KR101636749B1 - 불소를 함유한 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물 - Google Patents

불소를 함유한 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불소 화합물을 포함하는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소 화합물을 포함함으로써, 환자의 구강에 적용되어 치아 우식증을 예방하고 도재 주위의 치아의 이차 우식증 예방 및 구강 내의 세균의 증식과 감염을 억제할 수 있는 도재를 제조할 수 있는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물에 관한 것이다.

Description

불소를 함유한 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물 {Composition for forming ceramic for zirconia core including flour}
본 발명은 불소를 함유한 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물에 관한 것이다.
치관(齒冠)용 심미보철재료로 널리 사용되고 있는 금속-세라믹 수복물(Metal-Ceramic restoration)은 금속 지지대(metal frame) 위에 치과도재(Dental Porcelain)를 축성하고 소성하여 치아 형태로 만든 것으로, 합금(Alloy) 보철물에 비해 심미성이 우수한 장점이 있다.
세라믹은 일반적으로 내마모성, 내화학성, 내열성과 기계적 성질이 우수할 뿐만 아니라 유해성분의 용출이 거의 없기 때문에 생체친화성이 우수하여 치과용을 비롯한 의료용 재료로 널리 이용되고 있다. 또한 착색에 의한 색상 발현이 가능하므로 심미치과재료 중 가장 중요한 재료라고 할 수 있다.
그러나 세라믹은 재료 특유의 취성 때문에 열 충격과 기계적 충격에 약하고 고온소성과 가공이 필요하므로 형상 제작이 어렵다. 이와 같이 세라믹의 장점을 살리고 단점을 금속으로 보완한 치과보철물이 금속-세라믹 수복물이며, 도재용착주조 수복물(porcelain-fused-to-metal restoration, PFM)이라고 부르기도 한다. 금속-세라믹 수복물을 제작하기 위한 치과도재 분말은 장석을 주원료로 하여 백류석(leucite, K2Al2SiO6) 결정을 생성시킨 결정화유리(glass-ceramics)를 이용한 것으로 고열팽창성, 고심미성, 내마모성 등이 다른 재료에 비해 매우 우수한 특징이 있다.
그러나 금속-세라믹 수복물은 합금제 치관 등 다른 치과수복물보다 심미성이 우수하지만 내부 프레임(frame)으로 사용하는 금속 코어로 인해 심미성에 한계가 있다는 단점이 있다. 최근에는 이러한 단점을 해결하기 위해 금속을 사용하지 않은 All-ceramic 수복물의 개발과 사용에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이중 대표적으로 실용화된 것이 지르코니아 코어 위에 포세린을 축성하여 인공치아를 제작한 지르코니아-포셀린 시스템(Zirconia-Porcelain System)의 치관재료이다.
이러한 지르코니아 코어용 도재에 대하여 치아용 수복재료로서 요구되는 특성으로는 열팽창계수, 연화온도, 굴곡강도, 분말의 입도분포 등이 있는데, 아직 우수한 특성을 제시하는 기술이 확립되지 않았고, 그외 추가적인 기능성을 제시하는 대안은 부족한 실정이다.
일본공개특허 제2005-112705호에는 세라믹스 치관용 도재 조성물이 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
일본공개특허 제2005-112705호
본 발명은 치아 우식증을 예방하고, 도재의 균열 발생을 억제할 수 있는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 지르코니아 코어용 도재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 불소 화합물을 포함하는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 불소 화합물은 HF, NH4F, NaF, KF, Na2FPO4, K2FPO4 및 SnF2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 불소 화합물은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 0.5중량%로 포함되는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
4. 위 1에 있어서, SiO2 40 내지 70중량%, Al2O3 5 내지 20중량%, Na2O 1 내지 10중량%, K2O 1 내지 10중량%, B2O3 3 내지 15중량%, CaO 0.5 내지 5중량%, BaO 1 내지 10중량% 및 SnO2 0.01 내지 5중량%를 포함하는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
5. 위 1 내지 4 중 어느 한 항의 조성물로 형성된 지르코니아 코어용 도재.
