モデリングコンパウンド印象材と新しい熱可塑性高分子印象材の特性について

〔原著〕松本歯学15：303・−309，1989         key wordS：印象材一熱可塑性一高分子一物性

モデリングコンパウンド印象材と新しい

熱可塑性高分子印象材の特性について

杉 江 玄 嗣   洞 沢 功 子   永 沢 栄   高 橋 重 雄

松本歯科大学 歯科理工学教室（主任 高橋重雄教授） 松本歯科大学 橋本京一 歯科補綴学第1講座（主任 橋本京一教授）

平嶺勝嗣 外山恵一 金子万造

       横浜市開業

On the Characteristics of Modeling Compound Impressinon Materials and a New High Polymer Thermoplastic lmpression Material

GENJI SUGIE NORIKO HORASAWA

SAKAE NAGASAWA SHIGEO TAKAHASHI

1）幼αγ伽en’（ゾDθ〃》α1 Technology， MatSU〃20；O Dental CO〃ege

         ￠万ばごPrOf＆Taha乃ash i）

KYOlCHI HASHIMOTO

1）ePartment〔ゾComPleteα加！Partial Denture Prosthodonti（S， Matsumoto I）ental College       （（）hiefご」PrOfκHtzshi〃zoto）

KATSUJI HIRAMINE KEIICHI TOYAMA and MANZOU KANEKO

       Kanagawa Pref

Summary

  Currently marketed modeling compo皿d impression materials， and a new thermo− plastic high polymer impression material， were compared in tems of their themoplastic characteristics， and their physical and mechanical properties． The twelve kinds of modeling compounds used included both Japanese and foreign products． The new material consists of poly capryl lactone． It must be softened at 72−82℃， but can be used for taking impres・ （1989年12月9日受理）

304 _{杉江他：モテリングコンパウンド印象材と新しい熱可塑性高分子印象材の特性について} sions at 48：C， It has higher compressive strength and Young’s modulus， but less elasticity than conventional modeling compounds． Its thermal conductivity in low、 and its specific heat high． From these factors it is concluded that the new impression material is suitable for a variety of applications including impressions for an individual tray， for complete dentures、 or for determining the occlusal relation． 緒 言  熱可塑性印象材のモデリングコンパウンドは， 加圧印象が可能な印象材として1844年以来使用さ れている．筋形成による機能印象で表現される粘 膜面形状は口腔内での義歯の安定と咀噌時の適切 な位置の維持にとってかかせないものである．こ のような印象操作のできる印象材は他に見られな い特性である．これらの印象材についてぱ多くの 製品が市販されているにもかかわらず，橋本など により臨床の手引きに示される解説1”−5）がある．し かし，その特性についての報告6−”8）ぱ少ない．本報 は，これらの製品と温度特性，機械的性質ならび に操作性の性質を検討するとともにポリカプロラ

クトンを主成分とした高分子材料Modeling

material 55の印象材としての性質について比較 した．  Modelling material 55は，モデリングコンパウ ンドと温度特性が若干異なる点があるが，乾熱加 温により容易に軟化され，筋形成により顎堤と軟 組織の機能印象が容易に採得され，表面が滑沢な 石膏模型が得られ，臨床上での利点も高いと考え 報告する．

材料と方法

1．実験材料  実験に用いた材料は，表1に示すように市販の 熱可塑性印象材モデリングコンパウンド12種およ 表1：実験に使用した製品と略号 製品名 略号 製品名 略号 GC modelling soft

GMS

_{Kerr  green}

KGN

GC   medium

GMM

Kerr   gray

KGY

GCTray compound

GTC

Kerr    red

KRE

GC Iso compound

GIC

Kerr   white

KWH

GC Peri compound

GPC

Kerr   black

KBL

GC Bite compound

GBC

Shofu medelling

SMC

M．D．E．インプデン

M55

MM55

び熱可塑性高分子材料インプデンMM55である． 以下、これらの材料は記号で記述する．図1は印 象材M55と乾熱加温器である． 2．実験方法  試験片の作製ぱ，50±5℃で軟化した試料を金 型に圧接し室温まで放冷した後，過剰部分を削り 取り型面と平行になるように調製した．また，熱 可塑性高分子材料については，乾熱加温器内で 73∼83℃10分間加温軟化した後，55℃温水中で金 型に圧接した．試験片は，金型に圧接作製してか ら24時間以上室温で経過した後に実験に使用し た．加圧短縮試験は直径10 mm，高さ6mmの試 図1：新熱可塑性印象材インプデソMM55   の材料と軟化用ホットプレート 図2：各温度における加圧短縮率測定装置

