KR101954992B1

KR101954992B1 - 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형

Info

Publication number: KR101954992B1
Application number: KR1020180051451A
Authority: KR
Inventors: 김기수
Original assignee: 주식회사 리더스덴탈
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2019-03-06

Abstract

본 발명은 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조 방식으로 제조하거나 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조함에 있어서 3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하되, 광경화성 수지의 보철물 모형의 열변형에 의한 주형의 파손을 방지하도록 구성함으로써, 주형 제작 및 치과 보철물 제조에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하도록 구성된 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형이 개시된다.

Description

치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형 {Manufactuing method of dental prosthesis and Mold therefor}

본 발명은 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형에 관한 것으로서, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조 방식으로 제조하거나 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조함에 있어서 3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하되, 광경화성 수지의 보철물 모형의 열변형에 의한 주형의 파손을 방지하도록 구성함으로써, 주형 제작 및 치과 보철물 제조에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하도록 구성된 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형에 관한 것이다.

치아 또는 치과 관련 조직의 인공적인 대체물을 치과 보철물(齒科補綴物, Dental prosthesis)이라고 한다. 치과 보철물에는 착탈가능한 의치와 착탈할 수 없는 크라운과 브리지가 있다.

치과 보철물의 소재로서는 중합체(polymers), 금속, 합금(alloys), 세라믹(ceramics), 복합재료(composite materials) 등이 사용되며, 일반적으로 금(gold)과 같은 귀금속 소재, 니켈-크롬 합금 또는 코발트-크롬 합금과 같은 비귀금속 합금 소재, 세라믹 소재가 널리 사용된다.

금이나 비귀금속 합금 소재를 이용하여 치과 보철물을 제작하는 경우, 종래에는 로스트 왁스법(Lost Wax Process)이 널리 사용되었다.

로스트 왁스법은 정밀주조법의 일종으로, 왁스로 제작한 보철물 모형을 거푸집에 넣고 매몰재를 채워 경화시킨 후, 열을 가하는 소환 과정을 통해 왁스를 녹여 왁스가 차지했던 보철물 모형 형상의 공동(空洞)으로 주형을 구성하고, 주형 내부에 용융 금속을 주입하고 냉각하여 치과 보철물을 제작하는 방식이다.

그러나, 로스트 왁스법은 복잡한 형상품, 가공하기 어려운 치과 보철물의 주조에 널리 활용되고 있으나, 보철물 모형을 왁스로 형성하는 과정이 수작업으로 이뤄지므로 생산성이 낮다는 한계점이 있었다.

한편, 3D 스캐너 기술의 발달에 힘입어, 치과 보철물 제작에도 3D 스캐너를 이용한 제작 방법이 도입되었다. 3D 스캐너를 이용한 치과 보철물의 제작 과정은 다음과 같이 이뤄질 수 있다.

3D 구강 스캐너를 이용하여 환자의 구강 상태 데이터를 수득하고, 기공소에서 캐드캠을 이용하여 치과 보철물의 형상 데이터를 생성하고, 지르코니아와 같은 생체친화성 재료를 밀링하여 치과 보철물을 제작하는 방식이다.

그러나, 3D 스캐너를 이용한 상기 방법은 기계 가공 방식을 취하므로 금속 소재에 적용하기에 용이하지 않다는 점과, 복잡한 형상을 갖는 치과 보철물에 적용하기에 용이하지 않다는 한계점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-0979695 (2010년08월27일 등록) 대한민국 등록특허 10-0644216 (2006년11월02일 등록) 대한민국 등록특허 10-1658079 (2016년09월09일 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조 방식으로 제조하거나 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조함에 있어서 3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하되, 광경화성 수지의 보철물 모형의 열변형에 의한 주형의 파손을 방지하도록 구성함으로써, 주형 제작 및 치과 보철물 제조에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하도록 구성된 치과 보철물 제조방법 및 이를 위한 주형을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조로 제조하는 방법으로서, 1) 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형을 수득하는 단계; 2) 스프루 핀(sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형을 원추대에 고정하는 단계; 3) 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재를 설치하는 단계; 4) 주조용 링을 상기 원추대에 결합하는 단계; 5) 상기 주조용 링의 내부에 인산염계 매몰재를 채워 넣어 상기 매몰재가 상기 보철물 모형과 상기 금속 보강재를 둘러싸도록 하는 단계; 6) 상기 매몰재를 경화하여 주형을 형성하는 단계; 7) 상기 주형을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성하는 단계; 및 8) 용융 금속을 가열 상태의 주형에 주입하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 보강재는, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법이 개시된다.

