KR20120073710A - High strength glass ceramics for teeth and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A crystallized glass containing a lithium disilicate crystal is provided to ensure high strength and to be used for crown of molar crown. CONSTITUTION: A dental crystallized glass of high strength containing a lithium disilicate crystal contains 5-30 wt% of Li_2O and 60-75 wt% of SiO_2 as a main ingredient for forming lithium disilicate crystal; 0.01-5 wt% of P_2O_5 as a nucleating agent; 0.1-10 wt% of Al_2O_3 for enhancing glass transition temperature and softening point; 0.01-10 wt% of ZnO for enhancing chemical durability; 0.1-6.5 wt% of B_2O_3 for lowering temperature for producing the lithium disilicate crystal; and 0.1-7 wt% of alkali oxide for improving melting property.

Description

치아용 고강도 결정화유리 및 그 제조방법{High strength glass ceramics for teeth and manufacturing method of the same}High strength glass ceramics for teeth and manufacturing method of the same

본 발명은 치아용 결정화유리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 밀링기로 가공하여 바로 인공 치아로서 실제 치아에 부착하여 사용할 수 있고, 가공 후 별도의 소성 또는 소결 공정을 거치거나 표면에 별도의 세라믹을 축성(build-up)할 필요가 없으며, 최종 결정화 열처리 후 경 가공(hard machining)을 하기 때문에 공정이 단축되는 이점이 있는 치아용 고강도 결정화유리 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a crystallized glass for a tooth and a method for manufacturing the same, and more particularly, it can be used by directly attaching to a real tooth as an artificial tooth by processing with a three-dimensional mill, and after a separate firing or sintering process or surface after processing The present invention relates to a high strength crystallized glass for teeth and a method of manufacturing the same, which do not need to build-up a separate ceramic and have a process shortened because hard machining is performed after the final crystallization heat treatment.

세라믹 수복재료는 장기적으로 변색이 없고, 파절 및 파편이 없는 우수한 물성을 지닌 소재여야 한다. 이런 측면에서 심미성이 뛰어난 세라믹 재료에 강도를 증진시키기 위하여 유리침투 복합체, 캐드(computer-aided design; CAD)/캠(computer-aided manufacturing; CAM) 지르코니아, 결정화유리 등 다양한 연구가 진행 중이다.The ceramic restorative material should be a material having excellent physical properties without discoloration and fracture and debris in the long term. In this respect, various studies such as glass penetrating composites, CAD (computer-aided design (CAD) / computer-aided manufacturing (CAM) zirconia, and crystallized glass) are being conducted to enhance the strength of ceramic materials having excellent aesthetics.

1985년 사도운(Sadoun)은 상호 침투 복합재료 제조방법을 이용하여 인공치관을 만드는 방법인 인-세람(In-ceram) 방식을 개발하였다. 이것은 알루미나 또는 지르코니아 다공체 사이로 유리를 침투시키는 방식이다. 근래 들어 도재의 3배에 해당하는 강도 효과를 얻고 있지만, 투과율이 낮아 심미적인 기능이 떨어지는 단점이 있다.In 1985, Sadoun developed the In-ceram method, a method of making artificial crowns using a method of manufacturing interpenetrating composites. This is a way to penetrate the glass between the alumina or zirconia porous bodies. In recent years, but three times the strength effect of the porcelain has been obtained, but the lower the transmittance has a disadvantage that the aesthetic function falls.

1990년 초에 모만(Mormann)에 의해 고안된 세렉 시스템(CEREC system)은 최초로 고강도?고인성인 지르코니아를 캐드/캠(CAD/CAM)으로 가공하여 코핑을 제작한 방식이다. 지르코니아는 도재보다 10배 강한 물성과 반투명한 색상을 띄고 있다. 그러나 이 역시 투과도가 10~30%로 낮아 단일 일체형 크라운으로 사용할 수 없고, 실제 사용에서는 지르코니아 코핑 위에 도재를 올려 크라운을 제작하기 때문에 파절여부는 도재의 물성(굴곡강도: 80MPa 이하)에 달려있다.Designed by Mormann in the early 1990s, the CEREC system was the first to produce copings by machining high strength and toughness zirconia into CAD / CAM. Zirconia is 10 times stronger than ceramic and has translucent color. However, this also has a low permeability of 10 ~ 30%, can not be used as a single integral crown, and in actual use, because the crown is made by placing the ceramic on the zirconia coping, the fracture depends on the material properties (bending strength: 80MPa or less).

1990년 초 이보크라 비바덴트(Ivoclar vivadent)(Schaan, Liechtenstein)사에서 결정화를 조절하여 백류석(KAlSi2O6) 강화 결정화유리를 개발하였다. 그러나, 이 결정화유리는 강도가 낮아 구치부나 브릿지로의 사용은 어렵다. In early 1990, Ivoclar vivadent (Schaan, Liechtenstein) controlled crystallization to develop crystallized glass (KAlSi 2 O 6 ). However, this crystallized glass has low strength and is difficult to use as a posterior part or a bridge.

현재까지 개발되었거나 개발 중인 결정화유리는 3차원 밀링기로 가공 후에 별도의 소성 또는 소결 공정을 거쳐야 하므로 그 사용에 많은 불편이 따랐다.
Crystallized glass, which has been developed or under development up to now, has to be subjected to a separate firing or sintering process after processing with a three-dimensional mill, which has caused a lot of inconvenience.

본 발명이 해결하려는 과제는 재현성과 신뢰성 있는 치과용 인공 치아의 제조가 가능하며, 고강도를 가지므로 비니어(veneer), 인레이(inlay), 온레이(onlay) 뿐만 아니라 구치부(어금니)의 치관(crown)용으로도 사용할 수 있으며, 3차원 밀링기로 가공하여 바로 인공 치아로서 실제 치아에 부착하여 사용할 수 있고, 가공 후 별도의 소성 또는 소결 공정을 거치거나 표면에 별도의 세라믹을 축성(build-up)할 필요가 없으며, 최종 결정화 열처리 후 경 가공(hard machining)을 하기 때문에 공정이 단축되는 이점이 있는 치아용 고강도 결정화유리 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention is that it is possible to manufacture a dental artificial teeth with reproducibility and reliability, and because of the high strength, not only veneer, inlay, onlay but also the crown of the posterior molar. ) It can be used as a 3D milling machine, and can be used as an artificial tooth directly attached to a real tooth.After processing, a separate firing or sintering process or a separate ceramic on the surface is built-up. It is not necessary to provide a high-strength crystallized glass for teeth and a method for manufacturing the same, which have an advantage of shortening a process because hard machining is performed after the final crystallization heat treatment.

본 발명은, 리튬 디실리케이트 결정을 포함하는 결정화유리로서, 리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 5?30중량%와 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함하는 치아용 고강도 결정화유리를 제공한다.The present invention provides a crystallized glass containing lithium disilicate crystals, wherein 5 to 30% by weight of Li 2 O and 60 to 75% by weight of SiO 2 and P 2 which acts as a nucleating agent. O 5 0.01-5% by weight, Al 2 O 3 0.1-10% by weight to increase the glass transition temperature and softening point and enhance the chemical durability of the crystallized glass, lower the production temperature of lithium disilicate crystals 0.01 to 10% by weight of ZnO to refine and enhance chemical durability, B 2 O 3 0.1 to 6.5 to reduce the viscosity at the time of melting for glass formation to lower the formation temperature of lithium disilicate crystals and to reduce the size of the crystals It provides a high-strength crystallized glass for teeth comprising a weight%, and 0.1 to 7% by weight alkali oxide for improving meltability at the time of melting for glass formation.

상기 알칼리 산화물은 K2O 및 Na2O 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.The alkali oxide may be made of one or more materials selected from K 2 O and Na 2 O.

상기 결정화유리는 치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZrO2 0.01?7중량%를 더 포함할 수 있다.The crystallized glass may further include 0.01 to 7% by weight of ZrO 2 to increase the degree of harmony with the tooth color and to enhance strength and chemical durability.

상기 결정화유리는 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위한 MgO 0.001?3중량%를 더 포함할 수 있다.The crystallized glass may further include 0.001 to 3% by weight of MgO to increase the durability against thermal modification.

상기 결정화유리는 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위한 MnO2 0.001?3중량%를 더 포함할 수 있다.The crystallized glass may further include 0.001 to 3% by weight of MnO 2 to increase the degree of harmony with teeth and lower the formation temperature of lithium disilicate crystals by showing ivory or brown color.

상기 SiO2와 상기 Li2O의 중량비는 2:1?10:1 범위를 이루는 것이 바람직하다.The weight ratio of SiO 2 and Li 2 O is preferably in the range of 2: 1 to 10: 1.

