CN114514254B - 一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物、透明牙齿矫正装置的制造方法以及通过该方法来制造的透明牙齿矫正装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物、透明牙齿矫正装置的制造方法以及通过该方法来制造的透明牙齿矫正装置。所公开的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物包含由化学式1表示的第一光硬化性化合物100重量份、由化学式2表示的第二光硬化性化合物35至75重量份、由化学式3表示的第三光硬化性化合物15至65重量份、由化学式4表示的第四光硬化性化合物5至40重量份以及由化学式5表示的第五光硬化性化合物1至15重量份。
Description
技术领域
本发明公开了一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物、透明牙齿矫正装置的制造方法以及通过该方法来制造的透明牙齿矫正装置。更具体地，公开了一种能够提供具有优异的强度且不易破裂的透明牙齿矫正装置的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物、透明牙齿矫正装置的制造方法以及通过该方法来制造的透明牙齿矫正装置。
背景技术
透明牙齿矫正装置是指对热塑性的板状的透明的聚合物复合树脂(以下简称，树脂)进行热压成型，从而达成所需的牙齿移动的装置。
透明牙齿矫正装置没有像一般的矫正装置一样附着在牙齿上并突出且显眼的结构物或金属丝，且颜色几乎是透明的，因此与一般的矫正装置相比，在美观性上更胜一筹。有很多人想接受矫正治疗却不敢选择矫正治疗是因为他们担心将矫正装置附着在牙齿上会影响到他们的工作生活、人际关系以及自信心，但是透明牙齿矫正装置避免了这种负担，使得他们可以舒适地接受矫正治疗。
此外，由于装置的厚度较薄，佩戴舒适，并且当进食或刷牙时，可以暂时从口腔中取出，因此日常生活中的不适感明显减少。因此，由于错牙合在人口中非常普遍，公众对使用透明牙齿矫正装置进行矫正治疗的兴趣和需求必然很大，因此与透明牙齿矫正装置相关的市场规模也在不断扩大。
一种透明牙齿矫正装置，即热压成型的树脂通常被称为矫正器(aligner)，其通过在树脂的弹性限度内逐步实现牙齿在所述树脂中的移动来使其佩戴在患者口腔中，从而连续达成计划的牙齿的移动。为了获得这种效果，必须在用于对矫正器进行热压成型的牙列模型(摸具(mold))上逐步再现牙齿的移动模式。
作为在摸具(mold)上再现牙齿的阶段性的移动模式的方法，有以下两种方法。
首先是一种手动方式。取得患者牙列的石膏模型后，用钢丝锯将每颗牙齿从所述取得的石膏模型中一一分离出来，然后考虑牙齿的移动方向和树脂的弹性限度，使分离的单个牙齿适当地移动，然后用粘合剂或蜡将其固定在所述取得的石膏模型上。通过使用结果的石膏模型作为摸具来进行热压成型。当将如此获得的矫正器安装在患者口腔内时，通过树脂的弹性恢复力将实现在矫正器中的牙齿的下一阶段位置移动信息传递到牙齿，从而发生牙齿移动。
矫正器应佩戴足够长的时间，直到实际牙齿上出现其中实现的牙齿的移动(通常每天16至21小时，7至14天以上)。之后，为了获得用于下一阶段的牙齿移动的矫正器，再次取得患者的口腔印模，并且通过将牙科用石膏倒入其中来获得硬化的患者牙列的石膏模型，然后不断重复上述过程，从而获得所需的牙齿排列。
其次是一种基于3D扫描和3D打印技术的方式。使用扫描仪获得患者牙列的三维图像，并且使用该图像考虑所需的牙齿移动方向和树脂的弹性，然后使用计算机程序对阶段性的牙齿移动进行仿真。从第一个位置到最后位置逐步地实现单个牙齿的移动。之后，在每个阶段，一个接一个地使用三维打印机输出用于树脂的热压成形的摸具(mold)。对如此输出的摸具进行热压成型，从而获得用于牙齿移动的每个阶段的矫正器。
与手动方式相比，这种方式的优势在于无需反复召回患者取得印模，并且基于牙列的三维图像，对实现在计算机屏幕上的牙齿移动的每个阶段的仿真进行确认，从而可以提前确认并调整牙齿移动的设置是否合理。因此，可以与患者和医生，或医生和提供服务的公司就最终治疗结果和治疗过程进行沟通，从而提前防止可能发生的错误。这种方式的最具代表性的服务是Invisalign(Align Technology)。
如上所述，与一般的金属丝矫正装置相比，透明牙齿矫正装置具有优异的美观性和易用性，因此对想接受矫正治疗的人来说非常有吸引力。但是，现有的透明牙齿矫正装置存在挠曲强度、挠曲弹性模量以及挠曲断裂距离不令人满意的问题。
发明内容
技术问题
本发明的一实施例提供一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其能够提供具有优异的强度且不易破裂的透明牙齿矫正装置。
本发明的另一实施例提供一种透明牙齿矫正装置的制造方法，其包括制造所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物。
