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KR102251422B1 - Fully sintered esthetic zirconia blocks for chair-side implant crowns - Google Patents

Fully sintered esthetic zirconia blocks for chair-side implant crowns Download PDF

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Publication number
KR102251422B1
KR102251422B1 KR1020190059759A KR20190059759A KR102251422B1 KR 102251422 B1 KR102251422 B1 KR 102251422B1 KR 1020190059759 A KR1020190059759 A KR 1020190059759A KR 20190059759 A KR20190059759 A KR 20190059759A KR 102251422 B1 KR102251422 B1 KR 102251422B1
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South Korea
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zirconia
mol
block
abutment
crown
Prior art date
Application number
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Inventor
김대준
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주식회사 바텍에큐세라
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Publication date
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Abstract

본 발명은 내부에는 어버트먼트에 해당하는 불투광성 제1 지르코니아 고용체가 위치하고 외부에는 크라운에 해당하는 반투광성 제2 지르코니아 고용체가 배치되어 어버트먼트와 크라운이 일체화된 완소결 지르코니아 블록으로서, 상기 제1 지르코니아 고용체는 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고 0.1 - 30 vol%의 Al2O3 을 추가로 포함하며, 상기 제2 지르코니아 고용체는 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고 Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물이 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록을 제공한다.The present invention is a completely sintered zirconia block in which an abutment and a crown are integrated by placing an opaque first zirconia solid solution corresponding to an abutment inside and a semi-transparent second zirconia solid solution corresponding to a crown on the outside. 1 Zirconia solid solution is formed in a composition of 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 and 0.1-30 vol% of Al 2 O 3 In addition, the second zirconia solid solution is formed of 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 composition, and Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , Co 2 O 3 Provides a complete sintered zirconia block for same-day prosthetic implants, characterized in that an additive selected from 0.01 to 5.0 wt% is included. .

Description

심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록 {Fully sintered esthetic zirconia blocks for chair-side implant crowns}{Fully sintered esthetic zirconia blocks for chair-side implant crowns}

본 발명은 임플란트용 지르코니아 블록에 관한 것으로서, 상세하게는 이종의 지르코니아 고용체로 크라운과 어버트먼트를 일체화시킨 새로운 완소결 지르코니아 블록을 제안한다.The present invention relates to a zirconia block for an implant, and in detail, proposes a new completely sintered zirconia block in which a crown and an abutment are integrated with a heterogeneous zirconia solid solution.

치과 임플란트 분야는 지금까지 괄목할 만한 성장을 거듭해 왔다. 자연 치아를 대체하는 인공 치아 재료로서 기존에는 금속을 주로 사용하였으나, 최근에는 심미성이 뛰어나 자연 치아와 유사한 색상을 발현할 수 있는 세라믹 보철물이 많이 이용되고 있다.The dental implant field has experienced remarkable growth so far. As an artificial tooth material that replaces natural teeth, metal has been mainly used in the past, but recently, ceramic prostheses capable of expressing a color similar to that of natural teeth have been widely used because of their excellent aesthetics.

전세계의 임플란트 시장은 계속해서 규모가 커지고 있으며 2020년에는 40억 달러를 능가할 것으로 예상되고 있다. 이러한 임플란트 시장 규모의 확대 배경의 하나는 디지털치의학 기반 CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) 기술이 보급되고 기술 수준이 지속적으로 발전하기 때문으로 평가되고 있다. CAD/CAM 기술의 발전은 환자의 구강해부학에 따라 임플란트를 맞춤화하고 소침습(less invasive) 수술을 위한 임플란트의 정확한 식립위치를 확정하여 조기 수술회복을 가능케 할 전망이다. 특히 디지털치의학 기반 임플란트술식은 '당일' 보철을 지향하는 chair-side CAD/CAM과 연동되어 임플란트 상부 구조물과 그 위에 결합되는 크라운이 실시간으로 제작될 것을 요구하고 있다. The global implant market continues to grow and is expected to exceed $4 billion by 2020. One of the backgrounds for expanding the size of the implant market is that digital dentistry-based CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) technology is widely distributed and the level of technology continues to develop. The advancement of CAD/CAM technology is expected to enable early surgical recovery by customizing implants according to the patient's oral anatomy and determining the exact placement of implants for less invasive surgery. In particular, digital dentistry-based implant surgery requires that the upper structure of the implant and the crown attached thereto be manufactured in real time by interlocking with the chair-side CAD/CAM aiming for a'same day' prosthesis.

현재 chair-side CAD/CAM에 의한 치아수복용 소재는 가공이 용이한 장석계 도재나 글래스 세라믹들이 주를 이루고 있으나, 이들 소재의 위약한 기계적 물성으로 인하여 임플란트 보다는 자연치의 라미네이트나 인레이 등의 수복치료에 국한되고 있는 실정이다. 한편, 지르코니아는 치아색과 유사하여 심미성이 높고, 강도가 매우 커서 자연치아가 깨질 정도의 충격에도 견디며, 특히 인체친화적인 재질로 알러지 반응이 없다는 장점이 있다. 그러나 지르코니아 소재의 경우 먼저 반소결체 지르코니아를 사용하여 보철물을 가공한 후 추가적으로 완소결 공정을 거쳐야 하기 때문에 chair-side CAD/CAM 보철에 활용되기에는 아직까지 한계가 있다.Currently, chair-side CAD/CAM materials for tooth restoration are mainly made of feldspar ceramics or glass ceramics, which are easy to process, but due to the weak mechanical properties of these materials, restoration treatment such as natural tooth laminates or inlays rather than implants It is limited to the situation. On the other hand, zirconia has the advantage that it has high aesthetics because it is similar to the color of teeth, and has a very high strength, so that it can withstand the impact of breaking natural teeth. In particular, it is a human-friendly material and does not have an allergic reaction. However, in the case of zirconia material, it is still limited to be used for chair-side CAD/CAM prosthesis because the prosthesis must first be processed using semi-sintered zirconia and then additionally undergo a complete sintering process.

당일 보철에 지르코니아 소재가 사용되기 위해서는 기본적으로 반소결, 가공, 완소결의 단계를 거치는 보철물 제작과정이 아닌 완소결체로 한 번의 가공만으로 보철물이 완성되어야 한다. 즉 가공 후 추가적인 소결 과정이 없어야 한다. 문제는 고강도 지르코니아 소재가 완소결 상태에서의 높은 경도로 인해 당일 보철을 위한 CAD/CAM 가공에 어려움이 있다는 것이다. 또한, 임플란트 구조물이 통상적으로 인공치근에 해당하는 픽스쳐와 지대주인 어버트먼트 및 최종 수복물인 크라운으로 구분되는데, 환자의 턱뼈에 픽스쳐가 식립된 상태에서 어버트먼트를 픽스쳐에 고정한 후 그 위에 크라운을 수복하는 2단계의 시술 대신 한 번에 어버트먼트와 크라운이 결합된 소재로 시술하는 것이 당일 보철에 더 효과적일 것이다. 이를 구현하기 위해, 심미적 목적의 임플란트의 경우 어버트먼트는 기계적 물성이 요구될 뿐만 아니라 티타늄 연결부나 고정체의 금속 색상을 차단해야 하기 때문에 불투광성이어야 하고, 반면 크라운은 치아 색상을 구현하기 위해 반투광성이어야 한다. In order to use the zirconia material for the prosthesis on the same day, the prosthesis must be completed with only one processing, not a prosthesis manufacturing process that basically goes through the steps of semi-sintering, processing, and complete sintering. That is, there should be no additional sintering process after processing. The problem is that high-strength zirconia materials have difficulty in CAD/CAM processing for same-day prosthetics due to their high hardness in the state of sintering. In addition, the implant structure is usually divided into a fixture corresponding to an artificial tooth root, an abutment as an abutment, and a crown as the final restoration.After fixing the abutment to the fixture while the fixture is placed in the patient's jawbone, a crown is placed on it. Instead of the two-step procedure of restoring, it will be more effective for the same-day prosthesis to be performed with a material that combines the abutment and crown at once. To implement this, in the case of an implant for aesthetic purposes, the abutment must be opaque because not only the mechanical properties are required, but also the metal color of the titanium joint or fixture must be blocked. On the other hand, the crown must be semi-transparent to realize the tooth color. It should be light-transmitting.

