KR101492916B1 - Glass-infiltrated sapphire/alumina composites for tooth restorations and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 치아 수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 종래의 유리침투 세라믹 복합물에 비해, 투광성이 현저히 우수하며, 가소결 열처리 과정에서 다공성 프리폼(프리폼)의 기공 사이로 유리물이 침투해 들어가면서 수축이 발생하지 않아 치수 정확성이 우수한 유사 원형(near net-shape) 특성을 가지고 있어 치료에 사용되는 크라운의 치수 정확성이 높고 기계적 강도가 뛰어나, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료로도 사용가능하므로, 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.The present invention relates to a glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration and a method of manufacturing the glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration. The glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration according to the present invention has remarkably excellent translucency, In the heat treatment process, since the glass water penetrates into the pores of the porous preform (preform), the shrinkage does not occur and the near net-shape characteristic excellent in dimensional accuracy is obtained. Therefore, the dimensional accuracy of the crown used for treatment is high, It can be used not only as a coping material for a core but also as a crown material such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown, so that it is useful as a glass filling material for a variety of dental composite materials Can be used.

Description

치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물 및 이의 제조방법{Glass-infiltrated sapphire/alumina composites for tooth restorations and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a glass-infiltrated sapphire / alumina composite for tooth restoration and a method for manufacturing the same,

본 발명은 치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 강도 및 투과율이 우수한 사파이어/알루미나 복합물에 유리를 침투시켜 제조된 치아수복재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a dental restoration made by infiltrating a glass into a sapphire / alumina composite excellent in mechanical strength and transmittance and a method of manufacturing the same .

경제가 발전하고 국민소득이 향상되면서 외모의 집중도가 높아지는 시대에 부응하여 치과의 보철물의 심미성에 관한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 많은 종류의 심미보철 수복재(dental caries make) 자료가 임상에 소개되고 있으며, 그 중에서도 금속을 사용하지 않는 비금속 수복재가 다양하게 개발되어 임상 적용범위가 확대되고 있다.
With the development of the economy and the improvement of the national income, the interest in the esthetics of the dental prosthesis is increasing in response to the times when the concentration of the appearance is increasing. Therefore, many kinds of dental caries make data have been introduced in clinical practice. Among them, non - metallic restorative materials that do not use metal have been developed variously and clinical application range has been expanded.

손상된 치아를 수복하기 위한 치과용 세라믹스 수복재는 요구하는 물성에 따라 코어(core)용 코핑(coping) 재료와 심미(aesthetics)용 크라운(crown) 재료로 구분할 수 있다. 코핑은 인공치아 보철물에서 상부구조물(abutment)이나 손상된 치관위에 올려지는 안장 모양의 덮개를 가리키며, 이 위에 최외각 층인 크라운이 올려지게 된다. 코핑(coping)의 기능은 크라운을 통해 전달되는 다양한 교합하중을 흡수, 분산시켜 줌으로써 보철물 구조에서 코어역할을 하는 것으로, 이에 따른 높은 기계적 물성을 요구된다. 대표적인 세라믹 소재로는 지르코니아, 유리침투 알루미나 등이 있다. 지르코니아는 1200 MPa 이상의 우수한 기계적 물성에도 불구하고 소성 중 수축에 의한 치수 정확성이 떨어지고, 투과율이 낮은 단점이 있다. 유리침투 알루미나는 다공성 알루미나 프리폼 골격 안으로 유리물이 침투해 들어가면서 유사 원형(near-net shape) 특성에 의한 우수한 치수 정확성을 보이지만, 강도가 500 MPa로 낮은 단점이 있다. 따라서 이들 코핑(coping)용 재료들은 치수정확성이 우수하면서 높은 강도를 요구하는 소재 개발에 초점을 맞추고 있다.
Dental ceramics restorative materials for repairing damaged teeth can be classified into coping materials for cores and crown materials for aesthetics according to the required properties. Copping refers to a saddle-shaped cover that is placed on an abutment or damaged crown in an artificial dental prosthesis, on which the crown, the outermost layer, is placed. The function of coping is to act as a core in the prosthesis structure by absorbing and dispersing the various occlusal loads transmitted through the crown, thus requiring high mechanical properties. Typical ceramic materials include zirconia and glass-infiltrated alumina. Despite the excellent mechanical properties of zirconia of 1200 MPa or more, there is a disadvantage in that the dimensional accuracy due to shrinkage during firing is poor and the transmittance is low. The glass infiltration alumina exhibits excellent dimensional accuracy due to the near-net shape characteristics while the glass water penetrates into the porous alumina preform skeleton, but has a disadvantage that the strength is as low as 500 MPa. Therefore, these coping materials are focused on material development requiring high strength and high dimensional accuracy.

크라운 재료는 손상된 치아의 상아질과 법랑질에 해당하는 표면을 수복하는 보철재료를 의미하고 적용 부위에 따라 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등으로 구분할 수 있다. 이들은 수복하려는 위치가 치아의 겉 표면이기 때문에 심미적 특성이 크게 요구되고 대합치와의 마모나 치핑(chipping) 때문에 높은 강도가 필요하지 않다는 것이 특징이다. 특히, 인레이나 온레이 등은 충치의 구멍(cavity)을 메우는 역할을 하므로 하중이 직접 가해지지 않아 100-150 MPa의 기계적 강도로도 수복물의 역할이 가능하다. 이에, 현재 다양한 세라믹 소재들을 550 nm 파장에서 30% 정도의 우수한 투과율을 보이고, 강도를 증진시켜 크라운이나 브릿지로 응용하기 위한 연구가 진행 중이다.
The crown material refers to a prosthetic material that restores the dentin and enamel surface of a damaged tooth and can be divided into inlay, onlay, veneer, and crown depending on the application site. They are characterized by the fact that the aesthetic characteristics are highly required because the position to be restored is the outer surface of the tooth and that high strength is not required due to abrasion or chipping with the abutment. In particular, since inlay and onlay fill the cavity of the cavity, the load is not directly applied and the restoration can be performed even with a mechanical strength of 100-150 MPa. Therefore, currently, various ceramic materials show excellent transmittance of about 30% at a wavelength of 550 nm, and studies are underway to improve their strength and apply them to crowns and bridges.

먼저, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화이트륨 및 산화티타늄 등의 첨가제와 함께, 알루미나 또는 이트리아로 안정화된 지르코니아를 유효성분으로 하는 치아수복재가 알려져 있으며(특허문헌 1), 염화 제2철을 지르코니아와 혼합하여 치아 색상의 지르코니아 세라믹을 소결하여 제조되는 치아 수복재가 공지되어 있다(특허문헌 2).First, a tooth restoration material containing zirconia stabilized with alumina or ytria as an effective ingredient together with additives such as magnesium oxide, zirconium oxide, yttrium oxide and titanium oxide is known (Patent Document 1), and ferric chloride is mixed with zirconia A dental restorative material prepared by sintering zirconia ceramics of tooth color by mixing is known (Patent Document 2).

다음으로, 리튬 디실리케이트 결정을 포함하는 결정화 유리를 이용한 치아용 고강도 결정유리가 공지되어 있다(특허문헌 3).Next, a high strength crystal glass for teeth using a crystallized glass containing lithium disilicate crystals is known (Patent Document 3).

하지만 상기 치아수복재 중에서 지르코니아의 경우, 투광성이 떨어지고 치아 색상과의 조화도가 낮아 심미적 효과가 떨어지는 단점이 있고, 소성 중 수축으로 인하여 치수 정확성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 결정화 유리의 경우, 심미성은 우수하지만 낮은 파괴 인성으로 인하여 파절의 가능성이 높고, 높은 하중에 작용하는 구치부나 브릿지에 적용하기에는 기계적 강도가 낮은 문제점이 있다.
However, zirconia has a disadvantage in that the light transmittance is low and the harmony with the teeth color is low, resulting in deterioration of the aesthetic effect, and the dimensional accuracy is poor due to shrinkage during firing. Further, in the case of the crystallized glass, there is a problem that the esthetics are excellent but the fracture toughness is high due to the low fracture toughness, and the mechanical strength is low for application to a posterior portion or a bridge which acts on a high load.

이에, 본 발명자들은 투광성 및 기계적 강도가 뛰어난 유리침투 세라믹 복합물을 연구하던 중, 사파이어 및 알루미나 프리폼에 유리를 침투시켜 제조된 유리침투 세라믹 복합물이 투광성 및 기계적 강도가 뛰어난 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have studied glass intrusion ceramic composites having excellent translucency and mechanical strength, and confirmed that the glass penetration ceramics composite prepared by infiltrating glass into sapphire and alumina preforms have excellent translucency and mechanical strength, and completed the present invention .

대한민국 등록특허 제2010-1002400호;Korean Registered Patent No. 2010-1002400; 대한민국 등록특허 제2008-0876059호;Korean Registered Patent No. 2008-0876059; 대한민국 공개특허 제2012-0073710호.Korean Patent Publication No. 2012-0073710.

본 발명의 목적은 치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration.

본 발명의 다른 목적은 상기 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a glass infiltration sapphire / alumina composite for the tooth restoration.

본 발명은 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제공한다.The present invention provides a glass-infiltrated sapphire / alumina composite for dental restorative materials.

또한, 본 발명은 사파이어 및 알루미나 혼합물을 몰드에 넣고 성형하는 단계(단계 1);The present invention also relates to a method of manufacturing a sapphire and alumina mixture comprising the steps of (1) molding and injecting a mixture of sapphire and alumina into a mold;

상기 단계 1에서 성형된 혼합물을 가소결하여 프리폼을 제조하는 단계(단계 2); 및Preparing a preform by plasticizing the mixture formed in step 1 (step 2); And

상기 단계 2에서 제조된 프리폼에 유리를 열처리하여 침투시키는 단계(단계 3);를 포함하는 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 3) of heat-treating and penetrating the glass into the preform manufactured in the step 2, thereby providing a glass infiltration sapphire / alumina composite for a tooth restoration.