상기 결정화유리는 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위한 조색제 0.01?5중량% 더 포함할 수 있다.The crystallized glass may further include 0.01 to 5% by weight of a colorant for imparting the same or similar color as teeth.

또한, 본 발명은, (a) 리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 또는 Li2CO3 5?30중량% 및 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함하는 출발원료를 혼합하는 단계와, (b) 혼합된 출발원료를 용융로에서 가열하여 용융시키는 단계와, (c) 용융물을 원하는 형태 및 크기의 성형몰드에 붇고 급냉하여 유리를 얻는 단계와, (d) 상기 유리에 대하여 결정 성장을 위한 열처리를 수행하는 단계 및 (e) 열처리된 유리를 냉각하여 결정화유리를 얻는 단계를 포함하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, (a) 5-30% by weight of Li 2 O or Li 2 CO 3 and 60-75% by weight of SiO 2 , which acts as a main component of the lithium disilicate crystal formation, P 2 O serving as a nucleating agent 5 0.01-5% by weight, Al 2 O 3 0.1-10% by weight to increase the glass transition temperature and softening point and enhance the chemical durability of crystallized glass, lower the formation temperature of lithium disilicate crystals and refine the crystal size ZnO 0.01 to 10% by weight to enhance chemical durability, B 2 O 3 0.1 to 6.5% by weight to reduce the viscosity at the time of melting for glass formation to lower the formation temperature of lithium disilicate crystals and to reduce the size of the crystals %, And a starting material comprising 0.1 to 7% by weight of an alkali oxide for improving meltability at the time of melting for glass formation, (b) heating the molten mixed starting material in a melting furnace to melt it; (c) the desired mold Obtaining a glass by quenching and quenching the mold in a shape and size, (d) performing a heat treatment for crystal growth on the glass, and (e) cooling the heat-treated glass to obtain crystallized glass. Provided is a method for producing high strength crystallized glass for teeth.

상기 (a) 단계에서, 치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위하여 ZrO2 0.01?7중량%를 더 혼합할 수 있다.In the step (a), ZrO 2 0.01 ~ 7% by weight may be further mixed in order to increase the degree of harmony with the tooth color and to enhance the strength and chemical durability.

상기 (a) 단계에서, 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위하여 MgO 0.001?3중량%를 더 혼합할 수 있다.In the step (a), MgO 0.001 ~ 3% by weight may be further mixed to increase the durability against thermal denaturation.

상기 (a) 단계에서, 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위하여 MnO2 0.001?3중량%를 더 혼합할 수 있다.In the step (a), MnO 2 0.001 ~ 3% by weight may be further mixed in order to increase the degree of harmony with teeth and lower the production temperature of lithium disilicate crystals by showing ivory or brown.

상기 (a) 단계에서, 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위하여 조색제 0.01?5중량%를 더 혼합할 수 있다.In the step (a), 0.01 to 5% by weight of the colorant may be further mixed to give the same or similar color as the teeth.

상기 (a) 단계에서, 결정화유리에 함유되는 리튬 디실리케이트 결정의 함량을 고려하여 상기 SiO2와 상기 Li2O는 중량비로 2:1?10:1 범위를 이루게 혼합하는 것이 바람직하다.In the step (a), in consideration of the content of the lithium disilicate crystals contained in the crystallized glass, it is preferable to mix the SiO 2 and the Li 2 O in a weight ratio of 2: 1-10: 1.

상기 알칼리 산화물은 K2O, K2CO3, Na2O 및 Na2CO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.The alkali oxide may be used at least one material selected from K 2 O, K 2 CO 3 , Na 2 O and Na 2 CO 3 .

상기 혼합은 건식 혼합 방법을 이용하고, 상기 결정 성장을 위한 열처리는 산화 분위기에서 상압으로 650?1000℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
The mixing is a dry mixing method, the heat treatment for crystal growth is preferably carried out at 650 ~ 1000 ℃ at atmospheric pressure in an oxidizing atmosphere.

본 발명에 의하면, 치아용 고강도 결정화유리를 3차원 밀링기로 가공하여 바로 인공 치아로서 실제 치아에 부착하여 사용할 수 있으며, 가공 후 별도의 소성 또는 소결 공정을 거치거나, 표면에 별도의 세라믹을 축성(build-up)할 필요가 없다.According to the present invention, by processing a high-strength crystallized glass for teeth using a three-dimensional milling machine can be used directly attached to the actual teeth as artificial teeth, after processing a separate firing or sintering process, or to build a separate ceramic on the surface ( There is no need to build up.

치과용 인공 치아의 제조에 사용되는 치아용 고강도 결정화유리는 3차원 가공시에 리튬 디실리케이트 결정이 균열의 전달을 억제함으로써 균열 발생이 억제되고 시편의 파괴를 억제한다. The high-strength crystallized glass for dental used in the manufacture of dental artificial teeth suppresses crack transfer by lithium disilicate crystals during three-dimensional processing, thereby suppressing crack generation and suppressing specimen breakage.

본 발명의 치아용 고강도 결정화유리를 이용하여 제조된 치과용 인공 치아는 일반적인 인공 치아에 비하여 고강도를 가지므로 비니어(veneer), 인레이(inlay), 온레이(onlay) 뿐만 아니라 구치부(어금니)의 치관(crown)용으로도 사용할 수 있다.
Dental artificial teeth manufactured using the high-strength crystallized glass for dental use of the present invention has a higher strength than general artificial teeth, so not only veneers, inlays, onlays but also posterior crowns Can also be used for crowns.