등록특허 10-0912271호에 따르면, 크라운과 지대주가 일체로 형성된 세라믹 재질의 크라운 일체형 지대주 및 그 제조방법이 제안된 바 있다. 이 기술은 지르코니아와 같은 세라믹 소재로 제조된 블록을 가공하여 제1 예비 블록체를 제작하는 단계, 치아를 3D 모델링하는 단계, 상기 치아 3D 모델에서 임플란트 고정체에 결합될 코어부와 상기 코어부 외부에서 인공치아의 외관을 형성하는 포셀린부를 각각 모델링하는 단계, 상기 코어부 모델을 이용하여 제1 예비 블록체를 가공 소결하여 코어부를 형성하는 단계, 상기 포셀린부 모델을 이용하여 포셀린부 블록체를 형성하는 단계 및 상기 코어부와 상기 포셀린부 블록체를 결합하고 상기 포셀린부 블록체에 포셀린을 인젝션하여 크라운 일체형 지대주를 형성하는 단계를 포함하고 있다. According to Patent Registration No. 10-0912271, a crown-integrated abutment made of a ceramic material in which the crown and the abutment are integrally formed and a method of manufacturing the same have been proposed. This technology comprises the steps of manufacturing a first preliminary block body by processing a block made of a ceramic material such as zirconia, 3D modeling a tooth, a core part to be coupled to an implant fixture in the tooth 3D model and an outer part of the core. Modeling each porcelain part that forms the appearance of an artificial tooth at, forming a core part by processing and sintering a first preliminary block body using the core part model, and forming a porcelain part block body using the porcelain part model And forming a crown-integrated abutment by combining the core part and the porcelain part block body and injecting porcelain into the porcelain part block body.

이와 같은 종래의 크라운 일체형 지대주는 지대주의 구조를 단순화시키고, 크라운과 지대주를 각각 제작한 후 결합시키는 기존 방법과 대비하여 보았을 때 50% 이상 시간과 비용을 줄일 수 있다고 언급하고 있으나, 지르코니아 지대주(어버트먼트)에 포셀린 크라운용 쉘을 결합한 후 포셀린을 쉘 내부에 주입하여 포셀린 크라운과 지르코니아 지대주가 결합된 구조를 완성하고 있으며, 지대주는 반소결 후 가공하여 완소결 과정을 거치고 있어 당일 보철용 소재로 적용하기엔 여전히 한계가 있다.It is mentioned that such a conventional crown-integrated abutment simplifies the structure of the abutment and can save time and cost by more than 50% compared to the existing method of combining the crown and the abutment after making each, but zirconia abutment (uh Buttment) is combined with the porcelain crown shell, and then porcelain is injected into the shell to complete the structure in which the porcelain crown and the zirconia abutment are combined.The abutment is processed after semi-sintering to complete the sintering process, making it a prosthesis material on the same day. There are still limitations to apply.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 어버트먼트와 크라운이 일체화된 심미성 임플란트용 지르코니아 블록을 제공하는 것이다.The present invention was created under the above-described technical background, and an object of the present invention is to provide a zirconia block for an aesthetic implant in which an abutment and a crown are integrated.

본 발명의 다른 목적은 반소결 후 가공하여 완소결을 거치는 기존 지르코니아 블록 대신 완소결 상태로 가공하여 당일 보철이 가능한 새로운 지르코니아 블록을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a new zirconia block capable of same-day prosthesis by processing in a complete sintered state instead of the existing zirconia block which is processed after semi-sintering and undergoes complete sintering.

본 발명의 또 다른 목적은 임플란트용 지르코니아 블록으로서 어버트먼트는 높은 강도와 불투광성을 가지는 반면, 크라운은 높은 가공성과 반투광성을 갖도록 이종 소재를 일체화한 완소결체 지르코니아 블록을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a completely sintered zirconia block in which heterogeneous materials are integrated so that the abutment has high strength and opacity, while the crown has high workability and translucency as a zirconia block for implants.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.In addition, other objects and technical features of the present invention will be presented in more detail in the detailed description below.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에는 어버트먼트에 해당하는 불투광성 제1 지르코니아 고용체가 위치하고 외부에는 크라운에 해당하는 반투광성 제2 지르코니아가 배치되어 어버트먼트와 크라운이 일체화된 완소결 지르코니아 블록으로서, 상기 제1 지르코니아 고용체는 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고 0.1 - 30 vol%의 Al2O3 을 추가로 포함하며, 상기 제2 지르코니아 고용체는 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고 Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물이 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일 보철 완소결 지르코니아 블록을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an opaque first zirconia solid solution corresponding to the abutment inside, and a semi-transparent second zirconia corresponding to the crown on the outside, so that the abutment and the crown are integrated. As a zirconia block, the first zirconia solid solution is 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 It is formed in a composition of 0.1-30 vol % Of Al 2 O 3 is additionally included, and the second zirconia solid solution is 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 The same-day prosthesis for esthetic implants, characterized in that it contains an additive selected from the composition of Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , and Co 2 O 3 in the range of 0.01-5.0 wt% Provides a block of zirconia.

본 발명에서 상기 지르코니아 블록은 대기압하에서 1400 - 1700℃ 범위의 온도로 1 - 5 시간 동안 소결하여 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 지르코니아 블록은 대기압 소결 후 냉각한 다음, 1400 - 1600℃ 온도에서 5000 - 30,000 psi의 압력하에 1 - 3시간 동안 추가적인 소결을 진행할 수 있다. In the present invention, the zirconia block may be obtained by sintering for 1 to 5 hours at a temperature in the range of 1400 to 1700°C under atmospheric pressure. In addition, in the present invention, the zirconia block may be cooled after atmospheric pressure sintering and then further sintered for 1 to 3 hours under a pressure of 5000 to 30,000 psi at a temperature of 1400 to 1600°C.

본 발명의 지르코니아 블록에서 어버트먼트는 크라운 내부에 위치하면서 블록 상단에서 하단까지 배치될 수 있으며, 또한 어버트먼트 내부에 픽스쳐 고정용 볼트 삽입 홀이 형성될 수 있다. In the zirconia block of the present invention, the abutment may be disposed from the top to the bottom of the block while being located inside the crown, and a bolt insertion hole for fixing the fixture may be formed inside the abutment.

