KR101117801B1

KR101117801B1 - 치관재 조성물

Info

Publication number: KR101117801B1
Application number: KR1020090041390A
Authority: KR
Inventors: 임형섭; 임형준; 유영철; 강상헌; 서정원
Original assignee: (주)석경에이티
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2012-03-09
Also published as: US20100292364A1; KR20100122382A; US8431627B2

Abstract

본 발명은 레진 및 구형화 복합유리 미세분말을 포함하는 치관재 조성물을 제공한다. 상기 구성에 의한 본 발명의 복합유리 미세분말은 소결특성이나 광학적 특성이 우수하여 치관재용 충전재로서 사용이 가능하다.

구상화 복합유리 미세분말, 치관재, 충전재

Description

치관재 조성물{Crown composition}

본 발명은 치관재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결 특성 및 광학적 특성이 우수한 치관용 충전제, 이를 포함하는 치관재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

치관재료에 있어 미세 분말, 특히 세라믹 분말의 사용은 급속도로 증가하는 추세이다. 특히 치과재료에서 충전재(dental filler)로 사용하는 복합유리 미세분말의 사용은 고령화 사회로 가면서 급격히 증가하고 있다. 또한 이러한 세라믹 미세분말의 사용 증가와 함께 품질의 향상이 중요한 과제로 인식되어 가고 있다. 여기서 품질이라 함은 미세 분말의 크기, 형상, 조성의 기본 성질로부터 결정되어지는 것으로서 미세 분말의 소결 특성, 광학적 특성, 기계적 특성을 의미한다. 따라서, 미세 분말의 품질의 향상을 위해서는 미세 분말의 크기, 형상, 조성의 제어 기 술의 확보가 중요하다. 이러한 미세 유리 분말은 비교적 저렴한 재료로 구성되어 있어 품질의 향상 여부에 따라 고부가가치 제품으로 만들 수 있으며 현재 판매 중인 고가의 분말 제품이 형상이 비구형임에도 불구하고 그 수요가 늘고 있다.

현재 치과용 충전제로 사용되는 유리분말의 제조는 조성을 맞춘 치관재료 유리를 먼저 용융 제조한 후 분쇄 공정을 거쳐 미세 분말 형태로 제조되어진다. 이렇게 제조된 미세분말은 대략 수 ㎛의 크기를 가지며 비구형의 날카로운 형상을 가지므로 소결 특성이나 광학적 특성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 복합유리 미세 분말의 형상을 구상화하여 소결 특성, 광학적 특성을 향상시킨 치관용 충전재를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소결 특성, 광학적 특성을 향상시킨 치관재 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소결 특성 및 광학적 특성을 향상시킨 치관재 조성물의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되 어진다.

(1) 구형화 복합유리 미세분말을 포함하는 치관용 충전재.

(2) 레진 및 청구항 1의 충전재를 포함하는 치관재 조성물.

(3) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률과 레진의 굴절률의 차가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(4) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.45-1.65인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(5) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.52-1.56인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(6) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 평균입경은 0.2-20㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(7) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 평균입경은 0.4-2.0㎛인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(8) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 조성은 BaO, Al₂O₃, SiO₂, 및 B₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(9) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 조성은

BaO 28±10 중량 %;

Al₂O₃ 9±3 중량 %;

SiO₂47±10 중량 %; 및

B₂O₃15±3 중량 %;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(10) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 조성은 SrO, Al₂O₃, SiO₂, 및 B₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(11) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말의 조성은

SrO 25±10 중량 %;

Al₂O₃ 13±5 중량 %;

SiO₂48±8 중량 %; 및

B₂O₃14±3 중량 %;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(12) 상기 제9항 또는 제11항에 있어서,

F, ZnO 또는 TiO₂가 1 중량 % 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(13) 상기 제2항에 있어서,

구형화 복합유리 분말은 복합유리 분말을 화염용사법에 의해 구형화한 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.

(14) 청구항 1 기재의 충전재 및 레진을 혼합하여 치관재 조성물을 제조하는 방법.