本发明的另一实施例提供一种通过所述透明牙齿矫正装置的制造方法来制造的透明牙齿矫正装置。
技术方案
本发明的一方面是一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其包含：
由以下化学式1表示的第一光硬化性化合物100重量份；
由以下化学式2表示的第二光硬化性化合物35至75重量份；
由以下化学式3表示的第三光硬化性化合物15至65重量份；
由以下化学式4表示的第四光硬化性化合物5至40重量份；以及
由以下化学式5表示的第五光硬化性化合物1至15重量份：
[化学式1]
R'CH2[C(CH3)(R)CH2]2CH2R'(R＝H或CH3,R'＝NHCO2CH2CH2O2CC(CH3)＝CH2)
[化学式2]
[化学式3]
CH2＝C(CH3)COOCH2CH2OH
[化学式4]
[化学式5]
CH2＝C(CH3)COO(CH2CH2O)3COC(CH3)＝CH2。
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含丙烯酸树脂0.5至5重量份。
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含光引发剂1至20重量份。
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含抗氧化剂0.1至2重量份。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以不包含颜料。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以不包含溶剂。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以具有300至800cps的粘度。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以是液相的、光硬化性的以及用于3D打印的。
本发明的另一方面提供一种透明牙齿矫正装置的制造方法，其包含：
制造所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的步骤S10；
通过对所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物进行3D打印来制造部分硬化的透明牙齿矫正装置的步骤S20；以及
通过完全硬化所述部分硬化的透明牙齿矫正装置来制造最终透明牙齿矫正装置的步骤S30。
本发明的另一方面提供
一种通过所述透明牙齿矫正装置的制造方法来制造的透明牙齿矫正装置。
有益效果
根据本发明的一实施例的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以提供一种透明牙齿矫正装置，其具有优异的强度且不易破裂，并主要由树脂形成而具有光滑的表面，因此不会损伤正常牙齿。
附图说明
图1为示出根据本发明一实施例的透明牙齿矫正装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述根据本发明一实施例的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物。
根据本发明一实施例的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物包含由以下化学式1表示的第一光硬化性化合物100重量份、由以下化学式2表示的第二光硬化性化合物35至75重量份、由以下化学式3表示的第三光硬化性化合物15至65重量份、由以下化学式4表示的第四光硬化性化合物5至40重量份以及由以下化学式5表示的第五光硬化性化合物1至15重量份:
[化学式1]
R'CH2[C(CH3)(R)CH2]2CH2R'(R＝H或CH3,R'＝NHCO2CH2CH2O2CC(CH3)＝CH2)
[化学式2]
[化学式3]
CH2＝C(CH3)COOCH2CH2OH
[化学式4]
[化学式5]
CH2＝C(CH3)COO(CH2CH2O)3COC(CH3)＝CH2。
所述第一光硬化性化合物可以是R＝H的异构体和R＝CH3的异构体以预定比例混合的混合物。例如，所述第一光硬化性化合物的分子式可以是C23H38N2O8，并且其分子量可以是470.56。
当所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物以及所述第四光硬化性化合物的含量分别在所述范围内时，可以制造一种透明牙齿矫正装置，其挠曲强度(flexural strength)优异，挠曲断裂距离(Elonggation at Break)长，且挠曲弹性模量(flexural modulus of elasticity)适当而不易破裂，并且其中大部分由树脂形成而具有柔软的表面因此不会损伤正常牙齿。
所述每个光硬化性化合物可以是UV(紫外线)硬化性的。