본 발명은 또한, 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5및 조성의 제1 지르코니아 및 0.1 - 30 vol%의 Al2O3 을 추가로 포함하여 형성되는 불투광성 어버트먼트 블록; 및 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성의 제2 지르코니아 및 Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물이 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함하여 형성되고, 내부에 삽입 공간이 마련되어 있는 반투광성 크라운 블록;으로 구성되며, 상기 어버트먼트 블록과 크라운 블록을 각각 소결한 후, 크라운 블록의 내부 삽입 공간에 어버트먼트 블록을 결합하여 일체화시킨 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록을 제공한다.The present invention is also 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 and the composition of the first zirconia and 0.1-30 vol% of Al 2 O 3 opaque abutment block formed by further including; And 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 composition of the second zirconia and Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , Co 2 O 3 is formed to include an additive selected from 0.01-5.0 wt% in the range of, and is formed with a translucent crown block having an insertion space therein; consisting of, and the abutment block After each of the crown blocks is sintered, there is provided a same-day prosthetic complete sintered zirconia block for esthetic implants, characterized in that the abutment block is combined and integrated into the inner insertion space of the crown block.

본 발명에 따르면, 이종 조성의 어버트먼트와 크라운을 일체화시킨 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록을 제공한다. According to the present invention, there is provided a complete sintered zirconia block for same-day prosthetics for esthetic implants in which an abutment of a heterogeneous composition and a crown are integrated.

본 발명의 지르코니아 블록은 크라운용 블록의 경우 경도가 낮고 인성이 높아 크라운의 가공성이 우수하여 짧은 시간에 CAD/CAM 가공이 가능하다. 한편, 어버트먼트용 블록은 강도와 인성 등의 물성이 우수하여 금속 고정체에 물리적으로 안정적인 부착이 가능하다. 또한 어버트먼트용 블록은 불투광성으로 내부 금속 고정체의 금속색을 완전히 차단하며 그 위에 결합되는 크라운의 반투광성 내지 투광성으로 인해 전체적인 임플란트 수복물의 심미성이 우수하다The zirconia block of the present invention has low hardness and high toughness in the case of a crown block, so that the processability of the crown is excellent, so that CAD/CAM processing is possible in a short time. On the other hand, the abutment block is excellent in physical properties such as strength and toughness, and thus physically stable attachment to the metal fixture is possible. In addition, the abutment block completely blocks the metallic color of the internal metal fixture due to its opacity, and the overall aesthetics of the implant restoration is excellent due to the translucent or translucent properties of the crown attached thereto.

본 발명의 완소결 지르코니아 이중 블록은 기존에 치과병원에서 사용중인 각각의 반소결 지르코니아 블록과 지대주용 티타늄을 동시에 대체할 수 있다.The complete sintered zirconia double block of the present invention can simultaneously replace each semi-sintered zirconia block and titanium for abutment used in the existing dental hospital.

반소결 지르코니아의 경우 가공 후 소결 및 착색공정을 위해 하루 이상의 제작시간이 필요하고, 장석계 지대주용 블록은 가공성은 우수하나 가공 후 1 시간 이상의 결정화를 위한 열처리 공정이 필요할 뿐만 아니라 낮은 기계적 물성으로 일체화 블록의 응용에 문제가 있다. 이에 반하여, 크라운과 어버트먼트가 일체화된 완소결 지르코니아 블록은 30분 정도의 가공으로만 제작이 완료될 수 있어 제작시간의 획기적 단축으로 당일 보철이 가능해지며 이에 따른 비용 및 시간이 절감되고, 전세계 임플란트 시장에 큰 수요를 창출할 것으로 기대된다. In the case of semi-sintered zirconia, more than one day is required for the sintering and coloring process after processing, and the block for feldspar abutment has excellent workability, but it requires a heat treatment process for crystallization of more than 1 hour after processing, and is integrated with low mechanical properties. There is a problem with the application of the block. On the other hand, the complete sintered zirconia block in which the crown and the abutment are integrated can be manufactured only in about 30 minutes, so that same-day prosthetics are possible with a dramatic reduction in manufacturing time, thereby reducing cost and time, and worldwide. It is expected to create great demand in the implant market.

도 1은 Y2O3와 Nb2O5 첨가에 따른 지르코니아의 강도 변화를 보인 그래프
도 2는 Y2O3와 Nb2O5 첨가에 따른 지르코니아의 파괴인성을 보인 그래프
도 3은 Y2O3와 Nb2O5 첨가에 따른 지르코니아의 경도 변화를 보인 그래프
도 4는 Y2O3와 Ta2O5 첨가에 따른 지르코니아 블록의 강도 변화를 보인 그래프
도 5는 Y2O3와 Ta2O5 첨가에 따른 지르코니아의 파괴인성을 보인 그래프
도 6은 Y2O3와 Ta2O5 첨가에 따른 지르코니아의 경도 변화를 보인 그래프
도 7은 Al2O3 첨가에 따른 지르코니아의 강도 변화를 보인 그래프
도 8은 Al2O3 첨가에 따른 지르코니아의 파괴인성을 보인 그래프
도 9a 내지 9d는 본 발명의 지르코니아 블록의 성형 공정 및 성형체를 보인 모식도
도 10은 알루미나 첨가에 따른 지르코니아 분말의 입경 변화를 보인 그래프
도 11은 HIP 온도에 따른 지르코니아의 강도 변화를 보인 그래프
도 12a 및 12b는 상압 소결과 HIP 처리 후의 지르코니아 SEM 사진
1 shows Y 2 O 3 and Nb 2 O 5 Graph showing the change in the strength of zirconia according to the addition
2 shows Y 2 O 3 and Nb 2 O 5 Graph showing fracture toughness of zirconia according to addition
3 shows Y 2 O 3 and Nb 2 O 5 Graph showing the change in hardness of zirconia according to the addition
4 shows Y 2 O 3 and Ta 2 O 5 Graph showing the change in strength of zirconia block with addition
5 shows Y 2 O 3 and Ta 2 O 5 Graph showing fracture toughness of zirconia according to addition
6 shows Y 2 O 3 and Ta 2 O 5 Graph showing the change in hardness of zirconia according to the addition
7 is Al 2 O 3 Graph showing the change in the strength of zirconia according to the addition
8 is Al 2 O 3 Graph showing fracture toughness of zirconia according to addition
9A to 9D are schematic diagrams showing a molding process and a molded article of the zirconia block of the present invention
10 is a graph showing the particle size change of zirconia powder according to the addition of alumina
11 is a graph showing a change in intensity of zirconia according to HIP temperature
12a and 12b are SEM photographs of zirconia after atmospheric pressure sintering and HIP treatment

본 발명은 이종 조성의 어버트먼트와 크라운을 일체화시킨 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록을 제안한다.The present invention proposes a complete sintered zirconia block for same-day prosthetics for aesthetic implants in which an abutment of a heterogeneous composition and a crown are integrated.