본 발명에 의하면, 구상화 복합유리 미세분말을 치관재의 충진제로 첨가하여 소결 특성 및 광학적 특성을 향상시킨 치관재 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 복합유리 미세분말은 종래 치관용 충전재로 사용되어 오던 비구형 미세입자와는 달리 구형의 입자들로 이루어지며, 소결특성과 광학적 특성이 우수하다.

구형화 복합유리 미세분말의 입경의 크기는 평균 0.2-20 ㎛, 바람직하게는 0.4-20 ㎛이다. 만일 입경의 크기가 0.2 ㎛ 미만일 경우에는 비표면적이 너무 커서 수지와의 혼합성이 떨어질 우려가 있으며, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 비중이 커서 수지와 혼합시 침강이 될 우려가 있다. 가장 바람직하게는 미세분말의 입경의 크기가 0.4-2.0 ㎛인 경우이다.

상기 복합유리 미세분말의 광학적 특성을 결정짓는 굴절률은 함께 사용되는 레진에 따라 결정되어질 수 있으며, 통상적으로는 사용되는 레진과 복합유리 미세분말의 굴절률과의 차가 0.1, 바람직하게는 0.05 이내의 차이를 가지는 것이 좋다. 만일 상기와 같은 범위를 벗어나게 되면 레진과의 굴절률의 차이가 커서 투명성을 잃게 되어 혼탁하게 될 우려가 있다.

바람직하게는 구형화 복합유리 미세분말 입자의 굴절률은 1.45-1.65이며, 보다 바람직하게는 1.52-1.56이다. 굴절률의 범위를 이와 같이 한정하는 것은 현재 시판되고 있는 대부분의 레진이 가지는 굴절률의 범위를 포함하고 있기 때문이다.

상기한 바와 같은 구형화 복합유리 미세분말 입자의 굴절률은 그 조성 및 조성비를 변경하는 것으로 조절할 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 유리조성의 예로는 일본공개특허공보 2008-023003, 206-069924, 2002-275017, 2000-143430, 2000-102548, 평성 8-225423, 평성 7-033476, 평성 3-047107, 소화 56-152408에 개시된 구체적인 조성들이 전체로서 인용되어질 수 있다.

바람직하게는 본 발명 제1조성예에 의한 복합유리의 조성으로 BaO, Al₂O₃, SiO₂, 및 B₂O₃를 포함하는 유리조성물을 제공하며, 제2조성예에 의한 조성으로 SrO, Al₂O₃, SiO₂, 및 B₂O₃를 포함하는 유리조성물을 제공한다.

상기 본 발명 제1조성예에 의한 복합유리 미세분말의 조성은 바람직하게는

(a) BaO 28± 10 중량 %;

(b) Al₂O₃ 9± 3 중량 %;

(c) SiO₂47± 10 중량 %; 및

(d) B₂O₃15± 3 중량 %;

로 이루어진다. 상기와 같은 주성분 이외에 기타 첨가제로 ZnO 또는 TiO₂, 또는 F 성분이 1 중량 % 내에서 첨가되어질 수 있다.

본 발명 제2조성예에 의한 복합유리 미세분말의 조성은 바람직하게는

(a) SrO 25± 10 중량 %;

(b) Al₂O₃ 13± 5 중량 %;

(c) SiO₂48± 8 중량 %; 및

(d) B₂O₃14± 3 중량 %;

로 이루어진다. 상기와 같은 주성분 이외에 기타 첨가제로 ZnO 또는 TiO₂, 또는 F 성분이 1 중량% 내에서 첨가되어질 수 있다.

상기 각 실시예에서 BaO 또는 SrO 및 이들의 각 혼합량은 최적의 X선 흡수량을 얻기 위해 첨가되어진다. 따라서, 상기 각 조성예에 한정된 각 성분의 상한치와 하한치를 벗어날 경우에는 원하는 X선 흡수량을 얻기가 곤란하게 될 우려가 있다.

