KR101975547B1 - 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법 - Google Patents

금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101975547B1
KR101975547B1 KR1020160102273A KR20160102273A KR101975547B1 KR 101975547 B1 KR101975547 B1 KR 101975547B1 KR 1020160102273 A KR1020160102273 A KR 1020160102273A KR 20160102273 A KR20160102273 A KR 20160102273A KR 101975547 B1 KR101975547 B1 KR 101975547B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass
lithium silicate
lithium
metal alloy
crystallized glass
Prior art date
Application number
KR1020160102273A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180018929A (ko
Inventor
김용수
전현준
임형봉
오경식
김성민
홍영표
김준형
Original Assignee
주식회사 하스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하스 filed Critical 주식회사 하스
Priority to KR1020160102273A priority Critical patent/KR101975547B1/ko
Publication of KR20180018929A publication Critical patent/KR20180018929A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101975547B1 publication Critical patent/KR101975547B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
    • A61K6/0205—
    • A61K6/0273—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/802—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising ceramics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/831—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
    • A61K6/833—Glass-ceramic composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/008—Using a protective surface layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 강도가 우수한 금속합금 하부 구조물(substructure), 골격(framework) 또는 코핑(coping) 상단에 안착되는 투광성 및 조색 특성이 우수한 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 금속합금 하부구조물 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 또는 리튬 실리케이트 유리는 Li2O 20 ~ 30중량%, SiO2 65 ~ 75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 2 ~ 5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키며, 유리의 화학적 내구성을 증진시키는 Al2O3 1 ~ 5중량%의 유리 조성물을 포함한다.
상기 리튬 실리케이트 결정화 유리의 열팽창 계수는 100℃ 내지 400℃의 온도 범위 내에서 11.6~13.2x10-6/℃임을 특징으로 하는 리튬 실리케이트 결정화 유리이다.

Description

금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법{Glass-ceramics or Lithium silicate glass for Metal alloy overlaying materials and preparation method thereof}
본 발명은 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 강도가 우수한 금속합금 하부 구조물(substructure), 골격(framework) 또는 코핑(coping) 상단에 안착되는 투광성 및 조색 특성이 우수한 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
손상된 치아를 수복하기 위한 치과용 세라믹스 수복재는 요구하는 물성에 따라 하부구조물(substructure)용 코핑 재료와 심미(aesthetics)용 크라운(crown) 재료로 구분할 수 있다. 코핑은 인공치아 보철물에서 상부구조물(abutment)이나 손상된 치아의 상단에 올려지는 안장 모양의 덮개를 가리키며, 안장 모양의 덮개 상단에 치아의 상아질(dentin)층에 해당하는 크라운 소재가 올려지게 된다. 크라운 소재는 적용되는 부위와 형상에 따라 인레이, 온레이, 비니어 및 크라운 등으로 구분된다.
코핑(coping)의 기능은 크라운을 통해 전달되는 다양한 교합하중을 흡수, 분산시켜 줌으로써 보철물 구조에서 코어역할을 하며, 이에 따라 높은 기계적 물성이 요구된다. 코핑의 대표적인 금속합금 소재로는 니켈-크롬합금, 코발트-크롬합금 등이 있다. 니켈-크롬 합금의 경우 니켈 67.4~77중량%, 크롬 12.0~12.5중량%, 몰리브덴 3.6~7.0중량%, 니오븀 0.0~3.0중량%, 실리콘 0.0~2.2중량%, 알루미늄 0.0~2.1중량%의 조성물을 포함하며, 25~500 ℃의 구간에서 14.0~14.1x10-6/℃의 열팽창계수 값을 갖는다. 코발트-크롬 합금은 코발트 52.5~61.1 중량%, 크롬 27.4~32.0중량%, 몰리브덴 0.0~5.5중량%, 텅스텐 0.0~12.1중량%의 조성물을 포함하며, 25~500 ℃의 구간에서 13.8~14.25x10-6/℃의 열팽창계수 값을 갖는다. 금속합금의 경우 695~765MPa의 우수한 인장강도를 가지지만 투과율이나 조색특성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 이들 코핑(coping)용 재료들은 높은 강도 및 열팽창계수를 요구하면서 광 투과율이나 조색특성이 우수한 소재 개발에 초점이 맞혀있다.