바람직하게, 상기 치과용 비귀금속 합금은 Ni-Cr 합금 또는 Co-Cr 합금인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광경화성 수지는 아크릴계 UV 경화 수지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광경화성 수지는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물로 조성된 UV 경화 수지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 주형의 소환 온도는 600~1030℃ 인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 양단에 절곡부가 형성된 와이어인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 적어도 2 이상의 관통홀이 형성된 판재인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측면을 둘러싸는 형태로 형성된 원통형 와이어 메쉬인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 판 형태를 갖는 와이어 메쉬인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 스테인레스 스틸 소재인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 왁스로 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 지지핀을 개재하여 왁스로 부착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 보강재는 2 이상의 절곡부가 형성되고 일측으로 연장부를 갖는 와이어이며, 상기 원추대의 상부면에 상기 연장부의 일단이 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조로 제조하는 과정에서 사용하는 주형으로서, 인산염계 매몰재가 경화하여 형성된 주형 본체; 광경화성 수지가 경화 형성된 것으로서 상기 주형 본체에 매립된 보철물 모형; 및 상기 보철물 모형의 외측 위치에서 상기 주형 본체에 매립된 금속 보강재;를 포함하며, 상기 금속 보강재는, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조용 주형이 개시된다.

본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조하는 방법으로서, 1) 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형을 수득하는 단계; 2) 스프루 핀(sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형을 원추대에 고정하는 단계; 3) 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재를 설치하는 단계; 4) 주조용 링을 상기 원추대에 결합하는 단계; 5) 상기 주조용 링의 내부에 인산염계 매몰재를 채워 넣어 상기 매몰재가 상기 보철물 모형과 상기 금속 보강재를 둘러싸도록 하는 단계; 6) 상기 매몰재를 경화하여 주형을 형성하는 단계; 7) 상기 주형을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성하는 단계; 및 8) 세라믹 소재를 가열 상태의 주형에 프레스 주입하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 보강재는, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법이 개시된다.

바람직하게, 상기 치과용 세라믹은 lithium disilicate glass-ceramic 또는 leucite-reinforced glass-ceramic 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조하는 과정에서 사용하는 주형으로서, 인산염계 매몰재가 경화하여 형성된 주형 본체; 광경화성 수지가 경화 형성된 것으로서 상기 주형 본체에 매립된 보철물 모형; 및 상기 보철물 모형의 외측 위치에서 상기 주형 본체에 매립된 금속 보강재;를 포함하며, 상기 금속 보강재는, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조용 주형이 개시된다.

이와 같은 본 발명은, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조 방식으로 제조하거나 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조함에 있어서 3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하되, 광경화성 수지의 보철물 모형의 열변형에 의한 주형의 파손을 방지하도록 구성함으로써, 주형 제작 및 치과 보철물 제조에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법에 사용되는 주조용 링과 원추대를 예시한 사시도,
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법의 금속 보강재 설치 상태를 예시한 단면 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법의 모식도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법에 사용되는 금속 보강재의 예시도,
도 5a 및 도 5b는 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하되 금속 보강재를 설치하지 않은 비교예의 치과 보철물 제조방법에 의해 소환되어 파손이 발생된 주형과 주조물의 예시 사진,
도 6a 및 도 6b는 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하되 금속 보강재를 설치한 본 발명의 치과 보철물 제조방법에 의해 소환된 주형과 주조물의 예시 사진,
도 7 내지 도 12은 본 발명의 실시예에 따른 금속 보강재의 설치 상태 예시 사진이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법에 사용되는 주조용 링과 원추대를 예시한 사시도, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법의 금속 보강재 설치 상태를 예시한 단면 모식도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법의 모식도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 치과 보철물 제조방법에 사용되는 금속 보강재의 예시도이다.

