KR20110073847A

KR20110073847A - 의치

Info

Publication number: KR20110073847A
Application number: KR1020090130614A
Authority: KR
Inventors: 한인식
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 굽힘 물성 및 터프니스가 우수함에 따라 장시간 사용하더라도 치아를 안정하게 지지할 수 있는 베이스를 포함하는 의치에 관한 것이다. 본 발명의 의치는, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methylmethacrylate)가 포함된 모재(matrix); 및 상기 모재에 함침된 아라미드 섬유가 포함된 강화제(reinforment)를 포함하여 이루어진 베이스를 포함한다.

의치, 베이스

Description

의치{Denture}

본 발명은 의치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 아라미드 복합재료로 이루어진 베이스를 포함하는 의치에 관한 것이다.

일반적으로, 의치는 구강모양으로 형성된 베이스와 상기 베이스 상에 고정된 복수 개의 앞니, 송곳니 및 어금니들로 구성된 인공치아를 포함하여 이루어져 있다.

의치는 잇몸에 삽입되어 장시간 음식물을 씹고 절단하는 기능을 수행하게 되는데, 내구성이 떨어질 경우 형태가 변형되어 잇몸에 잘 맞지 않게 되어 치아로서 기능을 원활하게 수행할 수 없게 된다. 따라서, 충분한 내구성을 가질 수 있도록 의치는 우수한 굽힘 물성 및 터프니스가 요구된다.

베이스는 인공치아를 단단히 고정시키고, 상부 및 하부의 인공치아들이 서로 부딪칠 때 발생하는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

이러한, 베이스의 재료는 주로 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 사용하고 있다. 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 가시광선의 약 95% 정도를 투과시킴으로써 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 표면 외관 및 기계적 물성이 우수하기 때문에 1950년 대 이후 의치의 베이스 재료로 널리 사용되고 있다.

그러나, 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 굽힘 물성 및 터프니스가 떨어짐에 따라 외력에 의해 쉽게 부서지는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하고자 여러 가지 연구들이 진행되어 왔다. 예를 들어, 유리전이온도를 낮추기 위해 고무 성질을 갖는 단량체를 공중합시키는 방법과, 보강재를 분산시키는 방법이 제안되었다. 그러나, 공중합시키는 방법은 비용이 증가하고 물성의 향상이 크지 않은 문제가 있고, 보강재를 분산시키는 방법은 폴리메틸메타크릴레이트 수지와 보강재 사이에 상분리가 일어나는 문제가 있다.

폴리메틸메타크릴레이트 수지의 물성을 향상시키기 위한 다른 시도로서, 금속, 탄소 섬유, 유리 섬유, 및 초고분자량폴리에틸렌 섬유 등과 같은 섬유강화제에 수지가 함침된 복합재료들이 제시되어 왔다.

그러나, 금속은 굽힘 물성을 향상시키나 터프니스가 떨어지는 문제가 있다. 탄소 섬유는 흑색을 띠고 있기 때문에 환자들의 심미감을 떨어뜨리는 문제가 있다. 유리 섬유는 가소성이 떨어지기 때문에 성형성이 떨어지고 수지와의 접착력이 약하기 때문에 강도가 저하되는 문제가 있다. 초고분자량폴리에틸렌 섬유는 굽힘 물성이 떨어지고 수지와의 접착력이 약하기 때문에 강도가 저하되는 문제가 있다.

따라서, 우수한 굽힘 물성 및 터프니스를 가지고, 심미감을 떨어뜨리지 않으며, 비교적 저렴한 의치용 베이스에 대한 개발이 요구되었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 굽힘 물성 및 터프니스가 우수하고 심미감을 떨어뜨리지 않는 베이스를 포함하는 의치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methylmethacrylate)가 포함된 모재(matrix); 및 상기 모재에 함침된 아라미드 섬유가 포함된 강화제(reinforment)를 포함하여 이루어진 베이스를 포함하는 의치를 제공한다.

