KR20240117399A - 치과용 지르코니아 보철물 제조방법 - Google Patents

치과용 지르코니아 보철물 제조방법 Download PDF

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KR20240117399A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 지르코니아 블록을 반소결하는 반소결단계, 반소결된 지르코니아 블록을 보철물 형태로 가공하는 가공단계, 가공된 가공물을 폴리싱하는 폴리싱단계 및 폴리싱된 가공물을 완소결하는 완소결단계를 포함한다.

Description

치과용 지르코니아 보철물 제조방법{Method for manufacturing dental zirconia prosthesis.}
본 발명은 치과용 지르코니아 보철물 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제조 용이성이 우수한 치과용 지르코니아 보철물 제조방법에 관한 것이다.
치과용 보철물은 PFM(Porcelain Fused Metal), 지르코니아(Zirconia), 금(Gold) 등으로 제조된다. 이 중, 지르코니아는 금속에 비해 심미적 기능이 탁월할 뿐만 아니라 생체 친화성이 우수하고, 높은 기계적 물성치를 가지므로, 현재 치과용 보철물로 가장 많이 사용되고 있다.
종래의 최과용 지르코니아 보철물 제조방법은 보철물 표면에 광택감을 형성하기 위해 폴리싱 공정을 수행한다.
구체적으로, 종래의 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 지르코니아 블록을 치아 형상으로 가공한 뒤, 가공물을 소결한 뒤, 최종적으로 폴리싱하는 순서로 수행된다.
완소결된 지르코니아 가공물을 효과적으로 연마하기 위해서는 강도가 높은 연마재가 요구된다. 구체적으로, 완소결된 지르코니아 가공물은 경도가 높으므로, 표면을 연마하기 위해 다이아몬드 페이스트(Diamond paste)나 샌드 페이퍼(sand paper)와 같은 강도가 높은 연마재가 필요하다. 하지만, 이는 재료 값이 비싸다는 단점이 있다.
재료비를 절감하기 위해 상술한 다이아몬드 페이스트 및 샌드 페이퍼 외 기타 연마재를 사용할 수 있는데, 이러한 연마재는 위의 연마재 대비 강도가 낮아 표면에 광택감이 형성될 때까지 연마 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
이에, 재료비를 절감하면서 연마 공정 시간을 단축할 수 있는 치과용 지르코니아 보철물 제조방법에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
한편, 전술한 배경기술은 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국 등록 특허 1676610호
본 발명의 일 실시예는 공정 효율성이 향상된 치과용 지르코니아 보철물 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 지르코니아 블록을 반소결하는 반소결단계, 반소결된 지르코니아 블록을 보철물 형태로 가공하는 가공단계, 가공된 가공물을 폴리싱하는 폴리싱단계 및 폴리싱된 가공물을 완소결하는 완소결단계를 포함한다.
예컨대, 반소결단계는 지르코니아 블록을 상대밀도 50% 이상 90% 미만이 되도록 반소결하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 반소결단계는 지르코니아 블록을 900℃ 이상 1400℃ 미만의 온도로 반소결하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 폴리싱단계는 평균입경이 36㎛ 이하인 지립을 포함하는 연마재로 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 폴리싱단계는 #500 내지 #14000의 연마 지립을 연마재로 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 폴리싱단계는 지립의 평균입경이 30 내지 36㎛인 #500 연마재, 지립의 평균입경이 14 내지 22㎛인 #1000 연마재, 지립의 평균입경이 5 내지 10㎛인 #2000 연마재, 지립의 평균입경이 4 내지 8㎛인 #3000 연마재, 지립의 평균입경이 3 내지 6㎛인 #4000 연마재, 지립의 평균입경이 2 내지 4㎛인 #8000 연마재 및 지립의 평균입경이 0.001 내지 2㎛인 #14000 연마재 중 적어도 한 개 이상 선택되는 연마재를 사용하여 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 완소결단계는 폴리싱된 가공물을 1300℃ 이상의 온도로 소결하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 표면 연마가 용이한 치과용 지르코니아 보철물 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 제조 시간이 단축되는 치과용 지르코니아 보철물 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 재료비가 절약되는 치과용 지르코니아 보철물 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법에 따라 제조된 최종 보철물의 표면을 비교하기 위한 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 지르코니아 블록을 반소결하는 반소결(S10)단계, 반소결된 지르코니아 블록을 보철물 형태로 가공하는 가공(S20)단계, 가공된 가공물을 폴리싱하는 폴리싱(S30)단계, 폴리싱된 가공물을 완소결하는 완소결(S40)단계를 포함한다.