크라운 재료는 상술한 바와 같이 손상된 치아의 상아질과 법랑질에 해당하는 표면을 수복하는 보철재료를 의미하고 적용 부위에 따라 인레이, 온레이, 비니어 및 크라운 등으로 구분할 수 있다. 크라운 재료는 수복되는 위치가 치아의 겉 표면이기 때문에 심미적 특성이 크게 요구되고, 대합치와의 마모나 치핑(chipping)등 파절 때문에 높은 강도가 요구된다. 또한, 하부 금속합금과의 열적성질에 따른 파절 가능성을 줄이기 위해 크라운 재료의 열팽창계수 값과 금속합금의 열팽창계수 값의 차이는 최소가 되는 것이 요구된다. 기존에 크라운 재료로 사용되는 소재는 루사이트 결정화 유리(leucite glass-ceramics)가 있으며, 우수한 심미적 특성 및 열팽창계수가 15.0~24.0x10-6/℃의 비교적 높은 값을 갖지만 강도가 80~120 MPa로 낮아 파절 가능성이 높다는 단점이 있다. 이에 현재 다양한 소재의 고강도 크라운 소재를 개발하려는 연구가 진행 중이다.
리튬 다이실리케이트 결정을 포함하는 결정화 유리를 이용한 치아용 고강도 결정화 유리(monolithic dental crown)는 공지되어 있다(특허문헌 1). 하지만 공지된 결정화 유리는 심미성 및 강도는 우수하지만 열팽창계수가 10~11x10-6/℃의 낮은 값을 갖는다는 문제점이 있다.
비교적 낮은 열팽창계수를 가진 하부 구조물인 금속합금의 상단에 결정화 유리를 가압주조하여 심미도재를 축성하는 방법이 문헌을 통해 공지되어 있다(특허문헌 2). 특허문헌2는 12.0~13.5x10-6/℃의 팔라듐-주석 합금을 이용하는 것이 특징이며, 11.5~12.5x10-6/℃의 열팽창계수를 나타내는 결정화 유리를 가압주조 하였다. 그러나 여전히 일반적으로 사용하는 금속합금에 비해 결정화 유리인 심미 도재층의 열팽창계수가 낮아 파절 위험성이 있고, 이를 극복하기 위한 다양한 유리 조성연구가 수행중이다.
1. 한국등록특허 제10-1262121호 2. 미국공개특허 US 2012-0148988호.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 또는 리튬 실리케이트 유리를 제조하는 방안에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 금속합금과 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 또는 리튬 실리케이트 유리의 결합 강도를 향상시키는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상대적으로 강도가 우수한 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 리튬 실리케이트 유리를 제조하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 금속 합금의 열팽창 계수와 차이가 작은 열팽창 계수를 갖는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 리튬 실리케이트 유리를 제조하는 방안을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 금속합금 하부구조물 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 또는 리튬 실리케이트 유리는 Li2O 15~30중량%, SiO2 45.0~70.0중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 2~5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키며, 유리의 화학적 내구성을 증진시키는 Al2O3 1~5중량%의 유리 조성물을 포함한다.
본 발명에 따른 금속합금 상단에 올려지는 리튬 실리케이트 결정화 유리는 종래 금속합금 상단에 축성되는 포세린이나 불화아파타이트 소재보다 3배 이상의 강도를 갖는다. 이와 같이 본 발명에 따른 리튬 실리케이트 결정화 유리의 강도가 기존 대비하여 3배 이상의 강도를 가지므로 파절의 위험성을 줄일 수 있다.
또한, 기존의 상단에 축성되는 재료에 비해 열팽창계수가 1 이상의 차이를 나타내며 이를 통해 금속합금과의 열팽창계수의 차이가 줄어들어 재료간의 열적 성질에 따른 파절의 위험성을 줄일 수 있다.
또한, 기존의 금속합금 상단에 가압주조 방식을 통한 결정화 유리의 안착은 심미성이 떨어져서 전치부에서의 사용은 기피되었으나, 본 발명에서 제안하는 결정화 유리는 심미성과 고강도가 동시에 가능하다는 장점이 있다.
또한 부분적인 균열이나 파절 등에 의해서 수리가 필요한 경우에도 전체를 다시 제작할 필요 없이 손상된 부위만 부분적으로 다시 복원하여 결합할 수 있으므로 인공 보철 유지·관리 측면에서도 비용이 절감되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 다이실리케이트 결정화 유리의 미세 구조를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 다이실리케이트 결정화 유리와 금속합금의 접합 계면을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 가압주조 후의 전체적 이미지를 도시하고 있다.