Al₂O₃ 는 유리화제 및 안정화제로서 첨가되며, 상기 각 조성예에서와 같이 그 범위를 한정한 이유는 상기 각 조성내에서의 상한치를 초과할 경우 융점이 지나치게 상승하여 가공온도를 상승시킬 우려가 있으며, 하한치 밑으로 첨가할 경우 안정성과 경화에 악영향을 끼칠 우려가 있어 바람직하지 않다.

SiO₂ 의 함량이 상기 각 조성예에서의 상한치를 초과할 경우에는 융점이 상승하여 결과적으로 용해장치의 라이닝에 의한 유리내로의 불순물의 혼입량이 증가할 수 있고, 하한치 밑으로 첨가할 경우 투명도가 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다.

B₂O₃는 융제로 첨가되며, 융점을 낮추는 기능을 수행한다. 상기 각 조성예에서와 같이 그 범위를 한정한 이유는 상기 각 조성내에서의 상한치를 초과할 경우 유리에 대한 가수분해 안정성을 저해할 우려가 있고, 하한치 밑으로 첨가할 경우 융점이 상승하여 용해장치의 라이닝에 의한 유리내로의 불순물의 혼입량이 증가할 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기한 조성범위에 속하는 본 발명에 따른 각 구형화 복합유리 미세분말은 X-레이에 대한 조영성이 우수하고, 소결특성과 투명성이 우수하여 치관재에 충전재로서 매우 적합한 특성을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명은 구형화 복합유리 미세분말을 충전재로 함유하는 치관용 조성물을 포함한다.

본 발명에 따른 치관용 조성물은 앞서 설명한 바와 같은 무기물 충전재와 레진으로 이루어진다. 이때 상기 본 발명에 따른 충전재의 함량은 1-50 중량 %의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 본 발명에 따른 충전재의 함량이 1 중량 % 미만일 경우에는 무기물 충전재의 첨가 의의가 미미할 뿐 아니라 제조비용의 증가를 초래할 수 있고, 50 중량 %를 넘는 경우에는 추가적인 첨가에 대한 개선된 효과를 기대하기 곤란하여 상기 범위로 하는 것이 좋다. 하지만, 상기 범위가 임계적인 의의를 가지기 보다는 바람직한 실시조건을 제시한 것으로, 그 범위를 벗어나더라도 본 발명의 실시가 불가능한 것으로 되지는 않음에 유의해야 한다.

본 발명에 따른 치관용 조성물에 사용되는 레진의 종류에는 특별한 한정이 요구되지는 않는다. 따라서, 종래 치관용 재료로서 일반적으로 사용되고 있는 어떠한 종류의 레진도 사용될 수 있다. 통상적으로 현재 시판 및 적용되고 있는 대부분의 레진의 경우 그 굴절률의 범위가 1.5-1.6의 범위에 존재한다. 이러한 레진의 구체적인 예로는, 에폭시 수지, 폴리비닐에스테르, 폴리메타크릴레이트 또는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 2,2비스[4-(3-메타크릴옥시-2-히드록시프로폭시)페닐]프로판 (비스-GMA), 우레탄메타크릴레이트, 알칸디올디메타크릴레이트, 시아노 아크릴레이트 등을 베이스로 하는 자외선경화성 수지 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용되고 있는 구형화 복합유리 미세분말은 화염용사법에 의해 제조될 수 있다. 화염용사법은 원료분말, 연료가스, 산화가스, 차단가스로 구성되는 물질을 화염용 버너에 투입하여 화염내에서 복합유리 미세분말 원료를 용융시키고, 이를 냉각시키는 과정에서 표면장력에 의해 구형화하는 과정을 의미한다.

본 발명에서는 원료분말과 연료가스를 별도로 화염에 공급하는 외혼식을 이용하여도 좋고, 원료분말과 연료가스를 사전에 미리 혼합하여 화염에 공급하는 프리믹스 방식을 이용하여도 좋다. 후자의 예에 적용할 수 있는 화염용사 버너 장치의 일 예가 한국특허공보 제 10-0404350호에 개시되어 있으며 본 발명에서는 동 문헌에 개시된 장치를 인용하고자 한다.

