizer manufactured by Nara Machinery Works)
To prepare mixed abrasive grains by performing a mixing treatment (referred to as OMD treatment). The processing conditions of the high-speed stirring type mixer were set such that the rotation speed of the stirring blade was 800 rpm, the peripheral speed of the stirring blade was 2.5 m / sec, and the processing time was 5 minutes.

【0111】一方、上記試料7は、上記OMD処理によ
る混合を行った後に、さらに前記図1および図2に示す
ような高速気流中衝撃式の粉体表面改質装置(ハイブリ
ダイザー,HYB−O型,K.K.奈良機械製作所製)
にて処理することにより、相対的に粗大な球状HAP粒
子表面を微細な研磨砥粒としてのダイヤモンド粒子で被
覆するようにダイヤモンド粒子を固定化(複合化)処理
(以下、HYB処理という)して試料7用の複合砥粒を
調製した。
On the other hand, after mixing by the OMD treatment, the sample 7 was further subjected to a high-speed air current impact type powder surface reforming apparatus (Hybridizer, HYB-O) as shown in FIGS. Mold, KK Nara Machinery Works)
The diamond particles are fixed (composite) (hereinafter referred to as HYB treatment) so that the surface of the relatively large spherical HAP particles is coated with the diamond particles as fine abrasive grains by the treatment described above. A composite abrasive for Sample 7 was prepared.

【0112】試料8は、上記OMD処理による混合とH
YB処理によるダイヤモンド粒子の複合化とを実施して
HAP/ダイヤモンド複合砥粒を調製した後に、さらに
その表面にHYB処理することによりPSZ粉末を固定
化してHAP/ダイヤモンド/PSZから成る複合砥粒
を調製した。なお、改質装置(ハイブリダイザー)にお
ける処理条件は、ローター回転数を10000rpm,
ローター周速度を60m/sec ,処理時間を5分間に設
定した。
Sample 8 was mixed with the above-mentioned OMD process and mixed with H
After preparing the HAP / diamond composite abrasive grains by performing the compounding of the diamond particles by YB treatment, the surface is further subjected to HYB treatment to fix the PSZ powder to form the composite abrasive grains composed of HAP / diamond / PSZ. Prepared. The processing conditions in the reformer (hybridizer) were such that the rotor rotation speed was 10,000 rpm,
The rotor peripheral speed was set to 60 m / sec, and the processing time was set to 5 minutes.

【0113】次に上記のように調製した試料6用の混合
砥粒および試料7,8用の複合砥粒をホットプレス装置
(ネムス社製)に充填し、混合砥粒または複合砥粒を2
0MPaの加圧力で押圧すると同時にアルゴンガス雰囲
気中で温度1150℃で15分間加熱焼成して、寸法が
6.5×50×50mmの焼結体から成る研磨剤をそれぞ
れ調製した。
Next, the mixed abrasive grains for Sample 6 and the composite abrasive grains for Samples 7 and 8 prepared as described above were charged into a hot press (manufactured by Nems Corporation), and the mixed abrasive grains or the composite abrasive grains were mixed in a hot press apparatus.
Pressing was performed at a pressure of 0 MPa, and at the same time, heating and firing were performed at a temperature of 1150 ° C. for 15 minutes in an argon gas atmosphere, thereby preparing an abrasive made of a sintered body having a size of 6.5 × 50 × 50 mm.

【0114】図11〜13はそれぞれ試料6〜8に係る
焼結体から成る生体材料研磨材の研磨面の粒子構造を走
査型レーザー顕微鏡( Lasertech社製1LM21型)に
よって撮影した顕微鏡写真である。
FIGS. 11 to 13 are photomicrographs of the grain structure of the polished surface of the biomaterial abrasive made of the sintered body according to Samples 6 to 8, respectively, taken by a scanning laser microscope (1LM21 manufactured by Lasertech).

【0115】図11および図12に示すように、HAP
/ダイヤモンドの2成分系焼結体から成る試料6〜7の
研磨材の粒子構造において、円形状部分がHAP粒子で
あり、その周辺部分には研磨砥粒としてのダイヤモンド
粒子が一体に固定されている。なお、ホットプレス処理
を実施することにより、ダイヤモンド粒子がHAP粒子
内に埋没するために、HAPの連続相が形成される。
As shown in FIGS. 11 and 12, HAP
In the particle structure of the abrasive of Samples 6 to 7 composed of a two-component sintered body of diamond, a circular portion is HAP particles, and diamond particles as polishing abrasive grains are integrally fixed to a peripheral portion thereof. I have. By performing the hot pressing, the continuous phase of HAP is formed because the diamond particles are buried in the HAP particles.