도 4은 본 발명의 일실시 예에 따른 1차 결정화 열처리 공정을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 가압주조 열처리 공정을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 열처리 후 결정상에 대한 분석 결과를 도시하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 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. 이하에서는 먼저 도 1 내지 도 6을 이용하여 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조 방법에 대해 알아본 후 리튬 실리케이트 유리 및 이의 제조 방법에 대해 알아보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 실리케이트 결정화 유리의 미세 구조를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 실리케이트 결정화 유리의 미세 구조에 대해 알아보기로 한다.
본 발명에서 제안하는 치아용 고강도 리튬실리케이트 결정화 유리는 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate) 및 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) 결정과 유리질을 포함하며, 전체적으로 치아와 매우 유사한 색상을 나타내므로 심미성이 높아 치과용 재료로 사용하기에 적합하다.
또한, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 바늘모양의 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate) 결정은 서로 얽혀져 있어 높은 강도를 가진다. 본 발명에서 제안하는 치아용 고강도 결정화 유리는 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5) 이외에도 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)(Li2SiO3), 리튬 포스페이트(lithium phosphate)(Li3PO4), 크리스토버라이트(cristobalite)(SiO2), 트리디마이트(tridymite), 석영(quartz)(SiO2), 스포듀민(spodumene)(LiAlSi2O6) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 이러한 치아용 고강도 결정화 유리는 금속합금 상단에 접착되며, 이로 인해 강도와 심미성이 동시에 구현된다. 이 때 금속합금과 리튬 실리케이트 결정화 유리의 접합계면을 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 강하게 결합되어 있음을 알 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 리튬 다이실리케이트 결정화 유리의 제조방법에 대해 알아보기로 한다.
본 발명에서 제안하는 치아용 고강도 결정화 유리는 리튬 다이실리케이트 결정, 리튬 실리케이트 결정, 리튬 포스페이트 결정을 포함하는 결정화 유리로서, 결정화 유리의 주성분으로 작용하는 Li2O 15.0 ~ 30.0중량% 및 SiO2 45.0 ~ 70.0중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 2 ~ 5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화 유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 1 ~ 5중량%를 포함할 수 있다. 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 다이실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고, 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1 ~ 6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1 ~ 7중량%를 포함한다.
알칼리 산화물은 K2O 또는 Na2O일 수 있으며, 또한, K2O와 Na2O가 함께 포함된 것일 수도 있다.
SiO2와 Li2O의 중량비(SiO2의 함량 : Li2O의 함량)는 결정화 유리에 함유되는 리튬 다이실리케이트 결정의 함량 등을 고려하여 2:1 ~ 10:1 범위를 이루는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화 유리는 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위한 MgO 0.001 ~ 3중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화 유리는 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 다이실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위한 MnO2 0.001 ~ 3중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화 유리는 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위한 조색제 0.01 ~ 5중량%를 더 포함할 수 있다. 조색제는 치아와 동일 또는 유사한 색상 및 형광성을 부여하기 위한 것으로, 무기물 조색제인 백색을 나타내는 산화티타늄(TiO2), 적색 산화철(Fe2O3), 노란색을 나타내는 세리아(CeO2), 오렌지색을 나타내는 오산화바나듐(V2O5), 흑색을 나타내는 삼산화바나듐(V2O3), Er2O3, La2O3, Tb2O3, Pr2O3, Y2O3, TaO2, MnO2 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예컨대, 적색 산화철(Fe2O3), 세리아(CeO2) 또는 오산화바나듐(V2O5)은 출발원료와 함께 첨가되어 용융이 이루어지면 치아의 색상과 유사한 연한 노란색(yellow)을 띠게 되며, 산화티타늄(TiO2)은 백색을 띠어 치아의 색상과 매우 유사한 색상을 부여하게 된다.
상술한 출발원료들을 칭량하여 혼합하고, 이때 Li2O 대신에 Li2CO3를 첨가할 수도 있으며, Li2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다. 또한, 알칼리 산화물에서 K2O 및 Na2O 대신에 각각 K2CO3, Na2CO3를 첨가할 수도 있으며, K2CO3, Na2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다.
