CN101351166B - 牙齿矫正丝及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种牙齿矫正丝及其制造方法，特别涉及一种对人体无害且能持续保持牙齿颜色的牙齿矫正丝及其制造方法。本发明的牙齿矫正丝包括：由形状记忆合金制成的金属丝、沉积在所述金属丝表面的银膜、沉积在所述银膜表面，用于防止所述银膜变色的高分子化合物膜。

Description

牙齿矫正丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种牙齿矫正丝及其制造方法，特别涉及一种对人体无害的，且能够持续保持牙齿颜色的牙齿矫正丝及其制造方法。
背景技术
随着牙周炎的发展，牙周组织会受到损伤，进而使齿槽骨从牙龈边开始依次受到损伤而逐渐被消失。在此过程中，患上牙周炎部分的牙齿会动摇。这一症状就是所谓的齿槽脓漏。通常，对如此患上齿槽脓漏症的牙齿的治疗方法如下：牙齿动度大而没有希望可留下的牙齿就可拔掉，但对于有希望可以留下的牙齿就可把该牙齿和与之相邻的动度小的牙齿一起固定。
在固定相邻的多个牙齿时，一般使用金属丝。这是一种利用金属丝的弹性，用所述金属丝缠上欲固定的多个牙齿，而后对所述多个牙齿施加由金属丝的弯曲或拉伸所引起的负荷，并利用该负荷固定牙齿的方式。
这种方式在把金属丝依次缠在需要固定的牙齿上时需要一定的劳力，而且随着增加的负荷，患者经常会感到疼痛，并苦于不适感。而且，当张开嘴时，金属丝会露在正面，因此有损于雅观。
于是，人们最近提出了利用形状记忆合金来固定牙齿的方法。这种方法是预先对由形状记忆合金制成的细丝状矫正部件进行热处理，以使其母相状态下具有所期望的形状，即具有解剖学上整齐的牙齿排列形状，而后，在低温环境中按照患者的牙齿排列，将所述矫正部件安装到患者的牙齿上，并将其加热使之恢复原状，并借助矫正部件的弹性来固定牙齿的方法。
图1a是现有牙齿矫正丝的结构示意图。
如图1a所示，牙齿矫正丝10在外形上同一般的细丝相似，但其内部形状和一般的细丝不同。下面参照图1b简略说明其形状及制造方法。
图1b是图1a所示牙齿矫正丝中“A”部分的剖面图。
如图1b所示，现有牙齿矫正丝10由金属丝11和形成在所述金属丝11表面上的铁氟龙沉积膜13构成。所述金属丝11可以是普通的金属丝或者由形状记忆合金制成的金属丝。而且，所述铁氟龙沉积膜13可通过各种沉积方法沉积在所述金属丝11的表面上。所形成的所述铁氟龙沉积膜13近似于牙色。
如上所述，现有技术中为了表现出牙色，制作牙齿矫正丝时在金属丝表面上形成铁氟龙沉积膜，而所述铁氟龙正由于对人体的有害性而引起广泛的争议。因此，提出对人体无害的牙齿矫正丝是亟需本领域解决的课题。
发明内容
鉴于上述背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种牙齿矫正丝及其制造方法，其可以持续保持牙色，并对人体无害。
为了达到上述目的，本发明提供的一种方案为：本发明的牙齿矫正丝包括由金属合金制成的金属丝；沉积在所述金属丝表面上的银膜；沉积在所述银膜表面上、用来防止所述银膜变色的高分子化合物膜。
所述银膜和高分子化合物膜之间可进一步包括由硅烷类材料制成的粘合促进膜。
本发明提供的另一种方案的牙齿矫正丝包括：由金属合金制成的金属丝；沉积在所述金属丝表面上的银膜；沉积在所述银膜表面上的氧化金属膜；以及沉积在所述氧化金属膜上的高分子化合物膜。
所述的金属丝由镍钛合金、不锈钢、镍钴合金、镍铬合金、钛合金中任何一种构成。
所述的高分子化合物膜是通过聚对二甲苯的沉积来形成的。优选地，所述的聚对二甲苯的厚度范围介于0.1μm～100μm之间。
另外，要对所述的银膜进行等离子处理，借以提高其粘合性。而在所述的等离子体处理中，用来产生等离子的气体优选采用氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)中的任何一种或者至少二种的混合气体。
所述的氧化金属膜是由ITO、ZnO、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、GeO2、 Y2O3、La2O3、HfO2、CaO、In2O3、SnO2、MgO、WO2或WO3中选择的任何一种金属氧化物沉积到所述银膜上形成的。优选地，所述的氧化金属膜具有10 ～1μm的厚度。
