KR101517213B1 - 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법 및 그 방법으로 제조된 임시 의치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의치를 시술하기 위하여 어버트먼트와 픽스츄어로 구성되는 임플란트를 시술하고 일정기간(2-3주) 후 의치를 시술하게 되는데 이때 상기 임플란트 시술 후 의치 시술시까지 임플란트에 임시로 시술되는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, ⒜ 혼합용기에 액상의 아크릴 레진 55 - 94중량% , 지르코니아 파우더 1 - 30중량%, 스티렌모노머아세톤 5 - 15중량%를 혼합하여 블록 제조용 혼합물을 마련하는 단계; ⒝ 상기 ⒜단계의 혼합물을 블록형틀에 주입하고 그 주입된 혼합물에 이온화에너지인 전자선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 단계; ⒞ 상기 ⒝단계의 경화된 블록을 블록형틀로부터 인출하는 단계; ⒟ 치과환자의 결손 된 치아형상을 스케닝하고, 그 스케닝 값을 CAD/CAM기에 입력하는 단계; ⒠ 상기 ⒞단계의 블록을 ⒟단계의 CAD/CAM기에 공급하여 임시 의치를 가공하는 단계; 로 이루어진다.

Description

전자선을 이용한 임시 의치 제조방법 및 그 방법으로 제조된 임시 의치{Manufacturing method of extra denture by electron beam irradiation}

본 발명은 의치를 시술하기 위하여 어버트먼트와 픽스츄어로 구성되는 임플란트를 시술하고 일정기간(2-3주) 후 의치를 시술하게 되는데 이때 상기 어버트먼트와 픽스츄어 시술 후 의치 시술시까지 임시로 시술되는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법 및 그 방법으로 제조된 임시 의치에 관한 것이다.

전 세계적으로 노인 인구의 폭발적인 증가로 치근면 우식, 치주질환 및 치아결손과 같은 노인성 치과 질환의 비율이 증가하는 한편 후진국 형 구강병(치아우식중, 치주) 질환도 증가하는 추세에 있다.

여러 개의 치아가 결손 되면 치아에 부착하는 보철물로는 이를 회복시키기 어려워 의치 시술 또는 틀니 등을 통하여 치아를 유지할 수 있도록 하고 있다.

치과보철물 제작의 기본 구조는, 환자가 병원에 방문하여 보철물이 필요한 치료를 받을 경우 이를 기공소에 의뢰하여 보철물을 제작하고 그 제작된 보철물을 이용하여 왔다.

일반적으로 치과 보철물 제작하는 과정은 지금까지는 대부분 수작업 위주의 작업이었고, 그 작업 후 인상체(Impression)을 획득하여 치과 기공소에 보내고, 획득된 인상체를 이용하여 석고모델을 만들어 이를 베이스로 하여 주조형상을 제작하고 메탈 소재를 이용하여 주조하여 내관을 제작하는 방식으로 이루어진다.

최근 Dental CAD/CAM 시스템이 치과 기공소를 중심으로 빠르게 보급되기 시작하면서 보철물 제작의 정밀성 및 편의성이 비약적으로 발전하고 있다.

Dental CAD/CAM 시스템을 이용한 보철 제작 과정을 간단히 요약하면 치과에서 인상체 획득을 위한 치아 삭제, 인상체 체득, 석고 모델 제작은 기존 과정과 동일하나 그 이후 주조물 제작과 주조 성형 과정을 CAD/CAM 시스템이 대체하고 있다.

현재 Dental CAD/CAM 시스템에 사용되는 소재는 지르코니아와 글라스계열의 세라믹 소재, 그리고 티타늄과 같은 금속소재들이 사용된다.

지르코니아는 부식이 없어 어떠한 염증이나 알러지도 유발하지 않고, 생체적합성에 우수한 특성을 가지고 있으며, 자연치에 가까운 모습으로 심미성이 우수하나, 소결 공정을 거쳐야 하기 때문에 2~3일 이상의 시간이 필요하며, 치아보다 높은 강도를 가지고 있기 때문에 치아의 마모를 유발한다.

고분자 재료인 아크릴 레진은 치과 의치 및 의치 상용 재료로 도입되어 현재까지 가장 많이 사용되고 있으며, 적절한 강도, 체적 안정성과 가공 장비가 간단하고, 제작에 비교적 적은 비용이 든다는 장점이 있고, 내마모성, 열전도율, 방사전 조영성 및 충격강도에 있어서 취약점을 가지고 있다.

