KR20240055257A - 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치과 보철물 제작을 위해 사용되는 치과용 왁스블럭에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐드캠(CAD/CAM)에 의한 습건식 절삭가공이 가능하며 절삭가공 이후 가공물의 형상의 표면질감을 섬세하게 표현하기 위해 삭제나 덧붙임(wax build-up)이 용이한 치과용 왁스블럭에 관한 것이다.
Description
본 발명은 치과 보철물 제작을 위해 사용되는 치과용 왁스블럭에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐드캠(CAD/CAM)에 의한 습건식 절삭가공이 가능하며 절삭가공 이후 가공물의 형상의 표면질감을 섬세하게 표현하기 위해 삭제나 덧붙임(wax build-up)이 용이한 치과용 왁스블럭에 관한 것이다.
최근 치과 산업은 디지털 덴티스트리 시대로 변화하고 있다. 디지털 덴티스트리(digital dentistry)란 치과 치료에 있어 기존 기계 및 전기 전자 장비를 사용하는 대신 진단 및 치료에 있어 디지털화된 술식 및 장비를 활용하는 것을 의미한다.
디지털 기술의 치과산업 접목은 환자의 구강영상을 획득하는 3차원 진단영상으로부터 시작하여 치과진료와 보철물 제작을 위한 3차원 보철물 설계, 최종 보철물 진단정보 및 관련 파일과 영상 교환, 디지털 치과기공작업 그리고 환자 맞춤형 보철물 제작까지 다양한 분야에 적용되고 있다.
디지털 덴티스트리는 환자 진단시 획득된 이미지와 정보를 진단 소프트웨어를 통해 구강 내 정보를 세부적이고 파악할 수 있어 정확한 진단 및 치료 계획을 수립할 수 있다. 또한, 환자 구강 내 최적화된 치아 보철물을 디자인함으로써 기존 임시치아 모형을 별도로 제작할 필요 없이 CAD/CAM을 활용하여 정확하고 빠른 시술을 가능하게 되었으며, 이러한 CAD/CAM 시스템의 기술개발은 지속적으로 이루어지고 있다.
이에 따라 치과병의원과 치과기공소간 유기적으로 디지털화된 환경에서 정보의 공유로 신속 정확하고 편리성에 기반을 둔 디지털 워크플로우로 전문가 개개인의 수작업 의존도가 줄어들고 정확하고 편리하게 진료를 할 수 있게 된다.
전통적 방식의 보철물 제작과정에서 나타나는 문제점으로는 인상재와 석고 모형이 정확하지 않을 시, 최종 보철물의 적합도가 맞지 않아 보철물을 재제작(remake) 해야 하는 부담이 발생(치과기공소 손실, 보철물 가격 상승요인)하고, 아날로그 방식의 복잡한 제작 공정으로 장시간의 작업시간이 요구되며, 단순한 작업의 반복으로 제작 효율 저하, 석고 모델 파손시 빈번한 재작업이 발생, 환자별 진료 데이터 관리의 어려움이 있다.
하지만 최근의 디지털 덴티스트리는 3D 기술의 진보로 전통적인 보철물 제작 방식에서 벗어나 도 1에 나타난 바와 같이 광학 스캐너, 3D 프린터, 치과용 CAD 프로그램과 다양한 CAM 장비 등의 사용으로 보철물 제작 소요시간이 대폭 줄어들고 환자 개개인에 맞춤형 보철물의 제작이 가능해지고 있다.
일반적으로 디지털 치과 보철물과 같은 다양한 기공물 제작하기 위해서 디스크 형태의 왁스 블록을 사용하고 있다. 이러한 왁스 블록은 캐드캠 시스템에 의해 도 2와 같이 절삭가공되어 특정 형상으로 만들어져, 보철물 제작을 위해 사용된다. 절삭가공용 왁스블럭은 전통방식인 아날로그 Wax-up 방식에서 벗어나 3D 스캐너를 이용하여 구강영상을 획득하고 전용의 소프트웨어를 활용하여 보철물을 디자인하고 CAM 가공을 하여 제작공정에서 발생하는 오차와 작업 단계를 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
캐드캠에 의해 절삭가공되는 왁스블럭은 다음과 같은 특성이 요구되고 있다.왁스블럭은 치과용 습건식 CAD/CAM 장비에 장착이 될 수 있도록 치수 및 형상이 적합해야 하며, 우수한 절삭가공성을 가져야 하고, 밀링 공구에 대한 접착력 없어야 하며, 절삭가공중 변형이 없어야 한다. 또한, 절삭가공된 크라운과 브릿지는 전기조각도 등을 사용하여 수정이 용이하여야 하고, 왁스 소환 후 고형 잔류물은 0.1%보다 많지 않아야 하며, 치과용 캐스팅 왁스(Dental casting Wax)로서의 적합성을 지녀야 한다.
