KR20050104751A - 치열교정용 브라켓 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 치열교정용 브라켓의 제조방법은, 투명한 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계와, 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계 및, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계를 포함한다. 이와 같은 제조방법에 의하면, 세라믹 재료가 소결에 의하지 않고 기계적 방법으로 가공되고 연마되기 때문에 미려하고 깨끗한 제품을 얻을 수 있으며, 또한 투명성이 우수하여 치아에 장착 시 눈에 거의 띄지 않으므로 기존에 사용자들이 겪던 심리적 위축감 등을 해소시켜 줄 수 있다.

Description

치열교정용 브라켓 제조방법{Manufacturing method for an orthodontic bracket}

본 발명은 치열교정용 브라켓의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 사파이어나 지르코니아 같은 세라믹 재료로 만들어지는 투명 브라켓의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 치열교정용 브라켓(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 치아(1) 표면에 부착되어 교정용 와이어(20)를 지지함으로써 그 와이어(20)의 탄성력이 치아(1)에 전달되게 하는 구조체로서, 최근에는 이용자의 심리적 거부감을 줄이기 위해 눈에 잘 띄지 않는 지르코니아나 알루미나 등의 투명 세라믹 재질을 사용하는 것이 일반적인 추세이다.

그리고, 지금까지 이러한 투명 세라믹 재질의 브라켓은 소결(sintering) 공정을 통해 제조되는 것이 대부분이었다. 즉, 알루미나와 같은 세라믹 재질의 분말을 소정 틀에 넣고 소결함으로써 원하는 모양의 소결체 즉, 브라켓(10)을 만들어내는 것이다.

그런데, 이와 같이 소결 공정을 통해 제조되는 투명 브라켓(10)은 그 투명도가 좋지 않은 단점을 가지고 있었다. 물론, 기존의 철제 브라켓에 비하면 투명 재질을 사용하기 때문에 외관 상 눈에 띄는 정도가 덜하긴 하지만, 소결체라는 특성 상 완전한 무색 투명체를 얻기는 어렵다. 따라서, 이러한 브라켓(10)을 치면에 착용하게 되면 아무래도 시각적으로 부각되기 때문에 사용자가 심리적으로 위축될 가능성이 많고, 최근 가장 큰 불만사항으로 대두되고 있다.

따라서, 같은 투명 재질을 사용하더라도 그 투명도를 더욱 향상시킬 있는 새로운 방식의 브라켓 제조방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 우수한 투명성을 확보할 수 있도록 개선된 치열교정용 브라켓의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 치열교정용 브라켓의 제조방법은, 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계; 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계; 및, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 가공단계는, 브라켓의 모양에 맞게 상기 단결정체를 1차로 가공하는 1차가공단계와, 1차가공된 브라켓 중 치면에 부착될 부착면에 표면적 증가를 위해 엠보싱 형상을 만드는 엠보싱가공단계와, 엠보싱 가공 후 브라켓의 모양을 세밀하게 2차로 가공하는 2차가공단계 및, 2차가공된 브라켓의 모서리부를 라운딩 가공하는 라운딩가공단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓의 제조공정을 나타낸 플로우 챠트이다.

먼저, 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓의 제조공정은, 크게 나눠서 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계(S1)와, 성장된 단결정체를 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계(S2∼S7)와, 가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계(S8∼S10), 그리고 부가적으로 향후 치면과의 분리를 원활하게 하기 위해 브라켓의 부착면에 실리콘을 코팅하는 코팅단계(S13) 등으로 이루어진다. 즉, 종래와 같이 소결 공정을 이용하는 것이 아니라, 높은 투명성을 확보할 수 있도록 기계적인 가공을 이용하여 브라켓을 만드는 것이다.

먼저, 성장단계(S1)에서는 지르코니아나 알루미나 같은 투명 세라믹 재료를 선택해서 단결정체로 성장시킨다. 이때 단결정 성장공정은 열교환법(HEM), 쵸크랄스키(Czochralski)법, EFG법, 베르누이법, 수직-수평 온도구배법(VHGF) 등 다양한 방법이 선택적으로 사용될 수 있는데, 수직-수평 온도구배법(VHGF)을 이용하는 것이 재료의 취성을 줄이는 측면에서 바람직하다.

이러한 성장단계(S1)를 통해 준비된 단결정체는 다음의 가공단계를 통해 원하는 모양의 브라켓으로 만들어지게 되는데, 우선 1차열처리단계(S2)를 통해 단결정체에 내재되어 있는 응력을 제거한다. 이때 열처리 온도는 1800∼1900℃, 열처리 시간은 4∼5시간이 바람직하다.