또한 낮은 경도로 인한 심한 의치의 마모는 교합고정과 교합관계에 심각한 영향을 끼치는 것으로 보고되고 있다. 따라서 레진 의치의 마모문제를 개선하기 위한 연구는 절실히 필요하며, 이에 내마모성이 우수한 지르코니아와 아크릴 레진을 복합화한 CAD/CAM용 소재개발이 시급한 실정이다.

아크릴 레진은 낮은 표면 강도와 취약성으로 인하여 표면의 마모나 긁힘이 발생하기 때문에 투명성이 저하되는 결점이 있고. 이에 내충격성을 보강하기 위한 여러 가지 연구 및 논의들이 진행되고 있다.

삭제

충격에 잘 견디는 고분자를 아크릴 레진에 물리적으로 분산시키는 블렌드법의 경우, 고무 상이 강한 고분자와 아크릴 레진 사이에 상 분리가 일어나서 투명도가 저하되는 문제점이 있고. 충격강도를 높이기 위한 또 다른 시도는 금속 물질 또는 섬유보강재를 첨가하는 기술에 대한 연구들이 논의되어 왔으나 투명성을 저하시키거나, 기재로 사용된 고분자 화합물과 호환성이 떨어져 상 분리가 되어 물리적 특성이 크게 저하되는 문제들이 발생하는 것으로 밝혀졌다.
아크릴 레진의 경화방법은 열을 이용하여 경화시키는 공정이 주를 이루고 있으나, 복잡한 제조공정 및 추가 적으로 열 경화제를 첨가하기 때문에 제조과장에서 휘발성 성분(VOCs)이 필수적으로 발생하며, 이러한 VOCs 성분은 인체에 해로운 동성물질로 존재하여 생체적합 측면에서 문제로 작용한다 .

한국공개특허 10-2011-0041682(2011.04.22) 한국공개특허 10-2012-0026331(2012.03.19) 한국공개특허 10-2012-0026850(2012.03.20) 한국등록특허 10-0868183(공고일:2008.11.12)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적은, 지르코니아 파우더의 단점을 아크릴 레진이 보완하고, 아크릴 레진의 단점을 지르코니아 파우더가 보완함과 동시에 별도의 안료를 사용하지 않고도 이온화에너지인 전자선 조사로 갈변과 함께 경화시켜 염증이나 알러지가 유발되지 않고, 생체적합이 우수하며, 자연치에 가까운 심미성이 우수하고 또 적절한 강도, 체적 안정성 및 내충격성이 우수한 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법 및 그 방법으로 제조된 임시 의치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제 해결수단을 위한 의치 시술 전에 임시로 사용되는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법은,

⒜ 혼합용기에 액상의 아크릴 레진 55 - 94중량% , 지르코니아 파우더 1 - 30중량%, 스티렌모노머아세톤 5 - 15중량%를 혼합하여 블록 제조용 혼합물을 마련하는 단계;

⒝ 상기 ⒜단계의 혼합물을 블록형틀에 주입하고 그 주입된 혼합물에 이온화에너지인 전자선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 단계;

⒞ 상기 ⒝단계의 경화된 블록을 블록형틀로부터 인출하는 단계:

⒟ 치과환자의 결손 된 치아형상을 스케닝하고, 그 스케닝 값을 CAD/CAM기에 입력하는 단계;

⒠ 상기 ⒞단계의 블록을 ⒟단계의 CAD/CAM기에 공급하여 임시 의치를 가공하는 단계; 로 이루어진다.

상기의 방법으로 제조되는 본 발명의 임시 의치는, 지르코니아 파우더의 단점을 아크릴 레진이 보완하고, 아크릴 레진의 단점을 지르코니아 파우더가 보완하며, 별도의 안료를 사용하지 않고도 이온화에너지인 전자선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 방법으로 임시 의치를 제조함으로써,

첫째, 부식과 알러지 발생이 없고 생체적합성이 우수하며,

둘째, 강도가 우수하고 일반소재에 비해 내구성이 좋으며,

셋째, 안료를 사용하지 않고도 자연 치아와 준하는 색상을 구현할 있고,

넷째, CAD/CAM기로 임시 의치를 정밀가공 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 임시 의치 제조방법 공정도,
도 2는 본 발명의 방법에 의해 제조된 임시 의치 가공용 블록 사진,
도 3은 본 발명의 방법에 의해 제조된 임시 의치 생체활성도를 나타낸 조직사진,
도 4는 본 발명의 방법에 의해 제조된 임시 의치 굴곡 강도를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 방법에 의해 제조된 임시 의치 조직사진,
도 6은 본 발명의 방법에 의해 제조된 임시 의치 사진.

