KR100914621B1 - 치과용 보철물의 암나사 성형방법 및 이를 이용한 치과용 보철물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과용 보철물에 암나사를 형성하고 최종적으로 치과용 보철물을 제조하는 방법으로, 구체적으로는 세라믹 분말을 압축 성형하고, 상기 압축 성형된 성형체를 1,400∼1,500℃에서 완전 소결하며, 소결된 세라믹 봉의 표면을 연마하고, 상기 연마된 세라믹 봉을 다수의 연삭공구가 장착된 선반에서 연삭 가공하여 세라믹 봉의 외주에 나사산을 형성하여 주조용 볼트를 제작하고, 상기 주조용 볼트를 이용하여 치과용 보철물에 암나사를 형성하며, 최종적으로 치과용 보철물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 주조용 볼트를 이용하여 치과용 보철물에 암나사를 형성하여 암나사가 정확하고 정밀하므로 별도의 탭가공이나 레진을 주입할 필요가 없으며, 치과용 보철물을 분할하여 제조하고 이를 조립함으로써 보철물의 설치가 용이하여 환자에게 고통과 불편을 초래하지 않는 효과가 있다.

Description

치과용 보철물의 암나사 성형방법 및 이를 이용한 치과용 보철물의 제조방법{Manufacturing Method of Internal Screw for Denture Assembly}

본 발명은 치과용 보철물의 암나사 성형방법 및 이를 이용한 치과용 보철물의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 먼저 치과용 보철물에 암나사를 정확하고 정밀하게 형성할 수 있는 주조용 볼트를 제작하고 이 볼트를 이용하여 치과용 보철물에 암나사를 성형하고 최종적으로 치과용 보철물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 구강 내의 질병으로 치아가 상하거나 손실되는 경우 보철을 행한다. 보철은 약한 치아를 감싸거나 상실된 부위를 수복하는 것인데, 종래 보철방법으로는 도 1에 도시된 바와 같이 크라운 브리지 방식[도 1의 (a)], 인레이 방식[도 1의 (b)], 끼워 맞춤 방식[도 1의 (c)] 등이 있다.

상기 방식들은 인접하는 자연치를 삭제하거나, 자연치에 구멍을 뚫거나, 보철물을 구성하는 부품 사이에 교합 이상이 발생하여 환자에게 고통을 초래하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이, 보철물을 2∼3 부분으로 분할하여 제작하고, 각 부분에 암나사를 형성하여 이를 볼트로 조립함으로써 설치가 간편하면서도 교합이 우수한 나사 체결식 방식이 제안된 바 있다.

미국 특허공보 제6460601호에는 보철물에 암나사를 형성하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 세라믹과 같은 내화성 물질의 몸체 외부에 나사산이 형성된 핀을 암나사가 형성될 위치에 배치하고, 용융된 보철물 합금을 상기 핀 주위에 채워 경화시킨 다음, 핀을 제거하여 암나사를 형성하는 방법이다.

상기 공보에는 핀을 제거하는 방법으로 핀을 돌려서 빼내거나 샌드블라스팅을 이용하는 것으로 기재되어 있는바, 이로부터 상기 핀의 강도가 샌드블라스팅에 의하여 제거될 정도로 낮아 세라믹이 완전히 소결되지 않았음을 알 수 있다. 그러나 상기와 같이 세라믹 볼트의 강도가 낮은 경우 통상의 보철물 제작과정 중 소환과정에서 소환온도 600∼900℃로 인하여 핀이 변형되는 문제점이 발생하며 이에 따라 보철물에 암나사를 정확하고 정밀하게 형성할 수 없으며, 결국 보철물에 추가로 탭가공을 하거나 볼트와 보철물 사이에 레진 등을 주입하여 기밀유지를 하여야 하는 문제점이 발생한다.