이후, 응력이 제거된 단결정체를 가공하여 원하는 브라켓 모양으로 만드는 1차가공단계(S3)가 진행된다. 이 1차가공단계(S3)는 직경 50㎛ 이하의 다이아몬드 분말 전착 휠로 진행되며, 미세가공 이전에 조(粗)가공의 성격을 갖는다. 가공 중 휠의 회전속도는 8,000∼10,000rpm을 유지하는 것이 좋다. 이와 같은 1차가공단계(S3)가 끝나면 도 3과 같은 브라켓(100)의 중간 제품이 얻어진다.

1차가공이 끝나면, 도 4와 같이 브라켓(100) 중 치면에 부착될 부착면(110)에 다수의 엠보싱(111)을 형성하는 엠보싱가공단계(S4)로 들어간다. 이것은 부착면(110)의 표면적을 넓혀서 접착제가 많이 수용되게 함으로써, 궁극적으로 접착력을 증가시키는 공정이다. 이 단계(S4)에서는 직경 10∼20㎛의 다이아몬드 분말이 전착된 휠이 바람직하게 이용되며, 각 엠보싱이 깊이 0.3mm, 지름 0.7mm가 되도록 가공한다.

다음으로 미세가공을 위한 2차가공단계(S5)와, 응력제거를 위한 2차열처리단계(S6)가 이어진다. 상기 2차가공단계(S5)는 1차가공단계(S3)과 같은 방식으로 진행되며, 2차열처리단계(S6)는 1,450∼1550℃에서 5∼6시간 동안 진행된다.

가공단계의 마지막은 브라켓(100)의 모서리를 부드럽게 라운딩 처리하는 라운딩가공단계(S7)가 된다. 이 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이 브라켓(100)의 날카롭게 각져 있던 모서리들을 둥글게 가공하여, 치면에 착용 시 사용자 느끼는 이물감의 정도를 줄여주기 위한 것이다. 이를 위해, 10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서 가공을 하는데, 직경 3∼4mm의 SBW20 연마석 40vol%와, 직경 60∼90㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 80∼90분간 진행한다. 이 단계까지를 통해 브라켓(100)의 형상은 마무리가 된다.

이어서, 브라켓(100)을 연마하여 투명성을 증가시키고 표면을 매끈하게 만들기 위한 폴리싱단계(S8∼S10)로 들어간다. 폴리싱단계는 1,2차폴리싱단계(S8)(S10)와, 그 사이에 진행되는 슬롯폴리싱단계(S9)로 구성된다.

먼저, 1차폴리싱단계(S8)와 2차폴리싱단계(S10)는 다음과 같은 동일한 방법으로 진행되면서 브라켓(100) 표면에 잔류하는 노치 등을 제거하며 광택을 증가시키게 된다. 즉, 10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서 브라켓(100)의 표면을 연마하는데, 직경 1.5∼2mm의 BB 연마석 40vol%와, 직경 30∼40㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 진행된다. 다만, 연마시간은 차이를 두어, 1차폴리싱단계는 40∼45시간 동안, 2차폴리싱단계는 10∼12시간 동안 진행시킨다.

그리고, 상기 슬롯폴리싱단계(S9)는 교정용 와이어(20; 도 1 참조)가 끼워질 슬롯(120)을 매끄럽게 연마하여, 와이어(20)와 슬롯(120) 접촉면 사이에 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 하는 단계이다. 왜냐하면, 와이어(20)의 탄성력을 받아서 치아가 조금씩 변위를 일으키면 브라켓(100)과 와이어(20) 간의 접촉위치도 자연스럽게 미끄러지면서 변하는 것인데, 만일 와이어(20)가 브라켓(100)의 슬롯(120) 접촉면에 완전히 고착되어 있다면, 두 부재 간의 상대변위가 일어나지 못하게 되고, 결국 치아의 변위가 방해되어 교정 작업에 지장이 생기기 때문이다. 이 단계에서는 직경 10∼15㎛의 다이아몬드 분말 전착 휠을 이용하며, 휠을 15,000∼18,000rpm의 속도로 구동하면서 10∼12분간 슬롯(120)의 연마를 수행한다.

이와 같이 폴리싱단계(S8∼S10)까지 끝난 브라켓(100)은 세척(S11)과 건조(S12)를 거친 후, 엠보싱(111)이 형성된 부착면(110)에 도 6과 같이 실리콘(130)을 코팅하는 단계(S13)로 들어간다. 여기서, 세척(S11)은 초음파세척기를 이용하여 10∼15분간 수행하며, 건조(S12)는 120∼130℃의 소성로에서 5∼6분간 진행된다. 상기 코팅단계(S13)에서는 인체에 무해한 실리콘(130)을 3㎛이내의 두께로 부착면(110)에 코팅한다. 이 실리콘(130)은 나중에 치열 교정이 끝난 후 치면에서 브라켓(100)을 떼어낼 때 치아에 손상을 주지 않고 분리가 쉽게 되도록 하는 역할을 한다.

