KR102433155B1 - Slurry composite containing zirconia with high transmittance and strength, Preparation method thereof, and Ceramic structure using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린팅 기술을 이용하여 지르코니아 세라믹 구조물을 제조할 수 있고, 지르코니아, 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 포함하는 슬러리 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 세라믹 구조물 및 세라믹 구조물의 제조방법에 관한 것으로, 상기 슬러리 조성물은 빛의 산란 현상이 매우 적게 나타나 형상 구현 능력이 매우 뛰어나, 3D 프린팅 기술을 이용하여 매우 복잡한 형상의 지르코니아 세라믹 구조물을 간단하게 제조할 수 있으며, 소모적인 낭비 과정을 줄일 수 있다. 또한, 제조된 세라믹 구조물은 강도가 높아 조작시 부서지지 않고, 치과용 연삭기계 등으로 형태 및 표면 수정이 가능하여 가공가능성이 뛰어나다.The present invention is capable of manufacturing a zirconia ceramic structure using 3D printing technology, and relates to a slurry composition comprising zirconia, a photocurable monomer, a diluent and a dispersant, a manufacturing method thereof, a ceramic structure using the same, and a method of manufacturing a ceramic structure. , The slurry composition exhibits very little light scattering and has very excellent shape realization ability, so that a zirconia ceramic structure with a very complex shape can be simply manufactured using 3D printing technology, and wasteful waste processes can be reduced. In addition, the manufactured ceramic structure is not broken during operation due to its high strength, and it is possible to modify the shape and surface with a dental grinding machine, etc., so that it has excellent processability.

Description

고투광성 및 고강도의 지르코니아를 포함하는 슬러리 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세라믹 구조물{Slurry composite containing zirconia with high transmittance and strength, Preparation method thereof, and Ceramic structure using the same}Slurry composition containing zirconia of high light transmittance and high strength, a manufacturing method thereof, and a ceramic structure using the same

본 발명은 3D 프린팅 기술을 이용하여 지르코니아 세라믹 구조물을 제조할 수 있고, 지르코니아, 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 포함하는 슬러리 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 세라믹 구조물 및 세라믹 구조물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a slurry composition capable of manufacturing a zirconia ceramic structure using 3D printing technology, and comprising zirconia, a photocurable monomer, a diluent and a dispersant, a method for preparing the same, a ceramic structure using the same, and a method for manufacturing the ceramic structure .

최근 환자 개인별 특성을 고려한 3차원 형상을 제조할 수 있는 환자 맞춤형 메디컬 소재 3D 프린팅 기술 개발 연구가 전 세계적으로 주목을 받고 있다. 이는 기존의 정해진 형상의 소재를 바탕으로 절삭 공정을 통하여 환자 맞춤형 인공 뼈 및 치아를 제조하는 기술과는 달리 환자가 치료를 요하는 부분을 정밀하게 재현하는 3차원 형상을 가질 수 있어 복잡한 형상을 가지는 경우에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 기존보다 재료의 손실을 줄여가며 더욱 빠른 속도로 형상을 제조할 수 있다.Recently, research on the development of 3D printing technology for patient-tailored medical materials that can manufacture a three-dimensional shape that considers individual characteristics of each patient is attracting attention worldwide. Unlike the existing technology of manufacturing artificial bones and teeth customized for the patient through a cutting process based on a material of a fixed shape, it can have a three-dimensional shape that accurately reproduces the part that the patient needs treatment, so it has a complex shape. In addition to being applicable to the case, it is possible to manufacture a shape at a faster speed while reducing material loss than before.

지금까지 세라믹 구조물을 제조할 수 있는 다양한 3D 프린팅 기술이 개발되어왔으며, 특히 본 발명에서 활용한 tape-casting 방식 기반 광경화성 3D 프린팅 기술의 경우 목표로 하는 세라믹 분말을 시작으로 광경화 게시제가 포함된 모노머-희석제-분산제 혼합물(mixture)와 섞은 액상 슬러리를 UV등의 빛을 이용하여 선택적으로 원하는 모양과 두께로 1층씩 경화하며 쌓아가는 방식으로 매우 복잡한 형태의 구조를 보다 빠른 속도로 성형할 수 있는 강점이 있다. Various 3D printing technologies that can manufacture ceramic structures have been developed so far. In particular, in the case of the tape-casting method-based photocurable 3D printing technology used in the present invention, starting with the targeted ceramic powder, a photocuring agent is included. The liquid slurry mixed with the monomer-diluent-dispersant mixture is selectively cured one layer at a time to the desired shape and thickness using light such as UV light and stacked to form very complex structures at a faster rate. There are strengths.

생체에 사용되는 인공치아에 필요한 특성으로는 높은 물성과 인체 모방성 심미성, 좋은 생체적합성 등이 있다. 이를 위해 현재 널리 쓰이고 있는 재료로는 금, 티타늄, 지르코니아 등이 있으며 기존에 가장 많이 사용되던 금, 티타늄 등의 경우 물성과 생체적합성 측면에서는 훌륭한 성과를 보여주었지만 심미성이 매우 떨어져 최근에는 이를 모두 만족시킬 수 있는 지르코니아 인공치아의 수요가 점점 늘어나고 있다. The properties required for artificial teeth used in living organisms include high physical properties, human-imitation esthetics, and good biocompatibility. For this purpose, gold, titanium, and zirconia are widely used materials. Gold, titanium, etc., which have been widely used in the past, showed excellent performance in terms of physical properties and biocompatibility. The demand for zirconia artificial teeth that can be replaced is increasing.

대한민국 공개특허 제10-2017-0122100호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0122100 대한민국 공개특허 제10-2018-0116776호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0116776

본 발명의 목적은 광경화성 모노머, 희석제, 분산제 및 광경화 개시제의 함량을 최적화하여 지르코니아 함량이 높으면서도 적절한 흐름성(점도)를 가지고 지르코니아가 매우 균일하게 분산된 슬러리 조성물을 제공하고, 상기 슬러리 조성물을 이용하여 테이프-캐스팅(tape-casting) 방식 기반의 광경화성 3D 프린팅 기술을 통해 고투광도와 고강도를 가지는 세라믹 구조물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to optimize the content of a photocurable monomer, diluent, dispersant, and photocuring initiator to provide a slurry composition in which zirconia is very uniformly dispersed with a high zirconia content and adequate flowability (viscosity), the slurry composition To provide a ceramic structure having high light transmittance and high strength through a tape-casting method-based photocurable 3D printing technology using

본 발명은, 지르코니아 분말, 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 포함하고,The present invention comprises a zirconia powder, a photocurable monomer, a diluent and a dispersant,

상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 1부피% 내지 60부피%로 포함하는 슬러리 조성물을 제공한다.The zirconia powder provides a slurry composition comprising 1% to 60% by volume based on the total composition.

또한, 본 발명은 지르코니아 분말을 하소하고 볼밀을 이용하여 분쇄하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of calcining the zirconia powder and pulverizing it using a ball mill;

광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;preparing a mixture by mixing a photocurable monomer, a diluent and a dispersant;

상기 혼합물에 상기 분쇄하는 단계를 거친 지르코니아 분말을 분산시키는 단계를 포함하고,Dispersing the zirconia powder that has undergone the grinding step in the mixture,

상기 지르코니아 분말은 전체 조성물 대비 1부피% 내지 60부피%로 분산시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법을 제공한다.The zirconia powder provides a method for preparing a slurry composition, characterized in that it is dispersed in an amount of 1% to 60% by volume relative to the total composition.

아울러, 본 발명은 상기 서술한 슬러리 조성물을 이용한 세라믹 구조물을 제공한다.In addition, the present invention provides a ceramic structure using the above-described slurry composition.

또한, 본 발명은 상기 서술한 슬러리 조성물을 두께가 25 내지 200㎛가 되도록 블레이드로 도포하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of applying the above-described slurry composition with a blade so that the thickness is 25 to 200㎛;

상기 도포한 슬러리 조성물을 빛을 조사하여 광경화시켜 세라믹 필름을 형성하는 단계;photo-curing the applied slurry composition by irradiating light to form a ceramic film;

상기 블레이드로 도포하는 단계와 세라믹 필름을 형성하는 단계를 반복적으로 수행하여 세라믹 성형체를 형성하는 단계; 및forming a ceramic molded body by repeatedly performing the steps of applying with the blade and forming a ceramic film; and

상기 세라믹 성형체를 열처리하여 세라믹 구조물을 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 구조물의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a ceramic structure comprising the step of manufacturing a ceramic structure by heat-treating the ceramic compact.

본 발명은 높은 함량의 지르코니아와 최적화된 함량의 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 포함하여 3D 프린팅 기술에 적합한 유동성을 가지는 슬러리 조성물로서, 상기 슬러리 조성물은 빛의 산란 현상이 매우 적게 나타나 형상 구현 능력이 매우 뛰어나, 3D 프린팅 기술을 이용하여 매우 복잡한 형상의 지르코니아 세라믹 구조물을 간단하게 제조할 수 있으며, 소모적인 낭비 과정을 줄일 수 있다. 또한, 제조된 세라믹 구조물은 강도가 높아 조작시 부서지지 않고, 치과용 연삭 기계 등으로 형태 및 표면 수정이 가능하여 가공가능성이 뛰어나다.The present invention is a slurry composition having a fluidity suitable for 3D printing technology, including a high content of zirconia and an optimized content of photocurable monomers, diluents and dispersants. It is very good, and using 3D printing technology, it is possible to simply manufacture a zirconia ceramic structure with a very complex shape, and it is possible to reduce the wasteful process. In addition, the manufactured ceramic structure has high strength and is not broken during operation, and has excellent processability because the shape and surface can be modified with a dental grinding machine or the like.

