KR20160135964A - 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물 및 이를 이용한 치아수복물의 제조방법 - Google Patents

치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물 및 이를 이용한 치아수복물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜이 포함된 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물 및 상기 에칭제 조성물을 이용하여 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate)와 같은 치아수복물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 에칭제 조성물로 지르코니아 세라믹 표면을 에칭하면 연기가 거의 발생하지 않아 냄새를 유발하지 않으며, 60 ~ 70 ℃라는 낮은 온도에서 2 ~ 10 분이라는 짧은 시간동안 에칭이 가능하다는 장점이 있다. 또한 상기 에칭제 조성물로 에칭한 지르코니아 세라믹의 표면은 거칠기가 증가하여 접촉면적이 넓기 때문에, 이를 가공하여 제조한 치아수복물은 접착강도가 강하여 박리되지 않으며, 균열이 또한 거의 발생하지 않는다.

Description

치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물 및 이를 이용한 치아수복물의 제조방법{Etching agent composition for dental zirconia ceramic and method for manufacturing tooth restoration using the same}
본 발명은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜이 포함된 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물 및 상기 에칭제 조성물을 사용하여 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate)와 같은 치아수복물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
충치 등으로 손상된 치아의 부위를 재생시키거나 혹은 상실된 치아의 치근을 대신할 수 있도록 사용하는 치과용 충전물 또는 주조물을 치아수복물이라고 한다. 이러한 치아수복물로의 종류는 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate) 등이 있다.
최근 생활 수준의 향상으로 치아수복물에 대하여도 심미적 측면에 대한 사용자의 기대치가 높아지고 있으며, 예를 들어, 크라운과 같이 치아 전체를 감싸는 치아수복물의 경우 기존의 금속제 치아수복물보다 올 세라믹 재료를 이용한 치아수복물의 수요가 더욱 높아지는 추세이다.
이러한 세라믹 재료로서 강도 및 내구성 등의 기계적 성능을 고려하여 지르코니아를 이용한 치아수복물의 사용이 증가되는 추세인데, 지르코니아의 경우 탁한 표면 색상으로 인한 심미적 측면의 한계를 갖고 있었다.
이로 인해 지르코니아 단독 재료로 치아수복물을 제조하기보다는 하부의 지르코니아 세라믹('지르코니아 코어'라고도 함) 위에 도재(porcelain)층을 코팅 형태로 축성하는 방식으로 제조한 치아수복물이 더욱 선호되는 상황이다. 이때 도재층으로 레진 및 세라믹 등이 있다.
지르코니아는 강도가 우수한 3mol% Y2O3-Tetragonal Zirconia Polycrystal(3Y-TZP)로서, 이트리아를 지르코니아에 고용시켜 제조한 테트라고날(tetragonal)형 결정구조를 갖는 준안정화 지르코니아가 주로 사용되고 있다.
이렇듯 뛰어난 기계적 특성을 지지고 있는 지르코니아를 치아수복물에 응용하는 경우에는 일반 포세린과 같은 세라믹스를 치아수복물로 사용하는 것보다 내구성이 월등히 뛰어나므로 이의 활용이 점차 확대되어 가고 있다.
이와 같이 지르코니아를 치아수복물로 사용하기 위해서는 지르코니아 표면에 레진 또는 세라믹을 코팅하여 보철물에 부착하게 되는데, 이때 지르코니아에 접착시킨 레진 또는 세라믹이 박리한다든지, 보철물에 접합시킨 지르코니아가 분리하여 떨어져 나가는 현상이 시술 건수의 약 30%에 이르는 것으로 알려져 있다.
즉, 지르코니아 소재는 표면이 매끄럽고 캡핑(capping) 시에 접착강도가 약하여 시술 후 박리되는 현상이 번번히 발생하고 있는 실정이다. 따라서, 많은 비용을 들여 부착한 고가의 치아수복물이 탈착하는 경우에는 재시술에 따른 환자의 육체적, 경제적 손실을 초래하게 되며, 처음 시술하는 것과 동일한 과정을 반복해야 하므로 환자는 시간적 손실과 더불어 많은 불편을 겪게 된다.
이러한 불편함을 덜기 위하여 지르코니아 소재의 표면을 거칠게 하여 접촉면적을 넓혀 접착강도를 높이고자 하는 다양한 방법이 시도되고 있으며, 특히 불산 등의 산 용매를 이용하여 에칭하는 방법이 제시되고 있다.