본 발명에 따른 치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 종래의 유리침투 세라믹 복합물에 비해, 투광성이 현저히 우수하며, 가소결 과정에서 다공성 프리폼(프리폼)의 기공 사이로 유리물이 침투해 들어가면서 수축이 발생하지 않아 치수 정확성이 우수한 실형상(near net-shape) 특성을 가지고 있어 치료에 사용되는 크라운의 치수 정확성이 높고 기계적 강도가 뛰어나, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료로도 사용가능하므로, 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
The glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration according to the present invention is significantly superior in light transmittance as compared with a conventional glass infiltration ceramic composite, and shrinkage occurs when the glass infiltrates into the pores of the porous preform (preform) And has a near net-shape characteristic with excellent dimensional accuracy. Therefore, the crown used for treatment has high dimensional accuracy and excellent mechanical strength, so that it can be used as a coping material for a core, , Onlay, veneer, crown and the like, it can be used as a glass filling material for a variety of dental composite materials.

도 1은 실험예 1의 사파이어/알루미나 프리폼 제조에 사용되는 사파이어 및 알루미나 입자의 입도를 분석한 그래프이다.
도 2는 실험예 1의 가소결 온도에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 수축률을 분석한 그래프이다.
도 3은 실험예 2의 알루미나 함량에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 기공률을 분석한 그래프이다.
도 4는 실험예 2의 알루미나 함량에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 유리 침투깊이를 분석한 그래프이다(이때, SA0: 알루미나 함량이 0 중량%인 프리폼, SA30: 알루미나 함량이 30 중량%인 프리폼, SA50: 알루미나 함량이 50 중량%인 프리폼이다).
도 5는 실험예 2의 1420℃에서 가소결한 사파이어/알루미나 프리폼 및 이를 이용하여 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 알루미나 함량별로 주사 전자현미경(SEM, JEOL)을 촬영한 사진이다(이때, (a):사파이어/알루미나 프리폼, (b): 유리침투 사파이어/알루미나 복합물, SA0: 알루미나 함량이 0 중량%인 경우, SA30: 알루미나 함량이 30 중량%인 경우, SA50: 알루미나 함량이 50 중량%인 경우이다).
도 6은 실험예 2의 가소결 온도별로 제조된 사파이어/알루미나 프리폼 및 이를 이용하여 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 주사 전자현미경(SEM, JEOL)을 촬영한 사진이다(이때, (a):사파이어/알루미나 프리폼, (b): 유리침투 사파이어/알루미나 복합물, 1420℃: 가소결 온도가 1420℃인 경우, 1520℃: 가소결 온도가 1520℃인 경우, 1620℃: 가소결 온도가 1620℃인 경우이다).
도 7은 실험예 3의 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 투과율을 분석한 그래프이다.
도 8은 실험예 4의 사파이어/알루미나 프리폼의 이축강도를 분석한 그래프이다.
도 9는 실험예 4의 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 이축강도를 분석한 그래프이다.
도 10은 실험예 5의 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 절삭력을 측정하기 위해 사용된 공구동력계 시스템 장치 사진이다.
도 11은 실험예 6의 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 절삭력을 분석한 그래프이다.
도 12는 실험예 7의 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 변연 접합력을 분석한 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing particle sizes of sapphire and alumina particles used in the production of the sapphire / alumina preform of Experimental Example 1. FIG.
FIG. 2 is a graph showing the shrinkage ratio of the sapphire / alumina preform according to the sintering temperature of Experimental Example 1. FIG.
3 is a graph showing the porosity of a sapphire / alumina preform according to alumina content in Experimental Example 2. FIG.
FIG. 4 is a graph showing a glass penetration depth of a sapphire / alumina preform according to the alumina content of Experimental Example 2 (SA0: preform having an alumina content of 0 wt%, SA30: preform having an alumina content of 30 wt% : A preform having an alumina content of 50% by weight).
5 is a photograph (SEM, JEOL) of a sapphire / alumina preform plasticized at 1420 ° C of Experimental Example 2 and a glass infiltration sapphire / alumina composite prepared using the same according to alumina content (SEM, JEOL) SA30: when the alumina content is 0% by weight; SA30: when the alumina content is 30% by weight; and SA50: when the alumina content is 50% by weight to be).
6 is a photograph of a scanning electron microscope (SEM, JEOL) of a sapphire / alumina preform prepared according to the sintering temperature of Experimental Example 2 and a glass infiltration sapphire / alumina composite prepared using the same. Sapphire / alumina preform, (b) glass-infiltrated sapphire / alumina composite, 1420 占 폚: 1520 占 폚 for the sintering temperature of 1420 占 폚; 1620 占 폚 for the sintering temperature of 1520 占 폚; Case).
7 is a graph showing the transmittance of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite of Experimental Example 3.
8 is a graph showing the analysis of the biaxial strength of the sapphire / alumina preform of Experimental Example 4. Fig.
9 is a graph showing the analysis of the biaxial strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite of Experimental Example 4. Fig.
10 is a photograph of a tool dynamometer system used to measure the cutting force of a glass-infiltrated sapphire / alumina composite of Experimental Example 5. Fig.
11 is a graph showing an analysis of the cutting force of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite of Experimental Example 6. Fig.
12 is a graph showing the marginal bonding strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite of Experimental Example 7. FIG.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 조대한 사파이어 입자에 의해 형성되는 공극에 미세한 알루미나 입자가 충진된 사파이어/알루미나 프리폼에 유리물이 침투된 구조를 갖는 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제공한다.
The present invention provides a glass-infiltrated sapphire / alumina composite for a dental restoration having a structure in which glass is infiltrated into a sapphire / alumina preform filled with fine alumina particles in a gap formed by coarse sapphire particles.

본 발명에 따른 상기 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 20 내지 30 μm의 입도를 가진 사파이어 입자들 사이에 형성되는 공극에 0.1 내지 1.0 μm의 입도를 가진 알루미나 입자가 채워진 형태의 사파이어/알루미나 프리폼 표면에 유리물을 용융시켜 사파이어/알루미나 프리폼의 기공으로 침투시켜 제조된다.The glass infiltration sapphire / alumina composite for a tooth restoration according to the present invention is characterized in that a gap formed between sapphire particles having a particle size of 20 to 30 μm is filled with alumina particles having a particle size of 0.1 to 1.0 μm, Melting glass water on the surface and penetrating into the pores of the sapphire / alumina preform.

이렇게 제조된 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 단결정인 사파이어의 높은 함량으로 인하여 빛 투과율이 높고, 물리적 물성이 우수한 알루미나로 인하여 이축강도, 절삭력 및 변연 접합력의 성질이 상당히 뛰어나므로, 코어(core)용 코핑(coping) 재료뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다(실험예 1 내지 실험예 7 참조).
Since the glass infiltration sapphire / alumina composite for tooth restoration is high in light transmittance due to high content of single crystal sapphire and alumina excellent in physical properties, the biaxial strength, cutting force and marginal bonding force properties are remarkably excellent, (See Experimental Examples 1 to 7), as well as a coping material for a crown material such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown.

이때, 상기 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 제조에 사용되는 사파이어 및 알루미나의 함량비는 65 내지 80 중량% 대 20 내지 35 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.At this time, the content ratio of sapphire and alumina used in the production of the sapphire / alumina preform according to the present invention is preferably 65 to 80% by weight and 20 to 35% by weight.

알루미나의 함량이 20 중량% 미만인 경우, 제조되는 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 이축강도가 낮아 치아수복재로서 견뎌야 하는 교합하중을 흡수 및 분산 시킬 수 없다는 문제점이 있으며, 35 중량%를 초과하는 경우에는 다결정의 알루미나가 빛을 산란시킴으로써 빛의 투과율이 현저히 떨어지므로 심미적 효과가 상당히 떨어진다는 문제점이 있다.
When the content of alumina is less than 20% by weight, the biaxial strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite to be produced is low, so that it is impossible to absorb and disperse the occlusal load to withstand the tooth restoration material. The alumina scattering light significantly reduces the light transmittance and thus has a problem that the aesthetic effect is considerably deteriorated.

또한, 본 발명에 따른 치아수복용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 CAD/CAM(computer aided design/computer aided manugacturing) 가공법에 의하여 치아수복재로 가공될 수 있으나, 이제 제한되지는 않는다.In addition, the glass infiltration sapphire / alumina composite for dental restoration according to the present invention can be processed into a tooth restoration material by a CAD / CAM (computer aided design / computer aided manugacturing) method, but is not limited thereto.

유리침투 세라믹 소재를 이용한 치과용 보철물 가공방식은 크게 슬립 캐스팅(slip casting)과 CAD/CAM(computer aided design/computer aided manugacturing) 가공법이 있다.Glass infiltration Ceramic dental prosthesis processing methods include slip casting and CAD / CAM (computer aided design / computer aided manugacturing).