도 1은 일실시예에 따른 지르코니아 분말을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다:(a)는 상업적으로 입수한 지르코니아 분말의 이미지이고, (b)는 실시예에서 하소 및 볼밀과정을 거친 지르코니아 분말의 이미지이며, (c)는 상업적으로 입수한 지르코니아 분말을 모노머에 분산시킨 슬러리를 촬영한 이미지이고, (d)는 실시예에서 하소 및 볼밀과정을 거친 지르코니아 분말을 모노머에 분산시킨 슬러리를 촬영한 이미지이다.
도 2는 일실예에 따른 슬러리 조성물에 분산제를 일정 함량으로 첨가했을 때의 이미지(a)와 일실시예에 따른 슬러리 조성물의 전단 속도에 따른 점도값을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 3D 프린팅 기술을 이용하여 제조한 3차원 세라믹 구조물을 촬영한 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 세라믹 구조물을 제조하는 방법을 도식화한 이미지이다.
도 5는 본 발명에 따른 세라믹 구조물을 제조하기 위한 블레이드와 세라믹 구조물을 제조하는 방법을 촬영한 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 세라믹 구조물을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다:(a)는 세라믹 구조물의 소결 전의 표면을 촬영한 이미지이고, (b)는 세라믹 구조물의 소결 후의 표면을 촬영한 이미지이다.
도 7은 본 발명에 따른 세라믹 구조물의 파단면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다.
도 8은 본 발명에 따른 슬러리 조성물 및 세라믹 구조물의 광투과도를 측정한 결과이다:(a)는 실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물로 형성한 원형 샘플을 글자 상에 위치시켜 관찰한 사진이고, (b)는 실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물로 형성한 원형 샘플을 이미지 상에 위치시켜 관찰한 사진이며, (c)는 실시예 13에서 제조한 치아 형태의 세라믹 구조물을 이미지 상에 위치시켜 관찰한 사진이다.
1 is an image taken with a scanning electron microscope (SEM) of a zirconia powder according to an embodiment: (a) is an image of a commercially obtained zirconia powder, (b) is a calcination and ball mill process in the embodiment It is an image of zirconia powder, (c) is an image of a slurry obtained by dispersing commercially obtained zirconia powder in a monomer, and (d) is a slurry obtained by dispersing a zirconia powder that has been calcined and ball milled in the example in a monomer. It is a photographed image.
2 is an image (a) when a certain amount of a dispersant is added to a slurry composition according to an embodiment and a graph showing a viscosity value according to a shear rate of the slurry composition according to an embodiment.
3 is a photograph of a three-dimensional ceramic structure prepared by using a 3D printing technology of a slurry composition according to the present invention.
4 is a schematic image of a method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention.
5 is an image taken of a blade for manufacturing a ceramic structure according to the present invention and a method of manufacturing the ceramic structure.
6 is an image taken with a scanning electron microscope (SEM) of the ceramic structure according to the present invention: (a) is an image of the surface of the ceramic structure before sintering, (b) is the surface of the ceramic structure after sintering is one image.
7 is an image taken with a scanning electron microscope (SEM) of the fracture surface of the ceramic structure according to the present invention.
8 is a result of measuring the light transmittance of the slurry composition and the ceramic structure according to the present invention: (a) is a photograph observed by placing a circular sample formed from the slurry composition prepared in Example 5 on a letter, ( b) is a photograph observed by placing a circular sample formed from the slurry composition prepared in Example 5 on the image, and (c) is a photograph observed by placing the tooth-shaped ceramic structure prepared in Example 13 on the image. It's a photo.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood that all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.

본 발명은, 지르코니아 분말, 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 포함하고,The present invention comprises a zirconia powder, a photocurable monomer, a diluent and a dispersant,

상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 1부피% 내지 60부피%로 포함하는 슬러리 조성물을 제공한다.The zirconia powder provides a slurry composition comprising 1% to 60% by volume based on the total composition.

하나의 예로서, 상기 지르코니아 분말은 바인더를 포함하지 않을 수 있다. 일반적으로 상업적으로 입수하는 지르코니아 분말은 표면에 바인더를 포함하고 있으나, 이런 경우 빛 반사 등으로 3D 프린팅에 사용하기 어렵다. 반면, 상기 지르코니아 분말은 하소를 거친 것으로 바인더를 포함하지 않아 빛 반사 등의 문제가 없고 광경화성 모노머와의 분산성이 우수하여 3D 프린팅에 사용가능한 장점이 있다.As an example, the zirconia powder may not include a binder. In general, commercially available zirconia powder contains a binder on the surface, but in this case, it is difficult to use for 3D printing due to light reflection. On the other hand, the zirconia powder has been calcined and does not contain a binder, so there is no problem such as light reflection, and it has excellent dispersibility with a photocurable monomer, so that it can be used for 3D printing.

구체적으로, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 1부피% 내지 60부피%로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 10부피% 내지 60부피%, 10부피% 내지 55부피%, 30부피% 내지 60부피%, 30부피% 내지 55부피%, 40부피% 내지 60부피%, 40부피% 내지 55부피%, 45부피% 내지 60부피%, 45부피% 내지 55부피%, 50부피% 내지 60부피% 또는 50부피% 내지 55부피%로 포함할 수 있다.Specifically, the zirconia powder may be included in an amount of 1% by volume to 60% by volume based on the total composition. More specifically, the zirconia powder is 10% by volume to 60% by volume, 10% by volume to 55% by volume, 30% by volume to 60% by volume, 30% by volume to 55% by volume, 40% by volume to 60% by volume based on the total composition Volume %, 40% to 55% by volume, 45% to 60% by volume, 45% to 55% by volume, 50% to 60% by volume or 50% to 55% by volume.

또한, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 80중량% 내지 95중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 80중량% 내지 95중량%, 80중량% 내지 90중량%, 85중량% 내지 95중량% 또는 85중량% 내지 90중량%로 포함할 수 있다.In addition, the zirconia powder may be included in an amount of 80 wt% to 95 wt% based on the total composition. Specifically, the zirconia powder may include 80% to 95% by weight, 80% to 90% by weight, 85% to 95% by weight, or 85% to 90% by weight based on the total composition.

본 발명에 따른 슬러리 조성물은 바인더를 포함하지 않는 지르코니아 분말을 포함함으로써 상기와 같이 지르코니아 분말을 고함량으로 포함할 수 있다.The slurry composition according to the present invention may contain the zirconia powder in a high content as described above by including the zirconia powder without a binder.

하나의 예로서, 상기 광경화성 모노머 및 희석제는 6:4 내지 9:1의 중량비로 포함할 수 있다. 구체적으로, 광경화성 모노머 및 희석제는 6:4 내지 9:1, 6.5:3.5 내지 9:1, 6:4 내지 8:2 또는 6.5:3.5 내지 7.5:2.5일 수 있다.As an example, the photocurable monomer and the diluent may be included in a weight ratio of 6:4 to 9:1. Specifically, the photocurable monomer and diluent may be 6:4 to 9:1, 6.5:3.5 to 9:1, 6:4 to 8:2, or 6.5:3.5 to 7.5:2.5.

예를 들어, 광경화성 모노머는 전체 조성물 기준으로 6중량% 내지 10중량%로 포함하고, 희석제는 전체 조성물 기준으로 2중량% 내지 6중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로 광경화성 모노머는 전체 조성물 기준으로 6중량% 내지 9중량%, 7중량% 내지 10중량% 또는 7중량% 내지 9중량%로 포함하고, 희석제는 전체 조성물 기준으로 2중량% 내지 5중량%, 3중량% 내지 6중량% 또는 3중량% 내지 5중량%로 포함할 수 있다.For example, the photocurable monomer may be included in an amount of 6 wt% to 10 wt% based on the total composition, and the diluent may be included in an amount of 2 wt% to 6 wt% based on the total composition. Specifically, the photocurable monomer includes 6% to 9% by weight, 7% to 10% by weight, or 7% to 9% by weight based on the total composition, and the diluent is 2% to 5% by weight based on the total composition , 3% to 6% by weight or 3% to 5% by weight may be included.

상기 광경화성 모노머는 1,6 Hexanediol diacrylate(HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate(TMPTA) Isodecyl acrylate(IDA) 및 Isobornyl acrylate(IBA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 광경화성 모노머는 1,6 Hexanediol diacrylate(HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate(TMPTA), Isodecyl acrylate(IDA) 또는 Isobornyl acrylate(IBA)일 수 있다. 이때, Isodecyl acrylate(IDA) 또는 Isobornyl acrylate(IBA)는 희석제 역할을 할 수 있다.The photocurable monomer may be at least one selected from the group consisting of 1,6 Hexanediol diacrylate (HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), Isodecyl acrylate (IDA), and Isobornyl acrylate (IBA). Specifically, the photocurable monomer may be 1,6 Hexanediol diacrylate (HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), Isodecyl acrylate (IDA), or Isobornyl acrylate (IBA). In this case, isodecyl acrylate (IDA) or isobornyl acrylate (IBA) may serve as a diluent.

또한, 상기 희석제는 Decahydronaphthalene(DECALIN) 및 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one(Camphor)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 희석제는 Decahydronaphthalene(DECALIN) 또는 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one(Camphor)일 수 있다.In addition, the diluent may be at least one selected from the group consisting of Decahydronaphthalene (DECALIN) and 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one (Camphor). Specifically, the diluent may be Decahydronaphthalene (DECALIN) or 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one (Camphor).

하나의 예로서, 상기 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 및 Anti-Terra-U으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 또는 Anti-Terra-U일 수 있다.As an example, the dispersant is CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 and Anti-Terra-U. It may be at least one selected from the group consisting of. Specifically, the dispersant may be CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 or Anti-Terra-U. .

보다 구체적으로, 상기 분산제에서 CC-9는 VARIQUAT사의 프로필렌산화물 4차염화암모늄(Polypropylene oxide quaternary ammonium chloride)이고, KD-4는 Croda사의 12-Hydroxy octadecanoic acid homopolymer octadecanoate(CAS:58128-22-6)이며, Anti-Terra-U는 산성 폴리에스터계열의 고분자를 포함하고, BYK-111은 산성기를 함유하는 공중합체를 포함하고 BYK-163, BYK-190, BYK-2012 및 BYK-2013은 안료 친화성기를 함유하는 블록 공중합체를 포함하고, BYK-180는 산성기를 함유하는 공중합체의 알킬올 암모늄염을 포함하고, BYK-2001는 아크릴레이트 블록 공중합체를 포함한다.More specifically, in the dispersant, CC-9 is VARIQUAT's polypropylene oxide quaternary ammonium chloride, and KD-4 is Croda's 12-Hydroxy octadecanoic acid homopolymer octadecanoate (CAS:58128-22-6) Anti-Terra-U contains acidic polyester polymers, BYK-111 contains copolymers containing acidic groups, and BYK-163, BYK-190, BYK-2012 and BYK-2013 contain pigment affinity groups. BYK-180 includes an alkylol ammonium salt of a copolymer containing an acidic group, BYK-2001 includes an acrylate block copolymer.

예를 들어, 상기 분산제의 종류는 하기 표 1과 같은 조성을 가질 수 있다.For example, the type of the dispersant may have a composition as shown in Table 1 below.