상기 강화제는 아라미드 섬유들이 인접하여 한 방향으로만 배열된 시트 형상을 갖는 일방향(uni-directional) 섬유 강화제일 수 있다.

상기 강화제는 아라미드 섬유들이 인접하여 한 방향으로만 배열된 단층 시트들이 상호 적층된 구조이고, 서로 접하는 상부 및 하부의 단층 시트들은 +45° 내지 -45°의 각도를 이루면서 적층된 다층 구조를 이루는 것일 수 있다.

상기 아라미드 섬유는 600 내지 3,000 데니어의 섬도를 갖는 것일 수 있다.

상기 모재는 폴리 메틸메타크릴레이트 공중합물일 수 있다.

상기 베이스는 가교제(cross-linking agent)를 더 포함할 수 있다.

상기 베이스는 120 내지 250㎫의 굽힘 강도(flexural strength) 및 3 내지 5㎬의 굽힘 탄성률(flexural modulus)을 가질 수 있다.

상기 베이스는 1,000 내지 1,500N㎜의 터프니스(toughness)를 가질 수 있다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

아라미드 섬유 강화제를 수지에 함침시켜 제조한 베이스는 굽힘 강도, 굽힘 탄성률, 및 터프니스가 우수한 효과가 있다.

본 발명에 따른 베이스를 포함하는 의치는 음식물을 씹을 때 거부감이 생기지 않고 자연 치아와 유사한 느낌을 주는 효과가 있다.

본 발명에 따른 베이스를 포함하는 의치는 내구성이 우수하여 장시간 사용 후에도 물성이 저하되지 않기 때문에 수요자의 신뢰감을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의치를 나타낸 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 의치(100)는 구강모양으로 형성된 베이스(10)와 상기 베이스(10)에 고정된 인공치아로 이루어져 있다. 이러한, 베이스(10)는 인공치아를 단단히 고정하고, 외부 충격을 흡수함으로써 인공치아를 보호하는 역할을 수행한다. 따라서, 이러한 베이스(10)는 인공치아와의 접착성이 양호해야 하고, 구강모양으로의 성형이 용이해야 하며, 굽힘 물성 및 터프니스 등의 물성이 우수해야 한다. 또한, 베이스(10)는 심미감을 떨어뜨려 수요자에게 거부감을 주어서는 안 된다.

베이스(10)는 모재(matrix, 12) 및 상기 모재(12)에 함침된 섬유 강화제를 포함하여 이루어져 있다.

상기 모재(12)는 구강모양으로 원활하게 성형하도록 도와주고, 섬유 강화제를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 즉, 모재(12)는 섬유 강화제로 이용되는 아라미드 섬유(11)가 타액과 같은 물질로부터 취하되는 것을 방지하고, 섬유 강화제인 아라미드 섬유(11)와 인체와의 직접적인 접촉을 차단함에 따라 거부감을 방지하는 역할을 하게 된다.

본 발명의 의치(100)는 모재(12)인 폴리 메틸메타크릴레이트(poly methylmethacrylate), 및 상기 폴리 메틸메타크릴레이트에 함침된 아라미드 섬유(11) 강화제를 포함하여 이루어진 베이스(10)를 포함하고 있다.

상기 아라미드 섬유(11)는 고강도, 고탄성률을 갖기 때문에 기계적 물성이 우수하고 유색을 띠지 않아 심미감을 떨어뜨리지 않으며, 가격이 비교적 저렴하다.

상기 아라미드 섬유(11)는, 600 내지 3,000 데니어의 전체 섬도를 가지며, 2.5 내지 3.0%의 절단 신도, 19 내지 25 g/d의 강도, 및 650 내지 700 g/d의 탄성률을 가지는 것이 바람직할 수 있다.

만일, 상기 아라미드 섬유(11)의 전체 섬도가 600 데니어 미만일 경우 이로부터 제조된 베이스(10)의 기계적 강도가 떨어질 수 있고, 반면 상기 아라미드 섬유(11)의 전체 섬도가 3,000 데니어를 초과할 경우 이로부터 제조된 베이스(10)의 성형성이 떨어질 수 있다.