한편, 공개특허공보 제2001-50050호에는 세라믹 나사 제조방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 금속이나 세라믹 분말을 압출에 의하여 성형하고, 성형체를 소결한 후 기계가공을 하는 방식이나, 금속이나 세라믹 분말을 압출에 의하여 성형하는 경우 성형 제품은 재료의 유동방향에 따라 층상구조를 갖게 되어 그 재질이 이방성을 나타내어 후속공정에서 변형이 발생된다. 즉 상기 나사 제조방법은 치과용 보철물과 같이 정확도와 정밀도가 요구되는 부품에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 먼저 보철물에 형성되는 암나사를 정확하고 정밀하게 형성할 수 있도록 하는 주조용 볼트를 제작하고, 이 볼트를 이용하여 치과용 보철물의 암나사를 제조하며, 최종적으로 치과용 보철물을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 치과용 보철물의 암나사 제조방법은 세라믹 분말을 압축 성형하고, 상기 압축 성형된 성형체를 1,400∼1,500℃에서 완전 소결하며, 상기 소결된 세라믹 봉을 센터리스 연마가공을 통해 세라믹 봉의 표면을 연마하고, 상기 연마된 세라믹 봉을 다수의 연삭공구가 장착된 선반에서 연삭 가공하여 세라믹 봉의 외주에 나사산을 형성하여 주조용 볼트를 제작하는 단계; 환자의 구강 내부를 복제한 주모형을 이용하여 내화모형을 복제하고, 상기 내화모형에 상기 주조용 볼트를 암나사가 형성될 위치에 배치하며, 왁스로 보철물을 조각하고, 상기 조각된 보철물의 일측에 탕구를 형성하며, 상기 내화모형과 동일한 재료로 매몰하고, 상기 왁스로 조각된 보철물을 소환하며, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입하여 보철물을 주조하는 단계; 상기 주조된 보철물에서 플루오르화수소를 이용하여 상기 주조용 볼트를 제거하여 보철물에 암나사를 형성하는 단계로 이루어지는데 그 기술적 특징이 있다.

또한 본 발명에 따른 치과용 보철물의 제조방법은 세라믹 분말을 압축 성형하고, 상기 압축 성형된 성형체를 1,400∼1,500℃에서 완전 소결하며, 상기 소결된 세라믹 봉을 센터리스 연마가공을 통해 세라믹 봉의 표면을 연마하고, 상기 연마된 세라믹 봉을 다수의 연삭공구가 장착된 선반에서 연삭 가공하여 세라믹 봉의 외주에 나사산을 형성하여 주조용 볼트를 제작하는 단계; 환자의 구강 내부를 복제한 주모형을 이용하여 내화모형을 복제하고, 상기 내화모형에 상기 주조용 볼트를 암나사가 형성될 위치에 배치하며, 왁스로 보철물의 하부체를 조각하고, 상기 조각된 보철물의 하부체의 일측에 탕구를 형성하며, 상기 내화모형과 동일한 재료로 매몰하고, 상기 왁스로 조각된 보철물의 하부체를 소환하며, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입하여 보철물의 하부체를 주조하는 단계; 환자의 구강 내부를 복제한 주모형에 상기 하부체를 배치하고, 상기 주조용 볼트를 복제한 복제용 볼트를 암나사가 형성될 위치에 배치하며, 상기 주모형, 하부체 및 복제용 볼트를 치과용 실리콘 인상재로 인상체를 제조하고, 상기 인상체가 경화된 후 상기 인상체에서 주모형, 하부체 및 복제용 볼트를 제거하며, 상기 복제용 볼트가 제거된 자리에 주조용 볼트를 끼우고 주조용 매몰재를 주입하여 내화모형을 제조하고, 왁스로 보철물의 상부체를 조각하며, 상기 조각된 보철물의 상부체의 일측에 탕구를 형성하고, 상기 내화모형과 동일한 재료로 매몰하며, 상기 왁스로 조각된 보철물의 상부체를 소환하고, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입하여 보철물의 상부체를 주조하는 단계로 이루어지는데 그 기술적 특징이 있다.