6. 위 5에 있어서, 결정화 유리 분말을 더 포함하는 지르코니아 코어용 도재.
7. 위 6에 있어서, 상기 결정화 유리 분말은 SiO2 40 내지 80중량%, Al2O3 5 내지 30중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 8 내지 30중량% 및 Li2O 0.1 내지 7중량%를 포함하는 지르코니아 코어용 도재.
8. 위 6에 있어서, 상기 결정화 유리 분말은 도재 총 중량 중 5 내지 20중량%로 포함되는 지르코니아 코어용 도재.
9. 위 5에 있어서, 열팽창계수가 9.0 내지 9.8×10-6/℃인 지르코니아 코어용 도재.
10. 위 5에 있어서, 굴곡 강도가 100Mpa 이상인 지르코니아 코어용 도재.
본 발명의 도재 형성용 조성물로 제조된 도재는 불소 화합물을 포함하여, 환자의 구강에 적용되어 치아 우식증을 예방하고 도재 주위 치아의 이차 우식증 예방 및 구강 내의 세균의 증식과 감염을 억제하여 건강한 치아를 오래도록 유지할 수 있도록 한다.
또한 본 발명은 적정 열팽창계수를 가지며, 굴곡강도가 크므로 지르코니아 코어 상에 수복물로 사용되었을 때 발생할 수 있는 균열을 억제할 수 있다.
본 발명은 불소 화합물을 포함함으로써, 환자의 구강에 적용되어 치아 우식증을 예방하고 도재 주위의 치아의 이차 우식증 예방 및 구강 내의 세균의 증식과 감염을 억제할 수 있는 도재를 제조할 수 있는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물은 불소 화합물을 포함한다.
불소는 치아 우식증 예방 및 미생물 번식 억제 효과를 가지므로, 불소 화합물을 포함하는 본 발명의 도재 형성용 조성물로 도재를 형성하여 환자의 구강에 적용하면 치아 우식증을 예방하고 도재 주위 치아의 이차 우식증 예방 및 구강 내의 세균의 증식과 감염을 예방할 뿐 아니라 구강 내 미생물의 번식을 억제하여 건강한 치아를 오래도록 유지할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 불소 화합물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 HF, NH4F, NaF, KF, Na2FPO4, K2FPO4 , SnF2 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 불소 화합물은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물에 혼합될 수 있다.
불소 화합물의 함량은 특별히 한정되지 않고 치아 우식증 예방 및 미생물 번식 억제 효과를 나타낼 수 있도록 적절히 선택될 수 있고, 예를 들면 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 0.5중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.0005 내지 0.1중량%, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 0.01중량%로 포함될 수 있다. 불소 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 치아 우식증 예방 및 미생물 번식 억제 효과를 극대화 할 수 있다.
본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물은 당 분야에서 도재 형성용 조성물에 통상적으로 사용되는 SiO2, Al2O3, Na2O, K2O, B2O3, CaO, BaO, SnO2 등을 포함할 수 있다.
이들의 함량 및 혼합비는 특별히 한정되지 않고 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 SiO2 40 내지 70중량%, Al2O3 5 내지 20중량%, Na2O 1 내지 10중량%, K2O 1 내지 10중량%, B2O3 3 내지 15중량%, CaO 0.5 내지 5중량%, BaO 1 내지 10중량% 및 SnO2 0.01 내지 5중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 SiO2 50 내지 65중량%, Al2O3 10 내지 15중량%, Na2O 5 내지 10중량%, K2O 1 내지 7중량%, B2O3 5 내지 10중량%, CaO 1 내지 4중량%, BaO 3 내지 8중량% 및 SnO2 0.01 내지 3중량%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우, 이로부터 제조된 도재의 적정의 열팽창계수를 가지고 굴곡 강도가 크므로 지르코니아 코어 상에 수복물로 사용되었을 때 발생할 수 있는 균열을 억제할 수 있다.
