KR101694678B1

KR101694678B1 - 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법

Info

Publication number: KR101694678B1
Application number: KR1020150077650A
Authority: KR
Inventors: 전인곤; 박태석
Original assignee: 주식회사 디맥스
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-01-10
Also published as: KR20160141949A

Abstract

본 발명은, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 몰드에 주입하여 성형하거나, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 이장재와 함께 성형틀에 주입하여 성형하는 단계와, 성형된 결과물을 하소하는 단계와, 하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하여 상기 하소 결과물의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹 공정을 수행하는 단계와, 마킹이 이루어진 결과물을 소결하는 단계 및 소결된 결과물을 연마하여 생크부와 절삭날부를 포함하는 임플란트 드릴을 형성하는 단계를 포함하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 알러지 현상과 같은 부작용이 없으며, 내마모성이 우수하여 매식 작업 시에 절삭 효율이 우수하고, 마찰계수가 낮아 마찰열이 적게 발생하여 골조직에 대한 2차 피해가 억제되며, 강도 저하 없는 마킹에 의해 사용성 유효성이 증대된 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 얻을 수가 있다.

Description

지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법{Manufacturing method of zirconia implant drill}

본 발명은 임플란트 드릴의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 알러지 현상과 같은 부작용이 없으며, 내마모성이 우수하여 매식 작업 시에 절삭 효율이 우수하고, 마찰계수가 낮아 마찰열이 적게 발생하여 골조직에 대한 2차 피해가 억제되며, 강도 저하 없이 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹을 수행할 수 있고, 강도 저하 없는 마킹에 의해 사용성 유효성을 증가시킬 수 있는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 상실된 치아를 대체하기 위하여 임플란트가 많이 시술되고 있다. 치과에서 최근에 시술되는 임플란트는 인공치아 치근에 해당하는 고정체(Fixture)를 매식하여 일정기간 동안 뼈와 융합되도록 하고, 상기 고정체 위에 인공치아 치주에 해당하는 상부구조물(abutment)을 결합하고, 상부보철물을 결합하는 방식을 사용하고 있다.

통상적으로 상기 고정체를 매식하기 위해서는 치조골에 천공을 형성하여야 하는데, 가장 많이 사용되는 것이 치과용 임플란트 드릴이다.

종래의 치과용 임플란트 드릴은 대부분 스테인리스스틸(stainless steel; SUS) 소재를 많이 사용하였다. 종래의 SUS 소재의 경우, 드릴날부에서 마찰열이 많이 발생하게 되며, 이 경우 치조골 내부의 뼈조직이 크게 손상될 수 있으며, 이에 따라 고정체가 골융합을 하는데 많은 지장을 초래할 수도 있다. 또한, 골질이 단단한 임플란트 시술 환자의 경우, 드릴날부의 마모가 심하여 사용 수명이 현저히 감소하게 되는 문제가 발생한다. 또한, SUS 재질이 부식에 강하다고는 하지만, 반복적인 사용으로 인한 잦은 세척과 소독에 의해 절삭 기구의 표면이 점차적으로 부식되는 문제도 발생하게 될 수 있고, 일부 환자의 경우에는 금속 재질에 대한 알러지 반응을 일으키는 문제도 있을 수 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2004-0027330

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 알러지 현상과 같은 부작용이 없으며, 내마모성이 우수하여 매식 작업 시에 절삭 효율이 우수하고, 마찰계수가 낮아 마찰열이 적게 발생하여 골조직에 대한 2차 피해가 억제되며, 강도 저하 없이 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹을 수행할 수 있고, 강도 저하 없는 마킹에 의해 사용성 유효성을 증가시킬 수 있는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 시각적인 구분이 용이해 질 수 있는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 몰드에 주입하여 성형하거나, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 이장재와 함께 성형틀에 주입하여 성형하는 단계와, 성형된 결과물을 하소하는 단계와, 하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하여 상기 하소 결과물의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹 공정을 수행하는 단계와, 마킹이 이루어진 결과물을 소결하는 단계 및 소결된 결과물을 연마하여 생크부와 절삭날부를 포함하는 임플란트 드릴을 형성하는 단계를 포함하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법을 제공한다.

치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마할 수 있다.

상기 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법은, 상기 마킹 공정을 수행하는 단계 전에, 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하기 위하여 하소 결과물에 대하여 색상 산화물 용액을 이용하여 착색하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 착색은 상기 마킹 공정에 의해 형성되는 색상띠와 다른 색상을 갖게 하는 것이 바람직하다.

상기 착색은 생크부에 해당하는 부분과, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 수행할 수 있다.

치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마할 수 있으며, 상기 착색은 생크부에 해당하는 부분, 스토퍼에 해당하는 부분, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색할 수 있다.

상기 원료는 색상을 발현하는 색상 산화물을 더 포함할 수 있으며, 상기 색상 산화물은 상기 원료에 상기 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.001∼20중량부 함유되는 것이 바람직하고, 상기 원료에 함유된 색상 산화물에 의해 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하는 착색이 이루어질 수 있으며, 상기 착색은 상기 마킹 공정에 의해 형성되는 색상띠와 다른 색상을 갖게 하는 것이 바람직하다.

생크부에 해당하는 부분과 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색하기 위하여, 착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료를 주입하고 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하거나, 생크부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물과, 절삭날부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리할 수 있다.

치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마할 수 있으며, 생크부에 해당하는 부분, 스토퍼에 해당하는 부분, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색하기 위하여, 착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료를 주입하고, 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하거나, 생크부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 스토퍼에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 절삭날부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리할 수 있다.

