KR101458797B1 - 기계적 물성이 향상된 치과용 인상재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과용 인상재 조성물로서, 오르가노폴리실록산(organopolysiloxane), 경화제, 경화지연제, 필러(filler), 가교제, 및 계면활성제를 포함하고 있고, 상기 필러는 구형 필러와 파형 필러의 혼합 형태인 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 향상된 치과용 인상재 조성물을 제공한다.

Description

기계적 물성이 향상된 치과용 인상재 {Dental Impression Materials of Improved Mechanical Properties}

본 발명은 기계적 물성이 향상된 치과용 인상재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 오르가노폴리실록산(organopolysiloxane), 경화제, 경화지연제, 필러(filler), 가교제 및 계면활성제를 포함하고 있고, 상기 필러가 구형 필러와 파형 필러의 혼합 형태인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 치과용 인상재는 구강 내 구강조직을 ‘본을 뜰 때’, 즉, 복제할 때 사용하는 재료로서, 이는 아주 정밀하고 세심한 작업이 요구된다. 또한, 환자의 입 속에 들어갈 물질이기 때문에 무엇보다 안전성이 중요하다.

이러한 인상재는 치아나 조직을 정밀하게 복제할 수 있고, 불쾌한 맛, 냄새, 독성, 자극성, 알러지 반응이 없으며, 적당한 흐름성과 탄성을 갖추고 있고, 안정적이고 크기 변화가 없으며, 구강 내에서 제거할 때 찢김이나 영구변형에 저항할 수 있는 충분한 기계적 강도를 갖고, 소독 후 크기 변화나 물리적 변화가 없으며, 모형재와 친화성이 우수하고, 충분한 작업시간을 확보할 수 있으며, 보관이 용이하고 변질되지는 않는 요건을 필요로 한다.

이러한 치과용 인상재는 크게는 탄성 인상재와 비탄성 인상재 및 가역성과 비가역성 인상재로 분류할 수 있다. 그 중, 탄성 인상재는 구강 내 치관 주위나 함몰 부위를 원래 형태로 정확하게 재현할 수 있으므로 유/무치악 인상채득에 효과적이다.

또한, 이러한 탄성 인상재는 주로 하이드로콜로이드 인상재와 고무 인상재로 분류된다. 이러한 하이드로콜로이드 인상재는 충분한 강도와 탄성 변형을 갖추고 있지만, 체적의 대부분이 수분이기 때문에 수분이 소실되면 수축되고 수분이 공급되면 팽창되므로 인상재의 크기 안전성에 영향을 미치는 단점이 있다. 이에 비해, 고무 인상재는 합성고무로 만든 탄성이 우수한 정밀 인상재로, 비교적 체적 변화가 안정되어 있어 가장 많이 사용되고 있다.

또한, 상기 고무 인상재는 화학 성분에 따라 폴리설파이드(polysulfide), 폴리에테르(polyether), 축합중합형 실리콘(condensation silicone), 및 부가중합형 실리콘(polyvinyl siloxane)으로 분류할 수 있다.

이 중, 부가중합형 실리콘 고무 인상재는 축합중합형 실리콘의 수축을 해결하기 위해 개발된 재료로서, 냄새가 없고 혼합이 쉬우며, 의복에 착색되지 않고, 작업시간과 경화시간은 6 내지 8분 정도로 짧으며, 중합반응을 지연시킬 수 있고, 지연제 사용이 가능하며, 찢김 저항성은 낮으나 영구변형이 매우 적다. 또한, 부가중합형 실리콘은 크기 안정성이 우수하여 석고모형 제작 후 동일한 인상에서 여러 번 복제모형을 얻을 수 있고, 친수성 부가중합 실리콘인 경우에는 지대치에 수분이 있어도 정밀 인상채득이 가능하며, 석고가 잘 흘러 들어갈 수 있어 기포 유입을 방지할 수 있는 특징을 가지고 있다.

한편, 고무 인상재는 점주도(consistency)에 따라 경점성(light body), 중점성(regular body), 고점성(heavy body), 퍼티(putty body)로 구분될 수 있다. 이 중, 경점성(light body)은 지대치 주입용이고, 중점성(regular body)은 중간 정도의 유동성을 갖고 있어 단상(單相, monophase) 또는 단일 점주도형(single viscosity technique)으로 사용될 수 있다. 대표적인 중점성(regular body)의 예시로는 폴리에테르(polyether)와 부가중합형 실리콘을 들 수 있는데, 이러한 재료들은 유사 가소성(pseudo plastic) 성질, 즉, 재료에 전단응력이 많이 가해질수록 흐름성이 좋아지는 성질을 이용할 수 있다. 이러한 중점성(regular body)의 인상재는 통상적인 방법으로 혼합한 후, 일부분은 트레이(tray)에 담고, 일부분은 시린지(syringe)에 담아 지대치에 주입하게 되면, 인상재가 시린지 팁(tip)을 빠져나올 때 많은 전단응력을 받아, 모든 인상재 조성물을 트레이에 담는 경우보다 흐름성이 훨씬 증가하게 되어 지대치의 미세부위까지 잘 흘러 들어갈 수 있어 정밀 인상채득이 용이하다.

