KR20240082756A - Hybrid ceramic prosthesis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 세라믹 보철물에 관한 것으로, 신규 재료의 하이브리드 세라믹을 이용하여 심미적으로 자연 치아와 유사한 색상과 투광성을 지니고, 치료 시 치아 삭제량을 최소화할 수 있으며, 스냅핏(snap-fit) 체결방식을 통해 보철물과 치아가 근본적으로 결합됨으로써 보철물 탈락으로 인한 재시술의 부담을 줄여주며, 기존 재료들에 비해 비교적 편리하게 적용할 수 있어 one day-one stop 보철 시술을 가능하게 함으로써 환자들의 치과 치료 부담을 줄여줄 수 있는, 유치관과 같은 기성형 크라운으로 유용한 하이브리드 세라믹 보철물을 개시한다.The present invention relates to a hybrid ceramic prosthesis, which uses hybrid ceramic made of a new material to aesthetically have color and light transparency similar to natural teeth, minimizes the amount of tooth removal during treatment, and uses a snap-fit fastening method. By fundamentally combining the prosthesis and the tooth, it reduces the burden of reoperation due to the prosthesis falling off. It can be applied relatively more conveniently than existing materials, enabling one day-one stop prosthetic treatment, thereby reducing the burden of dental treatment on patients. Disclosed is a hybrid ceramic prosthesis that is useful as a ready-made crown, such as an indwelling crown, that can reduce the size of the indwelling canal.
Description
본 발명은 하이브리드 세라믹 보철물에 관한 것으로, 심미적으로 자연 치아와 유사한 색상과 투광성을 지니면서도, 치료 시 치아 삭제량을 최소화하여 One day-One stop 치료로 치과 치료 부담을 줄여줄 수 있는, 신속한 이식이 가능한 하이브리드 세라믹 보철물을 제공한다.The present invention relates to a hybrid ceramic prosthesis, which has a color and transparency similar to natural teeth aesthetically, while minimizing the amount of tooth removal during treatment, which can reduce the burden of dental treatment with one day-one stop treatment, and is capable of rapid implantation. Provides hybrid ceramic prosthesis.
사람은 출생 후 6 내지 8개월경부터 청백색의 유치가 자라나는데, 일반적으로 중절치, 측절치, 제1유구치, 견치, 제2유구치 순서로 발생하고, 2-3세까지 총 20개의 유치가 나오게 된다. 7세 경부터는 먼저 난 치아부터 자연적으로 발치된 이후 영구치로 대체된다.In humans, blue-white primary teeth grow starting around 6 to 8 months after birth. Typically, central incisors, lateral incisors, first primary molars, canines, and second primary molars develop in that order, and a total of 20 primary teeth emerge by the age of 2-3. do. Starting around age 7, teeth that erupt first are naturally extracted and then replaced by permanent teeth.
그런데 유치는 영구치에 비해 접촉면이 넓고 치아 사이 공간이 많아 충치에 매우 취약한 특징을 가진다. 영구치가 자랄 때 기존에 있던 유치가 길잡이 역할을 하기 때문에 충치가 생긴 경우 발치보다는 부분 삭제 후 보철물로 대체하거나, 심각할 경우 발치 후 공간유지 장치를 끼워 영구치가 나올 수 있는 공간을 확보해준다. 삭제된 유치를 수복하는 인공치관을 유치관이라고 하며, 유치관은 크기별로 제작된 기성형 크라운을 주로 사용한다.However, compared to permanent teeth, primary teeth have a wider contact surface and a lot of space between teeth, making them very vulnerable to cavities. Because existing primary teeth serve as a guide when permanent teeth grow, if a cavity occurs, rather than extract the tooth, it is partially removed and replaced with a prosthesis, or in severe cases, a space maintenance device is installed after tooth extraction to secure space for the permanent teeth to emerge. Artificial crowns that restore removed primary teeth are called indwelling crowns, and ready-made crowns manufactured according to size are mainly used for indwelling crowns.
소재별로 다양한 유치관 제품이 사용되고 있으나 가장 보편적으로 많이 사용되고 있는 제품은 SSC(Stainless Steel Crown)인데, stainless steel은 화학적으로 안정하여 부식이나 변색의 우려가 적고 가격이 저렴해 시장에서 수요가 가장 많은 제품이다. 하지만 주변 치아와의 색상 차이 때문에 심미적으로 취약하여 구치부에만 제한적으로 사용할 수 있다는 단점을 가진다.A variety of indwelling crown products are used depending on the material, but the most commonly used product is SSC (Stainless Steel Crown). Stainless steel is chemically stable, has little risk of corrosion or discoloration, and is inexpensive, so it is the product with the most demand in the market. am. However, it has the disadvantage of being aesthetically vulnerable due to the color difference from surrounding teeth, so its use can be limited to the posterior teeth.
이외에도 금속 위에 복합레진을 덧씌운 Resin Veneered SSC, 치아 모형의 투명한 고분자 튜브 안에 resin cement를 채워 넣어 사용되는 Composite Strip Crown 등이 있지만, 이 역시 심미적 또는 기능적으로 사용에 한계를 가진다.In addition, there are Resin Veneered SSC, which is a composite resin overlaid on metal, and a Composite Strip Crown, which is used by filling a transparent polymer tube of a tooth model with resin cement, but these also have limitations in aesthetic or functional use.
최근에는 이러한 심미적 단점을 보완하여 치아 색상과 유사하고 높은 강도를 지닌 지르코니아(Zirconia) 소재를 이용한 white dental crown이 많이 이용되고 있다. 그러나 투광성이 떨어져 빛을 비추었을 때 기존 치아에 비해 불투명한 모습을 보이며, 높은 강도 때문에 안정적으로 적용하기 위해서는 치아 삭제량이 많이 필요하여 어린 환자들에게 부담이 될 수 있다는 단점이 있다.Recently, to compensate for these aesthetic shortcomings, white dental crowns made of zirconia, a material similar to the color of teeth and with high strength, are being widely used. However, it has the disadvantage of being less transparent and appearing more opaque than existing teeth when exposed to light, and due to its high strength, a large amount of tooth preparation is required for stable application, which can be a burden on young patients.
한편, 미국 등록특허 제8,651,867호는 열가소성 고분자 재료로 제조되어 신속하게 설치 가능하고 쉽게 제거나 교체, 대량생산이 가능하며 유아용 크라운으로도 사용이 가능한 덴탈 크라운에 관해 개시하였다.Meanwhile, U.S. Patent No. 8,651,867 discloses a dental crown made of thermoplastic polymer material that can be installed quickly, can be easily removed or replaced, can be mass-produced, and can also be used as a crown for infants.
본 발명은 자연 치아와 유사한 색상과 투광성을 가져 심미성이 있으며, 치료 시 치아 삭제량을 최소화하여 one day-one stop 보철 시술을 가능하게 할 수 있는, 신속한 이식이 가능한 하이브리드 세라믹 보철물을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a hybrid ceramic prosthesis that can be quickly implanted, has color and light transparency similar to natural teeth, is aesthetically pleasing, and can enable one day-one stop prosthetic treatment by minimizing the amount of tooth removal during treatment.