반소결(S10)단계는 연마하기 적절한 경도를 갖는 지르코니아 블록을 제공하기 위해 수행되는 단계일 수 있다.
여기서, 지르코니아 블록은 다층구조 또는 단층구조로 이루어질 수 있다.
반소결(S10)단계는 지르코니아 블록이 상대밀도 50% 이상 90% 미만이 되도록 반소결할 수 있다.
만약, 지르코니아 블록의 상대밀도가 50% 미만이 되도록 반소결할 경우, 지르코니아 블록의 경도가 너무 낮아 표면을 연마할 때 지르코니아 블록이 쉽게 부서질 수 있다. 반대로, 지르코니아 블록의 상대밀도가 90% 이상이 되도록 반소결할 경우, 지르코니아 블록의 경도가 너무 높아 표면을 연마하는데 시간이 오래 걸리거나, 비싼 연마재를 사용해야할 수 있다. 즉, 공정 효율성이 떨어질 수 있다.
반소결(S10)단계는 지르코니아 블록을 900℃ 이상 1400℃ 미만의 온도로 반소결할 수 있다.
만약, 900℃ 미만의 온도로 지르코니아 블록을 반소결할 경우, 소재의 치밀화가 제대로 이루어지지 않아 원하는 반소결체의 경도가 너무 낮게 형성될 수 있다. 반대로, 1400℃ 이상의 온도로 지르코니아 블록을 반소결할 경우, 반소결체의 경도가 너무 높게 형성될 수 있다.
한편, 반소결(S10)단계는 지르코니아 블록을 대기압의 공기 혹은 불활성 분위기의 고온에서 열처리해 치밀화하는 상압 소결, 가공물의 외부에서 압력과 열을 가하여 치밀화하는 가압소결 등으로 수행될 수 있다.
지르코니아 블록의 반소결이 완료되면, 반소결된 지르코니아 블록을 보철물 형태로 가공(S20)한다.
가공(S20)단계는 지르코니아 블록을 환자의 치아의 형상과 동일한 형상으로 가공하는 단계일 수 있다.
가공(S20)단계는 CAD/CAM 밀링 시스템 방식을 사용하여 수행될 수 있다.
구체적으로, 지르코니아 블록 가공을 위해 인공치아 보철물의 형태가 모델링될 수 있다. 예를 들어, CAD 시스템으로 발치된 자연 치아와 동일한 형상의 인공 치아가 모델링된다. 이 경우, 모델링된 인공 치아는 사람의 앞니, 송곳니, 어금니 등 다양한 치아에 대응된다.
모델링된 인공 치아 모델 데이터에 기초하여 지르코니아 블록을 가공한다. 이 경우, 가공은 밀링 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, CAM 시스템을 이용한 밀링 방식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, CAD 소프트웨어를 통해 모델링된 치아 데이터를 밀링 스트립으로 변환하여 CAM 소프트웨어를 통해 밀링머신으로 데이터를 전송해 다층 지르코니아 블록을 디자인된 치아 형상으로 밀링하는 방식으로 수행될 수 있다. 여기서, 밀링머신은 다축 밀링 가공기일 수 있다. 이 경우, 밀링머신에서 사용되는 밀링 버로는 다이아몬드 버, 세라믹 버 등 다양한 소재의 버가 사용될 수 있다.
가공이 완료되면, 가공된 가공물을 폴리싱(S30)한다.