혼합은 건식 혼합 공정을 이용하며, 건식 혼합 공정으로는 볼 밀링(ball milling) 공정 등을 사용할 수 있다. 볼 밀링 공정에 대해 구체적으로 살펴보면, 출발원료를 볼 밀링기(ball milling machine)에 장입하고, 볼 밀링기를 일정 속도로 회전시켜 출발원료를 기계적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링기에 사용되는 볼은 지르코니아 또는 알루미나와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼의 크기는 모두 동일하거나 적어도 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 사용할 수 있다. 목표하는 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기, 밀링 시간 또는 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절한다. 일 예로, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜ ~ 30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50 ~ 500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1~48 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 볼 밀링에 의해 출발원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기를 가지며 동시에 균일하게 혼합되게 된다.
혼합된 출발원료를 용융로에 담고, 출발원료가 담긴 용융로를 가열하여 출발원료를 용융한다. 여기서, 용융이라 함은 출발원료가 고체 상태가 아닌 액체 상태의 점성을 갖는 물질 상태로 변화되는 것을 의미한다. 용융로는 고융점을 가지면서 강도가 크고 용융물이 달라붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 위해 백금(Pt), DLC(diamond-like-carbon), 샤모트(chamotte)와 같은 물질로 이루어지거나 백금(Pt) 또는 DLC(diamond-like-carbon)와 같은 물질로 표면이 코팅된 용융로인 것이 바람직하다.
용융은 1400℃ ~ 2000℃에서 상압으로 1 ~ 12시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 1400℃ 미만인 경우에는 출발원료가 미처 용융되지 않을 수 있으며, 상기 용융 온도가 2000℃를 초과하는 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하므로 상술한 범위의 온도에서 용융하는 것이 바람직하다. 또한, 용융 시간이 너무 짧은 경우에는 출발원료가 충분하게 용융되지 않을 수 있고, 용융 시간이 너무 긴 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하다. 용융로의 승온 속도는 5 ~ 50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 용융로의 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 용융로의 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승으로 인해 출발원료의 휘발량이 많아져서 결정화 유리의 물성이 좋지 않을 수 있으므로 상술한 범위의 승온 속도로 용융로의 온도를 승온하는 것이 바람직하다. 용융은 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
용융물을 원하는 형태 및 크기의 치아용 결정화 유리를 얻기 위하여 정해진 성형몰드에 붇는다. 성형몰드는 고융점을 가지면서 강도가 크고 유리 용융물이 달라붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이를 위해 흑연(graphite), 카본(carbon)과 같은 물질로 이루어지며, 열적 충격을 방지하기 위해 200~400℃로 예열을 하고 용융물을 성형몰드에 붓는 것이 바람직하다.
성형몰드에 담긴 용융물이 냉각되어 60 ~ 100℃가 되면 결정화 열처리 소성로로 옮겨 유리를 핵형성, 결정 성장시킨다. 핵형성과 결정 성장은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 550℃ ~ 600℃에서 상압으로 1분 ~ 2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 이때 핵형성과 결정 성장이 빠르게 진행되면서 리튬 메타실리케이트 결정상이 주결정상으로 형성된다. 열처리 온도가 550℃ 미만인 경우에는 유리분말의 상변화에 의한 점성을 감소시키는데 한계가 있어 결정 성장이 충분하게 일어나지 않고 유리질이 다수를 차지하며, 열처리 온도가 600℃를 초과하는 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하고 과도한 결정 성장으로 인해 원하는 물리적 특성을 얻기 어려울 수 있으므로 상술한 범위의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다.
열처리 시간이 너무 짧은 경우에는 결정 성장이 충분하게 일어나지 않을 수 있고, 열처리 시간이 너무 긴 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하다. 열처리 온도까지의 승온 속도는 10 ~ 60℃/min 정도인 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 출발 원료의 휘발량이 많아져서 결정화 유리의 물성이 좋지 않을 수 있으므로 상술한 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 열처리는 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 열처리에 의해 유리 구조 내 원자들의 이동이 이루어져 유리는 상변화가 있게 된다. 즉, 열처리에 의해 결정 성장이 일어나서 리튬 실리케이트 결정을 포함하는 결정화가 일어나게 되고, 이로부터 결정화 유리를 얻을 수 있다.
