KR101290278B1 - 인공치아 도포용 조성물 및 이를 이용한 인공치아의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인공치아 도포용 조성물 및 이를 이용한 인공치아의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 인공치아를 제조하는 과정 중에 표면에 ZrO₂와 융합시 색을 띠는 첨가제를 혼합하는 방법으로 치아미백 효과를 이룰 수 있다.
이러한 첨가제는 산화물로 구성되어 있어서 고온으로 열처리하여도 모양이나 성질이 변하지 않기 때문에 금속이나 기타 보철물을 사용하는 경우와 다르게 영구적으로 사용이 가능하고, 변형되지 않는 인공치아의 제조가 가능하다.

Description

인공치아 도포용 조성물 및 이를 이용한 인공치아의 제조방법{Composition for coating the artificial denture teeth and manufacturing method of artificial denture teeth using the composition}

본 발명은 인공치아 도포용 조성물 및 그 제조방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 지르코니아로 이루어진 인공치아의 외형에 색상을 입힐 수 있는 인공치아 도포용 조성물과 이를 이용한 인공치아의 제조방법에 대한 것이다.

티타늄(Ti)은 인체 내에 유해한 작용이 없어 뼈와 결합하여 치근의 역할을 할 수 있다는 것이 발견됨으로써, 인공 치아의 소재는 주로 티타늄 금속이 사용되고 있다. 이와 같이 인공치근의 대체물로서 사용되고 있는 치과용 임플란트는 턱뼈 속에 매식되어 치근의 역할을 대신하며, 이 임플란트와 연결된 기둥은 잇몸을 뚫고 구강 내로 돌출되고, 이 기둥에 가공 치아가 다시 고정되어 자연 치아와 동일한 기능을 하는데, 그 형태는 나사형 형태 또는 원통형 형태의 치근 모양을 한 것이 대부분이다.

티타늄 또는 그 합금에 의해 제조되어진 치과용 임플란트는 턱뼈에 이식한 후 오랜 기간이 지나면, 티타늄 소재의 검은 색상이 잇몸에 배어 나와 검게 변하여 외관상 흉하게 보이는 문제점이 있다.

티타늄을 사용하면 다양한 색깔을 얻을 수 있다. 치과용 임플란트의 경우 치조골에 픽스츄어(fixture)가 매식되는데, 구강 내에서 지속적으로 반복하중이 가해지는 경우, 치아를 이용하여 음식물을 씹는 과정을 반복하게 되면 그 과정에서 미세한 진동이 발생되어 픽스츄어와 치조골과의 골 유착에 문제가 생기게 되고, 결국 임플란트를 다시 시술해야 하는 문제점이 있었다.

치조골에 적절한 기계적 강도와 생체 적합성, 뛰어난 내부식성, 우수한 골유착 능력을 가진 티타늄이 치과용 임플란트로서 가장 널리 사용되고 있으나, 티타늄은 골유착이 일어나기 까지의 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

이러한 단점을 대체할 수 있는 재료로서 Al₂O₃(alumina), 히드록시아파타이트(hydroxyapatite) 및 ZrO₂(zirconium oxide) 세라믹 등이 오래전부터 연구되어 왔다.

알루미늄옥사이드(Al₂O₃)는 치조골과의 골유착은 성공적으로 이루어지나, 장기간의 하중을 견디기 위한 강도가 떨어져서 현재는 잘 사용되고 있지 않다.

히드록시아파타이트는 인산 칼슘의 일종으로서, 인체의 뼈 치아 등과 결정학적, 화학적으로 매우 유사한 특성이 있으므로, 생체 조직과 유해반응을 일으키지 않고, 또한 시간이 지난 후 흡수에 의해 생체 조직과 자연스럽게 결합한다.

그러나 히드록시아파타이트는 기계적 강도 및 파괴인성(fracture toughness) 등의 기계적 물성이 좋지 않다는 단점을 가지고 있어, 인공치아 등과 같이 높은 기계적 강도 또는 파괴인성이 요구되는 생체 경조직용 재료로는 부적합하다.

ZrO₂는 인체에 삽입되었을 때, 독성반응을 일으키지 않는 생체 불활성 물질로서, 부식과 마모에 대한 저항이 뛰어나며, 높은 굴곡강도와 파괴인성을 가지고 있어서 임플란트의 재료로 연구되어 왔다. 또한 자연 치아와 유사한 색상을 가지기 때문에 심미적인 수복에 유용하게 이용될 수 있는 장점이 있다.