所述的氧化金属膜是由利用等离子体的溅镀法、电子束蒸发沉积法、热真空气相沉积法、离子镀法或浸渍法中的任何一种方法形成的。
同时，本发明还提供一种牙齿矫正丝的制造方法，其包括以下步骤：用形状记忆合金制造金属丝；在所述被制成的金属丝表面上镀银；在所述银膜表面上沉积聚对二甲苯以形成高分子化合物膜。
在沉积所述聚对二甲苯之前，还包括用来提高所述银膜与所述高分子化合物膜之间粘合力的前处理步骤，所述的前处理步骤包括对所述的银膜表面进行清洗的步骤及增粘(AP，adhesion promotion)的步骤。
而且，为了提高所述高分子化合物膜的粘合性，对所述的银膜进一步进行等离子体处理步骤。
同时，根据本发明提供的另一技术方案的牙齿矫正丝的制造方法，其包括以下步骤：用形状记忆合金制造金属丝；在所述被制成的金属丝表面上镀银；在所述银膜表面镀上金属氧化物以形成氧化金属膜；在所述氧化金属膜表面上沉积聚对二甲苯以形成高分子化合物膜。
所述的银膜是由热真空气相沉积法、离子镀法、化学气相沉积法、等离子沉积法或镀金法中的一种方法形成的。
而且，在所述的聚对二甲苯沉积步骤中，使用C(二氯对二甲苯，Di-chloro-para-xylylene)型二聚体、N(二对二甲苯，Di-para-xylylene)型二聚体、D(四氯对二甲苯，Tetra-chloro-para-xylylene)型二聚体、F(八氟-[2，2]对二甲苯，Octafluoro-[2，2]para-xylylene)型二聚体中的至少一种。
进一步，所述的聚对二甲苯的沉积步骤如下：将所述的二聚体在气化器中气化，以形成温度为100～250℃的气体；将所述气体通过550～750℃温度的电气炉，以使其分解成单体；在真空室中，在10～100毫托的压力下将所述单体沉积到所述金属丝表面上。
在所述金属膜表面上沉积聚对二甲苯以形成高分子化合物膜后，还可以进一步包括对所述矫正丝进行热处理的步骤。
其中，所述的热处理的温度为50℃～400℃，时间为1分钟～48小时。
具有如上所述结构及作用的本发明的牙齿矫正丝及其制造方法，由于其在牙齿矫正丝上沉积银膜后进一步沉积聚对二甲苯，因此可以防止用来表现牙色的银膜的变色，而且在其用在牙齿上的期间，可以给人以整体感，故可以减少人们对矫正器有损雅观而带来的厌恶感。
而且，由于聚对二甲苯沉积在最外层表面上，因此对人体无害并给予柔软的质感，可进一步提高配带性。
附图说明
图1是现有的牙齿矫正丝的结构示意图和其中部分的剖面图。
图2是本发明实施例所提供的牙齿矫正丝的结构示意图和其中部分的剖面图。
图3是本发明另一实施例所提供的牙齿矫正丝的结构示意图和其中部分的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明提供的牙齿矫正丝及其制造方法的较佳实施方式。
图2是本发明的实施例1所提供的牙齿矫正丝的结构示意图和其中部分的剖面图。图3是本发明的实施例2所提供的牙齿矫正丝的结构示意图和其中部分的剖面图。图2所示的牙齿矫正丝与图3所示的牙齿矫正丝在结构上并不相同，区别在于，图3所示的牙齿矫正丝进一步包括氧化金属膜23。
如图2a及图3a所示，牙齿矫正丝20在外形上和一般的细丝相差无几。但其内部结构上和一般的细丝不同，下面参照图2b及图3b，详细说明其形状及其制造步骤。
为了说明本发明的实施例1，图2b是显示在图2a中的牙齿矫正丝中“A”部分的剖面图。
如图2b所示，本发明的实施例1提供的牙齿矫正丝20包括长形金属丝21、沉积在所述金属丝21表面上的银膜23及沉积在所述银膜23表面上的高分子化合物膜25。
实施例1所提供的牙齿矫正丝在所述银膜23和所述高分子化合物膜25之间可以进一步包括用来提高所述银膜23和所述高分子化合物膜25之间粘合性的硅烷类粘合促进膜。
同时，为了说明本发明实施例2，图3b是显示在图3a中的牙齿矫正丝中“A”部分的剖面图。
如图3b所示，本发明实施例2所提供的牙齿矫正丝20包括：长形金属丝21、沉积在所述金属丝21表面上的银膜23、由金属氧化物沉积形成在所述银膜23表面上的氧化金属膜24、以及沉积在所述氧化金属膜24表面上的高分子化合物膜25。