현재 판매되고 있는 상업화된 왁스 블럭은 LDPE(Low Density Polyethylene) 레진에 왁스, 첨가제 등을 혼합하여 만들어지고 있다. 이러한 왁스 블럭은 왁스 성분보다는 레진(resin)의 함량이 훨씬 높아 강도가 매우 높고 왁스 덧붙임이 어려운 문제점이 있다. 치기공사가 전기 조각도등을 사용하여 자연치아 형상과 표면 질감을 섬세하게 표현하기 위해 삭제나 덧붙임이 용이해야 하나, 높은 레진의 함량으로 수정작업이 어렵다. 따라서 금속 주조 방식의 크라운 브릿지, PFM 금속하부구조물 그리고 프레스 세라믹 보철물을 위한 디지털 방식의 왁스 납형 제작한 후, 자연치아 형상 재현을 위한 납형 수정 과정의 작업량과 작업시간이 늘어나는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 상대적으로 강도가 높은 레진을 사용하지 않고 왁스 성분만으로 이루어져 생산성이 향상되고 가공시 절삭 공구의 수명을 연장시킬 수 있으며 수정이 용이한 치과용 왁스블럭을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 캐드캠 가공시 습식과 건식으로 절삭 가공이 가능하며, 절삭가공이후 가공물의 형상과 표면질감을 섬세하게 표현하기 위해 삭제나 덧붙임(Wax build-up)이 용이하며, 캐드캠 가공 시 습식과 건식으로 절삭 가공이 가능한 치과용 왁스블럭을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭은 광물성 왁스와, 식물성 왁스와, 합성왁스를 함유하며, 블록 형태로 성형된 것을 특징으로 한다.
상기 광물성 왁스는 파라핀 왁스와 마이크로 크리스탈린 왁스 중에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
상기 식물성 왁스는 카나우바 왁스이고, 상기 합성왁스는 폴리에틸렌(PE) 왁스이다.
그리고 본 발명의 왁스블럭은 세레신 왁스를 더 함유한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 왁스 블럭은 레진을 사용하지 않고 왁스 성분만으로 이루어져 있으며, 현재 시중에 판매되고 있는 왁스 블럭에 비하여 상대적으로 가공물의 생산성이 향상되고, 수정이 용이하다.
또한, 왁스업(Wax-up)용 모델링 왁스와 특성이 비슷하여 자연치아의 형상 재현을 위한 수정이 용이하여 섬세하고 정교한 보철물 제작이 가능하다.
또한, 본 발명은 습식 또는 건식의 방법으로 캐드캠에 의한 절삭 가공이 가능하다.
도 1은 디지털 덴티스트리에 의해 보철물을 제작하는 과정을 나타낸 모식도이고,
도 2는 캐드캠 시스템에 의해 왁스 볼럭을 절삭가공하는 통상적인 모습을 나타낸 이미지이고,
도 3은 크라운을 CAD 디자인하여 습식 CAM으로 왁스 블럭을 가공하는 과정을 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 왁스 블럭을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이고,
도 5는 포장된 대조샘플의 이미지이고,
도 6은 치아의 삼차원 영상을 바탕으로 크라운을 디자인한 이미지이고,
도 7은 도 6에서 디자인된 크라운을 캐드캠 작업파일로 변환한 이미지이고,
도 8은 시험샘플을 건식 캠 장비에 장착한 모습이고,
도 9는 대조샘플을 건식 캠 장비에 장착한 모습이다.
도 10 내지 도 14는 절삭가공 실험결과를 나타낸 이미지이다.
도 2는 캐드캠 시스템에 의해 왁스 볼럭을 절삭가공하는 통상적인 모습을 나타낸 이미지이고,
도 3은 크라운을 CAD 디자인하여 습식 CAM으로 왁스 블럭을 가공하는 과정을 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 왁스 블럭을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이고,
도 5는 포장된 대조샘플의 이미지이고,
도 6은 치아의 삼차원 영상을 바탕으로 크라운을 디자인한 이미지이고,
도 7은 도 6에서 디자인된 크라운을 캐드캠 작업파일로 변환한 이미지이고,
도 8은 시험샘플을 건식 캠 장비에 장착한 모습이고,
도 9는 대조샘플을 건식 캠 장비에 장착한 모습이다.