하지만 단순히 ZrO₂를 인공치아로 사용하는 것만으로는 생체 치아가 가지고 있는 고유한 색상을 발현하는데 어려움이 있다. 특히 소득수준이 증가함에 따라 치아의 치료시에 인공치아의 수요자가 요구하는 미적인 수준을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 인공치아의 구성 성분 중에 ZrO₂ 소재에 대한 미백효과를 발휘할 수 있는 세라믹 재료를 첨가제로 사용하여 자연 치아와 유사한 색상을 발현하는 인공치아 도포용 조성물을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 인공치아의 제작 과정 중에 글래이징 하는 공정에서 칼라링 액체인 인공치아 도포용 조성물을 도포하고 열처리하는 방법으로 미백 효과를 발휘하는 인공치아의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 인공치아 도포용 조성물을 제공한다.

상기 인공치아 도포용 조성물은 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01~5중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 인공치아 도포용 조성물은 CeO₂ 0.01~5중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 인공치아 도포용 조성물은 지르코니아로 이루어진 인공치아의 표면층을 구성하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은, 치아 모형을 제작하는 단계와, 스캐너를 이용하여 치아 모형을 스캔하여 치아 모형의 외부 표면 좌표를 얻고, 스캔에 의해 얻어진 치아 모형의 외부 표면 좌표를 CAD/CAM 데이터로 변환하는 단계와, CAD/CAM 데이터를 이용하여 3차원 밀링기로 지르코니아를 가공하여 치열 구조에 정합되는 인공치아의 외형을 만드는 단계와, CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 원료를 혼합하여 인공치아 도포용 조성물을 형성하는 단계와, 상기 인공치아 도포용 조성물을 상기 인공치아의 외형에 대하여 도포하는 단계 및 상기 인공치아 도포용 조성물이 도포된 인공치아의 외형에 대하여 열처리하는 단계를 포함하는 인공치아의 제조방법을 제공한다.

상기 인공치아 도포용 조성물은 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 인공치아 도포용 조성물은 CeO₂ 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 원료를 혼합하여 인공치아 도포용 조성물을 형성하는 단계에서 용매로는 부틸렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 열처리는 1400~1600℃에서 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, ZrO₂로 이루어진 인공치아의 외형에 착색 효과를 보이는 인공치아 도포용 조성물을 도포하여 자연 치아와 유사한 색생을 나타낼 수 있다.

또한 겔 등과 같은 유기물을 차후에 사용하지 않고도 인공치아의 제조공정 중에 1400~1600℃의 고온에서 열처리하는 방법으로 인공치아와 첨가성분인 칼라링 액체를 일체화함으로써 사후관리가 편리하고 오랜 기간 동안 변하지 않는 인공치아를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인공치아의 제조공정을 나타내는 절차도이다.
도 2는 인상채득한 환자의 치아본을 보여주는 사진이다.
도 3은 인상에 석고를 붓고 모델을 만드는 과정을 보여주는 사진이다.
도 4는 다듬는 작업을 마친 석고에 대하여 핀을 꽂는 작업을 보여주는 사진이다.
도 5는 실제 인공치아가 장착될 부분에 대한 다듬기 작업을 수행하는 것을 보여주는 사진이다.
도 6은 도 4에서 핀을 꽂은 부분과 연동되는 부분이 실제 이빨과 합치되는 지를 테스트하는 과정을 보여주는 사진이다.
도 7은 CAD를 이용해서 3차원 공간에 대한 피쳐포인트를 획득하고, 점이 40개 일 때 컴퓨터의 모델 위에 피쳐포인트가 표시된 것을 보여주는 그래픽이다.
도 8은 CAD를 이용해서 적은 수의 피쳐포인트를 가지고 있는 이빨의 형상을 보여주는 그래픽이다.
도 9는 CAD를 이용해서 많은 수의 피쳐포인트를 가지고 있을 때 교합면을 복구한 것을 보여주는 그래픽이다.
도 10은 CAD를 이용하여 인공치아가 들어갈 위치에 맞게 크기를 조정하는 고정을 보여주는 컴퓨터 그래픽이다.
도 11은 CAD 프로그램을 이용하여 인공치아가 들어가는 위치에 대한 가상 곡선으로 크기를 조정하는 것을 보여주는 컴퓨터 그래픽사진이다.
도 12는 빌드 업을 위한 준비단계로 캡 트리밍하는 과정을 보여주는 사진이다
도 13은 샌드블라스팅 하는 작업을 보여주는 사진이다.
도 14는 캡에 세라믹을 올리면서 모양을 만들어주는 단계를 보여주는 사진이다.
도 15는 캡에 들어가는 인공치아가 소성단계를 거친 모습을 보여주는 사진이다.
도 16은 컨투어링 과정을 보여주는 사진이다.
도 17은 보철물에 대하여 표면에 색깔 발현을 위한 글래이징 과정을 보여주는 사진이다.
도 18은 인공치아 도포용 조성물이 도포된 보철물을 열처리하는 과정을 보여주기 위하여 도시한 도면이다.
도 19는 1400~1600℃에서 열처리가 마쳐진 인공치아에 대하여 폴리싱하는 과정을 보여주는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

