歯科領域で使用される埋没材を学ぼう！

埋没材の種類

【生徒さん】: 先生、歯科領域で使われる埋没材について教えてください！

【ころちゃん先生】: 埋没材は、歯科領域で重要な役割を果たしています。
主に鋳造用埋没材、耐火模型材、ろう付け用埋没材の3種類があります。

埋没材の主成分

【生徒さん】: なるほど。埋没材の主成分は何ですか？

【ころちゃん先生】: 主成分は耐火性のシリカです。結合材が配合されることで鋳型の形状を維持します。結合材には、石膏やリン酸塩が用いられます。

シリカの利点

【生徒さん】: どうしてシリカが使われるんですか？

【ころちゃん先生】: シリカは高い耐火性を持っているため、鋳造時に熱による影響を受けにくい素材です。また、シリカは石英やトリジマイト、クリストバライトなどの多形を持っています。

【生徒さん】: 鋳造用埋没材に求められる性質って何ですか？

鋳造用埋没材に求められる性質

【ころちゃん先生】: 鋳造用埋没材に求められる性質は以下の通りです：

十分な耐熱性が必要
合金の鋳造収縮を補償する膨張性が必要
粉末の粒度は微細であることが望ましい
鋳造圧に耐える機械的強さを持ち、ひび割れなどが起こらないことが必要
鋳造時に有毒なガスを発生しないことが必要
鋳型の空洞部分に対して適切な通気性
があることが必要
7. 鋳造完了後に容易に鋳型を壊すことができ、鋳造体表面に付着しないことが必要。

【生徒さん】: 埋没材の膨張機構って何ですか？

埋没材の膨張機構

【ころちゃん先生】: 膨張機構には、硬化膨張、吸水膨張、熱膨張の3つがあります。硬化膨張は、石膏やリン酸塩系埋没材の硬化反応によって生じます。熱膨張は、加熱によって発生し、埋没材の成分によって差があります。例えば、クリストバライト含有埋没材は、石英埋没材に比べて大きな熱膨張を示します。

【生徒さん】: どうして埋没材の膨張が必要なのですか？

埋没材の膨張が必要な理由は何か？

【ころちゃん先生】: 素晴らしい質問ですね！埋没材の膨張が必要な理由は、鋳造過程で金属が冷えると収縮する性質があるためです。この収縮によって、鋳型の中で空洞ができたり、鋳造物が不完全な形状になることがあります。

膨張する埋没材を使用することで、金属が冷えて収縮する際に、埋没材が適切に膨張し、金属と鋳型の間の隙間を埋める役割を果たします。これにより、鋳造物が正確な形状に仕上がる可能性が高まります。

例えば、バルーンを膨らませる時を想像してみてください。空気を抜くとバルーンが収縮しますよね？しかし、もしバルーンの中に何か柔らかい素材が入っていて、空気が抜けるにつれてその素材が膨らむとしたら、バルーンは形を維持し続けることができます。埋没材の膨張も同じような役割を果たしているのです。金属が冷えて収縮することに対抗する力を提供し、鋳造物の形状を維持するのに役立ちます。

【生徒さん】: クリストバライト系埋没材の加熱膨張に最も寄与するものは何ですか？って過去問があったんですけど、これを解説してください。

クリストバライト系埋没材の加熱膨張に最も寄与するものは何か？

【ころちゃん先生】: いいですよ！クリストバライト系埋没材の加熱膨張に最も寄与するものは、クリストバライト自体の熱膨張特性です。クリストバライトは、シリカ（SiO2）の一種で、石英やトリジマイトなどと同様に耐火性を持っています。

クリストバライトは、熱によって相転移が起こると、その結晶構造が変化し、膨張します。この相転移に伴う膨張は、石英埋没材に比べて大きく、鋳造時の金属の収縮をより効果的に補償することができます。

例えば、氷を温めると水になり、さらに温めると蒸気になるように、物質は熱を加えることで相転移を起こします。クリストバライトも同様に、熱を加えることで結晶構造が変化し、膨張するのです。この特性が、クリストバライト系埋没材の加熱膨張に大きく寄与していると言えます。

【生徒さん】: 先生、これらの埋没材はどのように使われますか？

埋没材はどのように使われるのか？

【ころちゃん先生】: 埋没材は、鋳型の作成や鋳造、ろう付けのプロセスで使用されます。それぞれの用途に応じて、適切な種類の埋没材が選ばれます。たとえば、低・中溶合金用の石膏系埋没材は鋳造温度が低い場合に使用され、高溶合金用の非石膏系埋没材は鋳造温度が高い場合に使用されます。

【生徒さん】: 石膏系埋没材を用いて鋳造できるのはどれなんですか？って過去問もあったんですけど、解説をお願いできますか？

石膏系埋没材を用いて鋳造できるのはどれなのか？

【ころちゃん先生】: 石膏系埋没材は、主に低・中溶合金の鋳造に使用されます。これは、石膏系埋没材は700℃以上に加熱すると結合性を失い、強度が低下するためです。

低・中溶金属には、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウムなどが含まれます。これらの金属は、石膏系埋没材が適切な温度範囲内で鋳造することができます。それに対して、高温鋳造用埋没材は、高溶解度の合金（チタン、コバルトクロム合金など）の鋳造に使用されます。

だから、石膏系埋没材を用いて鋳造できる主な合金は、
・金合金
・金銀パラジウム合金
などの低・中溶合金です。これらの合金は、石膏系埋没材の耐熱性が十分に対応できる範囲内で鋳造されますよ。

ころちゃん

歯科医師・歯学博士

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