임플란트 구조물에서 크라운용 소재로 사용되는 Y2O3 첨가 안정화한 반소결 지르코니아(Y-TZP) 블록 및 금속 어버트먼트를 사용하는 종래의 임플란트 시술과는 달리, 디지털치의학 시대에 적합한 당일 보철을 구현하기 위해서는 새로운 패러다임의 지르코니아 블록이 요구된다. Unlike conventional implant procedures that use Y 2 O 3 added stabilized semi-sintered zirconia (Y-TZP) blocks and metal abutments, which are used as a material for crowns in implant structures, same-day prosthetics suitable for the era of digital dentistry are implemented. To do this, a new paradigm of zirconia blocks is required.

크라운과 어버트먼트가 일체화된 심미성 완소결 지르코니아 블록은 1회 가공만으로 후속 소결 공정없이 임플란트용 수복물을 완성할 수 있다. 이러한 임플란트용 완소결 지르코니아 블록에서 어버트먼트용 지르코니아는 높은 강도가 요구되고 크라운용 지르코니아는 완소결된 상태에서도 가공성이 우수해야 한다. 또한, 심미성이 강조되는 치과용 임플란트의 특성상 어버트먼트는 기계적 물성뿐만 아니라, 티타늄재질의 연결부나 고정체의 금속 색상을 차단해야 하기 때문에 불투광성이어야 하고 크라운은 치아 색상을 구현하기 위해 투광성 내지 반투광성이 요구된다. The aesthetically sintered zirconia block in which the crown and the abutment are integrated can complete the implant restoration without subsequent sintering with only one processing. Completely sintered zirconia blocks for these implants for abutments Zirconia is required to have high strength, and zirconia for crowns must have excellent workability even in a completely sintered state. In addition, due to the characteristics of dental implants that emphasize aesthetics, the abutment must be opaque because it must block not only the mechanical properties but also the metal color of the connection part or fixture made of titanium. Translucency is required.

이와 같이 크라운과 어버트먼트가 일체화되면서도 각각의 물성을 만족시키기 위해서 본 발명은 이종의 지르코니아 각각의 조성을 특화시키는 한편, 임플란트 구조물에 적합하도록 성형하고 각 부분의 물성이 유지되도록 소결 공정을 제어한다. In this way, in order to satisfy the properties of each of the crown and the abutment while being integrated, the present invention specializes the composition of each of the different types of zirconia, and controls the sintering process so that it is molded to suit the implant structure and maintains the physical properties of each part.

산화물 고용 함량에 따른 According to the oxide solid solution content 지르코니아Zirconia 물성 변화 Physical property change

본 발명은 이종의 소재가 일체화된 심미성 임플란트용 블록을 제조하기 위해 ZrO2에 3가 산화물과 5가 산화물 조성을 달리하여 고용화시킨 소재를 사용한다. 구체적으로, 본 발명은 어버트먼트와 크라운이 각각 이종의 지르코니아 소재로 구현되도록 ZrO2-Y2O3-Nb(또는 Ta)2O5의 삼성분계 지르코니아 고용체를 기본으로 하면서 Y2O3 와 Nb(또는 Ta)2O5의 첨가량 조절을 통해 어버트먼트와 크라운의 강도, 인성, 경도, 투광도를 각각 다르게 조절한다. 고강도/불투광성 조성의 지르코니아 고용체를 어버트먼트용으로 블록 내부에 위치시키고 고인성/투광성 조성의 지르코니아 고용체를 크라운용으로 블록 외부에 위치시킴으로써 전체 임플란트 구조물의 기계적 물성과 심미성을 동시에 확보한다. In the present invention, in order to manufacture a block for an aesthetic implant in which heterogeneous materials are integrated, a material obtained by dissolving ZrO 2 in different compositions of trivalent oxide and pentavalent oxide is used. Specifically, the present invention is based on a ternary zirconia solid solution of ZrO 2 -Y 2 O 3 -Nb (or Ta) 2 O 5 so that the abutment and the crown are each implemented with different types of zirconia materials , while Y 2 O 3 and By adjusting the amount of Nb (or Ta) 2 O 5 added, the strength, toughness, hardness, and transmittance of the abutment and crown are adjusted differently. The zirconia solid solution of high strength/opaque composition is placed inside the block for abutment, and the zirconia solid solution of high toughness/translucent composition is placed outside the block for crown, thereby securing the mechanical properties and aesthetics of the entire implant structure at the same time.

ZrO2에 3가 산화물의 고용 함량이 증가함에 따라 일반적으로 파괴인성과 탄성계수는 감소하고 경도와 투광도는 증가한다. 한편 5가 산화물의 증가는 파괴인성, 경도, 탄성계수, 투광도 모두 감소시키는 경향이 있다. 이들 산화물들이 강도에 미치는 영향은 일정한 경향성이 없이 각 산화물들의 첨가량에 비례하여 증가하면서 최대치를 보이다가 감소하는 거동을 보인다. As the solid solution content of trivalent oxide in ZrO 2 increases, fracture toughness and modulus generally decrease, and hardness and transmittance increase. On the other hand, the increase of the pentavalent oxide tends to decrease the fracture toughness, hardness, modulus of elasticity, and transmittance. The influence of these oxides on the strength increases in proportion to the addition amount of each oxide without a certain tendency and shows a maximum value and then decreases.

도 1 내지 3은 Y2O3와 Nb2O5첨가량에 따른 지르코니아 블록의 기계적 특성을 평가한 결과이다. Nb2O5를 첨가하였을 때 블록의 최고 강도는 800MPa이나 이는 기존 3Y-TZP보다 낮은 값이며, ZrO2에 5.5mol% Y2O3와 4.9mol% Nb2O5을 첨가한 경우는 약 500MPa로 급격히 감소하였다. 블록의 최고 인성의 경우 10 MPaㆍm1/ 2 로 측정되었으며, 이 경우 3Y-TZP의 6 MPaㆍm1/2에 비해 우수하였다. 1 to 3 are results of evaluating the mechanical properties of the zirconia block according to the amount of Y 2 O 3 and Nb 2 O 5 added. When Nb 2 O 5 is added, the maximum strength of the block is 800 MPa, but this is a lower value than the existing 3Y-TZP, and about 500 MPa when 5.5 mol% Y 2 O 3 and 4.9 mol% Nb 2 O 5 are added to ZrO 2 Decreased sharply. If the highest toughness of the block was measured to 10 MPa and m 1/2, this case was superior to 6 MPa m 1/2 and of 3Y-TZP.

경도는 9 - 10.5 GPa의 분포를 보였고, Nb2O5의 첨가량이 증가할수록 감소하며, Y2O3는 첨가량에 비례하는 것으로 관찰되었다. 이들 경도값은 3Y-TZP의 12GPa에 비하여 낮은 값으로 이들 시편의 가공성은 3Y-TZP에 비해 우수하였다. The hardness showed a distribution of 9-10.5 GPa, decreased as the addition amount of Nb 2 O 5 increased, and Y 2 O 3 was observed to be proportional to the addition amount. These hardness values were lower than the 12 GPa of 3Y-TZP, and the workability of these specimens was superior to that of 3Y-TZP.