상기 슬립 캐스팅은 유리침투 알루미나에서 주로 사용되는 성형법으로 알루미나 슬립을 환자의 치아 모델 위에 도포하여 건조 후 가소결하여 프리폼을 제조하는 방법이다. 이때 열처리는 프리폼이 수축이 발생하지 않는 온도범위에서 하는 것이 중요하고, 이후 다시 한 번 침투 열처리를 통해 유리를 다공성 프리폼 안으로 침투시켜 최종 제품을 완성한다. 하지만, 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼은 가소결 단계에서 10% 정도의 수축이 발생하기 때문에 슬립 캐스팅에 의한 성형법으로 보철물을 제작할 수 없다.The slip casting is a method of forming a preform by applying alumina slip on a tooth model of a patient by using a molding method mainly used in glass penetration alumina, drying and plasticizing. In this case, it is important that the heat treatment is performed in a temperature range in which the preform does not cause shrinkage, and then the glass is permeated into the porous preform through the penetration heat treatment once again to complete the final product. However, since the sapphire / alumina preform according to the present invention has a shrinkage of about 10% in the plasticizing step, it can not be manufactured by a molding method by slip casting.

반면, CAD/CAM(computer aided design/computer aided manugacturing) 가공법을 이용한 형상 가공방식은 이미 가소결에 의해 수축이 완료된 프리폼을 치아의 치수 그대로 1:1 가공(실측가공)하는 방식이기 때문에 슬립 캐스팅에서와 같이 소결에 의한 수축을 고려하지 않아도 된다. 또한, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 CAD/CAM(computer aided design/computer aided manugacturing) 가공법의 고려사항 중의 하나인 소재 가공성이 상당히 우수하므로, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 치아 보철로 유용하게 사용될 수 있다(실험예 1 및 실험예 5).
On the other hand, the shape processing method using CAD / CAM (computer aided design / computer aided manugacturing) method is a method in which preforms that have already been shrunk due to plasticization are processed in a 1: It is not necessary to consider shrinkage due to sintering. In addition, since the glass infiltration sapphire / alumina composite according to the present invention is considerably superior in workability as one of the considerations of CAD / CAM (computer aided design / computer aided manugacturing) processing method, the glass infiltration sapphire / And can be usefully used for dental prosthesis (Experimental Example 1 and Experimental Example 5).

또한, 본 발명은 사파이어 및 알루미나 혼합물을 몰드에 넣고 성형하는 단계(단계 1);The present invention also relates to a method of manufacturing a sapphire and alumina mixture comprising the steps of (1) molding and injecting a mixture of sapphire and alumina into a mold;

상기 단계 1에서 성형된 혼합물을 가소결하여 프리폼을 제조하는 단계(단계 2); 및Preparing a preform by plasticizing the mixture formed in step 1 (step 2); And

상기 단계 2에서 제조된 프리폼에 유리를 열처리하여 침투시키는 단계(단계 3);를 포함하는 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 3) of heat-treating and penetrating the glass into the preform manufactured in the step 2, thereby providing a glass infiltration sapphire / alumina composite for a tooth restoration.

이하, 상기 치아수복재용 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing the glass infiltration sapphire / alumina composite for tooth restoration will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 제조방법의 상기 단계 1은 본 발명은 사파이어 및 알루미나 혼합물을 몰드에 넣고 성형하는 단계이다. 보다 구체적으로는 사파이어 및 알루미나 혼합물을 물, 폴리비닐알콜(PVA, polyvinyl alcohol) 및 분산제와 혼합하여 고무 몰드에 부어 성형하는 단계이다.First, step 1 of the manufacturing method according to the present invention is a step of molding a mixture of sapphire and alumina into a mold. More specifically, the sapphire and alumina mixture is mixed with water, polyvinyl alcohol (PVA) and a dispersant, and is poured into a rubber mold for molding.

이때, 상기 단계 1에서 사용되는 사파이어 및 알루미나의 입도는 각각 20 내지 30 μm 및 0.1 내지 1.0 μm 인 것이 바람직하다.In this case, the particle sizes of the sapphire and alumina used in the step 1 are preferably 20 to 30 μm and 0.1 to 1.0 μm, respectively.

본 발명에 따른 상기 단계 1에서 사용되는 사파이어의 입도가 20 μm 미만인 경우, 제조되는 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 투과율이 감소하는 문제가 있으며, 30 μm를 초과하는 경우에는 복합물의 기계적 강도가 떨어지는 문제가 있다. 또한, 알루미나의 입도가 0.1 μm 미만인 경우, 사파이어/알루미나 프리폼에 대한 유리 침투력이 감소하여 제조되는 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 투과율 및 기계적 강도가 감소되는 문제가 있으며, 1.0 μm을 초과하는 경우에는 알루미나 미세 입자들에 의해 사파이어 입자 사이에 목(neck)을 형성함으로서 얻어지는 기계적 강도를 증가시키는 소결제로서의 역할을 충분히 수행하지 못함으로 이로 인한 기계적 강도가 감소하는 문제가 있다.
If the particle size of the sapphire used in the step 1 according to the present invention is less than 20 탆, the transmittance of the glass infiltration sapphire / alumina composite to be produced decreases, while when the particle size exceeds 30 탆, the mechanical strength of the composite decreases . In addition, when the particle size of alumina is less than 0.1 μm, there is a problem that the transmittance and mechanical strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite produced by reducing the glass penetration power to the sapphire / alumina preform are reduced. There is a problem in that the mechanical strength is decreased due to insufficient function as a sintering agent for increasing the mechanical strength obtained by forming the neck between the sapphire particles by the fine particles.

또한, 상기 단계 1의 사파이어 및 알루미나의 혼합비는 65 내지 80 중량% 대 20 내지 35 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.The mixing ratio of sapphire and alumina in step 1 is preferably 65 to 80% by weight and 20 to 35% by weight.

알루미나의 함량이 20 중량% 미만인 경우, 제조되는 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 이축강도가 낮아 치아 수복재로서 견뎌야 하는 교합하중을 흡수 및 분산 시킬 수 없다는 문제점이 있으며, 35 중량%를 초과하는 경우에는 다결정의 알루미나가 빛을 산란시킴으로써 빛의 투과율이 현저히 떨어지므로 심미적 효과가 상당히 떨어진다는 문제점이 있다.
When the content of alumina is less than 20% by weight, the biaxial strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite to be produced is low, so that it is impossible to absorb and disperse the occlusal load to withstand the tooth restoration material. The alumina scattering light significantly reduces the light transmittance and thus has a problem that the aesthetic effect is considerably deteriorated.

본 발명에 따른 상기 단계 1에서 성형된 혼합물은 습식 슬립 캐스팅 성형 또는 건식 프레스 성형법으로 성형할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The mixture molded in the above step 1 according to the present invention can be molded by wet slip cast molding or dry press molding, but is not limited thereto.

이때, 상기 습식 슬립 캐스팅 성형법은 혼합 분말 100 중량% 무게비를 기준으로 3차 증류수 70 중량%, 폴리비닐알콜(PVA, polyvinyl alcohol) 3 중량%, 분산제 3 중량%를 플래네터리(planetary) 혼합기에서 30분간 혼합하여, 이들 슬러리를 직경 20.0 mm, 높이 3.0 mm의 고무 몰드에 부어 성형하는 방법을 말한다.At this time, in the wet slip casting molding method, 70% by weight of tertiary distilled water, 3% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) and 3% by weight of dispersant are mixed in a planetary mixer 30 minutes, and these slurries were molded into a rubber mold having a diameter of 20.0 mm and a height of 3.0 mm to form a slurry.

또한, 건식 프레스 성형법은 상기 습식 슬립 캐스팅 성형법에서 제조된 혼합물을 오븐에서 충분히 건조하여 체거름을 통해 과립을 얻은 후 일축 프레스와 금형을 이용해 20 mm × 15 mm × 45 mm 크기의 가공성 테스트용 성형체로 성형하는 방법을 말한다.
In the dry press molding method, the mixture prepared in the above wet slip casting molding method is sufficiently dried in an oven to obtain granules through sieving, and then molded into a 20 mm x 15 mm x 45 mm shaped workability test mold using a uniaxial press and a mold Molding method.

다음으로, 본 발명에 따른 제조방법의 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 성형된 혼합물을 가소결하여 프리폼을 제조하는 단계이다.Next, the step 2 of the production method according to the present invention is a step of producing a preform by plasticizing the mixture formed in the step 1.

보다 구체적으로 상기 단계 1에서 성형된 혼합물을 각 첨가물의 녹는점 이하의 온도로 가열하여 일부 알루미나를 용융시킨 다음, 용융된 일부 알루미나가 가소제로서 사파이어/알루미나 혼합물을 치밀화하는 단계이다.
More specifically, the mixture formed in step 1 is heated to a temperature below the melting point of each additive to melt a part of the alumina, and then the molten part of alumina densifies the sapphire / alumina mixture as a plasticizer.

이때, 상기 단계 2의 가소결은 1500 내지 1650℃에서 1 내지 2시간 동안 열처리를 수행하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the calcination of the step 2 is performed at 1500 to 1650 ° C for 1 to 2 hours.

상기 단계 2의 가소결 온도가 1500℃ 미만인 경우, 단계 1에서 성형된 혼합물의 치밀화가 제대로 이루어지지 않아 제조되는 사파이어/알루미나 프리폼의 이축강도가 현저히 저하되는 문제점이 있으며, 1650℃를 초과하는 경우에는 높은 소성온도로 인한 프리폼 골격의 치밀화로 인하여 유리 침투력이 감소하고, 이로 인하여 제조되는 복합물의 잔류기공이 형성됨으로써 투과율 및 기계적 물성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 가소결 시간이 1시간 미만인 경우, 알루미나와 사파이어의 반응 시간이 짧아 치밀화가 제대로 이루어지지 않으며, 이로 인한 이축강도가 저하되는 문제점이 있으며, 2시간을 초과하는 경우, 2시간 이상 초과 열처리를 수행함으로써 얻어지는 효과가 미미하므로 에너지적인 면에서 경제적이지 않는 문제점이 있다.
If the calcination temperature in step 2 is less than 1500 ° C, the densification of the mixture formed in step 1 is not properly performed, and the biaxial strength of the sapphire / alumina preform to be produced is significantly reduced. When the calcination temperature is higher than 1650 ° C The glass penetration is reduced due to the densification of the preform skeleton due to the high firing temperature, and the residual pores of the composite produced thereby are deteriorated, thereby lowering the transmittance and mechanical properties. When the calcination time is less than 1 hour, the reaction time of alumina and sapphire is short and the densification is not properly performed. As a result, the biaxial strength is lowered. If the calcination time is longer than 2 hours, There is a problem in that it is not economical from an energy point of view.