치과용 세라믹스의 대표적인 용도는 인공치근과 인공 치관을 들 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 인공치근 재질로는 기계적 강도와 색채 특성이 비교적 우수한 티타늄이 주로 사용되고 있으나, 최근 세라믹의 강도가 괄목할 만하게 증가됨에 따라 생체 특성이 우수한 세라믹스를 사용하려는 시도가 활발하게 진행되고 있다.

인공 치관은 전통적으로 금, 은, 백금을 포함하는 합금 위에 세라믹 도재를 용융시킨 금속 도재관(porcelain fused to metal; PFM)이 주류를 이루고 있었으나, 심미성에 대한 강한 욕구와 금속에 대한 체내 부작용 및 과민 반응을 줄이고자 금속을 제외시킨 도재 치관(all ceramic jacket crown)의 수요가 크게 증가하고 있다.

이러한 도재 치관의 제조에 있어서는 두 가지가 문제된다. 첫번째는 세라믹의 강도가 파절이 일어나지 않을 정도로 충분히 높아야 한다는 것이고, 두번째는 정확한 모양으로 제조하여야 한다는 점이다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 인공치아 재료로 지르코니아를 사용하고, 인공치아의 외형에 도포되어 색상을 발현하기 위한 인공치아 도포용 조성물은 CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함한다. 상기 인공치아 도포용 조성물은 ZrO₂로 이루어진 인공치아의 표면층을 구성하도록 제공되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 인공치아라 함은, 비니어(veneer), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 스텀프(stump) 또는 치관(crown) 등을 포함하는 것으로 사용한다.

본 발명에 따른 인공치아 도포용 조성물을 구성하고 있는 산화물의 특징에 대해서 설명하면 다음과 같다.

지르코니아(ZrO₂) 단독으로는 자연 치아의 심미성을 재현할 수 없다는 것은 앞에서 상술한 바와 같다. 이러한 점에 착안하여 본 발명에 따른 인공치아 도포용 조성물의 경우에는 ZrO₂로 이루어진 인공치아가 치근과 연결되도록 구성되어서 인공치아의 기계적 특성으로 결합력을 향상시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공치아 도포용 조성물은, 자연 치아와 유사한 색깔을 발현시키기 위하여 Fe₂O₃ 80~95중량% 함유한다.

또한, 상기 인공치아 도포용 조성물은 전이금속 산화물인 NiO 1~5중량%와 Cr₂O₃ 1~5중량%를 포함한다. 상기 전이금속 산화물은 고온 열처리 과정을 거치면, 인공치아의 내부를 구성하는 ZrO₂와 반응하여 고용체를 형성한다. 착색성이 우수한 전이금속 산화물의 경우에는 ZrO₂와 결합하여 인공치아에 대하여 자연 치아와 유사한 특성을 갖는 색을 발현하게 한다.

또한, 상기 인공치아 도포용 조성물은 CaCO₃ 1~5중량%와 Na₂O 1~5중량%를 포함한다. CaCO₃는 열처리 과정에서 이산화탄소가 배출되면서 CaO로 변하게 되며, CaCO₃는 CaO의 소스(source) 역할을 하는 물질이다. 이와 같이 CaCO₃와 Na₂O를 첨가하게 되면 색안정성을 보이게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공치아 도포용 조성물은 ZrO₂와 결합을 형성하여 고용체를 형성하는 희토류금속 산화물인 CeO₂ 0.01∼5중량%을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 인공치아 도포용 조성물은 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.