또한, 고점성(heavy body)은 밀도와 점성이 커서 고점성 인상재 조성물 만으로는 정밀 인상채득을 할 수 없으므로, 주로 트레이용 재료로 사용되며, 퍼티(putty body)는 밀도가 가장 큰 반죽형 재료로, 이 또한 트레이용으로 사용된다.

이러한 고무 인상재는 점주도가 서로 다른 인상재들을 혼합하여 제조될 수 있으며, 일반적으로 최종 인상은 두 가지 점주도의 인상재를 연합하여 얻어지고, 점주도가 낮은 것은 주사기에 넣어 지대치 주입에 사용되는 반면, 점주도가 큰 것은 트레이에 담아 주사기용 재료 위에 덮어 중첩시키거나 또는 이중인상을 채득하는데 사용하게 된다.

한편, 최근 고무 인상재 중에서 가장 많은 발전을 보이고 있는 부가중합형 폴리비닐실록산계 인상재는, 탄성회복률, 찢김 강도, 크리프(creep) 특성 및 치수 안정성이 우수하여, 정밀도가 높고, 경화 후 크기 변화가 적으며, 작업시간과 경화시간이 짧아 탄성회복이 우수하다는 장점을 지니고 있다. 하지만, 상대적으로 가격이 비싸고, 상당히 리지드(rigid)하여 함몰부위의 인상채득이 어렵다는 단점이 있다.

이와 관련하여, 미국 등록특허 제5,661,222호, 제5,955,513호, 제 5,830,951호에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 비닐기 함량이 0.16 내지 0.24 mmole/g의 QM 레진(resin) 또는 vinyl기를 갖는 VQM 레진을 사용하여 인장강도를 높이는 기술이 제시되어 있다. 그러나, 최소한 20% 중량 이상의 VQM 레진을 사용하는 경우, 소비자의 경제적 부담이 가중될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 유럽 등록특허 제1 475 069호에서는 실란처리된 사슬연장제와 여러 오르가노폴리실록산 혼합물을 사용하여 인장강도를 향상시킨 인상재를 제시하고 있다. 그러나, 상기 유럽 등록특허의 인상재는 점도가 가장 낮은 경점성(light body)의 점주도 값(41 내지 48 mm) 보다도 큰 55 내지 60 mm을 나타내고 있어, 상용 인상재로 사용하기에 점성이 너무 낮은 문제점이 있다.

전술한 바와 같이, 치과용 인상재는 다양한 물리적 특성을 충족해야 하고, 저렴한 재료의 사용이 요구되고 있다. 특히, 환자의 구강에서 인상재를 적출(摘出)하는 과정 중, 탄성이 부족한 경우에 환자가 불편을 호소할 수 있고, 인열강도 및 인장강도가 낮은 경우에는 인상재가 쉽게 찢어지는 문제점으로 인해 정밀한 인상 제작의 어려움을 여전히 해결하지 못하고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 치과용 실리콘 인상재 조성물에 구형 필러와 파형 필러를 함께 포함시키는 경우, 고신율, 고인열 등의 우수한 기계적 특성을 갖는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명에 따른 치과용 인상재 조성물은 오르가노폴리실록산(organopolysiloxane), 경화제, 경화지연제, 필러(filler), 가교제, 및 계면활성제를 포함하고 있고, 상기 필러는 구형(球形) 필러와 파형(破形) 필러의 혼합 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 파형 필러는 그 형상이 침상, 또는 가느다란 주상, 또는 미세하게 갈라진 형상, 또는 판상 유리가 깨어진 형상 등의 다양한 형상을 나타내는 불규칙한 형태의 필러를 의미한다.

또한, 구형 필러는 구슬 또는 타원형 모양의 다수의 알갱이로 이루어진 형태의 필러를 의미한다.

