KR102187414B1 - 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쉐이드 가이드의 표준 색상에 대응하는 지르코니아 분말을 사용함으로써 자연치에 근접한 품질의 어버트먼트를 간편하게 제공할 수 있음과 동시에 광택에 의해 빛이 반사되어 디지털 스캐닝이 어려웠던 티타늄 어버트먼트의 문제점을 완벽하게 극복하고, 덧붙여 전반적인 가공방식을 개선하여 어버트먼트의 내구성을 적극 향상시킬 수 있는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법에 관한 것으로, 지르코니아를 나노 크기의 입자로 분쇄하는 주원료 준비단계(S10);와, 주원료에 적어도 하나 이상의 화학물질이 혼합된 화합물질과 색조안료의 혼합으로 이루어진 레진색상용액을 교반함으로써 주원료를 색상별로 준비하는 주원료 착색단계(S20);와, 성형장치에 주원료를 투입하여 성형체를 획득하는 성형체 생성단계(S30);와, 성형체를 1차 하소한 후 3~4시간 동안 노냉하는 1차 열처리단계(S40);와, 1차 하소과정에서 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 용융 침투시켜 복합 성형체를 형성하는 2차 열처리단계(S50);와, 복합 성형체의 상단에 픽스츄어와의 결합이 유도되는 체결볼트를 삽입하기 위한 결합공을 천공하는 결합공 형성단계(S60);로 구성된다.

Description

디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트 및 이의 제조방법{Zirconia Abutment Product Method}

본 발명은 픽스츄어와 크라운의 연결을 주도하면서 크라운의 삽입 위치와 높이, 각도를 제시하는 어버트먼트와 관련된 기술사상을 개진한 것으로, 더욱 상세하게는 쉐이드 가이드의 표준 색상에 대응하는 지르코니아 분말을 사용함으로써 자연치에 근접한 품질의 어버트먼트를 간편하게 제공할 수 있음과 동시에 광택에 의해 빛이 반사되어 디지털 스캐닝이 어려웠던 티타늄 어버트먼트의 문제점을 완벽하게 극복하고, 덧붙여 전반적인 가공방식을 개선하여 어버트먼트의 내구성을 적극 향상시킬 수 있는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

통상 어버트먼트란 임플란트를 구성하는 요소 중 일부로써 치조골에 식립된 픽스츄어에 수직으로 결합하여 크라운의 체결을 유도하면서 치조골과 픽스츄어 간의 골 유착이 진행되는 동안 세균이나 이물질이 잇몸으로 침투하는 것을 방지한다.

상기와 같이 환자의 상실된 치아를 복원하는 과정에서 막중한 임무를 수행하는 어버트먼트는 그 기능을 더욱 향상시키기 위해 다양한 노력이 기울여지고 있으며, 이러한 노력의 결과 중 일례로 공개특허공보 제10-2016-0039616호 "치과용 임플란트"가 게재되어 있다.

해당 기술은 크라운이 픽스츄어와 어버트먼트에 걸쳐지면서 결합됨에 따라 크라운에 인가되는 외력이 픽스츄어와 어버트먼트로 분산을 유도하여 내구성이 향상되고, 외력에 의한 크라운의 회전을 방지하여 스크류의 풀림 현상이 차단됨에 따라 크라운의 안정적인 결합이 보장된다.

상기와 같이 어버트먼트와 관련된 종래기술 중 다른 일례로 등록특허공보 제10-0997553호 "일체형 임플란트"가 게재되어 있으며, 해당 기술은 픽스츄어와 어버트먼트를 일체로 제작함으로써 시술과정이 간소화되고 이로부터 시술시간을 단축할 수 있는 기술이다.

더불어, 상기 기술은 픽스츄어와 어버트먼트가 일체로 구성됨에 따라 환자의 구강형태에 맞춰 높이 조절이 불가능한 구조적 한계를 극복하기 위해 어버트먼트로부터 연장 결합이 가능한 보철연장부를 별도로 제안한다.

한편, 상기의 종래기술들을 비롯하여 근래에 제공되고 있는 어버트먼트는 외력에 의한 파손에 대비하여 강도가 우수한 티타늄 소재를 주로 사용하고 있으나, 티타늄 소재의 특성상 생체 친화력이 저조하여 시술 후 오랜 힐링 타임이 요구되고, 자체적인 광택으로 빛이 반사되어 디지털 스캐닝에 다소 어려움이 있었다.

결과적으로 손실된 치아를 대체할 수 있도록 목적에 부합하는 성능이 적극적으로 우수하여 짐은 물론, 자연치와 근접한 색상을 유지하면서 디지털 스캐닝에 적합한 무광택 소재의 지르코니아 어버트먼트를 제조할 수 있는 기술이 절실하게 요구되고 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2016-0039616호 "치과용 임플란트" 대한민국등록특허공보 제10-0997553호 "일체형 임플란트"

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 티타늄 소재가 가진 광택에 의해 빛이 반사되어 디지털 스캐닝에 많은 차질을 빚었던 기존의 기술사상에서 벗어나 생체친화적이면서 무광택의 소재를 사용함에 따라 기존의 문제점을 극복하면서 저작활동으로 많은 부아가 작용하는 대체 치아의 사용성을 고려하여 우수한 강도를 가진 어버트먼트를 제조할 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이 주된 해결과제이다.

또한, 본 발명은 환자의 상실된 치아에 대응하는 색상의 어버트먼트 제조방법을 제공함으로써 환자의 만족감을 충족시킴은 물론 적어도 하나 이상의 색상을 쉐이드 가이드의 표준 양식에 맞춰 구분 제공하여 시술의 편리함 신속성이 제공되는 어버트먼트의 제조방법을 제공하는 것이 다른 해결과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트 및 이의 제조방법은 다음과 같다.