이하 본 발명의 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법은, ⒜ 혼합용기에 액상의 아크릴 레진 55 - 94중량% , 지르코니아 파우더 1 - 30중량%, 스티렌모노머아세톤 5 - 15중량%를 혼합하여 블록 제조용 혼합물을 마련하는 단계; ⒝ 상기 ⒜단계의 혼합물을 블록형틀에 주입하고 그 주입된 혼합물에 이온화에너지인 전자선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 단계; ⒞ 상기 ⒝단계의 경화된 블록을 블록형틀로부터 인출하는 단계; ⒟ 치과환자의 결손 된 치아형상을 스케닝하고, 그 스케닝 값을 CAD/CAM기에 입력하는 단계; ⒠ 상기 ⒞단계의 블록을 ⒟단계의 CAD/CAM기에 공급하여 임시 의치를 가공하는 단계; 로 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법을 각 단계별로 구분하여 설명하면 아래와 같다.

삭제

⒜ 단계

본 발명의 ⒜ 단계는, 혼합용기에 액상의 아크릴 레진, 지르코니아 파우더, 스티렌모노머아세톤를 혼합하여 블록 제조용 혼합물을 마련하는 단계로써,

상기 지르코니아 파우더는, 부식이 없어 어떠한 염증이나 알러지도 유발하지 않고, 생체적합성에 우수한 특성을 가지고 있으며, 자연치에 가까운 모습으로 심미성이 우수한 장점과 내마모성이 우수하며, 단점으로는 소결 공정을 거쳐야 하기 때문에 번거로움과 시간이 지연되는 문제점이 있고, 또 자연 치아보다 높은 강도를 가지고 있기 때문에 자연 치아의 마모를 유발시킬 수 있다.

또한 상기 아크릴 레진은, 치과 의치 및 의치 상용 재료로 도입되어 현재까지 가장 많이 사용되고 있으며, 적절한 강도, 체적 안정성과 가공 장비가 간단하고, 제작에 비교적 적은 비용이 든다는 장점은 있으나, 단점으로는 내마모성, 열전도율, 방사 선 조영성 및 충격강도가 약하다.

따라서 본 발명에서는 상기 지르코니아 파우더의 단점을 아크릴 레진이 보완하고, 상기 아크릴 레진의 단점을 지르코니아 파우더가 보완하여 본 발명의 방법으로 제조된 임시 의치는 염증이나 알러지가 유발되지 않고, 생체적합이 우수하며, 자연치에 가까운 심미성이 우수하고 또 적절한 강도, 체적 안정성 및 내충격성이 우수하도록 하기 위함이다.

그리고 스티렌모노머아세톤는 지르코니아 파우더와 아크릴 레진을 상호 혼합할 때에 혼합이 용이하게 이루어짐과 동시에 골고루 이루어지도록 하는 유동성 제어제로 사용되는 것으로, 벤젠 구조에 비닐 그룹으로 이루어진 모노머로써 경화 후 물성 저하에 영향이 없는 재료이다.

한편 상기 본 발명의 임시 의치 가공용 블록을 제조하는 조성비는, 중량%로 지르코니아 파우더 1 - 30, 아크릴 레진 55 - 94, 스티렌모노머아세톤 5 - 15중량%로 함이 바람직하다.

상기 아크릴 레진을 94중량% 초과 사용하면 본 발명의 임시 의치 강도가 약하여 표면의 마모나 긁힘 등이 발생되는 문제점이 발생하고, 55중량% 미만 사용하면 본 발명의 임시 의치 강도가 너무 강하여 자연 치아의 마모를 유발하는 문제점이 발생하기 때문에 아크릴분말의 사용 량은 55 - 94중량% 사용함이 바람직하다.

또 상기 지르코니아 파우더를 1중량% 미만 사용하면 내마모성, 열전도율, 방사 선 조영성 및 충격강도가 목적 치에 도달하지 못하는 문제점이 발생하고, 30중량% 초과 사용하면 강도가 너무 강하여 자연 치아의 마모를 유발하는 문제점이 발생하기 때문에 지르코니아 파우더의 사용 량은 1 - 30중량%로 함이 바람직하다.