열처리는 550℃ ~ 600℃의 온도구간에서 1분 ~ 2시간동안 1차 열처리(1차 열처리-주결정상: 리튬 (메타)실리케이트)와, 이후 750℃ ~ 800℃에서 2차 열처리(주결정상: 리튬 다이실리케이트)로 이루어진다.
열처리 온도에 따라 생성되는 결정의 종류와 그 결정의 함량은 달라질 수 있다. 열처리 온도에 따라 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)(Li2SiO3), 리튬 다이실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5), 리튬포스페이트(lithium phosphate)(Li3PO4), 크리스토버라이트(cristobalite)(SiO2), 트리디마이트(tridymite), 석영(quartz)(SiO2) 또는 스포듀민(spodumene)(LiAlSi2O6)과 같은 결정이 성장되며, 생성되는 결정의 종류와 그 결정의 함량은 출발원료의 구성성분 및 구성성분의 함량 등에 따라서도 달라질 수 있다.
상술한 결정화 열처리를 통해 얻어진 잉곳은 가압주조를 통해 바로 금속합금 하부구조물에 부착시킬 수 있다.
가압주조는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 결정화 유리 잉곳을 820℃ ~ 980℃ 구간에서 유리물의 점성을 낮추어 매몰제 안에 위치한 크라운 형상의 빈 공간으로 밀어 넣는 방식으로 진행된다. 또한 동시에 리튬 메타실리케이트 결정상이 리튬 다이실리케이트 결정상으로 상 전환되며, 일부는 리튬 메타실리케이트 결정상으로 잔존한다.
일반적으로는 도 6과 같이 리튬 (메타)실리케이트 결정상과 리튬 다이실리케이트 결정상이 주 결정상으로 형성된다.
이렇게 얻어진 크라운 형상의 리튬 실리케이트 결정화 유리를 금속합금 하부구조물에 부착하며, 이 경우 시멘테이션, 결합제를 이용한 열처리 접합으로 리튬 실리케이트 결정화 유리를 금속합금 하부구조물에 부착한다. 시멘테이션은 기존의 광중합 결합제가 적용되고, 강한 접합력과 접합계면의 안정성을 위해서는 열처리 결합이 더 바람직하다. 이 때 복합 금속산화물 성분의 무기 결합제가 사용되고, 800℃ ~ 960℃ 구간에서 1분 ~ 2시간의 열처리를 하며, 결합제가 용융되면서 결정화 유리와 금속합금 하부구조물을 결합시킨다. 무기 결합제가 800℃ 보다 낮으면 결합력이 줄어들고, 960℃ 이상이 되면 크라운 형상의 결정화 유리가 변형될 가능성이 있다.
리튬 실리케이트 결정화 유리를 가압주조 공정에서 바로 금속합금 하부구조물에 부착 하는데, 매몰제 안에 금속합금 하부구조물을 넣고 그 위에 유리물이 들어갈 공간을 로스트 왁스(lost wax) 방법으로 제조할 수 있다. 이때 금속합금 상단에 바로 리튬 실리케이트 결정화 유리를 가압주조한다. 또는 결합력을 증가시키기 위해 먼저 금속합금 하부구조물 위에 결합제를 도포하여 800℃ ~ 960℃에서 1분 ~ 2시간동안 열처리하여 금속합금 하부구조물에 결합제를 코팅한 후, 이 위에 가압주조를 하여 리튬 실리케이트 유리 또는 결정화 유리를 올리는 것이 바람직하다. 결합제는 유리와 금속합금의 결합력을 증가시킬 뿐만 아니라 유리의 적심(wettability)을 향상시키는 기능을 하고, 800℃ 이하에서는 무기결합제가 녹지 않고, 960℃ 이상에서는 점도가 낮아 표면장력이 발생함으로 금속합금 표면을 골고루 코팅하지 못하는 단점이 있다.
결합제는 금속합금과의 개면 젖음성이 좋아야 하며, 심미성을 향상시키기 위해 금속합금의 색의 차단과 금속합금과 크라운재료간의 열팽창계수 중간값을 나타내는 재료여야 한다. 따라서, 필요한 경우 조색 및 형광성을 나타내기 위한 성분은 산화티타늄(TiO2), 적색 산화철(Fe2O3), 노란색을 나타내는 세리아(CeO2), 오렌지색을 나타내는 오산화바나듐(V2O5), 흑색을 나타내는 삼산화바나듐(V2O3), Er2O3, La2O3, Tb2O3, Pr2O3, Y2O3, TaO2, MnO2 또는 이들의 혼합물을 추가할 수 있다. 결합제의 열팽창 계수는 금속합금과 리튬 실리케이트 결정화 유리 사이에 해당하는 12.5~14.5x10-6/℃가 바람직하다.