폴리싱(S30)단계는 가공물의 표면의 거칠기를 다듬기 위해 수행되는 단계일 수 있다.
폴리싱(S30)단계는 연마재나 연마재가 포함된 연마기구를 사용하여 수행될 수 있다.
연마재란 물체 및 물질의 표면과 마찰을 일으켜 표면을 마멸시키거나, 표면이 고르게 되도록 연마시키는 도구 또는 광물을 말한다.
폴리싱(S30)단계는 평균입경이 36㎛ 이하인 지립을 포함하는 연마재를 사용하여 수행될 수 있다.
연마재는 연마재 내 지립의 입도 분포에 따라 #1000, #2000, #3000 등의 번호로 규격화 될 수 있다.
본 발명의 폴리싱(S30)단계에서는 #500내지 #14000의 연마 지립이 연마재로 사용될 수 있다.
구체적으로, 지립의 평균입경이 30 내지 36㎛인 #500 연마재, 지립의 평균입경이 14 내지 22㎛인 #1000 연마재, 지립의 평균입경이 5 내지 10㎛인 #2000 연마재, 지립의 평균입경이 4 내지 8㎛인 #3000 연마재, 지립의 평균입경이 3 내지 6㎛인 #4000 연마재, 지립의 평균입경이 2 내지 4㎛인 #8000 연마재 및 지립의 평균입경이 0.001 내지 2㎛인 #14000 연마재 등을 사용하여 수행될 수 있다.
폴리싱(S30)단계는 회전체 또는 반복 왕복 도구 등을 사용하여 수행될 수 있다.
예를 들어, 가공물과 연마재를 연마통 속에 투입한 후, 회전통 속에 수용하여 회전체에 장착시키고, 회전체와 회전통을 서로 반대 방향으로 회전시키는 방식으로 수행될 수 있다.
하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 수동 방식 등 기존에 공지된 모든 연마 방식 중 어느 한 방식으로든 수행될 수 있다.
폴리싱이 완료되면, 폴리싱된 가공물을 완소결(S40)한다.
완소결(S40)단계는 강도가 향상된 가공물을 제공하기 위해 수행되는 단계일 수 있다.
완소결(S40)단계는 폴리싱된 가공물을 1300℃ 이상의 온도로 소결할 수 있다.
만약, 1300℃ 미만의 온도로 가공물을 소결할 경우, 소재간 치밀화가 제대로 이루어지지 않아 강도가 저하될 수 있다.
완소결(S40)단계는 가공물의 상대밀도가 90% 초과하도록 소결할 수 있다.
완소결(S40) 단계는 반소결(S10)단계와 마찬가지로 가공물을 대기압의 공기 혹은 불활성 분위기의 고온에서 열처리해 치밀화하는 상압 소결, 가공물의 외부에서 압력과 열을 가하여 치밀화하는 가압소결 등으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법은 반소결(S10)단계 후 폴리싱(S30)단계가 수행되므로, 지르코니아 가공물의 표면을 보다 효율성 있게 연마할 수 있다. 구체적으로, 상대밀도 50% 이상 90% 미만이 되도록 반소결된 가공물을 사용하여 폴리싱하므로, 경도가 높은 완소결된 가공물을 연마하는 것보다 쉽고 빠르게 표면을 연마할 수 있다. 또한, 강도가 높고 비싼 연마재 사용 없이도 가공물 표면을 효과적으로 연마하여 보철물에 우수한 광택감을 형성할 수 있다.
나아가, 폴리싱(S30)단계 이후, 완소결(S40)단계가 수행되므로, 보다 매끄러운 표면을 갖는 보철물을 제공할 수 있다. 구체적으로, 완소결(S40)단계에 의해 폴리싱 된 가공물의 표면이 20% 내외로 수축됨에 따라 표면의 평탄도가 보완되어 보다 매끄러운 표면을 갖는 보철물이 제공될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 지르코니아 보철물 제조방법에 따라 제조된 최종 보철물의 표면을 비교하기 위한 사진이다. 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2는 다음과 같은 단계를 통해 제조되었다.