또한, 상기 단계 2는 가소결을 수행한 후, 소성된 프리폼 표면을 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step 2 may further include polishing the surface of the preform after the plasticization is performed.

상기 단계 2에서 가소결되어 제조된 사파이어/알루미나 프리폼의 표면을 600 메쉬(mesh) SiC 연마지로 연마한 다음, 압축공기를 이용하여 표면을 깨끗하게 함으로써 사파이어/알루미나 프리폼의 유리물 침투를 촉진시킬 수 있다.
The surface of the sapphire / alumina preform produced by calcination in step 2 is polished with a 600 mesh SiC abrasive paper, and then the surface is cleaned with compressed air, thereby promoting glass water infiltration of the sapphire / alumina preform .

다음으로, 본 발명에 따른 제조방법의 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 프리폼에 유리를 열처리하여 침투시키는 단계이다.Next, in the step 3 of the manufacturing method according to the present invention, the glass is heat-treated and infiltrated into the preform manufactured in the step 2.

보다 구체적으로 상기 단계 2에서 제조된 사파이어/알루미나 프리폼 표면 위에 유리 분말을 증류수와 혼합하여 슬러리 상태로 올려놓고 고온 열처리하여 유리 분말을 용융침투시키는 단계이다.
More specifically, the glass powder is mixed with distilled water on the surface of the sapphire / alumina preform prepared in the step 2, put in a slurry state, and heat-treated at a high temperature to melt-penetrate the glass powder.

이때, 상기 유리 분말은 이산화규소(SiO2), 삼산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화란탄(La2O3), 이산화티타늄(TiO2), 산화세륨(CeO2), 삼산화철(Fe2O3) 등의 란탄늄알루미노실리케이트(Lanthanum aluminosilicate)계 화합물을 사용하여 제조할 수 있으며, 상기 화합물들을 백금 도가니에 넣고 1450℃에서 1시간 동안 용융한 후 스테인리스 강판 위에서 급냉, 파쇄하여 유리분말을 얻을 수 있다. 또한, 균질한 유리를 얻기 위하여, 상기에서 제조된 유리분말을 다시 백금도가니에 넣고 1시간 동안 1차 용융 때와 같은 용융조건으로 2차 용융을 실시한 다음, 2차 용융이 끝난 유리는 파쇄하여 침투용 유리 분말을 제조할 수 있다.
The glass powder may be at least one selected from the group consisting of silicon dioxide (SiO 2 ), boron trioxide (B 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), lanthanum oxide (La 2 O 3 ) 2 , lanthanum aluminosilicate such as cerium oxide (CeO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), etc. These compounds are placed in a platinum crucible and heated at 1450 ° C. for 1 And then quenched and crushed on a stainless steel plate to obtain a glass powder. Further, in order to obtain a homogeneous glass, the glass powder prepared above was placed in a platinum crucible again and subjected to secondary melting under the same melting conditions as those in the primary melting for 1 hour, and then the secondary melting glass was crushed to penetrate Can be produced.

본 발명에 따른 상기 단계 3의 침투되는 유리의 입도는 80 내지 120 μm 인 것이 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The particle size of the penetrated glass in the step 3 according to the present invention may be 80 to 120 μm, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 상기 단계 3의 열처리는 1100 내지 1200℃에서 수행할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
The heat treatment in step 3 according to the present invention can be performed at 1100 to 1200 ° C, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 제조예, 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Production Examples, Examples and Experimental Examples.

단, 하기 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 제조예, 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
However, the following Production Examples, Examples and Experimental Examples are illustrative of the present invention specifically, and the content of the present invention is not limited by Production Examples, Examples and Experimental Examples.

<< 제조예Manufacturing example 1-24> 사파이어/알루미나  1-24> Sapphire / Alumina 프리폼의Preform 제조 Produce

단계 1: 사파이어/알루미나 혼합물의 성형Step 1: Molding the sapphire / alumina mixture

평균입자 26.4 μm의 사파이어 입자와 0.3 μm의 알루미나 입자를 하기 표 1의 혼합비로 혼합한 다음, 습식 슬립 캐스팅 성형으로 프리폼을 준비하였다. 이때, 슬립 캐스팅법은 혼합 분말 100 중량% 무게비를 기준으로 3차 증류수 70 중량%, 폴리비닐알콜(PVA, polyvinyl alcohol) 3 중량%, 분산제(SN-5468, San Nopco, Japan) 3 중량%를 플래네터리(planetary) 혼합기에서 30분간 혼합하여, 이들 슬러리를 직경 20.0 mm, 높이 3.0 mm의 고무 몰드에 부어 성형하였다.
Sapphire particles having an average particle size of 26.4 mu m and alumina particles having a size of 0.3 mu m were mixed in the mixing ratios shown in Table 1, and then preforms were prepared by wet slip casting molding. At this time, the slip casting method was carried out in the same manner as in Example 1, except that 70% by weight of tertiary distilled water, 3% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) and 3% by weight of dispersant (SN-5468, San Nopco, Japan) Were mixed in a planetary mixer for 30 minutes, and these slurries were molded into a rubber mold having a diameter of 20.0 mm and a height of 3.0 mm.

단계 2: 사파이어/알루미나 Step 2: sapphire / alumina 프리폼의Preform 제조 Produce

성형된 프리폼을 분당 10℃로 승온하여 하기 표 1의 가소결 온도에서 1시간씩 가소 열처리하여 프리폼을 얻었다. 소성된 프리폼은 표면을 600 mesh SiC 연마지로 연마한 후, 압축 공기를 이용하여 표면을 깨끗이 하여 유리 침투용 시편으로 준비하였다.
The preforms were heated at a rate of 10 ° C / min and subjected to calcination heat treatment at the plasticizing temperature shown in Table 1 for 1 hour to obtain a preform. The fired preforms were polished with a 600 mesh SiC abrasive paper and cleaned with compressed air to prepare glass penetration specimens.

사파이어 중량%Sapphire weight% 알루미나 중량%Alumina weight% 가소결 온도Plasticity temperature 제조예 1Production Example 1 100100 00 1620℃1620 ℃ 제조예 2Production Example 2 9090 1010 1620℃1620 ℃ 제조예 3Production Example 3 8080 2020 1620℃1620 ℃ 제조예 4Production Example 4 7070 3030 1620℃1620 ℃ 제조예 5Production Example 5 6060 4040 1620℃1620 ℃ 제조예 6Production Example 6 5050 5050 1620℃1620 ℃ 제조예 7Production Example 7 4040 6060 1620℃1620 ℃ 제조예 8Production Example 8 3030 7070 1620℃1620 ℃ 제조예 9Production Example 9 100100 00 1520℃1520 ℃ 제조예 10Production Example 10 9090 1010 1520℃1520 ℃ 제조예 11Production Example 11 8080 2020 1520℃1520 ℃ 제조예 12Production Example 12 7070 3030 1520℃1520 ℃ 제조예 13Production Example 13 6060 4040 1520℃1520 ℃ 제조예 14Production Example 14 5050 5050 1520℃1520 ℃ 제조예 15Production Example 15 4040 6060 1520℃1520 ℃ 제조예 16Production Example 16 3030 7070 1520℃1520 ℃ 제조예 17Production Example 17 100100 00 1420℃1420 ° C 제조예 18Production Example 18 9090 1010 1420℃1420 ° C 제조예 19Production Example 19 8080 2020 1420℃1420 ° C 제조예 20Production example 20 7070 3030 1420℃1420 ° C 제조예 21Production Example 21 6060 4040 1420℃1420 ° C 제조예 22Production Example 22 5050 5050 1420℃1420 ° C 제조예 23Production Example 23 4040 6060 1420℃1420 ° C 제조예 24Production Example 24 3030 7070 1420℃1420 ° C

<< 실시예Example 1-12> 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조 1-14 1-12> Preparation of glass infiltration sapphire / alumina composite 1-14

먼저, 31% 이산화규소(SiO2), 23% 삼산화붕소(B2O3), 17% 산화알루미늄(Al2O3), 5% 산화칼슘(CaO), 13% 산화란탄(La2O3), 7% 이산화티타늄(TiO2), 3% 산화세륨(CeO2), 0.68% 삼산화철(Fe2O3)(몰 %)의 란탄늄알루미노실리케이트(Lanthanum aluminosilicate)계를 사용하여 침투시킬 유리를 제조하였으며, 유리를 제조하기 위한 상기 원료들은 일급 시약인 이산화규소(SiO2), 삼산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화란탄(La2O3), 아산화티타늄(TiO2), 산화세륨(CeO2), 삼산화철(Fe2O3)을 사용하였다. 상기 시약을 유리 기준 100 g으로 칭량하여 1시간 동안 자이로 블렌더로 혼합한 다음, 백금 도가니에 넣고 1450℃에서 1시간 동안 용융한 후 스테인리스 강판 위에서 급냉, 파쇄하여 유리분말을 얻었다. 균질한 유리를 얻기 위하여, 이들 유리분말을 다시 백금도가니에 넣고 1시간 동안 1차 용융 때와 같은 용융조건으로 2차 용융을 실시하였다. 2차 용융이 끝난 유리는 파쇄하여 80 내지 120 μm의 입경을 갖는 침투용 유리 분말을 제조하였다.First, 31% of silicon dioxide (SiO 2), 23% trioxide, boron (B 2 O 3), 17 % of aluminum oxide (Al 2 O 3), 5 % of calcium (CaO), 13% lanthanum (La 2 O 3 oxide ), 7% titanium dioxide (TiO 2 ), 3% cerium oxide (CeO 2 ), 0.68% ferric oxide (Fe 2 O 3 ) The raw materials for preparing the glass were prepared by mixing the first reagents, silicon dioxide (SiO 2 ), boron trioxide (B 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), lanthanum oxide La 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), cerium oxide (CeO 2 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ). The above reagents were weighed to 100 g on a glass basis, mixed with a gyro blender for 1 hour, and then put into a platinum crucible and melted at 1450 ° C for 1 hour, and quenched and crushed on a stainless steel plate to obtain a glass powder. In order to obtain homogeneous glass, these glass powders were placed in a platinum crucible again and subjected to secondary melting under the same melting conditions as in the primary melting for 1 hour. The secondary-melted glass was pulverized to prepare a glass powder for penetration having a particle diameter of 80 to 120 μm.