도 1은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 2.5로 하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2는 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 5로 하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 7.5로 하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 4는 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 10으로 하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 5는 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 2.5로 하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 6은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 5로 하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 7은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 7.5로 하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 8은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 10으로 하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 9는 표 2에서 0A인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 10은 표 2에서 1A인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 11은 표 2에서 3A인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 12는 표 2에서 5A인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 13은 표 2에서 7A인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 14는 표 2에서 0A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 15는 표 2에서 1A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 16은 표 2에서 3A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 17은 표 2에서 5A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 18은 표 3에서 KN-1인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 19는 표 3에서 KN-2인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 20은 표 3에서 KN-3인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 21은 표 3에서 KN-1과 KN-3인 유리 조성에 대하여 10℃/min의 가열 속도(heating rate)로 측정한 DTA(Differential Thermal Analysis) 데이타이다.
도 22는 표 4에서 1Z인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 23은 표 4에서 3Z인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 24는 표 4에서 5Z인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 25는 표 4에서 7Z인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 26은 표 4에서 1Z인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 27은 표 4에서 3Z인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 28은 표 4에서 5Z인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 29는 표 4에서 7Z인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 30은 표 5에서 1B인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 31은 표 5에서 3B인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 32는 표 5에서 5B인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 33은 표 5에서 7B인 유리 조성에 대하여 700℃, 800℃, 850℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편에 대한 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
도 34는 표 5에서 1B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 35는 표 5에서 3B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 36은 표 5에서 5B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 37은 표 5에서 7B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.
도 38은 표 5에서 5B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.1 is a view showing an X- ray diffraction pattern for the samples obtained by thermal treatment each for 1 hour at 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ to as SiO 2 and the ratio (SiO 2 / Li 2 O) 2.5 of Li 2 O to be.
2 is a view showing the X- ray diffraction pattern for the samples obtained by thermal treatment each for 1 hour at 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ by the ratio (SiO 2 / Li 2 O) of SiO 2 and Li 2 O to 5 to be.
Figure 3 is showing the X- ray diffraction pattern for the samples obtained by thermal treatment each for 1 hour at 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ to as a non-(SiO 2 / Li O 2) of SiO 2 and Li 2 O 7.5 to be.
Figure 4 shows the X- ray diffraction pattern for the samples obtained by thermal treatment each for 1 hour at 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ by the ratio (SiO 2 / Li 2 O) of SiO 2 and Li 2 O to 10 to be.
Figure 5 is a specimen obtained by heat treatment at 900 ℃ for 1 hour to the SiO ratio (SiO 2 / Li 2 O) 2 and Li 2 O 2.5 SEM; picture of observing the surface (scanning electron microscope SEM) to be.
Figure 6 is a picture of observing the surface of the specimen obtained by heat treatment at 900 ℃ for 1 hour by the ratio (SiO 2 / Li 2 O) of SiO 2 and Li 2 O 5 to a scanning electron microscope (SEM).
Figure 7 is a picture of observing the surface of the specimen obtained by heat treatment at 900 ℃ for 1 hour in the SiO 2 and the ratio (SiO 2 / Li 2 O) of Li 2 O 7.5 in the scanning electron microscope (SEM).
Figure 8 is a picture of observing the surface of the specimen obtained by heat treatment at 900 ℃ for 1 hour by the ratio (SiO 2 / Li 2 O) of SiO 2 and Li 2 O to 10 with a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 9 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of specimens obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 0A in Table 2. FIG.
FIG. 10 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of 1A in Table 2. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of 3A in Table 2. FIG.
FIG. 12 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of 5A in Table 2. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of 7A in Table 2. FIG.
FIG. 14 is a photograph of the surface of the specimen obtained by heat treatment at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 0A in Table 2 using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 15 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 1A in Table 2, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 16 is a photograph of the specimen obtained by heat treatment at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 3A in Table 2, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 17 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5A in Table 2, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 18 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of KN-1 in Table 3. FIG.
FIG. 19 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of KN-2 in Table 3. FIG.
FIG. 20 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour for the glass composition of KN-3 in Table 3. FIG.
FIG. 21 is DTA (Differential Thermal Analysis) data measured at a heating rate of 10 ° C./min for the glass compositions KN-1 and KN-3 in Table 3. FIG.
FIG. 22 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for a glass composition having 1Z in Table 4. FIG.
FIG. 23 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for a glass composition having 3Z in Table 4. FIG.
FIG. 24 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for a glass composition having 5Z in Table 4. FIG.
FIG. 25 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for the glass composition of 7Z in Table 4. FIG.
FIG. 26 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to a glass composition of 1Z in Table 4, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 27 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to a glass composition having 3Z in Table 4, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 28 is a photograph of the specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5Z in Table 4 using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 29 is a photograph of the surface of the specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 7Z in Table 4 using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 30 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for the glass composition of 1B in Table 5. FIG.
FIG. 31 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for the glass composition of 3B in Table 5. FIG.
FIG. 32 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for the glass composition of 5B in Table 5. FIG.
FIG. 33 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern for a specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour for the glass composition of 7B in Table 5. FIG.
FIG. 34 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to a glass composition of 1B in Table 5, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 35 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to a glass composition of 3B in Table 5, using a scanning electron microscope (SEM).
36 is a photograph of the surface of the specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5B in Table 5 using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 37 is a photograph of a specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 7B in Table 5, using a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 38 is a photograph of the surface of the specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5B in Table 5 using a scanning electron microscope (SEM).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 리튬 디실리케이트 결정을 포함하는 결정화유리로서, 리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 5?30중량% 및 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함한다.High-strength crystallized glass for teeth according to a preferred embodiment of the present invention is a crystallized glass containing lithium disilicate crystals, Li 2 O 5-30% by weight and SiO 2 60-75% by weight as a main component of lithium disilicate crystal formation %, 0.01-5% by weight of P 2 O 5 acting as nucleating agent, 0.1-10% by weight of Al 2 O 3 to increase the glass transition temperature and softening point and enhance the chemical durability of crystallized glass, ZnO 0.01 to 10% by weight to lower the formation temperature, refine the crystal size and enhance chemical durability, decrease the viscosity during melting for glass formation, lower the formation temperature of lithium disilicate crystals and increase the size of the crystal for reducing B 2 O 3 0.1? 6.5 and a percent by weight, and alkali oxides of 0.1? for good melting properties in the melting of glass for forming 7% by weight.

상기 알칼리 산화물은 K2O 또는 Na2O일 수 있으며, 또한, K2O와 Na2O가 함께 포함된 것일 수도 있다.The alkali oxide may be K 2 O or Na 2 O, and may also include K 2 O and Na 2 O together.

상기 SiO2와 상기 Li2O의 중량비(SiO2의 함량:Li2O의 함량)는 결정화유리에 함유되는 리튬 디실리케이트 결정의 함량 등을 고려하여 2:1?10:1 범위를 이루는 것이 바람직하다. The SiO 2 and the weight ratio of the Li 2 O (content of SiO 2: Li content of 2 O) is in consideration of the content of the lithium disilicate crystals contained in the crystallized glass 2 preferably forming the first range: 10? Do.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위한 지르코니아(zirconia)(ZrO2) 0.01?7중량%를 더 포함할 수 있다. 지르코니아(ZrO2)는 단사정계의 물질로서 분자량이 123.22 정도 이고, 녹는점은 약 2,700℃ 이며, 굴절률이 크고 녹는점이 높으며 내식성이 크다. 산화지르코늄(ZrO2)은 강도가 높고, 급격한 온도의 변화에 잘 견디는 특성이 있다. High-strength crystallized glass for dental according to a preferred embodiment of the present invention may further comprise 0.01 to 7% by weight of zirconia (ZrO 2 ) to increase the harmony with the color of the teeth and to enhance the strength and chemical durability. Zirconia (ZrO 2 ) is a monoclinic substance with a molecular weight of about 123.22, a melting point of about 2,700 ° C., a large refractive index, high melting point, and high corrosion resistance. Zirconium oxide (ZrO 2 ) has a high strength, and has the property of withstanding rapid changes in temperature.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위한 MgO 0.001?3중량%를 더 포함할 수 있다. In addition, the high-strength crystallized glass for teeth according to a preferred embodiment of the present invention may further comprise MgO 0.001 ~ 3% by weight to increase the durability against thermal modification.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위한 MnO2 0.001?3중량%를 더 포함할 수 있다. In addition, the high-strength crystallized glass for teeth according to a preferred embodiment of the present invention may further include 0.001 to 3% by weight of MnO 2 to increase the degree of harmony with teeth and lower the production temperature of lithium disilicate crystals by showing ivory or brown color. have.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위한 조색제 0.01?5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 조색제는 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위한 것으로, 무기물 조색제인 백색을 나타내는 산화티타늄(TiO2), 적색 산화철(Fe2O3), 노란색을 나타내는 세리아(CeO2), 오렌지색을 나타내는 오산화바나듐(V2O5), 흑색을 나타내는 삼산화바나듐(V2O3), Er2O3, La2O3, Tb2O3, Pr2O3, Y2O3, TaO2, MnO2 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 적색 산화철(Fe2O3), 세리아(CeO2) 또는 오산화바나듐(V2O5)은 출발원료와 함께 첨가되어 용융이 이루어지면 치아의 색상과 유사한 연한 노란색(yellow)을 띠게 되며, 상기 산화티타늄(TiO2)은 백색을 띠어 치아의 색상과 매우 유사한 색상을 부여하게 된다. In addition, the high-strength crystallized glass for teeth according to a preferred embodiment of the present invention may further comprise 0.01 to 5% by weight of a colorant for imparting the same or similar color as the teeth. The colorant is to give the same or similar color to the tooth, titanium oxide (TiO 2 ) representing the inorganic colorant (TiO 2 ), red iron oxide (Fe 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ) representing the yellow, pentoxide representing the orange Vanadium (V 2 O 5 ), black vanadium trioxide (V 2 O 3 ), Er 2 O 3 , La 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Y 2 O 3 , TaO 2 , MnO 2 Or mixtures thereof. For example, the red iron oxide (Fe 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ) or vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) is added with the starting material when the melting is made to have a light yellow (yellow) similar to the color of the teeth. The titanium oxide (TiO 2 ) is white to give a color very similar to that of teeth.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리는 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정과 유리질이 포함되게 구성되어 있어 전제적으로 치아와 매우 유사한 색상을 나타내므로 심미성이 높아 치과용 인공 치아로의 사용에 적합하다. 또한, 바늘모양의 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정이 서로 얽혀져 강도가 높다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 고강도 결정화유리에는 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5) 이외에도 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)(Li2SiO3), 크리스토버라이트(cristobalite)(SiO2), 트리디마이트(tridymite), 석영(quartz)(SiO2), 스포듀민(spodumene)(LiAlSi2O6)과 같은 결정이 포함될 수도 있다.
High-strength crystallized glass for dental use according to a preferred embodiment of the present invention is composed of lithium disilicate crystals and glass, so the color is very similar to teeth entirely, so the aesthetics are high and used as dental artificial teeth Suitable for In addition, the needle-shaped lithium disilicate crystals are entangled with each other and the strength is high. In the high-strength crystallized glass for teeth according to the preferred embodiment of the present invention, in addition to lithium disilicate (Li 2 Si 2 O 5 ), lithium metasilicate (Li 2 SiO 3 ) and cristobalite (SiO 2), may be included in the tree-di mite (tridymite), crystal such as quartz (quartz) (SiO 2), spokes dyumin (spodumene) (LiAlSi 2 O 6 ).

