KR101658079B1 - 3d프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법 - Google Patents

3d프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법에 관한 것으로, 심미치과분야에 필요한 도재수복물을 제조하는데 있어서 주조, 축성, 절삭 등의 기존 방법을 사용하지 않고, 고상의 열가소성 인쇄재료, 액상 열중합형 인쇄재료 또는 액상 광중합형 인쇄재료를 기반으로 3D 프린트를 이용하여 복잡한 형상의 도재수복물을 직접 정밀하게 성형할 수 있도록 하는 제조 방법을 나타낸다. 구체적으로는 인쇄재료를 제조하는 단계; 상기 제조된 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 단계; 고형화된 성형체를 소성하는 단계;를 포함한다.
이를 통해, 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법은 고체상 열가소성 인쇄재료, 액상 열중합형 인쇄재료 또는 액상 광중합형 인쇄재료를 기반으로 3D 프린팅 기법을 통해 용이하게 세라믹스 성형체를 제조할 수 있다.

Description

3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법 {METHODS FOR MANUFACTURING OF CERAMIC RESTORARION USING THREE DIMENSIONS PRINTER}
본 발명은 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 구강 내 치아가 정상적 역할을 할 수 없는 경우, 역할을 복구하기 위해 금속, 도재(세라믹스), 고분자 재료 등을 이용하여 제작한 치아 수복물을 사용하는데, 이중에서도 심미적 요소를 고려하여 도재수복물을 주로 사용한다.
현재 임상적으로 사용되고 있는 도재수복물의 제조방법은 금속관 위에 도재를 치관 모양으로 축성하고 소성하는 방법, 세라믹 코어 상에 도재를 축성하고 소성하거나 가압 성형하는 방법, 세라믹 블록을 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) 시스템으로 가공하여 성형체를 얻고 이를 소성하는 방법 등 다양하게 마련되어 있다.
이러한 다양한 제조방법 중 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) 시스템을 이용해 치과용 수복물을 제조하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 제10-0506417호의 "치과용 가공성 글라스-세라믹 수복 및 보철재료"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.
이러한 종래 기술의 경우, 작업모형을 스캔하여 얻은 영상 자료를 CAD로 처리한 뒤, 가소성을 갖춘 세라믹 블록을 밀링 및 소성하는 과정을 수행하여 최종적으로 수복물을 제조하는 방법으로, 재래식 가공 방법에 비해 생산성이 높고 심미성 및 기계적 특성이 우수한 지르코니아(Zirconia)와 같은 소재를 사용할 수 있다.
하지만, 종래기술은 제조 과정에서 세라믹 블록의 손실이 다분히 발생하며, 수복물 제조에 소요되는 시간이 비해 제조되는 수복물의 수량이 적을 뿐만 아니라, 제조과정에서 사용되는 절삭 도구들의 소모량이 많다는 문제점이 있었다.
또한, 최근 등장한 치과용 3D프린터를 이용한 수복물 제작 방법은 작업모형을 스캔하여 얻은 자료를 CAD 프로그램을 이용하여 설계 및 보정한 다음 고분자나 금속 분말 소재를 얇은 층으로 프린팅하고 고형화(solidification)시키는 과정을 반복하여 성형체를 얻는 방법으로, 이러한 제조 방법은 한번에 많은 양의 다양한 성형체를 동시에 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 치과 치료용 도재 수복물 제작 있어서는 주로 고분자 재료를 대상으로 하고 있어 도재 수복물 제작에는 이와 같은 제조방법이 활용되지 못하고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 3D 프린터를 이용하여 도재 수복물을 제조하기 위한 고분자 재료를 기반으로 만들어진 인쇄재료를 마련하고, 이를 통해 3D 프린터를 이용하여 기존의 주조, 축성, 밀링 등의 재래식 가공방법에 비해 용이하고 효율인 방법으로 도재 수복물을 제조할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법은, 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A단계; 상기 A단계를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계; 및 상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며, 상기 B단계에서 인쇄되는 성형체는 냉각되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 A단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 상기 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-3단계; 및 상기 A-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-4단계;를 포함한다.
또한, 상기 A-1 단계에서 제조되는 분산매는, 상기 열가소성을 가지는 단량체 10 내지 20 중량부; 중합개시제 0.1 내지 0.2 중량부; 및 유기용매 80 내지 90 중량부;를 포함하며, 상기 열가소성을 가지는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 아세트산비닐(vinyl acetate), 에틸렌(ethylene), 스타이렌(styrene), 염화 비닐(vinyl chloride), 프로필렌(propylene) 중 적어도 하나 이상으로 마련된다.
아울러, 상기 A-2 단계에서 제조되는 분산계는, 상기 A-1 단계에서 제조되는 분산매 20 내지 50 중량부; 상기 세라믹스 분말 50 내지 80 중량부; 및 상기 분산제0.3 내지 0.5 중량부;를 포함한다.
