KR20120121186A - 조영성과 광학적 특성이 우수한 치관용 충전재, 이를 포함하는 치관재 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

조영성과 광학적 특성이 우수한 치관용 충전재, 이를 포함하는 치관재 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조영성 물질인 이터븀 화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말로 이루어지는 치관용 충전제 및 이를 포함하는 치관재 조성물을 제공한다. 상기 구성에 의한 본 발명의 치관재 조성물은 조영성과 광학적 특성이 우수하다.

Description

조영성과 광학적 특성이 우수한 치관용 충전재, 이를 포함하는 치관재 조성물 및 그 제조방법{Dental filler having radiopacity and optical properties, Crown composition comprising the same and Preparation method thereof}
본 발명은 치관재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조영성과 광학적 특성이 우수한 치관용 충전제, 이를 포함하는 치관재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
치관재료에 있어 미세 분말, 특히 세라믹 분말의 사용은 급속도로 증가하는 추세이다. 특히 치과재료에서 충전재(dental filler)로 사용하는 세라믹 미세분말의 사용은 고령화 사회로 가면서 급격히 증가하고 있다. 또한 이러한 세라믹 미세분말의 사용 증가와 함께 품질의 향상이 중요한 과제로 인식되어 가고 있다. 여기서 품질이라 함은 미세 분말의 크기, 형상, 조성의 기본 성질로부터 결정되어지는 것으로서 미세 분말의 광학적 특성, 소결특성, 기계적 특성 등을 의미한다. 따라서, 미세 분말의 품질의 향상을 위해서는 미세 분말의 크기, 형상, 조성의 제어 기술의 확보가 중요하다. 이러한 미세 유리 분말은 비교적 저렴한 재료로 구성되어 있어 품질의 향상 여부에 따라 고부가가치 제품으로 만들 수 있으며 현재 판매 중인 고가의 분말 제품은 불투명하여 대개 광학적인 특성이 떨어짐에도 불구하고 그 수요가 늘고 있다.
현재 치과용 충전제로 사용되는 대부분의 재료는 조영성 물질로 바륨 성분을 함유한 유리분말의 형태로서, 이들은 조성을 맞춘 치관재료인 유리를 먼저 용융 제조한 후 분쇄 공정을 거쳐 미세 분말 형태로 제조되어진다. 이렇게 제조된 미세분말은 대략 수 ㎛의 크기를 가지며 비구형의 형상을 가지고 있으며 광학적 특성은 우수하나, 단독 바륨 글라스 조성물의 경우 치관재료 필러가 갖추어야 할 조건 중 조영성이 상대적으로 떨어져, 추가적으로 조영성을 가진 물질을 넣어야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 조영성과 광학적 특성을 향상시킨 치관용 충전재를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조영성과 광학적 특성을 향상시킨 치관용 충전재를 포함하는 치관재 조성 글라스를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조영성과 광학적 특성을 향상시킨 치관용 충전재를 포함하는 치관재 조성물의 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 포함하는 치관용 충전재.
(2) 레진 및 청구항 1의 조영성 충전재를 포함하는 치관재 조성물.
(3) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률과 레진의 굴절률의 차가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(4) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.45-1.55인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(5) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.51-1.55인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(6) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 평균입경은 0.2-10㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(7) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 평균입경은 0.4-4.0㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(8) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 조성은 조영성 물질로서 바륨성분 또는 스트론튬 성분 대신에 Yb2O3 또는 YbF3를 포함하고 Al2O3, SiO2, 및 B2O3 를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(9) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 조성은
Yb2O3 5~50 중량 %;
Al2O3 5~25 중량 %;
SiO2 20~50 중량 %; 및
B2O3 5~20 중량 %;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(10) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 조성은 Yb2O3 또는 YbF3를 포함하고 Al2O3, SiO2, 및 B2O3 를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(11) 상기 제2항에 있어서,
조영성 물질을 포함하는 복합유리 분말의 조성은
YbF3 5~50 중량 %;
Al2O3 5~25 중량 %;
SiO2 20~50 중량 %; 및
B2O3 5~20 중량 %;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(12) 제 9항 또는 제 11항에 있어서,
BaO 20 중량 % 이하;
SrO 20 중량 % 이하;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
(13) 청구항 1 기재의 충전재 및 레진을 혼합하여 치관재 조성물을 제조하는 방법.