본 발명은 세라믹 분말을 압축 성형하고, 상기 압축 성형된 성형체를 1,400∼1,500℃에서 완전 소결하며, 소결된 세라믹 봉의 표면을 연마하고, 연마된 세라믹 봉을 다수의 연삭공구가 장착된 선반에서 세라믹 봉의 외주에 나사산 등을 가공하여 제작된 주조용 볼트를 사용하여 보철물에 정확하고 정밀한 암나사를 형성함으로써 결합용 볼트와의 정밀하고 정확한 결합을 이룰 수 있어 별도의 탭가공이나 기밀유지를 위한 레진의 주입 등이 불필요하다.

또한 본 발명은 보철물을 분할하여 제조하고 이를 조립함으로써 보철물의 설치가 용이하여 환자에게 고통과 불편을 초래하지 않는다.

도 1은 종래의 보철물 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 치과용 보철물의 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 치과용 보철물의 상면 조립도,

도 4는 본 발명의 1차 주조를 위한 키퍼 부착 설명도,

도 5는 본 발명의 1차 주조를 통해 키퍼 암나사 형성을 위한 주조용 볼트 위치 선정 작업 설명도,

도 6은 본 발명의 복제용 및 주조용 볼트 측면도,

도 7은 본 발명의 2차 주조를 위한 복제 모델 작업 설명도,

도 8은 본 발명의 3차 주조를 위한 복제 모델 작업 설명도,

도 9는 본 발명의 암나사가 형성된 키퍼, 베이스 및 바디를 결합용 나사로 체결하기 전의 분해도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 키퍼 11: 키퍼벽

12: 키퍼바닥부 13: 키퍼플레이트

15: 키퍼홀 17, 27, 37: 암나사

20: 베이스 21: 베이스벽

22: 베이스바닥부 23: 베이스플레이트

24: 베이스후벽 25: 베이스홀

30: 바디 33: 바디플레이트

35: 바디홀 36: 교합부

40: 결합용 나사 51, 52: 지대치

53: 치아 상실부 61, 62: 내화모형 지대치

70: 평행측정기 71: 홀더

80: 주조용 볼트 81: 위치지시부위

82, 92: 위치 선정부 90: 복제용 볼트

91: 주입지시부위

이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성 및 실시형태를 상세히 설명한다.

통상적으로 치과용 보철물을 제작하는 과정은 인상과정, 워킹캐스트제작과정, 왁스업과정, 매몰과정, 소환과정, 주조과정을 거치게 된다. 이 중 소환과정에서는 매몰재 내에 형성된 왁스패턴을 제거하기 위하여 600∼900℃의 온도로 가열하여 왁스패턴이 가스 상태로 제거된다. 이때 매몰재와 왁스패턴 내에는 각 조립체에 암나사를 형성하기 위한 주조용 볼트가 삽입되어 있는데, 상기 소환과정에서의 가열로 인하여 주조용 볼트가 변형되고 이로 인하여 보철물 내에 암나사를 정밀하게 형성할 수 없게 되며 이에 따라 각 조립체를 결합용 볼트로 결합하는 것이 곤란하여 별도의 태핑가공이나 기밀유지를 위한 레진을 주입하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 상기 소환과정에서 변형을 일으키지 않도록 보철물에 암나사를 정확하고 정밀하게 형성할 수 있는 주조용 볼트를 제작하고 이를 이용하여 치과용 보철물에 암나사를 형성하고 최종적으로 치과용 보철물을 제조하는 방법을 제공하는데 그 기술적 특징이 있다.

먼저 주조용 볼트를 제작하는 과정에 대하여 설명하고 이를 바탕으로 치과용 주조물에 암나사를 성형하고, 암나사가 형성된 보철물을 제조하는 과정에 대하여 설명한다.