【0116】一方、図13に示すように、HAP/ダイ
ヤモンド/PSZの3成分系焼結体からなる試料8の研
磨材の粒子構造において、円形部分がHAP粒子であ
り、その周辺部分をダイヤモンドおよびPSZ層が被覆
するように形成されている構造が観察される。
On the other hand, as shown in FIG. 13, in the particle structure of the abrasive of Sample 8 composed of a three-component sintered body of HAP / diamond / PSZ, the circular portion is HAP particles, and the peripheral portion is diamond and diamond. A structure in which the PSZ layer is formed so as to cover is observed.

【0117】上記実施例4(試料6〜7)に係る研磨材
の機械的強度は、いずれもシグマ社製のHAP粒子を焼
結体原料として形成した実施例3の研磨材と比較して約
1.2〜2.0倍の値を示している。特に高靭性セラミ
ックス粒子であるPSZを使用した試料8に係る研磨材
の機械的強度は、実施例3の研磨材と比較して約2.5
〜3.0倍と高い値を示し、強固な焼結体が形成されて
いることが確認できた。
The mechanical strength of the abrasive according to Example 4 (samples 6 to 7) was about 10% lower than that of the abrasive according to Example 3 in which HAP particles manufactured by Sigma were used as a raw material of a sintered body. The value is 1.2 to 2.0 times. In particular, the mechanical strength of the abrasive according to Sample 8 using PSZ, which is high toughness ceramic particles, was about 2.5 times that of the abrasive of Example 3.
It showed a high value of up to 3.0 times, confirming that a strong sintered body was formed.

【0118】上記実施例4(試料6〜8)に係る各研磨
材によれば、生体適合性を有する材料でマトリックス焼
結体および砥粒を形成しているため、インプラント材料
などの生体材料表面を研磨材で研磨加工した場合におい
ても、生体材料を不純物で汚染する等の悪影響を与える
虞がない。また生体活性を有するHAP粒子を含有して
いるため、研磨時に生体材料表面にHAP成分を積極的
に付着させることができ、生体材料の生体に対する親和
性(癒合性)を高めることができる。
According to the respective abrasives according to Example 4 (samples 6 to 8), since the matrix sintered body and the abrasive grains are formed of a biocompatible material, the surface of a biomaterial such as an implant material is formed. When polishing is carried out with an abrasive, there is no possibility that adverse effects such as contamination of the biomaterial with impurities will occur. In addition, since HAP particles having bioactivity are contained, the HAP component can be positively attached to the surface of the biomaterial at the time of polishing, and the affinity (healing property) of the biomaterial to the living body can be increased.

【0119】また、HAP粒子とダイヤモンド粒子とを
高速気流中衝撃法によって複合化した複合砥粒を使用し
た場合には、HAP粒子とダイヤモンド粒子との結合強
度が高く、砥粒の脱落が少なく、被研磨物の表面を効率
的に研磨でき、研磨材としての寿命および耐久性を大幅
に延伸することが可能になった。
Further, in the case of using composite abrasive grains in which HAP particles and diamond particles are combined by a high-speed air impact method, the bonding strength between the HAP particles and the diamond particles is high, and the abrasive grains are less likely to fall off. The surface of the object to be polished can be efficiently polished, and the life and durability as an abrasive can be greatly extended.

【0120】[0120]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る生体材料
研磨用複合砥粒および研磨材によれば、生体適合性を有
するバイオセラミックス粒子表面に研磨砥粒が強固に固
定されているため、研磨砥粒が凝集して粗大な砥粒が形
成されることがない。そのため、生体材料を研磨加工し
ても粗大な研磨痕が形成されず、高精度な表面仕上りが
得られる。さらに研磨砥粒の脱落が少ないため、長寿命
で耐久性に優れた研磨材が得られる。
As described above, according to the composite abrasive for polishing a biomaterial and the abrasive according to the present invention, since the abrasive is firmly fixed to the surface of bioceramic particles having biocompatibility, Abrasive grains are not aggregated to form coarse abrasive grains. Therefore, even if the biomaterial is polished, no coarse polishing marks are formed, and a highly accurate surface finish can be obtained. Furthermore, since abrasive grains are less likely to fall off, an abrasive material having a long life and excellent durability can be obtained.