색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), NiO, MnO₂, CuO, Cr₂O₃, Er₂O₃, Al₂O₃, MoO₃, CeO₂, BaO, V₂O₅ 및 CoO 중에서 선택된 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있다.

상기 하소하는 단계 전에, 성형된 결과물에 대하여 내부의 균일한 밀도 분포를 유지하기 위하여 냉간정수압 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 냉간정수압은 성형된 결과물에 대하여 10∼300MPa 범위의 압력으로 인가되게 하는 것이 바람직하다.

상기 원료에 유기물 바인더가 더 함유되어 있을 수 있고, 상기 유기물 바인더는 상기 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부 혼합되어 있을 수 있으며, 상기 하소하는 단계 전에, 성형된 결과물에서 유기물 바인더를 제거하기 위한 탈지 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탈지 공정은 400∼800℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

상기 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법은, 상기 소결 후 상기 연마 전에, 불활성 가스 분위기에서 열간등방가압(Hot Isostatic Press) 공정을 수행하는 단계 및 열간등방가압(HIP) 공정을 거친 결과물에 대하여 800∼1300℃의 온도에서 후 열처리 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 하소는 산화 분위기에서 800∼1100℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하고, 상기 소결은 산화 분위기에서 1100∼1500℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

임플란트 시술시에 사용되는 임플란트 드릴은 식립 깊이 등을 표시하기 위하여 표면에 레이저 마킹을 하게 되는데, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴의 경우 레이저 마킹을 하게 되면 지르코니아 소재의 특성상 내부 크랙이 발생하거나 강도가 급격하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 지르코니아 소재로 임플란트 드릴을 형성하는 경우에, 소결 후에는 표면에 마킹하는 적당한 방법이 없었으므로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 수단이 적당하지 않아 사용상의 애로점이 있을 수 있고, 드릴의 기능 및 구조에 따른 시각적인 구분 방법도 미흡하였다.

본 발명에 의하면, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때, 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 마킹을 수행하며, 소결 후에 연마 과정을 거쳐 임플란트 드릴을 제조하게 되는데, 이러한 과정을 거치게 되면 강도 저하 없이 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 수 있고, 임플란트 드릴의 사용상 유효성을 증가시킬 수가 있다.

또한, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때, 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 착색이 이루어지게 하거나, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때 원료 배합 시에 색상 산화물을 이용하여 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 착색이 이루어지게 함으로써, 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 시각적인 구분이 용이해질 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 지르코니아 소재의 임플란트 드릴은 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 생체 불활성소재이기 때문에 알러지 현상과 같은 부작용이 없고, 내마모성이 우수하여 매식 작업 시에 절삭 효율이 우수하며, 마찰계수가 낮아 마찰열이 적게 발생하여 골조직에 대한 2차 피해가 억제되는 등의 우수한 장점이 있다. 임플란트 드릴의 특성 및 작용에 따른 표시 기능이 떨어지는 점을 보완하기 위하여 임플란트 드릴 자체에 특정한 색상 산화물을 통하여 색상을 구현하고, 상술한 바와 같이 임플란트 드릴의 제조 공정 중에 간단한 방법으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹을 함으로써 임플란트 드릴 자체의 기계적인 강도 저하 및 기타 물성치의 저하 없이 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따라 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정도이다.
도 2 내지 도 6은 제1 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 제2 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따라 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

종래의 치과용 임플란트 드릴은 대부분 스테인리스스틸(stainless steel; SUS) 소재를 많이 사용하고 있는데, 절삭날부에서 마찰열이 많이 발생하게 되어 치조골 내부의 뼈조직이 크게 손상될 수 있으며, 이에 따라 고정체가 골융합을 하는데 많은 지장을 초래할 수 있고, SUS 재질이 부식에 강하다고는 하나 반복적인 사용으로 인한 잦은 세척과 소독에 의해 절삭 기구의 표면이 점차적으로 부식되는 문제도 발생하게 될 수 있으며, 일부 환자의 경우에는 금속 재질에 대한 알러지 반응을 일으키는 문제도 있을 수 있다.

이런 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 발명자들은 지르코니아 소재의 임플란트 드릴에 대한 연구를 진행하였다. 지르코니아 소재의 임플란트 드릴은 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 생체 불활성 소재이기 때문에 알러지 현상과 같은 부작용이 없는 장점이 있다. 또한, 매식 작업시 절삭 효율이 좋고, 마찰계수가 낮아 고속 회전을 하여도 일반 SUS 재질의 드릴보다 마찰열이 적게 발생하여 생리식염수와 같은 냉각수도 사용하지 않고 작업이 가능한 점도 장점으로 작용한다.