도 10 내지 도 14는 절삭가공 실험결과를 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭에 대하여 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 일 예에 따른 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭은 천연왁스와 합성왁스를 함유한다.
천연왁스는 본 발명의 왁스 블럭의 주성분을 이룬다. 천연왁스로 광물성 왁스와 식물성 왁스를 이용할 수 있다.
광물성 왁스로 파라핀 왁스와 마이크로 크리스탈린 왁스 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.
파라핀 왁스(paraffin wax)는 석유로부터 얻어지는 광물성 왁스로서, 26~30개의 탄소원자를 포함하는 탄화수소의 혼합물이다. 파라핀 왁스는 대략 40~71℃에서 용해된다. 낮은 분자량임에도 큰 결정을 갖는 파라핀 왁스는 경도와 광택이 우수하다. 파라핀 왁스는 재용융이 가능하여 반복 수정이 가능하다는 장점을 갖는다.
마이크로 크리스탈린 왁스(microcrystalline wax)는 석유로부터 정제된 기름에서 얻어지는 광물성 왁스로서, 60~91℃의 비교적 높은 용융점을 가지며, 파라핀 왁스보다 질기면서 유연하고, 탄성과 친유성이 우수하다. 파라핀 왁스의 큰 결정과는 반대로 마이크로 크리스탈린 왁스는 미세한 결정으로 이루어져 있어서 파라핀 왁스 결정과 결정사이로 침투하여 결정을 연결시켜 파라핀왁스의 경도를 높여준다.
상기 식물성 왁스로 카나우바 왁스를 이용할 수 있다.
카나우바 왁스(carnauba wax)는 카나우바 야자의 잎과 잎순에서 얻어진 식물성 왁스로서, 분자적 특징으로 인해 높은 결정성과 흡유성으로 인하여 비교적 높은 용융점과 강도를 갖는다.
상술한 천연왁스의 안정성을 높이기 위해 합성왁스를 사용한다. 합성왁스로 폴리에틸렌(PE) 왁스가 바람직하다. 폴리에틸렌 왁스는 절삭가공성을 높인다.
폴리에틸렌 왁스는 천연가스나 나프타를 분해하여 얻어지는 에틸렌을 중합하여 얻어진다. 폴리에틸렌 왁스는 우유용기 등에 사용되는 등 인체에 거의 무해하며, 37~65℃의 용융점을 갖는다. 또한 첨가되는 양에 따라 제품의 굳기를 조절할 수 있으며, 제품의 성형 또는 가공을 쉽게 하도록 유연성을 주는 기능을 수행하며, 천연왁스보다 우수한 안정성, 내열성 등을 가지고 있다. 또한, 폴리에틸렌 왁스는 재용융이 가능하여 반복 수정이 가능하다는 장점을 갖는다.
상술한 왁스들은 일정비율로 혼합하여 용융시킨 후 일정한 모양으로 성형하여 본 발명의 왁스 블럭을 만들 수 있다.
적절한 혼합비로 광물성 왁스 100중량부에 대하여 식물성 왁스 100 내지 200중량부와, 합성왁스 20 내지 100중량부일 수 있다.
광물성 왁스로 파라핀 왁스와 마이크로 크리스탈린 왁스를 함께 사용할 경우 2~20:1의 중량비로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 왁스 블럭은 판상으로 성형될 수 있다. 이러한 왁스 블럭은 원형, 사각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
상술한 본 발명의 왁스 블럭은 레진을 사용하지 않고 왁스 성분만으로 이루어져 용융 및 성형이 용이하여 생산성이 향상된다.
본 발명의 왁스 블럭은 습식 또는 건식 캐드캠 장비에 장착하여 절삭가공할 수 있다. 보철물로서 크라운을 CAD 디자인하여 습식 CAM으로 가공 진행하는 과정의 일 예를 도 3에 나타내었다. 이와 같이 본 발명의 왁스 블럭은 습식 및 건식 캐드캠 겸용에 의한 가공이 가능하다.
한편, 본 발명의 왁스 블럭의 다른 예로 세레신 왁스를 더 함유할 수 있다.
세레신 왁스를 첨가하여 본 발명의 왁스 블럭을 제조할 경우, 광물성 왁스 100중량부에 대하여 식물성 왁스 100 내지 200중량부와, 합성왁스 20 내지 100중량부와, 세레신 왁스 2 내지 20중량부를 혼합할 수 있다.
세레신 왁스(ceresin wax)는 61~95℃의 높은 용융점과 우수한 경도를 갖는다. 세레신 왁스 역시 광물성 왁스의 일종이긴 하나, 파라핀 왁스의 용융점을 높인다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.
