KR101181491B1 - 치과 보철물용 합금 조성물 및 치과 보철물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

치과 보철물용 합금 조성물 및 치과 보철물의 제조방법이 개시된다.
본 발명에 의한 치과 보철물용 합금 조성물은 금 2 내지 20wt%, 팔라듐 25 내지 35wt%, 은 20 내지 35wt%, 인듐 25 내지 35wt%, 아연 1 내지 5wt%, 이리듐 0.07 내지 0.7wt%를 포함하여 이루어진다.

Description

치과 보철물용 합금 조성물 및 치과 보철물의 제조방법{Alloy composite for dental prosthesis and manufacturing method for dental prosthesis}

본 발명은 치과 보철물용 합금 조성물 및 치과 보철물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금의 함량을 대폭 낮추어 가격 경쟁력을 갖추면서도 요구되는 물성을 만족시킬 수 있는 치과 보철물용 합금 조성물 및 치과 보철물의 제조방법에 관한 것이다.

치과 보철물은 온도, 산도, 저작압 등의 다양한 환경의 변화가 일어나는 인체의 구강 내에서 사용되기 때문에 부식, 변색이 없어야 하며, 인체에 유해하지 않아야 한다.

또한 음식물을 씹으면서 저작압을 받게 되므로 저작압에 견딜 수 있어야 하고, 마모 및 변형 등이 발생하지 않아야 하며, 음식을 씹는 과정에서 다른 치아와 부딪치게 되므로 치아에 무리한 충격이 가해지지 않도록 하기 위해서 치아의 경도 및 강도와 비슷하여야 한다.

또한 심미성을 위하여 자연 치아와 유사한 색상을 가지는 세라믹과 함께 사용되는 금속 합금의 경우에는 세라믹과의 결합성도 우수하여야 한다.

치과 보철물은 전술한 특성 이외에도 우수한 주조성, 경제성을 구비하여야 하는 등 다양한 특성이 요구된다.

상기 특성을 만족시키기 위하여 종래에는 주조성이 우수하며, 인체에 독성이 없고, 안정된 화학적 성질로 인하여 산화가 거의 발생하지 않는 금, 백금 등의 귀금속 소재가 치과 보철물용 합금 소재로 주로 이용되어 왔다. 상기 금, 백금 등을 이용한 종래의 치과 보철물용 합금은 금, 백금 등의 귀금속 함량이 높은 경우가 대부분이어서 경제성 측면에서 커다란 단점을 지니고 있었다. 이러한 문제점의 해결을 위하여 상기 금, 백금에 상기 금, 백금보다는 저렴한 팔라듐을 혼합한 합금이 사용되고 있다. 그러나 상기 팔라듐을 혼합한 합금은, 팔라듐이 금, 백금보다는 저렴하지만 고가라는 문제점이 있고, 팔라듐의 첨가에 의하여 변색의 발생, 파절, 주조성 저하, 자연 치아보다 더 강한 경도 값을 갖는 등의 문제점이 있다.

최근에는 금, 백금을 이용한 합금 소재와 제반 성질이 유사하면서도 가격이 저렴한 저금합금 또는 비귀금속 합금에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

그러나 최근에 보고되고 있는 저금합금의 경우도 금의 함량이 대부분 40wt%를 초과하고 있어, 경제성 측면에서 큰 실효를 보기 어려우며, 금 함량이 적어질 수록 부식, 변색의 발생비율이 높고, 자연치아의 경도를 상회하는 경도를 가지며, 연성이 저하되고, 균열이 발생하는 등의 기계적, 화학적으로 많은 문제점이 노출되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고가인 금의 함량을 크게 줄이고, 금, 팔라듐, 은, 인듐을 주성분으로 하고, 여기에 소량의 아연과 이리듐을 첨가함으로써, 기존의 고금합금과 성질이 유사하면서도 경제성이 우수하고, 또한 기존의 저금합금에서 발생하던 부식, 변색의 발생비율이 높고, 자연치아의 경도를 상회하는 경도를 가지며, 연성이 저하되고, 균열이 발생하는 등의 문제점을 해결할 수 있는 치과 보철물용 합금 조성물과 치과 보철물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 치과 보철물용 합금 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 치과 보철물용 합금 조성물은 금(Au) 2 내지 20wt%, 팔라듐(Pd) 25 내지 35wt%, 은(Ag) 20 내지 35wt%, 인듐(In) 25 내지 35wt%, 아연(Zn) 1 내지 5wt%, 이리듐(Ir) 0.07 내지 0.7wt%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 치과용 보철물의 제조방법을 제공하는데, 본 발명에 따른 치과용 보철물의 제조방법은,