본 발명은 열가소성 폴리머 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산된 세라믹 입자를 포함하고, 열가소성 폴리머 매트릭스는 막의 두께를 기준으로 할 때 두께 2mm 이내에서, 적어도 75%의 광투과율을 나타내고, 헤이즈는 최대 5.1%이며, 황색도(Yellowness Index)가 28 이내를 만족하는 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone)을 포함하는, 하이브리드 세라믹 보철물을 제공한다.The present invention includes a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles dispersed within the matrix, wherein the thermoplastic polymer matrix exhibits a light transmittance of at least 75% within a thickness of 2 mm based on the thickness of the film, and has a haze of up to 5.1%, A hybrid ceramic prosthesis containing polyphenylsulfone (PPSU) that satisfies a yellowness index of 28 or less is provided.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서, 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone)은 막의 두께를 기준으로 할 때 두께 2mm 이내에서, 인장강도는 68 내지 72MPa, 인장 모듈러스는 2.0 내지 2.4GPa, 파단에서의 인장신율(tensile elongation at break)은 60 내지 120%, 굴곡강도는 88 내지 95MPa, 및 충격강도(Izod impact, notched)는 680 내지 700J/m를 만족하는 것일 수 있다. In the hybrid ceramic prosthesis according to an embodiment of the present invention, polyphenylsulfone (PPSU) has a thickness of 2 mm or less based on the thickness of the membrane, has a tensile strength of 68 to 72 MPa, a tensile modulus of 2.0 to 2.4 GPa, Tensile elongation at break may satisfy 60 to 120%, flexural strength may satisfy 88 to 95 MPa, and impact strength (Izod impact, notched) may satisfy 680 to 700 J/m.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서, 열가소성 폴리머 매트릭스는 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyether ether ketone), 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone), 폴리아마이드이미드(PAI, Polyamide-imide), 폴리설폰(PSU, Polysulfone) 및 폴리에테르설폰(PES, Polyether sulfone)으로 이루어진 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 중에서 선택되는 1종 이상의 것을 더 포함할 수 있다.In the hybrid ceramic prosthesis according to one embodiment of the present invention, the thermoplastic polymer matrix is polyether ether ketone (PEEK), polyphenylsulfone (PPSU), polyamide-imide (PAI), It may further include one or more types selected from super engineering plastics consisting of polysulfone (PSU) and polyether sulfone (PES).
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서, 상기 세라믹 입자는 열가소성 폴리머 매트릭스 100중량부에 대해 3 내지 50중량부로 포함되는 것일 수 있다.In the hybrid ceramic prosthesis according to one embodiment of the present invention, the ceramic particles may be included in an amount of 3 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer matrix.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서, 세라믹 입자는 실리케이트계 글라스세라믹 입자일 수 있으며, 구체적으로 실리케이트계 글라스세라믹 입자는 리튬다이실리케이트 글라스세라믹 입자 또는 바륨실리케이트 글라스세라믹 입자일 수 있다. In the hybrid ceramic prosthesis according to a preferred embodiment of the present invention, the ceramic particles may be silicate-based glass ceramic particles. Specifically, the silicate-based glass ceramic particles may be lithium disilicate glass ceramic particles or barium silicate glass ceramic particles. .
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 또한 백색 안료를 포함할 수 있으며, 구체적인 일예에서 백색 안료는 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 인산아연(Zn3(PO4)2)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함할 수 있으며, 바람직한 일 구현예로는 백색 안료는 이산화타이타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. The hybrid ceramic prosthesis according to an embodiment of the present invention may also include a white pigment. In a specific example, the white pigment is titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and zinc phosphate (Zn 3 (PO 4 ) 2 ), and in a preferred embodiment, the white pigment may include titanium dioxide (TiO 2 ).
바람직한 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서, 백색 안료는 열가소성 폴리머 매트릭스 100중량부에 대하여 0.05 내지 1.0중량부로 포함되는 것일 수 있다. In a hybrid ceramic prosthesis according to a preferred embodiment, the white pigment may be included in an amount of 0.05 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer matrix.
바람직한 일 구현예에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은, 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone) 100중량부에 대하여 바륨실리케이트 3.0 내지 50.0 중량부, 및 이산화타이타늄(TiO2) 0.05 내지 1.0중량부를 포함하는 사출 성형물일 수 있다. The hybrid ceramic prosthesis according to a preferred embodiment may be an injection molded product containing 3.0 to 50.0 parts by weight of barium silicate and 0.05 to 1.0 parts by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) based on 100 parts by weight of polyphenylsulfone (PPSU). there is.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 보철물은 유치관일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the prosthesis may be an indwelling canal.
특히 바람직하기로 보철물은 스냅핏(snap-fit) 체결방식에 의해 프렙된 치아와 결합되는 것일 수 있다.Particularly preferably, the prosthesis may be coupled to the prepared tooth by a snap-fit fastening method.
본 발명의 하이브리드 세라믹 보철물은, 심미적으로 자연 치아와 유사한 색상 및 투광성을 갖고, 적당한 강도를 가짐으로써 치과 치료 시 치아 삭제량을 최소화할 수 있으며, 재료의 변형 단계를 견딜 수 있는 강도와 변형을 회복하기 위한 탄성을 겸비하여 스냅핏(snap-fit) 체결방법을 통해 보철물이 치아와 근본적으로 결합할 수 있도록 함으로써 보철물 탈락으로 인한 재시술의 부담을 줄여주고 기존 재료들에 비해 비교적 편리하게 적용할 수 있어 one day-one stop 보철 시술을 가능하게 함으로써 환자들, 특히 치과 치료 환경에 공포감을 가질 수 있는 어린 환자들의 치과 치료 부담을 줄여줄 수 있다.The hybrid ceramic prosthesis of the present invention has a color and light transparency similar to natural teeth aesthetically, has appropriate strength, can minimize the amount of tooth removal during dental treatment, and has the strength to withstand the deformation stage of the material and recover the deformation. It has elasticity to allow the prosthesis to be fundamentally combined with the teeth through a snap-fit fastening method, thereby reducing the burden of re-treatment due to the prosthesis falling off, and can be applied relatively more conveniently than existing materials. By enabling one-day-one-stop prosthetic procedures, the burden of dental treatment can be reduced on patients, especially young patients who may be afraid of the dental treatment environment.
도 1은 PPSU 폴리머 단독, 폴리머에 세라믹 입자 혼합, 그리고 폴리머에 세라믹 입자와 백색안료를 혼합하여 컴파운딩한 시편의 외관 사진.
도 2는 도 1의 실시예 중 (e)의 형태로 제조된 펠릿을 이용하여 사출 성형된 하이브리드 세라믹 보철물을 치아모형과 결합한 상태(Snap-fit On)의 사진(a) 및 치아모형으로부터 세라믹 보철물을 분리한 후 상태(Snap-fit off)의 사진(b).