그리고, 상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2실시예에 따른 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법은, 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 A단계; 상기 A단계를 통해 제조된 액상의 열중합형 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계; 상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며, 상기 B단계에서 인쇄되는 성형체는 60℃이상의 온도에서 가열되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화된다.
여기서, 상기 A단계는, 열에 의해 중합 반응하는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2단계; 및 상기 제조된 분산매에 상기 A-2단계에서 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 A-3단계;를 포함하며, 상기 A-2단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-2-1단계; 상기 A-2-1단계를 통해 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-2-3단계; 및 상기 A-2-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2-4단계;를 포함한다.
여기서, 상기 A-1단계에서 제조되는 분산매는, 상기 열에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부; 열중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부; 및 유기용매 83 내지 93 중량부;를 포함하며, 상기 열에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate). 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련된다.
또한, 상기 A-3단계에서 제조되는 액상의 열중합형 인쇄재료는, 상기 A-1단계에서 제조되는 분산매 10 내지 40 중량부; 상기 A-2단계에서 제조되는 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90 중량부; 및 상기 분산제 0.4 내지 0.6 중량부;를 포함한다.
아울러, 상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제3실시예에 따른 3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법은, 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조하는 A단계; 상기 A단계를 통해 제조된 액상의 광중합형 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계; 상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며, 상기 B단계에서 인쇄되는 성형체는 자외선에서 의해 조사(irradiation)되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화된다.
여기서, 상기 A단계는, 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2단계; 및 상기 제조된 분산매에 상기 A-2단계에서 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조하는 A-3단계;를 포함하며, 상기 A-2단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-2-1단계; 상기 A-2-1단계를 통해 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-2-3단계; 및 상기 A-2-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2-4단계;를 포함한다.
여기서, 상기 A-1단계에서 제조되는 분산매는, 상기 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부; 광중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부; 및 유기용매 83 내지 93 중량부;를 포함하며, 상기 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate). 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련된다.
또한, 상기 A-3단계에서 제조되는 액상의 광중합형 인쇄재료는, 상기 A-1단계에서 제조되는 분산매 10 내지 40 중량부; 상기 A-2단계에서 제조되는 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90 중량부; 및 상기 분산제 0.4 내지 0.6 중량부;를 포함한다.
아울러, 상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 고체상 열가소성 인쇄재료, 액상 열중합형 인쇄재료 또는 액상 광중합형 인쇄재료를 기반으로 3D 프린팅 기법을 통해 용이하게 세라믹스 성형체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 고체상 열가소성 인쇄재료, 액상 열중합형 인쇄재료 또는 액상 광중합형 인쇄재료를 기반으로 3D 프린팅 기법을 통해 제조된 세라믹스 성형체를 소성하는 과정을 통해 치과 치료용 도재 수복물을 생성할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고체상 열가소성 인쇄재료 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 성형체의 소성 방법을 도시한 흐름도이다.
도4은 본 발명의 제1실시예에 따른 성형체의 소성 과정 수행 시 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액상 열중합형 인쇄재료 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도8은 본 발명의 제3실시예에 따른 액상 광중합형 인쇄재료 제조방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<제1실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법에 관한 설명>
본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법이 어떠한 과정으로 이루어지는지에 대해 이하에서 도1 내지 도3의 흐름도 및 도4의 그래프를 참조하여 상세하게 설명한다.
1.고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계<S100>
본 단계에서는 중합 반응(또는 경화)에 따라 최종 인쇄재료에 열가소성을 부여하는 단량체로부터 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도2에 도시된 바와 같이 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101); 혼합 단계(S102); 분무 건조 단계(S103); 및 분쇄 단계(S104);가 순차적으로 진행되어 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조한다.
우선적으로, 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101)에서는 열가소성을 가지는 단량체; 중합개시제; 유기용매;를 혼합하여 분산매를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 제조되는 분산매는 열가소성을 가지는 단량체 10 내지 20 중량부. 중합개시제 0.1 내지 0.2 중량부, 유기용매 80 내지 90중량부의 비율로 혼합되어 생성되며, 열가소성을 가지는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 아세트산비닐(vinyl acetate), 에틸렌(ethylene), 스타이렌(styrene), 염화 비닐(vinyl chloride), 프로필렌(propylene) 중 적어도 하나 이상으로 마련된다.
또한, 중합개시제는 과산화 벤조일(Benzoylperoxide) 등으로 마련될 수 있으며, 유기용매는 알코올(alcohol), 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 에테르(ether) 등을 사용할 수 있으며, 더 구체적으로는 이소프로필알코올(IPA, Isoprophyl Alcohol)로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 혼합 단계(S102)에서는 상기 단계(S101)를 통해 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 제조되는 분산계는 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101)를 통해 제조된 분산매; 세라믹스 분말; 분산제;를 볼-밀링법(Ball-Milling Method)으로 30 내지 60분간 혼합하여 만들어 진다.