松本歯学 15（3） 験片に調製した．加圧短縮試験は，図2に示すよ

うに測定温度に調節した水槽内にDigimatic

indicator IDC−543（Mitutoyo社製）を装着した 定荷重試験器で，2kgf｛19．6N｝の定圧を10分間 試験片に加えた場合の高さの変化を測定した．短 縮率は次の式で算出した．        10分間加圧後の変化  加圧短縮率＝        ×100          試験片の高さ  M55は乾熱加温器内に10分間保温した後，測定   1989       305 温度水槽内に10分間保持し，2kgf定圧を10分間 加え，加圧短縮率を測定した．

 圧縮試験は，高さ12mm，直径6mmの円柱状

の試験片を作製し，23±2℃の実験室中でオート グラフIS−5000（島津製作所製）を用いてLord speedO．5mm／minで行ない荷重ひずみ曲線を描 記した．耐力，弾性率は荷重ひずみ曲線より算出 した．  細線再現性，石膏模型表面あらさは，ISO1563ア kg／．．・ 10  5 Xlos k％。・ 250 200 150 100 50 GMS GMM GTC G｜C GPC GBC SMC KGN KGY KRE KWH KBL M55     図3 各製品の圧縮強さ，耐力，およびヤング率 表2：熱可塑性印象材の性質 製品名 圧縮強さ kgf／cm2  耐力   弾性率  石膏模型面 細線再現性  熱伝導率   比熱 kgf／cm2×1Crkgi／cm2アラサRa  μ  kca】／m／℃／H kca】ノ℃／kg

GMS

GMM

GTC

GIC

GPC

GBC

SMC

KGN

KGY

KRE

KWH

KBL

M55

26．6（4．4） 79．8（ 2．2） 54．3（ 3．5） 19．1（ 3．7） 100．9（23．0） 85．6（ 8．3） 168．5（21．5） 2ユ0．0（32．3） 268．4（20．7） 210．0（24．2） 231．2（20．6） 265．0（27．5） 219．2（20．7）  9、1（3．3） 47．1（ 1．4） 33．0（4．6）  8．4（ 1．5） 70．4（13．2） 41．0（ 3．6） 134．5（15．2） 143．2（19．2） 219．4（16．0） 150．4（20．0） 168．5（16．5） 195．3（14．4） 78．0（7．3） 0．7（0．3） 3．2（0．3） 3．3（0．4） 0．5（0．1） 4．1（0．9） 2．6（0．2） 8．8（0．3） 6．9（1、5） 10．4（0．8） 8．4（1．1） 8．3（0．5） 9．8（0．4） 2．5（0．4） 3．4 3．2 3．0 1．6 3．4 3．0 3．0 3．0 3．4 3．0 3．4 3．8 2。0 50 75 50 75 75 50 0．35 0。31 0．45 0．34 0．39 0．31 0．36 0。33 0．25 0．44 0．40 0．26 0．21 0．3842 0．3004 0．4543 0．3349 0．3184 0．3144 0．4538 0．3920 0．2971 0．4355 0．3598 0．3068 0．6343 （ ）内はSD

306 杉江他：モデリングコンパウンド印象材と新しい熱可塑性高分子印象材の特性について ルジネート印象材の細線再現性試験を行ない，比 較検討した．  比熱，熱伝導率は熱定数測定装置PS−7（理学 社製）で測定した． 結 果 表2は各製品について測定した圧縮強さ，耐力， 弾性率，石膏模型面の中心線平均あらさ，細線再 現性の結果を示した．図3は各製品の圧縮強さ， 耐力，弾性率について棒グラフで比較した．  圧縮試験においてGMS， GICは可塑性が大き く破断は認められず，圧縮された状態を示した． 外国製品KGN， KGY， KRE， KWH， KBLは圧 縮強さ210∼268kg／cm2，耐力143∼219 kg／cm2を