도 3은 사출 성형된 하이브리드 세라믹 보철물의 경도(Shore hardness) 및 내마모율(wear resistance) 측정 결과 그래프.
도 4는 내마모율 측정을 위한 장치의 모식도.Figure 1 is a photograph of the exterior of a specimen compounded with PPSU polymer alone, polymer mixed with ceramic particles, and polymer mixed with ceramic particles and white pigment.
Figure 2 is a photograph (a) of a hybrid ceramic prosthesis injection-molded using a pellet manufactured in the form (e) of Figure 1 combined with a tooth model (Snap-fit On) and a ceramic prosthesis from the tooth model. Photo of the state after separation (Snap-fit off) (b).
Figure 3 is a graph of the shore hardness and wear resistance measurement results of an injection molded hybrid ceramic prosthesis.
Figure 4 is a schematic diagram of a device for measuring wear resistance.
이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it. However, the following examples are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.As used herein, the singular forms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Additionally, when used herein, “comprise” and/or “comprising” means specifying the presence of stated features, numbers, steps, operations, members, elements and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, members, elements and/or groups.
본래 세라믹은 생체 친화성이 우수할 뿐 아니라, 화학적 내구성과 색조 안정성이 좋고, 자연치와 유사한 투명도를 띄는 특징이 있어 오래전부터 치과 수복재료로 사용되어 왔다. 그러나 세라믹 블록은 자연치아보다 굴곡강도가 크고 탄성이 작아 파절이 쉽다는 문제가 있다.Originally, ceramics not only have excellent biocompatibility, but also have good chemical durability and color stability, and have transparency similar to natural teeth, so they have been used as dental restorative materials for a long time. However, ceramic blocks have a problem in that they have greater bending strength and less elasticity than natural teeth, making them prone to fracture.
즉 구강 내에서 교합관계는 수직적인 하중뿐만 아니라 측방압 등의 영향을 받기 때문에 여러 구강 내 운동역학적인 상황, 개인적인 이상 습관 혹은 식습관 등에 의한 보철물의 파절 수리과정은 꼭 필요한 과정이다. 최근 CAD/CAM 시스템이 등장해 임상에 소요되는 시간이 많이 줄어들었으나 재시술을 위해 치과를 여러 번 방문하게 될 경우 여전히 환자들에게 부담이 되며, 특히 성인에 비해 치과 치료에 많은 공포감을 가질 수 있는 어린이가 대상일 경우엔 부담이 클 것이다.In other words, since the occlusal relationship within the oral cavity is affected by not only vertical load but also lateral pressure, repairing fractures of the prosthesis due to various intraoral kinematic situations, personal abnormal habits, or eating habits is an essential process. Recently, with the advent of CAD/CAM systems, the time required for clinical trials has been greatly reduced, but visiting the dentist multiple times for re-treatment still places a burden on patients, and in particular, patients may have greater fear of dental treatment compared to adults. If the target is children, the burden will be great.
따라서 본 발명은 환자 맞춤형이 아닌 정형화된 형태로 기성제품화 하여 별도의 절삭가공 과정 없이 그 자리에서 신속하게 임상할 수 있는 보철물을 제공하도록 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a prosthesis that can be quickly clinically used on the spot without a separate cutting process by making it a ready-made product in a standardized form rather than customized for the patient.
이러한 점에서 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 특히 유치관일 수 있다. In this respect, the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention may particularly be an indwelling canal.
본 발명에서 하이드리드 세라믹 보철물은 스냅핏(snap-fit) 체결방식을 적용해 근본적으로는 보철물과 치아 간 물리적 결합을 달성하고, 추가적으로 보철물과 치아 간 화학적 결합과 병행하여 강한 결합을 이루도록 함으로써 보철물 탈락에 따른 재시술의 부담을 줄이고자 한다. 스냅핏 방식을 적용하면 임상 시 치아에 끼우기만 하면 되므로 기존 재료들에 비해 비교적 편리하게 적용할 수 있다.In the present invention, the hydrid ceramic prosthesis applies a snap-fit fastening method to fundamentally achieve physical bonding between the prosthesis and the tooth, and additionally achieves a strong bond in parallel with the chemical bond between the prosthesis and the tooth, thereby preventing the prosthesis from falling out. We aim to reduce the burden of reoperation. If the snap-fit method is applied, it can be applied relatively more conveniently than existing materials because it only needs to be inserted into the tooth during clinical trials.
스냅핏 결합이란 추가적인 구성부품이나 체결기구 없이 두 부품을 간단히 체결할 수 있는 체결 방식인데, 상기 및 이하의 기재에서는 프렙(prep)된, 즉 보철을 위해 깎아진 치아와 보철물 간 체결이 추가적인 구성부품이나 체결기구 없이 보철물 자체의 변형→고정→회복의 단계를 거치며 치아와 물리적 결합이 이루어지도록 하는 체결 방식으로 정의한다. Snap-fit bonding is a fastening method that allows two parts to be simply fastened without additional components or fastening devices. In the above and below descriptions, the fastening between the prepared tooth, that is, the tooth shaved for prosthesis, and the prosthesis is an additional component. It is defined as a fastening method that achieves physical bonding with teeth by going through the stages of deformation → fixation → recovery of the prosthesis itself without a fastening device.
스냅핏 체결방식을 구현하는데 있어서 보철물이 프렙된 치아와 체결되는 측면 부위에 언더컷(undercut)을 주는 간이한 방식으로도 보철물 재료가 갖는 강도 및 탄성 물성에 기인하여 치아와 스냅핏 체결방식을 구현해낼 수 있음은 물론이다.In implementing the snap-fit fastening method, a simple method of undercutting the side area where the prosthesis is fastened to the prepared tooth can be used to implement the snap-fit fastening method with the teeth due to the strength and elastic properties of the prosthesis material. Of course it is possible.
스냅핏 결합이 이루어지기 위해서는 부품의 변형 단계를 견딜 수 있는 강도와, 변형 후 회복하기 위한 탄성을 동시에 가지고 있는 재료가 필수적이다. 보통 재료의 강도가 높아지면 탄성이 낮아져 일정 이상의 응력에 의해 부러지거나 파손되는 성질을 가지므로 두 물리적 성질을 균형 있게 만족할 수 있는 재료가 필요하다.In order to achieve a snap-fit connection, a material that has both the strength to withstand the deformation stage of the part and the elasticity to recover after deformation is essential. Usually, as the strength of a material increases, its elasticity decreases and it tends to break or break under stress above a certain level, so a material that can satisfy both physical properties in a balanced manner is needed.
이러한 측면에서 본 발명의 하이브리드 세라믹 보철물은 열가소성 폴리머 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산된 세라믹 입자를 포함한다.In this aspect, the hybrid ceramic prosthesis of the present invention includes a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles dispersed within the matrix.