또한, 공개특허 제2015-0007721호(2015년 1월 21일, 공개)에는 지르코니아 소재의 표면을 샌드블라스팅한 후 알칼리 용매에 침전시켜 에칭하는 방법으로 접착강도를 개선하는 기술이 제시되어 있다.
하지만 상기와 같이 방법으로 지르코니아 소재의 표면을 에칭하는 경우 900 ℃ 이상의 높은 온도가 필요하며, 에칭에 소요되는 시간이 2시간 이상으로 오래 걸린리는 문제점이 여전히 존재한다.
공개특허 제2015-0007721호(2015년 1월 21일, 공개)
본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함하고, 정제수를 추가로 더 포함할 수 있으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 에칭이 가능하며, 에칭 시 소요되는 시간을 줄이고, 연기 발생 또한 줄여서 냄새를 거의 유발하지 않는 에칭제 조성물 및 이를 사용한 치과수복물의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함하는 것으로, 상기 촉매제가 과산화수소일 경우, 불산 : 황산 : 촉매제 : 메틸알콜이 12 ~ 16 : 8 ~ 12 : 1 ~ 3 : 3 ~ 5의 부피비로 포함된다.
본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물은 상기 불산, 황산, 과산화수소 및 메틸알콜이 포함된 에칭제 조성물에 대하여 정제수가 1 : 1의 부피비로 추가로 더 포함될 수 있다.
본 발명의 치아수복물을 제조하는 방법은 ⅰ) 지르코니아 세라믹을 치아의 형상에 맞게 성형하는 단계; ⅱ) 성형된 상기 지르코니아 세라믹의 표면을 에칭제 조성물로 에칭하여 거칠기를 증가시키는 단계; 및 ⅲ) 표면 에칭된 상기 지르코니아 세라믹을 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate) 중 어느 하나인 치아수복물로 가공하는 단계;를 포함하고, 상기 에칭제 조성물은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함한다.
이때, 지르코니아 세라믹 표면을 에칭제 조성물로 에칭하여 거칠기를 증가시키는 단계는, 불산, 촉매제 및 메틸알콜을 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물에 황산을 추가하여 에칭제 조성물을 제조하는 단계; 상기 에칭제 조성물을 용기에 밀폐시킨 후 60 ~ 70 ℃로 가열하는 단계; 지르코니아 세라믹을 상기 에칭제 조성물에 2 ~ 10 분간 침지시키는 단계; 및 상기 지르코니아 세라믹을 세척한 후 750 ~ 770 ℃로 가열하여 불순물을 제거하는 단계;를 포함한다.
치아수복물로 가공하는 단계는, 지르코니아 세라믹의 표면에 레진이 코팅되는 경우와 세라믹이 코팅되는 경우에 따라 달라지는데, 먼저 레진이 코팅되는 경우 에칭된 상기 성형체의 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 및 프라이머가 도포된 상기 성형체에 레진을 코팅하는 단계;를 포함한다.
세라믹이 코팅되는 경우에는, 에칭된 상기 성형체의 표면에 세라믹을 코팅하는 단계; 및 세라믹이 코팅된 상기 성형체를 600 ~ 980 ℃로 가열하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물은 에칭시 연기가 거의 발생하지 않아 냄새를 유발하지 않으며, 60 ~ 80 ℃라는 낮은 온도에서 2 ~ 10 분이라는 짧은 시간동안 에칭이 가능하다는 장점이 있다. 또한 상기 에칭제 조성물로 에칭한 지르코니아 세라믹의 표면은 거칠기가 증가하여 접촉면적이 넓어지기 때문에, 이를 가공하여 제조된 치아수복물은 접착강도가 높아지고, 박리되지 않으며, 균열이 또한 거의 발생하지 않는 장점을 갖는다.
도 1은 에칭하기 전의 지르코니아 세라믹 표면의 SEM 이미지이다.
도 2는 에칭한 후의 지르코니아 세라믹 표면의 SEM 이미지이다.