본 실시예의 치과 보철물 제조방법은, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조 방식으로 제조함에 있어서 3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하되, 광경화성 수지의 보철물 모형의 열변형에 의한 주형의 파손을 방지하도록 구성된다.

본 실시예에서 사용되는 치과용 비귀금속 합금은 Ni-Cr(니켈-크롬) 합금 또는 Co-Cr(코발트-크롬) 합금일 수 있다. 이러한 치과용 비귀금속 합금은 금(gold) 합금에 비해 높은 용융점을 가지므로 주조 온도가 높다. 이로 인해, 치과용 비귀금속 합금의 주형을 가열 소환하는 온도도 금 합금에 비해 높다.

Ni-Cr 합금 또는 Co-Cr 합금을 포함하는 치과용 비귀금속 합금은 합금의 높은 용융점을 고려하여 고온에서도 주조체를 오염시키지 않는 인산염계 매몰재를 사용하며, 주형(M)의 소환 온도는 750~1030℃ 범위로 한다. 일반적으로 Ni-Cr 합금은 대략 750~900℃에서 소환하며, Co-Cr 합금은 1000℃ 정도에서 소환한다.

그런데, 고온에서 용융이나 열분해 제거가 용이하게 이뤄지는 통상의 왁스를 이용하여 보철물 모형을 제작하는 경우에는 상기와 같은 고온의 소환 온도에서도 문제가 없지만, 광경화성 수지로 보철물 모형을 제작하는 경우에는 고온 환경에서 보철물 모형이 열팽창이 발생하고 열분해가 왁스에 비해 원활하게 이뤄지지 못하는 특성으로 인해, 열팽창된 보철물 모형이 경화된 매몰재에 응력을 가해 주형의 크랙 발생의 원인이 될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 점을 감안하여 금속 보강재를 이용하여 주형의 손상을 방지하도록 한다.

한편, 일반적으로 금 합금은 낮은 용융점으로 인해 석고계 매몰재를 이용하여 주조를 하는데, 석고계 매몰재의 경우 700℃ 이상으로 가열하면 산화칼슘(CaO)과 이산화황(SO2) 및 산소로 분해되어 금 주조체를 오염시키기 때문에 700℃ 이상으로 가열하지 않는 것이 일반적이다.

3D 프린터로 제작된 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하여 주형을 형성하는 경우에는 보철물 모형의 열분해가 왁스에 비해 고온에서 발생하므로, 주형을 가열 소환하는 온도가 왁스를 사용하는 경우에 비해 높아야 하며 이를 고려하여 석고계 매몰재가 아닌 인산염계 매몰재를 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 실시예에서는 금 합금과 같은 치과용 귀금속 합금에 대해서 인산염계 매몰재를 사용하며 광경화성 수지의 보철물 모형이 열분해되는 온도까지 가열 소환 온도를 부여한다. 다만, 금 합금과 같은 치과용 귀금속 합금에 대해서는 인산염계 매몰재를 사용하더라도 금속 용융 온도가 상대적으로 낮은 점을 감안하여 주형(M)의 소환 온도를 소환 온도는 600~1030℃ 범위로 한다.

S1단계에서는, 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형(2)을 수득한다.

일예로, 3D 프린팅을 위한 구강 데이터는 3D 구강 스캐너를 이용하여 환자의 구강을 스캔하는 방식으로 수득할 수 있으며, 보철물 모형(2) 제작용 3D 데이터는 다양한 상용 CAD 제품으로 수득할 수 있다.

보철물 모형(2)을 3D 프린터를 이용하여 제작하는 경우, 기존의 왁스를 수작업으로 조각하는 경우에 비해 구강 데이터 및 보철물 모형(2) 제작용 3D 데이터를 얻는 과정이 간단하고, 보철물 모형 제작 시간을 상당히 단축시킬 수 있으며, 제작 오류가 적다는 장점이 있다.

상기 광경화성 수지는 아크릴계 UV 경화 수지이거나, 또는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물로 조성된 UV 경화 수지일 수 있다.

이러한 종류의 UV 경화 수지는 3D 프린터를 이용한 정밀 제작물의 프린팅에 최근 널리 사용되고 있다.

S2단계에서는, 스프루 핀(24,sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형(2)을 원추대(20,22)에 고정한다.

