KR0137092B1

KR0137092B1 - 인공치아의 치관용 도재의 제조방법

Info

Publication number: KR0137092B1
Application number: KR1019940009407A
Authority: KR
Inventors: 이준희; 한복섭
Original assignee: 이준희; 한복섭
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1998-04-25
Also published as: KR950028788A

Abstract

본 발명은 인공치아의 치관용 도재의 제조방법에 관한 것으로서, 질산알루미늄 9 수화물 1몰, 구연산칼륨 1 수화물 1몰, 콜로이드규산 4몰을 각각 물과 혼합하여 졸로 제조하고 이들을 혼합한 다음 겔화 촉진제를 첨가하여 겔화시키고, 건조, 하소, 분쇄, 열처리하여 제조한 백류석 5∼30 중량%와 일반적인 저용융 글라스분말 70∼95중량%를 혼합 소결하여 도재를 제조하는 방법으로 본 발명의 도재는 열팽창계수가 높아서 인공치아의 금속코어에 도포, 소성하였을 경우 균열이 생기지 않고 기계적, 화학적 특성이 우수하다.

Description

인공치아의 치관용 도재의 제조방법

제 1도는 본 발명의 도재를 금속 코어에 도포한 인공치아의 단면도

제 2도는 공지의 인공치아의 단면도

제 3도는 (a)는 Ni-Cr 합금에 공지의 도재를 도포, 소성후의 접합 상태를 나타낸 사진

(b)는 Ni-Cr 합금에 실시예1의 도재를 도포, 소성후의 접합 상태를 나타낸 사진

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊

1,1′: 금속코어2 : 백류석 25% 함유 도재

3,5 : 백류석 15% 함유 도재4 : 백류석 5% 함유 도재

5′: 상아질(치경부)도재6 : 불투명 도재

7 : 상아질 도재8 : 법랑질 도재

본 발명은 인공치아의 치관용 도재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열팽창성이 큰 백류석(Leucite)을 졸-겔법으로 제조하고 저용융 글라스 분말을 제조하여 두 재료를 서로 복합화하여 인공치아의 치관용 도재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래 치관용으로 사용되는 도재는 규사와 장석을 주성분으로 하고 미량의 착색제를 첨가하여 분말상태로 제조하는 바, 이러한 도재를 금속코어에 도포하여 소송할 경우 금속과 도재간의 열팽창 차이에 의하여 결합이 약해지는 문제가 있다.

치관은 금속코어위에 여러층의 도재가 복합층을 형성하고 있으며, 금속과 결합되는 부분에 도포되는 도재는 두 계면사이의 결합을 향상시키기 위하여 금속체의 열팽창 계수와 유사한 13∼16 S10-6 /℃의 큰 열팽창계수가 요구된다.

한편, 최근에 사용되고 있는 치과용 도재는 열팽창계수가 큰 고팽창성 도재 결정과 저온에서 소결 가능하고 화학적 내구성이 양호한 저용융글라스로 이루어져 있다.

지금까지는 고팽창성 도재를 제조함에 있어서 고상법을 이용하였는 바 고상법으로 고팽창성 도재를 제조하면 결정 생성온도가 높고 제조공정이 복잡하며 제조과정중 불순물의 혼입이 예상되기 때문에 곤란하다.

따라서, 본 발명은 종래의 고상법을 통하지 않고 비교적 제조공정이 간단하고 낮은 온도에서 결정 생성을 할 수 있는 졸-겔법으로 고팽창성 세라믹스를 제조하고, 저용융 글라스는 일반적인 방법인 고상법으로 제조하여 이 두 재료를 혼합, 열처리하여 금속코어에 도포시 기계적, 화학적 물성이 우수한 치관을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 질산알루미늄 9 수화물 1몰, 구연산칼륨 1 수화물 1몰, 콜로이드 규산 4몰을 각각 물과 혼합하여 졸로 제조하고 이들을 혼합한 다음 겔화촉진제를 첨가하여 겔화시키고, 건조, 하소, 분쇄후 900∼1,200℃의 온도에서 1∼2.5시간 열처리하여 제조한 백류석 5∼30 중량%와 일반적인 저용융 글라스분말 70∼95 중량%를 혼합, 소결하는 것을 특징으로 하는 인공치아의 치관용 도재의 제조방법이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 졸-겔법으로 고팽창성 도재, 즉 백류석을 제조하는 것을 특징으로 하는 바, 본 발명에서 사용한 졸-겔법을 설명하면, 질산알루미늄 9수화물 1몰, 구연산칼륨 1화물 1몰, 콜로이드규산 4몰을 각각 증류수와 혼합하여 하이드로졸과 실리카졸로 제조한 다음 60∼70℃에서 5∼6시간 교반한다. 이 때 혼합된 졸의 pH는 약 1.2이고, 겔화는 거의 일어나지 않는다.

여기에 겔화촉진제로서 NH₄OH를 100∼300㎖ 첨가하여 실리카졸을 안정화시키고 겔화를 촉진시킨다. 이때의 pH는 약 7이다.

만일 NH₄OH를 300㎖ 보다 과량 첨가하면 겔화가 완전하게 일어나지 않고 부분적으로 일어나서 불안정해지고, 100㎖ 미만을 첨가하면 안정화에 문제가 있다.

이렇게 하여 제조된 백류석을 항온로에서 건조하고 850∼950℃에서 하소한다. 하소후 제조된 백류석을 분쇄하고 900∼1,200℃의 온도로 1∼2.5시간 결정화 열처리하여 평균입자 크기 약 7㎛의 백류석 분말을 제조한다.