이들의 혼합 방법은 특별히 한정되지 않고 당 분야에서 통상적으로 사용되는 볼밀 등에 의해 수행될 수 있다.
혼합 시간은 특별히 한정되지 않고 조성물이 균일하게 혼합될 수 있도록 충분히 수행될 수 있으며, 예를 들면 10분 내지 48시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물로 제조된 지르코니아 코어용 도재를 제공한다.
본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물로 형성된 도재는 불소를 포함한다.
본 발명에 따른 도재의 불소 함량은 제조 공정 조건 등에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면 1 내지 2,000ppm일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 1,000ppm일 수 있다. 불소 함량이 상기 범위 내인 경우, 치아 우식증 예방 및 구강 내의 세균의 증식과 감염 억제 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재는 필요에 따라 결정화 유리 분말과 안료, 유탁제, 형광제 등을 더 포함할 수 있다.
결정화 유리 분말은 제조된 도재가 지르코니아 코어용 수복물로 적용되었을 때 발생할 수 있는 균열에 중요한 영향을 미치는 적정의 열팽창계수 및 높은 굴곡 강도를 갖도록 하는 효과를 극대화하여, 균열의 발생 가능성을 더욱 줄일 수 있다.
결정화 유리 분말의 조성은 특별히 한정되지 않고, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 조성일 수 있으며, 예를 들면 SiO2 40 내지 80중량%, Al2O3 5 내지 30중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 8 내지 30중량% 및 Li2O 0.1 내지 7중량%로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 SiO2 50 내지 70중량%, Al2O3 10 내지 25중량%, Na2O 1 내지 4중량%, K2O 12 내지 25중량% 및 Li2O 1 내지 5중량%로 포함할 수 있다.
결정화 유리 분말의 혼합량은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 도재 총 중량 중 5 내지 20중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 8 내지 17중량%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우, 적정의 열팽창계수 및 높은 굴곡 강도를 갖도록 하는 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 도재의 열팽창계수는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 9.0 내지 9.8×10-6/℃일 수 있고, 바람직하게는 9.2 내지 9.5×10-6/℃일 수 있다.
지르코니아 코어 상에 수복물로 사용될 때 크랙이 발생하지 않으려면 지르코니아 코어와 열팽창 계수가 같거나 1×10-6/℃ 이내로 더 낮은 값을 가져야 한다. 이에 따라, 지르코니아의 열팽창계수가 약 10.5×10-6/℃이므로 지르코니아 코어용 도재의 9.5 내지 10.0×10-6/℃의 열팽창계수를 가져야 하지만, 실제로는 도재는 소성을 위해 가열하는 동안 열팽창계수가 약간 증가하는 성질이 있으므로 이보다 더 낮게 조절되어야 한다. 따라서 열팽창계수가 상기 본 발명의 범위에 해당하는 경우, 지르코니아 코어 상에 수복물로 사용될 때 발생할 수 있는 크랙을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 도재의 굴곡강도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 100Mpa 이상일 수 있고, 바람직하게는 150Mpa 이상, 보다 바람직하게는 200 내지 350Mpa일 수 있다. 굴곡 강도가 상기 범위 내인 경우, 지르코니아 코어 상에 수복물로 사용되어 환자의 구강 내에서 지속적으로 강한 압력에 노출되는 경우 발생할 수 있는 크랙을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재는 당 분야의 통상적인 공정을 거쳐 제조된 것일 수 있고, 예를 들면 상기 도재 형성용 조성물을 용융하고 급냉시켜 유리를 제조하는 단계, 유리를 분쇄하는 단계를 거쳐서 얻어진 것일 수 있다. 각 공정의 수행 조건은 특별히 한정되지 않고 적절히 선택될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재를 제조하는 공정의 일 구현예를 상세히 설명한다.