Al₂O₃는 생체와의 적합성을 향상시키기 위해서 첨가되는 물질이다. ZrO₂에 비해 기계적 강도는 낮지만, 치조골과의 골유착이 성공적으로 이루어지는 장점이 있다. 또한 인공치아가 ZrO₂와 고온에서 공용체를 형성하여 공융액상을 형성하도록 유도한다.

P₂O₅는 인산의 무수물로서, 인을 충분한 공기 또는 산소 속에서 연소시킬 때 생기는 흰색 결정성 가루이다. 강력한 산화제로서 사용되며, 인산 무수물 또는 무수인산이라고 한다. 흡습성이 매우 강하며, 공기 중의 수분을 흡수하는 힘은 진한 황산이나 염화칼슘보다 훨씬 크다. 찬물에는 소리를 내면서 녹아 메타인산(HPO₃)가 되고, 가열한 경우에는 오쏘인산(H₃PO₄)을 생성한다. 건조제, 탈수제, 계면활성제, 축합제로 사용한다. 흡습성 및 산성산화물임을 고려하여 내산성 용기 속에 넣고 밀봉하여 저장한다.

CeO₂와 MnO₂는 청색, 회색 또는 청동색을 얻기 위해 첨가한다.

지르코니아로 이루어진 인공치아의 표면을 착색하기 위한 인공치아 도포용 조성물은 세라믹 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 인공치아 도포용 조성물이 세라믹 재료로 구성되기 때문에 산화되거나 변형되지 않는 장점이 있다.

인공치아 도포용 조성물은 ZrO₂와 함께 열처리됨에 따라 ZrO₂와 결합하여 높은 기계적 강도를 가진다.

이하에서 본 발명에 따른 인공치아의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공치아의 제조방법은 치아 모형을 제작하는 단계와, 스캐너를 이용하여 치아 모형을 스캔하여 치아 모형의 외부 표면 좌표를 얻고, 스캔에 의해 얻어진 치아 모형의 외부 표면 좌표를 CAD/CAM 데이터로 변환하는 단계와, CAD/CAM 데이터를 이용하여 3차원 밀링기로 지르코니아를 가공하여 치열 구조에 정합되는 인공치아의 외형을 만드는 단계와, CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 원료를 혼합하여 인공치아 도포용 조성물을 형성하는 단계와, 상기 인공치아 도포용 조성물을 상기 인공치아의 외형에 대하여 도포하는 단계 및 상기 인공치아 도포용 조성물이 도포된 인공치아의 외형에 대하여 열처리하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라 인공치아를 제조하는 방법은 글래이징 단계에서 착색효과를 나타내는 인공치아 도포용 조성물인 CaCO₃, Fe₂O₃, NiO, Cr₂O₃ 및 Na₂O를 첨가하여 열처리하는 방법으로 진행한다.

도 1은 본 발명에 따른 인공치아의 제조공정을 나타내는 절차도이다.

도 1을 참조하면, 치과에서 환자의 차아본을 뜨는 인상채득을 실시한다(S110). 인상채득을 하기 위해서는 인상재가 사용되며, 상기 인상재로는 축중합형 실리콘, 폴리이써, 부가중합형 실리콘 등이 사용될 수 있다. 도 2는 인상채득한 환자의 치아본을 보여주는 사진이다.

인상에 석고를 붓고 모델을 만들고 다듬는 작업을 마친 석고에 대하여 핀을 꽂는 작업을 수행한다(S115).

도 3은 인상에 석고를 붓고 모델을 만드는 과정을 보여주는 사진이다. 석고는 수산화 칼슘의 황산염(CaSO₄·2H₂)로서 모스 경도 2의 광물이다. 이는 탄산칼슘이 주성분으로 석회암이 황산의 영향으로 변한 것이다.

석고를 사용하여 틀을 만드는 것은 석고가루를 넣고 물을 섞은 후 골고루 섞어서 어느 정도 묽은 상태의 석고가 완성되면 이렇게 제조된 석고를 인상에 도 3과 같이 넣는다. 이렇게 만들고자 하는 이빨의 형태에 대한 석고 모형이 완성되면 마무리 작업으로서 다듬는 작업(trimming)을 수행한다.