화학물질명 및 관용명Chemical Names and Common Names CAS 번호CAS number 함유량(%)content(%) Anti-Terra-U
(BYK-Chemie 사)
Anti-Terra-U
(BYK-Chemie)
Salt of long chain polyamino amides and lower molecular weight acidic polyestersSalt of long chain polyamino amides and lower molecular weight acidic polyesters 영업비밀trade secret 50.550.5
EthylbenzeneEthylbenzene 100-41-4100-41-4 11.511.5 Proplyene glycolProplyene glycol 57-55-657-55-6 4.84.8 XyleneXylene 1330-20-71330-20-7 28.228.2 TolueneToluene 108-88-3108-88-3 0.10.1 2-mthylpropan-1-ol;isobutanol2-mthylpropan-1-ol;isobutanol 78-83-178-83-1 4.94.9 BYK-111(BYK-Chemie사)BYK-111 (BYK-Chemie) Copolymer with acidic groupsCopolymer with acidic groups 영업비밀trade secret 97.097.0 인산phosphoric acid 7664-38-27664-38-2 3.03.0 BYK-163 (BYK-Chemie사)BYK-163 (BYK-Chemie) High molecular weight block copolymer with pigment affinic groupsHigh molecular weight block copolymer with pigment affinic groups 영업비밀trade secret 45.045.0 XyleneXylene 1330-20-71330-20-7 21.521.5 2-methoxy-1-methylethyl acetate2-methoxy-1-methylethyl acetate 108-65-6108-65-6 12.712.7 n-butyl acetaten-butyl acetate 123-86-4123-86-4 11.811.8 EthylbenzeneEthylbenzene 100-41-4100-41-4 8.98.9 TolueneToluene 108-88-3108-88-3 0.10.1 BYK-180 (BYK-Chemie사)BYK-180 (BYK-Chemie) Alkylolammonium salt of a copolymer with acidic groupsAlkylolammonium salt of a copolymer with acidic groups 영업비밀trade secret 100.0100.0 BYK-190 (BYK-Chemie사)BYK-190 (BYK-Chemie) High molecular weight block copolymer with pigment affinic groupsHigh molecular weight block copolymer with pigment affinic groups 영업비밀trade secret 40.040.0 WaterWater 7732-18-57732-18-5 60.060.0 BYK-2001 (BYK-Chemie사BYK-2001 (BYK-Chemie) Modified acrylate block copolymerModified acrylate block copolymer 영업비밀trade secret 46.046.0 2-methoxy-1-methylethyl acetate2-methoxy-1-methylethyl acetate 108-65-6108-65-6 21.021.0 2-butoxyethanol2-butoxyethanol 111-76-2111-76-2 21.021.0 1-methyoxy-2-propanol1-methyoxy-2-propanol 107-98-2107-98-2 12.012.0 BYK-2012 (BYK-Chemie사BYK-2012 (by BYK-Chemie) 2,5-Furandione, telomere with 1,1'-(1,1-dimethyl-3-methylene-1,3-propanediyl)bis(benzene) and ethenylbenzene, 3-(dimethylamino)propylimide, imide with polyethylene-polypropylene glycol 2-aminopropyl Me ether, 2-[(C10-16-alkyloxy)methyl]oxirane-quaternized, benzoates(salt)2,5-Furandione, telomere with 1,1'-(1,1-dimethyl-3-methylene-1,3-propanediyl)bis(benzene) and ethenylbenzene, 3-(dimethylamino)propylimide, imide with polyethylene-polypropylene glycol 2-aminopropyl Me ether, 2-[(C10-16-alkyloxy)methyl]oxirane-quaternized, benzoates(salt) -- >=30-<50>=30-<50 BYK-2013 (BYK-Chemie사BYK-2013 (BYK-Chemie) 2,5-Furandione, telomere with 1,1'-(1,1-dimethyl-3-methylene-1,3-propanediyl)bis(benzene) and ethenylbenzene, 3-(dimethylamino)propylimide, imide with polyethylene-polypropylene glycol 2-aminopropyl Me ether, 2-[(C10-16-alkyloxy)methyl]oxirane-quaternized, benzoates(salt)2,5-Furandione, telomere with 1,1'-(1,1-dimethyl-3-methylene-1,3-propanediyl)bis(benzene) and ethenylbenzene, 3-(dimethylamino)propylimide, imide with polyethylene-polypropylene glycol 2-aminopropyl Me ether, 2-[(C10-16-alkyloxy)methyl]oxirane-quaternized, benzoates(salt) -- >=50 -<=100>=50 -<=100

상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 4중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 4중량%, 0.5 내지 3중량%, 0.5 내지 2.5중량%, 0.5 내지 2중량%, 1 내지 4중량%, 1 내지 3중량%, 1 내지 2.5중량% 또는 1 내지 2중량%로 포함할 수 있다. 상기와 같은 분산제를 포함함으로써, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 3D 프린팅에 적용가능한 흐름성(rheology)을 가질 수 있다.The dispersant may be included in an amount of 0.5 to 4% by weight relative to the zirconia powder. Specifically, the dispersant is 0.5 to 4% by weight, 0.5 to 3% by weight, 0.5 to 2.5% by weight, 0.5 to 2% by weight, 1 to 4% by weight, 1 to 3% by weight, 1 to 2.5% by weight relative to the zirconia powder Or 1 to 2% by weight may be included. By including the dispersing agent as described above, the slurry composition according to the present invention may have rheology applicable to 3D printing.

하나의 예로서, 상기 슬러리 조성물은 광경화성 개시제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 광경화성 개시제는 광을 조사하여 경화되는 개시제라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 광경화성 개시제는 Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide)(PPO) 또는 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide(TPO)일 수 있다.As an example, the slurry composition may further include a photocurable initiator. The photocurable initiator is not particularly limited as long as it is an initiator that is cured by irradiating light. For example, the photocurable initiator may be Phenylbis(2,4,6-trimethyl benzoylphosphine oxide) (PPO) or 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (TPO).

구체적으로, 상기 광경화성 개시제는 광경화성 모노머를 기준으로 0.5중량% 내지 3중량%로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광경화성 개시제는 광경화성 모노머를 기준으로 0.5중량% 내지 2.5중량%, 0.5중량% 내지 2중량%, 1중량% 내지 3중량%, 1중량% 내지 2.5중량% 또는 1중량% 내지 2중량%로 포함할 수 있다. 상기와 같은 광경화성 개시제를 포함함으로써 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 이용하여 디지털 광학 기술에 의한 형상을 구현할 수 있다.Specifically, the photocurable initiator may be included in an amount of 0.5 wt% to 3 wt% based on the photocurable monomer. More specifically, the photocurable initiator is 0.5 wt% to 2.5 wt%, 0.5 wt% to 2 wt%, 1 wt% to 3 wt%, 1 wt% to 2.5 wt% or 1 wt% based on the photocurable monomer to 2% by weight. By including the photocurable initiator as described above, a shape by digital optical technology can be implemented using the slurry composition according to the present invention.

또한, 본 발명은 지르코니아 분말을 하소하고 볼밀을 이용하여 분쇄하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of calcining the zirconia powder and pulverizing it using a ball mill;

광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;preparing a mixture by mixing a photocurable monomer, a diluent and a dispersant;

상기 혼합물에 상기 분쇄하는 단계를 거친 지르코니아 분말을 분산시키는 단계를 포함하고,Dispersing the zirconia powder that has undergone the grinding step in the mixture,

상기 지르코니아 분말은 전체 조성물 대비 1부피% 내지 60부피%로 분산시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법을 제공한다.The zirconia powder provides a method for preparing a slurry composition, characterized in that it is dispersed in an amount of 1% to 60% by volume relative to the total composition.

하나의 예로서, 상기 분쇄하는 단계는 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 하소하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 분쇄하는 단계는 800℃ 내지 950℃, 800℃ 내지 900℃, 850℃ 내지 1000℃ 또는 850℃ 내지 950℃의 온도에서 1 내지 4시간, 1 내지 3시간, 2 내지 5시간 또는 2 내지 4시간 동안 하소하여 수행할 수 있다.As an example, the pulverizing may be performed by calcining at a temperature of 800° C. to 1000° C. for 1 to 5 hours. Specifically, the pulverizing step is performed at a temperature of 800°C to 950°C, 800°C to 900°C, 850°C to 1000°C or 850°C to 950°C for 1 to 4 hours, 1 to 3 hours, 2 to 5 hours or 2 It can be carried out by calcining for 4 hours.

또한, 상기 분쇄하는 단계는 하소를 거친 지르코니아 분말을 8 내지 10mm의 지르코니아 볼과 혼합하여 24시간 이상 볼밀을 이용하여 볼밀링할 수 있다. 구체적으로, 상기 분쇄하는 단계는 하소를 거친 지르코니아 분말을 지르코니아 볼과 혼합하여 최소 24시간 이상, 최대 1 주일 정도 진행하여도 무방하나, 24시간 내지 50시간, 24시간 내지 40시간 또는 24시간 내지 30시간 동안 볼밀을 이용하여 볼밀링할 수 있다.In addition, in the pulverizing step, the calcined zirconia powder may be mixed with 8 to 10 mm zirconia balls and ball milled using a ball mill for 24 hours or more. Specifically, the pulverizing step may be performed by mixing the calcined zirconia powder with the zirconia balls for at least 24 hours or at most 1 week, but from 24 hours to 50 hours, 24 hours to 40 hours, or 24 hours to 30 hours. It can be ball milled using a ball mill for a period of time.

상기와 같은 분쇄하는 단계를 거친 지르코니아 분말은 표면에 바인더가 제거되어 빛 반사 등의 문제가 없고 광경화성 모노머와의 분산성이 우수하여 3D 프린팅에 사용가능하다.The zirconia powder that has undergone the pulverization step as described above can be used for 3D printing because the binder is removed from the surface, there is no problem such as light reflection, and has excellent dispersibility with the photocurable monomer.

하나의 예로서, 상기 혼합물을 제조하는 단계는 광경화성 모노머 및 희석제를 6:4 내지 9:1의 중량비로 혼합할 수 있다. 구체적으로, 광경화성 모노머 및 희석제는 6:4 내지 9:1, 6.5:3.5 내지 9:1, 6:4 내지 8:2 또는 6.5:3.5 내지 7.5:2.5의 중량비로 혼합할 수 있다.As an example, in preparing the mixture, the photocurable monomer and the diluent may be mixed in a weight ratio of 6:4 to 9:1. Specifically, the photocurable monomer and the diluent may be mixed in a weight ratio of 6:4 to 9:1, 6.5:3.5 to 9:1, 6:4 to 8:2, or 6.5:3.5 to 7.5:2.5.