이하에서는 리튬 실리케이트 잉곳을 별도의 결정화 열처리를 하지 않고 유리 상태로 사용하는 방안에 대해 알아보기로 한다. 이 경우 제조 방법은 다음과 같다.
출발원료를 1400℃ ~ 2000℃로 가열 용융하여 얻어진 용융물을 급냉(quenching)하고, 유리의 균질도를 높이기 위하여 급냉에 의해 얻어진 유리(glass)를 분쇄하여 유리분말을 얻은 후, 유리분말을 1400℃ ~ 2000℃로 재가열하여 유리분말을 용융시키고 몰드에 부어 성형하는 과정을 통해 유리상태의 블록 잉곳을 얻는다.
유리상태의 블록 잉곳은 절단 등 성형을 위해서 서냉 공정이 필요하며, 내부 응력 및 결정 생성을 위해 550℃ ~ 600℃의 온도구간에서 1분 ~ 2시간 열처리하여 응력을 완화시킨다. 이렇게 제조한 블록 잉곳을 가압주조 공정에서 금속합금 상단에 직접 올리기도 하고, 금속합금에 결합제를 코팅한 후 그 위에 가압주조 방식으로 올릴 수 있다.
상술한 과정을 통해 제조된 치아용 고강도 금속합금/결정화 유리는 비니어(veneer), 구치부, 브리지 등의 인공 치아를 선택적으로 제조될 수 있다.
유리조성에서 핵심 기술은 금속 하부구조물과의 열팽창 계수를 고려하여 SiO2가 45.0중량% 이상 Li2O가 15.0중량% 이상(바람직한 열팽창 계수 12.5~14.5x10-6/℃, 100℃ ~ 400℃ 구간)이 첨가되는 것이다.
또한, 더 강한 결합을 위해서 금속합금 표면을 먼저 결합제를 골고루 바른 상태에서 열처리하며, 이후 리튬 실리케이트 유리 또는 결정화 유리를 부착한다. 이 때 부착 방법은 시멘테이션, 열처리, 가압 열처리 등의 방법이 있다.
시멘테이션은 종래에 널리 알려진 기술로 접착 시멘트를 이용해 성형된 결정화 유리(크라운)와 금속합금 하부구조물을 붙이는 것이다. 열처리 방법은 열에 의해 녹는 결합제를 이용해 성형된 결정화 유리(크라운)와 금속합금 하부구조물을 붙이는 것으로 시멘테이션보다 강한 결합과 자연스러운 색의 발현이 가능하다는 장점이 있다. 가압 열처리는 유리 또는 결정화 유리 잉곳을 가압주조기에 넣고 금속합금 위에 가압 프레싱을 하면서 붙이는 것으로 앞의 두 접착 방법에 비해 강한 접합을 유도할 수 있으며, 성형과 동시에 접합이 가능함으로 공정을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. Li2O 15.0 ~ 30.0중량%, SiO2 45.0 ~ 70.0중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 2 ~ 5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키며, 결정화 유리의 화학적 내구성을 증진시키는 Al2O3 1 ~ 5중량%를 포함하는 유리 조성물을 용융 후 서냉하는 단계;
    550℃ ~ 600℃에서 1 분 ~ 2시간동안 1차 열처리를 수행하는 단계;
    750℃ ~ 800℃에서 2차 열처리를 수행하는 단계; 및
    상기 2차 열처리를 수행한 리튬 실리케이트 결정화 유리를 820℃ ~ 980℃ 상에서 결합제가 도포된 상기 금속합금 하부 구조물에 부착하는 가압주조 공정을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 2차 열처리에 의해 제조되는 리튬 실리케이트 결정화 유리의 열팽창 계수는 100℃ 내지 400℃의 온도 범위 내에서 11.6 ~ 13.2x10-6/℃이며,
    상기 금속합금 하부 구조물에 결합제를 도포한 상태에서 800℃ 내지 960℃의 온도 범위에서 열처리를 수행하며,
    상기 결합제의 열팽창계수는 상기 금속합금 하부 구조물의 열팽창계수와 리튬 실리케이트 결정화 유리의 열팽창계수의 사이인 12.5~14.5x10-6/℃이며,
    상기 가압주조 공정에 의해 리튬 메타실리케이트 결정상 중 일부는 리튬 다이실리케이트 결정상으로 상 전환되어 리튬 메타실리케이트 결정상과 리튬 다이실리케이트 결정상이 혼재됨을 특징으로 하는 금속합금 하부 구조물 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 제조 방법
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유리 조성물은,
    B2O3 0.1 ~ 6.5중량%;
    K2O+Na2O 0.1 ~ 7중량%;
    MgO 0.001 ~ 3중량%를 더 포함함을 특징으로 하는 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 결합제는 산화티타늄(TiO2), 적색 산화철(Fe2O3), 노란색을 나타내는 세리아(CeO2), 오렌지색을 나타내는 오산화바나듐(V2O5), 흑색을 나타내는 삼산화바나듐(V2O3), Er2O3, La2O3, Tb2O3, Pr2O3, Y2O3, TaO2, MnO2 중 적어도 어느 하나임을 특징으로 하는 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 결정화 유리 제조 방법.
