非金属クラスプ義歯用ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックの作製と物性

Fabrication and physical properties of glass-fiber-reinforced thermoplastics for non-metal-clasp dentures.

• Manamu Nagakura
• Yasuhiro Tanimoto
• Norihiro Nishiyama

抄録

近年、取り外し可能な部分入れ歯（ＲＰＤ）として、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を用いた非金属クラスプデンチャー（ＮＭＣＤ）が使用されるようになってきている。しかし，このようなRPDを使用した場合，剛性が低いために様々な組織に深刻な影響を与える可能性がある．本研究では，RPD用の高剛性ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック（GFRTP）を作製し，見掛け密度，動的硬度，曲げ特性などの物性を検討した．Eガラス繊維とポリプロピレンからなるGFRTPを射出成形法で作製した。ガラス繊維の含有量を0,5,10,20,30,40,50質量%とし，繊維含有量がGFRTPの物性に及ぼす影響を検討した．コントロールとして市販の義歯基材およびNMCDを用いた．その結果，実験的に得られたGFRTPの密度は理論密度と一致した．動的マイクロインデンテーション試験の結果，強化ガラス繊維の大部分がポリプロピレン中に埋め込まれているため，繊維含有量がGFRTPの表面特性（動的硬さ，弾性率など）に影響を与えないことが確認された．曲げ強さは、ガラス繊維の含有量を0〜50質量％に増加させると、55.8MPaから217.6MPaに増加した。また，曲げ弾性率はガラス繊維の含有量を0〜50質量％に増加させると1.75〜7.42GPaに増加した。すなわち，繊維含有量50質量％のGFRTPの曲げ強さは無強化ポリプロピレンの3.9倍，曲げ弾性率は4.2倍であった。これらの結果は、繊維強化が有益な効果をもたらすことを示唆しており、GFRTPは対照のものよりも物性が優れているため、NMCDに使用することができることを示唆している。 © 2016 Wiley Periodicals, Inc.J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 105B: 2254-2260, 2017.

Recently, non-metal-clasp dentures (NMCDs) made from thermoplastic resins such as polyamide, polyester, polycarbonate, and polypropylene have been used as removable partial dentures (RPDs). However, the use of such RPDs can seriously affect various tissues because of their low rigidity. In this study, we fabricated high-rigidity glass-fiber-reinforced thermoplastics (GFRTPs) for use in RPDs, and examined their physical properties such as apparent density, dynamic hardness, and flexural properties. GFRTPs made from E-glass fibers and polypropylene were fabricated using an injection-molding. The effects of the fiber content on the GFRTP properties were examined using glass-fiber contents of 0, 5, 10, 20, 30, 40, and 50 mass%. Commercially available denture base materials and NMCD materials were used as controls. The experimental densities of GFRTPs with various fiber contents agreed with the theoretical densities. Dynamic micro-indentation tests confirmed that the fiber content does not affect the GFRTP surface properties such as dynamic hardness and elastic modulus, because most of the reinforcing glass fibers are embedded in the polypropylene. The flexural strength increased from 55.8 to 217.6 MPa with increasing glass-fiber content from 0 to 50 mass%. The flexural modulus increased from 1.75 to 7.42 GPa with increasing glass-fiber content from 0 to 50 mass%, that is, the flexural strength and modulus of GFRTP with a fiber content of 50 mass% were 3.9 and 4.2 times, respectively, those of unreinforced polypropylene. These results suggest that fiber reinforcement has beneficial effects, and GFRTPs can be used in NMCDs because their physical properties are better than those of controls. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 105B: 2254-2260, 2017.

© 2016 Wiley Periodicals, Inc.