예를 들어, 광경화성 모노머는 전체 조성물 기준으로 6중량% 내지 10중량%로 혼합하고, 희석제는 전체 조성물 기준으로 2중량% 내지 6중량%로 혼합할 수 있다. 구체적으로 광경화성 모노머는 전체 조성물 기준으로 6중량% 내지 9중량%, 7중량% 내지 10중량% 또는 7중량% 내지 9중량%로 혼합하고, 희석제는 전체 조성물 기준으로 2중량% 내지 5중량%, 3중량% 내지 6중량% 또는 3중량% 내지 5중량%로 혼합할 수 있다.For example, the photocurable monomer may be mixed in an amount of 6 wt% to 10 wt% based on the total composition, and the diluent may be mixed in an amount of 2 wt% to 6 wt% based on the total composition. Specifically, the photocurable monomer is mixed in an amount of 6% to 9% by weight, 7% to 10% by weight, or 7% to 9% by weight based on the total composition, and the diluent is 2% to 5% by weight based on the total composition , 3 wt% to 6 wt% or 3 wt% to 5 wt% may be mixed.

상기 광경화성 모노머는 1,6 Hexanediol diacrylate(HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate(TMPTA) Isodecyl acrylate(IDA) 및 Isobornyl acrylate(IBA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 광경화성 모노머는 1,6 Hexanediol diacrylate(HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate(TMPTA), Isodecyl acrylate(IDA) 또는 Isobornyl acrylate(IBA)일 수 있다. 이때, Isodecyl acrylate(IDA) 또는 Isobornyl acrylate(IBA)는 희석제 역할을 할 수 있다.The photocurable monomer may be at least one selected from the group consisting of 1,6 Hexanediol diacrylate (HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), Isodecyl acrylate (IDA), and Isobornyl acrylate (IBA). Specifically, the photocurable monomer may be 1,6 Hexanediol diacrylate (HDDA), Triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), Trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), Isodecyl acrylate (IDA), or Isobornyl acrylate (IBA). In this case, isodecyl acrylate (IDA) or isobornyl acrylate (IBA) may serve as a diluent.

또한, 상기 희석제는 Decahydronaphthalene(DECALIN) 및 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one(Camphor)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 희석제는 Decahydronaphthalene(DECALIN) 또는 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one(Camphor)일 수 있다.In addition, the diluent may be at least one selected from the group consisting of Decahydronaphthalene (DECALIN) and 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one (Camphor). Specifically, the diluent may be Decahydronaphthalene (DECALIN) or 1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one (Camphor).

상기 혼합물을 제조하는 단계에서 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 및 Anti-Terra-U으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 또는 Anti-Terra-U일 수 있다.In the step of preparing the mixture, the dispersant is CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 and Anti-Terra-U It may be at least one selected from the group consisting of. Specifically, the dispersant may be CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 or Anti-Terra-U. .

또한, 상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 4중량%로 혼합될 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 3중량%, 0.5 내지 2.5중량%, 0.5 내지 2중량%, 1 내지 4중량%, 1 내지 3중량%, 1 내지 2.5중량% 또는 1 내지 2중량%로 혼합할 수 있다. 상기와 같은 분산제를 혼합함으로써, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 3D 프린팅에 적용가능한 흐름성(rheology)을 가질 수 있다.In addition, the dispersant may be mixed in an amount of 0.5 to 4% by weight relative to the zirconia powder. Specifically, the dispersant is 0.5 to 3% by weight, 0.5 to 2.5% by weight, 0.5 to 2% by weight, 1 to 4% by weight, 1 to 3% by weight, 1 to 2.5% by weight or 1 to 2% by weight relative to the zirconia powder can be mixed with By mixing the dispersant as described above, the slurry composition according to the present invention may have rheology applicable to 3D printing.

하나의 예로서, 상기 지르코니아 분말을 분산시키는 단계는 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 혼합한 혼합물에 지르코니아 분말을 전체 조성물 대비 1부피% 내지 60부피%로 혼합할 수 있다. 구체적으로, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 10부피% 내지 60부피%, 10부피% 내지 55부피%, 30부피% 내지 60부피%, 30부피% 내지 55부피%, 40부피% 내지 60부피%, 40부피% 내지 55부피%, 45부피% 내지 60부피%, 45부피% 내지 55부피%, 50부피% 내지 60부피% 또는 50부피% 내지 55부피%로 혼합물에 분산시킬 수 있다.As an example, in the dispersing of the zirconia powder, the zirconia powder may be mixed in a mixture of a photocurable monomer, a diluent and a dispersant in an amount of 1% to 60% by volume relative to the total composition. Specifically, the zirconia powder is 10% to 60% by volume, 10% to 55% by volume, 30% to 60% by volume, 30% to 55% by volume, 40% to 60% by volume, based on the total composition. %, 40% to 55%, 45% to 60%, 45% to 55%, 50% to 60% or 50% to 55% by volume.

또한, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 80중량% 내지 95중량%로 혼합물에 분산시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 지르코니아 분말은 전체 조성물을 기준으로 80중량% 내지 95중량%, 80중량% 내지 90중량%, 85중량% 내지 95중량% 또는 85중량% 내지 90중량%로 혼합물에 분산시킬 수 있다.In addition, the zirconia powder may be dispersed in the mixture in an amount of 80 wt% to 95 wt% based on the total composition. Specifically, the zirconia powder may be dispersed in the mixture in an amount of 80% to 95% by weight, 80% to 90% by weight, 85% to 95% by weight, or 85% to 90% by weight based on the total composition. .

또 하나의 예로서, 상기 지르코니아 분말을 분산시키는 단계 이후에 광경화 개시제를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 광경화성 개시제는 광을 조사하여 경화되는 개시제라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 광경화성 개시제는 Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide)(PPO) 또는 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide(TPO)일 수 있다.As another example, the method may further include adding a photocuring initiator after dispersing the zirconia powder. The photocurable initiator is not particularly limited as long as it is an initiator that is cured by irradiating light. For example, the photocurable initiator may be Phenylbis(2,4,6-trimethyl benzoylphosphine oxide) (PPO) or 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (TPO).

구체적으로, 상기 광경화성 개시제를 첨가하는 단계는 광경화성 모노머를 기준으로 광경화성 개시제를 0.5중량% 내지 3중량%로 첨가할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광경화성 개시제는 광경화성 모노머를 기준으로 0.5중량% 내지 2.5중량%, 0.5중량% 내지 2중량%, 1중량% 내지 3중량%, 1중량% 내지 2.5중량% 또는 1중량% 내지 2중량%로 첨가할 수 있다. 상기와 같은 광경화성 개시제를 첨가함으로써 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 이용하여 디지털 광학 기술에 의한 형상을 구현할 수 있다.Specifically, in the step of adding the photocurable initiator, 0.5 wt% to 3 wt% of the photocurable initiator may be added based on the photocurable monomer. More specifically, the photocurable initiator is 0.5 wt% to 2.5 wt%, 0.5 wt% to 2 wt%, 1 wt% to 3 wt%, 1 wt% to 2.5 wt% or 1 wt% based on the photocurable monomer to 2% by weight. By adding the photocurable initiator as described above, a shape by digital optical technology can be implemented using the slurry composition according to the present invention.

아울러, 본 발명은 상기 서술한 슬러리 조성물을 이용한 세라믹 구조물을 제공한다.In addition, the present invention provides a ceramic structure using the above-described slurry composition.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 구조물은 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 이용한 세라믹 성형체의 프린팅 결과물로 단순한 구조뿐만 아니라 나사 또는 치아와 같은 복잡한 형상을 구현할 수 있고, 빛의 산란 현상이 발생하지 않는다. 또한, 광 경화 후 세라믹 구조물의 강도가 높아서 조작 시 부서지지 않고, 치과용 연삭 기계 등으로 형태 및 표면 수정이 가능할 정도로 가공가능성이 뛰어나다.As shown in FIG. 3 , the ceramic structure according to the present invention is a printing result of a ceramic molded body using the slurry composition according to the present invention, and not only a simple structure but also a complex shape such as a screw or a tooth can be implemented, and light scattering occurs. I never do that. In addition, since the strength of the ceramic structure is high after light curing, it does not break during operation, and has excellent workability to the extent that the shape and surface can be modified with a dental grinding machine or the like.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 세라믹 구조물은 700 MPa 이상의 강도를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 구조물은 750 MPa 이상, 800 MPa 이상, 700 MPa 내지 1200 MPa, 700 MPa 내지 1100 MPa, 750 MPa 내지 1000 MPa 또는 800 MPa 내지 950 MPa의 강도를 나타낼 수 있다.As an example, a ceramic structure according to the present invention may exhibit a strength of 700 MPa or more. Specifically, the ceramic structure may exhibit a strength of 750 MPa or more, 800 MPa or more, 700 MPa to 1200 MPa, 700 MPa to 1100 MPa, 750 MPa to 1000 MPa, or 800 MPa to 950 MPa.

또한, 상기 세라믹 구조물은 1 내지 45%의 투광도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 구조물을 1 내지 40%, 1 내지 35%, 10 내지 45%, 10 내지 40%, 10 내지 35%, 20 내지 45%, 20 내지 40%, 20 내지 35%, 30 내지 40% 또는 30 내지 35%의 투광도를 가질 수 있다. 일반적으로 프레싱(pressing) 공정으로 세라믹 구조물을 제조한 경우 약 45%의 투광도를 나타내나, 3D 프린팅으로 세라믹 구조물을 제조한 경우는 세라믹 필름을 적층하여 계면에 의해 투광도를 방해할 가능성이 높아 세라믹 구조물의 투광도에 부정적인 영향을 끼칠 가능성이 높으나, 본 발명에 따른 세라믹 구조물은 투광도가 높은 세라믹 필름을 구조물에 계면으로 인한 방해가 생기지 않도록 광경화 조건을 설정하여 적층하여 상기와 같은 투광도를 가질 수 있다.In addition, the ceramic structure may have a light transmittance of 1 to 45%. Specifically, the ceramic structure is 1 to 40%, 1 to 35%, 10 to 45%, 10 to 40%, 10 to 35%, 20 to 45%, 20 to 40%, 20 to 35%, 30 to 40 % or may have a transmittance of 30 to 35%. In general, when the ceramic structure is manufactured by the pressing process, the transmittance is about 45%, but when the ceramic structure is manufactured by 3D printing, the ceramic structure is highly likely to interfere with the transmittance by the interface by laminating the ceramic film. Although it is highly likely to negatively affect the light transmittance of the ceramic structure according to the present invention, a ceramic film having a high light transmittance is laminated by setting photo-curing conditions to prevent interference due to an interface to the structure to have the above light transmittance.