한편, 임플란트 드릴은 높이(또는 깊이) 정보를 표기하기 위하여 표면 마킹 작업이 필요하다. 일반 SUS 재질의 임플란트 드릴에서는 레이저 마킹을 통하여 높이 정보 등을 표시하는 것이 일반적이다. 지르코니아 소재의 임플란트 드릴에 대하여 레이저 마킹을 수행하는 경우에는 지르코니아 소재에 열충격을 주게 되어 내부에 미세 크랙 등이 발생할 수 있으며, 이에 따라 드릴 자체의 강도가 현저히 감소하게 되거나, 심한 경우에는 사용 중에 파손되는 등의 문제가 발생한다. 지르코니아 소재로 제작되는 임플란트 드릴에 대한 사용 효율을 증대시키기 위해서는 새로운 마킹 방법에 대한 요구가 절실한 상황이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법은, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 몰드에 주입하여 성형하거나, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 이장재와 함께 성형틀에 주입하여 성형하는 단계와, 성형된 결과물을 하소하는 단계와, 하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하여 상기 하소 결과물의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹 공정을 수행하는 단계와, 마킹이 이루어진 결과물을 소결하는 단계 및 소결된 결과물을 연마하여 생크부와 절삭날부를 포함하는 임플란트 드릴을 형성하는 단계를 포함한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지로코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따라 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정도이다. 도 2 내지 도 6은 제1 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 7 내지 도 11은 제2 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 임플란트 드릴(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 고속 회전 기구의 핸드피스(handpiece)에 결합하기 위한 생크부(shank)(110)와, 인공치아 치근에 해당하는 고정체(Fixture)를 매식하기 위해 치조골에 천공을 수행하는 부위인 절삭날부(120)를 포함한다. 임플란트 드릴(100)을 구성하는 생크부(110) 및 절삭날부(120)는 일체형으로 이루어질 수 있다. 생크부(110)는 2∼5mm 정도의 직경을 갖는 환봉 형상으로 이루어지면서 그 단부는 고속 회전 기구의 핸드피스(handpiece)에 결합이 용이한 형태로서 요홈이나 돌기부를 가질 수 있다. 절삭날부(120)는 치조골에 대한 천공을 수행하기 위해 환봉 형상을 스크류 형태(나선 형상)로 연마 가공되어 절삭날이 형성된 구조를 가질 수 있다. 절삭날부(120)는 직경의 크기가 2∼5mm 정도일 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 생크부(110)와 절삭날부(120) 사이에는 이들을 연결하고 치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼(stopper)(130)가 구비될 수 있으며, 스토퍼(130)는 절삭날부(120) 보다 직경이 크게 구비되는 것이 바람직하다. 임플란트 드릴(100)을 구성하는 생크부(110), 스토퍼(130) 및 절삭날부(120)는 일체형으로 이루어질 수 있다.

지르코늄(Zr)은 주기율표상에서 티탄족에 속하는 제5주기의 전이금속으로 산과 알칼리에 극히 높은 내식성을 갖는 원소이다. 이러한 지르코늄의 산화물이 산화지르코늄인데, 통상적으로 지르코니아(Zirconia)라 불린다. 지르코니아(ZrO₂)는 고강도성, 열안정성 및 고내식성 등의 탁월한 특성을 갖는다. 지르코니아는 일반적으로 백색이나 혹은 특정한 한 가지 색만 띠는 매우 단순한 색상을 가진다. 이러한 지르코니아는 내부식성, 내화학성, 내마모성, 생체친화성 등이 좋아 이상적인 임플란트 드릴 소재로 사용될 수 있다.

지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조하기 위하여 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 준비한다. 지르코니아 분말은 40㎚∼20㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 것이 바람직하고, 구형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 지르코니아 분말에 성형을 용이하게 하기 위한 유기물 바인더를 첨가하여 혼합할 수 있다. 상기 유기물 바인더는 상기 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 유기물 바인더로는 폴리비닐알코올(PVA) 등과 같이 일반적으로 알려져 있는 물질을 사용할 수 있으며, 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다.

목표하는 형태(예컨대, 단면이 둥글거나 원형인 환봉 형태)로 성형하기 위한 몰드(mold)를 준비하고, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 상기 몰드에 주입한 후, 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입된 몰드에 소정의 압력(예컨대, 1톤에서 3톤 사이의 압력)으로 프레스를 이용하여 목표하는 형태(예컨대, 환봉 형태)로 압축 성형하고, 성형된 결과물을 몰드로부터 탈형한다.

다음과 같이 슬립 캐스팅(slip casting) 방법을 이용하여 성형할 수도 있다. 예컨대, 목표하는 형상의 성형틀을 준비하고, 지르코니아 분말을 포함하는 원료와 이장재를 상기 성형틀에 주입한 후, 성형된 결과물을 성형틀로부터 탈형한다. 상기 이장재는 물을 사용할 수 있으나, 물에만 국한되는 것은 아니고 알코올 등도 사용할 수 있다. 이때 상기 성형틀에 주입되는 원료의 비율과 이장재의 비율은 원료 30∼50중량%, 이장재 50∼70중량%의 비율을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 성형틀의 원료는 석고를 사용할 수 있으나 반드시 석고에 국한되는 것은 아니다. 성형틀로서 석고를 사용하는 경우에, 원료와 이장재의 혼합물을 성형틀에 주입하게 되면 성형틀은 수중에 현탁되어 있는 분체를 이장재와 함께 성형틀의 표면에 끌어당기고, 그때 끌어 당겨진 이장재가 석고 안으로 확산 흡수되고, 성형틀의 표면에 수분이 적은 혼합물층이 형성되게 된다. 시간이 지나면 이 혼합물층은 단단하게 되고 정치시간이 길어짐에 따라 혼합물층은 두꺼워지게 되어 원하는 형상을 가지게 된다.

성형된 결과물에 대하여 내부의 균일한 밀도 분포를 유지하기 위하여 냉간정수압(Cold Isotropic Press; CIP) 공정을 수행할 수도 있다. 상기 냉간정수압(CIP)은 성형된 결과물에 대하여 10∼300MPa 범위의 압력으로 1∼120분 동안 인가되는 것이 바람직하다.