【0121】また、生体活性を有するバイオセラミック
スを構成材として含有しており、被研磨物である生体材
料を研磨したときにバイオセラミックス成分を生体材料
に積極的に付着させることができる。したがって、生体
材料を生体内に埋植した場合に、生体組織の親和性が良
好となり、生体材料の癒合強度を大幅に改善することが
できる。
Further, since bioceramics having bioactivity are contained as constituent materials, the bioceramic component can be positively attached to the biomaterial when the biomaterial to be polished is polished. Therefore, when the biomaterial is implanted in the living body, the affinity of the living tissue becomes good, and the fusion strength of the biomaterial can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明方法において複合砥粒を製造するために
使用する粉体表面改質装置の構成例を示す正面図。
FIG. 1 is a front view showing a configuration example of a powder surface reforming apparatus used for producing composite abrasive grains in the method of the present invention.

【図2】図1に示す表面改質装置の本体部分の側断面
図。
FIG. 2 is a side sectional view of a main body of the surface reforming apparatus shown in FIG.

【図3】本発明に係る複合砥粒と、その製造工程とを示
す図。
FIG. 3 is a view showing a composite abrasive grain according to the present invention and a manufacturing process thereof.

【図4】本発明に係る研磨材の一実施例であり、単層の
砥粒層を形成した研磨フィルムの構造を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment of the abrasive according to the present invention and showing the structure of a polishing film on which a single-layer abrasive layer is formed.

【図5】本発明に係る研磨材の他の実施例であり、多層
の砥粒層を形成した研磨フィルムの構造を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the abrasive according to the present invention, showing a structure of a polishing film on which a multilayer abrasive layer is formed.

【図6】球状HAP粒子の粒子構造を示す走査型電子顕
微鏡写真。
FIG. 6 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of spherical HAP particles.

【図7】本発明方法で使用した研磨砥粒(ダイヤモン
ド)の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真。
FIG. 7 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of abrasive grains (diamonds) used in the method of the present invention.

【図8】本発明方法によって調製した複合砥粒の粒子構
造を示す走査型電子顕微鏡写真。
FIG. 8 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of a composite abrasive prepared by the method of the present invention.

【図9】図8に示す複合砥粒をフィルム状基材表面に固
定して形成した研磨フィルムの粒子構造を示す走査型電
子顕微鏡写真。
9 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of a polishing film formed by fixing the composite abrasive grains shown in FIG. 8 to the surface of a film-like substrate.

【図10】図8に示す複合砥粒をフィルム状基材表面に
固定して形成した研磨フィルムの他の実施例の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真。
10 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of another example of a polishing film formed by fixing the composite abrasive grains shown in FIG. 8 to the surface of a film-like base material.

【図11】HAP/ダイヤモンド混合砥粒の焼結体から
成る生体材料研磨材の研磨面の粒子構造を示す走査型レ
ーザ顕微鏡写真。
FIG. 11 is a scanning laser microscope photograph showing the particle structure of a polished surface of a biomaterial abrasive made of a sintered body of HAP / diamond mixed abrasive grains.

【図12】HAP/ダイヤモンド複合砥粒の焼結体から
成る生体材料研磨材の研磨面の粒子構造を示す走査型レ
ーザ顕微鏡写真。
FIG. 12 is a scanning laser microscope photograph showing the particle structure of a polished surface of a biomaterial abrasive made of a sintered body of HAP / diamond composite abrasive grains.

【図13】HAP/ダイヤモンド/PSZ複合砥粒の焼
結体から成る生体材料研磨材の研磨面の粒子構造を示す
走査型レーザ顕微鏡写真。
FIG. 13 is a scanning laser microscope photograph showing the particle structure of a polished surface of a biomaterial abrasive made of a sintered body of HAP / diamond / PSZ composite abrasive.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 粉体表面改質装置(ハイブリダイザー) 2 本体ケーシング 3 後部カバー 4 前部カバー 5 ローター 6 衝撃ピン 7 回転軸 8 衝突リング 9 開閉弁 10 弁軸 11 アクチュエータ 12 循環回路 12a 入口 12b 出口 13 原料ホッパー 14 原料供給用シュート 15 開閉弁 16 衝撃室 17 改質粉体排出管 18 バックコレクター 19 プレプロセッサー 20 原料計量フィーダー 21 ジャケット 30 生体適合性を有するバイオセラミックス粒子(母
粒子) 31 研磨砥粒(子粒子) 32 基材(フィルム状基材) 33 結合剤(バインダー樹脂) 34a,34b 研磨材(研磨フィルム) 40 複合砥粒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Powder surface reforming apparatus (hybridizer) 2 Main body casing 3 Rear cover 4 Front cover 5 Rotor 6 Impact pin 7 Rotating shaft 8 Impact ring 9 Open / close valve 10 Valve shaft 11 Actuator 12 Circulation circuit 12a Inlet 12b Outlet 13 Raw material hopper 14 Raw material supply chute 15 Open / close valve 16 Impact chamber 17 Modified powder discharge pipe 18 Back collector 19 Preprocessor 20 Raw material measuring feeder 21 Jacket 30 Biocompatible bioceramic particles (base particles) 31 Abrasive abrasive particles (child particles) 32) base material (film-like base material) 33 binder (binder resin) 34a, 34b abrasive (polishing film) 40 composite abrasive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 健一 東京都大田区東糀谷1−13−11−402 (72)発明者 小野 憲次 神奈川県横須賀市ハイランド2−38−7 (72)発明者 小石 眞純 神奈川県相模原市鵜野森2−27−5−403 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Watanabe 1-13-11-402 Higashi Kojiya, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Kenji Ono 2-38-7 Highland, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Koishi Shinjun 2-27-5-403 Unomori, Sagamihara City, Kanagawa Prefecture