도 4는 다듬는 작업을 마친 석고에 대하여 핀을 꽂는 작업을 보여주는 사진이다. 도 4에서 보여진 핀은 다른 지지대에 석고 모형을 꽂기 위해서 하는 작업으로 핀을 꽂은 부분과 연결되는 부분이 같이 연동될 수 있도록 구성되어 있다.

실제 인공치아가 장착될 부분에 대한 다듬기 작업을 수행한다(S120). 도 5는 실제 인공치아가 장착될 부분에 대한 다듬기 작업을 수행하는 것을 보여주는 사진이다(S120). 도 5를 참조하면, 석고 모델이 장착되어 있는 사이에 인공치아가 배치될 것이기 때문에 이 부분과 맞물릴 수 있도록 다듬는 작업을 하여야 한다.

핀을 꽂은 부분과 연동되는 부분이 실제 이빨과 합치되는 지를 테스트하는 마운팅 작업을 수행한다(S125). 도 6은 도 4에서 핀을 꽂은 부분과 연동되는 부분이 실제 이빨과 합치되는 지를 테스트하는 과정을 보여주는 사진이다. 이러한 과정을 교합이라고 한다. 교합기에 모델과 대합치 모델을 장착해서 교합을 확인하면서 작업할 수 있도록 준비를 하여야 한다.

촉참식 또는 레이저 스캐너로 치아 모형을 스캔하여 치아 모형의 표면 좌표를 CAD/CAM 데이터로 변환한다(130). 이하에서, CAD/CAM 데이터로 변환하는 과정에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

CAD/CAM 시스템은 치아 모형 또는 직접 구강 내 치아를 스캐닝한 후, CAD 프로그램을 통해 컴퓨터가 직접 치아 형태를 디자인하기 위한 것이며, 전용 절삭기계에 명령을 내려 보철물을 제작하는 방식으로 기존의 수작업으로는 어려웠던 뛰어난 물성의 보철물을 절삭기계가 빠르고 정교하게 제작해 낼 수 있다.

CAD/CAM 시스템을 사용하는 경우에는 스캐너로부터 읽은 데이터를 인상채득한 음형인기를 이용하여 제조된 치아 모형으로부터 3차원 CAD 프로그램을 이용하여 치아 모형의 3차원 모델링 데이터를 생성한다. 이 생성된 3차원 모델링 데이터는 스캐너에 구비된 별도의 메모리 수단 또는 버퍼링 수단에 저장될 수도 있고, 통신 인터페이스 수단을 통해 즉시 외부로 전송될 수도 있다. 또한 상기 3차원 모델링 데이터는 1회 이상의 데이터 가공을 통해 STL(Stereo lithography) 포맷파일을 수신하여 인공치아의 미세두께를 구성하기 위한 슬라이싱 데이터를 형성하고, 상기 각각의 슬라이싱 데이터를 연속적으로 적층하여 3차원 모델링 형상과 동일한 형상의 인공치아를 제조할 수 있게 한다.

이에 대해 상술하면 인상채득을 통한 모델을 레이저를 이용하여 스캔하는 방법의 적용이 가능하다. 먼저 인상채득을 통해서 획득되어진 모델을 디지털화하며, CAD를 사용하게 되면 이러한 가상 모델이 스크린에 뜨게 된다.

도 7은 CAD를 이용해서 3차원 공간에 대한 피쳐포인트를 획득하고, 점이 40개 일 때 컴퓨터의 모델 위에 피쳐포인트가 표시된 것을 보여주는 그래픽이다.

도 7을 참조하면, 이빨의 형상을 가지고 있는 형상에 피쳐포인트가 찍혀져 있는 것이 보인다. 피쳐포인트가 5포인트일 때에는 치아의 정확도가 52%에 불과하지만 피쳐포인트가 40포인트일 때에는 치아의 정확도가 92%에 달하기 때문에 원래 치아의 형상에 가까운 형상의 수복이 가능하다.

여기에 반자동화된 변연(마진) 파인더 기능은 이빨의 형상에서 가장 돌출된 변연 부위를 따라 자동으로 마진이 그려지도록 구성되어 있다.