본 발명이 제안하는 어버트먼트의 제조방법은 지르코니아를 나노 크기의 입자로 분쇄하는 주원료 준비단계(S10);와, 주원료에 적어도 하나 이상의 화학물질이 혼합된 화합물질과 색조안료의 혼합으로 이루어진 레진색상용액을 교반함으로써 주원료를 색상별로 준비하는 주원료 착색단계(S20);와, 성형장치에 주원료를 투입하여 성형체를 획득하는 성형체 생성단계(S30);와, 성형체를 1차 하소한 후 3~4시간 동안 노냉하는 1차 열처리단계(S40);와, 1차 하소과정에서 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 용융 침투시켜 복합 성형체를 형성하는 2차 열처리단계(S50);와, 복합 성형체의 상단에 픽스츄어와의 결합이 유도되는 체결볼트를 삽입하기 위한 결합공을 천공하는 결합공 형성단계(S60);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화합물질은 Base water을 비롯하여 Iron(III) nitrate nonahydrate와, Nickel(II) chloride hexahydrate와, Sodium silicate와, Manganese(II) Nitrate Hexahydrate와, Chromium(III) nitrate nonahydrate와, Erbium(III) nitrate pentahydrate와, Copper(II) nitrate trihydrate와, Bismuth(III) nitrate pentahydrate와, Nitric acid 60%와, Polyethylene glycol #200 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 Base water는 생수와, 폴리에틸렌글리콜200(PEG #200)과, 60% 질산을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 색조안료는 검정색, 파란색, 노란색, 오렌지색, 빨간색, 초록색으로 구성된 덴탈용 잉크를 적어도 하나 이상 서로 혼합함으로써 쉐이드 가이드의 색상 코드에 대응하는 Classic brushing liquid와, Classic dipping liquid와, VITA 3D Master liquid로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 결합공 형성단계(S60)는 복합 성형체의 상단에 카운터 보어 형상의 결합공을 천공하는 결합공 천공단계(S61);와, 환자의 잇몸 치유를 도모하기 위한 덴탈분말을 제조하는 덴탈분말 제조단계(S62);와, 결합공의 내경에 덴탈분말을 0.05mm의 두께로 도포하는 덴탈분말 코팅단계(S63);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덴탈분말 제조단계(S62)는 묽은 염산과 고로쇠 수액으로 이루어진 혼합물을 직류전압과 전류를 공급함으로써 촉매반응을 유발하여 전해수(HOCl)로 변환하는 전해수 획득단계(S62-1);와, 획득한 전해수에 지르코니아 나노분말과 트리암시놀론아세토니드 및 자일리톨 분말을 혼합하고, 건조 후 분말형태로 가공하는 덴탈분말 형성단계(S62-2);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덴탈분말 코팅단계(S63)는 체결볼트에 형성된 나사산에 대응하여 역방향의 나선 패턴으로 도포함으로써 체결볼트의 억지끼움을 유발하여 상호간 결합력을 향상시키면서 체결볼트의 나사산이 코팅된 덴탈분말을 절삭시켜 환자의 잇몸에 도포되게 함으로써 잇몸에 도포된 덴탈분말이 수술부위의 치유를 촉진시켜 힐링 타임이 감소되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 복합 성형체의 표면 전체를 무광(無光)이 되도록 후처리 가공하는 표면 처리단계(S70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 표면 처리단계(S70)는 샌딩 처리로 표면 전체에 거칠기를 부여하여 난반사에 기인한 스캔의 정확성이 확보되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 표면 처리단계(S70)는 불투명 리퀴드의 도포 후 열처리를 통한 표면의 무광(無光) 형성에 기인하여 스캔의 정확성이 확보되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 불투명 리퀴드는 증류수 78~89 중량%와, 규산나트륨용액 9~18 중량%에 볼클레이 1~2 중량%와, 벤토나이트 1~2 중량%의 혼합액인 것을 특징으로 한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 무광택의 지르코니아 소재를 이용하여 어버트먼트를 제조함으로써 디지털 스캐닝을 이용한 다양한 식립 정보 제공이 이루어짐에 따라 시술의 정확성이 향상되어 우수한 품질의 시술 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지르코니아를 이용하여 어버트먼트를 제조함에 따라 지르코니아가 가진 취성, 인성, 내충격성, 치조골과의 유착성, 생체친화력 등 덴탈부재로써의 뛰어난 기능을 제공할 수 있으며, 특히 레진색상용액을 이용하여 쉐이드 가이드의 표준 양식에 맞춰 어버트먼트를 제공함으로써 환자의 시술 조건에 따른 신속한 응대가 간편하게 이루어져 쾌적한 시술 환경을 조성할 수 있는 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명은 CAD/CAM의 기술력 한계에 부딪혀 어버트먼트의 초소형 가공이 불가능함에 따라 티타늄으로 제작할 수 밖에 없었던 기존의 기술력에서 벗어나, 지르코니아를 나노 크기로 분쇄한 후 이를 습식 CIP 공법으로 성형하는 방식을 제안함으로써 동종 업계 발전에 기여할 수 있는 또 다른 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 어버트먼트에 형성된 결합공에 덴탈분말을 도포함으로써 체결볼트와의 억지끼움을 유발시켜 픽스츄어와 크라운의 견고한 결합을 유도함은 물론 체결볼트의 나사산이 결합공에 도포된 덴탈분말을 절삭함에 따라 덴탈분말이 환자의 잇몸으로 낙하하여 잇몸의 치유를 도모함으로써 힐링 타임을 적극적으로 단축시킬 수 있는 또 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명은 대체로 생체친화적인 소재를 사용함으로써 수술후 잇몸이 치유되는 시간을 적극적으로 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 색상과 강도가 자연치와 유사하여 이물감을 최소화할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 강화 지르코니아 어버트먼의 제조과정을 단계별로 순차 나열한 플로차트.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 픽스츄어와 크라운의 연결을 주도하면서 크라운의 삽입 위치와 높이, 각도를 제시하는 어버트먼트와 관련된 기술사상을 개진한 것이다.