스프루 핀(24)의 역할은 매몰 시 보철물 모형(2)의 고정, 매몰 후 소환 시에 열분해 내지 용융된 수지가 빠져 나오는 통로 역할, 주형에 용융 금속이 주입되기 위한 통로 역할을 한다.

S3단계에서는, 상기 보철물 모형(2)의 외측, 상기 원추대(20,22)의 상부면 측, 주조용 링(10,casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재(30)를 설치한다.

상기 금속 보강재(30)는, 상기 주형(M)의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형(2)의 열팽창 응력(A1)에 대응하여 반대 방향의 인장력(A2)을 주형(M)에 제공하는 구조로 설치된다.

일예로, 상기 금속 보강재(30)는 양단에 절곡부(34a,34b)가 형성된 와이어 형태로 제작될 수 있다. (도 4의 a 참조)

다른예로, 상기 금속 보강재(130)는 적어도 2 이상의 관통홀(134)이 형성된 판재 형태로 제작될 수 있다. (도 4의 b 참조)

다른예로, 상기 금속 보강재(230)는 상기 보철물 모형(2)의 외측면을 둘러싸는 형태로 형성된 원통형 와이어 메쉬 형태로 제작될 수 있다. (도 4의 c 참조)

다른예로, 상기 금속 보강재(330)는 판 형태를 갖는 와이어 메쉬로 제작될 수 있다. (도 4의 d 참조)

상기와 같은 금속 보강재(30,130,230,330)의 공통점은 보철물 모형(2)의 열팽창 응력(A1) 방향에 대략 수직 방향을 갖는 매몰재 결합 부위(절곡부 34a,34b, 관통홀 134, 메쉬의 격자형 구조)를 갖는다는 것이다.

상기와 같은 매몰재 결합 부위(절곡부 34a,34b, 관통홀 134, 메쉬의 격자형 구조)는 경화된 매몰재에 앵커(anchor)와 같이 박힘 결합된 상태를 이루므로, 광경화성 수지로 된 보철물 모형(2)이 소환 시에 열팽창하더라도 열팽창에 의한 응력을 금속 보강재(30,130,230,330)의 인장력으로 상쇄시키는 효과를 제공하며, 소환 중인 주형의 파손을 방지하는 효과를 제공한다.

한편, 상기 금속 보강재(30''')는 2 이상의 절곡부(34a''',34b''')가 형성되고 일측으로 연장부를 갖는 와이어 형태로 제작될 수 있다. (도 4의 e 참조)

이러한 구성을 취하는 경우, 고무 등의 소재로 제작된 상기 원추대(20)의 상부면에 상기 연장부의 일단이 삽입 고정될 수 있다. (도 2e 참조)

도 7 내지 도 12은 본 발명의 실시예에 따른 금속 보강재의 설치 상태 예시 사진로서, 상술한 본 실시예의 금속 보강재의 실제 제작품들을 예시하고 있다.

바람직하게, 내부식성 등을 고려하여 상기 금속 보강재(30)는 스테인레스 스틸 소재가 사용되는 것이 좋으며, 다만 일반 스틸 소재가 사용되는 것을 제한하지는 않는다.

일예로, 상기 금속 보강재(30)는 상기 보철물 모형(2)의 외측, 상기 원추대(20,22)의 상부면 측, 주조용 링(10,casting ring)의 내측면(12) 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 왁스(4)로 부착된다. 도 2a, 도 2b, 도 2d에는 이러한 부착 상태를 각각 예시하였다. 왁스(4)는 소환 과정에서 용융/분해 제거되므로 부착용 소재로 사용되기에 적합하지만, 유사한 기능을 제공하는 다른 소재가 있다면 부착용 소재로 사용될 수 있음은 물론이다.

다른예로, 상기 금속 보강재(30)는 상기 보철물 모형(2)의 외측, 상기 원추대(20,22)의 상부면 측, 주조용 링(10,casting ring)의 내측면(12) 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 지지핀(33)을 개재하여 왁스(4')로 부착된다.