저용융 글라스 분말은 실제로 인체내에 이식되었을 경우 인체에 독성이 없고 생리적 환경과 부합할 수 있는 조성으로 일반적인 저용융 글라스 분말도 사용 가능한바, 본 발명에서는 SiO₂, Al₂O₃, CaO, ZnO, Na₂O, K₂O를 혼합하여 1,450∼1,500℃에서 용융시키고 성형한 다음 600∼700℃로 가열하고 급냉시킨다.

이와 같은 과정을 통해 분말의 소성온도를 낮출 수 있으며, 화학반응을 일으켜 줌으로써 소성과정을 단축시키고 고령토와 같은 함수 무기물을 제거할 수 있어 소성시 수축을 감소시킬 수 있다.

따라서, 아주 조대한 글라스 입자는 작은 입자크기로 되며 이와 같은 과정을 여러 번 반복하고 볼밀로 분쇄함으로써 더욱 미세한 입자를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 평균입자크기 20∼30㎛인 미세한 글라스 분말을 제조한다.

상기 제조된 백류석 분말 5∼20 중량%와 저용융 글라스 분말 70∼95중량%를 혼합하여 1,025∼1,175℃에서 소결하면 소결후 소결밀도는 이론밀도의 80∼83%를 나타내고 20∼25%의 소성 수축이 일어난다. 이와 같이 하여 제조된 본 발명의 치관용 도재는 백류석의 함량에 따라 열팽창계수를 8.5∼15.3 S10^-6/℃로 조절가능하며, 백류석 함량이 높은, 즉 열팽창계수가 큰 도재를 금속코어에 도포하고 점차 열팽창 계수가 낮은 도재를 도포하여(제1도 참조) 소성하면 금속과 도재, 도재과 도재 사이에 균열이 발생하지 않고 기계적, 화학적 특성이 우수한 인공치아를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예1

고팽창성 도재 제조

질산알루미늄9 수화물 1몰, 구연산칼륨 1 수화물 1몰, 콜로이드규산 4몰을 각각 증류수 900㎖와 잘 혼합하여 하이드로-졸과 실리카-졸로 제조한 다음 혼합하여 60∼70℃에서 5시간 동안 교반하였다. 이때 혼합된 졸이 pH는 약 1.2였고, 겔화는 거의 일어나지 않았다.

실리카-졸을 안정화시키고 겔화를 촉진시키기 이하여 NH₄OH 200㎖를 첨가하였다. 이때의 pH는 약 7이었다.

이렇게 제조된 백류석을 항온로에서 3시간동안 건조한 다음 고순도 알루미나 도가니에 장입하고 900℃에서 2시간 하소하였다. 하소시 450∼600℃ 부근에서 CO2,HNO3,NH4가스가 방출되었으며, 하소후 분말은 미세분말이었다.

제조된 분말을 볼밀에서 분쇄한 후 1,200℃에서 2시간 결정화 열처리하여 평균입자크기 약 7㎛인 고팽창성 도재를 제조하였다.

저용융 글라스분말 제조

SiO₂68 중량%, Al₂O₃11중량%, CaO 2 중량%, ZnO 2 중량%, Na₂O 7중량%, K₂O 10중량%를 3시간동안 혼합한 다음 1,450∼1,500℃로 전기로에서 2시간 용해한 후 스텐레스 판재에 성형하여 글라스 원료를 제조하였다. 이때의 글라스 원료는 아주 조대한 몇 개의 덩어리 상태의 것으로 이것을 다시 600∼700℃까지 가열하여

물 속에 급냉시켰다. 이렇게 하여 아주 조대한 글라스 원료는 작은 입자크기로 되었으며, 이와 같은 과정을 5회 반복하여 더욱 미세한 입자를 얻었다.

제조된 입자를 볼밀에서 8시간 분쇄한 후 평균입자크기가 20∼30㎛인 미세한 글라스 분말을 제조하였다.

치관용 도재의 제조방법

상기 제조된 백류석 분말 25 중량%와 저용융 글라스 분말 75 중량%를 혼합하여 1,150℃에서 소성하였다.

소결후 소결밀도는 이론밀도의 약 81%를 나타내었고, 소성수축은 24.3%였다.

백류석 분말의 함량을 변경하여 소성하였을 경우 최적온도 및 소결밀도와 소성수축율, 그리고 열팽창 계수를 다음 표1에 나타내었다.

[표 1]

일반적인 공지의 도재 및 상기 실시예에서 제조된 백류석 25중량%함유 치관용 도재를 Ni-Cr 합금 금속코어에 도포하여 소성한 후 두 계면 사이 접합을 관찰한 사진을 제3도에 나타내었다.

사진에서 알 수 있듯이 Ni-Cr 합금위에 25 중량%의 백류석을 함유한 도재를 소성했을 때 이들 두 재료사이의 계면접합이 우수한 것을 알 수 있다.

이처럼 두 계면사이의 결합성이 우수한 것은 두 재료사이의 열팽창계수가 유사하기 때문이다.

Claims

질산알루미늄 9수화물 1몰, 구연산칼륨 1수화물 1몰, 콜로이드 규산 4몰을 각각 물과 혼합하여 졸로 제조하고 이들을 혼합한 다음 겔화촉진제를 첨가하여 겔화시키고, 건조, 하소, 분쇄후 900∼1200℃의 온도에서 1∼2.5 시간 열처리하여 제조한 백류석 5∼30중량%와 일반적인 저용융 글라스 분말 70∼95중량%를 혼합, 소결하

는 것을 특징으로 하는 인공치아의 치관용 도재의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 겔화촉진제는 NH₄OH임을 특징으로 하는 인공치아의 치관용 도재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 NH₄OH를 100∼300㎖ 첨가하는 것을 특징으로 하는 인공치아의 치관용 도재의 제조방법.