도 4 내지 6은 Y2O3와 Ta2O5 첨가량을 달리한 시편들의 기계적 특성을 평가한 결과이다. Ta2O5 첨가량이 증가할수록 소결체의 기계적 특성은 Nb2O5와 유사한 경향성을 보여 강도는 감소하고 인성은 증가하였다. 그러나 Ta2O5를 첨가한 시편에서 파괴인성은 급격한 변화를 보여 5.5 MPaㆍm1/2에서 최대 8.2 MPaㆍm1/2까지 향상되었다. 경도는 최대 11 GPa로 최대값은 Nb2O5에 비해 높은 값을 보였다. 4 to 6 are Y 2 O 3 and Ta 2 O 5 This is the result of evaluating the mechanical properties of the specimens with different amounts added. As the amount of Ta 2 O 5 increased, the mechanical properties of the sintered body showed a similar tendency to that of Nb 2 O 5 , resulting in decreased strength and increased toughness. However, in the specimen to which Ta 2 O 5 was added, the fracture toughness showed a rapid change and improved from 5.5 MPa·m 1/2 to a maximum of 8.2 MPa·m 1/2. The maximum hardness was 11 GPa, and the maximum value was higher than that of Nb 2 O 5.

조성변화에 따라 강도, 인성, 경도의 변화는 직선적이지 않고 최대값을 가진 후 감소하는 경향을 보인 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 본 발명은 크라운용 지르코니아의 조성 범위를 결정하였다.It can be seen that the change in strength, toughness, and hardness according to the composition change is not linear and tends to decrease after reaching the maximum value. Based on these characteristics, the present invention determined the composition range of zirconia for the crown.

지르코니아에 알루미나를 첨가하면 강도 및 인성이 증가하는 것으로 알려져있다. 알루미나는 지르코니아에 미세량만 고용되며 대부분 2차상으로 존재하여 외부 응력에 대한 파괴 발생 시 이차상의 알루미나 입자가 크랙의 전이를 막아 강도가 증가의 원인이 된다. 지르코니아 분말에 알루미나를 부피비로 첨가한 복합분말을 2축 가압 및 CIP 하고 1600℃에서 2시간 소결하여 첨가량에 따른 물성 변화를 도 7 및 도 8에 나타내었다. 알루미나 첨가량에 따른 강도는 40 vol%와 60 vol%에서 가장 높은 양봉형 그래프 형태를 보였으며 파괴인성은 80 vol% 첨가량에서 가장 높았다. It is known that the addition of alumina to zirconia increases the strength and toughness. Alumina is dissolved in zirconia in a very small amount and mostly exists as a secondary phase, so when fracture occurs due to external stress, alumina particles in the secondary phase block the transition of cracks, causing an increase in strength. The composite powder obtained by adding alumina in a volume ratio to the zirconia powder was biaxially pressurized and CIPed, and then sintered at 1600° C. for 2 hours to show changes in physical properties according to the amount of addition. The strength according to the amount of alumina added was the highest at 40 vol% and 60 vol%, and the fracture toughness was the highest at 80 vol%.

본 발명에서는 어버트먼트용 지르코니아 분말에 상용 알루미나를 첨가하여 물리적 특성과 투광도를 변화시키는 한편, 후술하는 바와 같이 소결 거동을 제어한다.In the present invention, commercial alumina is added to the zirconia powder for abutment to change the physical properties and transmittance, while controlling the sintering behavior as described later.

완소결Complete sintering 지르코니아Zirconia 블록의 조성 Composition of blocks

첨가 산화물들이 ZrO2 고용체의 물리적 특성에 미치는 영향을 고려하여, 어버트먼트용 제1 지르코니아 고용체는 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 (또는 Ta2O5)의 조성을 갖는다. 또한, 크라운용 제2 지르코니아 고용체는 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 (또는 Ta2O5)의 조성을 갖는다. Considering the effect of added oxides on the physical properties of the ZrO 2 solid solution, the first zirconia solid solution for abutment was 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 (or Ta 2 O 5 ). In addition, the second zirconia solid solution for the crown has a composition of 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 (or Ta 2 O 5 ).

제1 지르코니아 고용체와 제2 지르코니아 고용체는 각각 동일한 성분이면서 3가 산화물과 5가 산화물의 첨가량을 달리하여 임플란트용 어버트먼트와 크라운의 조건에 적합한 물성을 확보하게 된다. 또한, 제1 지르코니아 고용체와 제2 지르코니아 고용체에서 3가 산화물과 5가 산화물의 첨가량의 차이를 크게 하지 않음으로써 소결 과정에서 이종 조성간의 소결 거동 차이를 최소화하고 최종 완소결 블록의 품질을 향상시킬 수 있다. The first zirconia solid solution and the second zirconia solid solution each have the same component, and the amounts of the trivalent oxide and the pentavalent oxide are different to secure physical properties suitable for the conditions of the implant abutment and the crown. In addition, by not increasing the difference in the amount of trivalent oxide and pentavalent oxide added in the first zirconia solid solution and the second zirconia solid solution, the difference in sintering behavior between heterogeneous compositions in the sintering process can be minimized and the quality of the final sintered block can be improved. have.

완성된 심미성 지르코니아 이종접합 블록은 가공을 거쳐 구강 내 장착시 주변 치아와 자연스럽게 어울리는 한편, 내부 금속 고정체의 색상이 외부에 드러나지 않도록 각 고용체에 다른 성분을 더 포함할 수 있다. 제1 지르코니아 고용체는 0.1 - 30 vol%의 Al2O3 을 추가로 포함하여 불투광성이 확보되도록 하며, 제2 지르코니아 고용체는 Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물을 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함하여 크라운이 자연 치아에 가깝도록 색상을 부여한다. 임플란트 블록 제조 시 크라운용 제2 지르코니아 고용체는 심미성의 최적화를 위해 블록의 상단에서 하단으로 가면서 투광도를 단계적으로 감소시키도록 첨가물의 양을 제어할 수도 있다.The finished esthetic zirconia heterojunction block naturally matches the surrounding teeth when installed in the oral cavity through processing, while other components may be further included in each solid solution so that the color of the internal metal fixture is not exposed to the outside. The first zirconia solid solution contains 0.1-30 vol% of Al 2 O 3 to ensure opacity, and the second zirconia solid solution is Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , By including an additive selected from Co 2 O 3 in the range of 0.01-5.0 wt%, the color is given so that the crown is close to the natural tooth. When manufacturing an implant block, the amount of additives for the second zirconia solid solution for the crown may be controlled to gradually decrease the transmittance from the top to the bottom of the block for optimization of aesthetics.

조성을 달리한 지르코니아 고용체가 임플란트용 어버트먼트와 크라운으로서 일체화시킨 구조물로 사용될 수 있는지 여부를 확인하기 위하여, 어버트먼트용 지르코니아로서 90.6 mol% ZrO2, 5.3 mol% Y2O3, 4.1 mol% Nb2O5, 조성물을 준비하고, 추가로 20vol% 의 Al2O3 을 더 포함하여 블록을 제작하였다. 또한, 크라운용 지르코니아로서 89.7 mol% ZrO2, 5.5 mol% Y2O3-4.8 mol% Nb2O5 조성물을 준비하여 블록을 제작하였다. 제작된 각각의 블록의 물성을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다. In order to check whether the zirconia solid solution with different compositions can be used as an integrated structure as an abutment for an implant and a crown, 90.6 mol% ZrO 2 , 5.3 mol% Y 2 O 3 , 4.1 mol% as zirconia for an abutment Nb 2 O 5 , a composition was prepared, and a block was prepared by further including 20 vol% of Al 2 O 3. In addition, as zirconia for the crown, 89.7 mol% ZrO 2 , 5.5 mol% Y 2 O 3 -4.8 mol% Nb 2 O 5 A composition was prepared to prepare a block. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of each manufactured block.