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치아용 결정화유리의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a crystallized glass for teeth according to a preferred embodiment of the present invention.

리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 5?30중량% 및 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함하는 출발원료를 혼합한다. 상기 알칼리 산화물은 K2O 및 Na2O 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있다. 상기 SiO2와 상기 Li2O는 결정화유리에 함유되는 리튬 디실리케이트 결정의 함량 등을 고려하여 중량비(SiO2의 함량:Li2O의 함량)로 2:1?10:1 범위를 이루게 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 Li2O 대신에 Li2CO3를 첨가할 수도 있으며, Li2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다. 또한, 상기 알칼리 산화물에서 K2O 및 Na2O 대신에 각각 K2CO3, Na2CO3를 첨가할 수도 있으며, K2CO3, Na2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다. 5-30 wt% Li 2 O and 60-75 wt% SiO 2 as main components of lithium disilicate crystal formation, 0.01-5 wt% P 2 O 5 acting as nucleating agent, glass transition temperature and softening point increased 0.1-10% by weight of Al 2 O 3 to reduce the chemical durability of the crystallized glass, ZnO 0.01-10% by weight to lower the formation temperature of the lithium disilicate crystals, refine the size of the crystals formed, and enhance chemical durability. 0.1 to 6.5% by weight of B 2 O 3 to reduce the viscosity of the lithium disilicate crystals by reducing the viscosity at the time of melting for glass formation and to reduce the size of the crystals, and good meltability at the time of melting to form the glass. The starting material containing 0.1-7 weight% of alkali oxides for mixing is mixed. The alkali oxide may be made of at least one material selected from K 2 O and Na 2 O. The SiO 2 and the Li 2 O are mixed in a ratio of 2: 1 to 10: 1 by weight ratio (content of SiO 2 : content of Li 2 O) in consideration of the content of lithium disilicate crystals contained in the crystallized glass. It is preferable. Li 2 CO 3 may be added instead of Li 2 O, and carbon dioxide (CO 2 ), which is a carbon (C) component of Li 2 CO 3 , is discharged as gas in the melting process of the glass and is released. In addition, K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 may be added instead of K 2 O and Na 2 O in the alkali oxide, and carbon dioxide (CO), which is a carbon (C) component of K 2 CO 3 and Na 2 CO 3 , may be added. 2 ) is discharged as a gas in the melting process of the glass and exit.

치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위하여 지르코니아(zirconia)(ZrO2) 0.01?7중량%를 더 혼합할 수 있다. Zirconia (ZrO 2 ) 0.01-7% by weight may be further mixed in order to enhance harmony with the color of teeth and to enhance strength and chemical durability.

또한, 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위하여 MgO 0.001?3중량%를 더 혼합할 수 있다. In addition, in order to increase the durability against thermal modification, MgO 0.001 to 3% by weight may be further mixed.

또한, 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위하여 MnO2 0.001?3중량%를 더 혼합할 수 있다.In addition, MnO 2 0.001 to 3% by weight may be further mixed in order to show ivory or brown color and to increase the degree of coordination with teeth and to lower the formation temperature of lithium disilicate crystals.

또한, 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위하여 조색제 0.01?5중량%를 더 혼합할 수 있다. 상기 조색제로는 산화티타늄(TiO2), 적색 산화철(Fe2O3), 노란색을 나타내는 세리아(CeO2), 오산화바나듐(V2O5), 삼산화바나듐(V2O3), Er2O3, La2O3, Tb2O3, Pr2O3, Y2O3, TaO2, MnO2 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.In addition, 0.01 to 5% by weight of the colorant may be further mixed in order to give the same or similar color as the teeth. As the colorant, titanium oxide (TiO 2 ), red iron oxide (Fe 2 O 3 ), yellow ceria (CeO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), vanadium trioxide (V 2 O 3 ), Er 2 O 3 , La 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Y 2 O 3 , TaO 2 , MnO 2 or mixtures thereof can be used.

상기 혼합은 건식 혼합 공정으로 이용하며, 상기 건식 혼합 공정으로는 볼밀링(ball milling) 등을 사용할 수 있다. 볼 밀링 공정을 구체적으로 살펴보면, 출발원료를 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하고, 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 출발원료를 기계적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 지르코니아나 알루미나와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하여 목표하는 입자의 크기로 분쇄한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜?30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50?500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1?48 시간 동안 실시한다. 볼 밀링에 의해 출발원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 되며, 균일하게 혼합되게 된다. The mixing may be used in a dry mixing process, and ball milling may be used as the dry mixing process. Looking specifically at the ball milling process, the starting material is charged to a ball milling machine, and the ball mill is rotated at a constant speed to mechanically crush the starting material and mix uniformly. Balls used for ball milling may use balls made of ceramics such as zirconia or alumina, and the balls may be all the same size or may be used with balls having two or more sizes. Grind to the size of the target particles by adjusting the size of the ball, milling time, rotation speed per minute of the ball mill. For example, in consideration of the particle size, the size of the ball can be set in the range of about 1 mm to 30 mm, and the rotation speed of the ball mill can be set in the range of about 50 to 500 rpm. Ball milling is performed for 1 to 48 hours in consideration of the target particle size and the like. The ball mill causes the starting material to be ground into particles of fine size, to have a uniform particle size distribution, and to be mixed uniformly.

혼합된 출발원료를 용융로에 담고, 출발원료가 담긴 용융로를 가열하여 출발원료가 용융되게 한다. 여기서, 용융이라 함은 출발원료가 고체 상태가 아닌 액체 상태의 점성을 갖는 물질 상태로 변화되는 것을 의미한다. 상기 용융로는 고융점을 가지면서 강도가 크고 용융물이 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이를 위해 백금(Pt), DLC(diamond-like-carbon), 샤모트(chamotte)와 같은 물질로 이루어지거나 백금(Pt) 또는 DLC(diamond-like-carbon)와 같은 물질로 표면이 코팅된 용융로인 것이 바람직하다. The mixed starting materials are placed in a melting furnace, and the starting raw materials are melted by heating the melting furnace containing the starting materials. Here, melting means that the starting material is changed into a material state having a viscosity of a liquid state rather than a solid state. The melting furnace is preferably made of a material having a high melting point, high strength and low contact angle in order to suppress the adhesion of the melt. For this purpose, platinum (Pt), diamond-like-carbon (DLC), chamotte and It is preferable that the furnace is made of the same material or whose surface is coated with a material such as platinum (Pt) or diamond-like-carbon (DLC).

상기 용융은 1500?2000℃에서 상압으로 1?12시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 1500℃ 미만인 경우에는 출발원료가 미처 용융되지 않을 수 있으며, 상기 용융 온도가 2000℃를 초과하는 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하므로 상기 범위의 온도에서 용융하는 것이 바람직하다. 상기 용융 시간이 너무 짧은 경우에는 출발원료가 충분하게 용융되지 않을 수 있고, 용융 시간이 너무 긴 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하다. 용융로의 승온 속도는 5?50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 용융로의 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 용융로의 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 출발원료의 휘발량이 많아져서 결정화유리의 물성이 좋지 않을 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 용융로의 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 용융은 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. The melting is preferably performed for 1 to 12 hours at 1500 ~ 2000 ℃ at atmospheric pressure. If the melting temperature is less than 1500 ℃ the starting material may not be melted at all, if the melting temperature exceeds 2000 ℃ it is preferable to melt at the temperature of the above range because it is not economical to consume excessive energy. . If the melting time is too short, the starting material may not be sufficiently melted, and if the melting time is too long, excessive energy consumption is required and thus it is not economical. It is preferable that the temperature increase rate of the melting furnace is about 5 to 50 ° C / min. If the temperature rising rate of the melting furnace is too slow, it takes a long time and productivity decreases, and if the temperature rising rate of the melting furnace is too fast, Since the volatilization amount increases, the physical properties of the crystallized glass may not be good, it is preferable to raise the temperature of the melting furnace at a temperature rising rate in the above range. The melting is preferably performed in an oxidizing atmosphere such as oxygen (O 2 ), air.

용융물을 원하는 형태 및 크기의 치아용 결정화유리를 얻기 위하여 정해진 성형몰드에 붇는다. 상기 성형몰드는 고융점을 가지면서 강도가 크고 유리 용융물이 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이를 위해 흑연(graphite), 카본(carbon)과 같은 물질로 이루어지거나 흑연(graphite), 카본(carbon)과 같은 물질로 표면이 코팅된 성형몰드인 것이 바람직하다. The melt is poured into a predetermined molding mold to obtain a crystallized glass for dental of the desired shape and size. The molding mold is preferably made of a material having a high melting point and a low contact angle in order to suppress a phenomenon that the glass melt adheres, and for this purpose, the molding mold is made of a material such as graphite, carbon, or graphite ( Preferably, the molding mold is coated with a material such as graphite or carbon.