무엇보다, 본 발명은 쉐이드 가이드의 표준 색상에 대응하는 지르코니아 분말을 사용함으로써 자연치에 근접한 품질의 어버트먼트를 간편하게 제공할 수 있음과 동시에 광택에 의해 빛이 반사되어 디지털 스캐닝이 어려웠던 티타늄 어버트먼트의 문제점을 완벽하게 극복하고, 덧붙여 전반적인 가공방식을 개선하여 어버트먼트의 내구성을 적극 향상시킬 수 있는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트 및 이의 제조방법에 관련됨을 주지한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 강화 지르코니아 어버트먼의 제조과정을 단계별로 순차 나열한 플로차트이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명이 제안하는 지르코니아 어버트먼트의 제조방법으로는 지르코니아 분말을 성형장치에 장입하여 기설정된 형상으로 성형한 후 반복적인 열처리를 거쳐 제조되는 것으로써 특히, 지르코니아를 나노 크기의 입자로 분쇄하는 주원료 준비단계(S10);와, 주원료에 적어도 하나 이상의 화학물질이 혼합된 화합물질과 색조안료의 혼합으로 이루어진 레진색상용액을 교반함으로써 주원료를 색상별로 준비하는 주원료 착색단계(S20);와, 성형장치에 주원료를 투입하여 성형체를 획득하는 성형체 생성단계(S30);와, 성형체를 1차 하소한 후 3~4시간 동안 노냉하는 1차 열처리단계(S40);와, 1차 하소과정에서 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 용융 침투시켜 복합 성형체를 형성하는 2차 열처리단계(S50);와, 복합 성형체의 상단에 픽스츄어와의 결합이 유도되는 체결볼트를 삽입하기 위한 결합공을 천공하는 결합공 형성단계(S60);로 구성된다.

상기 주원료 준비단계(S10)는 지르코니아를 분말 형태로 분쇄한 후 기계적 및 광학적 특성이 향상될 수 있도록 가공하는 단계로써, 더욱 상세하게는 본 발명이 제안하는 지르코니아는 인성값이 가장 우수한 3mol% Y₂O₃-1.5mol% Nb₂O_{5 -}95.5mol% ZrO₂를 사용하며, 이러한 지르코니아를 1050~1150℃에서 3~4시간 동안 하소한 후 어트리션 밀로 20~30분간 분쇄한다.

그리고 평균 입경이 2.5~3.0㎛이 되도록 분쇄한 알루미나를 지르코니아의 첨가량에 맞추어 20~24시간 동안 습식 혼합함으로써 지르코니아가 갖지 못한 성능이나 미흡한 성능을 향상시켰다. 예컨대 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면 지르코니아 분말 70~80 중량%와, 알루미나 분말 20~30 중량%로 혼합하는 것이 지르코니아의 자체 성능을 퇴색되지 않으면서 알루미나의 성능을 부여할 수 있는 가장 바람직한 조건이다.

상기 지르코니아는 생체친화적인 성능에 기인하여 시술 후 잇몸이 치유되는 시간을 적극적으로 단축할 수 있음과 더불어, 자체적으로 투광도가 낮기 때문에 타 소재에 비해 디지털 스캐닝을 원활하게 진행할 수 있다. 또한, 상기 지르코니아는 자연치아와 유사한 수준의 색상과 강도로 이루어져 시술후 일상생활에서의 이물감을 최소화할 수 있기 때문에 어버트먼트로의 소재로 탁월하다.

다른 한편으로 본 발명의 어버트먼트는 지르코니아 또는 메탈 등 단일 소재만으로 제작되거나 또는 지르코니아와 메탈을 비롯하여 어버트먼트로 제작 가능한 모든 물질 중에서 적어도 하나 이상의 물질을 혼용하여 제작될 수도 있다.

바람직하게는 메탈로 이루어진 픽스츄어와 결합하는 어버트먼트의 하부영역은 픽스츄어와 동일한 소재인 메탈로 구성하고, 세라믹으로 이루어진 크라운과 결합하는 어버트먼트의 상부영역은 크라운과 동일한 소재인 세라믹 즉, 지르코니아로 구성한다. 상기와 같이 어버트먼트의 하부영역과 상부영역을 픽스츄어와 크라운에 맞춰 동질의 소재로 구성함에 따라 상호 간 색상 겹침에 따른 발 색의 오차가 적극적으로 감소함은 물론 결합력과 내구성이 향상된다.

당연하게도 지르코니아로 이루어진 픽스츄어를 사용할 경우 어버트먼트의 하부영역은 지르코니아로 구성될 수 있고, 메탈소재로 이루어진 크라운을 사용할 경우 어버트먼트의 상부영역은 메탈소재로 구성될 수 있다.

덧붙여, 상기 소재 선택은 어버트먼트에만 국한하는 것이 아닌, 픽스츄어와 크라운의 소재로 지르코니아와 메탈소재가 혼용되어 제조될 수 있다.

아래에는 소재의 구성에 따른 지르코니아의 성능을 비교 분석한 것이다.

1. 지르코니아의 가공에 따른 성능 비교.

- 시편1: 일반적인 지르코니아 블록.

- 시편2: 3mol% Y₂O₃-1.5mol% Nb₂O_5-95.5mol% ZrO₂를 1050~1150℃에서 3~4시간 동안 하소한 후 어트리션 밀로 20~30분간 분쇄하여 가압한 블록.

- 측정 방법: 지르코니아의 가공에 따른 성능을 비교하기 위하여 소재 자체의 특성과 각 소재를 이용하여 어버트먼트를 제조한 뒤 치조골 및 픽스츄어와의 결합에 대한 기계적 특성을 모두 실험대상에 포함.

<소재의 가공법 및 구성에 따른 성능비교표>

실험 결과 시편1의 자체 특성은 취성 84.53%, 인성 75.68%, 내충격성 80.22%, 유착성 89.18%, 생체친화성 90.53%로 측정되었고, 시편2의 자체 특성은 취성 92.25%, 인성 78.69%, 내충격성 81.42%, 유착성 93.75%, 생체친화성 91.44%로 측정되었는바, 시편2는 시편1에 비해 모든 특성이 약 4 내지 5% 가량 성능이 향상됨을 알 수 있었으며, 결합력, 내구성, 안정성 등의 기계적 특성 역시 시편2가 시편1에 비해 매우 우수한 성능을 나타내었다.

더불어 상기 시편1과 시편2의 수축률을 측정한 결과, 시편2는 시편1에 비해 약 2% 이상의 수축률이 감소하였음을 알 수 있었다.

2. 지르코니아와 알루미나 혼합량에 따른 강도 및 인성 비교

- 실험 방법: 3mol% Y₂O₃-1.5mol% Nb₂O_5-95.5mol% ZrO₂를 1050~1150℃에서 3~4시간 동안 하소한 후 어트리션 밀로 20~30분간 분쇄한 지르코니아 분말과 평균 입경이 2.5~3.0㎛이 되도록 분쇄한 알루미나 분말의 함량을 각기 달리하여 강도 및 인성을 실험

- 시편 1: 지르코니아 분말 100 중량%

- 시편 2: 지르코니아 분말 90 중량% + 알루미나 10 중량%

- 시편 3: 지르코니아 분말 80 중량% + 알루미나 20 중량%

- 시편 4: 지르코니아 분말 70 중량% + 알루미나 30 중량%

- 시편 5: 지르코니아 분말 60 중량% + 알루미나 40 중량%

<알루미나의 함량에 따른 지르코니아의 강도 및 인성 비교 그래프>

상기 표 2와 같이 본 발명은 알루미나의 함량이 0%에서 40%까지 각각 첨가된 지르코니아의 강도와 인성을 측정하여 값으로 환산한 후 이를 그래프로 나타내어 비교하였다. 상기 그래프에서도 알 수 있듯이 강도 값은 알루미나량이 40wt% 첨가될 때까지 오차범위 내에서 일정한 값을 유지하였으나 인성 값은 알루미나량이 30wt%부터 감소하기 시작하였다.

상기와 같은 다양한 실험을 바탕으로 알루미나가 20~30% 첨가되었을 때 강도 및 인성이 가장 활성화된다는 결과를 도출할 수 있었으며, 이에 따라 본 발명에서는 지르코니아 분말 70~80 중량%와, 알루미나 분말 20~30 중량%로 혼합하는 것을 바람직한 비율로 채택하였다.

상기 주원료 착색단계(S20)는 주원료에 쉐이드 가이드의 표준 양식에 맞는 색상을 부여하는 단계로써 이러한 색상은 본 발명이 제안하는 레진색상용액을 상기 주원료 준비단계(S10)에서 획득한 주원료와 혼합함으로써 발현된다.

상기 레진색상용액이란 적어도 하나 이상의 화학물질이 혼합된 화합물질과 색조안료의 혼합으로 이루어진 것으로, 여기에서 화학물질은 아래 표 3과 같다.

<레진색상용액을 구성하는 화학물질 리스트>

상기 표 3과 같이 본 발명의 레진색상용액을 구성하는 화학물질은 Base water를 비롯하여 Iron(III) nitrate nonahydrate와, Nickel(II) chloride hexahydrate와, Sodium silicate와, Manganese(II) Nitrate Hexahydrate와, Chromium(III) nitrate nonahydrate와, Erbium(III) nitrate pentahydrate와, Copper(II) nitrate trihydrate와, Bismuth(III) nitrate pentahydrate와, Nitric acid 60%와, Polyethylene glycol #200로 구성되며, 상기 화학물질을 적어도 하나 이상 혼합하여 화합물질을 생성한다.

여기에서 상기 Base water는 생수와, 폴리에틸렌글리콜200(PEG #200)과, 60% 질산을 혼합하여 이루어진 것이다.

상기 색상안료는 검정색, 파란색, 노란색, 오렌지색, 빨간색, 초록색으로 구성된 덴탈용 잉크를 적어도 하나 이상 서로 혼합한 것으로, 본 발명에서 검정색은 '화신검정잉크'를 사용하고, 파란색은 'op blue 283L'를 사용하며, 노란색은 'op yellow 984L를 사용하고, 오렌지색은 'op orange 585L'를 사용하며, 빨간색은 'op red 183L'를 사용하고, 초록색은 'op green 483L'를 사용한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 화합물질과 색조안료를 조건에 맞춰 혼합함으로써 쉐이드 가이드의 색상 코드에 대응하는 Classic brushing liquid와, Classic dipping liquid와, VITA 3D Master liquid를 생성할 수 있다.

아래 실시예 1은 본 발명이 제안하는 Classic brushing liquid의 참고표이고, 실시예 2는 Classic dipping liquid의 참고표이고, 실시예 3은 VITA 3D Master liquid의 참고표이다.

<Classic brushing liquid>

<Classic dipping liquid>

<VITA 3D Master liquid>

상기 실시예 1과 실시예 2 및 실시예 3을 기반으로 본 발명의 레진색상용액은 아래와 같은 레시피로 제조된다.

- Base water: 생수 1000ml + PEG#200 100g + 60%질산 2g

- Gray violet: Base water 1000ml + Mn 1g + 화신검정잉크 4g

- Blue: Base water 1000ml + Cu 3g + op blue 283L 0.25g

- Orange yellow: Base water 1000ml + Fe 80g + op yellow 984L 0.5g

- Brown: Base water 1000ml + Fe 4g + Cr 4g + op orange 585L 0.5g

- Whites: 생수 900ml + Na₂SIO₃ 100g + op red 183L 0.5g

- White plus: 생수 800ml + Na₂SIO₃ 200g + op red 183L 0.5g

- Ice blue: Base water 1000ml + Cr 0.25g + Cu 1.575g + op blue 283L 0.1g

- Ice gray: Base water 1000ml + Mn 0.07g + Fe 0.8g + Cr 0.8g + Cu 0.6g op green 483L 0.25g

- Enamel: Ice gray 1000ml + Ice blue 1000ml + op green 483L 0.15g

- Dark blue: Base water 1000ml + Cu 6g + Mn 1.2g + Cr 5g + op blue 283L 0.5g

- Dark gray: Base water 1000ml + Cu 3.6g + Mn 2g + Cr 4g + 화신검정잉크 4g

- Orange brown: Base water 1000ml + Fe77 + Cr 6g + op orange 585L 0.5g

- Fluorescence: 생수 780ml + 60%질산 20g + Bi(Bi는 질산으로 융용하여 사용) 4g

- Pink: Base water 1000ml + Er 200g

- 창스 핑크: Base water 1000ml + Er 600g

상기 성형체 생성단계(S30)는 레진색상용액에 의해 쉐이드 가이드의 표준 양식에 맞춰 색상이 각각 부여된 주원료를 성형장치에 장입한 후 이를 가압하여 어버트먼트의 형태로 성형하는 단계이다.

여기에서 성형장치는 가압방식, 사출방식 등 종류에 상관없이 작업자가 추구하는 형상으로 가공할 수 있는 모든 장비를 포함하되, 본 발명에서는 정밀성은 물론 지르코니아의 우수한 성능을 적극 보존할 수 있는 Wet CIP(Wet Process Cold Isotropic Pressure) 방식을 올바른 실시 예로 채택하였다.

상기 습식 CIP 방식은 고무 몰드에 투입된 원료의 육면을 모두 가압하는 가공법의 특성상 균일한 밀도와 고압의 성형압으로부터 정밀한 형상은 물론 내구성이 적극 향상된 제품을 획득할 수 있다.

상기 Wet CIP 장치는 고무몰드에 분말을 장입한 후 성형용기 내의 액중에 침지하여 가압성형하는 장치로써 몰드의 상·하 개구단을 각 부의 커버로 전면 폐쇄한 상태에서 압력 포트가 제공하는 압력 매체를 통해 소요의 성형압에 한하여 등방압 가압방식으로 고무 몰드에 장입된 성형 분말을 기 설정된 형태로 성형하는 구조이다. 이때 프레스 프레임에 의해 가압축력을 받게 되고, 가압 성형 후에는 압력 포트에서 압력매체를 유출시켜 대기압까지 감압하여 최종 성형이 이루어진다.

상기 성형체 생성단계(S30)는 어버트먼트를 제조하기 위해 작업자가 원하는 어버트먼트의 외형으로 형성할 수 있도록 성형공간을 생성하는 성형부 생성단계(S31)와, 성형부에 지르코니아 분말을 장입하는 원료 장입단계(S32)와, 금형으로 원료를 가압하는 성형체 성형단계(S33)로 이루어진다.

상기 성형부 생성단계(S31)는 몰드에 어버트먼트의 외형과 대응하는 형태의 성형부를 생성하는 단계로써 여기에서 몰드란 부품 등을 수지 속에 메워 넣고 굳인 것으로 습기나 진동에 의한 열화나 고장의 발생을 방지하는 것에 목적이 있으며 폴리에스테르 등의 주형 수지를 사용하는 것이 특징이다. 특히, 본 발명에서는 고무, 실리콘 등을 소재로 한 탄성몰드를 사용하며, 그 이유로는 탄성몰드가 온도에 강하고 정밀한 성형이 간단하며 성형 작업 후 성형품의 이탈이 수월한 장점이 있기 때문이다. 예컨대 본 발명에서 제조하는 어버트먼트는 픽스츄어와 크라운을 상호 연결하기 위해 정밀성이 요구되는 매우 중요한 구성품으로써 정밀가공에 탁월한 탄성몰드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 원료 장입단계(S32)는 지르코니아 분말을 몰드에 형성된 성형부에 장입하는 단계이고, 상기 성형체 성형단계(S33)는 지르코니아 분말에 삼산화이트륨(Y₂O₃)으로 구성된 안정제를 첨가한 뒤, 140~150MPa의 압력으로 가압성형하는 단계이다.

상기 1차 열처리단계(S40)는 성형체 생성단계(S30)로부터 가압 성형된 성형체를 1차 하소한 뒤 노냉하는 단계로써 가압 성형된 성형체를 전기로에 넣어 9~10℃/min의 승온속도로 1100~1120℃까지 승온한 후 2~3시간 동안 노냉하는 과정을 거친다.

상기 2차 열처리단계(S50)는 1차 하소에 의해 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 섞어 바른 다음 2차 하소한 후 유리 분말을 성형체로 용융 침투시켜 복합 성형체를 형성하는 단계로써, 1차 열처리에 의해 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 섞어 바른 뒤, 25~30℃/min의 승온속도로 1050~1100℃까지 승온한 후 3~4시간 동안 유지하여 유리 분말이 성형체로 완전히 용융 침투되어 복합 성형체가 형성된다.

상기 복합 성형체에 사용된 함침용 유리는 La₂O₃-Al₂O₃-SiO₂계 알루미나 및 지르코니아 침투용 유리로써 지르코니아 70~80중량%와, 알루미나 20~30 중량%의 조성에 맞추어 중량비로 혼합하였다.

여기에서 알루미나 유리 제조방법은 칭량(秤量)한 분말들을 마모 유발을 이용하여 건식 혼합한 후 백금 가열로에 장입하여 전기로에서 1300~1400℃로 1~2시간 용융한다. 그리고 용융액을 수냉(水冷)한 다음 이를 프리트(frit)하여 디스크 밀로 분쇄한 뒤 100 메쉬를 전통하여 제조한다.

아래는 통상적인 기술로 1차 열처리로 제작된 어버트먼트의 특성과 본 발명의 기술로 1차 및 2차 열처리로 제작이 완료된 어버트먼트의 특성을 비교 분석한 표이다.

비교 항목은 다양한 특성 중 임플란트 기능에 한해서 취성, 인성, 내충격성, 유착성, 생체친화성을 측정하였으며, 항목별로 최대 100%를 기준으로 산출한 값을 나타내었다.

<일반 성형체와 복합 성형체의 특성 비교표>

상기 표 4와 같이 일반 성형체는 취성이 92.25%, 인성이 78.69%, 내충격성 81.42%, 유착성 93.75%, 생체친화성 91.44%로 임플란트를 구성하기 위한 최소 조건을 충족할 만한 수치가 측정되었다.

다만, 본 발명의 1차 및 2차 열처리로 제조된 복합 성형체는 취성 93.12%, 인성 85.13%, 내충격성 81.75%, 유착성 98.21%, 생체친화성 93.93%로 일반 성형체에 비해 각 항목별로 약 3~4% 가량 기능이 향상되어 임플란트를 구성하기 위한 최적의 조건을 충족하였음을 알 수 있다.

상기 결합공 형성단계(S60)는 복합 성형체의 상단에서 중심부를 기점으로 수직으로 원형의 홀을 관통 형성시키는 단계로써 카운터 보어의 형상으로 이루어진 결합공을 형성시키는 가공단계이다.

상기 결합공 형성단계(S60)는 복합 성형체의 상단에 카운터 보어 형상의 결합공을 천공하는 결합공 천공단계(S61);와, 환자의 잇몸 치유를 도모하기 위한 덴탈분말을 제조하는 덴탈분말 제조단계(S62);와, 복합 성형체의 내경에 덴탈분말을 0.05mm의 두께로 도포하는 덴탈분말 코팅단계(S63);로 구성된다.

상기 결합공 천공단계(S61)에서 결합공이란 환자의 치조골과 픽스츄어의 골 유착이 성공적으로 완료된 후 픽스츄어에 크라운의 결합을 위해 체결볼트를 삽입하는데, 이때 체결볼트가 크라운에서부터 어버트먼트를 관통하여 픽스츄어에 도달할 수 있도록 체결볼트의 경로를 제공하는 홀을 의미한다.

한편, 본 발명의 결합공은 카운터 보어의 형상을 채택하였으며, 카운터 보어란 볼트의 나사부를 관통시키는 관통홀 및 관통홀의 동심원 상에서 볼트의 머리 부분과 대응하는 직경의 함몰구가 더 형성되어 볼트 머리가 가공물의 내부로 완전 장입 안착되게 함으로써 각종 외력으로부터 볼트를 안전하게 보호하면서 시각적으로 미려함을 유도하는 장점을 가지고 있다.

상기와 같이 카운터 보어의 형상으로 이루어지는 결합공은 안정적이고 견고한 결합력을 도모하며 체결볼트가 외부로 노출되지 않아 크라운의 간섭을 예방할 수 있다.

상기 덴탈분말 제조단계(S62)는 결합공의 내경에 코팅시켜 거칠기를 표현하기 위한 소재를 제조하기 위한 단계로써 상술한 바와 같이 상기 덴탈분말은 결합공의 내경 표면을 거칠게하여 체결볼트의 억지끼움을 유발시켜 어버트먼트와 픽스츄어의 결합력을 증대시키는 목적이 있으며, 더불어 체결볼트가 삽입되면서 체결볼트의 나사산이 코팅된 덴탈분말 일부를 절삭하여 환자의 잇몸으로 낙하시킴에 따라 낙하된 덴탈분말이 수술부위의 치유를 촉진시켜 힐링 타임을 감소시키는 다른 목적이 있다.

상기 덴탈분말은 묽은 염산과 고로쇠 수액으로 이루어진 혼합물을 직류전압과 전류를 공급함으로써 촉매반응을 유발하여 전해수(HOCl)로 변환하는 전해수 획득단계(S62-1);와, 획득한 전해수에 지르코니아 나노분말과 트리암시놀론아세토니드 및 자일리톨 분말을 혼합하고, 건조 후 분말형태로 가공하는 덴탈분말 형성단계(S62-2);로 제조된다.

상기 전해수 획득단계(S62-1)에서 묽은염산은 살균효과가 매우 뛰어나 주로 병원등의 의료기관에서 살균 또는 소독제로 사용되며, 상기 고로쇠 수액은 묽은염산에 전기분해를 촉진시키기 위한 전해력 부여를 목적으로 한다.

상기 고로쇠 수액은 고로쇠 나무에서 추출한 수액으로써 자체적으로 칼륨과 마그네슘, 칼슘, 각종 무기질이 풍부하여 잇몸의 치유를 촉진시키는 첫번째 목적과, 묽은 염산이 가진 산성 성분이 환자의 구강에 적용 가능할 수준으로 중화시키는 두번째 목적과, 고로쇠 수액에 소정의 염분을 첨가하여 전해성을 적극 향상시키는 세번째 목적이 있다.

상기 덴탈분말 형성단계(S62-2)에서 지르코니아 나노분말은 생체친화적인 성분이 픽스츄어와 치조골의 골 유착을 촉진시키면서 체결볼트와 픽스츄어 간 나사 결합의 틈새로 진입하여 불특정하게 부착됨에 따라 더욱 견고한 결합력을 도모한다.

상기 덴탈분말 형성단계(S62-2)에서 트리암시놀론아세토니드는 구내염 치료제의 하나로써 지르코니아 나노분말과 동반하여 픽스츄어와 치조골의 골 유착을 촉진시킴은 물론 픽스츄어의 시술을 위해 절개된 잇몸을 신속하게 치유될 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.

상기 덴탈분말 형성단계(S62-2)에서 자일리톨 분말은 픽스츄어와 치조골 간 골 유착이 이루어지는 과정에서 세균의 침투를 차단하고, 특히 전해수에 함유된 묽은 염산의 산성 성분을 억제하는 역할을 수행한다.

이하 본 발명이 제안하는 덴탈분말의 성능과 효능을 입증하기 위해 천연덴탈분말이 도포된 어버트먼트와 일반 어버트먼트를 환자에게 시술한 후 힐링 타임을 비교 분석하였다.

- 실험방법: 임플란트 시술이 필요한 실험자 20명을 대상으로 10명에게는 아래 시편1을 이용하여 시술하고, 나머지 10명에게는 시편2를 이용하여 시술하였다. 그리고 시술이 끝난 시점을 기준으로 5일 간격으로 2개월간 환자의 잇몸 상태를 측정한 후 값으로 환산하여 표 4와 같이 그래프로 나타내었다.

- 시편1: 일반 어버트먼트

- 시편2: 덴탈분말이 도포된 어버트먼트

<시간 경과에 따른 잇몸의 치유량을 나타낸 비교 그래프>

상기 표 4에서 '×'표시는 덴탈분말이 함유되지 않은 일반 어버트먼트인 시편1이고, '●'표시는 덴탈분말이 함유된 어버트먼트인 시편2에 관한 그래프이다.

결과는 예상했던 바와 같이 덴탈분말이 함유된 시편2의 어버트먼트로 시술받았던 10명의 실험자 모두 덴탈분말이 함유되지 않은 시편1의 어버트먼트로 시술받았던 10명의 실험자보다 월등한 회복속도를 보이며, 몇몇의 실험자는 2개월이 채 되기 전에 완치가 되었다.

반면, 시편1의 어버트먼트로 시술받은 10명의 실험자는 대체로 2개월이 지났음에도 불구하고 시술부위가 완벽하게 치유되지 않았으며, 일부 실험자는 실험 진행 중에도 지속적인 통증을 호소하였다.

결과적으로 덴탈분말이 함유된 어버트먼트가 환자의 치조골에 반응하여 힐링 타임을 단축시키고 해당 시술 부위의 건강을 개선시켜주는 탁월한 효과가 있었다.

상기 덴탈분말 코팅단계(S63)는 덴탈분말을 결합공의 내경에 도포하여 다양한 형상의 표면 거칠기를 형성시키는 단계로써 특히 본 발명에서는 체결볼트에 형성된 나사산에 대응하여 역방향의 나선 패턴으로 도포하는 방식을 제안한다.

상기 체결볼트의 나사선과 대응하여 역방향의 나선 패턴으로 도포된 덴탈분말은 체결이 완료된 체결볼트의 나사선과 상호 교차되고, 체결볼트의 나사선과 덴탈분말의 나선 패턴이 서로 맞물리면서 가압력이 발생하여 체결볼트와 어버트먼트간의 억지끼움에 의한 긴밀하면서도 견고한 결합력이 구현된다.

또한, 체결볼트의 나사선이 삽입 체결될 때 덴탈분말의 나선 패턴을 교차하면서 진입함에 따라 나선 패턴의 절삭량에 비례하여 환자의 잇몸으로 낙하하는 덴탈분말량을 증가시켜 힐링 타임의 감소가 유도된다.

한편, 상기 복합 성형체는 표면 전체가 무광(無光)이 되도록 후처리 가공하는 표면 처리단계(S70);를 더 포함하며, 상기 표면 처리단계는 샌딩 처리방법이나 불투명 리퀴드 용액 도포방법 중 어느 하나의 방법이 선택된다.

상기 샌딩 처리방법은 복합 성형체의 표면을 50㎛ 크기의 알루미나 옥사이드(Al2O3)를 이용하여 4bar의 압력으로 샌딩한 후 스팀 크리너를 분사하여 불순물을 제거한다. 이러한 과정을 거친 복합 성형체의 표면은 거칠기가 부여되어 크라운과의 물리적 결합력이 증가됨과 더불어, 난반사가 발생하게 되므로 광택이 제거되어 무광 효과에 의한 3D 디지털 스캐닝이 원활하게 이루어진다.