此外，相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含丙烯酸树脂0.5至5重量份。当所述丙烯酸树脂的含量在所述范围内时，可以改善透明牙齿矫正装置的整体物理性质(即，除了挠曲强度、挠曲断裂距离以及挠曲弹性模量之外的物理性质)。
所述丙烯酸树脂可以包含Dianal BR-83(三菱丽阳制造，玻璃化转变温度为105℃，重量平均分子量为40,000)、Dianal BR-87(三菱丽阳制造，玻璃化转变温度为105℃，重量平均分子量为25,000)、Dianal BR-60(三菱丽阳制造，玻璃化转变温度为75℃，重量平均分子量为70,000)、Dianal BR-77(三菱丽阳制造，玻璃化转变温度为80℃，重量平均分子量为65,000)或其组合。
此外，相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含光引发剂1至20重量份。当所述光引发剂的含量在所述范围内时，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的硬化时间适当，可以改善储存稳定性，并且硬化物(即，最终透明牙齿矫正装置)的表面不会长皱纹，可以获得光滑的表面。
所述光引发剂可以包含苯乙酮、苄基、安息香、二苯甲酮、2-苯甲酰基苯甲酸、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮、安息香甲醚、安息香异丙醚、安息香异丁香醚、安息香乙醚、4-苯甲酰基苯甲酸、2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、2-(1,3-苯并二氧戊环-5-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-苄基-2-(二甲基氨基)-4'-吗啉基苯基丁酮、(±)-樟脑醌、2-氯噻吨酮、4,4'-二氯二苯甲酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4-二乙基噻唑酮-9-酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、1,4-二苯甲酰基苯、2-乙基蒽醌、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、苯基锂(2,4,6-三甲基苯甲酰基)次磷酸盐、2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉基苯丙酮，2-异亚硝基苯丙酮，2-苯基-2-(对甲苯磺酰氧基)苯乙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦或其组合。
此外，相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含抗氧化剂0.1至2重量份。当所述抗氧化剂的含量在所述范围内时，可以在获得足够的抗氧化效果的同时不会对透明牙齿矫正装置的另一物理性质产生不利影响。
所述抗氧化剂可以包含2,6-二叔丁基对甲酚、4,4'-亚甲基双(6-叔丁基邻甲酚)等受阻酚类化合物；二辛基二苯胺、苯基α萘胺等芳香族胺类化合物；硫化合物；磷化合物；作为硫和磷的复合物的二烷基二硫代磷酸酯(例如，硫化脂肪、正十六烷基硫醚、二苄基二硫醚以及烷基二硫代磷酸酯)；二亚水杨基二氨基丙烷；双十二烷基硫代苯并咪唑；或其组合。
此外，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以不包含颜料。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以具有300至800cps(centipoise)的粘度。在本说明书中，“粘度”是指使用Brookfield公司的DV-Rheometer RPM(剪切速率(shear rate):25/s)在室温(25℃)下测量的粘度。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以不包含溶剂。但是，本发明不限于此，所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含溶剂。
所述溶剂可以包含乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇、水、甲二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、己二醇、丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、环己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、全氯乙烯、乙二醇一甲醚乙酸酯、甲苯、苯、乙醚、苯甲醇、甘油或其组合。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以进一步包含稳定剂和增塑剂等添加剂。