일반적으로 충진제를 포함하지 않은 부가중합형 실리콘 인상재는 기계적 물성이 취약하다. 따라서, 본 발명에 따른 치과용 인상재 조성물은 적절한 점주도를 가지면서 기계적 강도를 증진하기 위해 필러를 포함하고 있고, 그러한 필러가 구형 필러와 파형 필러의 혼합된 형태로 포함됨으로써 인열강도 및 인장강도가 증가된 인상재를 제공할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 오르가노폴리실론산은 비닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산일 수 있고, 일반적으로 고무 인상재는 저점도와 고점도를 혼합하여 제조하는 것이 인상재의 물성을 조절하는데 유리하므로, 상기 비닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산은, 25℃에서 점도가 100 내지 1,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.11 내지 0.40 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체; 25℃에서 점도가 1,000 내지 10,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.05 내지 0.11 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체; 25℃에서 점도가 10,000 내지 100,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.02내지 0.05 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체;로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 단량체로 제조된 중합체이고, 상기 중합체가 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 오르가노폴리실록산은, 하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 둘 이상 갖고, 25℃에서 점도가 10,000 내지 100,000 cPs인 제 1 오르가노폴리실록산, 하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 둘 이상 갖고, 25℃에서 점도가 1,000 내지 10,000 cPs인 제 2 오르가노폴리실록산, 및 하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 하나 이상 갖고, 25℃에서 점도가 100 내지 1,000 cPs인 제 3 오르가노폴리실록산으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 제 1 오르가노폴리실록산은 실온에서 퍼티상의 성상을 나타내고, 제 2 오르가노폴리실록산은 실온에서 고점도의 용액 상태인 페이스트상의 성상을 나타내고, 상기 제 1 및 제 2 오르가노폴리실록산은 그 중합도가 2,000 이상일 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 오르가노폴리실록산은 분자쇄 말단이 비닐 실릴기로 봉쇄되어 있을 수 있고, 이러한 경우, 상기 분자쇄는 복수개의 말단 비닐기를 가질 수 있으며, 상기 비닐기가 분자쇄 중에 포함되어 있을 수 있다. 또한, 상기 지방족 불포화 탄화수소는 복수개의 말단 비닐기를 포함하고 있거나, 또는 분자쇄 내에 비닐기를 포함하고 있을 수 있다. 또한, 상기 오르가노폴리실록산의 분자쇄는 알킬기, 페닐기, 또는 토릴기일 수 있고, 더욱 상세하게는 메틸기, 에틸기, 또는 페닐기일 수 있다.

상기 제 3 오르가노폴리실록산은 제 1 및 제 2 오르가노폴리실록산과 비교하여 25℃에서 점도가 더 낮은 액상이며, 제 1 및 제 2 오르가노폴리실록산과 마찬가지로, 분자쇄 말단이 비닐 실릴기로 봉쇄되어 있을 수 있고, 이 경우, 상기 분자쇄는 복수개의 말단 비닐기를 가질 수 있으며, 상기 비닐기가 분자쇄 중에 포함되어 있을 수 있다. 또한, 상기 지방족 불포화 탄화수소는 복수개의 말단 비닐기를 포함하고 있거나, 또는 분자쇄 내에 비닐기를 포함하고 있을 수 있다. 또한, 상기 오르가노폴리실록산의 분자쇄는 알킬기, 페닐기, 또는 톨릴기일 수 있고, 더욱 상세하게는 메틸기, 에틸기, 또는 페닐기일 수 있다.

본 발명에서 요구되는 적절한 인상재의 기계적 물성을 갖추기 위해, 상기 혼합물은 제 1 오르가노폴리실록산과 제 2 오르가노폴리실록산의 함량 비율(중량비)이 0.1 : 10 내지 10 : 0.1이거나, 또는 제 1 오르가노폴리실록산 및 제 2 오르가노폴리실록산의 함량과 제 3 오르가노폴리실록산의 함량 비율이 0.1 : 10 내지 10 : 0.1일 수 있다.

상기 인상재 조성물은 지대치 주입용 또는 트레이용 등의 용도에 따라 적절한 점주도를 가질 수 있는 고점성(heavy body) 인상재로, 하나의 구체적인 예에서, 상기 인상재 조성물은 점주도(consistency)가 30 내지 45 mm 일 수 있다. 구체적으로, 상기 인상재 조성물의 점주도가 45 mm를 초과한 경우 인상재로 사용하기에 점도가 낮아 인상재의 기계적 강도가 취약할 수 있으며, 인상재를 제거할 때 인상재가 찢어지기 쉬울 수 있다. 반면에, 30 mm 미만인 경우 점도가 너무 높아 인상재가 함몰 부위의 미세한 부분까지 침투하기 어려울 수 있다.

상기 필러는 치과용 실리콘 인상재 조성물의 경화 전의 작업성이나 경화 후의 기계적 물성을 향상시키기 위해 포함되며, 구체적으로 상기 필러는 무기 필러, 또는 유기 필러, 또는 무기 필러 및 유기 필러의 혼합물일 수 있다.

상기 무기 필러는 예를 들어, 크리스토발라이트(cristobalite), 결정성 천연 실리카, 바륨 알루미늄 실리케이트(barium aluminum silicate), 카올린(kaolin), 탈크(talc), 스트론튬 알루미늄 실리케이트(strontium aluminum silicate), 유리, 규산바륨 유리, 규산스트론튬 유리, 보레이트 알루미늄 실리케이트 유리(borate aluminum silicate glass), 포스페이트 알루미늄 실리케이트 유리(phosphate aluminum silicate glass), 플루오르알루미노실리케이트(fluor aluminum silicate glass), 글라스비드(glass bead), 규산칼슘, 규산지르코늄, 규산나트륨알루미늄, 규산염층, 세라믹 마이크로스페어(ceramic microsphere), 알루미늄 트리하이드레이트(ATH), 및 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 벤토나이트(bentonite), 분자시브(molecular sieve)를 포함하는 제올라이트(zeolite), 알칼리 금속, 알칼리 토금속의 산화물, 수산화물, 아파타이트(apatide), 충전된 칩 중합체, 구형 충진제, 산 반응성 충진제, 및 나노 지르코니아 충진제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