하나의 예로서, 상기 세라믹 구조물은 입자 크기가 평균 0.2 내지 1.0㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 구조물은 입자 크기가 평균 0.2 내지 0.9㎛, 0.2 내지 0.7㎛, 0.5 내지 1.0㎛, 0.5 내지 0.8㎛ 또는 0.6 내지 0.8㎛일 수 있다. 상기와 같은 입자 크기를 가짐으로써 구조물 내에 결함 또는 기공이 없어 강도 및 투광도가 우수할 수 있다.As an example, the ceramic structure may have an average particle size of 0.2 to 1.0 μm. Specifically, the ceramic structure may have an average particle size of 0.2 to 0.9 μm, 0.2 to 0.7 μm, 0.5 to 1.0 μm, 0.5 to 0.8 μm, or 0.6 to 0.8 μm. By having the particle size as described above, there are no defects or pores in the structure, and thus strength and light transmittance may be excellent.

또한, 본 발명은 상기 서술한 슬러리 조성물을 두께가 25 내지 200㎛가 되도록 블레이드로 도포하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of applying the above-described slurry composition with a blade so that the thickness is 25 to 200㎛;

상기 도포한 슬러리 조성물을 빛을 조사하여 광경화시켜 세라믹 필름을 형성하는 단계;photo-curing the applied slurry composition by irradiating light to form a ceramic film;

상기 블레이드로 도포하는 단계와 세라믹 필름을 형성하는 단계를 반복적으로 수행하여 세라믹 성형체를 형성하는 단계; 및forming a ceramic molded body by repeatedly performing the steps of applying with the blade and forming a ceramic film; and

상기 세라믹 성형체를 열처리하여 세라믹 구조물을 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 구조물의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a ceramic structure comprising the step of manufacturing a ceramic structure by heat-treating the ceramic compact.

하나의 예로서, 상기 블레이드로 도포하는 단계는 블레이드 길이 방향을 기준으로 슬러리 조성물이 주입된 형태에 블레이드로 도포된 형태가 변할 수 있다. 도 4에 나타난 바와 같이 평면의 가로 및 세로를 X와 Y라고 가정했을 때, 블레이드 길이 방향이 Y축과 같은 방향이고 (가)와 같이 Y축 방향으로 좁게 주입된 경우 닥터 블레이드로 얇은 필름을 형성하더라도 Y축 방향으로 좁은 형태의 세라믹 필름을 제조할 수 있다. 또한, (나)와 같이 Y축 방향으로 넓게 주입된 경우 (가)의 경우보다 넓은 면적의 필름이 형성되기 때문에 비교적 넓은 면적의 세라믹 필름을 제조할 수 있다.As an example, in the step of applying with a blade, the form in which the slurry composition is injected may be changed from the form in which the slurry composition is injected based on the blade length direction. As shown in FIG. 4, assuming that the horizontal and vertical planes are X and Y, if the blade longitudinal direction is in the same direction as the Y axis and narrowly injected in the Y axis direction as shown in (A), a thin film is formed with a doctor blade. Even so, a ceramic film having a narrow shape in the Y-axis direction can be manufactured. In addition, since a film having a larger area is formed than in the case of (A) when the film is injected widely in the Y-axis direction as shown in (B), a ceramic film having a relatively large area can be manufactured.

예를 들어, 상기 블레이드로 도포하는 단계는 블레이드 길이 방향을 기준으로 슬러리 조성물이 주입된 형태에 따라 블레이드로 도포된 슬러리 조성물의 형태가 변하되, 도포된 슬러리 조성물의 두께의 표준편차는 10% 이하일 수 있다. 구체적으로, 도포된 슬러리 조성물의 두께의 표준편차는 9% 이하 또는 8% 이하일 수 있다. 상기와 같이 본 발명에 따른 세라믹 구조물의 제조방법은 블레이드를 통해 100㎛ 이하 또는 50㎛ 이하의 얇은 필름을 균일하게 형성할 수 있다.For example, in the step of applying with the blade, the shape of the slurry composition applied with the blade changes depending on the shape in which the slurry composition is injected based on the blade length direction, but the standard deviation of the thickness of the applied slurry composition is 10% or less. can Specifically, the standard deviation of the thickness of the applied slurry composition may be 9% or less or 8% or less. As described above, in the method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention, a thin film of 100 μm or less or 50 μm or less can be uniformly formed through a blade.

하나의 예로서, 세라믹 필름을 형성하는 단계는 360nm 내지 450nm의 광을 2초 내지 60초 동안 조사하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 세라믹 필름을 형성하는 단계는 360nm 내지 450nm의 광을 2초 내지 50초, 2초 내지 40초, 5초 내지 60초, 5초 내지 50초 또는 5초 내지 40초 동안 조사하여 광경화를 수행할 수 있다.As an example, the forming of the ceramic film may be performed by irradiating light of 360 nm to 450 nm for 2 seconds to 60 seconds. Specifically, the step of forming the ceramic film is photocured by irradiating light of 360 nm to 450 nm for 2 seconds to 50 seconds, 2 seconds to 40 seconds, 5 seconds to 60 seconds, 5 seconds to 50 seconds, or 5 seconds to 40 seconds. can be performed.

또한, 상기 세라믹 성형체를 형성하는 단계는 테이프-캐스팅(tape-casting) 방식으로 수행할 수 있다. 상기 테이프-캐스팅 방식은 적정 점도를 가지는 슬러리 조성물을 주입해 닥터 블레이드를 이용하여 얇은 필름을 형성시키고, 그 필름 위에 광원을 조사하여 형상을 조형하는 방식으로 반복적층 작업을 거쳐 3차원 형태의 형상을 제조하는 기술이다. 상기 테이핑 방식을 이용하여 세라믹 구조물을 제조함으로써 치아와 같은 복잡한 구조의 세라믹 구조물을 정교하게 제조할 수 있고, 인공 치아를 제조하기 위해 절삭되는 세라믹의 양을 현저하게 줄일 수 있다.In addition, the forming of the ceramic compact may be performed by a tape-casting method. The tape-casting method injects a slurry composition having an appropriate viscosity, forms a thin film using a doctor blade, and forms a shape by irradiating a light source on the film. manufacturing technology. By manufacturing a ceramic structure using the taping method, a ceramic structure having a complex structure such as a tooth can be precisely manufactured, and the amount of ceramic cut to manufacture an artificial tooth can be significantly reduced.

상기 세라믹 구조물을 제조하는 단계는 1000℃ 내지 2000℃의 온도로 소결하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 구조물을 제조하는 단계는 1000℃ 내지 1800℃, 1000℃ 내지 1600℃, 1300℃ 내지 2000℃, 1300℃ 내지 1800℃ 또는 1300℃ 내지 1600℃의 온도로 소결할 수 있다. 상기와 같은 온도로 세라믹 구조물을 열처리하는 경우 소결하는 과정에서 결정립 조대화(grain coarsening) 현상이 발생하여 결점이나 기공 없이 고치밀화될 수 있다. 이에 따라 상기 세라믹 구조물을 인공 치아(예를 들어, 임플란트)로 사용할 때 별도의 표면 처리를 하지 않아도 되는 이점이 있다.The manufacturing of the ceramic structure may be performed by sintering at a temperature of 1000°C to 2000°C. Specifically, the manufacturing of the ceramic structure may include sintering at a temperature of 1000°C to 1800°C, 1000°C to 1600°C, 1300°C to 2000°C, 1300°C to 1800°C, or 1300°C to 1600°C. When the ceramic structure is heat-treated at the same temperature as described above, grain coarsening occurs during sintering, so that the ceramic structure can be highly densified without defects or pores. Accordingly, when using the ceramic structure as an artificial tooth (eg, implant), there is an advantage that does not require a separate surface treatment.

상기 세라믹 성형체를 형성하는 단계와 세라믹 구조물을 제조하는 단계 사이에 용매를 세척하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 아세톤 또는 물을 사용할 수 있다.The method may further include washing the solvent between the step of forming the ceramic compact and the step of preparing the ceramic structure. The solvent may be ethanol, methanol, isopropanol, acetone or water.

이하 본 발명에 따르는 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and the like according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the Examples presented below.

제조예production example

Tosoh社 Zpex 시리즈 분말을 900℃의 온도에서 3시간 동안 하소하고, PE bottle에 하소과정을 거친 분말 50%를 채우고 8~10mm 지르코니아 볼을 혼합해 1일 정도 볼밀 과정을 거쳐 지르코니아 분말을 제조하였다.Tosoh's Zpex series powder was calcined at 900°C for 3 hours, 50% of the calcined powder was filled in a PE bottle, and 8-10 mm zirconia balls were mixed, followed by a ball milling process for about 1 day to prepare zirconia powder.

이때 하소과정은 분말 내 존재하는 바인더를 태워내는 역할을 하고 볼밀 과정은 거친 분말을 깨기 위한 작업이다.At this time, the calcination process serves to burn the binder present in the powder, and the ball mill process is an operation to break the coarse powder.

실시예 1 내지 12Examples 1 to 12

하기 표 2에 나타낸 비율과 같이, shear(paste) mixer 디스펜서에 광경화성 모노머, 희석제 및 분산제를 넣고 1000rpm에서 10분간 혼합하였다. 혼합된 혼합물에 제조예에서 제조한 지르코니아 분말을 총 3회에 나누어 각각 1시간 동안 1차 슬러리 복합화를 유도하고 제조된 슬러리는 세라믹 균질도 향상을 위해 3시간 동안 볼밀 공정을 통해 슬러리를 복합화한 후 광경화 직전 광경화 개시제를 넣고 1000rpm의 속도로 30분간 전단 혼합(shear-mixing)하여 슬러리 조성물을 제조하였다.As shown in Table 2 below, the photocurable monomer, diluent and dispersant were added to a shear (paste) mixer dispenser and mixed at 1000 rpm for 10 minutes. The zirconia powder prepared in Preparation Example was divided into the mixed mixture three times to induce primary slurry complexing for 1 hour each, and the prepared slurry was compounded through a ball mill process for 3 hours to improve ceramic homogeneity. A slurry composition was prepared by adding a photo-curing initiator just before photo-curing and shear-mixing at a speed of 1000 rpm for 30 minutes.