이와 같은 공정을 통해 치열 교정에 사용될 투명 브라켓(100)이 완성되며, 이후 치아 번호의 마킹과 소독 및 포장 등의 부수적 공정을 거쳐 출하된다.

따라서, 최종적으로 출하되는 제품은 본 발명의 제조방법을 따라 기계적 가공을 통해 제조된 맑고 깨끗한 치열교정용 브라켓이 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 치열교정용 브라켓의 제조방법은 투명한 세라믹 재료를 소결에 의하지 않고, 단결정체로 성장시킨 후 기계적 방법으로 가공하고 연마하면서 그 투명성을 잃지 않도록 하기 때문에, 이 방법을 사용할 경우 미려하고 깨끗한 제품을 얻을 수 있으며, 또한 투명성이 우수하여 치아에 장착 시 눈에 거의 띄지 않기 때문에, 기존에 사용자들이 겪던 심리적 위축감 등을 해소시켜 줄 수 있다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

도 1은 일반적인 치열교정용 브라켓의 사용 상태를 보인 도면,

도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 브라켓 제조방법을 나타낸 플로우 챠트,

도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 플로우를 따라 브라켓이 만들어져 가는 과정을 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100...브라켓 110...부착면

111...엠보싱 120...슬롯

Claims (13)

1. 세라믹 단결정체를 성장시키는 성장단계;

   성장된 단결정체를 원하는 브라켓 모양에 맞게 기계적으로 가공하는 가공단계; 및,

   가공된 브라켓 표면을 연마하는 폴리싱단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 성장단계는 수직-수평 온도구배법으로 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가공단계는,

   브라켓의 모양에 맞게 상기 단결정체를 1차로 가공하는 1차가공단계와,

   1차가공된 브라켓 중 치면에 부착될 부착면에 표면적 증가를 위해 엠보싱 형상을 만드는 엠보싱가공단계와,

   엠보싱 가공 후 브라켓의 모양을 세밀하게 2차로 가공하는 2차가공단계 및,

   2차가공된 브라켓의 모서리부를 라운딩 가공하는 라운딩가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 1차가공단계 전과 상기 2차가공단계 후에는 각각 응력을 제거하기 위한 1,2차열처리단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 1차열처리단계는 1800∼1900℃에서 4∼5시간 동안 진행되고,

   상기 2차열처리단계는 1450∼1550℃에서 5∼6시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 1,2차가공단계는,

   직경 50㎛ 이하의 다이아몬드 분말 전착 휠을 8,000∼10,000rpm으로 구동시키며 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
7. 제3항에 있어서,

   상기 엠보싱가공단계는,

   직경 10∼20㎛의 다이아몬드 분말 전착 휠을 이용하여 각 엠보싱이 깊이 0.3mm, 지름 0.7mm가 되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
8. 제3항에 있어서,

   상기 라운딩가공단계는,

   10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서,

   직경 3∼4mm의 SBW20 연마석 40vol%와, 직경 60∼90㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 80∼90분간 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 폴리싱단계는,

   브라켓의 표면에 잔류하는 노치를 제거하는 1차폴리싱단계와,

   교정용 와이어가 결합될 슬롯을 매끄럽게 연마하는 슬롯폴리싱단계 및,

   브라켓에 광택을 부여하기 위해 표면을 미려하게 연마하는 2차폴리싱단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 1,2차폴리싱단계는,

    10∼15ℓ 용량의 배럴연마기를 500∼600rpm의 속도로 회전시키면서,

    직경 1.5∼2mm의 BB 연마석 40vol%와, 직경 30∼40㎛의 다이아몬드 파우더 연마제 30vol% 및, 물 30vol%가 혼합된 첨가제를 가공부에 공급하며 진행되며,

    상기 1차폴리싱단계는 40∼45시간 동안, 상기 2차폴리싱단계는 10∼12시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 슬롯폴리싱단계는,

    직경 10∼15㎛의 다이아몬드 분말 전착 휠을 15,000∼18,000rpm의 속도로 구동하면서 10∼12분간 진행되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 폴리싱단계 후 상기 브라켓의 치면에 부착될 부착면에 실리콘을 3㎛ 이내의 두께로 코팅하는 코팅단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.
13. 제1항에 있어서,

    상기 세라믹 재료는 알루미나와 지르코니아 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브라켓의 제조방법.