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体適合性を有するバイオセラミックス
粒子の表面に、このバイオセラミックス粒子より粒子径
が小さく、かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定して
複合化したことを特徴とする生体材料研磨用複合砥粒。
1. A biomaterial comprising a biocompatible ceramic material having a particle size smaller than that of the bioceramic particles and a biocompatible polishing abrasive fixed to the surface of the biocompatible ceramic particles. Composite abrasive for polishing.
【請求項2】 生体適合性を有するバイオセラミックス
粒子が、生体活性であるヒドロキシアパタイト(HA
P),リン酸三カルシウム(TCP),生体ガラス,結
晶化ガラスおよび生体不活性であるアルミナ,ジルコニ
ア,カルシウムアルミネートおよびアルミノシリケート
から選択される少なくとも1種から成ることを特徴とす
る請求項1記載の生体材料研磨用複合砥粒。
2. The method according to claim 1, wherein the bioceramic particles having biocompatibility are bioactive hydroxyapatite (HA).
2. The composition according to claim 1, wherein the composition comprises at least one selected from the group consisting of P), tricalcium phosphate (TCP), living glass, crystallized glass, and bioinert alumina, zirconia, calcium aluminate, and aluminosilicate. The composite abrasive for polishing a biomaterial according to the above.
【請求項3】 生体適合性を有するバイオセラミックス
粒子の平均粒径が、研磨砥粒の平均粒径の5倍以上であ
ることを特徴とする請求項1記載の生体材料研磨用複合
砥粒。
3. The composite abrasive for biomaterial polishing according to claim 1, wherein the average particle size of the biocompatible bioceramic particles is at least 5 times the average particle size of the polishing abrasive particles.
【請求項4】 生体適合性を有する研磨砥粒がダイヤモ
ンド,アルミナ,ジルコニア,窒化けい素および炭化け
い素から選択される少なくとも1種からなることを特徴
とする請求項1記載の生体材料研磨用複合砥粒。
4. The polishing material for biomaterials according to claim 1, wherein the biocompatible abrasive grains are at least one selected from diamond, alumina, zirconia, silicon nitride and silicon carbide. Composite abrasive.
【請求項5】 生体適合性を有するバイオセラミックス
粒子表面を、生体適合性を有する研磨砥粒で被覆するよ
うに高速気流中衝撃法によって研磨砥粒をバイオセラミ
ックス粒子表面に固定することを特徴とする生体材料研
磨用複合砥粒の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the surface of the biocompatible ceramic particles is fixed to the surface of the bioceramic particles by a high-speed air impact method so as to cover the surface of the bioceramic particles. Of producing composite abrasive grains for polishing biomaterials.
【請求項6】 生体適合性を有するバイオセラミックス
粒子の表面に、このバイオセラミックス粒子より粒子径
が小さく、かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定して
複合化した複合砥粒を基材表面に結合剤を介して弾性的
に支持固定したことを特徴とする生体材料研磨材。
6. A composite abrasive grain comprising a biocompatible ceramic particle having a particle size smaller than that of the bioceramic particle and a biocompatible abrasive grain fixed thereto is formed on the surface of the biocompatible ceramic particle. A biomaterial abrasive material characterized by being elastically supported and fixed to a subject via a binder.
【請求項7】 基材が、ポリエチレンテレフタレート
(PET),ポリイミド,ポリカーボネートから選択さ
れる少なくとも1種から成るフィルム状基材であること
を特徴とする請求項6記載の生体材料研磨材。
7. The biomaterial abrasive according to claim 6, wherein the substrate is a film-like substrate made of at least one selected from polyethylene terephthalate (PET), polyimide, and polycarbonate.
【請求項8】 基材が、紙,硬質ゴム,軟質合成樹脂お
よび金属から選択される少なくとも1種から成るディス
ク状基材であることを特徴とする請求項6記載の生体材
料研磨材。