성형된 결과물에서 바인더 등을 연소하여 제거하기 위한 탈지 공정을 수행할 수 있다. 상기 탈지 공정은 400∼800℃ 정도의 온도에서 1∼120시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 탈지 공정은 산화(산소(O₂) 또는 공기(air)) 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.

성형된 결과물(또는 탈지 공정 후의 결과물)을 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 하소(1차 열처리) 공정을 수행한다. 상기 하소 공정은 800∼1100℃ 정도의 하소 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 상기 하소 온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 하소는 산화 분위기(예컨대, 산소(O₂) 또는 공기(air) 분위기)에서 실시하는 것이 바람직하다. 하소 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 하소된 결과물을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 5∼15℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 상기 하소 공정에서 잔류하는 바인더는 태워져서 제거되게 된다. 도 2 및 도 7은 하소 공정을 거친 결과물(이하에서 '하소 결과물'이라 함)로서 환봉 형태의 하소 결과물(100a)을 보여주는 도면이다.

임플란트 시술시에 사용되는 임플란트 드릴은 식립 깊이 등을 표시하기 위하여 표면에 레이저 마킹을 하게 되는데, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴의 경우 레이저 마킹을 하게 되면 지르코니아 소재의 특성상 내부 크랙이 발생하거나 강도가 급격하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때, 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 착색이 이루어지게 하고, 또한 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 마킹을 수행하며, 소결 후에 연마 과정을 거쳐 임플란트 드릴을 제조하며, 이러한 과정을 통하여 임플란트 드릴을 제조하게 되면 강도 저하 없이 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 수 있다.

치과용 임플란트 드릴은 그 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 하소 결과물에 대하여 목표하는 색상을 발현하는 색상 산화물 용액을 이용하여 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 필요한 착색 작업을 진행한다. 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 착색하는 공정은 하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하거나 하소 결과물을 색상 산화물 용액에 디핑(dipping)하는 방법 등을 사용할 수 있다. 임플란트 드릴을 도 6에 도시된 바와 같은 구조로 형성하는 경우에, 상기 착색은 하소 결과물(100a)의 전체에 대하여 수행할 수도 있고, 생크부(110)에 해당하는 부분과 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색할 수도 있다. 생크부(110)에 해당하는 부분과 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색하는 경우에는, 서로 다른 색상으로 착색할 수도 있고, 생크부(110)에 해당하는 부분은 착색하고, 절삭날부(120)에 해당하는 부분은 착색하지 않을 수도 있으며, 이와 반대로 생크부(110)에 해당하는 부분은 착색을 하지 않고 절삭날부(120)에 해당하는 부분에만 착색을 수행할 수도 있으며, 용도 및 필요 등에 따라 적절히 선택한다. 또한, 임플란트 드릴을 도 11에 도시된 바와 같은 구조로 형성하는 경우에, 상기 착색은 하소 결과물(100a)의 전체에 대하여 수행할 수도 있고, 생크부(110)에 해당하는 부분, 스토퍼(130)에 해당하는 부분, 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색할 수도 있다. 생크부(110)에 해당하는 부분, 스토퍼(130)에 해당하는 부분, 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색하는 경우에는 서로 다른 색상으로 착색할 수도 있고, 생크부(110)에 해당하는 부분은 착색하고, 스토퍼(130) 및 절삭날부(120)에 해당하는 부분은 착색하지 않을 수도 있으며, 이와 반대로 생크부(110)에 해당하는 부분은 착색을 하지 않고 스토퍼(130) 및 절삭날부(120)에 해당하는 부분에만 착색을 수행할 수도 있으며, 생크부(110)와 스토퍼(130)에 해당하는 부분은 착색하고, 절삭날부(120)에 해당하는 부분은 착색하지 않을 수도 있으며, 이와 반대로 생크부(110)와 스토퍼(130)에 해당하는 부분은 착색을 하지 않고 절삭날부(120)에 해당하는 부분에만 착색을 수행할 수도 있으며, 용도 및 필요 등에 따라 적절히 선택한다. 이때, 사용하는 색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), 회색을 나타내는 NiO, 상아색 또는 갈색을 나타내는 MnO₂, 녹색 또는 청색을 나타내는 CuO, 녹색 또는 흑색을 나타내는 Cr₂O₃, 연분홍색을 나타내는 Er₂O₃, 백색을 나타내는 Al₂O₃, 노란색을 나타내는 MoO₃, 노란색을 나타내는 CeO₂, 노란색을 나타내는 BaO, 오렌지색을 나타내는 V₂O₅, 흑색을 나타내는 V₂O₃, 흑색을 나타내는 CoO 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 색상, 산화물의 물리적 및 화학적 특성, 후속의 소결에 따른 산화물의 특성 변화 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 색상 산화물 용액을 만들기 위한 용매는 물(H₂O), 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜과 같은 알콜류 등일 수 있으며, 상온에서 휘발하지 않고 상기 색상 산화물을 용해시키지 않는 용매라는 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다.

임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따른 특정한 색을 갖게 하는 착색 공정이 이루어진 후에 건조 공정을 수행한다. 상기 건조는 상온 내지 200℃ 정도의 온도에서 10분∼48시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.