본 발명에 의하면, 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 치관재의 충진제로 첨가하여 조영성 및 광학적 특성을 향상시킨 치관재 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말은 종래 치관용 충전재로 사용되어 오던 바륨 복합유리 미세입자와는 달리 조영성 물질인 이터븀 화합물의 입자들로 이루어지며, 조영성과 광학적 특성이 우수하다.
조영성 물질을 포함하는 복합유리의 입경의 크기는 평균 0.2-20 ㎛, 바람직하게는 0.4-4.0 ㎛이다. 만일 입경의 크기가 0.4 ㎛ 미만일 경우에는 비표면적이 너무 커서 수지와의 혼합성이 떨어질 우려가 있으며, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 비중이 커서 수지와 혼합시 침강이 될 우려가 있다. 가장 바람직하게는 미세분말의 입경의 크기가 0.4-4.0 ㎛인 경우이다.
상기 조영성 물질을 포함하는 복합유리의 광학적 특성을 결정짓는 굴절률은 함께 사용되는 레진에 따라 결정되어질 수 있으며, 통상적으로는 사용되는 레진과 복합유리 미세분말의 굴절률과의 차가 0.1, 바람직하게는 0.05 이내의 차이를 가지는 것이 좋다. 만일 상기와 같은 범위를 벗어나게 되면 레진과의 굴절률의 차이가 커서 투명성을 잃게 되어 혼탁하게 될 우려가 있다.
바람직하게는 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말 입자의 굴절률은 1.45-1.55이며, 보다 바람직하게는 1.51-1.55이다. 굴절률의 범위를 이와 같이 한정하는 것은 현재 시판되고 있는 대부분의 레진이 가지는 굴절률의 범위를 포함하고 있기 때문이다.
상기한 바와 같은 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말 입자의 굴절률은 그 조성 및 조성비를 변경하는 것으로 조절할 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 유리조성의 예로는 일본공개특허공보 2008-023003, 2000-143430, 2000-102548, 2000-143430, 2000-102548, 평성 8-225423, 평성 7-033476, 평성 3-047107, 소화 56-152408에 개시된 구체적인 조성들이 전체로서 인용되어질 수 있다.
바람직하게는 본 발명 제1 조성예에 의한 조영성 물질을 포함하는 복합유리의 조성으로 BaO, SrO 대신에 Yb2O3,를 사용하고 Al2O3, SiO2, 및 B2O3 를 포함하는 유리조성물을 제공하며, 제2조성예에 의한 조성으로 BaO, SrO 대신에 YbF3,를 사용하고 Al2O3, SiO2, 및 B2O3 를 포함하는 유리조성물을 제공한다.
상기 본 발명 제1조성예에 의한 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 조성은 바람직하게는
(a) Yb2O3 5~50 중량 %;
(b) Al2O3 5~25 중량 %;
(c) SiO2 20~50 중량 %; 및
(d) B2O3 5~20 중량 %;
로 이루어진다.
본 발명 제2조성예에 의한 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 조성은 바람직하게는
(a) YbF3 5~50 중량 %;
(b) Al2O3 5~25 중량 %;
(c) SiO2 20~50 중량 %; 및
(d) B2O3 5~20 중량 %;
로 이루어진다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 치관용 충전제와 레진을 포함하는 치관재 조성물을 포함한다.
상기 각 실시예에서 Yb2O3 또는 YbF3 이들의 각 혼합량은 최적의 X선 흡수량을 얻기 위해 첨가되어진다. 따라서, 상기 각 조성예에 한정된 각 성분의 상한치와 하한치를 벗어날 경우에는 원하는 X선 흡수량을 얻기가 곤란하게 될 우려가 있다.
Al2O3 는 유리화제 및 안정화제로서 첨가되며, 상기 각 조성예에서와 같이 그 범위를 한정한 이유는 상기 각 조성내에서의 상한치를 초과할 경우 융점이 지나치게 상승하여 가공온도를 상승시킬 우려가 있으며, 하한치 밑으로 첨가할 경우 안정성과 경화에 악영향을 끼칠 우려가 있어 바람직하지 않다.