상기 필러는 본원이 요구하는 적절한 점주도 및 우수한 기계적 강도를 갖기 위해, 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는, 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 필러는 20 중량% 미만으로 포함된 경우, 경화 전의 연화물의 유동성이 지나치게 커질 수 있고, 본 발명에서 요구되는 인상재의 충분한 물성을 나타내기 어렵다. 반면에, 상기 필러가 90 중량%를 초과하면 경화 전의 연화물의 점도가 지나치게 높아져 연화 작업을 행하기 어려워질 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 필러는 평균 입자 크기가 0.1 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 미만일 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 파형 필러는 평균 입자 길이가 1 ㎛ 이상 내지 14 ㎛ 미만일 수 있고, 비표면적이 1 내지 20 m²/g일 수 있다. 상기 구형 필러는 평균 입경이 1 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 미만일 수 있고, 비표면적이 1 내지 10 m²/g일 수 있다.

상기 필러는, 파형 필러만을 사용하였을 때 보다 구형 필러와 함께 사용함으로써, 인열강도를 증가시킨다. 바람직하게는, 파형 필러 및 구형 필러가 1 : 19 내지 19 : 1의 함량 비율(중량비)로 혼합될 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 : 9 내지 9 : 1의 함량 비율, 특히 바람직하게는 1 : 4 내지 4 : 1의 함량 비율로 혼합될 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 인상재 조성물은 건식 보강성 충진제로 비정질 합성 실리카를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 비정질 합성 실리카는 적어도 퓸드 실리카, 실리카 겔, 침전 실리카, 실리카 졸, 및 규소산으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 비정질 합성 실리카는 평균 입자 크기가 10 내지 100 nm이고, 비표면적이 200 내지 300 m²/g인 퓸드 실리카일 수 있고, 상기 퓸드 실리카가 전체 분산액에 10 내지 70 중량%로 폴리비닐실록산(polyvinylsiloxane)에 분산되어 있는 분산액 형태로 전체 인상재 조성물에 10 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.

상기 퓸드 실리카는 3차원적인 구조 결합을 형성하고 있어 전단력이 작용하면 실리카 분자의 상호간 결합이 쉽게 끊어지며, 액체 상태의 졸과 같은 형태로 변하는 틱소트로피(thixotropy)한 성질을 가지고 있는 바, 퓸드 실리카를 포함하는 조성물을 주입용 건(gun)을 사용하여 주입하는 경우 흐름성이 향상되어 사용이 용이한 장점이 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 인상재 조성물은 기계적 물성을 향상 시키기 위해 QM 레진(quadri-functional polysiloxane)을 더 포함할 수 있고, 상기 QM 레진은 점도 6,000 내지 10,000 cPs이고, 비닐기의 함량이 0.20 내지 0.21 mmol/g일 수 있다. 상기 QM 레진은 오르가노폴리실록산과 비교하여 첨가량에 따른 인상재의 점도 변화의 폭이 크지 않아 인상재의 물성 조절에 유리한 효과가 있다.

상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 라우릴황산나트륨 (sodium lauryl sulfate), 모노글리세라이드황산염(monoglyceride sulfate), 라우로릴살코신 나트륨(sodium lauroyl sarcosinate), 자당 지방산 에스테르(sucrose fatty acid ester), 라우린산 디에탄올 아미드(lauric acid diethanolamide), 경화 아주까리 기름, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 트리실록산 에톡실레이트(trisiloxane ethoxylate), 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고 있고, 상기 계면활성제의 표면장력은 10 내지 30 N/m일 수 있다.

상기 경화제는 가교 중합의 촉매로서 작용할 수 있고, 예를 들어, 염화백금산, 알코올 개질된 염화백금산, 염화백금산과 올레핀의 착체 등의 백금 촉매일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 경화제는 플래티넘-디비닐테트라메틸디실록산 복합체(platinum-divinyltetramethyldisiloxane complex)일 수 있다. 상세하게는, 상기 경화제는 플래티넘-디비닐테트라메틸디실록산 복합체가 분산액 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%로 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)에 분산된 형태일 수 있다. 또한, 상기 경화제는 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%로 포함될 수 있다

상기 경화제가 0.05 중량%미만이면 경화 속도가 느릴 수 있고, 더욱이 상기 백금 촉매의 촉매능을 저해하는 물질이 미량 존재하는 경우 경화가 더욱 늦어질 수 있다. 반면, 상기 경화제가 5 중량%를 초과하면 경화 속도가 지나치게 빠를 뿐만 아니라, 제조 비용이 상승할 수 있다.

상기 경화지연제는 충분한 작업시간을 확보하기 위하여 사용되며, 바람직하게는 점도가 4 내지 500 cPs이고, 비닐기의 함량이 1.5 내지 15 mmole/g인 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산(1,3,5,7-tetravinyltetramethylcyclotetrasilonxane)일 수 있고, 상기 경화지연제가 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가교제는 분자쇄 말단에 수소기를 포함하는 오르가노폴리실록산일 수 있고, 상세하게는, 상기 수소기를 포함하는 오르가노폴리실록산은 하나의 분자 말단에 C₁-C₃ 알킬기로 치환된 규소를 포함하고 있는 오르가노하이드로겐폴리실록산(organo hydrogen polysiloxane)일 수 있으며, 상기 오르가노하이드로겐폴리실록산은 베이스 페이스트에 포함될 수 있다.