(실시 예)
광물성 왁스로 파라핀 왁스(공업용, EP-1400, 등급, NIPPON SEIRO Co., Ltd.,일본)와 마이크로 크리스탈린 왁스(공업용, NIPPON SEIRO Co., Ltd.,일본)를 준비하였고, 식물성 왁스로 카나우바 왁스(공업용, T1-F, starlight, PONTES INDUSTRIA, 브라질)를 준비하였고, 합성왁스로 폴리에틸렌 왁스(공업용, L-C102N, ㈜라이온켐텍, 한국)를 준비하였다. 또한, 세레신 왁스(공업용, CERESIN#810, NIKKO RICA CORPORATION, 일본)도 함께 준비하였다.
준비한 왁스들은 계량 후 일정 비율로 혼합한 다음 용융하여 원판형의 디스크 모양으로 성형한 후 표면을 다듬는 가공작업을 통해 왁스 블럭을 제조하였다. 왁스 블럭의 개략적인 제조공정의 모습을 도 4에 나타내었다.
왁스들은 하기 표 1과 같이 함량(wt%)을 달리 혼합하여 4종류의 왁스 블럭을 제조하였다.
| 구분 | 파라핀왁스 | 마이크로 크리스탈린 왁스 | 카나우바 왁스 | 폴리에틸렌왁스 | 세레신왁스 |
| 시험샘플1 | 35% | 5% | 45% | 5% | 10% |
| 시험샘플2 | 40% | 2% | 50% | 5% | 3% |
| 시험샘플3 | 30% | 2% | 55% | 10% | 3% |
| 시험샘플4 | 30% | 2% | 35% | 30% | 3% |
그리고 실시예의 왁스 블럭과 비교하기 위하여 대조샘플로서 레진이 함유된 제품(DMAX-W16, 주식회사 디맥스, 한국)을 구입하여 준비하였다. 대조샘플의 모습을 도 5에 나타내었다.
<가공실험>
도 6에 나타난 바와 같이 하악 제1대구치 삼차원 영상을 바탕으로 크라운을 디자인하였고, 디자인된 크라운을 도 7과 같이 작업파일로 변환하였다.
절삭 가공 전 시험샘플의 한 종류(시험샘플1)를 건식 캠 장비에 장착한 모습을 도 8에 나타내었고, 대조샘플을 건식 캠 장비에 장착한 모습을 도 9에 나타내었다.
건식 캠에 의한 절삭가공 실험결과를 도 10 내지 14에 나타내었다.
도 10은 대조샘플의 실험결과이고, 도 11은 시험샘플1의 실험결과이고, 도 12는 시험샘플2의 실험결과이고, 도 13은 시험샘플3의 실험결과이고, 도 14는 시험샘플4의 실험결과이다.
도 10 내지 도 14를 참조하면, 시험샘플 1과 2는 왁스의 밀림현상이 발생하였으나, 시험샘플 3과 4는 왁스의 밀림현상이 전혀 발생하지 않고 가공상태가 우수한 것으로 나타났다. 시험샘플 3과 4의 결과는 레진을 함유한 대조샘플의 결과와 대등한 것으로 보인다. 따라서 본 발명은 레진을 함유하지 않고도 절삭가공성이 우수함과 동시에 수정이 용이함을 알 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 광물성 왁스와, 식물성 왁스와, 합성왁스를 함유하며,
블록 형태로 성형된 것을 특징으로 하는 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭. - 제 1항에 있어서, 상기 광물성 왁스는 파라핀 왁스와 마이크로 크리스탈린 왁스 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭.
- 제 1항에 있어서, 상기 식물성 왁스는 카나우바 왁스이고, 상기 합성왁스는 폴리에틸렌(PE) 왁스인 것을 특징으로 하는 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭.
- 제 1항에 있어서, 세레신 왁스를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭.
Priority Applications (1)
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| KR1020220135328A KR20240055257A (ko) | 2022-10-20 | 2022-10-20 | 캐드캠에 의한 습건식 절삭가공이 가능한 치과용 왁스블럭 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20240055257A true KR20240055257A (ko) | 2024-04-29 |
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ID=90883778
Family Applications (1)
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| KR (1) | KR20240055257A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150010118A (ko) | 2013-07-18 | 2015-01-28 | 라파바이오 주식회사 | 캐드캠을 이용한 맞춤형 치과용 임플란트 보철물 제조방법 |
-
2022
- 2022-10-20 KR KR1020220135328A patent/KR20240055257A/ko unknown
Patent Citations (1)
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