(a) 팔라듐과 이리듐의 합금을 형성하는 제1단계;

(b) 진공유도로에 상기 제1단계를 통하여 얻어진 팔라듐-이리듐 합금과 금, 인듐, 은, 아연을 투입하고, 이를 용해시키는 제2단계;

(c) 상기 제2단계를 통하여 용해된 조성물을 주조용 주형에 주입하고, 성형함으로써 치과용 보철물을 제조하는 제3단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 제1단계를 통하여 형성되는 팔라듐-이리듐 합금의 조성비는 무게비 기준으로 팔라듐 100 : 이리듐 0.2 내지 2.8인 것이 바람직하다.

또한 상기 제2단계를 통하여 용해되는 각 성분은 금 2 내지 20wt%, 팔라듐 25 내지 35wt%, 은 20 내지 35wt%, 인듐 25 내지 35wt%, 아연 1 내지 5wt%, 이리듐 0.07 내지 0.7wt%의 조성을 갖는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2단계는 진공 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의할 경우, 기존의 고금합금과 성질이 유사하면서도 경제성이 우수하고, 또한 기존의 저금합금에서 발생하던 부식, 변색의 발생비율이 높고, 자연치아의 경도를 상회하는 경도를 가지며, 연성이 저하되고, 균열이 발생하는 등의 문제점을 해결할 수 있으며, 기존의 저금합금보다도 금의 함량이 적어 경제성이 우수한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 치과용 보철물을 제조하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저 본 발명은 치과 보철물용 합금 조성물을 제공하는데, 본 발명이 일례에 따른 치과 보철물용 합금 조성물은 금(Au) 2 내지 20wt%, 팔라듐(Pd) 25 내지 35wt%, 은(Ag) 20 내지 35wt%, 인듐(In) 25 내지 35wt%, 아연(Zn) 1 내지 5wt%, 이리듐(Ir) 0.07 내지 0.7wt%를 포함하여 이루어진다.

본 발명에서는 치과 보철물용 합금 소재로 금, 팔라듐, 은, 인듐, 아연 및 이리듐을 사용한다. 상기 각 소재를 적절한 비율로 합금함으로써, 본 발명의 특유의 효과를 달성할 수 있게 되며, 합금에서 각 성분이 차지하는 비율은 본 발명의 발명자들이 무수한 반복 실험 끝에 도출해 낸 최적 값이다. 이하 분설하여 설명한다.

본 발명에서 금은 2 내지 20wt%가 사용된다. 치과 보철물용 합금의 경우 금의 함량이 높을수록 안정적인 성질을 가지게 됨은 현재까지 보고된 바로 분명하게 알 수 있다. 그러나 금은 고가이고, 최근 들어서도 금 가격은 계속해서 상승하고 있다. 따라서 기존의 고금합금과 제반성질이 유사하면서도 금의 사용량을 줄일 수 있다면 경제성 측면에서 커다란 장점을 지니게 된다. 이러한 점은 본 발명을 이루게 된 동기의 하나이다. 본 발명에서 사용되는 금의 비율이 하한치 미만일 경우에는 황금색도가 저하되는 문제가 발생한다. 본 발명에서의 황금색상은 금 자체 및 금과 다른 성분의 합금에 따라 발생하게 되는데, 금의 비율이 하한치 미만일 경우에는 황금색상이 미약하게 나타나거나, 사라지는 문제가 발행할 수 있어 바람직하지 않다. 또한 금의 비율이 상한치를 초과하는 경우에는 경제성을 향상시키고자 하는 본 발명의 취지에 부합하지 않으므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 팔라듐은 25 내지 35wt%가 사용되는데, 팔라듐의 비율이 하한치 미만일 경우에는 내식성과 인장강도가 저하될 우려가 있어 바람직하지 않고, 팔라듐의 비율이 상한치를 초과하는 경우에는 지나치게 경도 및 강도가 향상될 우려가 있고, 또한 팔라듐 역시 비교적 고가이므로 경제성 측면에서 불리하며, 과도한 팔라듐의 사용은 합금과정에서 황금색도를 상쇄시킬 우려가 있어 바람직하지 않다.