다음으로 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 상기 제조예에서 제조된 다공성 사파이어/알루미나 프리폼 위에 유리 분말(1.3 g)을 증류수와 혼합하여 슬러리 상태로 올려놓고 상기에서 제조된 유리를 프리폼 안으로 침투 열처리하여 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제조하였다.
Next, as shown in the following Table 2, glass powder (1.3 g) was mixed with distilled water on a porous sapphire / alumina preform prepared in the above preparation example and placed in a slurry state, and the glass thus prepared was permeated into the preform, A penetration sapphire / alumina composite was prepared.

사용되는 프리폼 Used preform 유리침투 온도Glass penetration temperature 유리침투시간Glass penetration time 실시예 1Example 1 제조예 3의 프리폼The preform in Production Example 3 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 2Example 2 제조예 4의 프리폼The preform in Production Example 4 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 3Example 3 제조예 11의 프리폼The preform in Production Example 11 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 4Example 4 제조예 12의 프리폼The preform in Production Example 12 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 5Example 5 제조예 19의 프리폼The preform in Production Example 19 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 6Example 6 제조예 20의 프리폼The preform in Production Example 20 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 실시예 7Example 7 제조예 3의 프리폼The preform in Production Example 3 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 실시예 8Example 8 제조예 4의 프리폼The preform in Production Example 4 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 실시예 9Example 9 제조예 11의 프리폼The preform in Production Example 11 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 실시예 10Example 10 제조예 12의 프리폼The preform in Production Example 12 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 실시예 11Example 11 제조예 19의 프리폼The preform in Production Example 19 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 실시예 12Example 12 제조예 20의 프리폼The preform in Production Example 20 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes

<< 비교예Comparative Example 1-36> 1-36> 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 제조 15-Preparation of Glass Penetration Sapphire / Alumina Composite 15-

상기 표 2의 조건을 사용하는 대신에 하기 표 3의 조건을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제조하였다.
A glass-infiltrated sapphire / alumina composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that the conditions of Table 2 were used instead of the conditions of Table 2 above.

사용되는 프리폼Used preform 유리침투 온도Glass penetration temperature 유리침투 시간Glass penetration time 비교예 1Comparative Example 1 제조예 1의 프리폼The preform in Production Example 1 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 2Comparative Example 2 제조예 2의 프리폼The preform in Production Example 2 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 3Comparative Example 3 제조예 5의 프리폼The preform in Production Example 5 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 4Comparative Example 4 제조예 6의 프리폼The preform in Production Example 6 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 5Comparative Example 5 제조예 7의 프리폼The preform in Production Example 7 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 6Comparative Example 6 제조예 8의 프리폼The preform in Production Example 8 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 7Comparative Example 7 제조예 9의 프리폼The preform in Production Example 9 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 8Comparative Example 8 제조예 10의 프리폼The preform in Production Example 10 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 9Comparative Example 9 제조예 13의 프리폼The preform in Production Example 13 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 10Comparative Example 10 제조예 14의 프리폼The preform in Production Example 14 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 11Comparative Example 11 제조예 15의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 12Comparative Example 12 제조예 16의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 13Comparative Example 13 제조예 17의 프리폼The preform in Production Example 17 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 14Comparative Example 14 제조예 18의 프리폼The preform in Production Example 18 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 15Comparative Example 15 제조예 21의 프리폼The preform in Production Example 21 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 16Comparative Example 16 제조예 22의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 17Comparative Example 17 제조예 23의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 18Comparative Example 18 제조예 24의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 5 분5 minutes 비교예 19Comparative Example 19 제조예 1의 프리폼The preform in Production Example 1 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 20Comparative Example 20 제조예 2의 프리폼The preform in Production Example 2 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 21Comparative Example 21 제조예 5의 프리폼The preform in Production Example 5 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 22Comparative Example 22 제조예 6의 프리폼The preform in Production Example 6 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 23Comparative Example 23 제조예 7의 프리폼The preform in Production Example 7 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 24Comparative Example 24 제조예 8의 프리폼The preform in Production Example 8 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 25Comparative Example 25 제조예 9의 프리폼The preform in Production Example 9 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 26Comparative Example 26 제조예 10의 프리폼The preform in Production Example 10 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 27Comparative Example 27 제조예 11의 프리폼The preform in Production Example 11 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 28Comparative Example 28 제조예 13의 프리폼The preform in Production Example 13 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 29Comparative Example 29 제조예 14의 프리폼The preform in Production Example 14 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 30Comparative Example 30 제조예 15의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 31Comparative Example 31 제조예 16의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 32Comparative Example 32 제조예 18의 프리폼The preform in Production Example 18 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 33Comparative Example 33 제조예 21의 프리폼The preform in Production Example 21 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 34Comparative Example 34 제조예 22의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 35Comparative Example 35 제조예 23의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes 비교예 36Comparative Example 36 제조예 24의 프리폼The preform 1150℃1150 DEG C 80 분80 minutes

<< 실험예Experimental Example 1> 사파이어/알루미나  1> sapphire / alumina 프리폼의Preform 물성 평가 Property evaluation

치아 보철물 제작방식과 관련하여, 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 수축력을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
In order to evaluate the shrinkage force of the sapphire / alumina preform according to the present invention with respect to the method of manufacturing the dental prosthesis, the following experiment was conducted.

먼저, 사파이어/알루미나 프리폼의 제조에 사용되는 사파이어와 알루미나의 입도 분포를 입도분석기(Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd., UK)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 상기 제조예 1 내지 24에서 제조된 사파이어/알루미나 프리폼의 기공률 및 프리폼 제조의 가소결 처리 단계 전후의 수축률을 측정하였다. 이때, 수축률은 가소결 열처리 전과 후에 대해 12개 시편의 지름을 측정하여 평균값으로부터 구하였다. 측정된 값을 도 1 및 도 2에 나타내었다.
First, the particle size distribution of sapphire and alumina used in the production of the sapphire / alumina preform was measured using a particle size analyzer (Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd., UK). Then, the porosity of the sapphire / alumina preforms prepared in Production Examples 1 to 24 and the shrinkage ratio before and after the plasticizing treatment of the preforms were measured. In this case, the shrinkage ratio was calculated from the mean value by measuring the diameters of twelve specimens before and after the calcination heat treatment. The measured values are shown in Fig. 1 and Fig.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 사파이어/알루미나 프리폼에 사용된 사파이어의 입도는 26.4 μm, 알루미나의 입도는 0.3 μm로 확인되었다. 또한, 제조되는 사파이어/알루미나 프리폼의 알루미나 함량이 증가할수록 최대 9 내지 10%로 수축이 증가하였으며, 열처리 온도가 높아질수록 수축률이 증가하는 것으로 나타났다. 이는, 조대한 사파이어 입자 사이에 수축률이 큰 알루미나가 채워져 전체 수축률이 증가한 것이며, 가소결 온도가 높아질수록 사파이어/알루미나 프리폼의 치밀화 반응이 일어나 수축률이 증가한 것을 알 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼은 가소결 단계에서 수축으로 인한 치밀화가 진행하는 것을 알 수 있다. 또한, 실제 치과용 보철물 제작을 할 경우, 가소결 열처리에 의해 수축이 완료된 블록을 치아의 치수 그대로 1 대 1 가공(실측가공)하는 방식인 CAD/CAM을 이용한 형상 가공 방식이 적합하다는 것을 알 수 있다.
As shown in FIGS. 1 and 2, the particle size of sapphire used in the sapphire / alumina preform produced according to the present invention was found to be 26.4 μm and the particle size of alumina to be 0.3 μm. Also, as the alumina content of the prepared sapphire / alumina preform increased, the shrinkage increased to a maximum of 9 to 10%, and the shrinkage rate increased as the heat treatment temperature increased. It can be seen that the shrinkage rate is increased due to the filling of alumina having a high shrinkage ratio between the coarse sapphire particles and the densification reaction of the sapphire / alumina preform is performed as the sintering temperature is increased. From this, it can be seen that the sapphire / alumina preform according to the present invention progresses in densification due to shrinkage in the plasticizing step. In addition, when the actual dental prosthesis is manufactured, the shape processing method using the CAD / CAM, which is a method of machining the block whose contraction has been completed by the plasticizing heat treatment one by one as a tooth size (actual processing), is suitable have.