본 발명에서 주조용 볼트를 제작하는 과정은 세라믹 분말을 준비하는 공정, 세라믹 분말을 첨가물과 혼합하는 공정, 혼합물을 압축 성형하는 공정, 압축 성형한 성형체를 소결하는 공정, 소결된 세라믹 봉의 표면을 연마하는 공정 및 연마된 세라믹 봉의 외주를 기계 가공하는 공정으로 이루어진다.

먼저 세라믹 분말로는 Al₂O₃, ZrO₂ 등과 같은 산화물계 세라믹, WC, TiC, SiC 등과 같은 탄화물계 세라믹, TiN, Si₃N₄ 등과 같은 질화물계 세라믹 등이 있다. 이들 세라믹을 분말로 제조하는 방법은 여러 가지 방법이 있으나 볼 분쇄기에 의한 분쇄가 통상 많이 이용된다.

세라믹 분말이 준비되면 세라믹 분말과 첨가물을 혼합하는데 첨가물로서는 입자의 결합재, 입자와 몰드 사이의 마찰을 줄이기 위한 윤활제, 혼합을 쉽게 하기 위한 습착제, 혼합물의 성형성을 향상시키기 위한 가소제, 유동성 증가제, 기공화 및 소결을 조절하기 위한 각종 제재 등이 있으며, 그 기능에 따라 적절히 혼합하여 사용하면 된다. 다만 후술하는 바와 같이 보철물을 주조한 후 보철물에서 주조용 볼트를 제거하기 위하여 플루오르화수소를 이용하게 되므로 이를 고려하여 원료를 혼합할 필요가 있다.

혼합물을 압축 성형하는 방법으로는 주조, 소성성형(압출, 사출, 몰딩 등), 프레싱 등의 방법이 있는데, 주조의 경우 주조의 특성상 정밀한 치수로 성형하는데 한계가 있고, 소성성형의 경우 그 제조과정에서 유동방향을 따라 층상구조를 갖게 되어 그 재질이 이방성을 나타내어 후속공정에 영향을 끼치므로, 본 발명에서는 치수가 정확하고, 공차가 적어 성형체를 정확하고 정밀하게 제조할 수 있는 프레싱 방법을 사용한다.

다음으로는 압축 성형한 성형체를 소결하는 공정으로, 성형체를 적절한 온도로 가열하여 성형체에 강도를 부여하게 된다. 소결온도는 성형체의 재질에 따라 달라지게 되나, 본 발명에서는 앞서 언급한 바와 같이 주조용 볼트가 소환과정에서 변형이 되지 않도록 성형체가 완전 소결할 수 있도록 1400℃ 이상으로 한다. 한편 1500℃ 이상에서는 강도가 추가적으로 향상되지 않기 때문에 그 이상으로 하는 경우 불필요한 에너지 낭비를 하게 되므로, 본 발명에서는 소결온도를 1400∼1500℃로 하여 실시한다.

상기 소결 공정이 완료되면, 세라믹의 봉의 외형을 가공하기 전에 세라믹의 봉의 표면을 연마하여 표면에 형성된 버(burr) 등을 제거한다. 상기 연마가공은 공작물을 척 또는 센터에 고정할 필요가 없고, 가공 중 공작물의 구부러짐이 없어 공작물의 진원도를 향상시킬 수 있으며, 비용이 적게 소요되는 센터리스연마가공에 의해 실시한다.

상기 연마가공을 한 후에는 세라믹 봉의 표면에 나사산 등을 가공하기 위하여 기계가공을 하게 된다. 본 발명에서는 상기 소결된 세라믹 봉의 강도가 커 선반에서 작업하더라도 변형될 우려가 없으므로 선반을 이용하여 주조용 볼트의 선단부에 나사산 등을 형성한다. 상기 나사산 등을 가공하기 위한 연삭공구로는 알루미늄산화물, 실리콘카바이드, 다이아몬드, CBN 등의 연삭입자가 함유된 것을 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 1300∼1500℃에서 완전 소결되어 강도가 큰 세라믹 봉을 가공하여야 하므로 마찰이 작고, 내마멸성이 크며, 예리한 절삭날을 유지할 수 있어 제품의 표면정도와 치수정확도가 우수한 다이아몬드 연삭입자가 포함된 연삭공구를 사용하는 것이 바람직하다. 한편 완전 소결된 세라믹 봉을 가공하기 위해서는 다수의 공구를 사용할 필요가 있는데 본 발명에서 다수의 연삭공구를 장착할 수 있도록 터릿 선반을 이용하여 공작물의 회전을 멈추지 않고 연속적으로 가공하는 것이 바람직하다. 이때 나사부 등을 정밀하게 형성하기 위하여 공구의 회전수는 20,000rpm 이상으로 한다.