进一步，本发明的实施例1及实施例2中，为了提高所述银膜23表面上沉积的高分子化合物膜25或氧化金属膜24的粘合性，优选对所述银膜23进行等离子体处理。而且，对所述银膜23进行等离子体处理时，用于产生等离子体的气体可以根据预定的工艺条件所变更，但优选使用氩气(Ar)、氧气(O2)或氮气(N2)中的任意一种或者前述多种气体中的至少两种以上的混合气体。
本发明的实施例1及实施例2所提供的所述金属丝21可由含有普通金属材料及形状记忆合金材料的金属合金来制造。用来制作所述金属丝21的金属合金材料可以是钛镍合金、不锈钢、镍钴合金、镍铬合金或钛合金。
在超出弹性范围下，如果对普通金属施加变形，即使将其加热或者冷却，也不会回到原状。然而，某些合金则在高温下成型为预定形状后，在室温下施加变形，然后将其加热时，就会返回到原来的形状。
这种现象称作形状记忆现象，这一现象的发生机理是合金把预定的形状以原子排列记忆。这种现象会发生在非扩散型相变合金上，高温下的母相原子排列在低温环境下也能被记忆，当重新回到高温时，就以原来的原子排列重新排列。
此现象就使合金在恢复原状的同时产生较大的作用力。由于产生作用力，形状记忆合金不仅可以用做感应元件，还可以用来夹紧机械部件。因此，可以通过由形状记忆合金制成的金属丝矫正牙齿。
由所述形状记忆合金材料及普通金属合金材料制成的金属丝21的表面上可以沉积银膜23，这是为了表现出和牙齿颜色相似的颜色。如上所述的本 发明的实施例1及实施例2所提供的银膜23可通过热真空气相沉积法、离子镀法、化学气相沉积法、等离子沉积法以或镀金法中的任意一种方式，将银沉积到金属丝表面来形成。
所述的银膜23表面上(本发明实施例1的情况下，请参见图2)或者氧化金属膜24的表面上(本发明实施例2的情况下，请参见图3)所形成的高分子化合物膜25是用来防止所述银膜23变色。所述高分子化合物膜25通过把聚对二甲苯沉积到所述银膜23表面或者氧化金属膜24表面来形成。
所述银膜23的表面(实施例1的情况下，请参见图2)或者氧化金属膜24的表面(本发明实施例2的情况下，请参见图3)上沉积的所述聚对二甲苯优选具有0.1μm～100μm的厚度。
据鉴定，所述聚对二甲苯对人体无害，可均匀地沉积到所述银膜23的表面，并具有良好的表面光泽性，触感柔软。因此，当配用沉积所述聚对二甲苯的牙齿矫正丝时，可以感受到良好的质感。
另外，在本发明的实施例1中，为了提高由所述聚对二甲苯的沉积形成的高分子化合物膜25与所述银膜23间的粘合力，所述高分子化合物膜25与所述银膜23之间可进一步包括硅烷类的粘合促进膜(图中未显示)。所述粘合力可通过所述硅烷类的粘合促进膜与所述高分子化合物膜25之间的相互作用而得到加强。
而且，在本发明的实施例1及实施例2中，为了提高所述银膜23对高分子化合物膜25的粘合力，所述银膜23可经由等离子体处理。
另外，请参见本发明的实施例2所提供的牙齿矫正丝的结构(如图3b所示)，所述银膜23与高分子化合物膜25之间具有氧化金属膜24。所述氧化金属膜则由选自ITO、ZnO、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、GeO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CaO、In2O3、SnO2、MgO、WO2或WO3中的一种金属氧化物沉积到所述银膜上而形成。
在所述银膜23表面上沉积形成的所述氧化金属膜24优选具有10 ～1μm的厚度，而为了形成如上厚度的氧化金属膜24，可以采用利用等离子体的溅镀法、电子束蒸发沉积法、热真空气相沉积法、离子镀法或浸渍法中的任意一种方法。
由上述结构构成的本发明的实施例1及实施例2所提供的牙齿矫正丝的 制造方法如下。
首先，根据本发明的实施例1及实施例2，从金属合金-钛镍合金、不锈钢、镍钴合金、镍铬合金或钛合金中选取一种材料制作金属丝21。如此制作的金属丝21具有弹性和拉伸力。
所述金属丝21制成后，本发明的实施例1及实施例2均对所述金属丝21的表面沉积银膜23。所述银膜23通过热真空气相沉积法、离子镀法、化学气相沉积法、等离子沉积法或镀金法中选用某一种方式将银沉积形成。如此将所述银膜23沉积到所述金属丝21表面，可以使牙齿矫正丝20表现出牙色。