<실시예 1 제조방법>
1) 지르코니아 블록의 상대밀도가 80%가 되도록 1000℃ 온도로 반소결
2) 반소결도린 지르코니아 블록을 CAD/CAM 밀링 시스템을 이용하여 치아 형상으로 가공
3) #3000:4㎛ 연마재를 회전체 디스크에 포함하여 회전체로 폴리싱
4) 1500℃ 온도로 완소결
<비교예 1 제조방법>
1) 지르코니아 블록의 상대밀도가 90%가 되도록 1400℃ 온도로 반소결
2) 반소결된 지르코니아 블록을 CAD/CAM 밀링 시스템을 이용하여 치아 형상으로 가공
3) #3000:4㎛ 연마재를 회전체 디스크에 포함하여 회전체로 폴리싱
4) 1500℃ 온도로 완소결
<비교예 2 제조방법>
1) 지르코니아 블록을 CAD/CAM 밀링 시스템을 이용하여 치아 형상으로 가공
2) 1500℃ 온도로 완소결
3) #3000:4㎛ 연마재를 회전체 디스크에 포함하여 회전체로 폴리싱
도 2를 참조하면, 비교예 1은 비교예 2에 비해 표면이 상대적으로 매끄럽게 형성되었으며, 실시예 1은 비교예 1 및 2에 비해 표면이 매끄럽게 형성된 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 완소결 후 폴리싱 하는 것 보다 반소결 후 폴리싱 하는 것이 표면을 보다 매끄럽게 형성하는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 완소결된 가공물을 폴리싱할 경우, 상대밀도 및 경도가 높아져 표면을 매끄럽게 연마하지 못하는 것을 알 수 있다.
한편, 실시예 1은 비교예 1에 비해 표면이 매끄럽게 형성된 것을 확인할 수 있다.
비교예 1은 900℃ 이상 1400℃ 미만을 벗어난 온도로 90% 이상의 소결밀도를 갖도록 반소결을 수행하여, 실시예 1 대비 높은 경도를 갖는 가공물을 제공한다. 이에, 비교예 1은 표면이 실시예 1 대비 연마가 효과적으로 수행되지 않았음을 알 수 있다.
따라서, 900℃ 이상 1400℃ 미만의 온도에서, 50% 이상 90% 미만의 상대밀도를 갖는 반소결체를 제조한 후, 폴리싱하는 것이 연마 효과가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 지르코니아 블록을 반소결하는 반소결단계;
    상기 반소결된 지르코니아 블록을 보철물 형태로 가공하는 가공단계;
    상기 가공된 가공물을 폴리싱하는 폴리싱단계; 및
    상기 폴리싱된 가공물을 완소결하는 완소결단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반소결단계는
    상기 지르코니아 블록을 상대밀도 50% 이상 90% 미만이 되도록 반소결하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반소결단계는
    상기 지르코니아 블록을 900℃ 이상 1400℃미만의 온도로 반소결하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱단계는
    평균입경이 36㎛ 이하인 지립을 포함하는 연마재로 폴리싱하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱단계는
    #500 내지 #14000의 연마 지립을 연마재로 폴리싱하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱 단계는
    지립의 평균입경이 30 내지 36㎛인 #500 연마재, 지립의 평균입경이 14 내지 22㎛인 #1000 연마재, 지립의 평균입경이 5 내지 10㎛인 #2000 연마재, 지립의 평균입경이 4 내지 8㎛인 #3000 연마재, 지립의 평균입경이 3 내지 6㎛인 #4000 연마재, 지립의 평균입경이 2 내지 4㎛인 #8000 연마재 및 지립의 평균입경이 0.001 내지 2㎛인 #14000 연마재 중 적어도 한 개 이상 선택되는 연마재를 사용하여 폴리싱하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 완소결단계는
    상기 폴리싱된 가공물을 1300℃ 이상의 온도로 소결하는 단계를 포함하는,
    치과용 지르코니아 보철물 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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