상기와 같은 공정을 통해 제작된 주조용 볼트는 강도가 매우 크므로 보철물을 제조하는 과정에서 변형을 일으키지 않아 치과용 보철물에 암나사를 정확하고 정밀하게 형성할 수 있고, 이에 따라 보철물을 구성하는 조립체를 정확하고 정밀하게 제조함으로써 각 조립체를 정밀하게 조립할 수 있기 때문에 굳이 별도로 암나사를 위한 탭가공이나 기밀유지를 위한 레진의 주입 등을 하지 않아도 된다.

아래에서는 상기 방법에 따라 제작된 주조용 볼트를 이용하여 치과용 보철물에 암나사를 형성하고, 이에 따라 최종 치과용 보철물을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 아래에서는 조립체가 세 부분으로 구성된 것을 기준으로 설명하였으나, 조립체가 두 부분으로 구성되는 경우 세 번째 과정을 생략하면 된다.

세 부분으로 이루어지는 조립체(10, 20, 30)는 도 2, 도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이 일측 지대치(51)를 설(舌)측에서 감싸도록 배치되는 키퍼(10)와, 타측 지대치(52)를 설측에서 감싸면서 상기 키퍼(10)와 결합되는 베이스(20)와, 인공치로 작용하면서 상기 키퍼(10) 및 베이스(20)와 결합용 나사(40)로 결합되고 상기 일측 지대치(51) 또는 타측 지대치(52)를 협측에서 감싸도록 배치되는 바디(30)로 구성된다.

상기 키퍼(10), 베이스(20) 및 바디(30)가 지대치 사이에 조립되기 위해 각각에 암나사(17, 27, 37)를 형성하게 되는데, 상기 키퍼(10), 베이스(20) 및 바디(30)의 제조방법은 본 출원인의 특허번호 제788794호에 자세히 개시되어 있으며, 여기에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 간략하게 설명하기로 한다.

키퍼(10)는 먼저 환자의 구강 내부를 복제한 주모형을 이용하여 내화모형을 복제하게 되는데, 상기 내화모형에 주조용 볼트(80)를 키퍼홀(15)이 형성될 위치에 배치하여 왁스로 키퍼(10)를 조각하고, 상기 키퍼(10)의 일측에 탕구(스프루, sprue)를 형성하며, 상기 내화모형과 동일한 재료로 매몰하고 소환한 후, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입함으로써 1차 주조단계를 거쳐 형성된다. 상기 주조된 보철물에는 주조용 볼트가 삽입되어 있고, 상기 주조용 볼트는 완전 소결된 세라믹 재질로 형성되어 있어 기계적인 방법으로 보철물을 빼내기 어렵다. 본 발명에서는 불산을 이용하여 주조용 볼트를 용해시켜 주조용 볼트를 쉽게 제거할 수 있고, 이로부터 암나사가 형성된 하부체, 즉 키퍼를 제조할 수 있다.

베이스(20)는 환자의 구강 내부를 복제한 주모형에 키퍼(10)를 위치시키고 상기 키퍼(10)의 키퍼홀(15)에 상기 주조용 볼트를 복제한 복제용 볼트(90)를 배치하고, 상기 주모형, 키퍼(10) 및 복제용 볼트(90)를 인상재로 인상체를 제조하며, 인상체가 경화된 후 상기 인상체에서 주모형, 키퍼(10) 및 복제용 볼트(90)를 제거한 후 상기 복제용 볼트(90)가 제거된 자리에 주조용 볼트(80)를 끼우고 주조용 매몰재를 주입하여 내화모형을 제작하며, 상기 내화모형에 베이스(20)를 왁스로 조각하고, 상기 베이스(20)의 일측에 탕구를 형성하며 내화모형과 동일한 재료로 매몰하고 소환한 후, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입함으로써 2차 주조단계를 거쳐 형성된다. 이때 복제용 볼트를 제거하는 방법 역시 불산을 이용하여 제거하게 되고, 이에 따라 암나사가 형성된 상부체, 즉 베이스를 제조할 수 있다.

끝으로 바디(30)는 상기 베이스(20)의 제조과정과 동일하므로 생략하기로 한다.

상기와 같은 1∼3차 주조단계를 거쳐 보철물을 이루는 키퍼(10), 베이스(20) 및 바디(30)의 형성이 완료되면, 도 2, 도 3 및 도 9에서와 같이 일측 지대치(51)를 설측에서 감싸도록 키퍼(10)를 배치하고, 그 상부에 위치하여 상기 키퍼(10)와 나사 결합되면서 타측 지대치(52)를 설측에서 감싸도록 베이스(20)를 배치하며, 그 상부에 위치하여 인공치로서의 역할을 하면서 상기 키퍼(10) 및 베이스(20)와 나사 결합되면서 상기 일측 지대치(51) 또는 타측 지대치(52)를 협측에서 감싸도록 바디(30)를 순서대로 배치하고 최종적으로 결합용 나사(40)로 결합하여 고정시키면 그 조립이 완성된다.

위와 같이 본 발명은 주조용 볼트를 세라믹 분말을 압축 성형하고, 압축 성형된 성형체를 1300∼1500℃에서 소결하며, 소결된 세라믹 봉을 선반에서 연삭가공에 의하여 제조함으로써 강도와 변형능력이 우수한 주조용 볼트를 제조할 수 있으며, 상기 주조용 볼트를 이용하여 치과용 보철물을 구성하는 조립체에 암나사를 정확하고 정밀하게 형성함으로써 결합용 볼트와의 정밀하고 정확한 결합을 이룰 수 있어 별도의 탭가공이나 레진의 주입 등이 불필요하여 보철물의 설치가 용이하고 궁극적으로 환자에게 고통과 불편을 초래하지 않게 된다.

Claims (4)

1. 치과용 보철물에 암나사를 제조하는 방법에 있어서,

   세라믹 분말을 프레싱에 의해 압축 성형하고, 상기 압축 성형된 성형체를 1,400∼1,500℃에서 완전 소결하며, 상기 소결된 세라믹 봉의 표면을 센터리스 연마가공에 의해 연마하고, 상기 연마된 세라믹 봉을 다수의 연삭공구가 장착된 선반에서 연삭 가공하여 세라믹 봉의 외주에 나사산을 형성하여 주조용 볼트를 제작하는 단계;

   환자의 구강 내부를 복제한 주모형을 이용하여 내화모형을 복제하고, 상기 내화모형에 상기 주조용 볼트를 암나사가 형성될 위치에 배치하며, 왁스로 보철물을 조각하고, 상기 조각된 보철물의 일측에 탕구를 형성하며, 상기 내화모형과 동일한 재료로 매몰하고, 상기 왁스로 조각된 보철물을 소환하며, 상기 탕구를 통해 보철물 용탕을 주입하여 보철물을 주조하는 단계; 상기 주조된 보철물에서 플루오르화수소를 이용하여 상기 주조용 볼트를 제거하여 보철물에 암나사를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과용 보철물의 암나사 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연삭공구의 회전수는 20,000rpm 이상인 것을 특징으로 하는 치과용 보철물의 암나사 제조방법.
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