KR1020160102273A 2016-08-11 2016-08-11 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법 KR101975547B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160102273A KR101975547B1 (ko) 2016-08-11 2016-08-11 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160102273A KR101975547B1 (ko) 2016-08-11 2016-08-11 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180018929A KR20180018929A (ko) 2018-02-22
KR101975547B1 true KR101975547B1 (ko) 2019-05-08

Family

ID=61386972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160102273A KR101975547B1 (ko) 2016-08-11 2016-08-11 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101975547B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102582076B1 (ko) * 2021-05-28 2023-09-22 주식회사 하스 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법
KR102582075B1 (ko) * 2021-05-28 2023-09-22 주식회사 하스 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법
KR102555859B1 (ko) * 2021-05-28 2023-07-14 주식회사 하스 절삭가공을 위한 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법
KR102519286B1 (ko) * 2021-07-26 2023-04-10 주식회사 하스 치과용 벌크 블록 및 그 제조방법
CN114438451A (zh) * 2022-01-25 2022-05-06 Oppo广东移动通信有限公司 防指纹微晶玻璃组件及其制备方法、壳体组件和电子设备
WO2023146227A1 (ko) * 2022-01-25 2023-08-03 주식회사 하스 보철물 제작용 대면적 블랭크 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101524482B1 (ko) * 2013-10-14 2015-06-02 주식회사 하스 지르코니아 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120148988A1 (en) 2010-12-14 2012-06-14 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Indirect restoration technology
KR101262121B1 (ko) * 2010-12-27 2013-05-14 주식회사 하스 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법
KR101648175B1 (ko) * 2014-08-29 2016-08-16 주식회사 하스 고강도와 심미성을 지닌 크리스토벌라이트 결정상 함유 리튬 디실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101524482B1 (ko) * 2013-10-14 2015-06-02 주식회사 하스 지르코니아 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180018929A (ko) 2018-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101524482B1 (ko) 지르코니아 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법
KR101648175B1 (ko) 고강도와 심미성을 지닌 크리스토벌라이트 결정상 함유 리튬 디실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법
KR101975547B1 (ko) 금속합금 상단에 안착되는 리튬 실리케이트 유리 또는 리튬 실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법
CN106536438B (zh) 连接上部结构物的牙科结晶玻璃块体及其制备方法
JP6986285B2 (ja) 歯科切削加工用バルクブロック及びその製造方法
JP7032142B2 (ja) 熱処理温度の変化で加工性又は透光性の調節が可能な結晶化ガラスの製造方法
US11759290B2 (en) Silicate glass, method for preparing silicate glass-ceramics by using the silicate glass, and method for preparing nano lithium disilicate glass-ceramics by using the silicate glass
JP5179708B2 (ja) 不透明な歯科用セラミック、その製造方法およびその使用方法
US10882776B2 (en) Method for preparing glass-ceramics, capable of adjusting machinability or translucency through change in temperature of heat treatment
EP3372568B1 (en) Method for preparing glass-ceramics, capable of adjusting machinability or translucency through change in temperature of heat treatment
KR102037401B1 (ko) 치아 법랑질 수복이 가능한 고투광성 실리케이트 유리

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant