WO2016085108A1 - 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2016085108A1
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WO
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cement composition
ionomer cement
glass ionomer
acid
polycarboxylic acid
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PCT/KR2015/010356
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이나리
김기훈
김재환
이도원
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(주)스피덴트
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
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    • A61K6/889—Polycarboxylate cements; Glass ionomer cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D135/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least another carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a dental glass ionomer cement composition and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a dental glass ionomer cement composition and its preparation, which can improve the initial strength while ensuring sufficient working time for the user. It is about a method.
  • Dental glass ionomer cement has excellent affinity for living organisms, excellent adhesion to dental structures, and excellent aesthetics.
  • this dental glass ionomer cement has been widely used in various applications in the dental field from the advantage of slowly releasing fluorine to strengthen the dental structure.
  • Such dental glass ionomer cement is a dental cement containing fluorine-containing aluminosilicate glass powder and a polycarboxylic acid aqueous solution as main components. More specifically, the aqueous polycarboxylic acid solution is glass such as fluoroaluminosilicate.
  • the surface of the powder is dissolved to liberate metals in the glass, such as alkali metals, alkaline earth metals, and aluminum, as ions, and these ions ionically bond with the carboxyl groups of the polycarboxylic acid to form a crosslinked structure.
  • metals in the glass such as alkali metals, alkaline earth metals, and aluminum, as ions, and these ions ionically bond with the carboxyl groups of the polycarboxylic acid to form a crosslinked structure.
  • glass ionomers are divided into aqueous solutions of polyacrylic acid derivatives, which are polymers as polycarboxylic acids, and aluminosilicate powders, which are inorganic fillers, and are used by mixing the two materials immediately before the procedure.
  • Proton in aqueous solution penetrates into an inorganic powder with mixing, and the cation in an inorganic powder is substituted and released.
  • the cation and the carboxylate anion of the polyacrylic acid derivative undergo an acid-base reaction to form a chelate, followed by curing over several minutes after mixing.
  • fluorine contained in a small amount in the inorganic powder is released slowly over a long period of time showing the effect of caries prevention.
  • glass ionomers have disadvantages such as low initial strength and low mechanical properties because curing depends only on chelate formation, and hardening reaction starts at the same time as mixing, resulting in short working hours. .
  • Korean Patent No. 10-0341142 (2002.06.20.) Discloses a novel polymerizable carboxylic acid (meta) which can improve the mechanical properties and ease of use of dental restorative materials.
  • Acrylic monomer a method for preparing the same, and a technique related to a tooth restorative composition containing the same, and also disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2014-0042751 (2014.04.07.) Fluoroaluminosilicate glass powders and methods for their preparation which are capable of improving the composition are described.
  • resin-reinforced glass ionomers have been developed as a method for improving low initial strength and mechanical properties, which are disadvantages of conventional glass ionomers, by using a combination of photopolymerization and acid-base reactions during curing.
  • Photocurable resin-reinforced glass ionomers such as a method of mixing with inorganic powder, filling the treatment site, and then curing with light irradiation, have been developed.
  • an object of the present invention is to provide a dental glass ionomer cement composition and a method for manufacturing the same that can sufficiently secure the initial working time of the glass ionomer.
  • the present invention is a dental glass ionomer cement composition, polycarboxylic acid; water; And glass powder comprising a metal component capable of ionically bonding the carboxyl group of the polycarboxylic acid in the presence of water, wherein the glass powder is coated with at least a portion of the surface by a polymer material.
  • the polycarboxylic acid may have one or more of the repeating units represented by the following Chemical Formulas 1 to 3.
  • R1 and R2 are the same or different, and independently from each other, hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C18 aryl group, substituted or unsubstituted C7 It may be any one selected from an aralkyl group having from 30 to 30, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 30 carbon atoms or a silyl group having 6 to 24 carbon atoms,
  • R ′ may be any one selected from a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 18 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aralkylene group having 7 to 30 carbon atoms. .
  • the polycarboxylic acid may be obtained by polymerizing or copolymerizing at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, or a mixture thereof as a monomer.
  • the metal component capable of ionic bond with the carboxyl group of the polycarboxylic acid in the glass powder may be any one or more selected from alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, aluminum.
  • the polymer material coated on the glass powder is obtained by polymerization of a monomer including a carboxyl group, and the coating content may be 0.2 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the glass powder.
  • the polymeric material coated on the glass powder may have a number average molecular weight value greater than the number average molecular weight of the polycarboxylic acid.
  • the dental glass ionomer cement composition may additionally include a fluorine component.
  • the dental glass ionomer cement composition is 20 to 500 parts by weight of water based on 100 parts by weight of polycarboxylic acid; And 25 to 1000 parts by weight of the glass powder.
  • the dental glass ionomer cement composition further comprises a polymerizable monomer; And a chemical polymerization catalyst or a photopolymerization catalyst; the polymerizable monomer may be polymerized by the catalyst.
  • the present invention comprises the steps of coating the surface of the glass powder curable in the presence of polycarboxylic acid and water with a polymeric material; And mixing a composition (A) comprising the glass powder coated on the surface with a polymer material with a composition (B) comprising a polycarboxylic acid in the presence of water; and preparing a dental glass ionomer cement composition comprising Provide a method.
  • the dental glass ionomer cement composition according to the present invention can provide a dental glass ionomer cement composition which can improve initial strength while the user can secure enough working time during work or treatment. Can be.
  • the present invention can provide a manufacturing method for economically manufacturing the dental glass ionomer cement composition.
  • FIG. 1 is a view comparing the compressive strength of the glass ionomer according to the present invention and the glass ionomer according to the prior art.
  • Figure 2 is a view showing the working time of the glass ionomer according to the present invention and the glass ionomer according to the prior art.
  • Figure 3 is a view showing the curing time of the glass ionomer according to the present invention and the glass ionomer according to the prior art.
  • the present invention relates to a dental glass ionomer cement composition capable of improving initial strength while allowing a user to secure sufficient working time during operation or treatment, and more particularly, the glass ionomer cement composition of the present invention.
  • Silver is a glass powder comprising a metal component capable of ionically bonding a carboxyl group of the polycarboxylic acid in the presence of polycarboxylic acid, water and water, and includes at least a portion of the glass powder coated with a polymeric material.
  • polycarboxylic acid acts as an acid in the presence of water, glass powder behaves like a base, and water functions to transport ions essential to the ionic reaction.
  • the glass ionomer cement composition in the present invention is obtained by mixing the composition (A) comprising the glass powder and the composition (B) comprising the polycarboxylic acid and spontaneously acid-base by the mixing.
  • the reaction proceeds to solidify, and sufficient curing reaction can be completed within a period of about one day.
  • Chelating agents such as tartaric acid and the like are known to control the rate of coagulation, during which time a dry atmosphere should be maintained.
  • the polycarboxylic acid usable in the present invention can be obtained by polymerization of a monomer having a carboxyl group.
  • the monomer having a carboxyl group may be a monomer including a polymerizable ethylenically unsaturated group or a polymerizable epoxy group, but is not limited thereto.
  • Exemplary unsaturated groups include substituted or unsubstituted acrylates, substituted or unsubstituted methacrylates, substituted or unsubstituted alkenes and substituted or unsubstituted acrylamides.
  • polycarboxylic acids may be homopolymers and copolymers of unsaturated mono-, di-, or tricarboxylic acids.
  • the polycarboxylic acid in the present invention may include one or more of the repeating units represented by the following formula (1) to formula (3), which includes an ethylenically unsaturated group capable of saturating the main chain in the repeating unit by polymerization
  • the polycarboxylic acid can be obtained by polymerizing or copolymerizing monomers.
  • R1 and R2 are the same or different, and independently from each other, hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C18 aryl group, substituted or unsubstituted C7 It may be any one selected from an aralkyl group having from 30 to 30, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 30 carbon atoms or a silyl group having 6 to 24 carbon atoms,
  • R ′ may be any one selected from a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 18 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aralkylene group having 7 to 30 carbon atoms. .
  • the 'substituted' of 'substituted or unsubstituted' is a hydrogen group of the aryl group or alkyl group is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, having 7 to 18 carbon atoms It means substituted with one or more substituents selected from an aralkyl group, an alkyl having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a halogen, a carboxyl group.
  • the range of carbon number of the said C1-C20 alkyl group and the C6-C12 aryl group means the total carbon number which comprises an alkyl part or an aryl part, respectively, when it considers that it is unsubstituted, without considering the substituted part. It is.
  • a phenyl group substituted with a butyl group in the para position should be regarded as corresponding to an aryl group having 6 carbon atoms substituted with a butyl group having 4 carbon atoms.
  • the aryl group used in the compound of the present invention is an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by one hydrogen removal, and includes a single or fused ring system containing 5 or 6 members, and when the aryl group has a substituent, The substituents may be fused with each other to further form a ring.
  • aryl examples include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, anthryl, indenyl, fluorenyl, phenanthryl, and the like.
  • At least one hydrogen atom of the aryl group may be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms. It may be substituted with one or more substituents selected from silyl group, halogen, carboxyl group containing an aryl group of.
  • the alkyl group which is a substituent used in the present invention, means a radical from which a hydrogen atom has been removed from the alkane, and specific examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, and the like.
  • One or more hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with the same substituent as in the case of the aryl group.
  • silyl group which is a substituent used in the compound of the present invention include trimethylsilyl, triethylsilyl, triphenylsilyl, trimethoxysilyl, dimethoxyphenylsilyl, diphenylmethylsilyl, silyl, diphenylvinylsilyl and methylcyclo Butyl silyl etc. are mentioned, One or more hydrogen atoms of the said silyl group can be substituted by the same substituent as the case of the said aryl group.
  • the repeating unit represented by Formula 1 or Formula 2 corresponds to the main component of the polycarboxylic acid in the present invention, may be composed of only a single component thereof, and may include another repeating unit in the case of copolymerization.
  • the polycarboxyl group used in the present invention has a number average molecular weight of 1,000 ⁇ 1,000,000, preferably has a range of 5,000 to 150,000.
  • the polycarboxylic acid is acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, 2-chloroacrylic acid, 3-chloroacrylic acid, 2-bromoacrylic acid, 3-bromoacrylic acid It may be obtained by polymerizing or copolymerizing at least one or a mixture thereof selected from among glutaconic acid, aconic acid, citraconic acid, mesaconic acid and tiglic acid as a monomer.
  • unsaturated monomer for the copolymerization unsaturated aliphatic compounds such as acryl amide, acrylonitrile, vinyl chloride, aryl chloride, vinyl acetate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and the like may be possible.
  • Preferred polycarboxylic acids in this case include homopolymers of acrylic acid or methacrylic acid, and copolymers of acrylic acid and itaconic acid, methacrylic acid and itaconic acid, acrylic acid and maleic acid, fumaric acid, acrylic acid and maleic anhydride or maleic acid.
  • any glass powder containing a metal component capable of ionic bonding with the carboxyl group of the polycarboxylic acid in the presence of water can be used without limitation.
  • the metal component included in the glass powder corresponds to a cation capable of reacting with a carboxyl group, and may be any one or more selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and aluminum.
  • the alkali metal may be Li, Na, K, Rb, Cs, etc.
  • the alkali metal may be Mg, Ca, Sr, Ba, etc.
  • transition metal Group 3 (3B) to Group 12 (2B). Transition metals of can be used.
  • the glass powder may include a fluorine component for the purpose of exhibiting a fluorine emission effect.
  • fluoroaluminosilicate glass powder can be used as the glass powder.
  • these specific components based on the total weight of the glass Al 3 +: 10 to 25% by weight, Si 4 +: 5 to 30% by weight, F -: 1 to 30 wt%, Sr 2 +: 0 to 20% by weight , Ca 2 +: may include 0 to 10% by weight: 0-20% by weight and an alkaline earth metal (Na +, K +, etc.).
  • the raw material containing the said component may be mixed and melt
  • it can manufacture by adjusting the average particle diameter of powder to about 0.02-100 micrometers by grinding
  • the glass ionomer powder has a property of dissolving in an acid, and, for example, in the case of calcium fluoroaluminosilicate glass, SiO 2 : 30-40%, Al 2 O 3 : 20-30%, AlF 3 : 0-3%, CaF 2 : 10-20%, NaF: 0-10%, AlPO 4 : 0-12%, SrCO 3 : 0-15%, Ca 3 (PO 4 ) 2 : 0-10% It may have a content.
  • the present invention may add an inorganic filler powder having a particle size of 0.02 to 100 microns to improve the mechanical properties.
  • the inorganic filler powder include quartz, silica, alumina, hydroxyapatite, titanium dioxide and the like.
  • composition of the present invention as other components, a polymerization inhibitor, a dye, and the like are added according to the purpose, and an organic solvent such as acetone and ethanol may be additionally added.
  • the glass ionomer cement composition of the present invention may be blended with a polymerizable monomer, a chemical polymerization catalyst or a photopolymerization catalyst for photopolymerization or chemical polymerization when the powder and liquid are polymerized by mixing. That is, the glass ionomer cement composition additionally comprises at least one of a polymerizable monomer and a chemical polymerization catalyst or a photopolymerization catalyst, thereby polymerizing the polymerizable monomer by the catalyst, so that the glass ionomer cement composition is a resin-reinforced glass. Can be used as the ionomer cement composition can exhibit more improved physical properties.
  • Each content of the glass ionomer cement composition in the present invention is 20 to 500 parts by weight of water based on 100 parts by weight of polycarboxylic acid; And it may include 25 to 1,000 parts by weight of the glass powder, preferably 50 to 200 parts by weight of water; And it may include 100 to 500 parts by weight of glass powder, more preferably 80 to 100 parts by weight of water based on 100 parts by weight of polycarboxylic acid; And it may include 100 to 300 parts by weight of the glass powder.
  • a polymer material coated on at least part of the surface of the glass powder a polymer material obtained by polymerization of a monomer containing a carboxyl group can be used.
  • any one of monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, 2-chloroacrylic acid, 3-chloroacrylic acid, 2-bromoacrylic acid, 3-bromoacrylic acid, or the like Copolymers of may be used, but are not limited thereto.
  • the content of the polymer material to be coated may be 0.2 to 30 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the glass powder.
  • the polymer material coated on the glass powder is estimated to affect the working time and the curing time by slowing down the time for the reaction between the polycarboxylic acid and the glass powder. It has the advantage of facilitating mixing.
  • the molecular weight of the polymer material coated on the glass powder may have a range of 1,000 to 1,000,000 as the number average molecular weight, and preferably may have a number average molecular weight value of 5,000 to 150,000 of the polycarboxylic acid.
  • the present invention also provides a method for producing the dental glass ionomer cement composition.
  • This comprises coating the surface of the glass powder curable in the presence of polycarboxylic acid and water with a polymeric material; And mixing the composition (A) comprising the glass powder coated on the surface with a polymer material with the composition (B) including the polycarboxylic acid in the presence of water.
  • the first step of coating the surface of the glass powder with a polymer material may be performed by mixing the conventional glass powder in a solution in which the polymer material to be coated is dissolved and then removing the solvent, or dipping in a solution in which the polymer material is dissolved. It may be coated using a method of taking out, or by a method such as spray coating for spraying a solution in which the polymer material is dissolved onto glass powder, but is not limited thereto.
  • the glass powder when the glass powder is mixed with a solution in which the polymer material is dissolved, water or an organic solvent may be used.
  • an organic solvent such as alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ketones, such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers, such as tetrahydrofuran, etc. can be used.
  • the second step of mixing the composition (A) comprising the glass powder with the composition (B) comprising the polycarboxylic acid in the presence of water is a reaction for producing a glass ionomer, usually water is essential for the reaction It may be included in at least one of the composition (A) or composition (B), or the glass ionomer may be prepared by mixing water after mixing the glass powder and polycarboxylic acid under anhydrous conditions. have.
  • the glass powder and the polycarboxylic acid aqueous solution may be mixed and reacted.
  • the temperature was adjusted to 85 ° C., 100 mmol of acrylic acid was added to the vial in distilled water (35 wt.%), Stirred, and added dropwise to a 500 mL three-neck flask.
  • reaction was confirmed by GPC, and when the reaction was completed, the temperature was gradually lowered.
  • the reaction mixture was lyophilized to remove the solvent (distilled water) and the lyophilized reaction mixture was prepared as a composition for preparing a glass ionomer by making a 50% aqueous solution, thereby preparing a polycarboxylic acid aqueous solution having a number average molecular weight of 8,000. It was.
  • Example 1 Except that in Example 1 was used in the same manner as in Example 1 except that the polymer was polymerized to double the acrylic acid and acrylic acid and itaconic acid in a content of 2: 1 as a polycarboxylic acid.
  • Example 2 The polymer material coated on the glass powder in Example 2 was prepared and tested in the same manner as in Example 2, except that polyacrylic acid having a number average molecular weight of 100,000 was used.
  • Example 2 A polymer material coated on the glass powder in Example 2 was prepared and tested in the same manner as in Example 2, except that polyacrylic acid having a number average molecular weight of 2,000 was used.
  • Example 1 Except that the glass ionomer was prepared without performing the coating step of the glass powder corresponding to the process 1.2 in Example 1 was prepared and tested in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 Except that the glass ionomer was prepared without performing the coating step of the glass powder corresponding to the process 1.2 in Example 2 was prepared and tested in the same manner as in Example 2.
  • the obtained glass ionomer product is subjected to a compressive strength measurement test in accordance with the medical device standard (ISO 9917).
  • the internal dimensions of the mold shall be height (6.0 ⁇ 0.1) mm and diameter (4.0 ⁇ 0.1) mm.
  • Five specimens shall be prepared, and ISO (23 ⁇ 0.5) hours at (37 ⁇ 1) degrees immediately after each specimen is prepared.
  • the obtained glass ionomer product is subjected to a curing time measurement test according to the standard of medical equipment (ISO 9917). 90 seconds after the end of the glass ionomer mixing, carefully indent the indenter vertically to the cement surface and hold it for 5 seconds, then between the end of mixing and the point at which the needle does not make a complete circular indentation in the cement. The time is recorded as the setting time.
  • ISO 9917 standard of medical equipment
  • the resulting glass ionomer product is subjected to a curing time measurement test in accordance with the medical device standard (ISO 9917).
  • the indenter is carefully lowered vertically on the cement surface and maintained for 5 seconds. The elapsed time between the end of the mixing and the point at which the needle cannot fully penetrate the cement is recorded as the working time.
  • the glass ionomer according to the present invention can be seen that the initial compressive strength and the compressive strength after the elapse of one day than the glass ionomer according to Comparative Example 2, the operator It shows that more work time can be secured.
  • the present invention relates to a dental glass ionomer cement composition and a method for manufacturing the same, the glass ionomer cement composition according to the present invention can improve the initial strength while ensuring a sufficient working time of the user industrial applicability There is this.

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Abstract

본 발명은 폴리카르복실산, 물 및 물의 존재 하에서 상기 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분을 포함하는 글라스 분말로서, 표면의 적어도 일부가 고분자 재료에 의해 코팅되어 있는 글라스 분말;을 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 의해 얻어지는 치과용 글라스 아이오노머는 종래기술에 따른 치과용 아이오노머보다 충분한 작업시간을 보장 받을 수 있으며, 또한 초기 강도가 개선될 수 있는 장점이 있다.

Description

치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법
본 발명은 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 작업가능 시간을 충분히 확보할 수 있으면서도 초기 강도를 향상시킬 수 있는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
치과용 글라스 아이오노머 시멘트는, 생체에 대하여 우수한 친화성을 갖고, 치아 구조물에 대하여 접착성도 우수하며, 심미성이 우수하다. 또한, 이 치과용 글라스 아이오노머 시멘트는 불소를 서서히 방출하여 치아 구조물의 강화 작용이 있다는 이점으로부터, 치과 분야의 여러 용도에서 널리 사용되고 있다. 이러한 치과용 글라스 아이오노머 시멘트는, 불소함유 알루미노실리케이트 글라스 분말과 폴리카르복실산 수용액을 주성분으로 포함하는 치과용 시멘트로서, 보다 구체적으로, 폴리카르복실산 수용액이 플루오로알루미노실리케이트 등의 글라스 분말의 표면을 용해하여 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알루미늄 등의 글라스 내 금속을 이온으로서 유리시키며, 이들 이온이 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온 결합하고 가교 구조를 형성하게 된다.
일반적으로 글라스 아이오노머는 폴리카르복실산으로서 고분자인 폴리아크릴산 유도체의 수용액과 무기 충전제인 알루미노실리케이트 분말로 나누어져 있으며 시술 직전에 두 가지의 상기 재료를 혼합하여 사용한다. 혼합과 함께 수용액 중의 양성자가 무기 분말로 침투해 들어가 무기 분말 중의 양이온을 치환·방출시킨다. 상기 양이온과 폴리아크릴산 유도체의 카복실레이트 음이온이 산-염기 반응을 하여 킬레이트를 형성하면서 혼합 후 수 분에 걸쳐서 경화가 일어난다. 이와 함께 무기 분말 중에 소량 함유되어 있던 불소가 장기간 동안 서서히 방출되어 충치 예방효과를 나타낸다.
그러나 글라스 아이오노머는 전술한 장점에도 불구하고 초기 강도가 낮고, 경화가 킬레이트 형성에만 의존하므로 기계적 물성이 낮으며, 아울러, 혼합과 동시에 경화반응이 시작되므로 작업가능 시간이 수분으로 짧은 단점을 가지고 있다.
이러한 글라스 아이오노머 시멘트 조성물과 관련된 종래기술로서 등록특허 제10-0341142호(2002.06.20.)에서는 치과용 수복 재료의 기계적 물성 및 사용의 편이성을 향상시킬 수 있는 신규의 중합성 카르복실산 (메타)아크릴레이트 단량체, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 치아 수복용 조성물에 관한 기술이 기재되어 있고, 또한 공개특허공보 제10-2014-0042751호(2014.04.07.)에서는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트의 내산성을 향상시키는 것이 가능한 플루오로알루미노실리케이트 글라스 분말 및 그의 제조 방법에 관해 기재되어 있다.
한편, 이러한 단점을 개선하기 위하여 경화 시 광중합과 산-염기 반응을 함께 이용함으로써 종래 글라스 아이오노머의 단점인 낮은 초기 강도와 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 방법으로 레진강화 글라스 아이오노머가 개발되었으며, 수용액과 무기분말을 혼합하여 시술부위에 충전한 다음 광조사하여 경화시키는 방식 등의 광경화성 레진강화 글라스 아이오노머가 개발되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래기술에서는 여전히 짧은 작업가능 시간 등을 가지는 단점이 해소되지 않고 있으며, 또한 초기 압축강도 등을 향상시키기 위한 노력은 여전히 지속적으로 요구되고 있어 개선의 여지를 안고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 글라스 아이오노머의 작업가능 시간을 충분히 확보할 수 있으면서도 초기 강도를 향상시킬 수 있는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물로서, 폴리카르복실산; 물; 및 물의 존재 하에서 상기 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분을 포함하는 글라스 분말로서, 표면의 적어도 일부가 고분자 재료에 의해 코팅되어 있는 글라스 분말;을 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 제공한다.
일실시예로서, 상기 폴리카르복실산은 하기 화학식 1 내지 화학식 3로 표시되는 반복단위중 하나 이상을 가지는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2015010356-appb-I000001
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
여기서, 상기 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬 또는 탄소수 6 내지 24의 아릴기를 포함하는 실릴기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고,
R’은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬렌기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일실시예로서, 상기 폴리카르복실산은 아크릴산, 메타아크릴산, 말레익산, 무수말레익산, 푸말산, 이타콘산 중에서 선택되는 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 단량체로서 중합하거나 또는 공중합함으로써 얻어질 수 있다.
일실시예로서, 상기 글라스 분말 내 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분은 알카리 금속, 알카리토금속, 전이금속, 알루미늄에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
일실시예로서, 상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료는 카르복실기를 포함하는 모노머의 중합에 의해 얻어지며, 코팅 함량은 글라스 분말 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 30 중량부일 수 있다.
일실시예로서, 상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료는 상기 폴리카르복실산의 수평균 분자량보다 더 큰 수평균 분자량 값을 가질 수 있다.
일실시예로서, 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 추가적으로 불소성분을 포함할 수 있다.
일실시예로서, 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 폴리카르복실산 100 중량부를 기준으로 물 20 내지 500 중량부; 및 상기 글라스 분말 25 내지 1000 중량부를 포함할 수 있다.
일실시예로서, 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 추가적으로 중합성 단량체; 및, 화학 중합 촉매 또는 광중합 촉매 중 어느 하나;를 포함함으로써, 상기 촉매에 의해 중합성 단량체가 중합될 수 있다.
또한, 본 발명은 폴리카르복실산 및 물의 존재 하에서 경화 가능한 글라스 분말의 표면을 고분자 재료로 코팅하는 단계; 및 표면이 고분자 재료로 코팅된 상기 글라스 분말을 포함하는 조성물(A)을 물의 존재 하에서 폴리카르복실산을 포함하는 조성물(B)과 혼합하는 단계;를 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 사용자가 작업 시 또는 처치시의 작업가능 시간을 충분히 확보할 수 있으면서도 초기 강도를 향상시킬 수 있는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 경제적으로 제조하기 위한 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 글라스 아이오노머와 종래기술에 따른 글라스 아이오노머의 압축강도를 비교한 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 글라스 아이오노머와 종래 기술에 따른 글라스 아이오노머의 작업시간을 도시한 그림이다.
도 3는 본 발명에 따른 글라스 아이오노머와 종래 기술에 따른 글라스 아이오노머의 경화시간을 도시한 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 발명의 구성을 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 사용자가 작업시 또는 처치시의 작업가능 시간을 충분히 확보할 수 있으면서도 초기 강도를 향상시킬 수 있는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명의 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 폴리카르복실산, 물 및 물의 존재 하에서 상기 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분을 포함하는 글라스 분말로서, 표면의 적어도 일부가 고분자 재료에 의해 코팅되어 있는 글라스 분말을 포함한다.
상기 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 물의 존재 하에서 폴리카르복실산이 산의 역할을 하고, 글라스 분말이 염기와 같이 거동하며 물은 이온 반응에 필수적으로 존재하는 이온을 운반하는 기능을 하게 된다.
따라서, 본 발명에서의 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 상기 글라스 분말을 포함하는 조성물(A)과 폴리카르복실산을 포함하는 조성물(B)을 혼합함으로써, 얻어지게 되며 상기 혼합에 의해 자발적으로 산-염기 반응이 진행되어 응고되게 되며, 하루 정도의 기간 내에 충분한 경화반응이 완료될 수 있다.
이에 대해서는 문헌[프로서 등, J. Chem. Tech. Biotechol., 29, 69-87(1979)]를 참조할 수 있다. 타르타르산 등과 같은 킬레이트제는 응고 속도를 조절할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이러한 응고 시간 중에는 건조된 분위기가 유지되어야 한다.
한편, 본 발명에서 사용가능한 폴리카르복실산은 카르복시기를 가지는 단량체의 중합에 의해 얻어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 카르복시기를 가지는 단량체는 중합성 에틸렌계 불포화기 또는 중합성 에폭시기를 포함하는 단량체일 수 있으나, 이에 국한 되는 것은 아니다. 바람직하게는 에틸렌계 불포화기가 바람직하며, 특히 자유 라디칼 메카니즘에 의해 중합 될 수 있는 에틸렌계 불포화기가 바람직하다.
예시적인 상기 불포화기로서 치환 또는 비치환 아크릴레이트, 치환 또는 비치환 메타크릴레이트, 치환 또는 비치환 알켄 및 치환 또는 비치환 아크릴아미드를 들 수 있다.
보다 상세하게는 상기 폴리카르복실산은 불포화 모노-, 디-, 또는 트리카르복실산의 단독 중합체 및 공중합체가 가능하다.
본 발명에서의 상기 폴리카르복실산은 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 하나이상을 포함할 수 있고, 이는 중합에 의해 상기 반복 단위 내 주쇄의 포화결합을 이룰 수 있는 에틸렌계 불포화기를 포함하는 단량체를 중합하거나 또는 공중합함으로써 상기 폴리카르복실산이 얻어질 수 있다.
Figure PCTKR2015010356-appb-I000002
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
여기서, 상기 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬 또는 탄소수 6 내지 24의 아릴기를 포함하는 실릴기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고,
R’은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬렌기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 ‘치환 또는 비치환’의 ‘치환’은 상기 아릴기 또는 알킬기의 수소자리가 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 7 내지 18의 아랄킬기, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 포함하는 실릴기, 할로겐, 카르복실기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서의 상기 ‘치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기’, ‘치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기’의 표현에서 상기 알킬기 또는 아릴기의 범위를 고려하여 보면, 상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기의 탄소수의 범위는 각각 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 5 또는 6원을 포함하는 단일 또는 융합 고리계를 포함하며, 또한 상기 아릴기에 치환기가 있는 경우 이웃하는 치환기와 서로 융합(fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
상기 아릴의 구체적인 예로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐(indenyl), 플루오레닐, 페난트릴 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 7 내지 18의 아랄킬기, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 포함하는 실릴기, 할로겐, 카르복실기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기는 상기 알칸으로부터 수소원자가 제거된 라디칼을 의미하며, 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 반복단위는 본 발명에서의 폴리카르복실산의 주성분에 해당하며, 이의 단독 성분만으로 이루어질 수도 있고, 공중합의 경우에는 또 다른 반복단위를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리카르복실기는 수평균 분자량 1,000 ~ 1,000,000의 범위를 가지며, 바람직하게는 5,000 내지 150,000의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
보다 구체적인 일실시예로서, 상기 폴리카르복실산은 아크릴산, 메타아크릴산, 말레인산, 무수말레익산, 푸말산, 이타콘산, 2-클로로아크릴산, 3-클로로아크릴산, 2-브로모아크릴산, 3-브로모아크릴산, 클루타콘산, 아코니틴산, 시트라콘산, 메사콘산 및 티글린산 중에서 선택되는 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 단량체로서 중합하거나 또는 공중합함으로써 얻어지는 것일 수 있다.
이 경우에 상기 공중합을 위한 불포화 단량체로서는 아크릴 아미드, 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 아릴 클로라이드, 비닐 아세테이트 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 등이 불포화 지방족 화합물이 가능할 수 있다.
이 경우에 바람직한 폴리카르복실산으로서는 아크릴산 또는 메타아크릴산의 단독 중합체, 및 아크릴산과 이타콘산, 메타 아크릴산과 이타콘산, 아크릴산과 말레인산, 푸말산, 아크릴산과 말레인산 무수물 또는 말레인산의 공중합체를 들 수 있다.
또한 본 발명에서 사용되는 상기 글라스 분말로서는 물의 존재 하에서 상기 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분을 포함하는 글라스 분말이면 그 종류에 제한되지 않고 사용가능하다.
여기서 상기 글라스 분말 내에 포함되는 금속성분은 카르복시기와 반응할 수 있는 양이온에 해당하며, 알카리 금속, 알카리토금속, 전이금속, 알루미늄에서 선택되는 어느 하나 이상이 될 수 있다.
이 경우에 상기 알카리 금속으로서는 Li, Na, K, Rb, Cs 등이 가능하며, 알카리토금속으로서는 Mg, Ca, Sr, Ba 등이 가능하며, 전이금속으로서는 3족(3B) 내지 12족(2B)의 전이금속이 사용가능하다.
또한 상기 글라스 분말은 불소방출 효과를 나타내게 하기 위한 목적으로 불소성분을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 글라스 분말로서, 플루오로알루미노실리케이트 글라스 분말이 사용가능하다. 이들의 구체적인 성분으로서, 글라스의 총 중량에 대하여 Al3 +: 10 내지 25 중량％, Si4 +: 5 내지 30 중량％, F- : 1 내지 30 중량％, Sr2 +: 0 내지 20 중량％, Ca2 +: 0 내지 20 중량％ 및 알칼리 토금속 (Na+, K+ 등): 0 내지 10 중량％이 포함될 수 있다. 이들 성분을 글라스 분말에 함유할 수 있도록 하기 위해서는 상기 성분을 포함하는 원료를 혼합 및 용융한 후, 냉각 및 분쇄하여 상기 글라스 분말을 얻을 수 있다.
이 경우에 분쇄에 의해 분말의 평균 입경을 약 0.02 내지 100 ㎛로 조정하여 제조할 수 있다.
상기 글라스 아이오노머의 분말은 산에 용해되는 특성을 갖으며, 예시적으로, 칼슘 플루오로알루미노실리케이트 글라스의 경우에 SiO2: 30~40％, Al2O3: 20~30％, AlF3: 0~3％, CaF2: 10~20％, NaF: 0~10％, AlPO4: 0~12％, SrCO3: 0~15%, Ca3(PO4)2: 0~10%의 함량을 가질 수 있다.
또한, 물론, 본 발명에 따른 글라스 분말에는 필요에 따라 통상 사용되는 안료 등을 적당히 배합할 수도 있다.
또한 본 발명은 기계적 물성을 향상시키기 위하여 입자 크기 0.02 내지 100 마이크론의 무기 충전제 분말을 첨가할 수 있다. 상기 무기 충전제 분말의 예로는 석영, 실리카, 알루미나, 하이드록시아파타이트, 이산화티탄 등을 들 수 있다.
본 발명의 조성물은 그 외의 성분으로서 중합억제제, 색소 등이 목적에 맞게 첨가되며, 추가적으로 아세톤, 에탄올 등의 유기용매가 첨가될 수 있다.
또한 본 발명에서의 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 분말과 액을 혼합하여 중합되는 경우에 광중합 또는 화학 중합을 위해 중합성 단량체 및 화학 중합 촉매 또는 광 중합촉매가 배합가능하다. 즉, 상기 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 추가적으로 중합성 단량체 및 화학 중합 촉매 또는 광중합 촉매 중 어느 하나 이상을 포함함으로써, 상기 촉매에 의해 중합성 단량체가 중합됨으로써, 상기 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 수지 강화형 글라스 아이오노머 시멘트 조성물로서 이용될 수 있어 보다 향상된 물성을 나타낼 수 있다.
본 발명에서의 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 각각의 함량은 폴리카르복실산 100 중량부를 기준으로 물 20 내지 500 중량부; 및 글라스 분말 25 내지 1,000 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 물 50 내지 200 중량부; 및 글라스 분말 100 내지 500 중량부를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리카르복실산 100 중량부를 기준으로 물 80 내지 100 중량부; 및 글라스 분말 100 내지 300 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 글라스 분말의 표면의 적어도 일부에 코팅되는 고분자 재료로서는 카르복실기를 포함하는 모노머의 중합에 의해 얻어지는 고분자 재료를 사용할 수 있다.
예시적으로, 아크릴산, 메타아크릴산, 말레인산, 무수말레익산, 푸말산, 이타콘산, 2-클로로아크릴산, 3-클로로아크릴산, 2-브로모아크릴산, 3-브로모아크릴산 등의 모노머 중 어느 하나 또는 이들의 공중합체가 사용가능할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이 경우에 상기 코팅되는 고분자 재료의 함량은 글라스 분말을 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 30 중량부가 사용가능하고, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량부가 가능할 수 있다.
상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료는 폴리카르복실산과 글라스 분말과의 반응을 위한 시간을 늦추게 함으로써 작업시간과 경화시간에 영향을 주는 것으로 추정되고 있으며, 또한 압축강도에 영향을 주는 동시에, 혼합 시 혼합을 용이하게 해 주는 장점이 있다.
한편, 상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료의 분자량은 수평균 분자량으로서 1,000 내지 1,000,000의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 폴리카르복실산의 5,000 내지 150,000의 수평균 분자량 값을 가질 수 있다.
이 경우에 상기 폴리카르복실산의 수평균 분자량이 증가할수록 강한 압축강도(24시간 후)를 나타내는 장점이 있어 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조방법을 제공한다.
이는 폴리카르복실산 및 물의 존재 하에서 경화 가능한 글라스 분말의 표면을 고분자 재료로 코팅하는 단계; 및 표면이 고분자 재료로 코팅된 상기 글라스 분말을 포함하는 조성물(A)을 물의 존재 하에서 폴리카르복실산을 포함하는 조성물(B)과 혼합하는 단계;를 포함할 수 있다.
첫 번째 단계인 상기 글라스 분말의 표면을 고분자 재료로 코팅하는 단계는 통상의 글라스 분말을 코팅하고자 하는 고분자 재료가 용해된 용액에 혼합한 후 용매를 제거하거나, 또는 고분자 재료가 용해된 용액에 담근 후 꺼내는 방법을 사용하거나, 또는 상기 고분자 재료가 용해된 용액을 글라스 분말에 스프레이하는 스프레이 코팅 등의 방법을 통해 코팅할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적으로 상기 고분자 재료가 용해된 용액에 글라스 분말을 혼합하는 경우 물 또는 유기 용매를 사용할 수 있다. 이러한 유기용매로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류 등이 사용가능하다.
또한 두 번째 단계인 글라스 분말을 포함하는 조성물(A)을 물의 존재 하에서 폴리카르복실산을 포함하는 조성물(B)과 혼합하는 단계는 글라스 아이오노머를 제조하는 반응으로서, 통상적으로 물이 반응에 필수적으로 필요하며, 이는 상기 조성물(A) 또는 조성물(B)중 적어도 한쪽에 포함될 수 있고, 또는 무수조건에서 상기 글라스 분말과 폴리카르복실산을 혼합한 후에 물을 배합함으로써 글라스 아이오노머를 제조할 수 있다.
바람직하게는, 상기 글라스 분말과 폴리카르복실산 수용액을 혼합하여 반응할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
1.1 폴리카르복실산 수용액의 제조
- 500 mL 삼구플라스크에 이타콘산(itaconic acid) 100 mmol을 넣고 개시제로서 Potasium persulfate(10 wt.%)와 증류수(30 wt.%)를 넣고 교반한다.
온도는 85 ℃로 맞춘 후 바이알에 아크릴산(acrylic acid) 100 mmol을 증류수(35 wt.%)에 혼합하여 넣고 교반 후 500 mL 삼구 플라스크에 적가한다.
3시간 후 GPC로 반응 정도를 확인하여 반응이 모두 완료되면 온도를 서서히 내린다. 반응 혼합물은 동결 건조하여 용매(증류수)를 제거하고 동결건조가 완료된 반응 혼합물을 50% 수용액을 만들어 글라스 아이오노머를 제조하기 위한 조성물로서 준비하여, 수평균 분자량이 8,000의 폴리카르복실산 수용액을 제조하였다.
1.2 글라스 분말의 코팅 방법
- 500 mL 비이커에 코팅할 물질인 수평균 분자량이 8,000인 폴리 아크릴릭산 (Sigma-Aldrich) 6 g을 넣고 에탄올(ethanol) 100 mL를 넣고 교반하여 상기 폴리머를 모두 녹인다.
칼슘 플루오로알루미노실리케이트 글라스 100 g을 상기 에탄올 용액에 넣고 이를 1시간 동안 교반한다. 반응 완료 후 ethanol이 제거 될 때까지 150 ℃에서 빠르게 교반한 후에 상기 에탄올이 모두 증발되면 막자사발을 이용하여 분쇄한다.
1.3 치과용 글라스 아이오노머 시멘트의 경화 방법
1.2에 따라 얻어진 글라스 분말 2.7 g과 1.1에 따라 얻어진 폴리카르복실산 수용액 1 g을 혼합하여 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 수득하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 폴리카르복실산으로서 아크릴산과 이타콘산을 2:1의 함량으로 아크릴산이 두 배가 되도록 중합한 고분자를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하여 실험하였다.
실시예 3
상기 실시예 2에서 글라스 분말에 코팅되는 고분자재료를 수평균 분자량이 100,000인 폴리아크릴산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 제조하여 실험하였다.
실시예 4
상기 실시예 2에서 글라스 분말에 코팅되는 고분자재료를 수평균 분자량이 2,000인 폴리아크릴산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 제조하여 실험하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 1.2 과정에 해당하는 글라스 분말의 코팅단계를 수행하지 않고 글라스 아이오노머를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하여 실험하였다.