상기 불투명 리퀴드 용액 도포방법은 복합 성형체의 표면에 불투명 리퀴드 용액을 도포한 후 열처리하여 무광(無光) 형성시킨다. 여기에서 상기 불투명 리퀴드는 증류수 78~89 중량%와, 규산나트륨용액 9~18 중량%에 볼클레이 1~2 중량%와, 벤토나이트 1~2 중량%로 이루어진 혼합액을 사용한다. 이러한 과정을 거친 복합 성형체의 표면은 불투명 리퀴드 용액에 의해 난반사가 발생하게 되므로 광택이 제거되어 무광 효과에 의한 3D 디지털 스캐닝이 원활하게 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 강화 지르코니아 어버트먼트는 무광택의 지르코니아 소재를 이용하여 어버트먼트를 제조함으로써 디지털 스캐닝을 이용한 다양한 식립 정보 제공이 이루어짐에 따라 시술의 정확성이 향상되어 우수한 품질의 시술 서비스를 제공할 수 있으며, 지르코니아를 이용하여 어버트먼트를 제조함에 따라 지르코니아가 가진 취성, 인성, 내충격성, 치조골과의 유착성, 생체친화력 등 덴탈부재로써의 뛰어난 기능을 제공할 수 있으며, 특히 레진색상용액을 이용하여 쉐이드 가이드의 표준 양식에 맞춰 어버트먼트를 제공함으로써 환자의 시술 조건에 따른 신속한 응대가 간편하게 이루어져 쾌적한 시술 환경을 조성할 수 있다.

또한, CAD/CAM의 기술력 한계에 부딪혀 어버트먼트의 초소형 가공이 불가능함에 따라 티타늄으로 제작할 수 밖에 없었던 기존의 기술력에서 벗어나, 지르코니아를 나노 크기로 분쇄한 후 이를 습식 CIP 공법으로 성형하는 방식을 제안함으로써 동종 업계 발전에 기여할 수 있는 또 다른 효과를 기대할 수 있으며, 더불어 어버트먼트에 형성된 결합공에 덴탈분말을 도포함으로써 체결볼트와의 억지끼움을 유발시켜 픽스츄어와 크라운의 견고한 결합을 유도함은 물론 체결볼트의 나사산이 결합공에 도포된 덴탈분말을 절삭함에 따라 덴탈분말이 환자의 잇몸으로 낙하하여 잇몸의 치유를 도모함으로써 힐링 타임을 적극적으로 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 대체로 생체친화적인 소재를 사용함으로써 수술후 잇몸이 치유되는 시간을 적극적으로 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 색상과 강도가 자연치와 유사하여 이물감을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10. 주원료 준비단계 S20. 주원료 착색단계
S30. 성형체 생성단계 S31. 성형부 생성단계
S32. 원료 장입단계 S33. 성형체 성형단계
S40. 1차 열처리단계 S50. 2차 열처리단계
S60. 결합공 형성단계 S70. 표면 처리단계
S61. 결합공 천공단계 S62. 천연덴탈분말 제조단계
S63. 덴탈분말 코팅단계

Claims (8)

1. 지르코니아 혹은 메탈 소재를 나노 크기의 입자로 분쇄하는 주원료 준비단계(S10); 주원료에 적어도 하나 이상의 화학물질이 혼합된 화합물질과 색조안료의 혼합으로 이루어진 레진색상용액을 교반함으로써 주원료를 색상별로 준비하는 주원료 착색단계(S20); 성형장치에 주원료를 투입하여 성형체를 획득하는 성형체 생성단계(S30); 성형체를 1차 하소한 후 설정시간 동안 노냉하는 1차 열처리단계(S40); 1차 하소과정에서 부분적으로 소결된 부위마다 함침용 유리분말과 증류수를 용융 침투시켜 복합 성형체를 형성하는 2차 열처리단계(S50); 복합 성형체의 상단에 픽스츄어와의 결합이 유도되는 체결볼트를 삽입하기 위한 결합공을 천공하는 결합공 형성단계(S60);로 구성되는 어버트먼트의 제조방법에 있어서,
   상기 화합물질은 Base water을 비롯하여 Iron(III) nitrate nonahydrate와, Nickel(II) chloride hexahydrate와, Sodium silicate와, Manganese(II) Nitrate Hexahydrate와, Chromium(III) nitrate nonahydrate와, Erbium(III) nitrate pentahydrate와, Copper(II) nitrate trihydrate와, Bismuth(III) nitrate pentahydrate와, Nitric acid 60%와, Polyethylene glycol #200 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 이루어지되,
   상기 Base water는 생수와, 폴리에틸렌글리콜200(PEG #200)과, 60% 질산을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 색조안료는 검정색, 파란색, 노란색, 오렌지색, 빨간색, 초록색으로 구성된 덴탈용 잉크를 적어도 하나 이상 서로 혼합함으로써 쉐이드 가이드의 색상 코드에 대응하는 Classic brushing liquid와, Classic dipping liquid와, VITA 3D Master liquid로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   복합 성형체의 표면을 무광(無光)이 되도록 후처리 가공하는 표면 처리단계(S70);가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 표면 처리단계(S70)는 복합 성형체의 표면에 대해 샌딩 처리에 의한 거칠기를 부여하여 난반사에 기인한 스캔의 정확성이 확보되는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 표면 처리단계(S70)는 불투명 리퀴드의 도포 후 열처리를 통한 표면의 무광(無光) 형성에 기인하여 스캔의 정확성이 확보되는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트의 제조방법.
   
8. 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 디지털스캐닝에 적합한 무광택의 강화 지르코니아 어버트먼트.

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