어버트먼트Abutment 크라운Crown 강도burglar 1067 MPa1067 MPa 740 MPa740 MPa 파괴인성Fracture toughness 10.01 MPam^1/210.01 MPam^1/2 7.9 MPam^1/27.9 MPam^1/2 경도Hardness 10.2 GPa10.2 GPa 8.4 GPa8.4 GPa 투광도Transmittance -- 43%43%

어버트먼트는 상대적으로 높은 강도와 파괴인성 및 경도로 기계적 물성이 우수하면서 Al2O3 를 첨가하여 불투광성을 보이고 있고, 반면 크라운은 상대적으로 낮은 경도로 인해 가공이 용이하면서 43%의 투광도를 보이고 있다.The abutment has excellent mechanical properties with relatively high strength, fracture toughness, and hardness, and shows opacity by adding Al 2 O 3 , while the crown is easy to process due to its relatively low hardness and has a transmittance of 43%. Is showing.

이와 같이 조성을 달리하여 얻어진 물성 결과로부터, 파괴인성이 우수하면서도 경도가 낮아야 완소결 상태에서도 가공이 용이하며 투광성이 있는 조성의 지르코니아 소재를 외곽에 배치하여 크라운으로 이용하고, 크라운의 기능과 수명이 확보될 수 있도록 강도와 인성이 높은 반면 투광성이 없는 조성의 지르코니아 소재를 임플란트 픽스쳐와 결합되는 내부에 배치하여 어버트먼트로 이용할 수 있음을 알 수 있다. From the result of the physical properties obtained by varying the composition as described above, a zirconia material of a composition with excellent fracture toughness and low hardness, which is easy to process even in the state of complete sintering, and has a light-transmitting composition, is placed on the outer periphery and used as a crown, and the function and life of the crown are secured. It can be seen that a zirconia material having a composition having high strength and toughness but not light-transmitting can be used as an abutment by placing it inside the implant fixture.

임플란트용 이중 구조의 Dual structure for implants 지르코니아Zirconia 블록 성형 Block molding

조성이 다른 이종 지르코니아 소재를 일체화시켜 이중 구조의 임플란트용 지르코니아 블록을 제조하기 위해서는 종래의 3Y-TZP와 같은 단일 조성의 지르코니아 블록과는 다른 성형 방법이 요구된다. In order to manufacture a zirconia block for implants having a dual structure by integrating heterogeneous zirconia materials with different compositions, a molding method different from the zirconia block having a single composition such as the conventional 3Y-TZP is required.

블록 내부에는 어버트먼트에 해당하는 불투광성 제1 지르코니아 고용체가 위치하고 외부에는 크라운에 해당하는 반투광성 제2 지르코니아 고용체가 배치되어 어버트먼트와 크라운이 일체화된 블록을 제작하기 위해 본 발명은 내부는 임플란트 지대주용 소재, 외부는 크라운용 소재로 2단계 성형을 진행한다. 예를 들어 크라운용 금형의 중심부에 어버트먼트용 분말 투입을 위한 별도의 실린더 또는 유사한 형태의 금형을 위치시켜서 먼저 어버트먼트용 분말을 장입하고 그 외부에 크라운용 분말을 투입시킨 후 내부 금형을 제거한 상태에서 압력을 가해 성형체를 얻을 수 있다. 도 9a 내지 9d는 예시적인 지르코니아 블록의 성형 공정 및 성형체를 보인 모식도이다. The first opaque zirconia solid solution corresponding to the abutment is located inside the block, and the second semitransparent zirconia solid solution corresponding to the crown is disposed outside the block to manufacture a block in which the abutment and the crown are integrated. The implant abutment material and the outer crown material are used for two-step molding. For example, by placing a separate cylinder or a similar mold for the injection of powder for abutment in the center of the mold for crown, first insert the powder for abutment, and then insert the powder for crown to the outside, and then open the inner mold. In the removed state, a molded body can be obtained by applying pressure. 9A to 9D are schematic diagrams showing a molding process and a molded article of an exemplary zirconia block.

도 9a에 도시한 바와 같이, 성형 베이스(10)의 상단 홈에 어버트먼트용 제1몰드(110)를 삽입하고, 제1몰드 외주와 이격되도록 성형 베이스에 크라운용 제2몰드(120)를 삽입한다. 제1몰드는 내부가 비어 있고 직경은 3 ~ 12mm의 원통형 재질로 형성한다. 제2몰드는 내부가 비어 있는 원통형 구조물로 형성할 수 있으며, 필요에 따라 내부를 사각 기둥 구조로 형성하는 것도 가능하다. 두 몰드가 성형 베이스에 결합된 상태에서 제1몰드 내부에 어버트먼트용 지르코니아 분말을 채우고, 제1몰드 외곽의 제2몰드 내부에 크라운용 지르코니아 분말을 채운다. 분말을 모두 채운 후 제1몰드를 제거한다. 가압 펀치(20)를 제2몰드 상부로부터 내부로 삽입하면서 성형 베이스와 제2몰드 내부에 채워진 어버트먼트용 분말 및 크라운 분말에 압력을 가한다. 9A, a first mold 110 for abutment is inserted into the upper groove of the molding base 10, and a second mold for crown 120 is placed on the molding base so as to be spaced apart from the outer circumference of the first mold. Insert. The first mold is formed of a cylindrical material having an empty interior and a diameter of 3 to 12 mm. The second mold may be formed as a cylindrical structure with an empty inside, and if necessary, the inside may be formed in a rectangular column structure. In a state in which the two molds are coupled to the molding base, zirconia powder for abutment is filled inside the first mold, and zirconia powder for crown is filled inside the second mold outside the first mold. After filling all the powder, the first mold is removed. While inserting the pressure punch 20 from the top of the second mold into the inside, pressure is applied to the molding base and the powder for abutment and the crown powder filled in the second mold.

가압 펀치를 제거하고 성형 베이스에서 제2몰드를 분리한 후 내부에는 어버트먼트(A)가 배치되고 그 외면에는 크라운(C)이 일체화되어 있는 이중 구조의 성형체를 완성한다(도 9b). 크라운용 제2몰드의 내부 구조에 따라 성형체의 외부 형태가 육면체가 되도록 형성할 수도 있다(도 9c 참조). 지르코니아 블록에서 어버트먼트는 크라운 내부에 위치하면서 블록 상단에서 하단까지 배치될 수 있다. After removing the pressing punch and separating the second mold from the molding base, a double-structured molded body in which the abutment (A) is disposed inside and the crown (C) is integrated on the outer surface thereof is completed (FIG. 9B). Depending on the inner structure of the second mold for the crown, the outer shape of the molded body may be formed to be a hexahedron (see FIG. 9C). In the zirconia block, the abutment may be placed inside the crown and disposed from the top to the bottom of the block.