여기서, 분산계에 포함되는 각각의 구성 간의 비율은 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101)를 통해 제조된 분산매 20 내지 50 중량부, 세라믹스 분말 50 내지 80중량부, 분산제 0.3 내지 0.5 중량부에 해당한다.
아울러, 세라믹스 분말은 화학적 또는 기계적 방법으로 얻은 초미세한(sub-micron) 미분체를 사용하는 것이 바람직하다. 좀 더 자세히 설명하면 세라믹스 분말은 부분 안정화 지르코니아(PSZ, partially stabilized zirconia), 고인성 알루미나(High toughness Alumina) 또는 높은 파괴인성(fracture toughness) 값을 갖는 세라믹스 등을 통해 마련될 수 있으며, 이들을 통한 세라믹스 분말은 화학적 방법이나 기계적 방법으로 준비할 수 있다.
여기서, 부분 안정화 지르코니아의 경우를 예를 들어 설명하면 화학적 방법은 염화지르코늄(Zirconium chloride) 또는 지르코늄알콕사이드(Zirconium alkoxide)와 3mol%의 염화이트리움(Yttrium chloride)을 물과 이소프로필알코올에 녹인 후 교반과 함께 20 내지 80℃에서 암모니아를 적하하여 백색의 지르코늄 수화물을 얻고, 이를 800℃에서 1시간 하소하여 세라믹스 분말을 마련한다.
또한, 기계적 방법은 시판되는 부분 안정화 지르코니아 분말을 아트리션밀(attrition mill)에 넣고 500 내지 1,500rpm으로 1 내지 3시간 밀링하여 세라믹스 분말을 마련한다.
여기서, 밀링 수행 시, 밀링 배지는 지름 1 내지 5mm의 지르코니아볼을 사용하며 이소프로필알코올을 분산매로 사용한다. 결과적으로 인쇄 재료 제조에 바람직한 지르코니아 분말의 입도는 50nm 내지 100nm이다.
그리고, 분산제는 이온성 계면활성제(Cationic surface-active agent)를 사용하며, 좀 더 자세히 설명하면 Darvan C( ammonium polymethacrylate)가 분산제로 사용되는 것이 바람직하다.
아울러, 혼합 단계(S102)에서 혼합을 위해 수행되는 볼-밀링은 우레탄 용기(urethane jar)와 지르코니아 볼(zriconia ball)을 사용한다.
다음으로, 분무 건조 단계(S103)에서는 상기 단계(S102)를 통해 제조된 분산계에 열풍을 이용해 분무 건조(Spray Drying)를 수행하여 분산계를 과립 분말형태로 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 분무 건조 단계(S103)는 열풍온도 60 내지 80℃의 조건에서 이루어지며,이 과정에서 60℃이상의 열에 의해 중합개시제인 과산화 벤조일(Benzoylperoxide)이 분해되어 자유 래디칼(free radical)이 생성된다. 그 결과 자유 래디칼은 열가소성을 가지는 단량체인 메타 크릴산 메틸(MMA, Methylmethacrylate)을 활성 상태로 만들고, 이와 같이 활성화된 단량체는 중합 반응을 통해 세라믹스 입자 표면에 폴리메틸 메타크릴산(PMMA, Polymethylmethacrylate) 막을 형성하게 된다.
마지막으로, 분쇄 단계(S104)에서는 상기 단계(S103)를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 분쇄 단계(S104)는 과립 분말형태로 마련된 분산계를 건식 볼-밀링법(Dry Ball-Milling Method)으로 1 내지 5시간동안 분쇄하여 열가소성 고분자가 코팅된 세라믹스 분말로 이루어진 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조한다.
2.3D 프린팅 단계<S110>
본 단계에서는 S100단계를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료를 이용하여 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 과정이 이루어진다.
우선, 열가소성을 가지는 고체상의 인쇄재료는 소정의 온도(160℃ 내지 260℃)로 가열되어 유동성을 가지게 되고, 이러한 과정은 이어 진행되어질 3D 프린팅 단계(S110)에 인쇄재료를 사용하기 위한 준비 단계이다.
이 후, 유동성을 갖추게 된 열가소성을 가지는 고체상의 인쇄재료를 이용하여 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하게 된다.
여기서, 3D 프린팅의 수행을 통한 인쇄 과정은 인쇄되어지는 성형체에 냉각하는 과정을 동시에 진행함으로써, 결과적으로 인쇄되어지는 성형체는 소정의 강도를 가지도록 고형화된다.
한편, 3D 프린터는 FDM(Fused Deposition Modeling, DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography Apparatus), SLS(Selective Laser Sintering)등 네 가지 프린팅 방식이 대표적이라 할 수 있다.
이 중에서, FDM 방식은 프린팅 재료에 열을 가한 후 노즐을 통해 분사하여 층 단위로 쌓아 인쇄하는 방식으로, 이에 사용되는 인쇄재료는 열가소성 고분자 재료가 사용되고, 이를 통해 인쇄된 성형체는 강도와 정밀도가 낮은 특징이 있다.