所述稳定剂可以包含二苯甲酮、草酰苯胺、苯并三唑、卤代苯并三唑、三嗪或其组合。
所述增塑剂可以包含甘油、丙二醇、聚乙二醇、乙二醇、山梨糖醇、甘露糖醇或其组合。
所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物可以是液相的(或悬浮液)、光硬化的以及用于3D打印的。
在下文中，将详细描述根据本发明一实施例的透明牙齿矫正装置的制造方法。
图1为示出根据本发明一实施例的透明牙齿矫正装置的制造方法的流程图。
参照图1，根据本发明一实施例的透明牙齿矫正装置的制造方法包含制造用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的步骤S10、通过对所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物进行3D打印来制造部分硬化的透明牙齿矫正装置的步骤S20以及通过完全硬化所述部分硬化的透明牙齿矫正装置来制造最终透明牙齿矫正装置的步骤S30。
在所述步骤S10中，在所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的组成范围内，可以适当地调节所述五种光硬化性化合物、所述丙烯酸树脂、所述光引发剂以及所述抗氧化剂的混合比例，以获得具有目标挠曲强度、挠曲断裂距离以及挠曲弹性模量的透明牙齿矫正装置。
所述步骤S20可以由3D打印机执行，并且在3D打印过程中，通过连续或间歇地向经打印的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物照射紫外线来使所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物部分硬化，从而形成透明牙齿矫正装置的形状。在本说明书中，“部分硬化(partial curing)”是指40％至90％的硬化率。
在所述步骤S30中，通过使用单独的硬化装置来完全硬化所述部分硬化的透明牙齿矫正装置，从而制造最终透明牙齿矫正装置。在本说明书中，“完全硬化(completecuring)”是指99％至100％的硬化率。
在下文中，将详细描述通过所述透明牙齿矫正装置的制造方法来制造的透明牙齿矫正装置。
所述透明牙齿矫正装置具有优异的机械物理性质(高挠曲强度、高挠曲断裂距离以及适当水平的挠曲弹性模量)和高透明度。
在下文中，将举出以下实施例对本发明进行描述，但本发明不限于以下实施例。
实施例1-1至1-9和比较例1-1至1～8：用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的制
造
制造了一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其包含：作为光硬化性化合物，由所述化学式1表示的二甲基丙烯酸氨基甲酸酯(Cas No：72869-86-4，R＝H的材料和R＝CH3的材料的混合物，分子式：C23H38N2O8)(PP1)、由所述化学式2表示的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(Cas No.41637-38-1)(PP2)、由所述化学式3表示的甲基丙烯酸羟乙酯(CasNo.868-77-9)(PP3)、由所述化学式4表示的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Cas No.106556-00-7)(PP4)以及由所述化学式5表示的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(Cas No.109-16-0)(PP5)；作为丙烯酸树脂，Dianal BR-83(三菱丽阳制造，玻璃化转变温度为105℃，重量平均分子量为40,000)；作为光聚合引发剂，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(CasNo.162881-26-7)；以及作为抗氧化剂，2,6-二叔丁基对甲酚。每个实施例和比较例中使用的材料和含量如以下表1所示。在以下表1中，每个数值的单位是重量份。此外，丙烯酸树脂、光引发剂以及抗氧化剂的含量是对于所述五种光聚合性化合物的总重量100重量份的含量。
[表1]
实施例2-1至2-7和比较例2-1至2-6：透明牙齿矫正装置的制造
通过使用3D打印机来打印所述每个实施例和比较例中制造的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，并且使其部分硬化，从而制造部分硬化的透明牙齿矫正装置。之后，通过使用硬化装置来完全硬化所述部分硬化的透明牙齿矫正装置，从而制造最终透明牙齿矫正装置。所述3D打印机和硬化装置是成套制造的，并且是Ray Dent Studio公司的产品。通过使用每个用于形成透明牙齿矫正装置的组合物来制造三个透明牙齿矫正装置。