한편, 만일 상기 아라미드 섬유(11)의 절단 신도가 2.5% 미만일 경우 터프니스가 떨어질 수 있고, 반면 상기 아라미드 섬유(11)의 절단 신도가 3.0%를 초과할 경우 너무 부드러워 연마가 곤란할 수 있다.

더불어, 만일 상기 아라미드 섬유(11)의 강도 및 탄성률이 너무 낮을 경우 내구성이 떨어질 수 있고, 반면 상기 아라미드 섬유(11)의 강도 및 탄성률이 너무 높을 경우 굽힘 강도가 떨어질 수 있다.

상기 강화제는 아라미드 섬유(11)들이 인접하여 한 방향으로만 배열된 시트 형상을 갖는 일방향(uni-directional) 섬유 강화제일 수 있다. 즉, 일방향 섬유 강화제는 아라미드 섬유(11)들이 한 방향을 따라 평편하게 나란히 배열되어 있는 형태를 가지고 있기 때문에 단면을 도시했을 때, 동일한 높이에 위치하고 서로 인접해서 배열하고 있다.

상기 일방향 섬유 강화제는 직물(woven fabric) 형태의 강화제와 달리 교차점이 없는 구조를 갖는다. 즉, 일방향 섬유 강화제는 아라미드 섬유(11)가 한 방향으로만 서로 인접하여 나란히 배열된 형태이고, 반면 직물형 강화제는 경사와 위사가 서로 아래위로 교차하여 짜진 형태이기 때문에, 상기 일방향 섬유 강화제는 교차점이 없지만 직물형 강화제는 다수의 교차점을 가지게 된다.

이렇게 교차점이 없는 일방향 섬유 강화제는 외력을 받았을 경우 외력을 전체로 고르게 분산시킬 수 있기 때문에 굽힘 강도 및 굽힘 탄성률이 우수하게 된다. 반면, 다수의 교착점이 형성된 직물 강화제는 외력을 받았을 경우 상기 교차점들에 응력이 집중되기 때문에 파열되기 쉽고, 따라서 굽힘 강도 및 굽힘 탄성률이 떨어지게 된다.

상기 일방향 섬유 강화제는, 크릴로부터 소정의 섬유들을 해사하고 상기 섬 유들을 빗(comb)처럼 생긴 코우머 가이드를 통과시켜 균일하게 인출시킨 후, 균일한 장력을 부여하기 위해서 다수의 롤러를 통과시켜 아라미드 섬유(11)들이 서로 인접하여 배열된 단층 시트를 만든 후, 상기 단층 시트를 권취롤러에 감는 공정을 통해 제조할 수 있다.

이와 같이 아라미드 섬유(11)들이 한 방향으로만 배열되어 한 층 구조로 이루어진 것을 일방향 단층 시트라고 칭한다.

상기 아라미드 섬유(11) 강화제는 상기 단층 시트들이 상호 적층된 다층 구조일 수 있다. 즉, 상기 아라미드 섬유(11) 강화제는 상술한 방법으로 제조된 일방향 섬유들로 이루어진 단층 시트들이 여러 겹 포개진 다층구조일 수 있다. 이와 같이 상기 단층 시트들이 적층된 형태로 이루어진 것을 일방향 다층 시트라고 칭한다.

상기 일방향 다층 시트는 상호 접촉하고 있는 상부 및 하부의 일방향 단층 시트들이 +45° 내지 -45°의 각도를 이루면서 적층된 형태일 수 있다. 상기 일방향 단층 시트는 상하방향에 대한 물성은 우수하나 좌우방향에 대한 물성은 취약한데, 특히 섬유 배열방향에 대한 수직방향의 물성은 더욱 취약하다. 그러나, 상술한 바와 같이 일방향 단층 시트들이 +45° 내지 -45°의 각도를 이루면서 상호 적층될 경우, 각 일방향 단층 시트들이 외력에 대해 상호 보완적으로 지지할 수 있기 때문에 수평방향의 물성이 향상될 수 있다.