또한, 어버트먼트용 제1몰드의 형태를 변화시켜, 이중 구조의 지르코니아 블록의 어버트먼트 내부에 픽스쳐 고정용 볼트 삽입 홀(h)을 형성할 수도 있다. 성형의 편의성을 고려하여, 삽입 홀이 어버트먼트 내부에 어버트먼트 전체 높이의 약 80 ~ 90% 정도 높이로만 형성되도록 하고, 소결을 거친 지르코니아 블록을 어버트먼트 삽입 홀이 노출되는 지점(t)까지 가공을 통해 절단하는 것도 가능하다. In addition, by changing the shape of the first mold for the abutment, the bolt insertion hole h for fixing the fixture may be formed inside the abutment of the double structure zirconia block. In consideration of the convenience of molding, the insertion hole is formed inside the abutment at a height of about 80 to 90% of the total height of the abutment, and the sintered zirconia block is placed at the point where the abutment insertion hole is exposed (t It is also possible to cut through processing up to ).

전술한 이중성형방법과는 달리, 어버트먼트가 삽입될 수 있는 내부 공간을 확보한 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 (또는 Ta2O5)의 조성에 Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물이 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함한 크라운 블록 및 크라운의 내부 공간에 삽입 가능한 형태로 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 (또는 Ta2O5)의 조성에 0.1 - 30 vol%의 Al2O3 을 추가로 포함하여 형성되는 불투광성 어버트먼트용 블록을 각각 성형하고, 개별적으로 소결 단계를 거친 후 치과용 시멘트로 두 블록을 결합하여 도 9b와 같은 하나의 일체화된 완소결 지르코니아 블록을 완성할 수도 있다. 개별 성형 및 소결 단계를 거쳐 제조된 지르코니아 블록은 추가 소결이 없이 1회 가공만으로 당일 임플란트 보철이 가능하다. Unlike the double molding method described above, 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 ( Or Ta 2 O 5 ) in the composition of Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , Co 2 O 3 In the range of 0.01-5.0 wt% of an additive selected from the crown block and the interior of the crown 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 (or Ta 2 O 5 ) 0.1-30 vol% Al Each block for an opaque abutment formed by additionally including 2 O 3 is formed, individually sintered, and then the two blocks are combined with dental cement to form an integrated, completely sintered zirconia block as shown in FIG. 9B. Can also be completed. Zirconia blocks manufactured through individual shaping and sintering steps can be implanted on the same day without additional sintering and only one-time processing.

이중 소재 Double material 지르코니아Zirconia 블록의 소결 Block sintering

이중 구조의 임플란트용 지르코니아 블록을 완성하기 위해서는 전술한 이중 성형 이외에 이종 소재에 대해 동일한 조건의 열처리로 소결을 완결하는 공정이 필요하다. 본 발명의 발명자는 치과용 지르코니아에 대한 연구를 통해 크라운용 소재의 강도, 투명도와 가공성을 고려하여 최적화된 소결온도 조건은 1450~1700℃ 이고, 어버트먼트용 지르코니아의 경우 1400-1450℃임을 확인한 바 있다.In order to complete the double-structured zirconia block for implants, a process of completing sintering by heat treatment under the same conditions for different materials other than the above-described double molding is required. The inventors of the present invention confirmed that the optimal sintering temperature condition in consideration of the strength, transparency and workability of the crown material through a study on dental zirconia is 1450 ~ 1700 ℃, and in the case of zirconia for abutment is 1400-1450 ℃. There is a bar.

크라운용 소재와 어버트먼트용 소재의 소결 온도가 상이하기 때문에 이중 구조의 완소결 지르코니아 블록을 제조하기 위해서는 어버트먼트용 소재의 소결온도를 크라운용 소재의 소결온도와 일치한 조건으로 복합 블록을 개발하는 것이 중요하다. 이종 소재의 열팽창계수 차이를 최소화할 수 있도록 조성을 조절하는 한편, 소결 분위기와 승온 속도 및 유지시간의 최적화도 요구된다.Since the sintering temperature of the crown material and the abutment material are different, in order to manufacture a double-structured zirconia block, the sintering temperature of the abutment material is matched with the sintering temperature of the crown material. It is important to develop. The composition is adjusted to minimize the difference in the coefficient of thermal expansion of the different materials, while optimization of the sintering atmosphere, the heating rate, and the holding time is also required.

본 발명에서는 성형된 이중 구조의 지르코니아 블록을 대기압 하에서 1400 - 1700℃ 범위의 온도로 1 - 5 시간 동안 소결한다(상압 소결). 크라운용 지르코니아(제2 지르코니아 고용체)의 조성과 어버트먼트용 지르코니아(제1 지르코니아 고용체)의 조성간 차이를 크지 않도록 함과 더불어, 어버트먼트에는 Al2O3 를 어버트먼트의 지르코니아 조성에 대해 0.1 ~ 30 vol%의 범위로 첨가함으로써 투광도 조절(불투명)은 물론, 크라운용 지르코니아 조성과 어버트먼트용 지르코니아 조성 사이의 열팽창 계수 차이에 따른 소결 거동의 문제점을 해소할 수 있다. 도 10은 알루미나 함량에 따른 지르코니아의 입경 변화를 보인 것으로, 어버트먼트 분말 중 알루미나 함량의 조절을 통해 입경을 조절함으로 어버트먼트와 크라운 소재와의 열팽창차이를 제어할 수 있음을 확인할 수 있다. In the present invention, the molded double-structured zirconia block is sintered under atmospheric pressure at a temperature in the range of 1400 to 1700° C. for 1 to 5 hours (atmospheric pressure sintering). In addition to making the difference between the composition of zirconia for crown (second zirconia solid solution) and zirconia for abutment (first zirconia solid solution) not large, Al 2 O 3 for abutment In addition to controlling the transmittance (opacity) by adding in the range of 0.1 to 30 vol% of the zirconia composition of the abutment, the problem of sintering behavior due to the difference in the thermal expansion coefficient between the zirconia composition for the crown and the zirconia composition for the abutment was solved. It can be solved. FIG. 10 shows the change in the particle size of zirconia according to the alumina content, and it can be seen that the difference in thermal expansion between the abutment and the crown material can be controlled by controlling the particle size by controlling the alumina content in the abutment powder.

크라운과 어버트먼트를 각각 성형한 후 크라운의 내부 공간에 어버트먼트를 결합하여 일체화된 지르코니아 블록을 제조하는 경우에도 성형된 크라운과 어버트먼트를 전술한 소결 조건 하에서 동시에 소결을 진행한 후 두 소결체를 결합하여 일체화된 지르코니아 블록을 완성할 수 있다. 또한, 개별적으로 성형된 크라운 블록과 어버트먼트 블록을 서로 다른 조건에서 각각 소결한 후, 치과용 시멘트로 두 블록을 결합하여 일체화시키는 것도 가능하다.Even in the case of manufacturing an integrated zirconia block by bonding the abutment to the inner space of the crown after each molding the crown and the abutment, the molded crown and the abutment were simultaneously sintered under the above-described sintering conditions. By combining the sintered body, an integrated zirconia block can be completed. In addition, it is also possible to sinter the individually molded crown block and abutment block under different conditions, and then combine the two blocks with dental cement and integrate them.

본 발명의 지르코니아 블록은 대기압 소결 후 냉각한 다음, 필요에 따라 물리적 특성의 향상을 위해 1400 - 1600℃ 온도에서 5000 - 30,000 psi의 압력하에 1 - 3시간 동안 추가 소결을 진행할 수도 있다(고온가압소결 :HIP). The zirconia block of the present invention may be further sintered for 1 to 3 hours under pressure of 5000 to 30,000 psi at a temperature of 1400 to 1600°C to improve physical properties if necessary after atmospheric pressure sintering (high temperature pressurization sintering). :HIP).