성형몰드에 담긴 용융물을 급냉(quenching)하여 유리를 얻는다. The melt contained in the molding mold is quenched to obtain a glass.

이렇게 얻어진 유리를 결정 성장을 위해 열처리한다. 상기 결정 성장을 위한 열처리는 유리의 유리전이점보다 높은 온도인 650?1000℃에서 상압으로 10분?2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 650℃ 미만인 경우에는 유리분말의 상변화에 의한 점성을 감소시키는데 한계가 있어 결정 성장이 충분하게 일어나지 않을 수 있으며, 상기 열처리 온도가 1000℃를 초과하는 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하고 과도한 결정 성장으로 인해 원하는 물리적 특성을 얻기 어려울 수 있으므로 상기 범위의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다. 상기 열처리 시간이 너무 짧은 경우에는 결정 성장이 충분하게 일어나지 않을 수 있고, 열처리 시간이 너무 긴 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하다. 열처리 온도까지의 승온 속도는 5?50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 출발원료의 휘발량이 많아져서 결정화유리의 물성이 좋지 않을 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 열처리는 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 열처리에 의해 유리 구조 내 원자들의 이동이 이루어져 유리는 상변화가 있게 된다. 즉, 상기 열처리에 의해 결정 성장이 일어나서 리튬 실리케이트 결정을 포함하는 결정화가 일어나게 되고, 이로부터 결정화유리를 얻을 수 있다. The glass thus obtained is heat treated for crystal growth. The heat treatment for crystal growth is preferably carried out for 10 minutes to 2 hours at atmospheric pressure at 650 ~ 1000 ℃ that is higher than the glass transition point of the glass. If the heat treatment temperature is less than 650 ℃ there is a limit in reducing the viscosity due to the phase change of the glass powder may not be enough crystal growth, if the heat treatment temperature exceeds 1000 ℃ to consume excessive energy Heat treatment at temperatures in the above range is preferred because it is not economical and it may be difficult to obtain the desired physical properties due to excessive crystal growth. If the heat treatment time is too short, crystal growth may not occur sufficiently. If the heat treatment time is too long, excessive energy consumption is required and thus it is not economical. The temperature increase rate to the heat treatment temperature is preferably about 5 ~ 50 ℃ / min, but if the temperature increase rate is too slow, productivity takes a long time, if the temperature increase rate is too fast, the volatilization of the starting material due to the rapid temperature rise It is preferable to raise the temperature at a temperature increase rate in the above range since the physical properties of the crystallized glass may not be good. The heat treatment is preferably performed in an oxidizing atmosphere such as oxygen (O 2 ) or air. The heat treatment causes the movement of atoms in the glass structure and the glass has a phase change. That is, crystal growth occurs by the heat treatment, and crystallization including lithium silicate crystal occurs, whereby crystallized glass can be obtained.

열처리 온도에 따라 생성되는 결정의 종류와 그 결정의 함량은 달라질 수 있다. 열처리 온도에 따라 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5), 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)(Li2SiO3), 크리스토버라이트(cristobalite)(SiO2), 트리디마이트(tridymite), 석영(quartz)(SiO2) 또는 스포듀민(spodumene)(LiAlSi2O6)과 같은 결정의 성장이 있게 되며, 생성되는 결정의 종류와 그 결정의 함량은 출발원료의 구성성분 및 구성성분의 함량 등에 따라서도 달라질 수 있다. 이에 대하여는 후술하는 실험예에서 더욱 상세하게 설명한다.The kind of crystals produced and the content of the crystals may vary depending on the heat treatment temperature. Lithium disilicate (Li 2 Si 2 O 5 ), lithium metasilicate (Li 2 SiO 3 ), cristobalite (SiO 2 ), tridymite depending on the heat treatment temperature ), Quartz (SiO 2 ) or spodumene (LiAlSi 2 O 6 ), the growth of crystals, and the type and content of the crystals are the composition and composition of the starting material It may also vary depending on the content. This will be described in more detail in the experimental example described later.

결정 성장을 위한 열처리가 이루어진 유리를 냉각하여 결정화유리를 얻는다. 이후 상온까지 서냉시켜 성형 몰드로부터 결정화유리를 꺼낸다. The glass heat-treated for crystal growth is cooled to obtain crystallized glass. After cooling to room temperature, the crystallized glass is taken out of the molding mold.

다음과 같은 방법으로 결정화유리를 얻을 수도 있다. 1500?2000℃로 가열 용융하여 얻어진 용융물을 급냉(quenching)하고, 유리의 균질도를 높이기 위하여 상기 급냉에 의해 얻어진 유리(glass)를 분쇄하여 유리분말을 얻은 후, 상기 유리분말을 1500?2000℃로 가열하여 유리분말을 용융시키고 급냉하여 유리를 얻은 다음, 상술한 결정 성장을 위한 열처리를 수행하고 냉각하여 결정화유리를 얻을 수도 있다. Crystallized glass can also be obtained by the following method. After quenching the melt obtained by heating and melting at 1500 to 2000 ° C., in order to increase the homogeneity of the glass, the glass obtained by the quenching is pulverized to obtain a glass powder, and then the glass powder is 1500 to 2000 ° C. The glass powder may be melted and quenched to obtain glass, followed by heat treatment for crystal growth described above and cooled to obtain crystallized glass.

결정화유리 외면을 연마하여 광택성을 부여하고 미세 버(Burr)를 제거하기 위하여 바렐 가공을 수행할 수도 있다. 상기 바렐 가공 공정은 바렐 연마기 등을 이용할 수 있다. Barrel processing may be performed to polish the outer surface of the crystallized glass to give glossiness and to remove fine burrs. The barrel processing step may use a barrel polishing machine or the like.

상기와 같이 제조된 치아용 고강도 결정화유리는 비커스경도가 4GPa 이상이고, 4점 굽힘 강도가 90MPa 이상으로서 높다. 본 발명의 치아용 고강도 결정화유리는 비니어(veneer), 인레이(inlay), 온레이(onlay) 뿐만 아니라 고강도를 요하는 구치부(어금니)의 치관(crown)용으로도 사용할 수 있다. The high-strength crystallized glass for teeth prepared as described above has a Vickers hardness of 4 GPa or more and a four-point bending strength of 90 MPa or more. The high-strength crystallized glass for teeth of the present invention can be used not only for veneers, inlays, onlays, but also for crowns of molar teeth requiring high strength.

상기와 같이 제조된 치아용 고강도 결정화유리를 사용하여 비니어(veneer), 인레이(inlay), 온레이(onlay), 치관(crown), 스텀프(stump), 교합소면(facet), 인공치, 가공의치, 치근 구조물 등의 인공 치아를 선택적으로 제조할 수 있다. The veneer, inlay, onlay, crown, stump, facet, artificial teeth, processed denture, using the high-strength crystallized glass for dental Artificial teeth such as tooth root structures can be selectively produced.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 치아용 고강도 결정화유리를 캐드(computer-aided design; CAD)/캠(computer-aided manufacturing; CAM) 공정을 이용하여 인공 치아를 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an artificial tooth using a high-strength crystallized glass for dental prepared according to a preferred embodiment of the present invention using a computer-aided design (CAD) / computer-aided manufacturing (CAM) process do.

먼저, 인체의 치아에 부착하거나 인체의 치아를 대체하려는 치아 모형을 제작한다. 인체의 치아에 부착하는 경우의 치아 모형을 제작하는 방법을 설명하면, 인공 치아로 대체하려는 손상된 치아의 표면을 삭제하고 삭제된 치아의 표면에 알지네이트(alginate) 등과 같은 인상재를 도포한다. 알지네이트와 같은 인상재는 물과 같은 용매와 결합하면 점성을 가지며, 시간이 경과하면서 굳어지는 성질이 있다. 이와 같은 인상재의 특성을 이용하여 치아와 정합되는 치아 모형을 제작할 수 있다. 치아의 표면에 점성을 갖는 인상재를 도포하고 시간이 경과하면 인상재는 굳어져서 음형인기가 형성된다. 인상재를 치아에서 분리하고 인상재에 형성된 음형인기에 석고나 금속 등을 주입하여 치아 모형을 제작한다. First, a tooth model to be attached to or replaced with a human tooth is produced. When describing a method of manufacturing a tooth model in the case of attaching to the teeth of the human body, the surface of the damaged tooth to be replaced with an artificial tooth is deleted and an impression material such as alginate is applied to the surface of the deleted tooth. Impression material such as alginate is viscous when combined with a solvent such as water, and has a property of hardening over time. By using the characteristics of the impression material it is possible to produce a tooth model to match the tooth. After the impression material having a viscosity is applied to the surface of the tooth and time passes, the impression material hardens to form a negative popularity. The impression material is separated from the tooth, and a dental model is made by injecting gypsum or metal into the negative shape formed on the impression material.