광경화성 모노머 및 희석제
(Photocurable Monomer
& Diluent)
Photocurable monomers and diluents
(Photocurable Monomer
& Diluent)
지르코니아 분말
(Zirconia Powder)
Zirconia Powder
(Zirconia Powder)
분산제
(Dispersant)
dispersant
(Dispersant)
광경화 개시제
(Photo initiator)
photocuring initiator
(Photo initiator)
조성 1composition 1 TEGDMATEGDMA IBAIBA ZRZR BYK-180
(2wt%)
BYK-180
(2wt%)
PPO
(모노머 기준 2wt%)
PPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.0761.076 0.9860.986 6.076.07 1.0751.075 1.171.17 실시예 1 [g]Example 1 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 200200 44 0.60.6
실시예 2 [g]Example 2 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 252252 5.045.04 0.60.6
조성 2composition 2 TEGDMATEGDMA CamphorCamphor ZRZR BYK-180
(2wt%)
BYK-180
(2wt%)
TPO
(모노머 기준 2wt%)
TPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.0761.076 0.9920.992 6.076.07 1.0751.075 1.1361.136 실시예 3 [g]Example 3 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 199199 3.983.98 0.420.42
실시예 4 [g]Example 4 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 250250 55 0.420.42
조성 3composition 3 HDDAHDDA DECALINDECALIN ZRZR BYK-180
(3wt%)
BYK-180
(3wt%)
TPO
(모노머 기준 2wt%)
TPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.021.02 0.8960.896 6.076.07 1.0751.075 1.1361.136 실시예 5 [g]Example 5 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 227227 6.816.81 0.420.42
실시예 6 [g]Example 6 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 291291 8.738.73 0.420.42
조성 4composition 4 HDDAHDDA CamphorCamphor ZRZR BYK-180
(2wt%)
BYK-180
(2wt%)
PPO
(모노머 기준 2wt%)
PPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.021.02 0.9920.992 6.076.07 1.0751.075 1.171.17 실시예 7 [g]Example 7 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 207207 4.144.14 0.420.42
실시예 8 [g]Example 8 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 260260 5.25.2 0.420.42
조성 5composition 5 TMPTATMPTA IDAIDA ZRZR BYK-180
(2wt%)
BYK-180
(2wt%)
TPO
(모노머 기준 2wt%)
TPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.111.11 0.8750.875 6.076.07 1.0751.075 1.1361.136 실시예 9 [g]Example 9 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 219219 6.576.57 0.420.42
실시예 10 [g]Example 10 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 279279 8.378.37 0.420.42
조성 6composition 6 TMPTATMPTA IBAIBA ZRZR BYK-180
(2wt%)
BYK-180
(2wt%)
TPO
(모노머 기준 2wt%)
TPO
(2wt% based on monomer)
밀도[g/cm3]Density [g/cm 3 ] 1.111.11 0.9860.986 6.076.07 1.0751.075 1.1361.136 실시예 11 [g]Example 11 [g] 50
vol%
50
vol%
2121 99 210210 6.36.3 0.420.42
실시예 12 [g]Example 12 [g] 55
vol%
55
vol%
2121 99 268268 8.048.04 0.420.42

실시예 13Example 13

실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물을 3D 프린터에 주입하여 테이프-캐스팅(Tape-casting) 방법을 통해 세라믹 구조물을 제조하였다. 구체적으로, 3D 프린터 내에 위치한 닥터 블레이드(Dr.blade)는 xy 평면 중 한방향으로 움직이며 필름을 형성하기 때문에, 블레이드가 움직이기 전 블레이드 날의 긴 방향으로 슬러리를 위치시켜 슬러리 필름을 형성하였다. 이때, 도 5에 나타난 바와 같이 튜브를 연결한 닥터블레이드는 튜브의 직경보다 넓은 주입(feeding)이 가능하도록 설계하였고, 실린지 펌프(syringe pump)를 이용하여 슬러리 조성물을 정량으로 주입하였다. 그런 다음 미리 디자인해둔 3D 모형에 맞게 슬러리 조성물을 약 100㎛의 두께로 도포한 후 광을 조사하여 경화시켰다. 이후에 Z축을 제외한 모든 축이 원점으로 돌아간 후 같은 시퀀스가 반복되어 세라믹 구조물을 형성하였다.The slurry composition prepared in Example 5 was injected into a 3D printer to prepare a ceramic structure through a tape-casting method. Specifically, since the doctor blade (Dr. At this time, as shown in FIG. 5, the doctor blade connected to the tube was designed to allow feeding wider than the diameter of the tube, and the slurry composition was injected quantitatively using a syringe pump. Then, the slurry composition was applied to a thickness of about 100 μm according to the previously designed 3D model, and then cured by irradiating light. Afterwards, all axes except the Z axis returned to the origin, and the same sequence was repeated to form a ceramic structure.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명에 사용되는 지르코니아 분말의 특성을 확인하기 위해, 제조예에서 제조한 지르코니아 분말과 Tosoh社 Zpex 시리즈 분말을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하였고, 상기 지르코니아 분말을 모노머에 분산시켜 제조한 슬러리를 주사전자현미경으로 촬영하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to confirm the properties of the zirconia powder used in the present invention, the zirconia powder prepared in Preparation Example and Tosoh's Zpex series powder were photographed with a scanning electron microscope (SEM), and a slurry prepared by dispersing the zirconia powder in a monomer was prepared. It was photographed with a scanning electron microscope, and the results are shown in FIG. 1 .

도 1을 살펴보면, 도 1(a)에서 Tosoh社 Zpex 시리즈 분말은 바인더에 의해 분말이 결합되어 30 내지 70㎛ 크기의 덩어리로 형성된 것을 확인하였고, 도 1(c)에서 Tosoh社 Zpex 시리즈 분말은 광경화성 모노머에 분산되지 않는 것을 확인하였다. 도 1(b)에서 제조예에서 제조한 지르코니아 분말은 하소과정을 거쳐 바인더를 제거하고 뭉쳐진 분말들이 볼밀 과정에 의해 잘게 깨져 지름이 약 0.55㎛의 크기로 형성된 것을 확인하였고, 도 1(d)에서 실시예의 지르코니아 분말은 하소 및 볼밀 과정을 거쳐 광경화성 모노머에 균일하게 분산되는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 1 , it was confirmed that the Tosoh Zpex series powder in FIG. 1 (a) was formed into a mass of 30 to 70 μm by binding the powder by a binder, and the Tosoh Zpex series powder in FIG. 1 (c) is a spectacle It was confirmed that it was not dispersed in the chemical conversion monomer. 1(b), it was confirmed that the zirconia powder prepared in Preparation Example was calcined, the binder was removed, and the agglomerated powder was crushed to a size of about 0.55 μm in diameter by the ball mill process, and in FIG. 1(d) It was confirmed that the zirconia powder of Example was uniformly dispersed in the photocurable monomer through calcination and ball milling processes.

이를 통해, 기존의 지르코니아 분말은 바인더를 포함하여 모노머에 분산되지 않는 반면, 본 발명에 사용되는 지르코니아 분말은 하소 및 볼밀 과정으로 바인더가 제거되어 광경화성 모노머와 혼합하는 경우 분산성 및 유동성이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 바인더 제거로 인해 지르코니아 분말은 빛 반사 등이 줄어 3D 프린팅에 이용할 수 있다.Through this, while the conventional zirconia powder is not dispersed in the monomer including the binder, the zirconia powder used in the present invention has the binder removed through calcination and ball milling process, so that when mixed with a photocurable monomer, dispersibility and fluidity are improved. it can be seen that In addition, due to the removal of the binder, the zirconia powder can be used for 3D printing because light reflection is reduced.

실험예 2Experimental Example 2

본 발명에 따른 슬러리 조성물에 적절한 분산제를 찾기 위해 수동채취기의 제품화 가능성을 확인하기 위해, 본 발명에 사용되는 광경화성 모노머 및 희석제와 직접 용해시켜 분산제의 용해도를 측정하였으며, 그 결과는 표 3에 나타내었다.In order to confirm the commercialization potential of the manual picker to find a suitable dispersant for the slurry composition according to the present invention, the solubility of the dispersant was measured by dissolving it directly with the photocurable monomer and diluent used in the present invention, and the results are shown in Table 3 It was.

분산제dispersant CC-9CC-9 KD-1KD-1 KD-4KD-4 TopoTopo BYK
-111
BYK
-111
BYK
-163
BYK
-163
BYK
-180
BYK
-180
BYK
-190
BYK
-190
BYK
-2001
BYK
-2001
BYK
-2012
BYK
-2012
BYK
-2013
BYK
-2013
Ainti-
Terra-U
Ainti-
Terra-U
밀도
[g/cm3]
density
[g/cm 3 ]
1.081.08 0.90.9 0.90.9 0.880.88 1.161.16 0.99250.9925 1.0751.075 1.061.06 1.0271.027 1.0561.056 1.0961.096 0.940.94
형태shape LiquidLiquid SolidSolid LiquidLiquid SolidSolid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid LiquidLiquid IBAIBA XX OO OO OO OO OO OO XX OO OO TEGDMATEGDMA XX XX OO OO OO OO XX OO -- HDDAHDDA -- OO -- OO OO OO XX OO XX OO OO DECALINDECALIN -- OO -- OO XX XX XX XX XX XX OO HDDA + DECALINHDDA + DECALIN OO -- OO -- OO OO OO XX OO XX OO OO O - 용해됨
△ - 중간
X - 용해안됨
O - dissolved
△ - middle
X - insoluble

표 3을 살펴보면, 상기 분산제 중 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-2001, BYK-2013, Anti-Terra-U가 본 발명에 사용되는 광경화성 모노머 및 희석제와의 용해도가 우수한 것으로 확인하였다. 그 중에서도 상기 표에는 나타내진 않았지만 상기 8개의 분산제를 이용하여 지르코니아 분말과 광경화성 모노머를 이용해 슬러리를 제조한 결과, 테이프-캐스팅 방식의 디지털 광학 기술(Digital Light Processing, DLP)에 가장 적합한 레올로지(rheology)를 형성하는 것은 BYK-180으로 나타났다.Referring to Table 3, among the dispersants, CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-2001, BYK-2013, and Anti-Terra-U are photocurable monomers used in the present invention. And it was confirmed that the solubility with the diluent was excellent. Among them, although not shown in the table above, as a result of preparing a slurry using zirconia powder and a photocurable monomer using the eight dispersants, the rheology most suitable for digital optical technology (Digital Light Processing, DLP) of the tape-casting method ( rheology) was shown to be BYK-180.