따라서, 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼은 가소결 단계에서 사파이어/알루미나 프리폼을 치밀화할 뿐만 아니라, 인공치아 제작 등의 작업 중 실패확률이 적고, 보철제작 과정이 단축된 CAD/CAM 가공 방식에 적합하므로, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 크라운 재료로서 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the sapphire / alumina preform according to the present invention is suitable for the CAD / CAM processing method in which the sapphire / alumina preform is densified in the plasticizing step, the probability of failure during work such as artificial teeth production is low, It can be used not only as a coping material for a core but also as a glass filling material for a variety of dental composite materials such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown as a crown material.

<< 실험예Experimental Example 2> 사파이어/알루미나  2> Sapphire / Alumina 프리폼의Preform 유리침투력 평가 Evaluation of glass permeability

본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼의 기공률 및 유리침투력을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the porosity and glass penetration of the sapphire / alumina preform according to the present invention.

상기 제조예 1 내지 24에서 제조된 사파이어/알루미나 프리폼의 기공률은 아르키메데스의 원리를 이용하여 건조무게, 포수무게, 함수무게를 측정하여 구하였으며, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 13 내지 비교예 18에서 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 유리침투력을 확인하였다. 그 결과를 도 3 내지 도 6에 나타내었다.
The porosity of the sapphire / alumina preforms prepared in Preparation Examples 1 to 24 was determined by measuring the dry weight, the weight of the grabber and the weight of the water by using the principle of Archimedes. The porosity of the sapphire / alumina preforms of Examples 5, 6, The glass penetration of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite prepared in Example 18 was confirmed. The results are shown in Fig. 3 to Fig.

도 3에 나타낸 바와 같이, 사파이어/알루미나 프리폼에 첨가된 알루미나 함량이 증가할수록 프리폼의 기공률이 감소하는 것으로 나타났으며, 가소결 온도가 높아질수록 낮은 기공률을 갖는 것으로 나타났다. 이로부터 미세한 알루미나 입자가 조대한 사파이어 입자의 소결조제 역할을 하며 치밀화될 뿐만 아니라, 알루미나 함량이 증가할수록 사파이어 입자 사이의 공극을 미세한 알루미나가 채워 기공을 없앤 것을 알 수 있다. 또한, 높은 가소결 온도에서 수축이 증가하여 기공률이 낮아진 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3, as the alumina content added to the sapphire / alumina preform increased, the porosity of the preform decreased, and as the sintering temperature increased, the porosity decreased. From this, it can be seen that the fine alumina particles act as a sintering auxiliary agent of the coarse sapphire particles and are densified. In addition, as the alumina content is increased, the pores between the sapphire particles are filled with fine alumina to eliminate pores. Further, it can be seen that the shrinkage increases at a high plasticizing temperature and the porosity is lowered.

도 4에 나타낸 바와 같이, 조대한 사파이어 입자에 첨가되는 미세한 알루미나의 함량이 증가할수록 침투깊이는 감소하는 것으로 나타났으며, 알루미나 첨가량이 70 중량%인 경우, 알루미나의 함량이 최대임에도 불구하고 높은 온도에서 침투깊이가 증가하는 것으로 나타났다. As shown in FIG. 4, the penetration depth decreases with an increase in the amount of fine alumina added to coarse sapphire particles. When the amount of alumina added is 70% by weight, The penetration depth was increased.

먼저, 알루미나 함량이 증가할수록 침투깊이가 감소하는 것은 미세한 알루미나 입자가 조대한 사파이어 입자 사이에 충진되면서 유리가 침투할 수 있는 공간이 부족하기 때문인 것을 알 수 있다. First, as the alumina content is increased, the penetration depth is decreased because the fine alumina particles are filled between the coarse sapphire particles and the glass can not penetrate the space.

다음으로, 알루미나 첨가량이 70 중량%인 경우, 높은 온도에서 침투깊이가 증가한 것은 높은 가소결 온도에서 미세한 알루미나 입자가 서로 응집(aggregation)되면서 유리가 침투할 수 있는 공간이 생겼기 때문인 것을 알 수 있다. 그러나 상기 도 3에 나타나 바와 같이, 사파이어/알루미나 프리폼은 가소결 온도가 증가할수록 기공률이 감소하였기 때문에, 이러한 공극(pore space)의 확장은 전체적인 기공률보다는 기공의 크기와 굴곡도(tortuosity)와 연관이 있는 것을 알 수 있다.
Next, in the case where the alumina addition amount is 70 wt%, it can be seen that the increase of the penetration depth at a high temperature is due to the space where the glass can penetrate due to aggregation of fine alumina particles at a high plasticizing temperature. However, as shown in FIG. 3, since the porosity of the sapphire / alumina preform decreases with increasing plasticization temperature, the expansion of the pore space is related to the pore size and tortuosity rather than the overall porosity .

도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 사파이어/알루미나 프리폼의 가소결 온도가 증가할수록 미세한 알루미나가 소결되면서 합체 및 성장한 것을 알 수 있으며, 1620℃에서 가소결한 경우, 공극으로 보이는 거대 기공이 있는 것을 알 수 있다. 또한, 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 1420℃에서 가소결한 프리폼을 사용한 경우 미세한 알루미나가 그대로 독립적으로 유리상에 분포되어있는 반면, 1520℃와 1620℃에서 가소결한 프리폼을 사용한 경우 알루미나 입자가 합체 및 서로 연결되어 강하게 결합되어 있고 그 사이 공간으로 유리조직이 침투한 것을 알 수 있다. 이러한 유리 조직의 면적은 가소결 온도가 증가할수록 넓어 보이고, 이를 통해 앞서 설명한 고온에서의 공극 형성을 확인할 수 있다. 또한 1520℃와 1620℃에서 가소결한 사파이어/알루미나 프리폼의 골격은 유리 침투 후에도 분해나 단락 없이 강하게 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that as the sintering temperature of the sapphire / alumina preform is increased, the fine alumina is sintered and coalesced and grown. When the sintering is performed at 1620 ° C, . In the glass infiltration sapphire / alumina composite, the fine alumina was dispersed in the glass phase as it is when the preforms were plasticized at 1420 ° C., whereas when preforms preliminarily calcined at 1520 ° C. and 1620 ° C. were used, And it can be seen that the glass structure infiltrates into the space therebetween. The area of this glassy texture appears to be wider as the calcination temperature increases, and thus the formation of voids at the above-mentioned high temperature can be confirmed. Also, it can be seen that the framework of the sapphire / alumina preform sintered at 1520 ° C and 1620 ° C is strongly bonded without breaking or short-circuiting even after glass penetration.

이로부터, 사파이어/알루미나 프리폼 제조시, 첨가되는 알루미나의 함량이 높을수록 유리침투 깊이가 낮은 것을 알 수 있으며, 가소결 단계에서 1520℃ 이상의 온도에서 가소결이 수행된 사파이어/알루미나 프리폼의 경우, 공극의 형성으로 인하여 유리침투 깊이가 깊을 뿐만 아니라, 미세한 알루미나 입자가 조대한 사파이어 입자의 소결조제 역할을 수행하여 치밀화함으로써, 골격 강화(rigid skeleton)하는 것을 알 수 있다.From this, it can be seen that the glass penetration depth is lower as the content of alumina added is higher in the production of the sapphire / alumina preform, and in the case of the sapphire / alumina preform in which the plasticization is performed at a temperature of 1520 ° C or higher in the plasticization step, It is understood that not only the penetration depth of the glass is deep but also that the fine alumina particles serve as a sintering auxiliary agent of the coarse sapphire particles and are densified to make rigid skeleton.

따라서, 본 발명에 따른 사파이어/알루미나 프리폼은 높은 가소결 온도에서 제조됨으로써, 유리침투 깊이가 깊고, 첨가되는 알루미나 입자의 치밀화로 골격강화되는 효과가 우수하므로, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 크라운 재료로서 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, since the sapphire / alumina preform according to the present invention is manufactured at a high plasticizing temperature, the glass penetration depth is deep and the effect of reinforcing the skeleton by densification of the added alumina particles is excellent, so that a coping material But also as a glass filling material for various dental composite materials such as inlay, onlay, veneer, and crown as a crown material.

<< 실험예Experimental Example 3> 사파이어/알루미나  3> Sapphire / Alumina 프리폼Preform 및 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 투과율 평가 And glass penetration sapphire / alumina composites

본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 크라운(crown) 치아수복 재료로 사용하기 위한 심미적 효과 평가를 하기의 방법으로 실험을 수행하였다.
The aesthetic effect evaluation for using a glass infiltration sapphire / alumina composite according to the present invention as a crown tooth restoration material was carried out by the following method.

상기 실시예 7 내지 실시예 12 및 비교예 19 내지 36에서 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 1.0 mm의 두께로 경면 연마하고 표면을 에탄올을 사용하여 깨끗이 닦아낸 후, UV-visible 분광기(UV-2401PC, Shimadzu, Japan)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 이때 측정 파장 범위는 300-800 nm이었으며, 사람의 눈이 밝게 느끼는 정도인 시감도(luminous efficiency)가 최대인 550 nm 파장에서의 투과율만을 취하여, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
The glass-infiltrated sapphire / alumina composite prepared in Examples 7 to 12 and Comparative Examples 19 to 36 was mirror-polished to a thickness of 1.0 mm, the surface was cleaned with ethanol, and then UV-visible spectroscopy (UV- 2401 PC, Shimadzu, Japan). At this time, the measured wavelength range was 300 to 800 nm, and only the transmittance at a wavelength of 550 nm, which is the maximum luminous efficiency of the human eye, was measured. The results are shown in FIG.