먼저, 상기 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물을 용융하고 급냉시켜 유리를 제조한다.
용융 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않고 용융이 충분히 이루어질 수 있도록 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 1400 내지 2000℃에서 1 내지 10시간 수행될 수 있다.
용융시의 승온 속도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 50℃/분일 수 있다. 승온 속도가 상기 범위 내인 경우, 급격한 온도 상승에 의해 휘발량이 많아져서 물성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.
이후 급냉하여 유리를 얻고, 균일한 입자 크기 분포를 갖도록 분쇄한다.
분쇄 방법은 특별히 한정되지 않고, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 롤크러셔, 볼밀 등에 의해 수행될 수 있다.
분말의 입자 크기는 특별히 한정되지 않고 다양한 크기의 분말이 혼합되어 있을 수 있으며, 예를 들면 1 내지 200㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균 입경이 50 내지 100㎛일 수 있다.
상기 과정을 거쳐 지르코니아 코어용 도재가 형성된다.
본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재는 필요에 따라 결정화 유리 분말을 더 혼합할 수 있는데, 상기 결정화 유리 분말은 원료를 혼합하는 단계, 혼합물을 용융하고 급냉시켜 유리를 제조하는 단계, 유리를 분쇄하는 단계, 분쇄된 유리의 결정화 단계 및 결정화된 유리의 분쇄 단계를 포함하여 제조된 것일 수 있다. 각 공정 조건은 특별히 한정되지 않고 적절히 선택될 수 있다.
결정화 유리 분말의 조성은 특별히 한정되지 않고, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 조성일 수 있으며, 예를 들면 SiO2 40 내지 80중량%, Al2O3 5 내지 30중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 8 내지 30중량% 및 Li2O 0.1 내지 7중량%로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 SiO2 50 내지 70중량%, Al2O3 10 내지 25중량%, Na2O 1 내지 4중량%, K2O 12 내지 25중량% 및 Li2O 1 내지 5중량%로 포함할 수 있다.
원료를 상기 조성을 갖도록 균등하게 혼합한다.
혼합은 상기 도재 형성용 조성물의 경우와 서로 독립적으로 동일하게 수행될 수 있다.
이후 상기 혼합물을 용융하고 급냉시켜 유리를 제조한다.
용융 및 급냉은 상기 도재 형성용 조성물의 경우와 서로 독립적으로 동일하게 수행될 수 있다.
이후, 얻어진 유리를 분쇄한다.
분쇄는 상기 도재 형성용 조성물의 경우와 서로 독립적으로 동일하게 수행될 수 있다.
다음으로, 얻어진 유리 분말을 결정화를 위해 열처리한다.
열처리 온도 및 수행 시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 850 내지 1100℃에서 10분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 열처리 온도 및 수행 시간이 상기 범위 내인 경우, 결정 성장이 충분히 일어날 수 있다.
열처리 온도까지의 승온 속도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 50℃/분일 수 있다. 승온 속도가 상기 범위 내인 경우 급격한 온도 상승에 의해 휘발량이 많아져서 물성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.
상기 열처리에 의해 유리 구조 내 원자들의 이동이 이루어져 유리는 상 변화가 발생하여, 결정화 유리를 얻을 수 있다.
이후에 결정화 유리를 균일한 입자 크기 분포를 갖도록 분쇄한다.
분쇄는 상기 도재 형성용 조성물의 경우와 서로 독립적으로 동일하게 수행될 수 있다.
상기 방법으로 얻어진 결정화 유리 분말의 혼합량은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 도재 총 중량 중 5 내지 20중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 8 내지 17중량%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우, 적정의 열팽창계수 및 높은 굴곡 강도를 갖도록 하는 효과를 극대화할 수 있다.