치과용 임플란트 드릴에 식립 깊이 등을 표시하기 위하여 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹 공정을 수행한다. 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹은 이전 단계에서 진행한 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따른 특정한 색과는 구별될 수 있게 다른 색상이 발현되게 한다. 이를 위하여 색상 산화물 용액을 이용하여 임플란트 드릴의 높이 정보를 나타내는데 필요한 마킹 작업을 진행한다. 임플란트 드릴의 높이에 따라 특정한 색을 마킹하는 공정은 하소 결과물(100a)에 색상 산화물 용액을 도포하는 방법 등을 사용할 수 있다. 상기 마킹 공정은 색상 산화물 용액을 도포하여 하소 결과물(100a)의 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 복수의 색상띠(또는 색상선)(140)를 형성하는 것이다. 이때, 사용하는 색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), 회색을 나타내는 NiO, 상아색 또는 갈색을 나타내는 MnO₂, 녹색 또는 청색을 나타내는 CuO, 녹색 또는 흑색을 나타내는 Cr₂O₃, 연분홍색을 나타내는 Er₂O₃, 백색을 나타내는 Al₂O₃, 노란색을 나타내는 MoO₃, 노란색을 나타내는 CeO₂, 노란색을 나타내는 BaO, 오렌지색을 나타내는 V₂O₅, 흑색을 나타내는 V₂O₃, 흑색을 나타내는 CoO 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 색상, 산화물의 물리적 및 화학적 특성, 후속의 소결에 따른 산화물의 특성 변화 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 색상 산화물 용액을 만들기 위한 용매는 물(H₂O), 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜과 같은 알콜류 등일 수 있으며, 상온에서 휘발하지 않고 상기 색상 산화물을 용해시키지 않는 용매라는 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다. 도 3 및 도 8은 하소 결과물(100a)에 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 복수의 색상띠(또는 색상선)(140)가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.

지르코니아 소재로 임플란트 드릴을 형성하는 경우에, 소결 후에는 표면에 마킹하는 적당한 방법이 없었으므로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 수단이 적당하지 않아 사용상의 애로점이 있을 수 있고, 드릴의 기능 및 구조에 따른 시각적인 구분 방법도 미흡하였다. 이를 해결하기 위하여 상술한 바와 같이 하소(calcination) 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 색을 착색하여 기능 및 구조에 따라 임플란트 드릴이 분류될 수 있도록 하고, 하소 후 소결 전에 색상 산화물 용액을 이용하여 하소 결과물의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 색상띠(140)을 형성함으로써 임플란트 드릴의 유효성을 증가시킬 수가 있다.

마킹 공정 후에 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 소결(2차 열처리) 공정을 수행한다. 상기 소결 공정은 1100∼1500℃ 정도의 소결 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 상기 소결 온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 소결은 산화 분위기(예컨대, 산소(O₂) 또는 공기(air) 분위기)에서 실시하는 것이 바람직하다.

소결 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 소결된 결과물을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 5∼15℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 도 4 및 도 9는 소결 공정 후에 복수의 색상띠(또는 색상선)(140)가 형성되어 있는 소결체(100b) 모습을 보여주는 도면이다.

소결된 결과물에 대하여 조직의 치밀도를 향상시키기 위해서 열간등방가압(Hot Isostatic Press; HIP) 공정을 수행하고, 후 열처리(3차 열처리) 공정을 수행할 수도 있다.

열간등방가압(HIP) 공정은 질소, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 아르곤(Ar) 가스를 사용한다. 열간등방가압(HIP) 공정은 챔버에 소결된 결과물을 장입한 후, 상기 챔버 내로 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 주입하고, 1300∼1500℃, 더욱 구체적으로는 1350∼1450℃ 정도의 온도에서 500∼2000기압, 더욱 구체적으로는 1000∼1500기압 정도의 압력으로 가압하여 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 열간등방가압(HIP) 공정은 10분∼6시간, 더욱 구체적으로는 30분∼2시간 정도 수행하는 것이 바람직하다.

상기 후 열처리(3차 열처리) 공정은 열간등방가압(HIP) 공정을 거친 결과물에 대하여 800∼1300℃, 더욱 구체적으로는 900∼1200℃ 정도의 온도에서 10분∼48간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 상기 후 열처리 공정은 산소(O₂), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 후 열처리 온도에서 일정 시간을 유지하게 되면 잔류하는 탄소(C) 성분이 제거되어 고순도의 지르코니아를 얻을 수가 있는 장점이 있다.

소결된 결과물(또는 열간등방가압 공정과 후 열처리 공정을 거친 경우에는 후 열처리된 결과물)을 목표하는 임플란트 드릴의 형상에 따라 연마한다. 상기 연마를 위해 캐드(computer-aided design; CAD)/캠(computer-aided manufacturing; CAM) 공정을 이용할 수도 있다. 연마에 의해 임플란트 드릴(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 생크부(110)와 절삭날부(120)가 형성되거나, 도 11에 도시된 바와 같이 생크부(110), 스토퍼(130) 및 절삭날부(120)가 형성된 구조를 갖게 된다. 도 5는 제1 예에 따라 연마에 의해 생크부(110)가 형성된 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 제1 예에 따라 연마에 의해 절삭날부(120)가 형성된 모습을 보여주는 도면이며, 도 10은 제2 예에 따라 연마에 의해 생크부(110)와 스토퍼(130)가 형성된 모습을 보여주는 도면이고, 도 11은 제2 예에 따라 연마에 의해 절삭날부(120)가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.