도 7에 나타난 바와 같이, 조대한 사파이어 입자에 첨가되는 미세한 알루미나의 함량이 증가할수록 유리침투 복합물의 투과율은 프리폼 제조시의 가소결 온도에 상관없이 27%에서 5%로 대로 감소하였다. 또한, 알루미나 함량 40 중량%를 기준으로 그 이하에서는 가소결 온도가 증가하면서 투과율이 감소하였고, 그 이상에서는 반대로 증가하였다. 이는 알루미나의 함량이 증가함에 따라 투과율 감소하는 것으로, 굵은 사파이어 입자 사이에 미세한 알루미나가 충진 되면서 유리와 입자 간 상경계면적이 증가하여 빛의 산란이 증가하고, 미세한 알루미나가 첨가될수록 프리폼의 기공률이 감소하면서 프리폼의 아랫부분까지 유리의 침투가 원활히 이뤄지지 않았기 때문이다. 또한, 알루미나의 함량 30 중량%를 기준으로 가소결 온도에 따른 투과율 결과가 반대의 경향을 보인 것은, 알루미나의 함량 30 중량% 이하에서는 미세한 알루미나가 조대한 사파이어의 소결 조제 역할을 하기 때문이고, 그 이상에서는 가소결 온도가 높을수록 미세한 알루미나가 서로 응집되면서 공극이 형성되어 유리 침투가 원활하였기 때문이다. 이로부터 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 알루미나의 함량이 35 중량% 이하일 경우, 투과율이 우수한 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 7, as the content of fine alumina added to the coarse sapphire particles increases, the transmittance of the glass penetration composite decreases from 27% to 5% regardless of the preform sintering temperature. In addition, the transmittance was decreased while the calcination temperature was increased below that of the alumina content of 40 wt%, and conversely, the increase was greater. As the content of alumina increases, the transmittance decreases. As the fine alumina is filled between the coarse and fine sapphire particles, the scattering of light increases due to the increase of the glass transition area between the glass and the particles, and the porosity of the preform decreases as the fine alumina is added This is because the penetration of glass to the bottom of the preform is not smooth. The reason why the transmittance results according to the calcination temperature are inversed with respect to the alumina content of 30% by weight is that when the alumina content is 30% by weight or less, fine alumina serves as a sintering aid for coarse sapphire, The reason for this is that as the sintering temperature increases, the fine alumina coagulates to form pores and smooth glass penetration. From this, it can be seen that the glass penetration sapphire / alumina composite according to the present invention has an excellent transmittance when the alumina content is 35% by weight or less.

따라서, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 사람의 눈이 밝게 느끼는 정도인 시감도(luminous efficiency)가 최대인 550 nm 파장에서의 투과율이 뛰어나며 이로 인한 심미적 효과가 우수하여, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료로도 사용가능하므로, 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
Accordingly, the glass-infiltrating sapphire / alumina composite according to the present invention has excellent transmittance at a wavelength of 550 nm, which is the maximum luminous efficiency of the human eye, and has a good aesthetic effect, It can be used not only as a coping material but also as a crown material such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown, so that it can be used as a glass filling material for a variety of dental composite materials.

<< 실험예Experimental Example 4> 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의  4> glass penetration of sapphire / alumina composite 이축강도Biaxial strength 평가 evaluation

본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 코핑(coping) 재료뿐만 아니라 크라운(crown) 재료로 사용하기 위한 이축강도 평가를 하기와 같은 방법으로 수행하였다.
The biaxial strength evaluation for the use of the glass infiltration sapphire / alumina composite according to the present invention as a crown material as well as a coping material was carried out in the following manner.

상기 제조예 1 내지 24, 실시예 7 내지 12 및 비교예 19 내지 36에서 제조된 프리폼 및 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 인스트론(Instron, 3342, USA)을 이용하여 ASPM standard F394-78의 강도 시험 방법에 따라 측정하였다. 이때, 하부지그에 위치한 3개의 강구(직경 3.2 mm)는 직경 12.0 mm의 원주상에 위치해 있고, 상부지그에 위치한 핀(pin)의 직경은 1.6 mm이다. 크로스헤드 속도는 0.5 /min로 하였다. 측정된 본 발명에 따른 프리폼 및 복합물의 이축강도 변화를 도 8 및 도 9에 나타내었다.
The preforms and the glass infiltration sapphire / alumina composites prepared in the above Production Examples 1 to 24, Examples 7 to 12 and Comparative Examples 19 to 36 were subjected to a strength test of ASPM standard F394-78 using an Instron (3342, USA) Method. At this time, the three steel balls (3.2 mm in diameter) located on the lower side are located on a circle having a diameter of 12.0 mm, and the diameter of a pin located on the upper side is 1.6 mm. The crosshead speed was 0.5 / min. The measured biaxial strength changes of the preform and composite according to the present invention are shown in Figs. 8 and 9. Fig.

도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 프리폼은 조대한 사파이어에 첨가되는 미세한 알루미나의 함량이 증가할수록 최대 80 MPa까지 이축강도가 증가하고, 가소결 온도가 높을수록 이축강도의 값 또한 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 사파이어 입자에 첨가되는 알루미나 입자의 함량이 30 중량%가 될 때까지 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 강도는 최대 330 MPa까지 증가하였고, 이 구간에서는 가소결 온도에 따른 강도 값의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 이때, 알루미나 첨가량이 30 중량% 이상일 때 가소결 온도에 따른 강도 차이가 크게 벌어졌는데, 1420℃에서 가소결한 프리폼에 유리를 침투한 복합물의 경우 강도가 감소하였고, 1520℃와 1620℃에서의 가소결한 프리폼에 유리를 침투했을 때는 강도가 일정하거나 다소 증가하였다. 이것은, 알루미나 첨가에 따른 강도의 증가는 미세한 알루미나 입자에 의해 사파이어/알루미나 프리폼의 골격이 강화되었기 때문이다. 그러나 30 중량% 이상으로 다량 첨가되면 프리폼의 공극을 알루미나가 채우게 되므로 오히려 유리의 침투를 방해해서 강도가 감소시키므로, 1420℃에서 가소결된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물 강도는 감소한다. 이로부터, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 알루미나의 함량이 20 내지 35 중량%이면서, 1520℃이상에서 가소결한 프리폼에 유리침투시켜 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물이 이축강도가 우수한 것을 알 수 있다.
As shown in FIGS. 8 and 9, the glass-infiltrated sapphire / alumina preform according to the present invention increases biaxial strength up to 80 MPa as the content of fine alumina added to coarse sapphire increases, and the higher the plasticizing temperature The value of biaxial strength also increased. In addition, the glass-infiltrated sapphire / alumina composite according to the present invention increased the strength of the glass-infiltrated sapphire / alumina composite up to 330 MPa until the content of alumina particles added to the sapphire particles reached 30 wt% The difference in strength values according to the temperature was not significant. In this case, when the alumina addition amount is more than 30 wt%, the difference in strength according to the plasticizing temperature becomes large. In the case of the composite impregnated with glass in the preform subjected to plasticization at 1420 ° C., the strength was decreased and plasticity at 1520 ° C. and 1620 ° C. When the glass penetrated into the preform, the strength was constant or slightly increased. This is because the increase in strength due to the addition of alumina is due to the strengthening of the framework of the sapphire / alumina preform by the fine alumina particles. However, when added in a large amount of more than 30% by weight, the porosity of the preform is filled with alumina, so that the intensity of the glass infiltration sapphire / alumina composite sintered at 1420 deg. From this, it can be seen that the glass-infiltrated sapphire / alumina composite according to the present invention is a glass-infiltrated sapphire / alumina composite prepared by glass infiltration into preforms having a alumina content of 20 to 35% by weight and calcined at 1520 DEG C or higher, Able to know.

따라서, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 250 MPa 이상의 이축강도를 가져 크라운(crown) 재료로서 요구되는 100 내지 150 MPa의 이축강도 조건을 충족시킴으로써, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료로도 사용가능하므로, 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the glass-infiltrated sapphire / alumina composite according to the present invention has a biaxial strength of 250 MPa or more and meets the biaxial strength requirement of 100 to 150 MPa required as a crown material, But also can be used as a crown material such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown, so that it can be usefully used as a glass filling material for a variety of dental composite materials.

<< 실험예Experimental Example 5> 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 절삭력 평가 5> Evaluation of Cutting Force of Glass Penetration Sapphire / Alumina Composite

본 발명에 따라 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 소재 가공성을 평가하기 위하여, 절삭력을 하기와 같은 실험방법으로 수행하여 평가하였다.
In order to evaluate the workability of the glass infiltration sapphire / alumina composite prepared according to the present invention, the cutting force was evaluated by the following experimental method.

사파이어/알루미나 프리폼 제조를 위한 가소결 단계에서 가소결 온도에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 절삭력 효과를 평가하기 위하여, 상기 실험에서 유리 침투력, 투과율 및 기계적 물성이 우수했던 실시예 8, 실시예 10 및 실시에 12에서 제조된 유리 침투 사파이어/알루미나 복합물(20 mm × 15 mm × 45 mm)을 0.5 mm 및 1.0 mm 깊이로 수직형 머시닝 센터(DNM 400, Doosan, Korea)로 절삭하면서 공구동력계(Type 9272, Kistler, Swiss) 센서에 전달되는 절삭저항을 나타내는 절삭력 신호를 측정하였다. 이때, 가공조건은 절삭속도가 3,000 rpm, 이송속도 500 mm/min, 절삭 깊이는 0.5 mm와 1.0 mm로 하였으며, 측정된 절삭력 신호는 오실로스코프(TDS 2024B, Tektronix)를 이용하여 영상 이미지로 전환하였다. 절삭력을 측정하는 장치 및 그 결과를 도 11에 나타내었다.
In order to evaluate the cutting force effect of the glass infiltration sapphire / alumina composite according to the plasticizing temperature in the plasticizing step for the production of the sapphire / alumina preform, in Examples 8 and 10 in which the glass penetration, transmittance and mechanical properties were excellent in the above- And a glass dipping sapphire / alumina composite (20 mm x 15 mm x 45 mm) manufactured in Example 12 was cut into a vertical machining center (DNM 400, Doosan, Korea) at a depth of 0.5 mm and 1.0 mm, 9272, Kistler, Swiss) Cutting force signals representing the cutting resistance transmitted to the sensor were measured. The machining conditions were 3,000 rpm, feed rate 500 mm / min, cutting depth 0.5 mm and 1.0 mm, and the measured cutting force signals were converted to image images using an oscilloscope (TDS 2024B, Tektronix). The apparatus for measuring the cutting force and the results are shown in Fig.