HIP 처리가 어버트먼트용 복합체의 강도에 미치는 영향을 도 11에 나타내었다. HIP 이전 소결체의 2축강도는 751 MPa이었으나 1500oC에서 HIP 처리를 함으로 824 MPa로 증가한 것을 알 수 있다. 이러한 강도 증가는 도 12a 및 12b의 SEM 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이 상압 소결체의 HIP 처리로 기공감소가 일어난 것에 기인한다. 전자흡수계수의 차이에 의해 검은색으로 보이는 Al2O3의 입경 크기에는 영향이 없음을 확인할 수 있다. The effect of the HIP treatment on the strength of the abutment composite is shown in FIG. 11. The biaxial strength of the sintered body before HIP was 751 MPa, but it can be seen that it increased to 824 MPa by HIP treatment at 1500 o C. This increase in strength is due to the decrease in porosity caused by the HIP treatment of the atmospheric pressure sintered body, as can be seen from the SEM photographs of FIGS. 12A and 12B. It can be seen that the difference in the electron absorption coefficient does not affect the size of the particle diameter of Al 2 O 3 shown in black.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.Although the present invention has been exemplarily described above through preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and the technical idea presented in the present invention, specifically, various forms within the scope described in the claims. It may be modified, changed, or improved.

10:성형 베이스 20:가압 펀치
110:제1몰드 120:제2몰드
10: Molding base 20: Press punch
110: first mold 120: second mold

Claims (9)

 내부에는 어버트먼트에 해당하는 불투광성 제1 지르코니아 고용체가 위치하고 외부에는 크라운에 해당하는 반투광성 제2 지르코니아 고용체가 배치되어 어버트먼트와 크라운이 일체화된 완소결 지르코니아 블록으로서,
상기 제1 지르코니아 고용체는 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고, 0.1 - 30 vol%의 Al2O3을 추가로 포함하며,
상기 제2 지르코니아 고용체는 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고, Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물이 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함되고,
상기 지르코니아 블록은 대기압 하에서 1400 - 1700℃ 범위의 온도로 1 - 5 시간 동안 소결하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록.
 
It is a completely sintered zirconia block in which the abutment and the crown are integrated by arranging the opaque first zirconia solid solution corresponding to the abutment inside and the translucent second zirconia solid solution corresponding to the crown outside.
The first zirconia solid solution is formed in a composition of 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 , and 0.1-30 vol% of Al 2 O 3 is additionally included,
The second zirconia solid solution is formed in a composition of 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Er 2 An additive selected from O3, Pr 6 O 11 , TiO 2 , Co 2 O 3 is included in the range of 0.01-5.0 wt%,
The zirconia block is obtained by sintering for 1 to 5 hours at a temperature in the range of 1400 to 1700°C under atmospheric pressure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 지르코니아 블록은 대기압 소결 후 냉각한 다음, 1400 - 1600℃ 온도에서 5000 - 30,000 psi의 압력하에 1 - 3시간 동안 추가 소결을 진행하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록.
The method of claim 1,
The zirconia block is obtained by performing an additional sintering for 1 to 3 hours under a pressure of 5000 to 30,000 psi at a temperature of 1400-1600 °C and then cooling after atmospheric pressure sintering.
 제1항에 있어서,
상기 지르코니아 블록에서 어버트먼트는 크라운 내부에 위치하면서 블록 상단에서 하단까지 배치되고, 어버트먼트 내부에 픽스쳐 고정용 볼트 삽입 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록.
The method of claim 1,
In the zirconia block, the abutment is located inside the crown and is disposed from the top to the bottom of the block, and a bolt insertion hole for fixing the fixture is formed inside the abutment.
삭제delete 어버트먼트를 위한 내부의 제 1 지르코니아 분말 성형체와 크라운을 위한 외부의 제2 지르코니아 분말 성형체로 이루어진 2중 구조의 분말 성형체를 성형하는 단계; 및
상기 2중 구조의 분말 성형체를 소결해서 어버트먼트에 해당하는 내부의 제1 지르코니아 고용체와 크라운에 해당하는 위한 외부의 제2 지르코니아 고용체가 일체화된 2중 구조의 지르코니아 블록을 얻는 단계를 포함하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록 제조방법.
Forming a powder compact having a double structure consisting of an inner first zirconia powder compact for an abutment and an external second zirconia powder compact for a crown; And
Aesthetics comprising the step of sintering the double-structured powder compact to obtain a double-structured zirconia block in which the inner first zirconia solid solution corresponding to the abutment and the external second zirconia solid solution corresponding to the crown are integrated. Same-day prosthetic complete sintered zirconia block manufacturing method for implants.
제6항에 있어서,
상기 제1 지르코니아 고용체는 89.8 - 91.0 mol% ZrO2, 5.0 - 5.4 mol% Y2O3, 4.0 - 4.8 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고, 0.1 - 30 vol%의 Al2O3을 추가로 포함하며,
상기 제2 지르코니아 고용체는 86.4 - 89.7 mol% ZrO2, 5.5 - 7.4 mol% Y2O3, 4.8 - 6.2 mol% Nb2O5 또는 Ta2O5 조성으로 형성되고, Fe2O3, Er2O3, Pr6O11, TiO2, Co2O3 중에서 선택되는 첨가물을 0.01 - 5.0 wt% 범위로 포함하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록 제조방법.
The method of claim 6,
The first zirconia solid solution is formed in a composition of 89.8-91.0 mol% ZrO 2 , 5.0-5.4 mol% Y 2 O 3 , 4.0-4.8 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 , and 0.1-30 vol% of Al 2 O 3 is additionally included,
The second zirconia solid solution is formed in a composition of 86.4-89.7 mol% ZrO 2 , 5.5-7.4 mol% Y 2 O 3 , 4.8-6.2 mol% Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Er 2 O 3 , Pr 6 O 11 , TiO 2 , Co 2 O 3 A method for producing a complete sintered zirconia block for same-day prosthetics for aesthetic implants comprising an additive selected from 0.01-5.0 wt%.
제6항에 있어서,
상기 소결은 대기압 하에서 1400 - 1700℃ 범위의 온도로 1 - 5 시간 동안 이루어지는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록 제조방법.
The method of claim 6,
The sintering is performed for 1 to 5 hours at a temperature in the range of 1400-1700 °C under atmospheric pressure.
제6항에 있어서,
상기 2중 구조의 분말 성형체를 소결하는 단계 후, 상기 지르코니아 블록을 냉각한 후 1400 - 1600℃ 온도에서 5000 - 30,000 psi의 압력 하에 1 - 3시간 동안 추가 소결하는 단계를 더 포함하는 심미성 임플란트용 당일보철 완소결 지르코니아 블록 제조방법.

The method of claim 6,
After the step of sintering the double-structured powder compact, cooling the zirconia block and then sintering the zirconia block at a temperature of 1400-1600 °C under a pressure of 5000-30,000 psi for 1-3 hours. A method of manufacturing a zirconia block with complete sintering of prosthetics.

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