所述银膜23沉积到所述金属丝21表面后，在本发明的实施例1所提供的方法中，在所述银膜23的表面沉积聚对二甲苯，以形成如图2b所示结构的高分子化合物膜25。如此沉积聚对二甲苯形成高分子化合物膜25，可以防止所述银膜23的变色，进而形成对人体无害的牙齿矫正丝。
另外，根据本发明的实施例1，在沉积聚对二甲苯以形成所述高分子化合物膜25之前，可进行预定的前处理步骤，从而提高所述银膜23和所述高分子化合物膜25之间的粘合力。
所述前处理步骤包括：清洗所述银膜23表面以改性所述表面的步骤；用于在所述银膜23的表面形成粘合促进膜(图中未显示)的增粘步骤。
所述粘合促进膜可通过把硅烷类材料在真空状态下沉积到所述银膜23表面来形成。而且，对所述银膜23施以等离子体处理过程，从而可进一步提高所述银膜23对所述高分子化合物膜25的粘合性。
另外，根据本发明实施例2的牙齿矫正丝的制造中，如图3b所示，所述银膜23的表面并不直接沉积所述高分子化合物膜25，而在两者之间进一步形成由金属氧化物沉积的氧化金属膜24。然后，在所述氧化金属膜24的表面沉积聚对二甲苯，以形成高分子化合物膜25。另外，在所述银膜23的表面沉积所述氧化金属膜24之前，先对所述银膜23进行等离子体处理，据此可进一步提高所述氧化金属膜24对所述银膜23的粘合性。
所述银膜23表面上的所述氧化金属膜24可通过由ITO、ZnO、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、GeO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CaO、In2O3、SnO2、MgO、WO2、WO3中选取的任意一种材料沉积到所述银膜上而形成。所述的银膜 23表面上的所述氧化金属膜24优选具有10 
Figure S2006800495370D00081
～1μm的厚度范围，而为了形成具有如上厚度的氧化金属膜24，可采用利用等离子体的溅镀法、电子束蒸发沉积法、热真空气相沉积法、离子镀法或浸渍法中的任意一种方法。
根据本发明的实施例1及实施例2所执行的所述聚对二甲苯的沉积步骤，优选使用C(二氯对二甲苯)型二聚体、N(二对二甲苯)型二聚体、D(四氯对二甲苯)型二聚体、F(八氟-[2，2]对二甲苯)型二聚体中的一种或其中至少两种二聚体的混合物。
下面，对所述聚对二甲苯的沉积方法简单说明如下。首先，将所述至少一种二聚体在气化器内气化成100℃～250℃气体。然后，将所述经过气化的二聚体通过550℃～750℃的电气炉，使所述二聚体分解成单体。而后，在真空室内将所述单体的压力保持在10～100毫托的条件下，将所述单体沉积到所述金属丝表面，以此将高分子状态的聚对二甲苯沉积到所述金属丝上。
另外，根据本发明的实施例2，将所述氧化金属膜24表面上沉积聚对二甲苯以形成高分子化合物膜，从而完成牙齿矫正丝后，可进一步包括将所述牙齿矫正丝热处理的步骤。如此经过热处理后，所述牙齿矫正丝各结构部分之间的结合力得到进一步的加强，从而提高矫正丝的总体强度。所述热处理可在50℃～400℃的温度下执行，执行时间为1分钟～48小时。
本发明的实施方案并不限于上述实施例，在不脱离本发明精神的范围内可具有不同的实施方式，前面所述实施例仅供本领域的普通技术人员完整地理解本发明的范畴，并为了本发明公开的完整性而提供的。

Claims (19)

1.一种牙齿矫正丝，其特征在于，包括：
一由金属合金制成的金属丝；
一沉积在所述金属丝表面的银膜；和
一沉积在所述银膜表面，用于防止所述银膜变色的高分子化合物膜，所述的高分子化合物膜是由聚对二甲苯沉积形成的。
2.根据权利要求1所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的银膜与所述的高分子化合物膜之间还进一步包括硅烷类粘合促进膜。
3.一种牙齿矫正丝，其特征在于，包括：
一由金属合金制成的金属丝；
一沉积在所述金属丝表面的银膜；
一沉积并形成在所述银膜表面的氧化金属膜；和
一沉积在所述氧化金属膜上的高分子化合物膜，所述的高分子化合物膜是由聚对二甲苯沉积形成的。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的金属丝由镍钛合金，或不锈钢，或镍钴合金，或镍铬合金，或钛合金制成。