도 3은 본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물을 이용한 치아수복물의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소들로 "이루어진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 추가적인 구성요소를 제외하는 것으로, 다른 구성 요소를 더 포함하지 않는 것임을 의미한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물과 이를 이용한 치아수복물의 제조방법에 관하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함하는 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물에 관한 것으로, 상기 촉매제는 O2, O3, 과산화수소 및 NO3 -, S2O8 2 -, NO2 -, B4O7 2- 또는 ClO4 -의 산 또는 염 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 과산화수소가 사용되며, 불산 : 황산 : 촉매제 : 메틸알콜이 12 ~ 16 : 8 ~ 12 : 1 ~ 3 : 3 ~ 5의 부피비로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
이는, 불산 및 황산의 부피비가 각각 12 및 8 미만으로 사용될 경우에는 지르코니아 세라믹 표면이 에칭되지 않으며, 부피비로 각각 16 및 12를 초과할 경우에는 지나친 에칭으로 인하여 지르코니아 세라믹 표면의 강도가 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
촉매제인 과산화수소의 경우, 부피비가 1 이상으로 포함될 때 촉매 기능을 수행할 수 있으며, 3을 초과하여 포함되는 경우 폭발의 위험성이 있다.
본 발명은 상기 에칭제 조성물에 정제수를 더 포함하는 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물에 관한 것으로, 상기 에칭제 조성물에 정제수가 1 : 1의 부피비로 혼합되어 포함되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 불산, 황산, 과산화수소 및 메틸알콜로 이루어진 에칭제 조성물이 사용될 수 있으며, 또한 상기 에칭제 조성물에 정제수만 동일 부피로 혼합되어 이루어진 에칭제 조성물이 사용될 수도 있다.
본 발명의 에칭제 조성물에 추가로 더 포함될 수 있는 정제수는 상기 에칭제 조성물을 적당히 희석시켜 에칭 시 연기가 발생하지 않도록 하여, 냄새가 나는 것을 막아주는 역할을 하는 것으로, 에칭제 조성물의 부피를 초과하여 포함되는 경우 과한 희석으로 인하여 에칭 속도가 느려지게 된다.
본 발명은 치과용 지르코니아 세라믹 에칭액을 사용하여 치아수복물을 제조하는 방법에 관한 것으로, ⅰ) 지르코니아 세라믹을 치아의 형상에 맞게 성형하는 단계; ⅱ) 성형된 상기 지르코니아 세라믹의 표면을 에칭제 조성물로 에칭하여 거칠기를 증가시키는 단계; 및 ⅲ) 표면 에칭된 상기 지르코니아 세라믹을 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate) 중 어느 하나인 치아수복물로 가공하는 단계;를 포함하고, 상기 에칭제 조성물은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함한다.
지르코니아 세라믹 표면을 에칭하기 위하여, 먼저 에칭제 조성물을 제조한다. 에칭제 조성물은 불산, 과산화수소 및 메틸알콜을 순서대로 혼합하여 1차 혼합물을 제조한 다음, 상기 1차 혼합물에 황산을 추가하여 혼합한다. 이때 황산을 마지막에 넣지 않고, 중간에 혼합하면 폭발의 가능성이 있으므로 바람직하지 아니하다.
상기의 방법으로 제조된 에칭제 조성물은 플라스틱 용기에 밀폐시킨 후 60 ~ 80 ℃로 가열하는 것이 바람직한데, 이는 에칭액의 온도가 60 ℃ 이상이 되어야만 에칭효과가 구현되며, 70 ℃를 초과할 경우에는 에칭액의 기화현상이 발생하여 밀폐된 용기의 내부 압력이 급격히 증가함에 따라 밀폐용기가 손상되어 에칭공정이 원활하게 수행되지 못하게 된다.
60 ~ 70 ℃로 가열된 에칭제 조성물에 지르코니아 세라믹을 2 ~ 10 분간 침지시켜 에칭을 하는데, 2분 미만으로 침지시키는 경우 에칭이 되지 않고, 10분을 초과하여 침지시키는 경우에는 지르코니아 세라믹 표면이 과도하게 에칭이 되기에 바람직하지 못하다.
이렇게 에칭된 지르코니아 세라믹 표면은 미세한 거칠기(micro roughness)를 가진다. 상기 미세한 거칠기는 지르코니아 세라믹과 레진 또는 세라믹 사이를 기계적으로 결합해주어 접착력을 높이는 역할을 하는 것으로, 0.7 ~ 1.1 ㎛의 산술평균적 거칠기 값(RA)을 갖는 지르코니아 세라믹을 사용한다. 이때 산술평균적 거칠기 값이 0.7 ㎛ 미만인 경우 접촉면적이 작아 접착력이 떨어지기에 시술 후 박리될 위험이 있으며, 1.1 ㎛을 초과하는 경우 표면 거칠기의 정도가 균일하지 못할 가능성이 있기에 바람직하지 못하다.