종래에 치과용 수복 또는 보철 재료로서 광경화성 우레탄 아크릴레이트가 사용된 바 있는데, 이는 광경화성의 장점으로 치료나 보철 제조를 신속하게 하며 치아 대체물로서의 물성을 만족시킬 수 있는 장점은 있으나, 우레탄 아크릴레이트 폴리머로 스냅핏 보철물에 적용할 경우, 강도는 양호하지만 탄성 특성이 열악해지고 변형 대응력이 떨어지는 등의 문제점이 예상된다. 따라서 본 발명의 폴리머 매트릭스는 열가소성 폴리머, 특히 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 것이 바람직하다.Previously, photocurable urethane acrylate has been used as a dental restorative or prosthetic material. Although it has the advantage of being photocurable, it speeds up treatment or prosthetic manufacturing and satisfies the physical properties as a tooth substitute, urethane acrylate has the advantage of being photocurable. When applying polymer to a snap-fit prosthesis, the strength is good, but problems such as poor elastic properties and poor deformation resistance are expected. Therefore, the polymer matrix of the present invention preferably contains a thermoplastic polymer, especially a super engineering plastic.
슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 고성능 플라스틱으로, 강도와 탄성이 좋고 사용 환경에 따라 150℃부터 300℃ 이상에서도 영구적으로 쓰일 수 있는 고내열성 소재이다. 또한 중량 절감 및 내화학성과 같은 우수한 특성을 가지고 있다.Super engineering plastic is a high-performance plastic that can replace metal. It has good strength and elasticity and is a highly heat-resistant material that can be used permanently at temperatures ranging from 150℃ to over 300℃ depending on the usage environment. It also has excellent properties such as weight saving and chemical resistance.
본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서 열가소성 폴리머 매트릭스는 이러한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱, 좀 더 구체적으로는 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyether ether ketone), 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone), 폴리아마이드이미드(PAI, Polyamide-imide), 폴리페닐렌설파이드(PPS, Polyphenylene sulfide), 폴리설폰(PSU, Polysulfone) 또는 폴리에테르설폰(PES, Polyether sulfone)을 포함하는 것일 수 있다. In the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention, the thermoplastic polymer matrix is such a super engineering plastic, more specifically, polyether ether ketone (PEEK), polyphenylsulfone (PPSU), and polyamideimide (PAI). It may include polyamide-imide), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), or polyether sulfone (PES).
의료용 PEEK는 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyether ether ketone) 소재 중에서도 100℃ 이상의 고온에서 우수한 기계적 물성을 유지하는 고성능 소재이며, 일반적인 멸균 방법에 대해 우수한 내성을 가진다. 즉 1,500사이클 이상 멸균을 실시해도 기계적 물성이 크게 저하되지 않으며, 탈색 또는 변색(황변), 석회화 등의 현상도 관찰되지 않는다.Among polyether ether ketone (PEEK) materials, medical PEEK is a high-performance material that maintains excellent mechanical properties at high temperatures above 100℃, and has excellent resistance to common sterilization methods. That is, even if sterilization is performed for more than 1,500 cycles, mechanical properties do not significantly deteriorate, and phenomena such as discoloration, discoloration (yellowing), or calcification are not observed.
또한 탁월한 내화학성과 함께 의료 응용분야에서 가장 우수한 안전성을 제공하여 관절 복원, 외상학 및 정형외과 분야의 외과용 기구, 치과 시장 및 기타 분야에 이르기까지 광범위하게 응용된다.In addition, it provides excellent chemical resistance and the highest level of safety in medical applications, making it widely used in joint restoration, surgical instruments in traumatology and orthopedics, the dental market, and other fields.
따라서 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서 폴리머 매트릭스가 PEEK를 포함하는 경우, 치과용 보철물로 제조하는 과정에서 고온으로 열처리 하더라도 물성을 유지할 수 있으며, 내화학성과 생체적합성이 우수하고, 탈색이나 변색이 되지 않아 심미적으로 우수한 치과용 보철물을 얻을 수 있다.Therefore, in a hybrid ceramic prosthesis, when the polymer matrix contains PEEK, the physical properties can be maintained even when heat treated at high temperature during the manufacturing process of dental prosthesis, and it has excellent chemical resistance and biocompatibility, and does not discolor or discolor, making it aesthetically pleasing. Excellent dental prosthesis can be obtained.
한편, 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone) 소재는 높은 유리전이 온도와 낮은 수분흡수율을 가지는 무정형 플라스틱으로, 폴리설폰 제품군에서도 폴리설폰(PSU, Polysulfone) 또는 폴리에테르설폰(PES, Polyether sulfone)보다 충격 강도와 내화학성이 우수하면서도 탄성계수가 높다. 또한 고온스팀 멸균 및 세제, 소독제에 대한 내성이 다른 제품군에 비해 우수하기 때문에 의료 분야에 많이 적용되며, 고내열성과 고내구성을 요구하는 젖병 소재로도 많이 사용되고 있다. Meanwhile, polyphenylsulfone (PPSU) material is an amorphous plastic with a high glass transition temperature and low moisture absorption rate, and even in the polysulfone product line, it has higher impact strength than polysulfone (PSU) or polyether sulfone (PES). It has excellent chemical resistance and a high elastic modulus. In addition, it is widely used in the medical field because it has superior resistance to high-temperature steam sterilization and detergents and disinfectants compared to other product groups, and is also widely used as a baby bottle material that requires high heat resistance and durability.
아래 표 1은 PPSU가 다른 폴리설폰 제품군에 비해 모든 종류의 살균 방법으로 살균이 가능하다는 결과를 나타낸 것이다.Table 1 below shows the results showing that PPSU can be sterilized by all types of sterilization methods compared to other polysulfone product groups.
(up to 134℃ for 18 minutes)steam
(up to 134℃ for 18 minutes)
* ∨ 표시는 살균 가능* ∨ indicates sterilization possible
더욱이, PPSU는 세포 독성, 과민 반응, 경피적 독성, 급성 전신 독성 등에서 안정된 물질인 것으로 인증되어, 관절, 외상 및 척추와 같은 다양한 적용 분야에서 수술 도구, 손잡이, 무릎, 고관절, 어깨 교체술 및 경골 요소 뿐만 아니라 멸균 트레이와 테스트 임플란트에 주로 사용되는 등 생체 적합성이 검증되어 있는 재료이다.Moreover, PPSU has been certified as a stable material in terms of cytotoxicity, hypersensitivity, percutaneous toxicity, acute systemic toxicity, etc., making it suitable for use in surgical instruments, handles, knee, hip, shoulder replacement and tibial elements in various applications such as joint, trauma and spine. In addition, it is a material whose biocompatibility has been proven, as it is mainly used in sterilization trays and test implants.
즉, PPSU는 강도 및 탄성계수가 높고 생체 적합성 및 고내열성 등에서 우수하기 때문에 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹의 폴리머 매트리스 소재로서 가장 바람직할 수 있다. That is, PPSU may be the most desirable as a polymer mattress material for the hybrid ceramic according to the present invention because it has high strength and elastic modulus and is excellent in biocompatibility and high heat resistance.