지지핀(33)을 사용하면 보철물 모형(2)의 형상에 제한받지 않고 더욱 다양한 위치에 금속 보강재(30)를 설치할 수 있다. 도 2c는 이러한 부착 상태를 예시한다. 일예로, 지지핀(33)은 스프루 핀(24)의 소재를 적당한 길이로 절단하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 원추대(20,22)의 상부면에 왁스(4'')로 고정할 수 있다.

금속 보강재(30)의 설치 방향은 보철물 모형(2)의 형상을 고려하여 소환 시에 열팽창이 발생할 가능성이 있는 가로 방향 또는 세로 방향, 사선 방향에 맞추어 결정한다. 보철물 모형(2)의 형상 중 특히 길이가 긴 방향이 열팽창 정도가 클 수 있으므로 이러한 방향의 열팽창을 상쇄하도록 금속 보강재(30)가 설치되는 것이 좋다. 또한, 하나의 보철물 모형(2)에 여러 방향을 갖는 다수의 금속 보강재(30)를 부착해도 된다.

S4단계에서는, 주조용 링(10)을 상기 원추대(20,22)에 결합한다.

S5단계에서는, 상기 주조용 링(10)의 내부에 인산염계 매몰재(50)를 채워 넣어 상기 매몰재(50)가 상기 보철물 모형(2)과 상기 금속 보강재(30)를 둘러싸도록 한다.

상술한 바와 같이, 인산염계 매몰재(50)는 높은 용융점을 갖는 Ni-Cr 합금 또는 Co-Cr 합금 등의 치과용 비귀금속 합금의 주조를 위한 매몰재로 널리 사용된다.

일예로, 인산염계 매몰재(50)는 Cristobalite, Ammonium phosphate, Magnesium oxide 분말과, Distilled water, Colloidal silica 를 혼합하여 제조한다. 인산염계 매몰재에 대한 상세한 규격은 ISO 15912:2016 등에 규정된 내용이 참조될 수 있다.

S6단계에서는, 상기 매몰재(50)를 경화하여 주형(M)을 형성한다.

S7단계에서는, 상기 주형(M)을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형(2)을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성한다.

소환(burnout)은 보철물 모형(2)을 완전히 제거하여 정확한 공동을 만들고 주형을 적절히 열팽창시켜 주조 수축을 보상하고, 주형의 온도를 높여 용융 금속의 유입 시 냉각 및 응고에 의한 주조 실패를 방지하기 위해 전기로 안에서 서서히 가열시키는 과정을 말한다.

인산염계 매몰재의 소환은 석고계 매몰재보다 시간이 오래 걸리기 때문에 시간을 단축하고자 2단계 가열방법을 사용하기도 한다. 열팽창량이 큰 매몰재는 소환시에, 특히 팽창이나 수축이 급격히 일어나는 온도범위에서 서서히 가열하여야 크랙이 발생하는 것을 막을 수 있다. 따라서 일반적으로는 전기로에서 서서히 가열하며, 경우에 따라 2-단계 소환법을 사용하는데 200~300℃의 온도에서 30분 이상 계류시킨 후 소환을 할 수도 있다.

S8단계에서는, 용융 금속을 가열 상태의 주형(M')에 주입한다.

주형이 주조 온도에 도달하면 합금을 녹여 주형 공동으로 주입한다. 치과용 합금 주조에서는 일반적으로 원심주조법을 사용한다. 전기로에서 가열된 주형을 꺼내서 원심 주조기에 위치시킨 후 원심주조기를 회전하여 용융된 합금을 주입한다. 용융 금속 주입 후 비귀금속 합금은 급냉하면 금속이 단단해지므로 실온에서 천천히 냉각시킨다. 후공정으로 주조체의 연마가 이뤄질 수도 있다.

한편, 본 실시예에 따르면, 치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조로 제조하는 과정에서 사용하는 주형(M)이 개시된다.

본 실시예의 주형은, 인산염계 매몰재(50)가 경화하여 형성된 주형 본체(M); 광경화성 수지가 경화 형성된 것으로서 상기 주형 본체(M)에 매립된 보철물 모형(2); 및 상기 보철물 모형(2)의 외측 위치에서 상기 주형 본체(M)에 매립된 금속 보강재(30);를 포함하며, 상기 금속 보강재(30)는, 상기 주형(M)의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형(2)의 열팽창 응력(A1)에 대응하여 반대 방향의 인장력(A2)을 주형(M)에 제공하는 구조로 설치된다.