촉침식 스캐너 또는 레이저 스캐너 등과 같은 스캐너를 이용하여 치아 모형을 스캔하여 치아 모형의 외부 표면 좌표를 얻고, 스캔에 의해 얻어진 치아 모형의 외부 표면 좌표를 CAD 데이터로 변환한다. The tooth model is scanned using a scanner such as a stylus scanner or a laser scanner to obtain outer surface coordinates of the tooth model, and the outer surface coordinates of the tooth model obtained by the scan are converted into CAD data.

CAM 데이터를 이용하여 CNC(computerized numerical controller)와 같은 3차원 밀링기로 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 치아용 고강도 결정화유리를 가공하여 인공 치아를 제조한다. Artificial teeth are manufactured by processing high-strength crystallized glass for teeth manufactured according to a preferred embodiment of the present invention with a three-dimensional mill such as a computerized numerical controller (CNC) using CAM data.

본 발명의 치아용 고강도 결정화유리로 이루어진 인공 치아를 인체의 치열 구조에 정합되게 손상된 치아에 부착한다. An artificial tooth made of high-strength crystallized glass for teeth of the present invention is attached to a damaged tooth in conformity with the dental structure of the human body.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 치아용 고강도 결정화유리를 가공한 인공 치아는 가공 후 별도의 소성 또는 소결 공정을 거치거나, 표면에 별도의 세라믹을 축성(build-up)할 필요가 없으며, 가공 후 바로 인공 치아로서 실제 치아에 부착하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
Artificial teeth processed with a high-strength crystallized glass for teeth prepared according to a preferred embodiment of the present invention does not need to undergo a separate firing or sintering process after processing, or build-up of a separate ceramic on the surface, Immediately after processing, there is an advantage that can be used as an artificial tooth attached to the actual tooth.

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention are specifically presented, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

본 발명에서는 리튬실리케이트계 유리 조성에 SiO2와 Li2O의 비를 조절하고 그 외 첨가되는 산화물의 양을 조절하여 유리를 제조하고 열처리하여 결정화 하였다. 결정화유리는 X-선회절(X-ray diffraction) 분석 및 4점 굽힘강도 비커스 경도, 미세구조 등을 관찰하여 결정화 현상과 그 물성을 비교 고찰하였다.In the present invention, by adjusting the ratio of SiO 2 and Li 2 O to the lithium silicate-based glass composition and by controlling the amount of oxides added to the other glass was prepared and heat-treated to crystallize. The crystallized glass was analyzed by X-ray diffraction analysis, four-point bending strength, Vickers hardness, microstructure, etc., and the crystallization phenomena and their properties were compared.

1. 결정화유리 시편 제작1. Fabrication of Crystallized Glass Specimen

1.1 리튬실리케이트 유리의 용융 및 시편 제작1.1 Melting and Specimen Fabrication of Lithium Silicate Glass

본 발명에서는 아래의 표 1 내지 표 5과 같은 유리를 선택하였다. 아래의 표 1 내지 표 5에서 단위는 몰%이다. In the present invention, the glass as shown in Tables 1 to 5 below was selected. In Tables 1 to 5 below, the units are mole%.

먼저 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정을 이루고 있는 SiO2와 Li2O의 비에 따른 결정화 현상을 알아보기 위해 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이 K2O, Al2O3를 고정시키고, 유리조성 중의 SiO2 와 Li2O의 비를 2.5, 5, 7.5, 10으로 조절한 뒤 핵형성제로 P2O5를 2g씩 첨가하였다. First, in order to examine the crystallization phenomenon according to the ratio of SiO 2 and Li 2 O forming the lithium disilicate crystals, as shown in Table 1 below, K 2 O and Al 2 O 3 were fixed and glass composition SiO 2 in After adjusting the ratio of and Li 2 O to 2.5, 5, 7.5, 10 and 2g of P 2 O 5 was added as a nucleating agent.

S/L=2.5S / L = 2.5 S/L=5S / L = 5 S/L=7.5S / L = 7.5 S/L=10S / L = 10 K2OK 2 O 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 Al2O3 Al 2 O 3 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 Li2OLi 2 O 27.427.4 1616 11.311.3 8.88.8 SiO2 SiO 2 68.668.6 8080 84.784.7 87.287.2 SiO2 / Li2OSiO 2 / Li 2 O 2.52.5 55 7.57.5 1010

그리고 유리의 결정화에 미치는 산화물의 영향을 알아보기 위하여 아래의 표 2에 나타낸 바와 같이 SiO2와 Li2O의 비는 2.5로 고정시킨 뒤 두 번째로 Al2O3의 첨가량을 0몰%에서 7몰%까지 증가시켰다. In order to examine the effect of the oxide on the crystallization of the glass, as shown in Table 2 below, the ratio of SiO 2 and Li 2 O was fixed at 2.5, and secondly, the amount of Al 2 O 3 added was 0 mol% to 7 Increased to mole%.

0A0A 1A1A 3A3A 5A5A 7A7A K2OK 2 O 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 Al2O3 Al 2 O 3 0.00.0 1.01.0 3.03.0 5.05.0 7.07.0 Li2OLi 2 O 27.727.7 27.427.4 26.926.9 26.326.3 25.725.7 SiO2 SiO 2 69.369.3 68.668.6 67.167.1 65.765.7 64.364.3

세 번째로 아래의 표 3에 나타낸 바와 같이 K2O를 Na2O로 치환하여 유리를 제작하였다. Thirdly, as shown in Table 3 below, by substituting the K 2 O to Na 2 O to prepare a glass.

KN-1KN-1 KN-2KN-2 KN-3KN-3 K2OK 2 O 3.03.0 1.51.5 -- Na2ONa 2 O -- 1.51.5 3.03.0 Al2O3 Al 2 O 3 3.03.0 3.03.0 3.03.0 Li2OLi 2 O 26.926.9 26.926.9 26.926.9 SiO2 SiO 2 67.167.1 67.167.1 67.167.1

네 번째로 아래의 표 4에 나타낸 바와 같이 ZnO의 첨가량을 0몰%에서 7몰%까지 증가시켜 유리를 제조하였다. Fourth, as shown in Table 4 below, the glass was manufactured by increasing the amount of ZnO added from 0 mol% to 7 mol%.

1Z1Z 3Z3Z 5Z5Z 7Z7Z K2OK 2 O 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 Al2O3 Al 2 O 3 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 Li2OLi 2 O 27.127.1 26.626.6 26.026.0 25.425.4 SiO2 SiO 2 67.967.9 66.466.4 65.065.0 63.663.6 ZnOZnO 1.01.0 3.03.0 5.05.0 7.07.0

다섯 번째로 아래의 표 5에 나타낸 바와 같이 B2O3의 첨가량을 0몰%에서 7몰%까지 증가시켜 유리를 제조하였다. Fifth, as shown in Table 5 below, the glass was prepared by increasing the amount of B 2 O 3 added from 0 mol% to 7 mol%.

1B1B 3B3B 5B5B 7B7B K2OK 2 O 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 Al2O3 Al 2 O 3 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 Li2OLi 2 O 27.127.1 26.626.6 26.026.0 25.425.4 SiO2 SiO 2 67.967.9 66.466.4 65.065.0 63.663.6 B2O3 B 2 O 3 1.01.0 3.03.0 5.05.0 7.07.0

유리를 제조하기 위한 원료로는 일급시약인 SiO2, Li2CO3, Al2O3, K2CO3, Na2CO3, ZnO, B2O3,, Li3PO4를 사용하였다. 표 1 내지 표 5의 조성을 각각 유리 기준 100g으로 칭량하여 1시간 동안 자이로 블렌더로 잘 혼합하고 백금-로듐 도가니에 넣어 각각의 유리 조성에 맞는 용융 온도(1500℃~1650℃)에서 전기로를 이용하여 용융하였다. 각 유리의 용융 온도에서 1시간 동안 용융한 후 흑연 판 위에서 급냉 한 후 파쇄하여 유리분말을 얻었다. 유리의 균질성을 증진시키기 위해서 이 유리분말을 다시 1시간 동안 같은 온도에서 2차 용융을 실시하였다. 2차 용융이 끝난 유리는 흑연 몰드에 부어 10×10×100mm의 크기의 유리 막대로 성형하였으며 내부 응력을 제거하기 위해 500℃에서 서냉시켰다. 그 후 다이아몬드 절단기를 이용하여 각각의 유리시편을 10×10×2mm의 크기로 절단하여 시편을 제작하였다.
As a raw material for producing glass, SiO 2 , Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 , K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , ZnO, B 2 O 3 , and Li 3 PO 4 were used as primary reagents. Each composition of Tables 1 to 5 was weighed to 100 g of glass, mixed well with a gyro blender for 1 hour, and placed in a platinum-rhodium crucible to be melted using an electric furnace at a melting temperature (1500 ° C to 1650 ° C) suitable for each glass composition. It was. After melting for 1 hour at the melting temperature of each glass was quenched on a graphite plate and then crushed to obtain a glass powder. In order to enhance the homogeneity of the glass, the glass powder was again subjected to secondary melting at the same temperature for 1 hour. The secondary melted glass was poured into a graphite mold, molded into a glass rod of 10 × 10 × 100 mm, and slowly cooled at 500 ° C. to remove internal stress. Thereafter, each glass specimen was cut into a size of 10 × 10 × 2 mm using a diamond cutter to prepare a specimen.