示し，GMMと比較して約3倍，弾性率6．9∼

10．4×103kg／cm2となっている． GMM， GPC， GBCは圧縮強さ80∼101 kg／cm2，耐力47∼70 kg／cm2，弾性率3．2∼4．1×103 kg／cm2と類似して いる．M55は，圧縮強度219 kg／cm2，耐力78．Okg／ cm2と大きな値を示し，弾性率2．5×103 kg／cm2と 小さな値を示している．  図4は，細線再現性試験の結果を示し1ヒ．  ISO−1563の規格に準じて作成したマコールセ ラミックのけい線ブロックは，50±・8μ，20±4 μ，75±8μの溝となっている．GMM， KGN， M55は，50μ， KWH， KBLは75μまで確認され た．GBCは75μ， M55は50μのけい線を明確に再 現した波形を示している．20μの溝は，圧接により 押しつぶされた辺縁像を示し，再現されていない． 中心線平均あらさは，モデリングコンパゥンドに おいて3．0−−3．4μを示しているが，GICは1．6μ と小さな値となっている．これは，石膏の発熱反 応により表面が軟化され，溶融された状態となり， 石膏表面が，ワックスコーティングされた状態を 呈していることに原因している．M55は賦形材を 含有しない高分子材料の特性から2．0μと他の製 品より小さく滑沢な面を呈している．  各製品の短縮率の測定は，JIS T−6504歯科用イ ンプレッションコンパウンド試験法と各温度の水 中で10分間荷重することによる経時的変化につい て比較を行なった．  規格の試験方法は所定の温度に10分間加温した 後室温において荷重を加える．図5は，45℃にお けるGMMの規格試験法との比較結果である．水 中浸漬30秒後より軟化し始め2分後には規格法に よる15秒後の値と一致し，5分以降10分後の加圧 I       I 1

一マコール原型…一≡・量……  一＝一

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松本歯学 15（3）1989 短縮率は一致している．この結果より本実験の短 縮率は各温度の水中に10分間荷重した場合の寸法 変化から算出した．短縮率の測定は，37℃，40℃， 42．5℃，42．5℃以上，2．5℃間隔で60℃までの各温 度において行なった．日本製品，外国製品それぞ れについて材料と温度で分散分析を行なった結果 は，いずれの条件も有意性の差が認められた．各 材料の各温度における短縮率は，図6，7に示し た．GMS， GICを除いて各製品はJIS規格の37℃， 307 縮率は最大値に到達する．また42．5℃では，いず れの材料も50％以上の短縮率を示している．この 結果はすべてのモデリングコンパウンド製品につ いても同様の傾向を示した．室温から加温した場 合，M55は可塑性が発現する温度が57．5℃と他の 100        加 80        圧        45℃の加圧短縮率に合格している．M55は，乾熱縮6。        加温器（72℃∼82℃）内で10分間加熱保温し，各（x） 温度で測定した結果を示した．M55の短縮率は，  4° 48℃で78％／49℃で89％を示しモデリングコンパ       20 ウンドJIS規格45℃の短縮率より高い温度で軟化 した．  図8∼10は，GMM， KRE， M55の37∼50℃の 各温度における荷重時の経時的短縮率を比較し た．いずれの材料においても各温度浸漬5分で短

4苦〆

影

37’°4°’°42’5 ｪ4’Q° S7’R5°’°521；，55’°57’56°・° 図7：外国産製品，および新熱可塑性高分子印象   材に対する各温度の加圧短縮率 100 100

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         経 過 時 間（分） 図5 加圧短縮率に対するJIS規格試験法と本   実験で行った荷重法との比較 〔；騨888＝＝8＝：＝9＝＝＝＝ぴ＝二孝9＝⇒＝＝°＝＝° ＝9     ＿o＿一一一〇一一一一〇一一一一一゜一≡’ −°一一一 〇一一一一 a−一’“’° ξ1     一一’，（〉’一一一一（〉一”…o ，一，，潤￨一一’o’