SiO2 의 함량이 상기 각 조성예에서의 상한치를 초과할 경우에는 융점이 상승하여 결과적으로 용해장치의 라이닝에 의한 유리내로의 불순물의 혼입량이 증가할 수 있고, 하한치 밑으로 첨가할 경우 투명도가 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다.
B2O3 는 융제로 첨가되며, 융점을 낮추는 기능을 수행한다. 상기 각 조성예에서와 같이 그 범위를 한정한 이유는 상기 각 조성내에서의 상한치를 초과할 경우 유리에 대한 가수분해 안정성을 저해할 우려가 있고, 하한치 밑으로 첨가할 경우 융점이 상승하여 용해장치의 라이닝에 의한 유리내로의 불순물의 혼입량이 증가할 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 본 발명에 따른 복합유리 미세분말은 필요에 따라, BaO 20 중량 % 이하, 및 SrO 20 중량 % 이하의 범위내에서 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.1-20 중량%의 범위내에서 포함할 수 있다.
상기한 조성범위에 속하는 본 발명에 따른 각 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말은 X-레이에 대한 조영성이 우수하고, 소결특성과 투명성이 우수하여 치관재에 충전재로서 매우 적합한 특성을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 충전재로 함유하는 치관용 조성물을 포함한다.
본 발명에 따른 치관용 조성물은 앞서 설명한 바와 같은 무기물 충전재와 레진으로 이루어진다. 이때 상기 본 발명에 따른 충전재의 함량은 1-50 중량 %의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 본 발명에 따른 충전재의 함량이 1 중량 % 미만일 경우에는 무기물 충전재의 첨가 의의가 미미할 뿐 아니라 제조비용의 증가를 초래할 수 있고, 50 중량 %를 넘는 경우에는 추가적인 첨가에 대한 개선된 효과를 기대하기 곤란하여 상기 범위로 하는 것이 좋다. 하지만, 상기 범위가 임계적인 의의를 가지기 보다는 바람직한 실시조건을 제시한 것으로, 그 범위를 벗어나더라도 본 발명의 실시가 불가능한 것으로 되지는 않음에 유의해야 한다.
본 발명에 따른 치관용 조성물에 사용되는 레진의 종류에는 특별한 한정이 요구되지는 않는다. 따라서, 종래 치관용 재료로서 일반적으로 사용되고 있는 어떠한 종류의 레진도 사용될 수 있다. 통상적으로 현재 시판 및 적용되고 있는 대부분의 레진의 경우 그 굴절률의 범위가 1.5-1.6의 범위에 존재한다. 이러한 레진의 구체적인 예로는, 에폭시 수지, 폴리비닐에스테르, 폴리메타크릴레이트 또는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 2,2비스[4-(3-메타크릴옥시-2-히드록시프로폭시)페닐]프로판 (비스-GMA), 우레탄메타크릴레이트, 알칸디올디메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트 등을 베이스로 하는 자외선경화성 수지 등을 들 수 있다.
본 발명에서 따른 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 경우 Yb2O3 또는 YbF3를 5-50 중량 %의 범위로 첨가되어 있으며, 용융 후 굴절률은 1.45 내지 1.55이며, 보다 바람직하게는 1.51 내지 1.55이다. Yb2O3 또는 YbF3 조성을 5-50%로 한정하는 것은 현재 바륨 글라스 또는 스트론튬 글라스의 조영성이 떨어지는 것을 상기 Yb2O3 또는 YbF3 를 함유함으로써 조영성을 높이고자 하기 위함이고, 굴절률의 범위를 이와 같이 한정하는 것은 현재 시판되고 있는 대부분의 레진이 가지는 굴절률의 범위를 포함하고, 뿐만 아니라 만일 굴절율이 1.45 미만이거나 1.55를 초과할 경우 레진과의 혼합시 레진과의 굴절률의 차이가 커서 투명성을 잃게 되어 혼탁하게 될 우려가 있다. 상기한 바와 같은 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 굴절률은 그 조성 및 조성비를 변경하는 것으로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 입경의 크기는 평균 0.2 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.4 ㎛ 내지 4.0 ㎛이다. 만일 평균입경의 크기가 0.2 ㎛미만일 경우에는 비표면적이 너무 커서 레진과의 혼합성이 떨어질 우려가 있으며, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 비중이 커서 레진과 혼합시 침강이 될 우려가 있다.