특히, 본 발명의 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서 폴리머 매트릭스를 구성하는 PPSU 폴리머는 보철물의 심미적 특성을 고려할 때, 막의 두께를 기준으로 할 때 두께 2mm 이내에서, 적어도 75%의 광투과율을 나타내고, 헤이즈는 최대 5.1%이며, 황색도(Yellowness Index)가 28 이내를 만족하는 것이 바람직할 수 있다. 또한 PPSU 폴리머는 보철물의 기계적 특성 및 스냅핏 보철물로서의 기능을 고려할 때 인장강도는 68 내지 72MPa, 인장 모듈러스는 2.0 내지 2.4GPa, 파단에서의 인장신율(tensile elongation at break)은 60 내지 120%, 굴곡강도는 88 내지 95MPa, 그리고 충격강도(Izod impact, notched)는 680 내지 700J/m를 만족하는 것이 바람직할 수 있다. In particular, considering the aesthetic characteristics of the prosthesis, the PPSU polymer constituting the polymer matrix in the hybrid ceramic prosthesis of the present invention exhibits a light transmittance of at least 75% within a thickness of 2 mm based on the thickness of the membrane, and has a haze of up to It is 5.1%, and it may be desirable for the yellowness index to be within 28. In addition, considering the mechanical properties of the prosthesis and its function as a snap-fit prosthesis, the PPSU polymer has a tensile strength of 68 to 72 MPa, a tensile modulus of 2.0 to 2.4 GPa, a tensile elongation at break of 60 to 120%, and a bending strength of 60 to 120%. It may be desirable to satisfy the strength of 88 to 95 MPa and the impact strength (Izod impact, notched) of 680 to 700 J/m.
본 발명에 따르면 상술한 것과 같은 PEEK 또는 PPSU 소재를 베이스 폴리머로 하여 하이브리드 세라믹을 제조할 경우 탄성과 강도가 균형을 이뤄 스냅핏 결합에 유리한 생체적합성 치과용 보철물을 제조할 수 있다. 그 외에도 본 발명의 하이브리드 세라믹 보철물은 폴리머 매트릭스로서 PAI, PPS, PSU 또는 PES 등을 포함할 수 있으며, 이러한 소재들은 단독 또는 혼합물의 형태로 포함될 수 있음은 물론이다. According to the present invention, when a hybrid ceramic is manufactured using the above-described PEEK or PPSU material as a base polymer, a biocompatible dental prosthesis that is advantageous for snap-fit bonding can be manufactured by balancing elasticity and strength. In addition, the hybrid ceramic prosthesis of the present invention may include PAI, PPS, PSU, or PES as a polymer matrix, and of course, these materials may be included alone or in the form of a mixture.
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 폴리머 매트릭스에 분산된 세라믹 입자를 포함할 수 있는데, 이러한 세라믹 입자는 실리케이트계 글라스세라믹 입자를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 바륨 실리케이트 글라스세라믹 입자 또는 리튬 실리케이트 글라스세라믹 입자는 치과용 보철 재료로서 적합한 물성을 나타내 영구치 보철물로 적용이 가능한 것으로, 그 중에서도 리튬 다이실리케이트 글라스세라믹 입자는 광투과성이 양호하여 심미성이 있는 재료로서, 치아 표면을 별도 재료로 처리할 필요 없이 직접 전치부에 적용할 수 있다. 또한 굴곡강도가 400MPa이상이므로 구치부 교합력에 저항할 수 있으며, HF에 의한 산 부식과 실란(silane) 처리가 가능해 폴리머와 강한 결합력을 얻을 수 있고, 대합치의 마모가 적다.Meanwhile, the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention may include ceramic particles dispersed in a polymer matrix, and these ceramic particles may preferably include silicate-based glass ceramic particles. In particular, barium silicate glass ceramic particles or lithium silicate glass ceramic particles exhibit physical properties suitable as dental prosthetic materials and can be applied to permanent tooth prosthesis. Among them, lithium disilicate glass ceramic particles have good light transparency and are an aesthetically pleasing material. It can be applied directly to the anterior teeth without the need to treat the tooth surface with a separate material. In addition, since the bending strength is over 400 MPa, it can resist occlusal force in the posterior teeth, and acid corrosion by HF and silane treatment are possible, so a strong bonding force with polymer can be obtained, and wear of opposing teeth is reduced.
이와 같이 열가소성 폴리머 매트릭스 및 세라믹 입자를 포함하는 하이브리드 세라믹 보철물은, 빛에 비추었을 때 기존 치아에 비해 불투명한 모습이 보이지 않는 적절한 투광성을 갖게 되며, 자연치와 유사한 색상을 띄게 된다.In this way, a hybrid ceramic prosthesis containing a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles has appropriate light transparency that does not appear opaque compared to existing teeth when exposed to light, and has a color similar to natural teeth.
본 발명에 따라 열가소성 폴리머 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산된 세라믹 입자를 포함하는 하이브리드 세라믹 보철물은, 상술한 것과 같이 열가소성 폴리머 매트릭스의 종류 및/또는 세라믹 입자의 종류에 따라 기계적 물성이나 심미성이 달라질 수 있고, 또한 열가소성 폴리머 매트릭스 내에 분산된 세라믹 입자의 함량은 스냅핏을 구현하기 위한 최적의 물성을 발현하는 데 중요한 영향을 줄 수 있다. 이에 좋기로는 열가소성 폴리머 매트릭스 100중량부에 대하여 세라믹 입자는 50 중량부 이내로, 좋기로는 3 내지 50중량부로, 더욱 좋기로는 10.0 내지 40.0중량부로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. According to the present invention, a hybrid ceramic prosthesis comprising a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles dispersed in the matrix may have different mechanical properties or aesthetics depending on the type of thermoplastic polymer matrix and/or the type of ceramic particles, as described above. Additionally, the content of ceramic particles dispersed within the thermoplastic polymer matrix can have a significant impact on developing optimal physical properties to implement a snap fit. Preferably, the ceramic particles may be included within 50 parts by weight, preferably 3 to 50 parts by weight, and more preferably 10.0 to 40.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer matrix.
본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 내마모성, 색 재현성, 색 안정성 등 우수한 성질을 가지는 세라믹의 장점과 resin cement와의 강한 결합력, 우수한 가공성 등 폴리머의 장점을 모두 가지게 된다.The hybrid ceramic prosthesis according to the present invention has both the advantages of ceramic, which has excellent properties such as wear resistance, color reproduction, and color stability, and the advantages of polymer, such as strong bonding power with resin cement and excellent processability.
또한 기존 세라믹 보철물은 강도가 너무 높아 이를 안정적으로 적용하기 위해서는 임상 시 치아 삭제량이 많아져 치료가 오래 걸렸기 때문에 어린 환자들에게 힘들었으나, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물의 경우는 적정한 강도를 보유하여 치아 삭제량을 최소화할 수 있으면서 스냅핏 체결방식에 따라 신속하게 결합할 수 있어 환자의 부담이 적다.In addition, the strength of the existing ceramic prosthesis was so high that stable application of it was difficult for young patients because the amount of teeth removed during clinical trials was large and treatment took a long time. However, the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention has appropriate strength and is suitable for use in teeth. It minimizes the amount of removal and can be quickly assembled using the snap-fit fastening method, reducing the burden on the patient.