소결을 하고 나면 색상 산화물이 발현하여 색상을 띄게 되고, 이를 사용 목적에 맞는 형태의 드릴 형태로 연마하게 되면, 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 띠 모양의 형태를 갖는 색상띠(색상선)(140)가 존재하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴이 완성되게 된다. 또한, 이렇게 제조된 지르코니아 소재의 임플란트 드릴은 목적과 특성(또는 기능과 구조)에 따른 색을 가질 수도 있다.

<실시예 2>

도 2 내지 도 6은 제1 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 7 내지 도 11은 제2 예에 따라 임플란트 드릴을 형성하는 모습을 제조 공정에 따라 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따라 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 공정도이다.

도 2 내지 도 12를 참조하면, 임플란트 드릴(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 고속 회전 기구의 핸드피스(handpiece)에 결합하기 위한 생크부(shank)(110)와, 인공치아 치근에 해당하는 고정체(Fixture)를 매식하기 위해 치조골에 천공을 수행하는 부위인 절삭날부(120)를 포함한다. 임플란트 드릴(100)을 구성하는 생크부(110) 및 절삭날부(120)는 일체형으로 이루어질 수 있다. 생크부(110)는 2∼5mm 정도의 직경을 갖는 환봉 형상으로 이루어지면서 그 단부는 고속 회전 기구의 핸드피스(handpiece)에 결합이 용이한 형태로서 요홈이나 돌기부를 가질 수 있다. 절삭날부(120)는 치조골에 대한 천공을 수행하기 위해 환봉 형상을 스크류 형태(나선 형상)로 연마 가공되어 절삭날이 형성된 구조를 가질 수 있다. 절삭날부(120)는 직경의 크기가 2∼5mm 정도일 수 있다.

본 실시예에서는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때, 원료 배합 시에 색상 산화물을 이용하여 임플란트 드릴의 기능 및 구조에 따른 착색이 이루어지게 하고, 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 마킹을 수행하고, 소결 후에 연마 과정을 거쳐 임플란트 드릴을 제조한다.

치과용 임플란트 드릴은 그 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 목표하는 색상을 발현하는 색상 산화물을 준비한다. 상기 색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), 회색을 나타내는 NiO, 상아색 또는 갈색을 나타내는 MnO₂, 녹색 또는 청색을 나타내는 CuO, 녹색 또는 흑색을 나타내는 Cr₂O₃, 연분홍색을 나타내는 Er₂O₃, 백색을 나타내는 Al₂O₃, 노란색을 나타내는 MoO₃, 노란색을 나타내는 CeO₂, 노란색을 나타내는 BaO, 오렌지색을 나타내는 V₂O₅, 흑색을 나타내는 V₂O₃, 흑색을 나타내는 CoO 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 색상, 산화물의 물리적 및 화학적 특성, 후속의 소결에 따른 산화물의 특성 변화 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이와 같이 색상 산화물을 사용하게 되면, 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 필요한 착색이 이루어지게 할 수 있다. 상기 색상 산화물은 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.001∼20중량부를 준비하여 원료에 함유되게 하는 것이 바람직하다.

목표하는 형태(예컨대, 단면이 둥글거나 원형인 환봉 형태)로 성형하기 위한 몰드(mold)를 준비하고, 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료를 상기 몰드에 주입한다. 본 발명의 실시예에서는 원료 배합시에 원료 자체에 색상 산화물을 배합하여 특정한 색이 발현되도록 하는 것이다. 임플란트 드릴을 도 6에 도시된 바와 같은 구조로 형성하는 경우에, 몰드 전체에 지르코니아 분말과 착색을 위한 색상 산화물을 주입하여 최종적으로 제조되는 임플란트 드릴 전체가 착색되게 할 수도 있지만, 생크부(110)에 해당하는 부분과 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색할 수도 있다. 예컨대, 생크부(110)에 해당하는 부분과 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색하는 경우에, 착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 주입하고, 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하는 방법을 사용할 수 있으며, 생크부(110)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물과 절삭날부(120)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리할 수도 있으며, 생크부(110)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물과 절삭날부(120)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물의 배합 비율(또는 함량)을 서로 달리할 수도 있으며, 용도 및 필요 등에 따라 적절히 선택하여 색상 산화물을 주입한다. 또한, 임플란트 드릴을 도 11에 도시된 바와 같은 구조로 형성하는 경우에, 몰드 전체에 지르코니아 분말과 착색을 위한 색상 산화물을 주입하여 최종적으로 제조되는 임플란트 드릴 전체가 착색되게 할 수도 있지만, 생크부(110)에 해당하는 부분, 스토퍼(130)에 해당하는 부분, 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색할 수도 있다. 예컨대, 생크부(110)에 해당하는 부분, 스토퍼(130)에 해당하는 부분, 절삭날부(120)에 해당하는 부분을 구분하여 착색하는 경우에, 착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 주입하고, 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하는 방법을 사용할 수 있으며, 생크부(110)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 스토퍼(130)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 절삭날부(120)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리할 수도 있으며, 생크부(110)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 스토퍼(130)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 절삭날부(120)에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물의 배합 비율(또는 함량)을 서로 달리할 수도 있으며, 용도 및 필요 등에 따라 적절히 선택하여 색상 산화물을 주입한다. 이와 같이 색상 산화물을 지르코니아 분말과 함께 주입하게 되면, 하소 공정 다음에 별도로 착색을 하지 않더라도 소결이 이루어지게 되면 특정한 색상을 나타내게 된다. 이 경우에 치과용 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 할 수 있는 장점이 있다.