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@3k過；。∼分、7 891°

図8：GMMにおける加温温度と加圧短縮率の経   時変化 100 加  80 庄 短 縮  60 率 （％）

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 37．0   40．0  42、5   45．0  47．5  50．0   52．5  55．0   57．5  60．0         測 定 温 度   （℃） 図6 国産製品に対する各温度の加圧短縮率 100

 80

加 圧 短 縮 60 率 （％）

 40

20 91 il ll亨          ＿＿o・．一一e−o−−o一一〇

1 2 3経4過；問（6分）7 8 9 1°

図9：KREにおける加温温度と加圧短縮率の経   時変化

308 杉江他：モデリングコンパウンド印象材と新しい熱可塑性高分子印象材の特性について モデリングコンパウンドと比較して高い値となっ ている．

 図11は，M55とGMMを軟化保温した状態か

ら，口腔内温度37℃における操作性を考慮して経 時的に短縮率を検討した結果である．M55では， 1分後83％，2分後81％，3分後80％，4分後54％， 5分後0．5％である．GMMでは，1分後70％，2 分後41％，3分後29％，，4分後9％，5分後5％ を示した．いずれの材料も約4分間まで37℃にお けるJIS規格の短縮率15％以下を示さない．しか し，M55では， GMMの2分後に比較して3分後 においても約80％と高い短縮率を示し操作時間が 長くなっていることが認められる． 考 察  歯科用印象材は，種類とその製品の数も増えそ れらの組成，性質にも種々なる改良が加えられて いる．熱可塑性印象材であるモデリングコンパゥ 100 加80 圧 短  60縮 率 （％）

 40

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3k。‥：。、7 89 1°

図10：M55における加温温度と加圧短縮率の経時 100 加 80 圧 短 縮  60 率 （％）

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20 変化

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ｲ。二．∴、5

図11：37℃における加圧短縮率に対する軟化後放   置時間の影響 ンドは，唯一の加圧により機能印象が可能な印象 材として長い時間使用されている．印象材として 多用されているアルジネート印象材は，口腔前庭 および下顎舌側の印象辺縁部の周囲組織の動きが 著しい部位，あるいは可動粘膜の大きい部位におい て顎骨形状の印象採得がされ難い．その結果とし て，義歯の安定と口腔内での適切な位置の維持は 失われる症例が多く見られる．しかし，モデリン グコンパウンドの印象はその操作性の煩雑さと作 業時間が長いという欠点がみうけられる．熱可塑 性印象材を評価するうえにおいて圧縮強さ，耐力， 弾性率の比較は印象採得操作時における変形に関 連する要因と考えている．  モデリングコンパウンドは用途からJIS規格に よる1種印象用と，II種トレー用と規定されてい るが，印象材の強度については規定がない．外国 製品のKGN， KGY， KRE， KWH， KBLは，そ れぞれの軟化操作温度が異なるが，耐力，弾性率 は同等である．日本製品SMCはこれらと同等で あるが，他の国産製品はいずれも小さい．また M55は耐力が大きく，弾性率は小さく柔軟性が認 められる．  熱可塑性印象材は特性として表面が硬化しても 内部まで同時に硬化が進行しない場合がある．撤 去時に生ずる大きなひずみは，次第に回復しよう とするエネルギーを残し，わずかな温度変化に よっても変化する原因となっている．熱伝導率は， モデリングコンパウンドGMMO．31 kcal／m／℃／ HとM550．21 kcal／m／℃／Hと異なる値を示し ている．M55は軟化時に十分な時間が必要である が，いったん軟化された後は，熱伝導率が小さい ことから保温性にすぐれ，表面温度と内部温度の 間には差が認められる．GPC， KGYは42．5℃から 40℃にかけ急激に短縮率に差が認められるが，他 の製品は40∼45℃の温度変化の中で短縮率が増大 している．このような性状はモデリングコンパウ ンドが十分に硬化するまで時間をかけ，早期撤去 による変形に注意しなければならない．M55で は，48℃，78．1％，47．5℃，20．3％と0．5℃という わずかな温度変化により短縮率に大きな差が認め られることから硬化に際して内部応力の緩和によ る変形が少ないことが示唆されている．また図11 に示すように操作時間に余裕があり十分な機能印 象が可能である．しかしながら，モデリングコン