1.2 리튬실리케이트 유리의 결정화1.2 Crystallization of Lithium Silicate Glass

제작된 시편은 결정화 열처리를 위해 전기튜브로 내에서 결정성장을 위해 5℃/분의 속도로 승온시켜 700℃~900℃ 온도 범위 내에서 열처리 하였다.
The fabricated specimens were heated at a rate of 5 ° C./min for crystal growth in an electric tube furnace for crystallization heat treatment, and then heat treated within a temperature range of 700 ° C. to 900 ° C.

2. 실험 결과 측정 및 분석2. Measurement and Analysis of Experiment Results

2.1 X-선회절 분석2.1 X-ray Diffraction

각 조성유리의 열처리 온도에 따른 결정생성 여부를 알아보기 위해 X-선 회절 분석기(Rigaku DMAX 2500)를 이용하여 생성된 결정상을 알아보았다. 측정조건은 가속전압 40kV, 2θ의 범위는 10~80o로 하였다.
The crystal phases generated by using an X-ray diffraction analyzer (Rigaku DMAX 2500) were examined to determine whether crystals were formed according to the heat treatment temperature of each composition glass. The measurement conditions were set to 10-80 o of acceleration voltage of 40 kV and 2θ.

2.2 시차 열분석 측정2.2 Differential Thermal Analysis Measurement

유리분말을 사용하여 시차열분석을 행하여 열적변화를 조사하고 결정화 상전이 등에 따른 발열 피크의 변화를 관찰하였다. 가열속도는 10℃/min으로 대기 중에서 NETZSCH사의 STA 409 PC를 사용하여 ~1000℃까지 측정하였다.
Differential thermal analysis was performed using glass powder to investigate thermal changes and to observe changes in exothermic peaks due to crystallization phase transition. The heating rate was 10 ° C./min and measured to ˜1000 ° C. in the air using a STA 409 PC manufactured by NETZSCH.

2.3 열팽창계수 및 유리전이, 연화점 측정2.3 Thermal expansion coefficient, glass transition, softening point measurement

유리시편을 4×4×25mm의 크기로 절단한 뒤 연마하여 열팽창계수 측정기로 표준시편으로 석영을 사용하여 측정하였다. 100~400℃ 범위의 열팽창계수를 구하였으며 열팽창곡선을 이용해 유리전이온도 및 연화점을 측정하였다.
The glass specimens were cut into 4 × 4 × 25 mm, polished, and measured using quartz as a standard specimen with a coefficient of thermal expansion. The coefficient of thermal expansion in the range of 100 ~ 400 ℃ was obtained and the glass transition temperature and softening point were measured using the thermal expansion curve.

2.4 4점 굽힘강도 측정2.4 Four Point Bending Strength Measurement

강도는 각 결정화유리의 시편을 ISO 6872의 4점 굽힘 강도 시험 방법에 따라 두께 3.0±0.1mm, 너비 4.0±0.1mm가 되도록 다이아몬드 절단기로 절단하고, 각 표면을 연마사포, 다이아몬드 현탁액(0.25㎛)으로 연마를 하여 준비하고 동적/정적 만능시험기(Instron, 5569)를 이용하여 각 시편의 강도를 측정하였다. 시험편의 하중 점에 크로스헤드 속도는 0.5/min으로 하중을 가하여, 시험편이 파괴될 때까지의 최대 하중을 측정하여 다음 식에 의해 4점 굽힘강도를 측정하였다.The strength of each crystallized glass was cut with a diamond cutter to make the thickness 3.0 ± 0.1mm and the width 4.0 ± 0.1mm according to the four-point bending strength test method of ISO 6872, and each surface was ground with sandpaper and diamond suspension (0.25㎛). The specimens were prepared by polishing and the strength of each specimen was measured using a dynamic / static universal testing machine (Instron, 5569). The crosshead speed was applied at a load point of the test piece at 0.5 / min, and the maximum load until the test piece was broken was measured, and the four-point bending strength was measured by the following equation.

σf = 3Fa/bd2 σ f = 3Fa / bd 2

여기서, σf는 4점 굽힘 강도(MPa)이고, F는 시험편이 파괴되었을 때의 최대 하중(N)이며, a는 지지구 모멘트 암의 길이 (10mm)이고, b는 시험편의 폭(4mm)이며, d는 시험편의 높이(3mm)이다.
Where σ f is the four-point bending strength (MPa), F is the maximum load (N) when the test piece is broken, a is the length of the support moment arm (10 mm), and b is the width of the test piece (4 mm). D is the height of the test piece (3 mm).

2.5 비커스경도 측정2.5 Vickers Hardness Measurement

각 결정화유리의 비커스 경도는 연마사포를 사용하여 연마하였고, 사용기기로는 아카쉬(Akashi) AVK-CO제 비커스 경도계를 이용하였다. ASTM E 92 비커스경도 시험방법에 따라 5kgf(49.035N)의 하중으로 15초 동안 유지하여 다음 식을 사용하여 측정하였다.The Vickers hardness of each crystallized glass was polished using an abrasive sandpaper, and a Vickers hardness tester made by Akashi AVK-CO was used as an apparatus. According to ASTM E 92 Vickers hardness test method was maintained for 15 seconds at a load of 5kgf (49.035N) was measured using the following equation.

HV = 0.001854×(F/d2)HV = 0.001854 × (F / d 2 )

여기서, HV는 비커스경도(GPa) 이고, F는 시험하중(N) 이며, d는 비커스 압흔의 두 대각선의 산술평균(mm)이다.
Where HV is the Vickers hardness (GPa), F is the test load (N), and d is the arithmetic mean (mm) of the two diagonals of the Vickers indentation.

2.6 미세 구조 분석2.6 Microstructure Analysis

미세 조직을 관찰하기 위해 다이아몬드 현탁액(0.25㎛)으로 경면 연마를 한 후 30부피% H2SO4와 3부피% HF를 섞은 용액에서 화학적 에칭을 하여 시편을 준비하였다. 각 시편 표면의 미세구조를 분석하기 위해 주사전자현미경(scanning electron microscope, JEOL JSM-5500)으로 분석을 실시하였다. 이때 시편은 Pt로 180초간 코팅하였으며 가속전압을 15kV로 하였다.
In order to observe the microstructure, the specimens were prepared by mirror polishing with a diamond suspension (0.25㎛), followed by chemical etching in a solution containing 30% by volume H 2 SO 4 and 3% by volume HF. In order to analyze the microstructure of each specimen surface, the analysis was performed by scanning electron microscope (JEOL JSM-5500). The specimen was coated with Pt for 180 seconds and the acceleration voltage was 15 kV.

3. 결과 및 고찰3. Results and Discussion

3.1 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 SiO2/Li2O 비의 영향Effect of SiO 2 / Li 2 O Ratio on the Crystallization of Lithium Silicate Glass

리튬실리케이트계 유리의 결정화 현상에서 SiO2와 Li2O의 양에 따라 결정화현상이 달라질 것으로 예상할 수 있으므로, 표 1에 나타낸 바와 같이 K2O의 함량을 3몰%, Al2O3를 1몰%로 고정시키고, SiO2와 Li2O의 비가 2.5, 5, 7.5, 10인 유리를 준비하였다. In the crystallization of lithium silicate-based glass, the crystallization may be different depending on the amount of SiO 2 and Li 2 O. Thus, as shown in Table 1, the content of K 2 O is 3 mol% and Al 2 O 3 is 1. It was fixed at mol% and a glass having a ratio of SiO 2 to Li 2 O of 2.5, 5, 7.5, and 10 was prepared.