에칭이 된 지르코니아 세라믹은 흐르는 물에 세척한 다음, 스팀 클리너로 분사하여 잔존 에칭제 조성물을 제거하고 초음파 세척기를 이용하여 20 ~ 30㎑의 주파수로 30 ~ 40 ℃에서 30분 ~ 2시간 동안 조사하여 세척을 해주는 것이 바람직하다.
지르코니아 세라믹 표면의 잔존 에칭제 조성물을 세척하기 위해서는 초음파를 20 ㎑ 이상으로 조사하는 것이 바람직한데, 초음파가 30 ㎑를 초과하는 경우에는 세척 효과가 더 이상 증가하지 않으며, 오히려 초음파 처리의 초기에 제거된 잔존 에칭제 성분들이 재흡착될 수 있으므로 바람직하지 아니하다.
이렇게 세척된 지르코니아 세라믹은 전기로에서 가열하여 불순물 및 잔존 에칭제 조성물을 제거하는 과정을 반복하는 것이 바람직하다. 이때 750 ℃ 이상의 온도에서 불순물 및 잔존 에칭제 조성물이 효율적으로 제거가 되며 770 ℃가 넘는 고온에서는 지르코니아 세라믹이 변형될 수 있으므로, 750 ~ 770 ℃로 가열하는 것이 더욱 바람직하다.
에칭된 지르코니아 세라믹을 치아수복물로 가공하기 위하여, 먼저 지르코니아 세라믹을 치아의 형상에 맞게 성형하여 성형체를 제조한다. 지르코니아 세라믹의 치아 형상 결정 시에는 상부에 축성되는 도재 층의 두께를 감안하여 최종적으로 요구되는 치아의 외형치수보다 약간 작게 치수를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 지르코니아 세라믹 성형체를 에칭액 조성물에 침전시키고 세척시키는 과정을 거쳐 표면을 에칭하여 거칠기를 증가시키며, 그 표면에 레진 또는 세라믹을 코팅하여 치아수복물을 제조한다. 이때 코팅되는 재질이 레진인 경우와 세라믹인 경우에 따라 코팅 방법이 달라진다.
먼저 지르코니아 세라믹 성형체 표면에 레진이 코팅되는 경우, 성형체의 본 발명의 에칭제 조성물에 의해 에칭된 표면에 프라이머를 도포하고 레진을 코팅하여 치아수복물을 제조한다.
반면에 지르코니아 세라믹 성형체 표면에 세라믹이 코팅되는 경우, 성형체의 에칭된 표면에 세라믹을 코팅하고 600 ~ 980 ℃로 열처리를 하는 것이 바람직하며, 600 ℃ 미만의 온도에서는 세라믹이 단단하게 소성되지 않으며, 980 ℃가 넘는 온도에서는 성형체가 변형되거나 깨질 우려가 있기 때문이다.
이하에서는 본 발명의 치과용 지르코니아 세라믹의 표면 에칭제 조성물과 이를 이용한 치아수복물의 제조방법에 대하여 구체적인 실시예를 중심으로 설명하고자 한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[실험예 1]
치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물
지르코니아 세라믹 표면을 에칭하기 위하여 아래의 표 1과 같은 에칭제 조성물을 제조하였다. 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3은 불산과 황산을 각각 5 : 5, 5 : 7 및 7 : 5의 부피비로 혼합한 조성물이다. 비교예 4는 불산, 황산 및 인산을 7 : 5 : 1의 부피비로, 비교예 5는 불산, 황산 및 염산을 7 : 5 : 1의 부피비로 혼합한 조성물이다.
실시예 1은 불산, 과산화수소, 메틸알콜 및 황산을 순서대로 7 : 1 : 2 : 5의 비율로 혼합한 조성물이다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 비교예 4 비교예 5
불산 7.50 6.25 8.75 7.00 8.08 8.08
황산 7.50 8.75 6.25 5.00 5.77 5.77
과산화수소 - - - 1.00 - -
메틸알콜 - - - 2.00 - -
정제수 - - - - - -
인산 - - - - 1.15 -
염산 - - - - - 1.15
(단위:㎖, 상기 수치는 소수점 셋째 자리에서 반올림한 값이다.)