松本歯学 15（3）1989 パウンドは模型用材料が硬化中に発熱することに よりコンパウンドが軟化し石膏が自由に硬化膨張 できることから模型口蓋部における変形はおこら ないとしている9）．このことから軟化開始温度が 高いM55では，石膏の硬化時膨張が抑制され，模 型上顎口蓋部での変形がおこる可能性が示唆され る．また，モデリングコンパウンドは，湯中に浸 漬することにより構成成分が溶け出したり，加熱 により樹脂成分の燃焼により材質変化をきたすこ とがある．この点単一成分であるM55は乾熱器内 での軟化と保温を行なう方式により常に均一な可 塑性が保たれる．熱可塑性材料は，加熱冷却にお ける膨張収縮の大きさは避けられないが，印象材 の特性から臨床の場で有効に利用される材料と考 えられる． 結 論  市販の熱可塑性印象材のモデリングコンパウン ド印象材とポリカプロラクトンを主成分とする熱 可塑性高分子印象材について温度特性，機械的性 質ならびに操作性を検討し，以下の結論を得た．  1．加圧短縮率はJIS−T6504に規定されている ように10分間軟化温度に浸漬した後に加圧した場 合と軟化温度の恒温水槽中に入れ，直ちに10分間 加圧した場合，同等の測定値が得られた．  2．モデリングコンパウンドはJIS規格45℃に おいては短縮率がいずれも85％以上（トレーコン パウンドは70以上85％以下）であったがM55は 48℃において同等の結果となった．  3．M55は，軟化温度が57．5℃で85％以上の短 縮率になるが，72∼82℃に加温軟化した場合は 48℃において85％以上の短縮率を示した．  4．外国製品は，圧縮強さ，耐力についてSMC を除いた国産製品と比較して約3倍，弾性係数も 約2．5倍と大きな値を示した．  5．M55は，外国製品より弾性係数が小さいが 309 国産製品に比較すると耐力が大きい．  6．M55は細線再現性が，50μで，石膏面の中 心線平均あらさは2．0μと小さく滑沢な面を呈し ている．  7．M55は，弾性率が小さく耐力が大きく，柔 軟性に富み，比熱が大きく，熱伝導率が小さいこ とから保温性があり一次トレー印象，総義歯の最 終印象，咬合採得など多目的な使用が可能である． 謝 辞  比熱，熱伝導率は富山県工業センター機械研究所 二口友昭先生に測定して頂きました．厚く感謝の意を 捧げます． 文 献 1）橋本京一（1979）モデリソグコンパウンド印象の  勘どころ．DE，50：1∼13． 2）橋本京一（1974）床縁の決め方（上）歯界展望，  44（1）：55∼64 3）橋本京一（1974）床縁の決め方（下）歯界展望，  44（2）：197∼205 4）渡辺宣孝（1988）総義歯の一次印象を考える一一一顎  堤のより的確な印象へのアプローチ．補綴臨床，  21（1）：83∼97 5）渡辺宣孝（1988）総義歯の一一次印象を考える私  の実際の一次印象   補綴臨床，21②：  201∼212 6）American Dental Association Specification  No．3for Impression Commpound（1956）Amer・  ican dental Association． Chicago． 7）Bevan， E． M．， and Smith． D． C．（1963）The prop−  erties of Impression compounds． Brit． Dent． J．  114：181∼185 8）Combe， E． C， and Smith， D． C．（1965）Further  studies on impression compounds． Dent． Pract．  15：292∼294 9）Phillips． R． W．（1975）”Skinner’s Science of  Dental Materials”7th ed（上）75∼82．医歯薬出  版，東京．