비교예 2
상기 실시예 2에서 1.2 과정에 해당하는 글라스 분말의 코팅단계를 수행하지 않고 글라스 아이오노머를 제조한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 제조하여 실험하였다.
성능 평가
1) 압축강도
얻어진 글라스 아이오노머 제품을 의료기기의 기준 규격(ISO 9917)에 준하여 압축강도 측정시험을 수행한다. 몰드의 내부치수는 높이 (6.0±0.1) mm와 직경 (4.0±0.1) mm으로 하고 5개의 시편을 준비하고, 각 시편을 준비한 직후에 (37±1)도에서 (23±0.5)시간 동안 ISO 3696에 규정된 3등급 수에 담근 후 24 시간 후에 각 시편의 편평한 부분을 물성시험기(D.1.5)의 압축판(plate) 사이에 놓고, 시편의 장축을 따라 압축 하중을 가하여 시편이 파열될 때 가해진 최대 하중을 기록하고 메가파스칼(MPa) 단위로 압축강도 C를 계산한다.
2) 경화시간
얻어진 글라스 아이오노머 제품을 의료기기의 기준 규격(ISO 9917)에 준하여 경화시간 측정시험을 수행한다. 글라스 아이오노머 혼합 종료 후 90초 시점에서 압흔기를 수직으로 시멘트 표면에 조심스럽게 내린 후 5초간 그 상태를 유지한 후, 혼합 종료 시점과 바늘이 시멘트에 완전한 원형의 압흔을 만들지 못하게 되는 시점 사이의 경과시간을 경화시간(setting time)으로 기록한다.
3) 작업시간
얻어지는 글라스 아이오노머 제품을 의료기기의 기준 규격(ISO 9917)에 준하여 경화시간 측정시험을 수행한다. 글라스 아이오노머의 혼합 종료 후 40초 시점에서 압흔기를 수직으로 시멘트 표면에 조심스럽게 내린 후 5초간 그 상태를 유지한다. 혼합 종료 시점과 바늘이 시멘트를 완전히 뚫지 못하게 되는 시점 사이의 경과시간을 작업시간(working time)으로 기록한다.
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에 따른 시험 결과를 아래 표 1에 도시하였다.
번호 폴리카르복실산모노머종류 글라스 분말 코팅 물질의 분자량 작업시간(분) 경화시간(분) 압축강도(MPa. 8분 후) 압축강도(MPa. 1시간후) 압축강도(MPa. 24시간후)
실시예 1 아크릴산 + 이타콘산1 : 1 8,000 2.3 5.2 13 40 100
실시예 2 아크릴산 + 이타콘산2 : 1 8,000 2.3 5.2 35 73 117
실시예 3 아크릴산 + 이타콘산2 : 1 100,000 2.5 5.5 44 90 138
실시예 4 아크릴산 + 이타콘산2 : 1 2,000 1.5 3.5 35 68 100
비교예 1 아크릴산 + 이타콘산 1 : 1 - 1.0 2.0 13 32 90
비교예 2 아크릴산 + 이타콘산 2 : 1 - 1.0 2.5 35 68 109
또한 상기 표 1에 따른 압축강도의 결과를 도 1에, 표 1에 따른 작업시간을 도 2에, 표 1에 따른 경화시간을 도 3에 도시하였다.
상기 표 1 및 도 1, 도 2, 도 3에 따르면, 본 발명에 따른 글라스 아이오노머는 비교예 2에 의한 글라스 아이오노머보다 초기 압축강도와 하루 경과 후 압축강도가 우수함을 알 수 있으며, 또한 작업자의 작업시간을 보다 확보할 수 있음을 보여주고 있다.
본 발명은 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 사용자의 작업가능 시간을 충분히 확보할 수 있으면서도 초기 강도를 향상시킬 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (10)

  1. 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물로서,
    폴리카르복실산;
    물; 및
    물의 존재하에서 상기 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분을 포함하는 글라스 분말로서, 표면의 적어도 일부가 고분자 재료에 의해 코팅되어 있는 글라스 분말;을 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리카르복실산은 하기 화학식 1 내지 화학식 3로 표시되는 반복단위 중 하나이상을 가지는 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
    Figure PCTKR2015010356-appb-I000003
    [화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
    여기서, 상기 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬 또는 탄소수 6 내지 24의 아릴기를 포함하는 실릴기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고,
    R'은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 아랄킬렌기로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리카르복실산은 아크릴산, 메타아크릴산, 말레익산, 무수말레익산, 푸말산, 이타콘산 중에서 선택되는 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 단량체로서 중합하거나 또는 공중합함으로써 얻어지는 것임을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 글라스 분말 내 폴리카르복실산의 카르복실기와 이온결합이 가능한 금속성분은 알카리 금속, 알카리토금속, 전이금속, 알루미늄에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료는 카르복실기를 포함하는 모노머의 중합에 의해 얻어지며, 코팅 함량은 글라스 분말 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 글라스 분말에 코팅되는 고분자 재료는 상기 폴리카르복실산의 수평균 분자량보다 더 큰 수평균 분자량 값을 갖는 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 추가적으로 불소성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은
    폴리카르복실산 100 중량부를 기준으로 물 20 내지 500 중량부; 및 상기 글라스 분말 25 내지 1,000 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 추가적으로 중합성 단량체; 및,
    화학 중합 촉매 또는 광중합 촉매 중 어느 하나;를 포함함으로써, 상기 촉매에 의해 중합성 단량체가 중합될 수 있는 것을 특징으로 하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  10. 폴리카르복실산 및 물의 존재 하에서 경화 가능한 글라스 분말의 표면을 고분자 재료로 코팅하는 단계; 및
    표면이 고분자 재료로 코팅된 상기 글라스 분말을 포함하는 조성물(A)을 물의 존재 하에서 폴리카르복실산을 포함하는 조성물(B)과 혼합하는 단계;를 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법.
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