상기 장치에 사용되어질 각 가스들의 유량과 분사관의 크기는 구체적으로는 주입되는 미세분말의 단위 시간당 질량 및 크기에 따라서 결정되어질 수 있다. 즉 미세분말의 화염내 잔류시간에 따라 화염의 길이는 변경되어야 하며, 미세분말의 용융여부는 화염의 온도분포와 미세분말의 화염내 속도에 의존한다.

보다 구체적으로 본 발명 구형화 복합유리 미세분말의 제조에 적용될 수 있는 방법의 일 예가 한국 특허공보 제10-0407506호에 개시되어 있다. 동 문헌 실시예에 개시되어 있는 연료가스의 로내 유입량, 연소가스의 로내 유입량, 운반체의 로내 유입량, 용융조건 및 원료의 분사속도, 원료공급량/연료가스량 비 (P/V), 연소속도/분체속도의 범위, 로내벽의 온도조건 등에 관한 제반 운전조건은 본 발명에 전체로서 인용될 수 있다.

상기와 같은 운전조건은 대용량의 미세분말의 제조설계에 적합한 것으로, 파일럿 단위에서 실시할 수 있는 공정조건의 예로는 연료가스로 LPG 2-5 ml/min(5 ml/min 공기유량계), 산화가스로는 산소 2-4 ml/min(25 ml/min 공기유량계), 이송가스로 압축공기 5-15 ml/min(25 ml/min 공기유량계)의 조건으로 스케일 다운하면서, 화염을 형성시켜 여기에 분체원료 1-3 g/hr를 압축공기로 비산시켜 분사하는 과정을 통해 구상 용융화를 실시할 수도 있다.

기타 상기 본 발명에 따른 구형화 복합유리 미세분말의 제조를 위한 장치로 미세분말 에어로졸 공급장치나 구형화된 미세분말의 포집장치 역시 공지된 장치를 그대로 또는 일부 수정하여 사용하여도 좋으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

국내특허 제 10-0404350호에 개시된 버너를 수정하여 이용하고, 연료가스로 LPG를 3 ml/min(5 ml/min 공기유량계), 산화가스로는 산소를 3 ml/min(25 ml/min 공기유량계), 이송가스로 압축공기 10 ml/min(25 ml/min 공기유량계)로 사용하여, 화염을 형성시켜 여기에 분체원료 2 g/hr를 압축공기로 비산시켜 분사하여 용융 구상화 하였다.

본 실시예에 사용된 분체원료로는 BaCO₃는 BaO 환산으로 28 중량 %, Al₂O₃ 9 중량 %, SiO₂ 47 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로15 중량 %, 및 KF는 F환산으로 1 중량 %를 혼합하고, 1350 ℃에서 완전하게 용융시킨 것을 냉각시켜 얻은 글라스를 분쇄 분급하여 균일한 구형입자를 제조하였다.

[실시예 2] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

분체원료로 BaCO₃는 BaO 환산으로 18 중량 %, Al₂O₃ 12 중량 %, SiO₂ 51 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로18 중량 %, 및 ZnO 1 중량 %를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건 및 과정에 의해 구형화 미세분말을 제조하였다.

[실시예 3] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

분체원료로 BaCO₃는 BaO 환산으로 38 중량 %, Al₂O₃ 9 중량 %, SiO₂ 37 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로 15 중량 %, 및 TiO₂ 1 중량 %를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건 및 과정에 의해 구형화 미세분말을 제조하였다.

[실시예 4] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

분체원료로 SrCO₃ 는 SrO 환산으로 25 중량 %, Al₂O₃ 13 중량 %, SiO₂ 48 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로 13 중량 %, 및 F 1 중량 %를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건 및 과정에 의해 구형화 미세분말을 제조하였다.

[실시예 5] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

분체원료로 SrCO₃는 SrO 환산으로 15 중량 %, Al₂O₃ 13 중량 %, SiO₂ 56 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로 15 중량 %, 및 ZnO 1 중량 %를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건 및 과정에 의해 구형화 미세분말을 제조하였다.