실험예 3Experimental Example 3

본 발명에 따른 슬러리 조성물의 유동학적 특성을 확인하기 위해서, 실시예 1 및 2에서 제조한 슬러리 조성물을 대상으로 전단 속도에 따른 점도를 측정하였으며, 그 결과는 도 2에 나타내었다.In order to confirm the rheological properties of the slurry composition according to the present invention, the viscosity according to the shear rate was measured for the slurry compositions prepared in Examples 1 and 2, and the results are shown in FIG. 2 .

도 2를 살펴보면, 도 2(a)는 본 발명에 따른 슬러리 조성물에 BYK-180 분산제를 첨가하기 전 후의 조성물을 촬영한 것으로, 분산제를 첨가한 후에 슬러리 조성물이 유동성을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 도 2(b)는 실시예 5 및 6에서 제조한 슬러리 조성물을 전단 속도에 따라 점도값을 나타낸 것으로, 전단 속도가 증가함에 따라 점도가 낮아지는 전단박화현상(shear-thinning behavior)을 보이는 것을 확인하였다. 구체적으로, 분산제는 지르코니아 분말을 50vol%을 포함하는 슬러리 조성물과 더불어 55vol%를 포함하는 슬러리 조성물에서도 효과적으로 조성물들을 분산시키고, 전단 속도가 0.1 내지 100에서 점도가 300 Pa·s에서 2 Pa·s으로 감소하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 2, FIG. 2(a) is a photograph of the composition before and after adding the BYK-180 dispersant to the slurry composition according to the present invention, and it was confirmed that the slurry composition exhibited fluidity after the dispersant was added. In addition, FIG. 2(b) shows the viscosity values of the slurry compositions prepared in Examples 5 and 6 according to the shear rate, showing a shear-thinning behavior in which the viscosity decreases as the shear rate increases. confirmed that. Specifically, the dispersant effectively disperses the compositions in the slurry composition containing 55 vol% of the zirconia powder as well as the slurry composition containing 50 vol% of the zirconia powder, and the viscosity is changed from 300 Pa·s to 2 Pa·s at a shear rate of 0.1 to 100. was confirmed to decrease.

이를 통해, 본 발명에 따른 슬러리 조성물은 분산제를 포함하여 전단력(shear force)를 가했을 때 점도가 감소하고 힘을 제거했을 때 점도가 다시 높아져 닥터 블레이드를 통해 얇은 필름을 형성하는 테이프-캐시팅 방법에 적용하기 용이한 것을 알 수 있다. 구체적으로 테이프 캐스팅은 닥터 블레이드로 슬러리를 얇은 층으로 필름을 형성하여 슬러리에 힘이 가해지고 이때 슬러리의 점도가 낮아져 약 25 내지 200㎛ 내외의 균일한 층을 형성할 수 있으며, 얇은 필름 형성 후 광경화시에는 모든 힘이 제거되어 점도가 증가하므로 균일한 층의 유지력이 높아지는 것을 알 수 있다.Through this, the slurry composition according to the present invention contains a dispersing agent and the viscosity decreases when a shear force is applied, and the viscosity increases again when the force is removed to form a thin film through a doctor blade-caching method. It can be seen that it is easy to apply. Specifically, in tape casting, the slurry is formed into a thin film with a doctor blade, and force is applied to the slurry. At this time, the viscosity of the slurry is lowered, so that a uniform layer of about 25 to 200 μm can be formed. It can be seen that the holding power of the uniform layer is increased because all the forces are removed and the viscosity is increased during heating.

실험예 4Experimental Example 4

본 발명에 따른 세라믹 구조물 형성시 적절한 슬러리 조성물의 경화 두께를 확인하기 위하여, 3D 프린터를 이용하여 테이프-캐스팅 방식으로 실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물과 실시예 5의 조성물에서 광경화 개시제만 PPO로 변경한 조성물을 도포하고 405nm 파장에서 광을 조사하여 광개시제 종류별 광 조사 시간에 따른 경화 두께를 측정하였으며, 그 결과는 표 4에 나타내었다.In order to confirm the curing thickness of the appropriate slurry composition when forming the ceramic structure according to the present invention, in the slurry composition prepared in Example 5 and the composition of Example 5 by a tape-casting method using a 3D printer, only the photocuring initiator was used as PPO. The changed composition was applied and light was irradiated at a wavelength of 405 nm to measure the curing thickness according to the light irradiation time for each type of photoinitiator, and the results are shown in Table 4.

경화 시간에 따른 지르코니아 슬러리 경화 두께 실험Zirconia Slurry Cure Thickness Test according to Curing Time 광개시제 종류Photoinitiator types 층 두께 [㎛]layer thickness [μm] 4s4s 5s5s 8s8s 10s10s 15s15s 20s20s 25s25s 30s30s 40s40s 50s50s 1m1m 2m2m 3m3m 5m5m PPOPPO -- -- -- -- 6060 7070 8080 9090 100100 110110 120120 140140 190190 220220 TPOTPO 5050 6060 7070 8080 -- 120120 -- 140140 150150 170170 180180 -- -- --

표 4를 살펴보면, 시간이 증가함에 따라 경화되는 두께는 증가하나, 적정시간이 지나면 시간이 증가함에도 더 이상 경화두께가 증가하지 않는 것을 확인하였다. 구체적으로, 약 30초 동안 광을 조사하였을 경우 약 100㎛의 두께를 가지는 것을 확인하였다. 특히, PPO(Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide)를 첨가한 경우(실시예 1) 5분까지도 경화 두께가 증가하기는 하나, 효율적인 측면에서 30초 광 조사시 90㎛의 두께를 형성하고 1분 이내로 반복적으로 경화하는 것이 더 효율적인 것을 알 수 있다. 또한, TPO(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide)를 첨가한 경우(실시예 3) 30초 동안 광 조사시에 140㎛의 두께를 형성하는 것을 확인하였다.Referring to Table 4, it was confirmed that the cured thickness increased as time increased, but after an appropriate time, the cured thickness did not increase any more even as time increased. Specifically, it was confirmed that when light was irradiated for about 30 seconds, it had a thickness of about 100 μm. In particular, when PPO (Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide) is added (Example 1), the cured thickness increases up to 5 minutes, but in terms of efficiency, when irradiated with light for 30 seconds, a thickness of 90 μm is formed. It can be seen that it is more efficient to repeatedly cure within 1 minute. In addition, when TPO (2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide) was added (Example 3), a thickness of 140 μm was obtained when irradiated with light for 30 seconds. formation was confirmed.

또한, 405nm 파장의 광을 더 높은 강도로 조사하는 경우 100㎛의 두께를 경화시키는데에 10초 내지 15초가 소요되는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that it takes 10 to 15 seconds to cure a thickness of 100 μm when irradiating light with a wavelength of 405 nm with a higher intensity.

이를 통해, 본 발명에 따른 세라믹 구조물은 슬러리 조성물을 이용하여 100㎛ 두께 이내에서 경화 시간을 조절하여 층간 결합력을 확보하고 인공치아 형성을 위한 고정밀 3D 프린팅이 가능함을 알 수 있다. 또한, 같은 파장의 광 조건에서도 광의 강도에 따라 경화시키는 시간을 조절할 수 있음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the ceramic structure according to the present invention uses the slurry composition to control the curing time within a thickness of 100 μm to secure interlayer bonding strength and high-precision 3D printing for artificial tooth formation is possible. In addition, it can be seen that the curing time can be adjusted according to the intensity of light even under light conditions of the same wavelength.

실험예 5Experimental Example 5

본 발명에 따른 세라믹 구조물의 미세구조를 분석하기 위하여 실시예 13에서 제조한 세라믹 구조물을 대상으로 ISO 13356-4.3.3 및 ASTM E112 선절단법에 의거한 실험방법으로 세라믹 구조물과 이의 절단면을 관찰하였으며, 그 결과는 도 6 내지 7에 나타내었다.In order to analyze the microstructure of the ceramic structure according to the present invention, the ceramic structure and its cut surface were observed by an experimental method based on ISO 13356-4.3.3 and ASTM E112 wire cutting method for the ceramic structure prepared in Example 13. , the results are shown in FIGS. 6 to 7 .

또한, 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 도포하여 제조한 세라믹 필름을 소결한 경우의 투광도를 알아보기 위해 슬러리 조성물을 이용하여 지름 20mm, 높이 1mm의 규격(소결체 기준)에 맞추어 원형 샘플을 제작한 후 그림 위에 위치시킨 후 사진촬영을 하였으며, 그 결과는 도 8에 나타내었다.In addition, in order to examine the transmittance when the ceramic film prepared by applying the slurry composition according to the present invention is sintered, a circular sample was prepared using the slurry composition to meet the specifications (sintered body standard) with a diameter of 20 mm and a height of 1 mm. After positioning on the top, a photograph was taken, and the result is shown in FIG. 8 .

도 6을 살펴보면, 실시예 13에서 제조한 세라믹 구조물을 1100℃의 온도에서 열처리하여 최종온도 1500℃에서 3시간 계류시키는 소결 전후의 이미지로 소결 전(성형체)와 소결 후(소결체)로 나타났다. 도 6의 표면 관찰 결과 성형체는 0.2 내지 0.3㎛의 입자 크기를 가지는 반면, 열처리 후는 평균 0.64㎛의 입자 크기를 가져 결정립 조대화(grain coarsening) 현상이 발생했음을 확인하였다.Referring to FIG. 6, images before and after sintering in which the ceramic structure prepared in Example 13 was heat treated at a temperature of 1100° C. and held at a final temperature of 1500° C. for 3 hours were shown before sintering (formed body) and after sintering (sintered body). As a result of observing the surface of FIG. 6 , it was confirmed that the molded article had a particle size of 0.2 to 0.3 μm, but had an average particle size of 0.64 μm after heat treatment, thereby confirming that grain coarsening occurred.

도 7을 살펴보면, 파단면을 저배율과 고배율에서 관찰한 주사전자현미경 이미지로서, 저배율 및 고배율에서 결함(defect)이나 기공(pore)이 형성되지 않고 고치밀화가 유도되었음을 확인하였다.Referring to FIG. 7 , as a scanning electron microscope image of the fracture surface observed at low and high magnifications, it was confirmed that high densification was induced without defects or pores formed at low and high magnifications.