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 백색 안료를 더 포함하여 심미성을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention can improve aesthetics by further including white pigment.
백색 안료를 포함하는 경우 그 함량은 폴리머 매트릭스 100중량부 대비 0.05 내지 1.0중량부인 것이 바람직하다. 일예로, 하이브리드 세라믹 보철물의 폴리머 매트릭스가 PPSU인 경우, PPSU 본 재료의 색깔은 노란색을 띄기 때문에 자연치와 유사한 색상을 내기 위해서는 백색 안료를 적절히 배합하는 것이 바람직할 수 있다. When white pigment is included, the content is preferably 0.05 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer matrix. For example, when the polymer matrix of a hybrid ceramic prosthesis is PPSU, the color of the PPSU material is yellow, so it may be desirable to appropriately mix white pigment to produce a color similar to natural teeth.
백색 안료의 일예로는 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 인산아연(Zn3(PO4)2) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.Examples of white pigments include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and zinc phosphate (Zn 3 (PO 4 ) 2 ), but are of course not limited thereto.
이산화타이타늄(TiO2)은 대표적인 백색 안료로서 플라스틱, 고무, 도료 등 실생활에 널리 적용되는 무기화합물이다. 백색 안료 중 최고 수준의 굴절율을 가지고 정확한 입도와 분산성을 가지고 있어 은폐력, 착색력이 우수하고 화학적·물리적으로 매우 안정한 물질이며 환경 및 인체에 무해한 비독성 물질이다.Titanium dioxide (TiO 2 ) is a representative white pigment and an inorganic compound widely applied in everyday life such as plastics, rubber, and paints. It has the highest refractive index among white pigments, has accurate particle size and dispersibility, has excellent hiding power and coloring power, is chemically and physically very stable, and is a non-toxic substance that is harmless to the environment and the human body.
산화아연(ZnO)은 자외선에 높은 차단력을 가지고 있어 자외선 차단제로 쓰이는 백색 안료이며, 높은 열용량과 열전도성을 갖고 있으므로 고무, 유리와 같은 물질에 첨가되어 열에 대한 내구성을 높이는 데 사용된다. 또한 세라믹에 첨가하여 열과 충격에 내성이 있는 제품을 만드는 데 사용된다.Zinc oxide (ZnO) is a white pigment used as a sunscreen because it has a high blocking ability against ultraviolet rays. It has high heat capacity and thermal conductivity, so it is used to increase durability against heat when added to materials such as rubber and glass. It is also used to make products resistant to heat and shock by adding it to ceramics.
인산아연(Zn3(PO4)2)은 저장안정성이 좋아 에나멜은 물론 수용성 및 에멀젼 도료에도 적용 가능한 백색 안료이다. 특히 인산아연은 치과용 시멘트로도 많이 사용되어 왔는데, 주로 인레이, 크라운 및 다른 구강 장치의 접착에 사용된다. 긴 수명을 가지므로 영구 접착제로 이용할 수 있으며, 상아질과 비슷한 열전도율을 가지고 있어 임상에서 많이 사용되고 있다.Zinc phosphate (Zn 3 (PO 4 ) 2 ) is a white pigment that has good storage stability and can be applied to enamel as well as water-soluble and emulsion paints. In particular, zinc phosphate has been widely used as a dental cement, mainly used to bond inlays, crowns, and other oral appliances. It has a long lifespan, so it can be used as a permanent adhesive, and has a thermal conductivity similar to dentin, so it is widely used in clinical settings.
이외에도 다양한 안료가 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.In addition, various pigments may be used, but are not limited thereto.
본 발명의 이해를 돕기 위해 열가소성 매트릭스 단독으로 된 시편, 열가소성 폴리머 매트릭스 및 열가소성 폴리머 매트릭스 내에 분산된 세라믹 입자를 포함하는 시편, 및 여기에 백색안료를 더 포함하는 시편들을 제작하여 색상 및 투명도를 육안으로 확인한 결과 사진은 도 1과 같다. To facilitate understanding of the present invention, specimens consisting of a thermoplastic matrix alone, specimens containing a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles dispersed within the thermoplastic polymer matrix, and specimens further containing a white pigment were produced and color and transparency were inspected with the naked eye. As a result of confirmation, the photo is as shown in Figure 1.
시편의 제작은 각 재료에 대해 PPSU의 열적특성을 감안하여 컴파운딩하고 압출하여 얻어졌다.The specimens were manufactured by compounding and extruding each material considering the thermal properties of PPSU.
도 1(a)의 경우, 폴리머 재료로서 PPSU만으로 제조된 시료를 촬영한 사진으로, PPSU 본래 색상인 노란색을 강하게 띄는 것을 확인할 수 있었다.In the case of Figure 1(a), a photograph was taken of a sample manufactured only with PPSU as a polymer material, and it was confirmed that the original color of PPSU was strongly yellow.
한편 도 1(b)의 경우, 백색 안료 없이 PPSU와 바륨실리케이트로 된 시편을 촬영한 것으로서, 좌측은 PPSU 100중량부에 대해 바륨실리케이트 5.0중량부 혼합, 우측은 바륨실리케이트 10.0중량부를 혼합한 것이다. 바륨실리케이트의 함량이 올라감에 따라 색상이 다소 옅어지는 것을 확인할 수 있으나, 여전히 자연 치아의 색상에 가까워졌다고 보기는 어려운 것을 확인할 수 있었다.Meanwhile, in the case of Figure 1(b), a specimen made of PPSU and barium silicate was photographed without white pigment. On the left, 5.0 parts by weight of barium silicate were mixed with 100 parts by weight of PPSU, and on the right, 10.0 parts by weight of barium silicate were mixed. It can be seen that the color becomes somewhat lighter as the barium silicate content increases, but it is still difficult to say that it is close to the color of natural teeth.
도 1(c)는 세라믹 재료의 혼합 없이 PPSU와 백색 안료로서 이산화타이타늄(TiO2)을 혼합하여 제조된 시편을 촬영한 사진으로, 좌측은 PPSU 100중량부에 대해 이산화타이타늄(TiO2) 0.3중량부 혼합, 우측은 이산화타이타늄(TiO2) 0.5중량부를 혼합한 것이다.Figure 1(c) is a photograph of a specimen manufactured by mixing PPSU and titanium dioxide (TiO 2 ) as a white pigment without mixing ceramic materials. The left side shows titanium dioxide (TiO 2 ) for 100 parts by weight of PPSU. 0.3 parts by weight mixed, the one on the right is mixed with 0.5 parts by weight of titanium dioxide (TiO 2 ).
역시 안료 함량이 높아짐에 따라 조금 더 백색에 가까워지는 것을 확인할 수 있었으나, 세라믹 재료가 제외됨으로써 투명도 등 표면의 질감이 자연치아와는 꽤 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다.As expected, it was confirmed that as the pigment content increased, it became a little closer to white, but by excluding the ceramic material, it was confirmed that the surface texture, including transparency, was quite different from natural teeth.