지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료가 주입된 몰드에 소정의 압력(예컨대, 1톤에서 3톤 사이의 압력)으로 프레스를 이용하여 목표하는 형태(예컨대, 환봉 형태)로 압축 성형하고, 성형된 결과물을 몰드로부터 탈형한다.

다음과 같이 슬립 캐스팅(slip casting) 방법을 이용하여 성형할 수도 있다. 예컨대, 목표하는 형상의 성형틀을 준비하고, 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료와 이장재를 상기 성형틀에 주입한 후, 성형된 결과물을 성형틀로부터 탈형한다. 상기 이장재는 물을 사용할 수 있으나, 물에만 국한되는 것은 아니고 알코올 등도 사용할 수 있다. 이때 상기 성형틀에 주입되는 원료의 비율과 이장재의 비율은 원료 30∼50중량%, 이장재 50∼70중량%의 비율을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 성형틀의 원료는 석고를 사용할 수 있으나 반드시 석고에 국한되는 것은 아니다. 성형틀로서 석고를 사용하는 경우에, 원료와 이장재의 혼합물을 성형틀에 주입하게 되면 성형틀은 수중에 현탁되어 있는 분체를 이장재와 함께 성형틀의 표면에 끌어당기고, 그때 끌어 당겨진 이장재가 석고 안으로 확산 흡수되고, 성형틀의 표면에 수분이 적은 혼합물층이 형성되게 된다. 시간이 지나면 이 혼합물층은 단단하게 되고 정치시간이 길어짐에 따라 혼합물층은 두꺼워지게 되어 원하는 형상을 가지게 된다.

성형된 결과물에 대하여 내부의 균일한 밀도 분포를 유지하기 위하여 냉간정수압(Cold Isotropic Press; CIP) 공정을 수행할 수도 있다. 상기 냉간정수압(CIP)은 압축 성형된 결과물에 대하여 10∼300MPa 범위의 압력으로 1∼120분 동안 인가되는 것이 바람직하다.

성형된 결과물(또는 탈지 공정 후의 결과물)을 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 하소(1차 열처리) 공정을 수행한다. 상기 하소 공정은 800∼1100℃ 정도의 하소 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 상기 하소 온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 하소는 산화 분위기(예컨대, 산소(O₂) 또는 공기(air) 분위기)에서 실시하는 것이 바람직하다. 하소 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 하소된 결과물을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 5∼15℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 상기 하소 공정에서 잔류하는 바인더는 태워져서 제거되게 된다. 도 2 및 도 7은 환봉 형태의 하소 결과물(100a)을 보여주는 도면이다.

임플란트 시술시에 사용되는 임플란트 드릴은 식립 깊이 등을 표시하기 위하여 표면에 레이저 마킹을 하게 되는데, 지르코니아 소재의 임플란트 드릴의 경우 레이저 마킹을 하게 되면 지르코니아 소재의 특성상 내부 크랙이 발생하거나 강도가 급격하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 때, 하소 후에 색상 산화물 용액을 이용하여 마킹을 수행하며, 소결 후에 연마 과정을 거쳐 임플란트 드릴을 제조하며, 이러한 과정을 통하여 임플란트 드릴을 제조하게 되면 강도 저하 없이 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 수 있다.

치과용 임플란트 드릴에 식립 깊이 등을 표시하기 위하여 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹 공정을 수행한다. 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹은 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따른 특정한 색과는 구별될 수 있게 다른 색상이 발현되게 한다. 이를 위하여 색상 산화물 용액을 이용하여 임플란트 드릴의 높이 정보를 나타내는데 필요한 마킹 작업을 진행한다. 임플란트 드릴의 높이에 따라 특정한 색을 마킹하는 공정은 하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하는 방법 등을 사용할 수 있다. 상기 마킹 공정은 색상 산화물 용액을 도포하여 하소 결과물(110a)의 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 복수의 색상띠(또는 색상선)(140)를 형성하는 것이다. 이때, 사용하는 색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), 회색을 나타내는 NiO, 상아색 또는 갈색을 나타내는 MnO₂, 녹색 또는 청색을 나타내는 CuO, 녹색 또는 흑색을 나타내는 Cr₂O₃, 연분홍색을 나타내는 Er₂O₃, 백색을 나타내는 Al₂O₃, 노란색을 나타내는 MoO₃, 노란색을 나타내는 CeO₂, 노란색을 나타내는 BaO, 오렌지색을 나타내는 V₂O₅, 흑색을 나타내는 V₂O₃, 흑색을 나타내는 CoO 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 색상, 산화물의 물리적 및 화학적 특성, 후속의 소결에 따른 산화물의 특성 변화 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 색상 산화물 용액을 만들기 위한 용매는 물(H₂O), 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜과 같은 알콜류 등일 수 있으며, 상온에서 휘발하지 않고 상기 색상 산화물을 용해시키지 않는 용매라는 그 사용에 제한이 있는 것은 아니다. 도 3 및 도 8은 하소 결과물(100a)에 길이에 수직한 방향으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 복수의 색상띠(또는 색상선)(140)가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.

지르코니아 소재로 임플란트 드릴을 형성하는 경우에, 소결 후에는 표면에 마킹하는 적당한 방법이 없었으므로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 수단이 적당하지 않아 사용상의 애로점이 있을 수 있고, 드릴의 기능 및 구조에 따른 시각적인 구분 방법도 미흡하였다. 이를 해결하기 위하여 상술한 바와 같이 원료 배합 시에 색상 산화물을 이용하여 착색이 이루어게 하여 기능 및 구조에 따라 임플란트 드릴이 분류될 수 있도록 하고, 하소 후 소결 전에 색상 산화물 용액을 이용하여 하소 결과물(100a)의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 색상띠(140)를 형성함으로써 임플란트 드릴의 유효성을 증가시킬 수가 있다.