评价例1：透明牙齿矫正装置的机械物理性质评价
通过使用抗拉强度测试仪来测量所述每个实施例和比较例中制造的透明牙齿矫正装置的挠曲强度、挠曲弹性模量(挠曲系数)以及挠曲断裂距离(Elongation at Break)，并且其结果如以下表2所示。这里，挠曲断裂距离是指在一对彼此间隔开且并肩的细长的支撑物上在垂直于所述支撑物的方向上放置细长地切割的透明牙齿矫正装置的试样，然后当用推杆从上到下推所述试样的中心时，所述推杆下降直到所述试样被断裂的距离(即，推杆从与试样第一次接触的时间点开始下降直到试样被断裂的距离)。
评价例2：透明牙齿矫正装置的透明度评价
对所述每个实施例和比较例中制造的透明牙齿矫正装置进行感官检查。具体地，以以下方式对五名受过训练的待评价者进行感官检查。即，对每个透明牙齿矫正装置的透明度进行目视观察，并且通过五点法进行评价后，求每个分数的平均值，该值如以下表2所示。这里，每个项目的分数越高，该项目的相似度就越高。
[表2]
参照所述表2，与比较例2-1至2-8中制造的透明牙齿矫正装置相比，实施例2-1至2-9中制造的透明牙齿矫正装置具有优异的挠曲强度和挠曲断裂距离。
此外，参照所述表2，与比较例2-2至2-7中制造的透明牙齿矫正装置相比，实施例2-1至2-9中制造的透明牙齿矫正装置具有更高的挠曲强度、挠曲弹性模量以及挠曲断裂距离。
但是，与实施例2-1至2-9中制造的透明牙齿矫正装置相比，比较例2-1和2-8中制造的透明牙齿矫正装置具有相似的挠曲强度，但具有更低的挠曲弹性模量和挠曲断裂距离。
此外，实施例2-1至2-9和比较例2-1至2-8中制造的透明牙齿矫正装置都具有高透明度。
尽管已参照附图和实施例描述了根据本发明的优选实施方式，但这仅仅是示例性的，并且本领域技术人员将理解的是，可从中作出各种修改和等效的其他实施方式。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其包含：
由以下化学式1表示的第一光硬化性化合物100重量份；
由以下化学式2表示的第二光硬化性化合物35至75重量份；
由以下化学式3表示的第三光硬化性化合物15至65重量份；
由以下化学式4表示的第四光硬化性化合物5至40重量份；以及
由以下化学式5表示的第五光硬化性化合物1至15重量份：
[化学式1]
R'CH2[C(CH3)(R)CH2]2CH2R'(R＝H或CH3，R'＝NHCO2CH2CH2O2CC(CH3)＝CH2)
[化学式2]
[化学式3]
CH2＝C(CH3)COOCH2CH2OH
[化学式4]
[化学式5]
CH2＝C(CH3)COO(CH2CH2O)3COC(CH3)＝CH2。
2.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其中，
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，进一步包含丙烯酸树脂0.5至5重量份。
3.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其中，
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，进一步包含光引发剂1至20重量份。
4.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，其中，
相对于所述第一光硬化性化合物、所述第二光硬化性化合物、所述第三光硬化性化合物、所述第四光硬化性化合物以及所述第五光硬化性化合物的总重量100重量份，进一步包含抗氧化剂0.1至2重量份。
5.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，
其不包含颜料。
6.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，
其不包含溶剂。
7.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，
其具有300至800cps的粘度。
8.根据权利要求1所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物，
其是液相的、光硬化性的以及用于3D打印的。
9.一种透明牙齿矫正装置的制造方法，其包含：制造根据权利要求1至8中任何一项所述的用于形成透明牙齿矫正装置的组合物的步骤S10；
通过对所述用于形成透明牙齿矫正装置的组合物进行3D打印来制造部分硬化的透明牙齿矫正装置的步骤S20；以及
通过完全硬化所述部分硬化的透明牙齿矫正装置来制造最终透明牙齿矫正装置的步骤S30。
10.一种透明牙齿矫正装置，其通过根据权利要求9所述的透明牙齿矫正装置的制造方法来制造。
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