상기 모재(12)는 폴리메틸메타크릴레이트이거나, 그 공중합물일 수 있다.

상기 폴리메틸메타크릴레이트는 가시광선의 약 95% 정도를 투과시킴으로써 투명성이 우수할 뿐만 아니라 표면 외관성 및 기계적 물성이 우수한 이점이 있으나, 외력에 의해 쉽게 부서지는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하고자, 모재(12)로 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체를 이용할 수 있다. 즉, 유리전이온도가 낮은 수지를 얻기 위해, 고무 성질이 우수한 단량체를 공중합시켜 만든 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체를 모재(12)로 이용한다.

상기 공중합물을 제조하는데 이용되는 단량체는, 아크릴산 단량체, 메타크릴산 단량체, 아크릴릭 단량체, 메타크릴릭 단량체, 및 비닐에스터 단량체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 단량체일 수 있으며, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 또는 에틸메타크릴레이트일 수 있으나, 반드시 이들로만 한정하는 것은 아니다.

상기 베이스(10)는 가교제(cross-linking agent)를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제는 단량체들이 교차중합을 할 수 있도록 도와주는 역할을 하는 것으로서, 베이스(10)의 굽힘 탄성률을 향상시킬 수 있다.

사용되는 가교제는 특별히 제한되지 않으며, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 2,2-비스-(4-(2-하이드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 우레탄 디메타크릴레이트, 에톡실레이트 비스페놀 에이 디메타크릴레이트류, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 및 글리세롤 디메타크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는 가교제일 수 있다.

상기 베이스(10)는 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다. 즉, 상술한 일 방향 단층 시트들을 소정의 매수로 적층한 후, 모재(12)인 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 상기 적층된 시트들에 함침시킨 후 건조하는 공정을 통해 베이스(10)를 제조할 수 있다. 또는, 상기 단층 시트에 모재(12)인 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 함침시킨 후 건조하여 프리프레그를 제조한 후, 상기 프리프레그들을 소정의 매수로 적층 및 성형하는 공정을 통해 베이스(10)를 제조할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 베이스(10)는 업계에서 요구되는 최고 수준의 물성을 가지게 된다. 즉, 상기 베이스(10)는 120 내지 250㎫의 굽힘 강도(flexural strength), 3 내지 5㎬의 굽힘 탄성률(flexural modulus), 및 1,000 내지 1,500N㎜의 터프니스(toughness)를 가질 수 있다.

이러한 베이스(10)를 포함하여 이루어진 의치(100)는 내구성이 우수하기 때문에 장시간 사용 후에도 물성이 저하되지 않음으로써 수요자의 신뢰감을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.

본 발명에 따른 효과를 간접적으로 확인하고자 베이스(10)들을 제조한 후 상기 베이스(10)들의 물성을 측정하였다.

실시예 1

파라-페닐렌디아민과 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 1,000 데니어의 아라미드 섬유(11)를 제조하였다.

제조된 아라미드 섬유(11)들을 장력이 부여된 상태에서 한 방향으로 나란히 배열시켜 단층 형태의 일방향 시트를 만들고, 상기 일방향 단층 시트를 몰드 상에 형성된 가로 70㎜, 세로 50㎜, 두께 5㎜의 직사각형의 홈에 삽입하고 상기 몰드의 홈에 폴리메틸메타크릴레이트 수지(Vertex RS, Dentimax, Netherlands)를 함침시킨 후, 90℃의 온도 및 50bar의 압력에서 1시간 동안 성형시켜 직사각형의 의치(100)용 베이스(10)를 제조하였다.

실시예 2

전술한 실시예 1에서, 상기 일방향 단층 시트 대신 2 장의 일방향 단층 시트들이 45°각도로 겹쳐서 적층된 일방향 2층 시트를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 의치(100)용 베이스(10)를 제조하였다.