지르코니아 세라믹 표면을 에칭을 하기 위하여 먼저 상기 지르코니아 세라믹의 표면을 50㎛ 크기의 알루미나 옥사이드(Al2O3)를 이용하여 4bar의 압력으로 샌딩을 한 후 스팀 크리너를 분사하여 불순물을 제거하고, 상기 표 1의 조성물을 70 ℃로 예열한 후 지르코니아 세라믹을 침전시켰다.
지르코니아 세라믹 표면의 에칭 여부는 일본 코사카(KOSAKA) 사의 알파스텝 ET200™으로 거칠기를 측정하여 0.7 ~ 1.1 ㎛의 산술평균적 거칠기 값을 갖는지 확인하였으며, 상기 거칠기 값을 갖는 것을 확인하면 에칭액 조성물로부터 건져내어 흐르는 물에 세척하고, 스팀 클리너를 분사하여 잔존 에칭액을 제거한 후, 30 ㎑의 초음파를 30 ℃의 온도에서 1 시간 동안 조사하여 잔존 에칭액을 제거하는 작업을 반복한다. 이후 760 ℃의 전기로에서 1분간 계류시켜 표면 불순물을 모두 제거하였다.
아래 표 2는 실시예 1과 비교예 1 내지 5에 따른 에칭액 조성물의 에칭 여부 및 에칭에 걸리는 소요시간을 나타낸 것이다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 비교예 4 비교예 5
에칭 여부
(소요시간)		 X X O
(10시간)		 O
(10분미만)		 X O
(10분미만)
비고 에칭 시간이 오래 걸림 미세한 연기 발생 연기 심하게 발생
상기 표 2에 따르면 실시예 1과 비교예 3 및 비교예 5의 에칭제 조성물을 사용하였을 때 지르코니아 세라믹 표면이 에칭되었음을 알 수 있다. 하지만 비교예 3의 조성물은 에칭에 걸리는 시간이 10시간으로 많은 시간이 소요되어 효율적이지 못하고, 비교예 5는 에칭에 걸리는 시간은 10분 미만으로 짧으나 연기가 심하게 발생하여 바람직하지 못하다.
반면, 실시예 1은 에칭에 걸리는 시간도 짧고 연기도 거의 발생하지 않았다.
실시예 1에 따른 에칭제 조성물의 에칭효과를 더욱 상세히 살펴보기 위하여 에칭 전후의 지르코니아 세라믹 표면을 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 촬영한 결과 도 1 및 도 2와 같이 나타났다.
도 1은 에칭하기 전의 지르코니아 세라믹이고, 도 2는 에칭된 지르코니아 세라믹으로, 도 1에 비해 거칠기 및 표면적이 매우 증가되었음을 알 수 있다.
[실험예 2]
에칭제 조성물의 희석에 따른 에칭효과
상기 실시예 1의 조성물에 정제수를 아래 표 3과 같은 비율로 혼합하여 희석한 에칭제 조성물을 사용하여 실험예 1과 같은 방법으로 에칭하였다. 이때, 에칭시 침지 시간을 8 분으로 고정한 점만 차이가 나며, 그 외에 열을 가하는 온도 등은 동일하게 진행하였다. 에칭된 지르코니아 세라믹 표면은 일본 코사카(KOSAKA) 사의 알파스텝 ET200™을 사용하여 산술평균적 거칠기 값(RA)으로 확인하였다.
실시예 1과 정제수의 부피비 실시예 1
(1 : 0)		 비교예 6
(1 : 0.5)		 비교예 7
(1 : 0.75)		 실시예 2
(1 : 1)		 비교예 8
(1 : 1.25)
거칠기 값(㎛) 1.1 1.0 0.9 0.8 0.4
비고 미세한 연기 발생 미세한 연기 발생 미세한 연기 발생 연기 발생하지 않음 연기 발생하지 않음
지르코니아 세라믹의 표면은 0.7 ~ 1.1 ㎛의 산술평균적 거칠기 값을 갖는 것이 바람직하며, 상기 표 3에 따르면 비교예 8을 제외한 나머지 에칭제 조성물은 상기 거칠기 값을 갖기에 바람직하다. 특히, 실시예 1 : 정제수가 동일 비율로 혼합된 실시예 2의 경우 연기가 전혀 발생하지 않기에 더욱 바람직함을 알 수 있었다.