상기 오르가노하이드로젠폴리실록산은 상기 비닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산의 혼합물의 가교재로서 작용할 수 있으며, 상기 C₁-C₃ 알킬기로 치환된 규소가 분자쇄 말단 또는 측쇄에 존재할 수 있고, 바람직하게는 분자쇄의 양쪽 말단에 존재할 수 있다.

또한, 상기 오르가노하이드로젠폴리실록산은 폴리메칠하이드로실록산; 또는 점도가 2 내지 10,000 cPs이고, 말단기의 Si-H 함량이 0.01 내지 5.5 mmol/g인 메틸하이드로-디메틸실론산; 또는 폴리메칠하이드로실록산 및 메틸하이드로-디메틸실론산의 공중합체(methyl hydro methyl siloxane copolymer); 또는 폴리메칠하이드로실록산 및 메틸하이드로-디메틸실론산의 혼합물;일 수 있으며, 상기 오르가노하이드로젠폴리실록산은 비닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산과 경화제를 이용한 부가 반응에 가교제로 사용될 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가교제는 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

상기 치과용 인상재 조성물은 베이스 페이스트(base paste) 및 촉매 페이스트(catalyst paste)가 혼합된 부가중합형 이액(異液)형 페이스트일 수 있고, 상기 베이스 페이스트 및 촉매 페이스트의 함량 비율(중량비)이 0.1 : 1 내지 1 : 0.1일 수 있다.

본원발명의 인상재는 인상을 뜨고 난 후 인상재를 제거할 경우, 환자의 불편함을 최소화하기 위해 인열강도가 10 내지 18 N/mm이고, 인장강도는 1 내지 6 N/mm²일 수 있다. 상기 인장강도가 6 N/mm²보다 클 경우 인상재의 적출 시 환자가 고통을 호소할 수 있고, 인장강도가 1 N/mm²보다 적을 경우 인상재가 쉽게 찢어질 수 있다.

아울러, 위에서 사용한 원료 이외에도 제조자가 원하는 물성을 맞추기 위하여 가소제, 색소, 향료, 점도조절제 등을 인상재에 더 첨가될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 치과용 실리콘 인상재 조성물은 구형 필러와 파형 필러를 동시에 포함함으로써 높은 인열강도 및 인장강도에 의해 우수한 기계적 강도를 가진 인상재의 제조가 가능하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1>

QM 레진

점도가 10,000 cPs이고 비닐기 함량이 0.20 mmol/g인 하기 화학식 1의 QM 레진을 제조하였다.

(1)

<제조예 2>

비닐기로 치환된 폴리디메틸실록산

총 비닐기 함량이 각각 0.02 ~ 0.04 mmol/g, 0.06 ~ 0.11 mmol/g 및 0.14 ~ 0.4 mmol/g이고, 분자의 양 말단이 비닐기로 치환된 하기 화학식 2의 폴리디메틸실록산을 제조하였다.

(2)

상기 식에서 m은 1 내지 50이다.

실리콘 폴리머 (Silicone polymer)	점도(Viscosity), 25oC (cPs)	비닐기 함량 (Vinyl Content, mmol/g)
(1) Polydimethysiloxane	10,000 ~ 100,000 cPs	0.02 ~ 0.05
(2) Polydimethysiloxane	1,000 ~ 10,000 cPs	0.05 ~ 0.11
(3) Polydimethysiloxane	100 ~ 1,000 cPs	0.11 ~ 0.4
QM 레진	6,000 ~ 10,000 cPs	0.20 ~ 0.21

<실시예 1>

상기 제조예 1 및 2에서 각각 제조된 QM 레진 및 비닐기로 치환된 폴리디메틸실록산을 포함하고 있는 베이스 페이스트와 촉매 페이스트의 조성을 하기 표 2에 나타내었다. 상기 베이스 페이스트와 촉매 페이스트를 각각 믹서(mixer)를 이용하여 20℃에서 혼합하여 치과용 인상재 조성물을 제조하였다.

혼합 순서는, 퓸드 실리카 분산액, QM 레진, 비닐기로 치환된 폴리디메틸실록산, 파형 필러, 구형 필러, 가교제, 경화제, 색소, 경화지연제, 및 계면활성제의 순으로 혼합하였다.

비닐기로 치환된 폴리디메틸실록산은, 점도 100 cPs, 비닐기 함량 0.40 mmol/g의 폴리머, 점도 100,000 cPs, 비닐기 함량 0.02 mmol/g의 폴리머, 점도 1,000 cPs, 비닐기 함량 0.11 mmol/g의 폴리머(Polymer VS 100, Polymer VS 1,000, Polymer VS 100,000)를 각각 사용하였다.