도 8은 CAD를 이용해서 적은 수의 피쳐포인트를 가지고 있는 이빨의 형상을 보여주는 그래픽이다. 도 8을 참고하면 이빨의 주변 주위에는 피쳐포인트가 찍혀져 있지 않다는 것을 확인할 수 있다. 여기서 반자동화된 변연 파인더 기능을 사용한다.

도 9는 CAD를 이용해서 많은 수의 피쳐포인트를 가지고 있을 때 교합면을 복구한 것을 보여주는 그래픽이다. 도 9를 참조하면, 원래 형성되어 있지 않았던 교합면에 대해서 교합면이 형성되어 있다는 것이 컴퓨터 그래픽을 통해서 확인된다.

도 10은 CAD를 이용하여 인공치아가 들어갈 위치에 맞게 크기를 조정하는 고정을 보여주는 컴퓨터 그래픽이다. CAD를 이용하여 제작된 보철물에 대하여 가상적으로 들어갈 위치에 맞는지 여부를 확인할 수 있다.

도 11은 CAD 프로그램을 이용하여 인공치아가 들어가는 위치에 대한 가상 곡선으로 크기를 조정하는 것을 보여주는 컴퓨터 그래픽 사진이다. 도 11을 참조하면, CAD를 활용할 때 가상적인 그림으로부터 인공치아의 형상에 대한 제어가 쉽게 이루어진다는 것에 대한 확인이 가능하다.

변환된 CAD/CAM 데이터를 이용하여 3차원 N/C(numeriacal control) 가공기로 지르코니아를 가공한다(S140). N/C 가공기는 커터를 사용하여 임의의 형상을 가공하되, 수치제어되는 가공기를 말한다.

도 12는 빌드 업을 위한 준비단계로 캡 트리밍하는 과정을 보여주는 사진이다. 균일한 산화막 또는 요철면을 형성하기 위해 진행하는 과정이다. 이때 예각이 생기지 않도록 한다.

샌드블라스팅 작업을 수행하여 표면을 거칠게 만든다(S150). 도 13은 샌드블라스팅 하는 작업을 보여주는 사진이다. 도 13을 참조하면, 샌드블라스터로 캡의 표면에 모래를 강한 압력으로 쏴줌으로써 표면을 거칠게 만들어 빌드업을 가능하게 한다. 표면 처리나 미려한 외관의 구성을 위한 전처리 작업이라고 할 수 있다.

도 14는 캡에 지르코니아를 올리면서 모양을 만들어주는 단계를 보여주는 사진이다. 빌드 업 단계(S155)라고 칭하는데 인공치아의 모형을 생성하는 단계라고 할 수 있다. 본 발명에 따른 인공치아의 경우에는 빌드 업 단계에서 보철물의 형상을 이루는 구성물질이 지르코니아가 된다.

도 15는 캡에 들어가는 지르코니아에 대하여 소성단계를 거친 모습을 보여주는 사진이다. 도 15를 참조할 때 소성과정(S160)을 거치면 ZrO₂가 가지고 있던 색깔이 발현되게 된다.

도 16은 컨투어링 과정을 보여주는 사진이다. 컨투어링 작업(S160)은 형판 또는 모양에 따라 절삭공구를 이동시켜 만들려고 하는 공작물을 형판의 형상과 같은 모양으로 재현하는 절삭법을 말한다. 본 발명의 경우에는 인공치아의 제작이기 때문에 인공치아가 들어갈 부분에 대해서 정합이 이루어지지 않으면 심각한 문제가 발생할 수 있기 때문에 컨투어링 작업을 진행한다. 환자에게 수복될 보철물의 모양에 따라 완벽하게 만들고 다듬는 단계라고 할 수 있다.

도 17은 보철물에 대하여 표면에 색깔 발현을 위한 글래이징 과정을 보여주는 사진이다(S165). 도 17을 참고하면, 글래이징 액과 파우더를 도포한다고 볼 수 있다. 글래이징 과정은 인공치아 도포용 조성물을 형성하고 지르코니아로 이루어진 인공치아의 외형에 도포하는 과정이며, 이에 대하여 설명한다.

CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 원료를 혼합하고 분쇄한다. 상기 혼합 및 분쇄는 볼 밀링 공정을 이용할 수 있다. 이러한 볼 밀링 공정은 100~300rpm으로 1~24시간 동안 수행한다.