한편, 본 실시예의 치과 보철물 제조방법은, 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조할 때에도 적용할 수 있다.

상기 치과용 세라믹은 lithium disilicate glass-ceramic 또는 leucite-reinforced glass-ceramic 일 수 있다. Lithium disilicate glass-ceramic는 상품명 "e.max(Ivoclar Vivadent AG 제조)"로 널리 알려져 있고, leucite-reinforced glass-ceramic는 상품명 "Empress(Ivoclar Vivadent AG 제조)"로 널리 알려져 있다.

치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조할 때에도 상술한 주조법과 유사한 구조의 주형을 사용하며, 이러한 주형에도 본 발명이 적용될 수 있다. 프레스 방법에서는 반고체 상태의 세라믹 소재를 소환 상태의 주형에 프레스로 가압하여 주입한다.

S11단계에서는, 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형(2)을 수득한다.

S12단계에서는, 스프루 핀(24,sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형(2)을 원추대(20,22)에 고정한다.

S13단계에서는, 상기 보철물 모형(2)의 외측, 상기 원추대(20,22)의 상부면 측, 주조용 링(10,casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재(30)를 설치한다.

S14단계에서는, 주조용 링(10)을 상기 원추대(20,22)에 결합한다.

S15단계에서는, 상기 주조용 링(10)의 내부에 인산염계 매몰재(50)를 채워 넣어 상기 매몰재(50)가 상기 보철물 모형(2)과 상기 금속 보강재(30)를 둘러싸도록 한다.

S16단계에서는, 상기 매몰재(50)를 경화하여 주형(M)을 형성한다.

S17단계에서는, 상기 주형(M)을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형(2)을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성한다.

S18단계에서는, 세라믹 소재를 가열 상태의 주형(M')에 프레스 주입한다.

상술한 실시예와 동일하게, 상기 금속 보강재(30)는, 상기 주형(M)의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형(2)의 열팽창 응력(A1)에 대응하여 반대 방향의 인장력(A2)을 주형(M)에 제공하는 구조로 설치된다.

한편, 본 실시예에 따르면, 치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조하는 과정에서 사용하는 주형(M)이 개시된다.

도 5a 및 도 5b는 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하되 금속 보강재를 설치하지 않은 비교예의 치과 보철물 제조방법에 의해 소환되어 파손이 발생된 주형과 주조물의 예시 사진이다.

도 6a 및 도 6b는 광경화성 수지의 보철물 모형을 이용하되 금속 보강재를 설치한 본 발명의 치과 보철물 제조방법에 의해 소환된 주형과 주조물의 예시 사진이다.

보철물 모형은 아크릴계 UV 경화 수지를 3D 프린터로 출력하여 수득하였다.

주조물은 치과용 비귀금속 합금인 Ni-Cr 합금을 사용하고 매몰재는 인산염계 매몰재가 사용되었으며, 소환 온도는 주조 직전의 최종 온도로서 850℃로 가열되었다.

도 5a에서 확인되듯이 금속 보강재를 설치하지 않은 비교예의 경우 소환 후의 주조물에 크랙이 발생하고, 도 5b에서 확인되듯이 최종 주조물이 보철물 모형의 테두리를 따라 형성된 크랙 부분으로 용탕이 흘러들어가 비정상적인 형상으로 주조물이 수득되었다.

도 6a에서 확인되듯이 금속 보강재를 설치한 본 발명예의 경우 소환 후의 주조물에 크랙이 발생하지 않고, 도 6b에서 확인되듯이 최종 주조물이 보철물 모형과 동일하게 깨끗한 형상을 갖도록 주조물이 수득되었다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

2: 보철물 모형
10: 주조용 링
20,22: 원추대
24: 스프루 핀
30: 금속 보강재
50: 매몰재
M: 주형(또는 주형 본체)
A1: 열팽창 응력
A2: 보철물 모형의 인장력