가교제는, 하기 화학식 3으로 표시되는 점도 40 mPas, Si-H함량 4.2 mmol/g인 메틸하이드로-디메틸실론산 공중합체(Crosslinker 210)를 사용하였다.

(3)

상기 식 (3)에서 m 또는 n은 1 내지 50이다.

경화제로는, 플래티넘-디비닐테트라메틸디실록산 복합체 (platinum-divinyltetramethyldisiloxane complex)가 0.5wt%로 폴리디메틸실록산에 분산되어 있는 것(Evonik Industries: Catalyst510)을 사용하였다.

경화지연제로는, 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산 (1,3,5,7-tetravinyltetramethylcyclotetrasilonxae)을 사용하였다.

구성물(Component)	베이스 페이스트 (Base Paste)	촉매 페이스트 (Catalyst Paste)
(1) 퓸드 실리카 분산액 (50 중량%, 폴리비닐실록산)	17	17
(2) QM 레진 (10,000 cPs, 0.20 mmol/g)	8	6
(3-1) Polydimethysiloxane (100 cPs, 0.40 mmol/g)	4.53	6
(3-2) Polydimethysiloxane (1,000 cPs, 0.11 mmol/g)	3.5	7.2
(3-3) Polydimethysiloxane (100,000 cPs, 0.02 mmol/g)	3	3
(4) 가교제	3	-
(5) 경화지연제	0.03	-
(6) 백금 촉매	-	0.2
(7) 구형 필러 (실리카, 3 ㎛)	12	12
(8) 파형 필러 (크리스토발라이트, 5 ㎛)	48	48
(9) 계면활성제 (lauroyl diethanolamide)	0.6	0.6
(10) 색소 (Red, Yellow)	0.34	-

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 파형 필러 : 구형 필러의 혼합 중량비를 20 : 80로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 파형 필러의 입자 크기가 14 ㎛인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 1에서 파형 필러의 입자 크기가 3 ㎛인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 파형 필러 : 구형 필러의 혼합 중량비를 100 : 0으로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서 파형 필러 : 구형 필러의 혼합 중량비를 100 : 0로 하고, 파형 필러의 평균 입자 크기를 14 ㎛한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<비교예 3>

상기 실시예 1에서 구형 필러의 입자의 크기가 10 ㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<비교예 4>

상기 실시예 1에서 구형 필러의 입자의 크기가 10 ㎛인 것과 파형 필러와 구형 필러의 비를 20 : 80로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인상재 조성물을 제조하였다.

<실험예 1>

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 각각의 베이스 페이스트 및 촉매 페이스트를 각각 탈포 공정을 수행한 후, 듀얼 타입 시린지(dual type syringe)에 각각의 페이스트를 충진 하였고, 상기 듀얼 타입 시린지에 팁(tip)을 결합한 후, 건(gun)에 장착하고, 상기 건의 방아쇠를 당겨 베이스 페이스트 및 촉매 페이스트가 1 : 1 비율로 팁을 이용하여 혼합 주입하고, 혼합된 페이스트를 일정시간 경화 시켜 인상재 시료를 제작하였다. 상기 인상재 시료의 기계적 물성을 측정하기 위해 하기 시험들을 수행하였고, 그에 따른 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

(경화시간 측정)

내경 (12.5±0.05) mm, 높이 (20±0.2) mm인 분리형 금속 몰드에 인상재 조성물을 넣고, (35±1)℃에서 적절히 경화될 때까지의 시간을 측정하였다. 경화가 종료되었을 때, 몰드에서 시편을 분리한 후 압축변형율 측정기에 올린 후, 다이얼게이지 눈금을 영점(H₁=0)으로 조절하고, 60초 후 전체 응력을 12.25 N이 되도록 가하는데 15초 간격으로 총 30초 내에 가한 후 30초 후에 눈금(H₂)을 읽었다. 측정된 값을 다음과 같은 식에 대입하여 경화시간을 계산하였다.

100%×(1-[(H₁-H₂)/D] )= P (%)

상기 식에서, (H₁-H₂)는 마지막 게이지상의 눈금을 뜻하며, D는 시편의 높이 20 mm이고, 3회 반복 실험한 P의 결과값이 모두 99% 이상인 경우의 시간을 경화시간으로 설정하였다.

(점주도 측정)

점주도의 측정은, 혼합한 인상재 0.5 ml를 유리판 상의 폴리에틸렌 필름 위에 올린 후, 다른 유리판으로 필름으로 덮었다. 5초 동안 14.7 N의 하중을 가한 후, 15분 동안 실온에서 경화시키고, 장축과 단축의 지름을 측정하여 평균을 계산하였다. 각 그룹별로 3회씩 측정하여, 그 결과값을 산정하였다.

(변형회복률 측정)

고무인상제 규격인ISO 4823:2000 (Dentistry-Elastomeric impression materials)에 따라 변형회복률 시험을 시행하였다. 시편은 압축변형률 시험과 동일하게 제작하였고, 변형회복률을 측정하는 기구 위에 위치시켰다. 기구를 작동하여 시편을 6 mm로 변형시키고, 하중을 제거한 후에는 110초 동안 이완시킨 다음 눈금을 기록하였다. 각 그룹별로 5개씩 시편을 제작하여 실험하였다.