또한 본 발명의 합금 조성물에서 은은 20 내지 35wt%가 사용된다. 은의 비율이 하한치 미만일 경우에는 합금과정에서 인듐과 아연과의 상호작용에 의하여 황금색도를 저하시킬 우려가 있고, 또한 은의 비율을 하한치 미만으로 줄이고, 줄인 비율만큼 인듐 및 아연의 함량을 향상시킬 경우에는 내식성이 감소하여 변색이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다. 은의 비율이 상한치를 초과하는 경우 역시 내식성이 감소하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 합금 조성물에서 사용되는 인듐은 인듐 산화물을 형성하여, 도재와 금속의 결합에 기여하며, 따라서 도재와의 결합을 위해서는 표면에 인듐 성분의 침착이 필요하게 된다. 인듐의 비율이 하한치 미만일 경우에는 도재와의 결합력이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않고, 상한치를 초과할 경우에는 도재와의 결합력 측면에서 상한치의 경우와 큰 차이가 없으며, 내식성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 아연은 본 발명에 따른 합금 조성물에서 1 내지 5wt%가 사용된다. 본 발명에서 아연은 산화를 방지하고 주조성을 향상시키는 역할을 수행한다. 아연의 비율이 하한치 미만일 경우에는 유동성이 떨어져 주조가 어렵게 되는 문제가 발생하고, 아연의 비율이 상한치를 초과할 경우에는 경도 및 감소가 감소하고, 완성된 합금이 적색을 띄게 될 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 이리듐은 본 발명에서 입자 미세화와 주조성을 향상시키는 역할을 수행한다. 즉, 이리듐을 사용함으로써 결정을 미세화시켜 기계적 성질 향상과 변색 및 부식을 최소화할 수 있다. 상기 이리듐은 본 발명에서 0.07 내지 0.7wt%가 사용되는데, 이리듐의 비율이 하한치 미만일 경우에는 주조결함 감소와 기계적 성질 향상에 영향을 주지 못하여 바람직하지 않고, 이리듐의 비율이 상한치를 초과할 경우에는 주조결함 감소 및 기계적 성질 향상의 측면에서 상한치의 경우와 다를 바 없어 실익이 없으며, 과도하게 투입된 이리듐이 석출 결함물로 작용하여 변색, 파절의 원인이 될 우려가 있어 바람직하지 않다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 치과 보철물용 합금 조성물은 고가인 금의 함량을 대폭 줄이고, 금, 팔라듐, 은, 인듐을 주성분으로 하고, 여기에 아연과 이리듐을 첨가하였다. 상기 각 성분 및 각 성분의 조성비는 무수히 반복된 실험 끝에 얻어진 최적 값으로서, 조성비가 전술한 범위를 벗어나는 경우에는 각 성분을 투입하는 효과를 상실하거나, 오히려 역효과를 발생시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 치과 보철물의 제조방법에 대하여 설명한다. 이하의 설명과정에서 상기 치과용 합금 조성물에서 설명된 부분과 동일한 부분에 대하여는 그 설명을 생략하도록 한다.

본 발명의 일례에 따른 치과용 보철물의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이,

(a) 팔라듐과 이리듐의 합금을 형성하는 제1단계(S100);

(b) 진공유도로에 상기 제1단계를 통하여 얻어진 팔라듐-이리듐 합금과 금, 인듐, 은, 아연을 투입하고, 이를 용해시키는 제2단계(S200);

(c) 상기 제2단계를 통하여 용해된 조성물을 주조용 주형에 주입하고, 성형함으로써 치과용 보철물을 제조하는 제3단계(S300);를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 치과용 보철물의 제조과정에서 팔라듐과 이리듐은 미리 합금을 하게 된다. 팔라듐과 이리듐을 미리 합금하지 않고, 각 성분을 다른 성분과 같이 투입하여 용해시키고, 치과용 보철물을 제조하는 것도 당연히 가능하다. 그러나 본 발명의 효과를 극대화하기 위해서는 팔라듐과 이리듐을 미리 합금시키고, 팔라듐-이리듐과 다른 성분을 함께 용해시켜 치과용 보철물을 제조하는 것이 유리하다. 본 발명에서 이리듐은 입자 미세화와 주조성을 향상시키는 역할을 수행하며, 매우 소량이 사용된다. 이리듐은 융점이 2,447℃로써 매우 높다. 따라서 융점이 높고 매우 소량이 사용되는 이리듐을 다른 성분과 함께 투입하여 합금을 통한 치과용 보철물을 제조하게 되면 이리듐의 분포가 균일하지 못하게 되고, 또한 합금과정 자체도 매우 어려울 수 있다. 이러한 문제는 팔라듐과 이리듐을 미리 합금하고, 이렇게 합금된 팔라듐-이리듐 합금과 다른 성분을 이용하여 합금을 하게 되면 크게 어렵지 않게 해결할 수 있게 된다.