또한, DLP 방식은 수조에 담긴 액체의 광경화성 고분자에 빔 프로젝터로 자외선 광을 조사해 성형체를 만드는 방식이며, 빛을 조사하여 고분자를 경화시키므로 인쇄되는 성형체의 강도는 낮지만 작업 속도가 빠르고 성형체의 표면이 매끄럽고 정밀도가 높다는 것이 장점이다.
또한, SLA 방식은 DLP 방식과 유사한데, DLP는 빔 프로젝트를 사용한 자외선 광을 사용하는데 반하여 SLA 방식은 레이저 광을 사용하는 점에서 차이점이 있다.
아울러, SLS 방식은 분말로 된 재료에 레이저를 조사하여 분말 입자 전체를 녹이거나 또는 부분적으로 녹여 입자간 결합을 유도하여 성형체를 얻는 방식이다. 이 경우 고분자 외에 금속을 인쇄재료로 사용할 수 있다는 장점이 있으나 고가의 고출력 레이저 장치가 필요하다는 점이 단점이다.
결과적으로 본 3D 프린팅 단계(S120)에서는 대표적인 4가지 방식 중 FDM과 DLP를 결합한 Poly-Jet 방식으로 인쇄과정을 수행하는 것이 바람직하다.
여기서, Poly-Jet 방식은 FDM 방식처럼 노즐을 통해 재료를 분사한 후 DLP 방식처럼 자외선 광을 조사하여 고형화를 수행하는 인쇄하는 방식으로, 이에 사용되는 인쇄 재료는 주로 액상 또는 고상의 고분자 인쇄재료가 사용되고 있다. 또한, Poly-Jet 방식은 경제적이면서 동시에 정밀성과 생산성이 높은 수준으로 확보된다.
3.소성 단계<S120>
본 단계에서는 S110단계를 통해 고형화되어진 성형체를 소성하여 최종 결과물로서 도재수복물을 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도3에 도시된 바와 같이 가열 단계(S131); 및 계류 단계(S132);를 순차적으로 진행하여 형성되는 하나의 패턴을 반복적으로 수행하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 기반으로 하는 도재수복물을 제조한다.
여기서, 가열 단계(S131)는 소정의 승온 속도로 상기 단계(S130)를 통해 고형화된 성형체를 가열하고, 계류 단계(S132)는 가열 단계(S131)를 통해 고온으로 승온된 일정 온도의 상태를 유지한 환경에서 고형화된 성형체를 계류시킨다.
참고로, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 특성을 조사하기 위해 성형체에 대하여 DTA-DTG(Differential thermal analysis-Differential thermogravimetric anaylsis) 분석을 실시한 결과, 약 300 내지 450℃에서 강한 흡열반응과 무게 손실이 발생하는 것을 확인하였다.
즉, 상기 두 과정(S131, S132)을 적어도 3번 이상 반복 수행함으로써, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 유도, 잔여 휘발 성분의 제거, 세라믹스의 치밀화(densification)를 통해 최종적으로 도재수복물을 형성한다.
그리고, 가열 단계(S131)는 공기 중 또는 진공 상태에서 진행되며, 계류 단계(S132)에서는 고형화된 성형체의 가열에 의해 발생하는 가스를 소성이 이루어지는 공간 외부로 배출하기 위해 불활성 가스, 좀 더 구체적으로는 아르곤(Ar), 헬륨(He)를 공급한 뒤 배출시켜준다.
또한, 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)의 반복 수행 과정은 각각의 상이한 환경 조건에서 진행되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 도4에 도시된 바와 같이 1차적으로는 성형체는 1 내지 3℃/분의 승온속도로 T1으로 도시된 300 내지 450℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T1의 온도에서 1 내지 5시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
그 후, 2차적으로 1번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T2으로 도시된 800 내지 1,200℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T2의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
마지막 3차적으로, 2번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T3으로 도시된 1,300 내지 1,700℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T3의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
이와 같이 소성과정을 거친 도재수복물에 대해 ASTM C373-72의 방법으로 밀도를 측정한 결과, 이론밀도에 대한 상대밀도(relative density)는 95% 이상, 기공율(porosity)는 5% 이하이며, 또한 Vickers 경도 측정법으로 구한 파괴인성(fracture toughness)은 9MPa/m1/2정도로 확인되었다. 이는 치과 치료용 도재수복물로서 충분한 기계적 특성을 갖추고 있음을 알 수 있다.
<제2실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법에 관한 설명>
본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법이 어떠한 과정으로 이루어지는지에 대해 이하에서 도5 내지 도6의 흐름도 및 도3의 흐름도를 참조하여 상세하게 설명한다.
1.액상 열중합형 인쇄재료 제조 단계<S200>
본 단계에서는 열에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체로부터 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도6에 도시된 바와 같이 열중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S201); 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S202); 혼합 단계(S203);가 순차적으로 진행되어 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조한다.