[실시예 6] 구형화 복합유리 미세분말의 제조

분체원료로 SrCO₃는 SrO 환산으로 35 중량 %, Al₂O₃ 8 중량 %, SiO₂ 45 중량 %, H₃BO₃는 B₂O₃환산으로 11 중량 %, 및 TiO₂ 1 중량 %를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건 및 과정에 의해 구형화 미세분말을 제조하였다.

[실험예 1]

상기 본 발명 실시예 1 및 4를 이용하여 제조한 입자의 전자현미경 사진은 도 1 및 도 2에 나타내었다. 상기 사진에 나타난 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 복합유리 미세입자의 형상은 완전한 구형인 것을 확인 할 수 있다.

[실험예 2]

상기 각 실시예에 따라 제조된 복합유리 미세입자를 대상으로 파장 587 nm에서 굴절률을 측정하였고, X선 불투과능과 관련하여 알루미늄 당량두께 (AG)는 DIN ISO 4049에 따라 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
BaO(wt%)	28	18	38	-	-	-
SrO(wt%)	-	-	-	25	15	35
Al₂O₃(wt%)	9	12	9	13	13	8
SiO₂(wt%)	47	51	37	48	56	45
B₂O₃(wt%)	15	18	15	13	15	11
F(wt%)	1	-	-	1	-	-
ZnO(wt%)	-	1	-	-	1	-
TiO₂(wt%)	-	-	1	-	-	1
계	100	100	100	100	100	100
굴절률(n)	1.53	1.52	1.53	1.54	1.53	1.54
AG(mm)	3.2	3.3	3.1	3.3	3.2	3.2

위 실험결과에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 치관용 충전재는 굴절률과 레진 혼합시 투명성에서 우수한 특성을 가지고 있으므로 실제 치아에서와 같은 미관을 제공할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명 실시예 1에 따라 제조된 구형화 복합유리 미세분말의 전자현미경 사진.

도 2는 본 발명 실시예 4에 따라 제조된 구형화 복합유리 미세분말의 전자현미경 사진.

Claims

화염용사법에 의해 제조되며,

BaO 28±10 중량 %;

Al₂O₃ 9±3 중량 %;

SiO₂47±10 중량 %;

B₂O₃15±3 중량 %; 및

F, ZnO 또는 TiO₂가 1중량% 이하로 이루어지거나

또는,

SrO 25±10 중량 %;

Al₂O₃ 13±5 중량 %;

SiO₂48±8 중량 %;

B₂O₃14±3 중량 %; 및

F, ZnO 또는 TiO₂가 1중량% 이하로 이루어진 구형화 복합유리 미세분말 충전재 1-50 중량% 및 레진을 포함하며,

상기 구형화 복합유리 미세분말의 평균입경은 0.4-2.0㎛이고,

상기 구형화 복합유리 미세분말을 구성하는 입자의 굴절률은 1.52~1.56이며,

상기 구형화 복합유리 미세분말과 레진의 굴절률의 차가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물.
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

BaO 28 중량 %;

Al₂O₃ 9 중량 %;

SiO₂47 중량 %;

B₂O₃15 중량 %; 및

F 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.53인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

BaO 18 중량 %;

Al₂O₃ 12 중량 %;

SiO₂51 중량 %;

B₂O₃18 중량 %; 및

ZnO 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.52인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

BaO 38 중량 %;

Al₂O₃ 9 중량 %;

SiO₂37 중량 %;

B₂O₃15 중량 %; 및

TiO₂ 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.53인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

SrO 25 중량 %;

Al₂O₃ 13 중량 %;

SiO₂48 중량 %;

B₂O₃13 중량 %; 및

F 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.54인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

SrO 15 중량 %;

Al₂O₃ 13 중량 %;

SiO₂56 중량 %;

B₂O₃15 중량 %; 및

ZnO 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.53인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
제1항에 있어서,

상기 구형화 복합유리 미세분말은

SrO 35 중량 %;

Al₂O₃ 8 중량 %;

SiO₂45 중량 %;

B₂O₃11 중량 %; 및

TiO₂ 1중량%로 이루어지고, 굴절률이 1.54인 것을 특징으로 하는 치관재 조성물
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