상기한 조성범위에 속하는 본 발명에 따른 각 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말은 X-레이에 대한 조영성이 우수하고, 기계적 특성과 투명성이 우수하여 치관재에 충전재로서 매우 적합한 특성을 발휘할 수 있다.
본 발명의 조영성 물질을 포함하는 복합유리 미세분말은 하기와 같은 과정에 의해 제조되어질 수 있다.
(a) 조영성을 갖는 물질과 글라스 조성물을 측량한 후 무중력 혼합기를 통해 충분히 혼합하는 단계;
(b) 상기 조영성 물질을 포함하는 글라스 조성물을 약 1350 ~ 1550℃에서 용해 시키고 충분히 균질화 시키는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 용융물을 냉수에 Quenching 하여 수십 mm이하의 투명 글라스를 얻는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)에서 얻어진 글라스를 볼밀을 이용하여 분쇄함으로서 조영성이 우수한 치과용 글라스 분체를 얻는 제조방법을 제공한다.
.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
표 1에 조영성 물질을 포함하는 글라스 조성물의 조성 및 특성을 1~10의 실시예로표시하였다.
Glass 조성 및 특성
Composition
(Weight %)
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4
SiO2 50 45 35 50 50 50 50 44 44 40 45 48 30 5
Al2O3 10 10 11 10 10 10 9 5 10 12 14 13 5
B2O3 15 15 17 10 10 15 13 12 12 12 14 14 5 20
Yb2O3 5 20 32 20 25
YbF3 5 17 20 15 25
BaO 20 10 5 20 16 19 26
SrO 10 5 19 11 25 25
F 2
Na2O 5
CaO 5
ZnO 10 20
La2O3 5 35
WO3 10 5
ZrO2 5
Nb2O5 10
TiO2 5
nd1) 1.532 1.520 1.527 1.521 1.514 1.519 1.516 1.523 1.523 1.525 1.534 1.531 1.60 1.83
△L*2) (Bisco resin 1:1) 49 43 47 41 40 41 42 44 44 45 40 38 <10 <5
Radiopacity3) 6.1 6.7 8.2 6.5 7.0 6.0 7.3 7.8 7.3 8.0 4.2 3.8 6 8
1) nd : 굴절율
2) △L* : 투명성 (높을 수록 좋음)
3) Radiopacity(조영성): Radiopacity (acc.ISO 4049) as thickness of aluminium equal to 2-mm thick glass matirial
위 실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 치관용 충전재는 굴절률과 레진 혼합시 조영성 및 투명성에서 우수한 특성을 가지고 있으므로 실제 치아에서와 같은 미관을 제공할 수 있다.
상기 살펴본 바와 같이 본 발명 조성물은 치관재 조성물 이외에도 임시 크라운(Crown), GIC(Glass Inomer cement), 및 Dental Bond에도 적용이 가능하다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 포함하는 치관용 충전재
  2. 레진 및 청구항 1 기재의 충전재를 포함하는 치관재 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 구성하는 입자의 굴절률과 레진의 굴절률의 차가 0.1이하인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.45-1.55인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말은 1.51-1.55인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
  6. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 평균입경은 0.2-20㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 평균입경은 0.4-4.0㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말의 조성은 조영성 물질로서 바륨성분 또는 스트론튬 대신에 Yb2O3 또는 YbF3를 포함하고 Al2O3, SiO2, 및 B2O3 를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  9. 제2항에 있어서,
    구형화 복합유리 분말의 조성은
    (a) Yb2O3 5~50 중량 %;
    (b) Al2O3 5~25 중량 %;
    (c) SiO2 20~50 중량 %; 및
    (d) B2O3 5~20 중량 %;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  10. 제2항에 있어서,
    구형화 복합유리 분말의 조성은
    (a) YbF3 5~50 중량 %;
    (b) Al2O3 5~25 중량 %;
    (c) SiO2 20~50 중량 %; 및
    (d) B2O3 5~20 중량 %;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  11. 제2항에 있어서,
    Yb2O3 또는 YbF3가 5~50 중량 %로 포함되는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    BaO 20 중량 % 이하; 및
    SrO 20 중량 % 이하;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
  13. 조영성 물질인 Yb화합 물질을 포함하는 복합유리 미세분말구형화 복합유리 분말 및 레진을 혼합하여 치관재 조성물을 제조하는 방법.
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