우선적으로, 열중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S201)에서는 열에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체; 열중합개시제; 유기용매;를 혼합하여 분산매를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 제조되는 분산매는 열에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부, 열중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부, 유기용매 83 내지 93중량부의 비율로 혼합되어 생성되며, 열에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate), 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련되며, 구체적으로는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methylmethacrylate)로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 열중합개시제는 과산화 벤조일(Benzoylperoxide) 등으로 마련될 수 있으며, 유기용매는 알코올(alcohol), 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 에테르(ether) 등을 사용할 수 있으며, 더 구체적으로는 이소프로필알코올(IPA, Isoprophyl Alcohol)로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S202)에서는 중합 반응(또는 경화)에 따라 최종 인쇄재료에 열가소성을 부여하는 단량체로부터 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 이 과정은 도2에 도시된 바와 같이 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101); 혼합 단계(S102); 분무 건조 단계(S103); 및 분쇄 단계(S104);가 순차적으로 진행되어 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정으로, 이에 대한 설명은 상기 제1실시예를 통해 설명한 바와 동일하며, 이에 따라 자세한 설명은 생략하도록 한다.
마지막으로, 혼합 단계(S203)에서는 상기 단계(S201)를 통해 제조된 분산매에 상기 단계(S201)를 통해 제조된 고체상 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 열중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S201)를 통해 제조된 분산매; 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S202)를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료; 및 분산제;는 볼-밀링법(Ball-Milling Method)으로 30 내지 60분간 혼합되어 열중합형 고분자가 코팅된 세라믹스 분말로 이루어진 액상의 열중합형 인쇄재료가 된다.
여기서, 액상의 열중합형 인쇄재료에 포함되는 각각의 구성 간의 비율은 열중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S201)를 통해 제조된 분산매 10 내지 40 중량부, 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S202)를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90중량부, 분산제 0.4 내지 0.6 중량부에 해당한다.
그리고, 분산제는 중성 계면활성제(Electroneutral surface-active agent)를 사용하며, 좀 더 자세히 설명하면 SPAN-80(sorbitan monooleate) 또는 TWEEN-80(polyoxyethylene sorbitan monooleate)가 분산제로 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이 혼합되어 제조되는 액상의 열중합형 인쇄재료의 점도는 2,000 내지 3,000 cps이다.
아울러, 혼합 단계(S203)에서 혼합을 위해 수행되는 볼-밀링은 우레탄 용기(urethane jar)와 지르코니아 볼(zriconia ball)을 사용한다.
2.3D 프린팅 단계<S210>
본 단계에서는 S200단계를 통해 제조된 액상의 열중합형 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 과정이 이루어진다.
여기서, 3D 프린팅 단계(S210)는 FDM과 DLP를 결합한 Poly-Jet 방식으로 인쇄과정을 수행하는 것이 바람직하며, 인쇄 방식에 관한 설명은 상기 제1실시예를 통해 설명한 바와 동일하며, 이에 따라 자세한 설명은 생략하도록 한다.
다만, 3D 프린팅 단계(S210)에서의 제1실시예와의 차이점은 인쇄되는 성형체에 60℃ 이상의 열을 가하여 인쇄물의 성분 중 과산화 벤조일(Benzoylperoxide)이 열분해 되어 자유 래디칼(free radical)이 생성된다. 그 결과 자유 래디칼은 열에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체인 메타 크릴산 메틸(MMA, Methylmethacrylate)을 활성 상태로 만들고, 이와 같이 활성화된 단량체는 세라믹스 입자 표면에 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S202)에서 코팅된 폴리메틸 메타크릴산(PMMA, Polymethylmethacrylate)과 중합 반응을 일으켜 입자간 고형화를 통해 일정 강도를 가지는 성형체를 형성하게 된다.
3.소성 단계<S220>
본 단계에서는 S210단계를 통해 고형화되어진 성형체를 소성하여 최종 결과물로서 도재수복물을 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도3에 도시된 바와 같이 가열 단계(S131); 및 계류 단계(S132);를 순차적으로 진행하여 형성되는 하나의 패턴을 반복적으로 수행하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 기반으로 하는 도재수복물을 제조한다.
여기서, 가열 단계(S131)는 소정의 승온 속도로 상기 단계(S130)를 통해 고형화된 성형체를 가열하고, 계류 단계(S132)는 가열 단계(S131)를 통해 고온으로 승온된 일정 온도의 상태를 유지한 환경에서 고형화된 성형체를 계류시킨다.
참고로, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 특성을 조사하기 위해 성형체에 대하여 DTA-DTG(Differential thermal analysis-Differential thermogravimetric anaylsis) 분석을 실시한 결과, 약 300 내지 450℃에서 강한 흡열반응과 무게 손실이 발생하는 것을 확인하였다.