마지막으로, 도 1(d)는 PPSU, 바륨실리케이트, 및 이산화타이타늄을 모두 혼합한 시료들을 촬영한 사진으로서, 좌측의 경우 PPSU 100중량부에 대해 바륨실리케이트 5.0중량부 및 TiO2 0.3중량부를 혼합하여 얻어진 시편이고, 우측은 PPSU 100중량부에 대해 바륨실리케이트 10.0중량부 및 이산화타이타늄(TiO2) 0.3중량부를 혼합하여 얻어진 시편이다.Lastly, Figure 1(d) is a photograph of samples mixed with PPSU, barium silicate, and titanium dioxide. In the case on the left, 5.0 parts by weight of barium silicate and 0.3 parts by weight of TiO 2 were mixed for 100 parts by weight of PPSU. This is the obtained specimen, and the right side contains 10.0 parts by weight of barium silicate and titanium dioxide (TiO 2 ) for 100 parts by weight of PPSU. This is a specimen obtained by mixing 0.3 parts by weight.
좌측, 우측의 경우 다소 다른 색상을 나타내지만, 자연 치아의 경우 다양한 색상을 가지게 되므로 모두 치아 적용 재료로서 색상 및 표면 질감 등이 적합한 것으로 확인되었으며, 이를 이용하여 도 1(e)에 도시된 바와 같이 PPSU 100중량부에 대해 바륨실리케이트 5.0중량부 및 이산화타이타늄(TiO2) 0.3중량부를 포함하는 사출성형을 위한 펠릿을 제조할 수 있었다. Although the left and right sides have slightly different colors, natural teeth have various colors, so it was confirmed that both colors and surface textures are suitable as tooth application materials, and using this, as shown in Figure 1(e) 5.0 parts by weight of barium silicate and titanium dioxide (TiO 2 ) for 100 parts by weight of PPSU It was possible to produce pellets for injection molding containing 0.3 parts by weight.
한편, 본 발명은 CAD/CAM 가공이 아닌 사출성형을 통해 최종 보철물 형태로 가공될 수 있다. CAD/CAM 가공의 경우엔 블록을 필요한 형상으로 절삭가공하기 때문에 버려지는 블록 부분이 많았는데, 본 발명과 같이 사출성형을 통해 최종 산물을 형성할 경우, 별도의 절삭단계가 없어 낭비되는 재료도 없을 뿐더러 후가공 단계가 최소화되어 임상에서 편리하게 적용이 가능하고 임상가들과 환자 및 보호자의 만족도를 향상시켜 줄 수 있다. Meanwhile, the present invention can be processed into the final prosthesis form through injection molding rather than CAD/CAM processing. In the case of CAD/CAM processing, many block parts were discarded because the block was cut into the required shape. However, when the final product is formed through injection molding as in the present invention, there is no separate cutting step, so there is no wasted material. In addition, post-processing steps are minimized, enabling convenient clinical application and improving the satisfaction of clinicians, patients, and guardians.
본 발명은 또한 하이브리드 세라믹 보철물을 기성 제품화하여 대량생산을 통해 치과 치료시 별도의 공정을 거치지 않고 신속하게 이식할 수 있는 것을 목적으로 하므로, 사출성형 방식이 바람직하다.The present invention also aims to produce a hybrid ceramic prosthesis as a ready-made product so that it can be quickly implanted during dental treatment without a separate process through mass production, so the injection molding method is preferable.
이 때 사출성형이란, 용해된 물질을 주형에 주입시킴으로써 부품을 만들기 위한 제조 공정이다. 플라스틱 제품을 성형하고 생산하는 데 가장 보편적으로 쓰이는 방식인데, 보통 열가소성 수지를 가열하여 녹인 후 금형 안으로 밀어 넣은 후에 냉각시켜 플라스틱 제품을 가공하고 생산해낸다. 이러한 사출성형 방식은 동일 조작을 자동적으로 반복하면서 계속 제품을 생산해내므로 기성제품의 대량생산화에 바람직하다.In this case, injection molding is a manufacturing process for making parts by injecting molten materials into a mold. This is the most commonly used method for molding and producing plastic products. Usually, thermoplastic resin is heated and melted, pushed into a mold, and then cooled to process and produce plastic products. This injection molding method is desirable for mass production of ready-made products because it continues to produce products while automatically repeating the same operations.
그러나, 기계적 가공, 즉 블록 형태로 가공한 후 밀링하는 방식을 통해 보철물을 제조하는 것을 배제하는 것이 아님은 물론이다. However, it goes without saying that manufacturing the prosthesis through mechanical processing, that is, processing into a block shape and then milling, is not excluded.
상기와 마찬가지 이유로, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물의 최종 산물을 3D-printing으로 제조할 수도 있다.For the same reasons as above, the final product of the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention can also be manufactured by 3D-printing.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹에서 폴리머 매트릭스가 아닌, 일반적으로 치과계에서 사용되는 중합형 올리고머 또는 단량체를 사용하여 열경화형으로 제조할 경우 사출성형을 통해 정밀 적합성을 가지는 보철물의 제조가 가능하며, 광경화형으로 제조할 경우 빠른 경화 방식을 통해 제조상 이점을 기대할 수 있고, 최근 각광받는 3D-Printing을 통한 성형에도 적용이 가능할 것이다.In addition, when the hybrid ceramic according to the present invention is manufactured in a thermosetting manner using polymerized oligomers or monomers generally used in the dental field rather than a polymer matrix, it is possible to manufacture a prosthesis with precise fit through injection molding, and it is possible to manufacture a prosthesis with precision fit. When manufactured by fire molding, manufacturing advantages can be expected through the fast curing method, and it can also be applied to molding through 3D-printing, which has recently been in the spotlight.
도 2는 도 1(e)의 형태로 제조된 펠릿을 이용하여 사출 성형에 의해 하이브리드 세라믹 보철물의 최종 시제품을 제조한 후, 도 1의 실시예 중 (e)의 형태로 제조된 펠릿을 이용하여 사출 성형된 하이브리드 세라믹 보철물을 치아모형과 결합한 상태(Snap-fit On)의 사진(a) 및 치아모형으로부터 세라믹 보철물을 분리한 후 상태(Snap-fit off)의 사진(b)으로, 기계적으로 안정적인 스냅핏 동작이 이루어져 충분한 결합력을 가짐을 확인할 수 있었다.Figure 2 shows a final prototype of a hybrid ceramic prosthesis manufactured by injection molding using a pellet manufactured in the form of Figure 1(e), and then using a pellet manufactured in the form (e) of the example of Figure 1. A photo (a) of the injection-molded hybrid ceramic prosthesis combined with the tooth model (Snap-fit On) and a photo (b) of the state after the ceramic prosthesis was separated from the tooth model (Snap-fit off), showing that it is mechanically stable. It was confirmed that a snap fit operation was achieved and sufficient bonding strength was achieved.