5.根据权利要求1～3中任何一项所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的聚对二甲苯的厚度范围为0.1μm～100μm。
6.根据权利要求1～3中任何一项所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的银膜是经过等离子体处理，从而其粘合性得到提高的银膜。
7.根据权利要求6所述的牙齿矫正丝，其特征在于，在所述的等离子体处理中，用于产生等离子体的气体选自氩气、氧气、氮气中的一种或者其中至少二种的混合气体。
8.根据权利要求3所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的氧化金属膜是由选自ITO、ZnO、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、GeO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CaO、In2O3、SnO2、MgO、WO2或WO3中的一种金属氧化物被沉积到所述银膜上形成的。
9.根据权利要求8所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的氧化金属膜的厚度为
Figure FSB00000279888500021
10.根据权利要求9所述的牙齿矫正丝，其特征在于，所述的氧化金属膜是由利用等离子体的溅镀法、电子束蒸发沉积法、热真空气相沉积法、离子镀法或浸渍法中的一种方法形成的。
11.一种牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，包括步骤：
用形状记忆合金制造金属丝；
在所述的被制成的金属丝表面上镀银以形成银膜；
在所述的银膜表面上沉积聚对二甲苯，以形成高分子化合物膜。
12.根据权利要求11所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，在沉积所述的聚对二甲苯之前，还包括用来提高所述的银膜与所述的高分子化合物膜之间粘合力的前处理步骤。
13.根据权利要求12所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，所述的前处理步骤包括：对所述银膜表面进行清洗步骤以及增粘步骤。
14.根据权利要求12所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，对所述的银膜进一步进行等离子体处理，以提高所述银膜对所述高分子化合物膜的粘合性。
15.一种牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，包括步骤：
用形状记忆合金制造金属丝；
在所述的被制成的金属丝表面上镀银以形成银膜；
在所述的银膜表面镀上金属氧化物以形成氧化金属膜；
在所述的氧化金属膜表面上沉积聚对二甲苯，以形成高分子化合物膜。
16.根据权利要求11、12、15中任何一项所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，所述银膜是通过热真空气相沉积法、离子镀法、化学气相沉积法、等离子沉积法或镀金法中的一种方法形成的。
17.根据权利要求11或15所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，所述的聚对二甲苯沉积步骤利用C型，即二氯对二甲苯型、或N型，即二对二甲苯型、或D型，即四氯对二甲苯型、或F型，即八氟-[2，2]对二甲苯型二聚体中的至少一种。
18.根据权利要求15所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，在所述的氧化金属膜表面上沉积聚对二甲苯以形成高分子化合物膜后，还包括对所述的矫正丝进行热处理的步骤。
19.根据权利要求18所述的牙齿矫正丝的制造方法，其特征在于，所述的热处理温度为50℃～400℃，时间为1分钟～48小时。
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