상기 팔라듐-이리듐 합금의 조성비는 무게비 기준으로 팔라듐 100 : 이리듐 0.2 내지 2.8인 것이 바람직하다. 상기 비율은 팔라듐-이리듐 합금과정에서의 특수성에 기인한 것은 아니며, 앞서 전술한 전체 합금 조성물에서의 팔라듐과 이리듐의 비율을 맞추는 과정에서 정해진 것이다.

또한 상기 제2단계를 통하여 용해되는 각 성분은 금 2 내지 20wt%, 팔라듐 25 내지 35wt%, 은 20 내지 35wt%, 인듐 25 내지 35wt%, 아연 1 내지 5wt%, 이리듐 0.07 내지 0.7wt%의 조성을 갖는 것이 바람직하며, 이는 앞에서 상세하게 설명하였으므로 설명을 생략한다.

진공유도로에 팔라듐-이리듐 합금과 금, 인듐, 은, 아연을 투입하고, 이를 용해시키는 제2단계는 진공유도로에서 이루어진다. 상기 진공유도로 자체는 공지의 기술이므로 설명을 생략한다. 상기 용해과정은 불활성 가스 분위기의 진공상태에서 수행되는 것이 바람직하다. 이는 용해과정에서 기체 또는 기타 불순물의 흡입에 의한 오염을 방지하기 위해서이다. 구체적인 진공 정도 및 사용되는 불활성 가스의 종류는 각 성분의 조성비, 목표하는 물성치, 공정 효율 등을 감안하여 적절히 선택하면 된다.

상기 제2단계를 통하여 용해된 조성물은 제3단계에서 치과용 보철물로 제조된다. 즉, 상기 제2단계를 통하여 용해된 조성물을 주조용 주형에 주입하고 성형함으로써 치과용 보철물이 제조된다. 이러한 제3단계의 과정 자체는 당업자에게 있어서 자명한 사항이므로 그 설명을 생략하도록 한다.

이하에서는 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 : 치과용 보철물의 제조

팔라듐과 이리듐을 합금하였다. 비율은 무게비로 팔라듐 100 : 이리듐 1의 비율로 행하였다. 다음으로 진공유도로에 상기 팔라듐-이리듐 합금, 금, 은, 인듐, 아연을 장입하였다. 장입된 각 성분의 조성비는 금 10wt%, 팔라듐 30wt%, 은 27wt%, 인듐 30wt%, 아연 2.7wt%, 이리듐 0.3wt% 이었다. 다음으로 진공유도로를 10^-3torr이 될 때까지 진공분위기를 조성한 후, 아르곤가스를 주입하여 50torr의 압력을 유지시킨 후, 용해를 하였다. 용해가 완료된 용탕을 진공유도로 챔버 내에 설치된 주조용 흑연 주형에 주입하고, 성형함으로써 치과용 보철물을 제조하였다.

시험예 : 특성 시험

상기 실시예를 통하여 제조된 보철물을 기공소에서 사용하는 산소-프로판가스 토치를 이용하여 용해한 후, ISO 9693 규격에 의거하여 기계적, 화학적 특성에 관한 시험을 하였다. 시험 결과 항복강도 275MPa, 인장강도 502MPa, 연신율 10%, 비커스 경도 277Hv, 융점(액상점) 1,150℃의 값을 보였다. 상기 결과로 알 수 있듯이 본 발명에 따른 합금 조성물은 금의 함량을 대폭 줄였음에도 불구하고 종래의 고금합금과 유사한 물성 값을 보임을 알 수 있었다.

또한 ISO/TR 7405-1984 규격에 의거 독성시험(경구)을 시행한 결과 매우 우수한 생체적합성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상기한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지는 않는다.

Claims (5)

1. 금 10wt%, 팔라듐 30wt%, 은 27wt%, 인듐 30wt%, 아연 2.7wt%, 이리듐 0.3wt%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과 보철물용 합금 조성물.
   
2. 치과용 보철물의 제조방법에 있어서,
   (a) 팔라듐과 이리듐을 무게비로 100 : 1의 비율을 갖도록 합금을 형성하는 제1단계;
   (b) 진공유도로에 상기 제1단계를 통하여 얻어진 팔라듐-이리듐 합금 30.3wt%와 금 10wt%, 인듐 30wt%, 은 27wt%, 아연 2.7wt%를 투입하고, 이를 용해시키는 제2단계;
   (c) 상기 제2단계를 통하여 용해된 조성물을 주조용 주형에 주입하고, 성형함으로써 치과용 보철물을 제조하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 치과 보철물의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2단계는 진공 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물의 제조방법.

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