KR100592118B1 - Orthodontic Bracket Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
개시된 치열교정용 브라켓의 제조방법은, 투명한 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계와, 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계 및, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계를 포함한다. 이와 같은 제조방법에 의하면, 세라믹 재료가 소결에 의하지 않고 기계적 방법으로 가공되고 연마되기 때문에 미려하고 깨끗한 제품을 얻을 수 있으며, 또한 투명성이 우수하여 치아에 장착 시 눈에 거의 띄지 않으므로 기존에 사용자들이 겪던 심리적 위축감 등을 해소시켜 줄 수 있다. The method of manufacturing the orthodontic bracket includes a growth step of growing a transparent ceramic single crystal, a processing step of mechanically processing the grown single crystal to match the shape of the bracket, and a polishing step of polishing the processed bracket surface. . According to this manufacturing method, since the ceramic material is processed and polished by mechanical method, not by sintering, it is possible to obtain a beautiful and clean product. Also, since the ceramic material is excellent in transparency, it is hardly noticeable when mounted on a tooth. It can help relieve psychological atrophy.
치열교정, 브라켓, 가공, 연마Orthodontics, Brackets, Machining, Polishing
Description
도 1은 일반적인 치열교정용 브라켓의 사용 상태를 보인 도면,1 is a view showing a state of use of a typical orthodontic bracket,
도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓 제조방법을 나타낸 플로우 챠트,2 is a flow chart showing a method for manufacturing an orthodontic bracket according to the present invention,
도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 플로우를 따라 브라켓이 만들어져 가는 과정을 설명하기 위한 도면. 3 to 6 are views for explaining a process of making the bracket along the flow shown in FIG.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100...브라켓 110...부착면100 ... Bracket 110 ... Mounting surface
111...엠보싱 120...슬롯111 ... Embossing 120 ... Slots
본 발명은 치열교정용 브라켓의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 사파이어나 지르코니아 같은 세라믹 재료로 만들어지는 투명 브라켓의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing orthodontic brackets, and more particularly, to a method for manufacturing a transparent bracket made of a ceramic material such as sapphire or zirconia.
일반적으로 치열교정용 브라켓(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 치아(1) 표면에 부착되어 교정용 와이어(20)를 지지함으로써 그 와이어(20)의 탄성력이 치아(1)에 전달되게 하는 구조체로서, 최근에는 이용자의 심리적 거부감을 줄이기 위해 눈에 잘 띄지 않는 지르코니아나 알루미나 등의 투명 세라믹 재질을 사용하는 것이 일반적인 추세이다. In general, the
그리고, 지금까지 이러한 투명 세라믹 재질의 브라켓은 소결(sintering) 공정을 통해 제조되는 것이 대부분이었다. 즉, 알루미나와 같은 세라믹 재질의 분말을 소정 틀에 넣고 소결함으로써 원하는 모양의 소결체 즉, 브라켓(10)을 만들어내는 것이다. And, until now, such a transparent ceramic bracket is mostly manufactured through a sintering process. That is, by sintering a powder of a ceramic material such as alumina in a predetermined mold, a sintered compact having a desired shape, that is, a
그런데, 이와 같이 소결 공정을 통해 제조되는 투명 브라켓(10)은 그 투명도가 좋지 않은 단점을 가지고 있었다. 물론, 기존의 철제 브라켓에 비하면 투명 재질을 사용하기 때문에 외관 상 눈에 띄는 정도가 덜하긴 하지만, 소결체라는 특성 상 완전한 무색 투명체를 얻기는 어렵다. 따라서, 이러한 브라켓(10)을 치면에 착용하게 되면 아무래도 시각적으로 부각되기 때문에 사용자가 심리적으로 위축될 가능성이 많고, 최근 가장 큰 불만사항으로 대두되고 있다. However, the
따라서, 같은 투명 재질을 사용하더라도 그 투명도를 더욱 향상시킬 있는 새로운 방식의 브라켓 제조방법이 요구되고 있다. Therefore, there is a need for a new method of manufacturing a bracket that can further improve the transparency even when using the same transparent material.