즉, 상기 두 과정(S131, S132)을 적어도 3번 이상 반복 수행함으로써, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 유도, 잔여 휘발 성분의 제거, 세라믹스의 치밀화(densification)를 통해 최종적으로 도재수복물을 형성한다.
그리고, 가열 단계(S131)는 공기 중 또는 진공 상태에서 진행되며, 계류 단계(S132)에서는 고형화된 성형체의 가열에 의해 발생하는 가스를 소성이 이루어지는 공간 외부로 배출하기 위해 불활성 가스, 좀 더 구체적으로는 아르곤(Ar), 헬륨(He)를 공급한 뒤 배출시켜준다.
또한, 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)의 반복 수행 과정은 각각의 상이한 환경 조건에서 진행되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 도4에 도시된 바와 같이 1차적으로는 성형체는 1 내지 3℃/분의 승온속도로 T1으로 도시된 300 내지 450℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T1의 온도에서 1 내지 5시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
그 후, 2차적으로 1번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T2으로 도시된 800 내지 1,200℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T2의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
마지막 3차적으로, 2번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T3으로 도시된 1,300 내지 1,700℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T3의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
이와 같이 소성과정을 거친 도재수복물에 대해 ASTM C373-72의 방법으로 밀도를 측정한 결과, 이론밀도에 대한 상대밀도(relative density)는 95% 이상, 기공율(porosity)는 5% 이하이며, 또한 Vickers 경도 측정법으로 구한 파괴인성(fracture toughness)은 9MPa/m1/2 정도로 확인되었다. 이는 치과 치료용 도재수복물로서 충분한 기계적 특성을 갖추고 있음을 알 수 있다.
<제3실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법에 관한 설명>
본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법이 어떠한 과정으로 이루어지는지에 대해 이하에서 도7 내지 도8의 흐름도 및 도3의 흐름도를 참조하여 상세하게 설명한다.
1.액상 광중합형 인쇄재료 제조 단계<S300>
본 단계에서는 자외선에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체로부터 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도8에 도시된 바와 같이 광중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S301); 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S302); 혼합 단계(S303);가 순차적으로 진행되어 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조한다.
우선적으로, 광중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S301)에서는 자외선에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체; 광중합개시제; 유기용매;를 혼합하여 분산매를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 제조되는 분산매는 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부, 광중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부, 유기용매 83 내지 93중량부의 비율로 혼합되어 생성되며, 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate), 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련되며, 구체적으로는 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate)로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 광중합개시제는 벤조인 메틸 에테르(Benzoin methyl ether) 또는 캠포퀴논(Camphorquinone) 등으로 마련될 수 있으며, 더 구체적으로는 벤조인 메틸 에테르(Benzoin methyl ether)로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 유기용매는 알코올(alcohol), 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 에테르(ether) 등을 사용할 수 있으며, 더 구체적으로는 이소프로필알코올(IPA, Isoprophyl Alcohol)로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S302)에서는 중합 반응(또는 경화)에 따라 최종 인쇄재료에 열가소성을 부여하는 단량체로부터 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 이 과정은 도2에 도시된 바와 같이 열가소성 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S101); 혼합 단계(S102); 분무 건조 단계(S103); 및 분쇄 단계(S104);가 순차적으로 진행되어 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 과정으로, 이에 대한 설명은 상기 제1실시예를 통해 설명한 바와 동일하며, 이에 따라 자세한 설명은 생략하도록 한다.
마지막으로, 혼합 단계(S303)에서는 상기 단계(S301)를 통해 제조된 분산매에 상기 단계(S301)를 통해 제조된 고체상 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 광중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S301)를 통해 제조된 분산매; 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S302)를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료; 및 분산제;는 볼-밀링법(Ball-Milling Method)으로 30 내지 60분간 혼합되어 열중합형 고분자가 코팅된 세라믹스 분말로 이루어진 액상의 열중합형 인쇄재료가 된다.
여기서, 액상의 광중합형 인쇄재료에 포함되는 각각의 구성 간의 비율은 열중합형 인쇄재료용 분산매 제조 단계(S301)를 통해 제조된 분산매 10 내지 40 중량부, 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S302)를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90중량부, 분산제 0.4 내지 0.6 중량부에 해당한다.
그리고, 분산제는 중성 계면활성제(Electroneutral surface-active agent)를 사용하며, 좀 더 자세히 설명하면 SPAN-80(sorbitan monooleate) 또는 TWEEN-80(polyoxyethylene sorbitan monooleate)가 분산제로 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이 혼합되어 제조되는 액상의 광중합형 인쇄재료의 점도는 2,000 내지 3,000 cps이다.
아울러, 혼합 단계(S303)에서 혼합을 위해 수행되는 볼-밀링은 우레탄 용기(urethane jar)와 지르코니아 볼(zriconia ball)을 사용한다.
2.3D 프린팅 단계<S310>
본 단계에서는 S300단계를 통해 제조된 액상의 광중합형 인쇄재료를 이용해 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 과정이 이루어진다.