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물에 있어서 세라믹 입자의 함량에 따른 물성을 확인하기 위해, PPSU 100중량부에 대해 바륨 실리케이트 세라믹 입자의 함량을 각각 3, 15 및 25 중량부로 달리하여 컴파운딩하여 3개 조성의 재료를 준비하고, 이를 사출성형을 통해 시편을 준비하여 다음과 같이 쇼어 경도 및 내마모성을 평가하였다. 모든 재료는 백색안료로서 TiO2를 PPSU 100중량부에 대해 0.3중량부로 포함함은 물론이다. 그 결과를 도 3으로 나타내었다. Meanwhile, in order to confirm the physical properties according to the content of ceramic particles in the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention, the contents of barium silicate ceramic particles were varied to 3, 15, and 25 parts by weight for 100 parts by weight of PPSU, respectively, and were compounded to obtain 3. Materials of modified composition were prepared, specimens were prepared through injection molding, and shore hardness and wear resistance were evaluated as follows. Of course, all materials contain TiO 2 as a white pigment in an amount of 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of PPSU. The results are shown in Figure 3.
(1) 쇼어 경도(Shore hardness, durometer)(1) Shore hardness (durometer)
3개 조성의 각각의 시편에 대해 5개의 임의의 포인트에 대해 쇼어 경도를 측정하였고, 각 시편의 평균값으로 경도값을 구하였다.Shore hardness was measured at five random points for each specimen of the three compositions, and the hardness value was calculated as the average value of each specimen.
(2) 내마모율(Wear resistance)(2) Wear resistance
도 4의 모식도로 나타낸 바와 같은 장치를 활용하여, 회전판에 연마재로 #1200 SiC sandpaper를 두고, 연마재와 맞닿도록 시편(블록 형상체)를 고정하고 시편 상에 250g의 하중을 가하면서 10분간 회전 연마(회전판 회전속도 500rpm)하여 마모된 시편의 무게를 측정하여 이로부터 내마모율(%)를 산출하였다. 이와 같은 동일한 평가방법에 따라 3개 조성의 각각의 시편에 대해, 총 3개씩의 시편을 준비하여 내마모율을 산출하였으며, 도 3의 결과는 이들 값의 평균치로 나타내었다. Using a device as shown in the schematic diagram of Figure 4, place #1200 SiC sandpaper as an abrasive on a rotating plate, fix a specimen (block-shaped body) so that it comes into contact with the abrasive, and rotate and polish for 10 minutes while applying a load of 250 g on the specimen. The weight of the worn specimen was measured (rotating plate rotation speed 500 rpm), and the wear resistance rate (%) was calculated from this. According to this same evaluation method, a total of three specimens were prepared for each specimen of the three compositions to calculate the wear resistance, and the results in Figure 3 are expressed as the average of these values.
도 3의 결과로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물의 경우 세라믹 입자의 함량이 증가함에 따라 경도값이 커지고 내마모율이 증가함을 알 수 있다. 그러나 세라믹 입자의 함량이 과도해지게 되면 심미성을 저해할 수 있고 스냅핏 특성을 구현하는 데 있어서 바람직하지 않을 수 있으므로 폴리머 매트릭스 100중량부에 대해 최대 50중량부 이내로 포함하는 것이 바람직할 수 있다. As shown in the results of FIG. 3, it can be seen that in the case of the hybrid ceramic prosthesis according to the present invention, as the content of ceramic particles increases, the hardness value increases and the wear resistance increases. However, if the content of ceramic particles becomes excessive, it may impair aesthetics and may be undesirable in realizing snap-fit characteristics, so it may be desirable to contain the ceramic particles within a maximum of 50 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer matrix.
이상과 같이 본 발명 구성 및 그에 따른 특유의 효과를 바람직한 실시예 등을 통해 상세히 설명하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, the configuration of the present invention and its unique effects have been described in detail through preferred embodiments, etc., and for those skilled in the art, these specific techniques are merely preferred embodiments, and thereby the present invention It will be clear that the scope is not limited. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명에 따른 하이브리드 세라믹 보철물은 심미적으로 자연 치아와 유사한 색상과 투광성을 지니면서도, 치료 시 치아 삭제량을 최소화하여 One day-One stop 치료로 치과 치료 부담을 줄여줄 수 있는, 신속한 이식이 가능한 보철치료에 유용하며, 특히 어린이 환자의 유치관으로서 유용할 수 있다. The hybrid ceramic prosthesis according to the present invention has aesthetically similar color and light transparency to natural teeth, while minimizing the amount of tooth removal during treatment, thereby reducing the burden of dental treatment with one day-one stop treatment. Prosthetic treatment that allows rapid implantation. It is useful, and can be particularly useful as an indwelling crown for child patients.
Claims (14)
열가소성 폴리머 매트릭스는 막의 두께를 기준으로 할 때 두께 2mm 이내에서, 적어도 75%의 광투과율을 나타내고, 헤이즈는 최대 5.1%이며, 황색도(Yellowness Index)가 28 이내를 만족하는 폴리페닐설폰(PPSU, Polyphenylsulfone)을 포함하는, 하이브리드 세라믹 보철물.
comprising a thermoplastic polymer matrix and ceramic particles dispersed within the matrix,
The thermoplastic polymer matrix is polyphenylsulfone (PPSU, Hybrid ceramic prosthesis containing polyphenylsulfone).
The method of claim 1, wherein polyphenylsulfone (PPSU) has a thickness within 2 mm based on the thickness of the membrane, a tensile strength of 68 to 72 MPa, a tensile modulus of 2.0 to 2.4 GPa, and a tensile elongation at break. at break) is 60 to 120%, flexural strength is 88 to 95 MPa, and impact strength (Izod impact, notched) is 680 to 700 J/m.
The method of claim 1, wherein the thermoplastic polymer matrix is polyether ether ketone (PEEK), polyamide-imide (PAI), polyphenylene sulfide (PPS), or polysulfone (PSU). ) and super engineering plastics made of polyether sulfone (PES, Polyether sulfone).
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 1, wherein the ceramic particles are contained in an amount of 3 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer matrix.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 1, wherein the ceramic particles include silicate-based glass ceramic particles.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 5, wherein the silicate-based glass ceramic particles are lithium disilicate glass ceramic particles.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 5, wherein the silicate-based glass ceramic particles are barium silicate glass ceramic particles.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 1, comprising a white pigment.
The method of claim 8, wherein the white pigment comprises at least one selected from the group consisting of titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and zinc phosphate (Zn 3 (PO 4 ) 2 ). , hybrid ceramic prosthesis.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 8, wherein the white pigment includes titanium dioxide (TiO 2 ).
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 10, wherein the white pigment is contained in an amount of 0.05 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer matrix.
The hybrid product according to claim 1, which is an injection molded product containing 3.0 to 50.0 parts by weight of barium silicate and 0.05 to 1.0 parts by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) based on 100 parts by weight of polyphenylsulfone (PPSU). Ceramic prosthesis.
The hybrid ceramic prosthesis according to claim 1, wherein the prosthesis is an indwelling canal.
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