이때 직경이 10~40㎜인 지르코니아 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 볼 밀링에 사용되는 액체로는 부틸렌 글리콜(butylenes glycol)을 사용하는 것이 바람직하다. 부틸렌 글리콜은 무취의 점성을 가지고 있는 액체로 보습성이 있다. 상기 원료와 상기 부틸렌 글리콜은 3:97~10:90 정도의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이렇게 부틸렌 글리콜이 혼합된 인공치아 도포용 조성물은 붓 등을 이용해서 지르코니아로 이루어진 인공치아의 표면에 도포된다.

도 18은 인공치아 도포용 조성물이 도포된 보철물을 열처리하는 과정을 보여주기 위하여 도시한 도면이다.

도 18을 참조하면, 인공치아 도포용 조성물이 도포된 보철물에 대하여 2∼10℃/min의 승온속도로 800~1000℃(T1)까지 온도를 올린 다음, 다시 1∼10℃/min의 승온속도로 1400~1600℃(T2)까지 온도를 올려서 1~5시간(t3) 동안 열처리하는 과정을 보여준다. 인공치아의 경우 ZrO₂가 주성분이기 때문에 1400~1600℃의 열처리에도 부피변화가 거의 발생하지 않는다.

이때 도포 조제용 액체였던 부틸렌 글리콜은 열처리 과정 중에 증발하게 된다. 특히 본 발명에 따른 인공치아 도포용 조성물의 경우에 부틸렌 글리콜을 사용하면 점성이 높기 때문에 볼 밀링을 거친 혼합물이 흘러내리거나 섞이지 않는다.

인공치아 도포용 조성물의 경우에는 색상 조절을 위해 원료 혼합 단계에서 보조제로서 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01~5중량%을 더 혼합할 수 있으며, 또한 CeO₂ 0.01~5중량%를 더 혼합할 수도 있다.

도 19는 1400~1600℃에서 열처리가 이루어진 인공치아에 대하여 폴리싱하는 과정을 보여주는 사진이다. 완성된 보철물에서 환자의 혀가 닿는 부분을 폴리싱하여(S170) 표면에 플라그 침착을 예방할 수 있다.

Claims (9)

1. CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 인공치아 도포용 조성물.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 인공치아 도포용 조성물은 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 도포용 조성물.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 인공치아 도포용 조성물은 CeO₂ 0.01~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 도포용 조성물.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인공치아 도포용 조성물은 지르코니아로 이루어진 인공치아의 표면층을 구성하는 것을 특징으로 하는 인공치아 도포용 조성물.
   
5. 치아 모형을 제작하는 단계;
   스캐너를 이용하여 치아 모형을 스캔하여 치아 모형의 외부 표면 좌표를 얻고, 스캔에 의해 얻어진 치아 모형의 외부 표면 좌표를 CAD/CAM 데이터로 변환하는 단계;
   CAD/CAM 데이터를 이용하여 3차원 밀링기로 지르코니아를 가공하여 치열 구조에 정합되는 인공치아의 외형을 만드는 단계;
   CaCO₃ 1~5중량%, Fe₂O₃ 80~95중량%, NiO 1~5중량%, Cr₂O₃ 1~5중량% 및 Na₂O 1~5중량%를 포함하는 원료를 혼합하여 인공치아 도포용 조성물을 형성하는 단계;
   상기 인공치아 도포용 조성물을 상기 인공치아의 외형에 대하여 도포하는 단계; 및
   상기 인공치아 도포용 조성물이 도포된 인공치아의 외형에 대하여 열처리하는 단계를 포함하는 인공치아의 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 인공치아 도포용 조성물은 Al₂O₃, P₂O₅, Bi₂O₃, K₂O, MgO, ZnO, CuCO₃ 및 MnO₂ 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아의 제조방법.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 인공치아 도포용 조성물은 CeO₂ 0.01~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아의 제조방법.
   
8. 제5항에 있어서, 상기 원료를 혼합하여 인공치아 도포용 조성물을 형성하는 단계에서 용매로는 부틸렌 글리콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 인공치아의 제조방법.
   
9. 제5항에 있어서, 상기 열처리는 1400~1600℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인공치아의 제조방법.

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