비교예 1

전술한 실시예 1에서, 강화제로 일방향 단층 시트 대신 아라미드 직물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 의치(100)용 베이스(10)를 제조하였다. 상기 아라미드 직물은, 제조된 아라미드 섬유(11)를 경사 및 위사로 적용하여 평직으로 제직하는 공정을 통해 얻을 수 있었다.

비교예 2

전술한 실시예 1에서, 강화제로 일방향 단층 시트 대신 아라미드 부직포를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 의치(100)용 베이스(10) 를 제조하였다. 상기 아라미드 부직포는, 상술한 제조된 아라미드 섬유(11)를 절단하여 50㎜의 평균 길이를 가진 아라미드 단섬유들을 준비하고, 상기 아라미드 단섬유들을 통상적인 카딩 공정으로 개섬하여 웹을 형성한 후, 이어서, 상기 웹을 니들 펀치기에서 400pps의 밀도로 1회 니들펀칭하고 나서, 노즐 직경 0.1㎜ 및 노즐 밀도 16개/㎝로 형성된 노즐을 사용하여 200bar의 수압으로 물을 공급하면서 상기 웹을 워터펀칭 공정을 통해 제조하였다.

실시예 및 비교예 들에 의해 제조된 의치(100)용 베이스(10)들의 특징은 표 1에 정리하였다.

구분	형태	강화제밀도(g/㎤)	강화제함량(중량%)
실시예 1	일방향 단층	1.38	4
실시예 2	일방향 2층	1.39	4
비교예 1	직물	1.37	4
비교예 2	부직포	1.43	4

실시예 및 비교예 들에 의해 제조된 의치(100)용 베이스(10)들의 물성은 다음과 같은 방법을 통해 측정하였고, 그 결과들을 표 2에 나타내었다.

굽힘 강도(㎫), 굽힘 탄성률(㎬) 및 터프니스 (N㎜)

물성 측정용 시료들은, ISO 1567 : 1999(E)에 따라, 그라인딩(grinding) 및 절단(sawing)하여 가로 65㎜, 세로 10㎜, 두께 3.3㎜를 갖는 시료들을 준비하였다.

이렇게 준비된 시료들은 만능시험기(Universal Testing Machine, Z020, Zwick)를 이용하고, 크로스-헤드 속도(cross-head speed) : 5㎜/분, 서포트 거리(support distance) : 50㎜인 조건에서 굽힘 강도(㎫), 굽힘 탄성률(㎬) 및 터프니스(N㎜)를 측정하였다.

구분	굽힘 강도 (㎫)	굽힘 탄성률 (㎬)	터프니스 (N㎜)
실시예 1	200	4.5	1100
실시예 2	250	6.0	1500
비교예 1	160	3.5	800
비교예 2	145	3.0	600

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의치를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10 : 베이스 11 : 아라미드 섬유

12 : 모재 100 : 의치

Claims

폴리메틸메타크릴레이트(poly methylmethacrylate)가 포함된 모재(matrix); 및

상기 모재에 함침된 아라미드 섬유가 포함된 강화제(reinforment)를 포함하여 이루어진 베이스를 포함하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 강화제는 아라미드 섬유들이 인접하여 한 방향으로만 배열된 시트 형상을 갖는 일방향(uni-directional) 섬유 강화제인 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 강화제는 아라미드 섬유들이 인접하여 한 방향으로만 배열된 단층 시트들이 상호 적층된 구조이고, 서로 접하는 상부 및 하부의 단층 시트들은 +45° 내지 -45°의 각도를 이루면서 적층된 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 아라미드 섬유는 600 내지 3,000 데니어의 섬도를 갖는 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 모재는 폴리 메틸메타크릴레이트 공중합물인 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 가교제(cross-linking agent)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 120 내지 250㎫의 굽힘 강도(flexural strength) 및 3 내지 5㎬의 굽힘 탄성률(flexural modulus)을 갖는 것을 특징으로 하는 의치.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 1,000 내지 1,500N㎜의 터프니스(toughness)를 갖는 것을 특징으로 하는 의치.