또한 상기 스티렌모노머아세톤을 5중량% 미만 사용하면 지르코니아 파우더와 아크릴 레진을 상호 혼합할 때에 유동성이 나빠 골고루 혼합이 이루어지지 못하는 문제점이 발생하고, 15중량% 초과 사용하면 아래 ⒝ 단계에서 설명되는 경화 후 지르코니아 파우더와 아크릴 레진 간의 결합력이 저하되는 문제점이 발생하기 때문에 스티렌모노머아세톤은 5 - 15중량%로 함이 바람직하다.

⒝ 단계

본 발명의 ⒝ 단계는, 상기 ⒜단계의 혼합물을 블록형틀에 주입하고 그 주입된 혼합물에 이온화에너지인 전자선 즉 방사선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 단계로써,

상기 경화방법은 크게 열 경화와, 전자선 경화로 구분할 수 있는데, 그중 열 경화의 경우 고분자 (레진)에 열 경화제를 첨가하고 100℃ 부근에서 1~2시간 유지하면 경화되는 메카니즘으로 이루어진다.

하지만 열 경화의 경우 미 경화된 부분은 반드시 존재하게 된다. 그 이유는, 고분자 표면부터 경화되기 시작하여 표면에 경화 막이 형성되고 그에 따라 내부에 열이 전달되어 경화되기까지 시간이 필요하며, 표면에 이미 경화 막이 형성되어 있기 때문에 경화 과정에서 발생하는 VOCs가 고분자 내부에 존재함으로써 독성물질이 존재할 확률이 높다. 또한 이 과정 중 고분자 내부에는 미 경화 부분이 존재하게 된다.

반면 전자선 경화의 경우 외부에서 강한 에너지를 주입시킴으로써 화학적인 결합 반응 (crosslinking)을 유도할 뿐만 아니라 조사 시에 발생되는 열로 인하여 화학적 경화와 열적 경화 효과를 동시에 유도할 수 있어 고분자 내부에 미 경화 부분이 없어지는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해 기존 경화 방법과 비교하여 전자선 경화의 기계적 물성이 높다고 볼 수 있다.

또한, 경화 시간적 측면에서도 짧은 시간이 경화가 가능하며(열 경화 대비 1/10 수준), 경화시 발생할 수 있는 VOC도 존재하지 않을 뿐만 아니라 상온 공정으로써 별도의 추가 설비가 필요하지 않은 장점이 있다.

상기 혼합물에 이온화에너지인 전자선 즉 방사선을 조사하면 혼합물이 갈변되어 자연 치아와 준하는 컬러를 구현할 수 있음은 물론, 경화가 이루어져 임시 의치에서 요구하는 강도를 유지하게 된다.

상기 전자선은 고분자의 가교 및 분해, 방사선 그라프트, 섬유의 표면처리, 방사선 경화, 의료품의 방사선 멸균, 식품 조사 등에 이르기까지 현대 산업 분야에 활발하게 이용되고 있다.

전자선에 의한 경화시스템은 전통적으로 활용되고 있는 열경화시스템과 비교하여 경화속도가 훨씬 빠르고(1/10 수준), 상온에서 처리할 수 있으며, 독성 성분의 화학 경화제를 사용하지 않고 경화가 가능하여 인체에 무해한 장점이 있다.

또한, 휘발성 성분(VOCs) 배출이 열경화 시스템에 비해 현저히 적거나 없고, 별도의 추가적인 공정 시스템 추가가 필요하지 않아 One-step 공정이 가능하여 가공비 부분에서도 저렴한 정점이 있다.

고분자 내 존재하는 화학구조 결합은 외부에서 가해지는 전자선 에너지(방사선)에 의해 깨지게 되고 불안정한 상태로 존재하게 되며, 주위에 있는 분자와 결합하여 안정한 상태로 존재하려는 성질이 있다.

상기 전자선 즉 방사선 조사의 경우 일정한 에너지량 즉, 흡수선량까지는 갈변 현상이 일어나지 않으나 분자간의 결합 (Crosslinking)을 유도하는 에너지량에 비해 과한 에너지가 유입되기 시작하면 주위에 있는 산소와 결합을 하게 되고 이러한 경우 생기는 현상이 갈변이며, 흡수선량의 조절을 이용해 갈변의 정도를 조절함으로써 본 발명의 임시 의치를 가공하는 블록에 갈변 현상을 적용하여 자연 치아와 준하는 컬러를 구현하여 심미감을 향상시키는 것이다.