도 8을 살펴보면, (a)는 실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물로 형성한 원형 샘플을 글자 상에 위치시켜 관찰한 사진으로 우수한 투광도를 나타내는 것을 확인하였다. (b)는 실시예 5에서 제조한 슬러리 조성물로 형성한 원형 샘플을 이미지 상에 위치시켜 관찰한 사진으로 이미지색의 색 및 형태가 확인되어 우수한 투광도를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, (c)는 실시예 13에서 제조한 치아 형태의 세라믹 구조물을 이미지 상에 위치시켜 관찰한 사진으로, 3D 프린팅 방법으로 제작한 세라믹 구조물임에도 불구하고 정확한 이미지의 형태는 확인하기 어려우나 어느 정도의 투광도를 나타내는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 8 , (a) is a photograph observed by placing a circular sample formed from the slurry composition prepared in Example 5 on a letter, and it was confirmed that excellent light transmittance was exhibited. (b) is a photograph observed by placing the circular sample formed from the slurry composition prepared in Example 5 on the image, and the color and shape of the image color were confirmed, and it was confirmed that excellent light transmittance was exhibited. In addition, (c) is a photograph observed by placing the tooth-shaped ceramic structure prepared in Example 13 on the image, and although it is a ceramic structure produced by the 3D printing method, it is difficult to confirm the exact shape of the image. It was confirmed that the transmittance was shown.

이를 통해, 본 발명에 따른 세라믹 구조물은 기공 및 결함이 없이 고치밀화 되어 빛의 산란 및 회절이 현저히 낮아 투광도가 우수한 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the ceramic structure according to the present invention is highly densified without pores and defects, so that scattering and diffraction of light is significantly lowered, and thus the transmittance is excellent.

실험예 6Experimental Example 6

본 발명에 따른 세라믹 구조물의 물리적 강도를 확인하기 위해, 실시예 13의 세라믹 구조물을 대상으로 ISO 6872에 따라 세 점 굴곡강도 시험(3-point bending strength test)을 통해 굴곡 강도를 여러 번에 걸쳐 측정하였으며, 그 결과는 표 5에 나타내었다.In order to confirm the physical strength of the ceramic structure according to the present invention, the flexural strength of the ceramic structure of Example 13 was measured several times through a three-point bending strength test according to ISO 6872 and the results are shown in Table 5.

굴곡강도
(MPa)
flexural strength
(MPa)
1차Primary 2차Secondary 3차tertiary 4차4th 5차5th 6차6th 7차7th 8차8th
962.14962.14 1015.191015.19 1000.551000.55 1086.521086.52 887.14887.14 918.24918.24 819.47819.47 921.9921.9 굴곡강도
(MPa)
flexural strength
(MPa)
9차9th 10차10th 11차11th 12차12th 13차13th 14차14th 15차15th
916.41916.41 823.6823.6 776.8776.8 713.4713.4 770.8770.8 720.7720.7 873.3873.3

상기 표 5를 살펴보면, 실시예 13에서 제조한 세라믹 구조물은 굴곡 강도를 측정한 결과 최소 713.4 MPa, 최대 1086.52MPa의 굴곡 강도를 나타냈다. 구체적으로, 실시예 13의 세라믹 구조물의 굴곡 강도는 평균적으로 830MPa로 나타났다.Referring to Table 5, the ceramic structure prepared in Example 13 showed a minimum flexural strength of 713.4 MPa and a maximum of 1086.52 MPa as a result of measuring the flexural strength. Specifically, the flexural strength of the ceramic structure of Example 13 was found to be 830 MPa on average.

이를 통해, 본 발명에 따른 슬러리 조성물로 제조한 세라믹 구조물은 우수한 굴곡 강도를 가져 내구성이 우수할 뿐만 아니라 가공성이 뛰어난 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the ceramic structure prepared with the slurry composition according to the present invention has excellent flexural strength and thus has excellent durability as well as excellent workability.

Claims (18)

전체 조성물을 기준으로 지르코니아 분말 80 내지 90 중량%, 광경화성 모노머 6 내지 10 중량%, 희석제 2 내지 6 중량% 및 분산제를 포함하고,
상기 지르코니아 분말은 바인더를 포함하지 않고,
상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 4중량%로 포함하는 슬러리 조성물.
Based on the total composition, 80 to 90% by weight of zirconia powder, 6 to 10% by weight of a photocurable monomer, 2 to 6% by weight of a diluent and a dispersing agent,
The zirconia powder does not contain a binder,
The dispersant is a slurry composition comprising 0.5 to 4% by weight relative to the zirconia powder.
제 1 항에 있어서,
상기 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 및 Anti-Terra-U으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The dispersant is selected from the group consisting of CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-190, BYK-2001, BYK-2012, BYK-2013 and Anti-Terra-U One or more slurry compositions.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 광경화성 모노머 및 희석제는 6:4 내지 8:2의 중량비로 포함하는 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The slurry composition comprising the photocurable monomer and the diluent in a weight ratio of 6:4 to 8:2.
제 1 항에 있어서,
상기 슬러리 조성물은 광경화성 개시제를 추가로 포함하되,
광경화성 개시제는 광경화성 모노머를 기준으로 0.5중량% 내지 3중량%의 함량으로 포함하는 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The slurry composition further comprises a photocurable initiator,
A slurry composition comprising the photocurable initiator in an amount of 0.5 wt% to 3 wt% based on the photocurable monomer.
전체 조성물을 기준으로 지르코니아 분말 80 내지 90 중량%을 하소하고 볼밀을 이용하여 분쇄하는 단계;
전체 조성물을 기준으로 광경화성 모노머 6 내지 10 중량%, 희석제 2 내지 6 중량% 및 분산제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물에 상기 분쇄하는 단계를 거친 지르코니아 분말을 분산시키는 단계를 포함하고,
상기 지르코니아 분말은 바인더를 포함하지 않고,
상기 분산제는 지르코니아 분말 대비 0.5 내지 4중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법.
calcining 80 to 90% by weight of the zirconia powder based on the total composition and pulverizing the zirconia powder using a ball mill;
preparing a mixture by mixing 6 to 10% by weight of a photocurable monomer, 2 to 6% by weight of a diluent, and a dispersing agent based on the total composition;
Dispersing the zirconia powder that has undergone the grinding step in the mixture,
The zirconia powder does not contain a binder,
The method for producing a slurry composition, characterized in that the dispersant is contained in an amount of 0.5 to 4% by weight relative to the zirconia powder.
제 6 항에 있어서,
상기 분쇄하는 단계는 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 하소하는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The grinding step is a method for producing a slurry composition, characterized in that the calcination for 1 to 5 hours at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃.
제 6 항에 있어서,
상기 혼합물을 제조하는 단계에서 분산제는 CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-2001, BYK-2013 및 Anti-Terra-U으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법.
7. The method of claim 6,
In the step of preparing the mixture, the dispersant is one selected from the group consisting of CC-9, KD-4, BYK-111, BYK-163, BYK-180, BYK-2001, BYK-2013 and Anti-Terra-U Method for producing a slurry composition, characterized in that the above.
제 6 항에 있어서,
상기 혼합물을 제조하는 단계는 광경화성 모노머 및 희석제를 6:4 내지 8:2의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 슬러리 조성물의 제조방법.
7. The method of claim 6,
In the preparing of the mixture, the photocurable monomer and the diluent are mixed in a weight ratio of 6:4 to 8:2.
제 6 항에 있어서,
상기 지르코니아 분말을 분산시키는 단계 이후에 광경화 개시제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 슬러리 조성물의 제조방법.
7. The method of claim 6,
Method for producing a slurry composition further comprising the step of adding a photocuring initiator after the step of dispersing the zirconia powder.
제1항에 따른 슬러리 조성물을 이용한 세라믹 구조물.A ceramic structure using the slurry composition according to claim 1 . 제 11 항에 있어서,
상기 세라믹 구조물의 강도는 700 MPa 이상인 세라믹 구조물.
12. The method of claim 11,
The ceramic structure has a strength of 700 MPa or more.
제 11 항에 있어서,
상기 세라믹 구조물의 투광도는 1 내지 45%인 것을 특징으로 하는 세라믹 구조물.
12. The method of claim 11,
The ceramic structure, characterized in that the transmittance of the ceramic structure is 1 to 45%.
제1항에 따른 슬러리 조성물을 두께가 25 내지 200㎛가 되도록 블레이드로 도포하는 단계;
상기 도포한 슬러리 조성물을 빛을 조사하여 광경화시켜 세라믹 필름을 형성하는 단계;
상기 블레이드로 도포하는 단계와 세라믹 필름을 형성하는 단계를 반복적으로 수행하여 세라믹 성형체를 형성하는 단계; 및
상기 세라믹 성형체를 열처리하여 세라믹 구조물을 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 구조물의 제조방법.
applying the slurry composition according to claim 1 with a blade to a thickness of 25 to 200 μm;
photo-curing the applied slurry composition by irradiating light to form a ceramic film;
forming a ceramic molded body by repeatedly performing the steps of applying with the blade and forming a ceramic film; and
Method of manufacturing a ceramic structure comprising the step of manufacturing a ceramic structure by heat-treating the ceramic compact.
제 14 항에 있어서,
상기 세라믹 필름을 형성하는 단계는 360nm 내지 450nm의 광을 2초 내지 60초 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 세라믹 구조물의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The forming of the ceramic film is a method of manufacturing a ceramic structure, characterized in that irradiated with light of 360 nm to 450 nm for 2 seconds to 60 seconds.
제 14 항에 있어서,
상기 블레이드로 도포하는 단계는 블레이드 길이 방향을 기준으로 슬러리 조성물이 주입된 형태에 따라 블레이드로 도포된 슬러리 조성물의 형태가 변하되,
도포된 슬러리 조성물의 두께의 표준편차는 10% 이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 구조물의 제조방법.
15. The method of claim 14,
In the step of applying the blade, the shape of the slurry composition applied with the blade is changed according to the shape in which the slurry composition is injected based on the blade length direction,
A method of manufacturing a ceramic structure, characterized in that the standard deviation of the thickness of the applied slurry composition is 10% or less.
제 14 항에 있어서,
상기 세라믹 성형체를 형성하는 단계는 테이프-캐스팅(tape-casting) 방식을 이용하는 세라믹 구조물의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The step of forming the ceramic compact is a method of manufacturing a ceramic structure using a tape-casting method.
제 14 항에 있어서,
상기 세라믹 구조물을 제조하는 단계는 1000℃ 내지 2000℃의 온도로 소결하는 세라믹 구조물의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The manufacturing of the ceramic structure is a method of manufacturing a ceramic structure by sintering at a temperature of 1000 ℃ to 2000 ℃.
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