본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 우수한 투명성을 확보할 수 있도록 개선된 치열교정용 브라켓의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created in view of the above necessity, and an object thereof is to provide an improved orthodontic bracket manufacturing method for securing excellent transparency.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 치열교정용 브라켓의 제조방법은, 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계; 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계; 및, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing the orthodontic bracket of the present invention for achieving the above object, a growth step of growing a ceramic single crystal; A processing step of mechanically processing the grown single crystals to match the shape of the bracket; And a polishing step of polishing the processed bracket surface.
여기서 상기 가공단계는, 브라켓의 모양에 맞게 상기 단결정체를 1차로 가공하는 1차가공단계와, 1차가공된 브라켓 중 치면에 부착될 부착면에 표면적 증가를 위해 엠보싱 형상을 만드는 엠보싱가공단계와, 엠보싱 가공 후 브라켓의 모양을 세밀하게 2차로 가공하는 2차가공단계 및, 2차가공된 브라켓의 모서리부를 라운딩 가공하는 라운딩가공단계를 포함하는 것이 바람직하다. Here, the processing step, the primary processing step of processing the single crystal first to match the shape of the bracket, and the embossing step of making an embossed shape for increasing the surface area on the attachment surface to be attached to the tooth surface of the primary processed bracket and It is preferable to include a secondary processing step of processing the shape of the bracket in detail after the embossing secondary, and a rounding processing step of rounding the corners of the secondary processed bracket.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓의 제조공정을 나타낸 플로우 챠트이다. Figure 2 is a flow chart showing a manufacturing process of the orthodontic bracket according to the present invention.
먼저, 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓의 제조공정은, 크게 나눠서 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계(S1)와, 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계(S2∼S7)와, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계(S8∼S10), 그리고 부가적으로 향후 치면과의 분리를 원활하게 하기 위해 브라켓의 부착면에 실리콘을 코팅하는 코팅단계(S13) 등으로 이루어진다. 즉, 종래와 같이 소결 공정을 이용하는 것이 아니라, 높은 투명성을 확보할 수 있도록 기계적인 가공을 이용하여 브라켓을 만드는 것이다. First, the manufacturing process of the orthodontic bracket according to the present invention is largely divided into a growth step (S1) of growing a ceramic single crystal, and a processing step (S2 to S7) of mechanically processing the grown single crystal to match the shape of the bracket And a polishing step (S8 to S10) for polishing the processed bracket surface, and additionally a coating step (S13) for coating silicon on the attachment surface of the bracket to facilitate separation from the tooth surface in the future. That is, instead of using a sintering process as in the prior art, a bracket is made by using mechanical processing to ensure high transparency.
먼저, 성장단계(S1)에서는 지르코니아나 알루미나 같은 투명 세라믹 재료를 선택해서 단결정체로 성장시킨다. 이때 단결정 성장공정은 열교환법(HEM), 쵸크랄스키(Czochralski)법, EFG법, 베르누이법, 수직-수평 온도구배법(VHGF) 등 다양한 방법이 선택적으로 사용될 수 있는데, 수직-수평 온도구배법(VHGF)을 이용하는 것이 재료의 취성을 줄이는 측면에서 바람직하다. First, in the growth step (S1), a transparent ceramic material such as zirconia or alumina is selected to grow into a single crystal. At this time, the single crystal growth process can be selectively used, such as heat exchange method (HEM), Czochralski method, EFG method, Bernoulli method, vertical-horizontal temperature gradient method (VHGF), vertical-horizontal temperature gradient method (VHGF) is preferable in view of reducing brittleness of the material.
이러한 성장단계(S1)를 통해 준비된 단결정체는 다음의 가공단계를 통해 원하는 모양의 브라켓으로 만들어지게 되는데, 우선 1차열처리단계(S2)를 통해 단결정체에 내재되어 있는 응력을 제거한다. 이때 열처리 온도는 1800∼1900℃, 열처리 시간은 4∼5시간이 바람직하다. The single crystal prepared through the growth step (S1) is made of a bracket of the desired shape through the following processing step, firstly removes the stress inherent in the single crystal through the first heat treatment step (S2). At this time, the heat treatment temperature is 1800 ~ 1900 ℃, heat treatment time is preferably 4 to 5 hours.
이후, 응력이 제거된 단결정체를 가공하여 원하는 브라켓 모양으로 만드는 1차가공단계(S3)가 진행된다. 이 1차가공단계(S3)는 직경 50㎛ 이하의 다이아몬드 분말 전착 휠로 진행되며, 미세가공 이전에 조(粗)가공의 성격을 갖는다. 가공 중 휠의 회전속도는 8,000∼10,000rpm을 유지하는 것이 좋다. 이와 같은 1차가공단계(S3)가 끝나면 도 3과 같은 브라켓(100)의 중간 제품이 얻어진다. Thereafter, the primary processing step (S3) to process the single crystal body from which the stress is removed to make a desired bracket shape is performed. This primary processing step (S3) proceeds with a diamond powder electrodeposition wheel with a diameter of 50㎛ or less, and has a characteristic of rough machining before micromachining. It is recommended to maintain the rotational speed of the wheel during processing from 8,000 to 10,000 rpm. When the first processing step (S3) is finished, the intermediate product of the
1차가공이 끝나면, 도 4와 같이 브라켓(100) 중 치면에 부착될 부착면(110)에 다수의 엠보싱(111)을 형성하는 엠보싱가공단계(S4)로 들어간다. 이것은 부착면(110)의 표면적을 넓혀서 접착제가 많이 수용되게 함으로써, 궁극적으로 접착력을 증가시키는 공정이다. 이 단계(S4)에서는 직경 10∼20㎛의 다이아몬드 분말이 전착된 휠이 바람직하게 이용되며, 각 엠보싱이 깊이 0.3mm, 지름 0.7mm가 되도록 가공한다. After the primary processing, as shown in Figure 4 enters the embossing step (S4) to form a plurality of embossing 111 on the
다음으로 미세가공을 위한 2차가공단계(S5)와, 응력제거를 위한 2차열처리단계(S6)가 이어진다. 상기 2차가공단계(S5)는 1차가공단계(S3)과 같은 방식으로 진행되며, 2차열처리단계(S6)는 1,450∼1550℃에서 5∼6시간 동안 진행된다. Next, the secondary processing step (S5) for fine processing and the secondary heat treatment step (S6) for removing stress are followed. The secondary processing step (S5) is carried out in the same manner as the primary processing step (S3), the secondary heat treatment step (S6) is carried out for 5 to 6 hours at 1,450 ~ 1550 ℃.
가공단계의 마지막은 브라켓(100)의 모서리를 부드럽게 라운딩 처리하는 라운딩가공단계(S7)가 된다. 이 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이 브라켓(100)의 날카롭게 각져 있던 모서리들을 둥글게 가공하여, 치면에 착용 시 사용자 느끼는 이물감의 정도를 줄여주기 위한 것이다. 이를 위해, 10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서 가공을 하는데, 직경 3∼4mm의 SBW20 연마석 40vol%와, 직경 60∼90㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 80∼90분간 진행한다. 이 단계까지를 통해 브라켓(100)의 형상은 마무리가 된다. The end of the processing step is a rounding processing step (S7) for smoothly rounding the corners of the bracket (100). This step is to reduce the degree of foreign body feeling when the user is worn on the tooth surface by rounding the sharply angled corners of the
이어서, 브라켓(100)을 연마하여 투명성을 증가시키고 표면을 매끈하게 만들기 위한 폴리싱단계(S8∼S10)로 들어간다. 폴리싱단계는 1,2차폴리싱단계(S8)(S10)와, 그 사이에 진행되는 슬롯폴리싱단계(S9)로 구성된다. Then, the