이때 본 발명에 따른 임시 의치의 컬러를 자연 치아와 준하는 컬러로 구현시켜 심미감을 향상시키기 위해 갈변을 유도하는 본 발명의 전자선 흡수선 량은 아래 표 1과 같다.

흡수선량	≥20kGy	≥100kGy	≥1,000kGy	≥3,000kGy
치아색 구현	불투명	A1	A2	A3

상기 아크릴 레진의 경화방법에 따른 물성은 아래 표 2와 같다.

경화방법	상온 경화	열 경화	전자선 경화
굴곡강도	≤40MPa	≤50MPa	≥55MPa

⒞ 단계

본 발명의 ⒞ 단계는, 상기 ⒝단계의 경화된 블록을 블록형틀로부터 인출하는 단계로써, 그 인출된 블록의 형상은 도 2와 같다.

상기 블록형틀은, 지름 98 - 100mm, 두께 12 - 20mm의 상부가 개방된 원형 틀로 하는데, 그 이유는, 블록의 크기가 지름 98 - 100mm, 두께 12 - 20mm를 유지해야 아래에서 설명되는 CAD/CAM기를 이용한 임시 의치 가공이 가능하기 때문이다.

⒟ 단계

본 발명의 ⒟ 단계는, 치과환자의 결손 된 치아형상을 스케닝하고, 그 스케닝 값을 CAD/CAM기에 입력하는 단계로써, 이는 상기 ⒞ 단계에서 제조된 블럭을 이용하여 정확한 임시 의치를 가공하기 위한 전단계이다.

⒠ 단계

본 발명의 ⒠ 단계는 상기 ⒞단계의 블록을 ⒟단계의 CAD/CAM기에 공급하여 자동으로 임시 의치를 가공하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법으로 제조된 임시 의치는 상기 효과에서 설명한 바와 같이 지르코니아 파우더의 단점을 아크릴 레진이 보완하고, 아크릴 레진의 단점을 지르코니아 파우더가 보완하며, 별도의 안료를 사용하지 않고도 이온화에너지인 전자선 즉 방사선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 방법으로 의치 시술 전에 임시로 사용되는 임시 의치를 제조함으로써, 부식과 알러지 발생이 없고 생체적합성이 우수하며, 강도가 우수하고 일반소재에 비해 내구성이 좋으며, 안료를 사용하지 않고도 자연 치아와 준하는 색상을 구현할 있고, CAD/CAM기로 임시 의치를 정밀가공 할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 전자선을 이용한 경화 방법은 추가적인 경화제가 필요 없으며, 상온 공정이 가능하며, 제조 시간도 열경화에 비해 1/10 수준으로 공정 시간 단축 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 제조 과정에서 발생하는 VOCs도 적거나 없어 생체 적합 측면에서 장점이 있다.

Claims (6)

1. ⒜ 혼합용기에 액상의 아크릴 레진 55 - 94중량% , 지르코니아 파우더 1 - 30중량%, 스티렌모노머아세톤 5 - 15중량%를 혼합하여 블록 제조용 혼합물을 마련하는 단계;
   ⒝ 상기 ⒜단계의 혼합물을 블록형틀에 주입하고 그 주입된 혼합물에 이온화에너지인 전자선을 조사하여 갈변과 함께 경화시키는 단계;
   ⒞ 상기 ⒝단계의 경화된 블록을 블록형틀로부터 인출하는 단계;
   ⒟ 치과환자의 결손 된 치아형상을 스케닝하고, 그 스케닝 값을 CAD/CAM기에 입력하는 단계;
   ⒠ 상기 ⒞단계의 블록을 ⒟단계의 CAD/CAM기에 공급하여 임시 의치를 가공하는 단계; 로 구성되는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 이온화에너지인 전자선 조사는, 20kGy - 3,000kGy인 것을 특징으로 하는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 블록형틀은, 지름 98 - 100mm, 두께는 12 - 20mm의 상부가 개방된 원형 틀인 것을 특징으로 하는 전자선을 이용한 임시 의치 제조방법.
6. 상기 제1항, 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 임시 의치.

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