도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 사파이어/알루미나 프리폼 제조 시의 가소결 온도가 증가할수록 절삭력은 증가하는 경향을 나타냈으며, 절삭되는 깊이가 0.5 mm에서 1.0 mm로 증가함에 따라 그 절삭저항이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 절삭이 진행되는 동안 복합물 표면의 뜯김이나 균열은 발견되지 않았다. 이것은 가소결 온도가 고온일수록 프리폼의 골격이 단단해질 뿐 아니라, 절삭되는 깊이가 깊어지는 만큼 시편에 걸리는 절삭 저항성 또한, 증가하기 때문이다. 이로부터, 본 발명에 따라 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 사파이어/알루미나 프리폼 제조시 가소결 온도가 높을수록 프리폼의 골격이 단단해지므로 절삭력이 큰 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 11, the glass penetration sapphire / alumina composite prepared according to the present invention exhibited a tendency that the cutting force increased with increasing the plasticizing temperature in the production of the sapphire / alumina preform, and the cutting depth was 0.5 mm to 1.0 mm, the cutting resistance was increased. No cracks or cracks were found on the surface of the composite during cutting. This is because not only the skeleton of the preform becomes harder as the sintering temperature becomes higher, but also the cutting resistance to the specimen increases as the depth of cutting becomes deeper. From this, it can be seen that the glass penetration sapphire / alumina composite produced according to the present invention has a higher cutting force because the skeleton of the preform becomes harder when the sintering temperature is higher in producing the sapphire / alumina preform.

따라서, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 단단한 프리폼 골격으로 인하여 절삭력이 크고, 종래의 세라믹 보철물로 가장 널리 사용되는 지르코니아의 높은 절삭력으로 인한 절삭 작업 중의 표면 뜯김 및 균열 현상이 발생하지 않아 가공성이 우수하여, 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 크라운 재료로도 사용가능하므로, 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the glass-infiltrated sapphire / alumina composite according to the present invention has a large cutting force due to a rigid preform skeleton and does not cause surface scraping and cracking during the cutting operation due to the high cutting power of zirconia most widely used as a conventional ceramic restoration, Can be used not only as a coping material for a core but also as a crown material such as an inlay, an onlay, a veneer, and a crown, so that it is useful as a glass filling material for a variety of dental composite materials Can be used.

<실험에 6> 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 <Experiment 6> Glass-infiltrated sapphire / alumina composite 변연접합도Marginal bonding degree 평가 evaluation

본 발명에 따라 제조된 유리침투 사파이어/알루미나 복합물의 소재 가공성을 평가하기 위하여, 변연접합도를 하기와 같은 실험방법으로 수행하여 평가하였다.
In order to evaluate the workability of the glass infiltration sapphire / alumina composite prepared according to the present invention, marginal bonding degree was evaluated by the following experimental method.

본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 인공치아로 가공하고자 하는 환자의 치아 모델을 스캐닝한 다음, 스캐닝 데이터를 CAD/CAM 프로그램화 하여 전용가공기(CEREC MC XL, Sirona, Germany)로 전송하였다. 전송된 데이터를 기반으로 하여 상기 제조예 8, 10 및 12에서 제조된 사파이어/알루미나 프리폼을 가공하였다. 이때, 가공 조건은 스핀들의 회전속도가 60,000 rpm, 이송속도 500 mm/min, 절삭 깊이는 0.04 내지 0.045 mm로 시중의 세라믹 블록 제품 중 가장 가공성이 좋은 제품을 가공할 수 있는 가공 조건을 선택하였다. 이러한 가공단계를 거쳐 제조된 사파이어/알루미나 프리폼에 유리를 올려놓고, 1150℃에서 80분 동안 열처리하여 유리침투 크라운을 제작하였다. 제작된 크라운을 다시 환자의 치아 모델에 끼운 후, 크라운의 변연부(marginal zone)와 모델과의 유격을 측정하였으며, 그 결과를 도 12에 나타내었다.
The tooth model of the patient to be processed into the artificial tooth was scanned, and then the scanning data was converted into a CAD / CAM program and transferred to a dedicated processor (CEREC MC XL, Sirona, Germany). The sapphire / alumina preforms prepared in Preparation Examples 8, 10 and 12 were processed based on the transmitted data. At this time, the machining conditions were such that the rotating speed of the spindle was 60,000 rpm, the feed rate was 500 mm / min, and the cutting depth was 0.04 to 0.045 mm. A glass infiltration crown was prepared by placing glass on a sapphire / alumina preform manufactured through such a processing step and heat-treating it at 1150 ° C for 80 minutes. The prepared crown was inserted into the patient's tooth model again, and the marginal zone of the crown and the clearance between the crown and the model were measured. The results are shown in Fig.

도 12에 나타난 바와 같이, 사파이어/알루미나 프리폼 제조단계에서의 가소결 온도가 증가할수록 변연부와 모델사이의 유격은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 유리 침투과정에서, 프리폼의 변형 없이 크라운이 제작되었음을 의미하는 것으로, 이로부터 1420℃에서 가소결 열처리한 프리폼에서 유격이 크게 벌어진 것은 해당온도에서 프리폼의 치밀성이 떨어져서 크라운의 두께가 얇은 곳을 통해 유리가 크라운 안쪽으로 관통해 들어갔음을 알 수 있다. 반면 1520℃와 1620℃의 가소결 온도에서는 프리폼의 치밀성도 높고, 골격도 강화되어 유리물이 크라운 안쪽으로 관통이 적으므로 치아 모델과의 변연 적합도가 200 내지 300 μm로 낮은 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 12, the clearance between the marginal portion and the model decreases as the sintering temperature increases in the sapphire / alumina preform manufacturing step. This means that the crown was produced without deformation of the preform during the glass infiltration process. From this, it can be seen that the preform was largely opened in the preform subjected to the preliminary heat treatment at 1420 ° C. because the compactness of the preform was decreased at the corresponding temperature, It can be seen that the glass penetrated into the crown. On the other hand, at the preheat temperatures of 1520 ° C and 1620 ° C, the compactness of the preform is high and the skeleton is strengthened, so that the marginal fit with the tooth model is as low as 200 to 300 μm because the glass water has less penetration into the crown.

따라서, 본 발명에 따른 유리침투 사파이어/알루미나 복합물은 높은 가소결 온도처리로 인한 치밀한 사파이어/알루미나 프리폼을 사용하여 치아 모델과의 낮은 변연 적합도를 가짐으로써, 치아수복재로서의 가공성이 우수하므로 코어(core)용 코핑(coping) 재료로 사용가능할 뿐만 아니라, 크라운 재료로서 인레이, 온레이, 비니어, 크라운 등의 다양한 치과용 복합 재료용 유리충전 재료로 유용하게 사용할 수 있다.Accordingly, the glass-infiltrated sapphire / alumina composite according to the present invention has a low marginal fit with a tooth model using a dense sapphire / alumina preform due to a high plasticity temperature treatment, and thus has excellent processability as a dental restorative material, It can be used as a glass filling material for various dental composite materials such as inlay, onlay, veneer and crown as a crown material.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 사파이어 및 알루미나 혼합물을 몰드에 넣고 성형하되, 알루미나의 함량은 총 혼합물에 대하여 20 내지 35 중량%가 되도록 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 성형된 혼합물을 1520 내지 1620 ℃ 의 온도에서 1 내지 2 시간 동안 가소결하여 프리폼을 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 제조된 프리폼에 유리를 열처리하여 침투시켜 유리침투 사파이어/알루미나 복합물을 제조하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 제조된 복합물을 CAD/CAM 가공방법을 통하여 가공하는 단계(단계 4);를 포함하는 치아수복재의 제조방법.
Mixing the sapphire and alumina mixture into a mold and molding the mixture so that the content of alumina is 20 to 35% by weight based on the total mixture (step 1);
Preparing a preform by subjecting the mixture formed in step 1 to a calcination at a temperature of 1520 to 1620 캜 for 1 to 2 hours (step 2);
(Step 3) of preparing a glass-infiltrated sapphire / alumina composite by heat-treating and infiltrating the glass into the preform produced in step 2; And
(Step 4) of processing the composite prepared in step 3 through a CAD / CAM processing method.
제5항에 있어서,
상기 단계 1의 사파이어 및 알루미나의 입도는 각각 20 내지 30 μm 및 0.1 내지 1.0 μm인 것을 특징으로 하는 치아수복재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the particle size of the sapphire and alumina in step 1 is 20 to 30 μm and 0.1 to 1.0 μm, respectively.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 단계 2는 가소결을 수행한 후, 소성된 프리폼 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아수복재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step 2 further comprises polishing the surface of the fired preform after performing the plasticizing process.
제5항에 있어서,
상기 단계 3의 침투되는 유리의 입도는 80 내지 120 μm인 것을 특징으로 하는 치아수복재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the particle size of the penetrated glass in step 3 is 80 to 120 μm.
제5항에 있어서,
상기 단계 3의 열처리 온도는 1100 내지 1200℃인 것을 특징으로 하는 치아수복재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the heat treatment temperature in step 3 is 1100 to 1200 占 폚.
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