(인장강도 측정법)

인장실험은 ASTM D1238(Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer)에 의거하여 측정하였다.

(인열강도 측정법)

인열강도는 일정한 길이를 찢는데 요구되는 에너지를 나타낸 것으로, ASTM D1938(Standard Test Method for Tear-Propagation Resistance (Trouser Tear) of Plastic Film and Thin Sheeting by a Single-Tear Method)에 의거하여 측정하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
파형 필러의 평균 입자 크기(㎛)	5 ㎛	5 ㎛	14 ㎛	3 ㎛	5 ㎛	14 ㎛	5 ㎛	5㎛
구형 필러 평균 입자 크기(㎛)	3 ㎛	3 ㎛	3 ㎛	3 ㎛	-	-	10 ㎛	10 ㎛
파형 필러 /구형 필러 혼합 중량비	80/20	20/80	80/20	80/20	100/0	100/0	80/20	20/80
경화시간	3분 00초	3분 30초	3분 30초	3분 30초	3분 30초	3분 30초	3분 30초	3분 30초
점주도 (mm)	33.29	27.74	33.98	29.87	35.95	37.68	34.31	38.51
변형회복율 (%)	99.07	99.40	99.00	99.10	98.66	99.05	99.15	99.00
인열강도 (N/mm)	11.41	15.31	10.84	11.30	11.09	7.55	9.08	7.27
인장강도 (N/mm2)	2.88	3.33	2.00	3.67	4.46	1.61	2.03	1.24
연신율 (%)	82.66	94.20	110.23	95.93	91.72	121.08	151.30	120.65
모듈러스	4.84	5.08	3.99	6.64	5.06	3.91	1.31	2.80

상기 표 3의 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2의 인열강도의 결과 값을 비교해 보면, 파형 필러만을 사용하였을 때 보다 구형의 필러와 파형 필러를 함께 사용할 경우에 인열강도가 증가됨을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 1 및 2와 비교예 3 및 4의 인열강도 값을 비교해 보면, 동일하게 5 ㎛ 입자 크기의 파형 필러를 사용했을 때, 구형 필러의 입자 크기가 3 ㎛인 것 보다 10 ㎛일 때, 인열강도 및 인장강도가 더 작은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 동일 중량의 필러를 사용할 경우, 구형 필러의 입경 크기가 10 ㎛ 미만인 것을 사용하는 것이 보다 높은 인열강도 및 인장강도을 가지는 것을 확인하였다.

또한, 실시예 1, 3 및 4를 비교해 보면, 구형 필러와 파형 필러의 함량비와 구형 필러의 입자 크기가 동일한 조건에서, 파형 필러의 크기가 14 ㎛인 경우에 인열강도 및 인장강도가 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 파형 필러의 입경 크기가 3 ㎛ 이상 내지 14 ㎛ 미만인 경우에 보다 높은 기계적 강도를 나타낼 수 있다.

또한, 실시예 1 및 2를 비교해 보면, 파형 필러 : 구형 필러의 함량비가 80 : 20인 것보다 함량비가 20 : 80인 경우에 인열강도 및 인장강도가 더 높은 것을 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 3 및 4의 결과에서처럼 구형 필러의 입경 크기가 10 ㎛인 경우에는 반대로 파형 필러 : 구형 필러의 함량비가 20 : 80인 비교예 4의 인장강도가 더 낮은 것을 확인할 수 있다.

이상의 내용을 종합해 보면, 본 발명에 따른 치과용 인상재 조성물은 파형 필러 및 구형 필러가 혼합된 형태를 사용하고, 구형 필러의 평균 입자 크기가 3 ㎛이며, 파형 필러의 입경 크기가 3 ㎛ 이상 내지 14 ㎛ 미만이고, 파형 필러와 구형 필러의 혼합 중량비가 20 : 80인 경우에 가장 우수한 기계적 물성을 갖는 것으로 확인하였다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