[실험예 3]
에칭제 조성물의 온도에 따른 에칭효과
에칭 시 온도에 따른 에칭효과를 알아보기 위하여 상기 실시예 2의 에칭제 조성물을 사용하여 상기 실험예 1과 같은 방법으로 에칭하였다. 이때, 에칭 온도를 아래 표 4와 같이 달리하였으며, 에칭 시 침지 시간은 8 분으로 하였다. 이렇게 각각의 온도에 따라 에칭된 지르코니아 세라믹의 표면은 실험예 2와 같은 방법으로 산술평균적 거칠기 값을 측정하였다.
조성물 온도(℃) 50 60 70 80
거칠기 값(㎛) 0.5 0.7 0.8 0.7
상기 표 4에 따르면 에칭제 조성물의 온도가 증가할수록 거칠기가 증가하는 것으로 나타났으나, 80 ℃인 경우 오히려 거칠기 값이 줄어드는 것을 알 수 있다. 이는, 에칭제 조성물이 담긴 밀폐용기가 온도가 증가함에 따라 압력을 견디지 못하고 손상되어 효율적인 에칭이 이루어지지 않았기 때문인 것으로 보인다.
에칭제 조성물의 온도가 50 ℃인 경우 산술평균적 거칠기 값이 0.5 ㎛으로 바람직하지 못하고, 60 ~ 80 ℃ 온도에서는 바람직한 산술평균적 거칠기 값을 나타내지만, 효율적인 측면에서 가장 바람직한 온도는 60 ~ 70 ℃ 임을 알 수 있다.
[실험예 4]
레진이 코팅된 크라운의 제조
상기 실험예 1 및 2에 따라, 비교예 3과 비교예 5 및 실시예 1과 실시예 2의 조성물로 에칭된 지르코니아 세라믹 표면에 일본 야마모토(YAMAMOTO) 사의 TWiNY™ 프라이머를 도포하였으며, 프라이머가 건조된 후에 독일 브리덴트(BREDENT) 사의 crea.lign™ 레진을 코팅하여 크라운을 제조하였다.
상기 각 크라운에 대하여 대한민국 세양정밀 사의 Marathon M3-H37L™을 이용하여 45000 rpm으로 충격을 가하여 균열 발생 여부를 확인하였으며, 대한민국 (주)진일퍼스텍 사의 스크래치 테스터 밀레니엄™을 이용하여 가압력 50 N으로 접착력을 측정한 결과 아래 표 5와 같다.
비교예 3 비교예 5 실시예 1 실시예 2
충격실험결과 균열 발생 균열 발생 변화없음 변화없음
접착력(㎫) 28.7 28.8 36.0 36.3
지르코니아 세라믹 표면이 에칭되면 거칠기 및 접촉면적이 증가하여 지르코니아 세라믹과 레진 간의 접착력이 커지고, 균열도 거의 발생하지 않는다.
충격실험 결과 상기 비교예 3과 비교예 5는 균열이 발생하였고, 스크래치 테스트 결과 접착력도 30㎫ 이하로 낮게 나타났지만, 실시예 1과 실시예 2의 경우 균열이 발생하지 않았고 접착력도 상대적으로 높게 나타났다.
[실험예 5]
세라믹이 코팅된 크라운의 제조
상기 실험예 1 및 2에 따라, 비교예 3과 비교예 5 및 실시예 1과 실시예 2의 조성물로 에칭된 지르코니아 세라믹의 표면에 오스트리아 크레이션(CREATION) 사의 ZI-CT™ 세라믹을 코팅한 후 800 ℃에서 소성시켜 크라운을 제조하였다.
상기 각 크라운에 대하여 실험예 2와 동일한 방법으로 균열 발생 여부 및 접착력을 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 6과 같다.
비교예 3 비교예 5 실시예 1 실시예 2
충격실험결과 균열 발생 균열 발생 변화없음 변화없음
접착력(MPa) 29.2 29.3 36.7 36.9
충격실험 결과 상기 비교예 3과 비교예 5는 균열이 발생하였고, 스크래치 테스트 결과 접착력도 30㎫ 이하로 낮게 나타났지만, 실시예 1과 실시예 2의 경우 균열이 발생하지 않았고, 접착력도 상대적으로 높게 나타났다.
이상과 같이 상기 실험예 1 내지 5의 결과를 통해, 본 발명의 불산, 황산, 과산화수소 및 메틸알콜이 포함된 에칭제 조성물로 지르코니아 세라믹 표면을 에칭하면 연기발생이 적고, 에칭시 소요되는 시간이 짧아 매우 효과적이다.