먼저, 1차폴리싱단계(S8)와 2차폴리싱단계(S10)는 다음과 같은 동일한 방법으로 진행되면서 브라켓(100) 표면에 잔류하는 노치 등을 제거하며 광택을 증가시키게 된다. 즉, 10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서 브라켓(100)의 표면을 연마하는데, 직경 1.5∼2mm의 BB 연마석 40vol%와, 직경 30∼40㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 진행된다. 다만, 연마시간은 차이를 두어, 1차폴리싱단계는 40∼45시간 동안, 2차폴리싱단계는 10∼12시간 동안 진행시킨다. First, the first polishing step (S8) and the second polishing step (S10) proceeds in the same manner as follows to remove the notch, etc. remaining on the surface of the
그리고, 상기 슬롯폴리싱단계(S9)는 교정용 와이어(20; 도 1 참조)가 끼워질 슬롯(120)을 매끄럽게 연마하여, 와이어(20)와 슬롯(120) 접촉면 사이에 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 하는 단계이다. 왜냐하면, 와이어(20)의 탄성력을 받아서 치아가 조금씩 변위를 일으키면 브라켓(100)과 와이어(20) 간의 접촉위치도 자연스럽게 미끄러지면서 변하는 것인데, 만일 와이어(20)가 브라켓(100)의 슬롯(120) 접촉면에 완전히 고착되어 있다면, 두 부재 간의 상대변위가 일어나지 못하게 되고, 결국 치아의 변위가 방해되어 교정 작업에 지장이 생기기 때문이다. 이 단계에서는 직경 10∼15㎛의 다이아몬드 분말 전착 휠을 이용하며, 휠을 15,000∼18,000rpm의 속도로 구동하면서 10∼12분간 슬롯(120)의 연마를 수행한다. In addition, the slot polishing step S9 smoothly polishes the
이와 같이 폴리싱단계(S8∼S10)까지 끝난 브라켓(100)은 세척(S11)과 건조(S12)를 거친 후, 엠보싱(111)이 형성된 부착면(110)에 도 6과 같이 실리콘(130)을 코팅하는 단계(S13)로 들어간다. 여기서, 세척(S11)은 초음파세척기를 이용하여 10∼15분간 수행하며, 건조(S12)는 120∼130℃의 소성로에서 5∼6분간 진행된다. 상기 코팅단계(S13)에서는 인체에 무해한 실리콘(130)을 3㎛이내의 두께로 부착면(110)에 코팅한다. 이 실리콘(130)은 나중에 치열 교정이 끝난 후 치면에서 브라켓(100)을 떼어낼 때 치아에 손상을 주지 않고 분리가 쉽게 되도록 하는 역할을 한다. After the polishing step S8 to S10 is finished, the
이와 같은 공정을 통해 치열 교정에 사용될 투명 브라켓(100)이 완성되며, 이후 치아 번호의 마킹과 소독 및 포장 등의 부수적 공정을 거쳐 출하된다. Through this process, the
따라서, 최종적으로 출하되는 제품은 본 발명의 제조방법을 따라 기계적 가공을 통해 제조된 맑고 깨끗한 치열교정용 브라켓이 된다.Therefore, the finally shipped product is a clear and clean orthodontic bracket manufactured through mechanical processing according to the manufacturing method of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명의 치열교정용 브라켓의 제조방법은 투명한 세라믹 재료를 소결에 의하지 않고, 단결정체로 성장시킨 후 기계적 방법으로 가공하고 연마하면서 그 투명성을 잃지 않도록 하기 때문에, 이 방법을 사용할 경우 미려하고 깨끗한 제품을 얻을 수 있으며, 또한 투명성이 우수하여 치아에 장착 시 눈에 거의 띄지 않기 때문에, 기존에 사용자들이 겪던 심리적 위축감 등을 해소시켜 줄 수 있다. As described above, the method of manufacturing the orthodontic bracket of the present invention does not lose the transparency while growing the transparent ceramic material into a single crystal and not by sintering, but by processing and polishing by a mechanical method. You can get a beautiful and clean product, and also because it is excellent in transparency, hardly noticeable when mounted on the teeth, it can solve the psychological atrophy experienced by users.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the invention is not limited to that described above and illustrated in the drawings and that many more modifications and variations are possible within the scope of the following claims.
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