필요에 따라 원하는 색조를 표현하기 위해 당 분야에서 통상적으로 사용되는 안료, 유탁제, 형광제 등을 더 혼합할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 지르코니아 코어용 도재는 지르코니아 코어 상에 수복물로서 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
실시예
1) 지르코니아 코어용 도재의 제조
SiO2 59.8중량%, Al2O3 13.27중량%, Na2O 7.5중량%, K2O 3.3중량%, B2O3 8.5중량%, CaO 2.5중량%, BaO 5중량%, SnO2 0.12중량%와 HF 0.01중량%를 알루미나 볼밀로 혼합하여 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물을 제조하였다. 이후 상기 조성물을 용융로에 넣어 1450℃에서 5시간 용융시킨 다음, 급냉하여 유리를 제조하고, 얻어진 유리를 롤 크러셔로 분쇄하였다.
2) 결정화 유리 분말의 제조
SiO2 61중량%, Al2O3 17중량%, Na2O 2중량%, K2O 17중량% 및 Li2O 3%를 알루미나 볼밀로 혼합하고 용융로에 넣어 1450℃에서 5시간 용융시킨 후, 급냉하여 유리를 제조하였다. 이후 얻어진 유리를 롤 크러셔로 분쇄하고, 1050℃에서 2시간 열처리하여 결정화시켰다. 다음으로 얻어진 결정화된 유리를 다시 롤 크러셔로 분쇄하여 결정화 유리 분말을 얻었다.
이후 상기 1) 및 2)의 제조물을 각각 87.99중량%, 12중량%로 혼합하고, 안료 및 유탁제를 0.01중량%로 혼합하여 지르코니아 코어용 도재를 제조하였다.
실험예 . 열팽창계수 및 굴곡강도 측정
상기 제조된 도재의 굴곡강도를 만능재료시험기(KDPI-130-1, 경도정밀기계사)로 측정하고, 열팽창계수를 팽창계수 측정기(DIL402PC, NETZSCH사)로 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
열팽창계수 9.3 x 10-6K-1
굴곡강도 295Mpa
상기 표 1을 참조하면, 열팽창계수가 9.3 x 10-6K- 1으로 측정되어 이상적인 수치에 해당하므로, 균열 가능성을 줄일 수 있다.
그리고 굴곡강도가 295Mpa로 매우 우수한 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 불소 화합물을 포함하고,
    SiO2 40 내지 70중량%, Al2O3 5 내지 20중량%, Na2O 1 내지 10중량%, K2O 1 내지 10중량%, B2O3 3 내지 15중량%, CaO 0.5 내지 5중량%, BaO 1 내지 10중량% 및 SnO2 0.01 내지 5중량%를 더 포함하는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 불소 화합물은 HF, NH4F, NaF, KF, Na2FPO4, K2FPO4 및 SnF2로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종인 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 불소 화합물은 조성물 총 중량 중 0.0001 내지 0.5중량%로 포함되는 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 조성물로 형성된 지르코니아 코어용 도재.
  6. 청구항 5에 있어서, 결정화 유리 분말을 더 포함하는 지르코니아 코어용 도재.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 결정화 유리 분말은 SiO2 40 내지 80중량%, Al2O3 5 내지 30중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 8 내지 30중량% 및 Li2O 0.1 내지 7중량%를 포함하는 지르코니아 코어용 도재.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 결정화 유리 분말은 도재 총 중량 중 5 내지 20중량%로 포함되는 지르코니아 코어용 도재.
  9. 청구항 5에 있어서, 열팽창계수가 9.0 내지 9.8×10-6/℃인 지르코니아 코어용 도재.
  10. 청구항 5에 있어서, 굴곡 강도가 100Mpa 이상인 지르코니아 코어용 도재.
KR1020130020694A 2013-02-26 2013-02-26 불소를 함유한 지르코니아 코어용 도재 형성용 조성물 KR101636749B1 (ko)

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