여기서, 3D 프린팅 단계(S310)는 FDM과 DLP를 결합한 Poly-Jet 방식으로 인쇄과정을 수행하는 것이 바람직하며, 인쇄 방식에 관한 설명은 상기 제1실시예를 통해 설명한 바와 동일하며, 이에 따라 자세한 설명은 생략하도록 한다.
다만, 3D 프린팅 단계(S310)에서의 제1실시예와의 차이점은 인쇄되는 성형체에 자외선을 조사하여 인쇄물의 성분 중 벤조인 메틸 에테르(Benzoin methyl ether)이 광분해 되어 자유 래디칼(free radical)이 생성된다. 그 결과 자유 래디칼은 자외선에 의해 중합 반응을 수행하는 단량체인 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate)을 활성 상태로 만들고, 이와 같이 활성화된 단량체는 세라믹스 입자 표면에 고체상 열가소성 인쇄재료 제조 단계(S302)에서 코팅된 폴리메틸 메타크릴산(PMMA, Polymethylmethacrylate)과 중합 반응을 일으켜 입자간 고형화를 통해 일정 강도를 가지는 성형체를 형성하게 된다.
3.소성 단계<S320>
본 단계에서는 S310단계를 통해 고형화되어진 성형체를 소성하여 최종 결과물로서 도재수복물을 제조하는 과정이 이루어진다.
그리고, 이 과정은 도3에 도시된 바와 같이 가열 단계(S131); 및 계류 단계(S132);를 순차적으로 진행하여 형성되는 하나의 패턴을 반복적으로 수행하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 기반으로 하는 도재수복물을 제조한다.
여기서, 가열 단계(S131)는 소정의 승온 속도로 상기 단계(S130)를 통해 고형화된 성형체를 가열하고, 계류 단계(S132)는 가열 단계(S131)를 통해 고온으로 승온된 일정 온도의 상태를 유지한 환경에서 고형화된 성형체를 계류시킨다.
참고로, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 특성을 조사하기 위해 성형체에 대하여 DTA-DTG(Differential thermal analysis-Differential thermogravimetric anaylsis) 분석을 실시한 결과, 약 300 내지 450℃에서 강한 흡열반응과 무게 손실이 발생하는 것을 확인하였다.
즉, 상기 두 과정(S131, S132)을 적어도 3번 이상 반복 수행함으로써, 고체상의 열가소성 인쇄재료에 사용된 고분자 및 유기물들의 열분해 유도, 잔여 휘발 성분의 제거, 세라믹스의 치밀화(densification)를 통해 최종적으로 도재수복물을 형성한다.
그리고, 가열 단계(S131)는 공기 중 또는 진공 상태에서 진행되며, 계류 단계(S132)에서는 고형화된 성형체의 가열에 의해 발생하는 가스를 소성이 이루어지는 공간 외부로 배출하기 위해 불활성 가스, 좀 더 구체적으로는 아르곤(Ar), 헬륨(He)를 공급한 뒤 배출시켜준다.
또한, 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)의 반복 수행 과정은 각각의 상이한 환경 조건에서 진행되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 도4에 도시된 바와 같이 1차적으로는 성형체는 1 내지 3℃/분의 승온속도로 T1으로 도시된 300 내지 450℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T1의 온도에서 1 내지 5시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
그 후, 2차적으로 1번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T2으로 도시된 800 내지 1,200℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T2의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
마지막 3차적으로, 2번의 가열 단계(S131) 및 계류 단계(S132)를 거친 성형체는 30℃/분 이하의 승온속도로 T3으로 도시된 1,300 내지 1,700℃의 온도범위에 도달할 때 까지 가열(S131)되고, T3의 온도에서 0.5 내지 2시간 가량 계류 단계(S132)를 수행하게 된다.