이와 같이 제조된 지르코니아 소재의 임플란트 드릴은 내화학성 및 내부식성이 우수하고, 생체 불활성소재이기 때문에 알러지 현상과 같은 부작용이 없고, 내마모성이 우수하여 매식 작업 시에 절삭 효율이 우수하며, 마찰계수가 낮아 마찰열이 적게 발생하여 골조직에 대한 2차 피해가 억제되는 등의 우수한 장점이 있다. 임플란트 드릴의 특성 및 작용에 따른 표시 기능이 떨어지는 점을 보완하기 위하여 임플란트 드릴 자체에 특정한 색상 산화물을 통하여 색상을 구현하고, 상술한 바와 같이 임플란트 드릴의 제조 공정 중에 간단한 방법으로 높이(또는 깊이) 정보를 나타내는 마킹을 함으로써 임플란트 드릴 자체의 기계적인 강도 저하 및 기타 물성치의 저하 없이 지르코니아 소재의 임플란트 드릴을 제조할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100: 임플란트 드릴
110: 생크부
120: 절삭날부
130: 스토퍼
140: 색상띠

Claims

지르코니아 분말을 포함하는 원료를 몰드에 주입하여 성형하거나, 지르코니아 분말을 포함하는 원료를 이장재와 함께 성형틀에 주입하여 성형하는 단계;
성형된 결과물을 하소하는 단계;
하소 결과물에 색상 산화물 용액을 도포하여 상기 하소 결과물의 길이에 수직한 방향에 높이 정보를 나타내는 복수의 색상띠를 형성하는 마킹 공정을 수행하는 단계;
마킹이 이루어진 결과물을 소결하는 단계; 및
소결된 결과물을 연마하여 생크부와 절삭날부를 포함하는 임플란트 드릴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 마킹 공정을 수행하는 단계 전에,
임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하기 위하여 하소 결과물에 대하여 색상 산화물 용액을 이용하여 착색하는 단계를 더 포함하며,
상기 착색은 상기 마킹 공정에 의해 형성되는 색상띠와 다른 색상을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 착색은 생크부에 해당하는 부분과, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 수행하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제3항에 있어서, 치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마하며,
상기 착색은 생크부에 해당하는 부분, 스토퍼에 해당하는 부분, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 원료는 색상을 발현하는 색상 산화물을 더 포함하며,
상기 색상 산화물은 상기 원료에 상기 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.001∼20중량부 함유되고,
상기 원료에 함유된 색상 산화물에 의해 임플란트 드릴의 기능 및 특색에 따라 특정한 색을 갖게 하는 착색이 이루어지며,
상기 착색은 상기 마킹 공정에 의해 형성되는 색상띠와 다른 색상을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제6항에 있어서, 생크부에 해당하는 부분과 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색하기 위하여,
착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료를 주입하고 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하거나,
생크부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물과, 절삭날부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제6항에 있어서, 치조골에 대한 천공이 수행되는 과정에서 천공이 더 이상 진행되지 않게 하기 위한 스토퍼가 상기 생크부와 상기 절삭날부 사이에 구비되게 소결된 결과물을 연마하며,
생크부에 해당하는 부분, 스토퍼에 해당하는 부분, 절삭날부에 해당하는 부분을 구분하여 착색하기 위하여,
착색하려는 부분에 해당하는 몰드 부분에 지르코니아 분말과 색상 산화물을 포함하는 원료를 주입하고, 착색하지 않으려는 부분에 해당하는 몰드 부분에는 지르코니아 분말을 포함하는 원료가 주입되게 하면서 색상 산화물이 주입되지 않게 하거나,
생크부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 스토퍼에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물, 절삭날부에 해당하는 부분의 몰드에 주입하는 색상 산화물을 서로 달리하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항, 제3항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 색상 산화물은 적색 산화철(Fe₂O₃), 황색 산화철(Fe₂O₃), NiO, MnO₂, CuO, Cr₂O₃, Er₂O₃, Al₂O₃, MoO₃, CeO₂, BaO, V₂O₅ 및 CoO 중에서 선택된 1종 이상의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 하소하는 단계 전에,
성형된 결과물에 대하여 내부의 균일한 밀도 분포를 유지하기 위하여 냉간정수압 공정을 수행하는 단계를 더 포함하며,
냉간정수압은 성형된 결과물에 대하여 10∼300MPa 범위의 압력으로 인가되게 하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 원료에 유기물 바인더가 더 함유되어 있고,
상기 유기물 바인더는 상기 지르코니아 분말 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부 혼합되어 있으며,
상기 하소하는 단계 전에,
성형된 결과물에서 유기물 바인더를 제거하기 위한 탈지 공정을 수행하는 단계를 더 포함하며,
상기 탈지 공정은 400∼800℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 소결 후 상기 연마 전에,
불활성 가스 분위기에서 열간등방가압(Hot Isostatic Press) 공정을 수행하는 단계; 및
열간등방가압(HIP) 공정을 거친 결과물에 대하여 800∼1300℃의 온도에서 후 열처리 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 하소는 산화 분위기에서 800∼1100℃의 온도에서 수행하고,
상기 소결은 산화 분위기에서 1100∼1500℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 지르코니아 소재의 임플란트 드릴 제조방법.