1. 치과용 실리콘 인상재 조성물로서, 오르가노폴리실록산(organopolysiloxane), 경화제, 경화지연제, 필러(filler), 가교제, 및 계면활성제를 포함하고 있고, 상기 필러는 구형(毬形) 필러와 파형(破形) 필러의 혼합 형태이고,
   상기 파형 필러는 평균 입자 길이가 3 ㎛ 이상 내지 14 ㎛ 미만이며, 비표면적이 1 내지 20 m²/g이고, 상기 구형 필러는 평균 입경이 1 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 미만이며, 비표면적이 1 내지 10 m²/g인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산은 비닐기를 포함하고 있는 오르가노폴리실록산이고,
   25℃에서 점도가 100 내지 1,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.11 내지 0.40 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체;
   25℃에서 점도가 1,000 내지 10,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.05 내지 0.11 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체;
   25℃에서 점도가 10,000 내지 100,000 cPs이고, 비닐기 함량이 0.02 내지 0.05 mmole/g인 오르가노폴리실록산계 단량체;
   로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 단량체로 제조된 중합체이며, 상기 중합체가 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산은,
   하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 둘 이상 갖고, 25℃에서 점도가 10,000 내지 100,000 cPs인 제 1 오르가노폴리실록산;
   하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 둘 이상 갖고, 25℃에서 점도가 1,000 내지 10,000 cPs인 제 2 오르가노폴리실록산; 및
   하나의 분자에 지방족 불포화 탄화수소기를 하나 이상 갖고, 25℃에서 점도가 100 내지 1,000 cPs인 제 3 오르가노폴리실록산;
   으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 혼합물이고,
   상기 혼합물은 제 1 오르가노폴리실록산과 제 2 오르가노폴리실록산의 함량 비율(중량비)이 0.1 : 10 내지 10 : 0.1이거나, 또는 제 1 오르가노폴리실록산 및 제 2 오르가노폴리실록산의 함량과 제 3 오르가노폴리실록산의 함량 비율이 0.1 : 10 내지 10 : 0.1인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인상재 조성물은 점주도(consistency)가 30 내지 45 mm인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 필러는 무기 필러, 또는 유기 필러, 또는 무기 필러 및 유기 필러의 혼합물이고,
   상기 무기 필러는 크리스토발라이트(cristobalite), 결정성 천연 실리카, 바륨 알루미늄 실리케이트(barium aluminum silicate), 카올린(kaolin), 탈크(talc), 스트론튬 알루미늄 실리케이트(strontium aluminum silicate), 유리, 규산바륨 유리, 규산스트론튬 유리, 보레이트 알루미늄 실리케이트 유리(borate aluminum silicate glass), 포스페이트 알루미늄 실리케이트 유리(phosphate aluminum silicate glass), 플루오르알루미노실리케이트(fluor aluminum silicate glass), 글라스비드(glass bead), 규산칼슘, 규산지르코늄, 규산나트륨알루미늄, 규산염층, 세라믹 마이크로스페어(ceramic microsphere), 알루미늄 트리하이드레이트(ATH), 및 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 벤토나이트(bentonite), 분자시브(molecular sieve)를 포함하는 제올라이트(zeolite), 알칼리 금속, 알칼리 토금속의 산화물, 수산화물, 아파타이트(apatide), 충전된 칩 중합체, 구형 충진제, 산 반응성 충진제, 및 나노 지르코니아 충진제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 필러는 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 90 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물
7. 제 6 항에 있어서, 상기 필러는 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 70 중량%로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 필러의 평균 입자 크기는 0.1 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서, 상기 필러는 파형 필러 및 구형 필러가 1 : 19 내지 19 : 1의 함량 비율(중량비)로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 인상재 조성물은 건식 보강성 충진제로 비정질 합성 실리카를 더 포함하고, 상기 비정질 합성 실리카는 퓸드 실리카, 실리카 겔, 침전 실리카, 실리카 졸, 및 규소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 비정질 합성 실리카는 평균 입자 크기가 10 내지 100 nm이고, 비표면적이 200 내지 300 m²/g인 퓸드 실리카이고, 상기 퓸드 실리카가 분산액 전체 중량을 기준으로 10 내지 70 중량%로 폴리비닐실록산(polyvinylsiloxane)에 분산되어 있는 분산액 형태로 전체 인상재 조성물에 10 내지 50 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 인상재 조성물은 QM 레진(quadri-functional polysiloxane)을 더 포함하고, 상기 QM 레진은 점도 6,000 내지 10,000 cPs이고, 비닐기의 함량이 0.20 내지 0.21 mmol/g인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 라우릴황산나트륨 (sodium lauryl sulfate), 모노글리세라이드황산염(monoglyceride sulfate), 라우로릴살코신 나트륨(sodium lauroyl sarcosinate), 자당 지방산 에스테르(sucrose fatty acid ester), 라우린산 디에탄올 아미드(lauric acid diethanolamide), 경화 아주까리 기름, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 트리실록산 에톡실레이트(trisiloxane ethoxylate), 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고 있고, 상기 계면활성제의 표면장력은 10 내지 30 N/m인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는 백금 촉매이고, 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 인상재 조성물.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 경화지연제는 점도가 4 내지 500 cPs이고, 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 인상재 조성물.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 가교제는 분자쇄 말단에 수소기를 포함하는 오르가노폴리실록산이고, 상기 가교제는 인상재 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 수소기를 포함하는 오르가노폴리실록산은 하나의 분자 말단에 C₁-C₃ 알킬기로 치환된 규소를 포함하고 있는 오르가노하이드로겐폴리실록산(organo hydrogen polysiloxane)인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 치과용 인상재 조성물은 베이스 페이스트(base paste) 및 촉매 페이스트(catalyst paste)가 혼합된 부가중합형 이액(異液)형 페이스트이고, 상기 베이스 페이스트 및 촉매 페이스트의 함량 비율(중량비)이 0.1 : 1 내지 1 : 0.1인 것을 특징으로 하는 치과용 인상재 조성물.