특히 상기 에칭제 조성물에 정제수를 같은 부피비로 추가하여 희석하는 경우 연기가 발생하지 않아 바람직하며, 에칭제 조성물의 온도는 60 ~ 70 ℃인 경우 가장 효율적으로 나타났다.
또한 상기 에칭제 조성물로 에칭한 지르코니아 세라믹을 가공하여 제조한 치아수복물은 거칠기 및 표면적의 증가로 인하여 접착력이 매우 높으며, 충격에 강하여 균열이 거의 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
S100 : 지르코니아 세라믹 성형체를 제조하는 단계
S200 : 지르코니아 세라믹 표면을 에칭하는 단계
S210 : 에칭제 조성물을 제조하는 단계
S220 : 에칭제 조성물을 60 ~ 70 ℃로 예열하는 단계
S230 : 에칭제 조성물에 지르코니아 세라믹을 2 ~ 10분간 침지하는 단계
S240 : 지르코니아 세라믹을 세척하는 단계
S250 : 지르코니아 세라믹을 750 ~ 770 ℃로 가열하는 단계
S300 : 에칭된 지르코니아 세라믹 표면에 프라이머를 도포하는 단계
S400 : 프라이머가 도포된 지르코니아 세라믹을 레진으로 코팅하는 단계
S500 : 에칭된 지르코니아 세라믹 표면에 세라믹을 코팅하는 단계
S600 : 세라믹이 코팅된 지르코니아 세라믹을 600 ~ 980 ℃로 열처리하는 단계

Claims (9)

  1. 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함하는 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매제는 과산화수소수이며,
    상기 에칭제 조성물은 불산 : 황산 : 촉매제 : 메틸알콜을 12 ~ 16 : 8 ~ 12 : 1 ~ 3 : 3 ~ 5의 부피비로 포함되는 것을 특징으로 하는 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에칭제 조성물에 정제수가 1 : 1의 부피비로 혼합되어 포함되는 것을 특징으로 하는 치과용 지르코니아 세라믹 표면 에칭제 조성물.
  4. ⅰ) 지르코니아 세라믹을 치아의 형상에 맞게 성형하는 단계;
    ⅱ) 성형된 상기 지르코니아 세라믹의 표면을 에칭제 조성물로 에칭하여 거칠기를 증가시키는 단계; 및
    ⅲ) 표면 에칭된 상기 지르코니아 세라믹을 크라운(crown), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 베니어(veneer) 및 라미네이트(laminate) 중 어느 하나인 치아수복물로 가공하는 단계;를 포함하고, 상기 에칭제 조성물은 불산, 황산, 촉매제 및 메틸알콜을 포함하는 치아수복물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지르코니아 세라믹 표면을 에칭제 조성물로 에칭하여 거칠기를 증가시키는 단계는,
    불산, 촉매제 및 메틸알콜을 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 1차 혼합물에 황산을 추가하여 에칭제 조성물을 제조하는 단계;
    상기 에칭제 조성물을 용기에 밀폐시킨 후 60 ~ 70 ℃로 가열시키는 단계;
    지르코니아 세라믹을 상기 예열한 에칭제 조성물에 2 ~ 10 분간 침지시키는 단계; 및
    침지 처리된 상기 지르코니아 세라믹을 세척한 후 750 ~ 770 ℃로 가열하여 불순물을 제거하는 단계;를 포함하는 치아수복물의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 치아수복물로 가공하는 단계는,
    에칭된 상기 성형체의 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    프라이머가 도포된 상기 성형체에 레진을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아수복물의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 치아수복물로 가공하는 단계는,
    에칭된 상기 성형체의 표면에 세라믹을 코팅하는 단계; 및
    세라믹이 코팅된 상기 성형체를 600 ~ 980 ℃로 열처리를 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아수복물의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 촉매제는 과산화수소수이며,
    상기 에칭제 조성물은 불산 : 황산 : 촉매제 : 메틸알콜을 12 ~ 16 : 8 ~ 12 : 1 ~ 3 : 3 ~ 5의 부피비로 포함되는 것을 특징으로 하는 치아수복물의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에칭제 조성물에 정제수가 1 : 1의 부피비로 혼합되어 포함되는 것을 특징으로 하는 치아수복물의 제조방법.
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