Claims

치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조로 제조하는 방법으로서,
1) 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형을 수득하는 단계;
2) 스프루 핀(sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형을 원추대에 고정하는 단계;
3) 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재를 설치하는 단계;
4) 주조용 링을 상기 원추대에 결합하는 단계;
5) 상기 주조용 링의 내부에 인산염계 매몰재를 채워 넣어 상기 매몰재가 상기 보철물 모형과 상기 금속 보강재를 둘러싸도록 하는 단계;
6) 상기 매몰재를 경화하여 주형을 형성하는 단계;
7) 상기 주형을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성하는 단계; 및
8) 용융 금속을 가열 상태의 주형에 주입하는 단계;를 포함하되,
상기 금속 보강재는, 적어도 일부의 부위가 상기 경화된 매몰재에 박힘 결합된 상태를 이루며, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 치과용 비귀금속 합금은 Ni-Cr 합금 또는 Co-Cr 합금인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 광경화성 수지는 아크릴계 UV 경화 수지인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 광경화성 수지는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물로 조성된 UV 경화 수지인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 주형의 소환 온도는 600~1030℃ 인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 양단에 절곡부가 형성된 와이어인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 적어도 2 이상의 관통홀이 형성된 판재인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측면을 둘러싸는 형태로 형성된 원통형 와이어 메쉬인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 판 형태를 갖는 와이어 메쉬인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 스테인레스 스틸 소재인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 왁스로 부착되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 지지핀을 개재하여 왁스로 부착되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 2 이상의 절곡부가 형성되고 일측으로 연장부를 갖는 와이어이며, 상기 원추대의 상부면에 상기 연장부의 일단이 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
치과용 귀금속 또는 비귀금속 합금으로 된 치과 보철물을 주조로 제조하는 과정에서 사용하는 주형으로서,
인산염계 매몰재가 경화하여 형성된 주형 본체;
광경화성 수지가 경화 형성된 것으로서 상기 주형 본체에 매립된 보철물 모형; 및
상기 보철물 모형의 외측 위치에서 상기 주형 본체에 매립된 금속 보강재;를 포함하며,
상기 금속 보강재는, 적어도 일부의 부위가 상기 경화된 매몰재에 박힘 결합된 상태를 이루며, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조용 주형.
치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조하는 방법으로서,
1) 3D 프린터를 이용하여 광경화성 수지의 보철물 모형을 수득하는 단계;
2) 스프루 핀(sprue pin)을 이용하여 상기 보철물 모형을 원추대에 고정하는 단계;
3) 상기 보철물 모형의 외측, 상기 원추대의 상부면 측, 주조용 링(casting ring)의 내측면 측 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상의 금속 보강재를 설치하는 단계;
4) 주조용 링을 상기 원추대에 결합하는 단계;
5) 상기 주조용 링의 내부에 인산염계 매몰재를 채워 넣어 상기 매몰재가 상기 보철물 모형과 상기 금속 보강재를 둘러싸도록 하는 단계;
6) 상기 매몰재를 경화하여 주형을 형성하는 단계;
7) 상기 주형을 가열 및 소환(burnout)하여 상기 보철물 모형을 열분해 제거하고 공동(空洞)을 형성하는 단계; 및
8) 세라믹 소재를 가열 상태의 주형에 프레스 주입하는 단계;를 포함하되,
상기 금속 보강재는, 적어도 일부의 부위가 상기 경화된 매몰재에 박힘 결합된 상태를 이루며, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 치과용 세라믹은 lithium disilicate glass-ceramic 또는 leucite-reinforced glass-ceramic 인 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조방법.
치과용 세라믹으로 된 치과 보철물을 프레스로 제조하는 과정에서 사용하는 주형으로서,
인산염계 매몰재가 경화하여 형성된 주형 본체;
광경화성 수지가 경화 형성된 것으로서 상기 주형 본체에 매립된 보철물 모형; 및
상기 보철물 모형의 외측 위치에서 상기 주형 본체에 매립된 금속 보강재;를 포함하며,
상기 금속 보강재는, 적어도 일부의 부위가 상기 경화된 매몰재에 박힘 결합된 상태를 이루며, 상기 주형의 가열 및 소환 과정에서 발생하는 상기 보철물 모형의 열팽창 응력에 대응하여 반대 방향의 인장력을 주형에 제공하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 치과 보철물 제조용 주형.