이와 같이 소성과정을 거친 도재수복물에 대해 ASTM C373-72의 방법으로 밀도를 측정한 결과, 이론밀도에 대한 상대밀도(relative density)는 95% 이상, 기공율(porosity)는 5% 이하이며, 또한 Vickers 경도 측정법으로 구한 파괴인성(fracture toughness)은 9MPa/m1/2 정도로 확인되었다. 이는 치과 치료용 도재수복물로서 충분한 기계적 특성을 갖추고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A단계;
    상기 A단계를 통해 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료를 이용해 성형체가 냉각되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화되도록 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계; 및
    상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며,
    상기 A단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 상기 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-3단계; 및 상기 A-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-4단계;를 포함하며,
    상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행 시, 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체는 300 내지 450℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 1 내지 5시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행을 거친 성형체는 800 내지 1,200℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 3차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행을 거친 성형체는 1,300 내지 1,700℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 A-1 단계에서 제조되는 분산매는,
    상기 열가소성을 가지는 단량체 10 내지 20 중량부;
    중합개시제 0.1 내지 0.2 중량부; 및
    유기용매 80 내지 90 중량부;를 포함하며,
    상기 열가소성을 가지는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 아세트산비닐(vinyl acetate), 에틸렌(ethylene), 스타이렌(styrene), 염화 비닐(vinyl chloride), 프로필렌(propylene) 중 적어도 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 A-2 단계에서 제조되는 분산계는,
    상기 A-1 단계에서 제조되는 분산매 20 내지 50 중량부;
    상기 세라믹스 분말 50 내지 80 중량부; 및
    상기 분산제0.3 내지 0.5 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  5. 삭제
  6. 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 A단계;
    상기 A단계를 통해 제조된 액상의 열중합형 인쇄재료를 이용해 성형체가 60℃이상의 온도에서 가열되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화되도록 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계;
    상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며,
    상기 A단계는, 열에 의해 중합 반응하는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2단계; 및 상기 제조된 분산매에 상기 A-2단계에서 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 열중합형 인쇄재료를 제조하는 A-3단계;를 포함하며,
    상기 A-2단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-2-1단계; 상기 A-2-1단계를 통해 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-2-3단계; 및 상기 A-2-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2-4단계;를 포함
    상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행 시, 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체는 300 내지 450℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 1 내지 5시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행을 거친 성형체는 800 내지 1,200℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 3차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행을 거친 성형체는 1,300 내지 1,700℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 A-1단계에서 제조되는 분산매는,
    상기 열에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부;
    열중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부; 및
    유기용매 83 내지 93 중량부;를 포함하며,
    상기 열에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate), 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 A-3단계에서 제조되는 액상의 열중합형 인쇄재료는,
    상기 A-1단계에서 제조되는 분산매 10 내지 40 중량부;
    상기 A-2단계에서 제조되는 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90 중량부; 및
    상기 분산제 0.4 내지 0.6 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  10. 삭제
  11. 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조하는 A단계;
    상기 A단계를 통해 제조된 액상의 광중합형 인쇄재료를 이용해 성형체가 자외선에서 의해 조사(irradiation)되는 상태에서 인쇄가 진행되어 고형화되도록 3D 프린팅을 수행하여 성형체를 인쇄하는 B단계;
    상기 성형체를 소성하는 C단계;를 포함하며,
    상기 A단계는, 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-1단계; 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2단계; 및 상기 제조된 분산매에 상기 A-2단계에서 제조된 고체상의 열가소성 인쇄재료 및 분산제를 혼합하여 액상의 광중합형 인쇄재료를 제조하는 A-3단계;를 포함하며,
    상기 A-2단계는, 열가소성을 가지는 단량체를 포함하는 분산매를 제조하는 A-2-1단계; 상기 A-2-1단계를 통해 제조된 분산매에 세라믹스 분말 및 분산제를 혼합하여 분산계를 제조하는 A-2-2단계; 상기 제조된 분산계를 열풍을 이용해 분무 건조(Spray drying)하여 과립 분말형태로 제조하는 A-2-3단계; 및 상기 A-2-3단계를 통해 과립 분말형태로 마련된 분산계를 분쇄하여 고체상의 열가소성 인쇄재료를 제조하는 A-2-4단계;를 포함하며,
    상기 C단계는, 소정의 승온 속도로 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체를 가열하는 C-1단계; 및 상기 C-1단계를 통해 가열된 온도를 유지한 상태에서 상기 고형화된 성형체를 계류시키는 C-2단계;를 포함하며, 상기 C-1단계 및 C-2단계를 적어도 3번 이상 반복되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행 시, 상기 B단계를 통해 고형화된 성형체는 300 내지 450℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 1 내지 5시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 1차 진행을 거친 성형체는 800 내지 1,200℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되며,
    상기 C-1단계 및 C-2단계의 3차 진행 시, 상기 C-1단계 및 C-2단계의 2차 진행을 거친 성형체는 1,300 내지 1,700℃의 온도범위 내에 도달되도록 가열된 뒤, 도달된 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 계류되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 A-1단계에서 제조되는 분산매는,
    상기 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체 7 내지 17 중량부;
    광중합개시제 0.07 내지 0.17 중량부; 및
    유기용매 83 내지 93 중량부;를 포함하며,
    상기 자외선에 의해 중합 반응하는 단량체는 메타 크릴산 메틸(MMA, Methyl methacrylate), 우레탄 디메탈크릴레이트(UDMA, urethane dimethacrylate), 2,2-비스(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA, bisphenol a glycidyl methacrylate) 또는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA, triethylene glycol dimethacrylate) 중 적어도 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 A-3단계에서 제조되는 액상의 광중합형 인쇄재료는,
    상기 A-1단계에서 제조되는 분산매 10 내지 40 중량부;
    상기 A-2단계에서 제조되는 고체상의 열가소성 인쇄재료 60 내지 90 중량부; 및
    상기 분산제 0.4 내지 0.6 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    3D프린터를 이용한 치과 치료용 도재수복물 제조방법.
  15. 삭제
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