8. The biomaterial abrasive according to claim 6, wherein the substrate is a disk-shaped substrate made of at least one selected from paper, hard rubber, soft synthetic resin and metal.
【請求項9】 結合剤が、合成ゴム,合成樹脂などの合
成高分子,化学処理生体材料および天然高分子から選択
される少なくとも1種から成ることを特徴とする請求項
6記載の生体材料研磨材。
9. The polishing of biomaterial according to claim 6, wherein the binder comprises at least one selected from a synthetic polymer such as synthetic rubber and synthetic resin, a chemically treated biomaterial and a natural polymer. Wood.
【請求項10】 生体適合性を有するバイオセラミック
ス粒子から成るマトリックス焼結体に生体適合性を有す
る研磨砥粒が分散していることを特徴とする生体材料研
磨材。
10. A biomaterial abrasive comprising a matrix sintered body composed of biocompatible bioceramic particles and biocompatible abrasive grains dispersed therein.
【請求項11】 生体適合性を有するバイオセラミック
ス粒子の表面に、このバイオセラミックス粒子より粒子
径が小さく、かつ生体適合性を有する研磨砥粒を固定し
て複合化した複合砥粒の焼結体から成ることを特徴とす
る生体材料研磨材。
11. A sintered body of composite abrasive grains in which bioabrasive particles having a smaller particle diameter and biocompatibility are fixed to the surface of bioceramic bioceramic particles to form a composite. A biological material abrasive comprising:
【請求項12】 研磨砥粒の平均粒径が10μm以下で
あることを特徴とする請求項11記載の生体材料研磨
材。
12. The biomaterial abrasive according to claim 11, wherein the abrasive has an average particle size of 10 μm or less.
【請求項13】 複合砥粒の表面に、さらに研磨砥粒よ
り粒子径が小さい高靭性セラミックス粒子を固定して複
合化したことを特徴とする請求項11記載の生体材料研
磨材。
13. The biomaterial abrasive according to claim 11, wherein high-toughness ceramic particles having a smaller particle diameter than the abrasive grains are further fixed on the surface of the composite abrasive grains to form a composite.
【請求項14】 高靭性セラミックスが部分安定化ジル
コニア(PSZ)およびアルミナの少なくとも一方であ
ることを特徴とする請求項13記載の生体材料研磨材。
14. The biomaterial abrasive according to claim 13, wherein the high toughness ceramic is at least one of partially stabilized zirconia (PSZ) and alumina.
【請求項15】 生体適合性を有するバイオセラミック
ス粒子表面を、生体適合性を有する研磨砥粒で被覆する
ように高速気流中衝撃法によって研磨砥粒をバイオセラ
ミックス粒子表面に固定して複合砥粒を調製し、得られ
た複合砥粒を加圧成形し、この成形体を非酸化性雰囲気
中で焼結することを特徴とする生体材料研磨材の製造方
法。
15. A composite abrasive comprising fixing the abrasive grains to the surface of the bioceramic particles by a high-speed air impact method so that the surface of the biocompatible bioceramic particles is coated with the biocompatible abrasive grains. A method for producing a biomaterial abrasive, comprising preparing a composite abrasive grain under pressure, and sintering the compact in a non-oxidizing atmosphere.
【請求項16】 高速気流中衝撃法を使用して複合砥粒
の表面に、さらに研磨砥粒より粒子径が小さい高靭性セ
ラミックス粒子を固定して複合化することを特徴とする
請求項15記載の生体材料研磨材の製造方法。
16. The method according to claim 15, wherein high-toughness ceramic particles having a smaller particle size than the polishing abrasive grains are further fixed to the surface of the composite abrasive grains using a high-speed air current impact method. A method for producing a biomaterial abrasive.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7153196B2 (en) * 2000-04-21 2006-12-26 Nihon Microcoating Co., Ltd. Method of polishing using a polishing agent
JP2017013047A (en) * 2015-07-01 2017-01-19 株式会社神戸製鋼所 Coated particle

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