준비한 유리는 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 그에 대한 X-선회절을 분석한 결과를 도 1 내지 도 4에 나타내었다. 도 1은 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 2.5로 한 시편에 대한 것이고, 도 2는 SiO2와 Li2O의 비를 5로 한 시편에 대한 것이며, 도 3은 SiO2와 Li2O의 비를 7.5로 한 시편에 대한 것이고, 도 4는 SiO2와 Li2O의 비를 10으로 한 시편에 대한 것이다.The prepared glass was heat-treated at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour, and the results of X-ray diffraction analysis thereof are shown in FIGS. 1 to 4. Figure 1 is for the specimen in a non-(SiO 2 / Li 2 O) 2.5 of SiO 2 and Li 2 O, Figure 2 is for the sample by the ratio of SiO 2 and Li 2 O 5, 3 Is for a specimen in which the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 7.5, and FIG. 4 is for a specimen in which the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 10. FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, X-선회절 분석 결과 SiO2와 Li2O의 비가 2.5로 낮을 때는 낮은 온도에서 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)와 크리스토버라이트(cristobalite)가 생성이 되고, 열처리 온도가 증가하면 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)와 크리스토버라이트(cristobalite)의 양은 감소하는 대신 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)가 생성이 되는 것을 볼 수 있다. 1 to 4, when the X-ray diffraction analysis shows that the ratio of SiO 2 and Li 2 O is low as 2.5, lithium metasilicate and cristobalite are formed at low temperature, and heat treatment is performed. As the temperature increases, the amount of lithium metasilicate and cristobalite decreases, but lithium disilicate is produced.

SiO2와 Li2O의 비를 5, 7.5로 증가시키면 낮은 온도에서는 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)는 감소하고 크리스토버라이트(cristobalite)가 증가하면서 900℃에서는 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)가 감소하고 트리디마이트(tridymite)가 생성되었다. Increasing the ratio of SiO 2 to Li 2 O to 5, 7.5 reduces lithium metasilicate at low temperatures, increases cristobalite, and decreases lithium disilicate at 900 ° C. Tridymite was produced.

SiO2와 Li2O의 비를 10으로 더욱 증가시키면 낮은 온도에서는 크리스토버라이트(cristobalite)가 생성되고, 높은 온도에서는 트리디마이트(tridymite)가 생성이 되며 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)와 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)는 생성되지 않았다. Further increasing the ratio of SiO 2 and Li 2 O to 10 produces cristobalite at low temperatures, tridymite at high temperatures, lithium metasilicate and lithium di- No silicate (lithium disilicate) was produced.

위와 같이 리튬실리케이트 유리를 결정화하면 온도와 조성에 따라 주 결정상으로 Li2O와 SiO2가 1:1로 결합한 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) (Li2SiO3)와, Li2O와 SiO2가 1:2로 결합한 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5) 결정과, SiO2의 동질이상체인 석영(Quartz), 트리디마이트(tridymite), 크리스토버라이트(cristobalite) 등이 생성된다. 이러한 결정들의 생성은 유리 내 존재하는 SiO2와 Li2O가 결합하여 생성되기 때문에 SiO2와 Li2O의 비에 따라 각기 다른 결정상이 생성 되어지게 된다. As described above, when the lithium silicate glass is crystallized, lithium metasilicate (Li 2 SiO 3 ) and Li 2 O and SiO 2 are bonded to Li 2 O and SiO 2 in a main crystal phase 1: 1 depending on temperature and composition. 1: lithium bonded to a second de-silicate (lithium disilicate) (Li 2 Si 2 O 5) is determined and, such as polymorph of SiO 2 chain quartz (quartz), tree-di mite (tridymite), Christopher member Light (cristobalite) generated do. Since the crystals are formed by the combination of SiO 2 and Li 2 O present in the glass, different crystal phases are generated depending on the ratio of SiO 2 and Li 2 O.

그러나 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) 및 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 생성 과정 중 유리에 핵 형성제가 포함되지 않았을 경우에는 표면결정화가 일어난다. 이러한 표면결정화는 P2O5를 첨가하여 벌크결정화를 유도할 수 있다. P2O5의 첨가량이 0.5몰% 이하일 때 표면결정화(surface crystallization)가 일어나며, 그 이상일 때 벌크결정화(bulk crystallization)가 일어난다. However, surface crystallization occurs when the glass does not contain a nucleating agent during the production of lithium metasilicate and lithium disilicate crystals. This surface crystallization can lead to bulk crystallization by adding P 2 O 5 . Surface crystallization occurs when the amount of P 2 O 5 is 0.5 mol% or less, and bulk crystallization occurs when the P 2 O 5 is added.

또한, P2O5 첨가시 리튬실리케이트 유리의 결정화는 다음 과정을 통해 이루어진다.In addition, crystallization of the lithium silicate glass when P 2 O 5 is added is carried out through the following process.

P2O5(glass) + 3Li2O = 2Li3PO4 (crystal)P 2 O 5 (glass) + 3Li 2 O = 2Li 3 PO 4 (crystal)

Li2O(glass) + SiO2 (glass) = Li2SiO3(crystal)Li 2 O (glass) + SiO 2 (glass) = Li 2 SiO 3 (crystal)

Li2SiO3(crystal) + SiO2 (glass) = Li2Si2O5(crystal)Li 2 SiO 3 (crystal) + SiO 2 (glass) = Li 2 Si 2 O 5 (crystal)

먼저 유리속의 P2O5가 Li2O와 결합하여 매우 작은 크기의 Li3PO4 결정을 생성하고, 이 결정을 핵으로 삼아 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) 및 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정이 비균질 핵생성(heterogeneous nucleation)이 이루어진다.First, P 2 O 5 in the glass combines with Li 2 O to form a very small size Li 3 PO 4 crystal, which is used as a nucleus to form lithium metasilicate and lithium disilicate crystals. Heterogeneous nucleation takes place.

한편 결정화유리의 미세조직을 비교하기 위해 900℃에서 1시간 동안 열처리한 시편을 주사전자현미경(scanning electron microscope; 이하 'SEM'이라 함)으로 표면을 관찰하여 도 5 내지 도 8에 나타내었다. 도 5는 SiO2와 Li2O의 비(SiO2/Li2O)를 2.5로 한 시편에 대한 것이고, 도 6은 SiO2와 Li2O의 비를 5로 한 시편에 대한 것이며, 도 7은 SiO2와 Li2O의 비를 7.5로 한 시편에 대한 것이고, 도 8은 SiO2와 Li2O의 비를 10으로 한 시편에 대한 것이다.Meanwhile, in order to compare the microstructures of the crystallized glass, the specimens heat-treated at 900 ° C. for 1 hour are observed in the surface of the specimen with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM), and are shown in FIGS. 5 to 8. Figure 5 is for the specimen for non-(SiO 2 / Li 2 O) of SiO 2 and Li 2 O to 2.5, Figure 6 is for the specimen which the ratio of SiO 2 and Li 2 O to 5, 7 Is for a specimen in which the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 7.5, and FIG. 8 is for a specimen in which the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 10. FIG.

도 5 내지 도 8을 참조하면, SiO2와 Li2O의 비가 2.5일 때는 SEM 상으로 보이는 결정이 X선회절(X-ray diffraction) 분석 결과와 비교하여 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정임을 알 수 있고, SiO2와 Li2O의 비가 7.5, 10일 때의 결정은 X-선회절 분석 결과와 비교하여 트리디마이트(tridymite)임을 알 수 있다. 5 to 8, it can be seen that when the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 2.5, the crystals shown in the SEM image are lithium disilicate crystals compared to the X-ray diffraction analysis results. It can be seen that, when the ratio of SiO 2 and Li 2 O is 7.5, 10, the crystal is tridymite compared with the X-ray diffraction analysis.

앞의 두 경우와 비교하여 SiO2와 Li2O의 비가 5.0일 때의 가는 침상모양의 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정과 트리디마이트(tridymite) 결정이 혼합되어 생성되었음을 알 수 있다. SiO2와 Li2O의 비가 증가할수록 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 양은 줄어들고, 트리디마이트(tridymite)로 보이는 결정이 증가하는 것을 확인할 수가 있는데, 이는 X선 회절분석 결과와도 일치한다.
Compared to the previous two cases, the fine needle-shaped lithium disilicate crystals and tridymite crystals were formed when the ratio of SiO 2 to Li 2 O was 5.0. As the ratio of SiO 2 to Li 2 O increases, the amount of lithium disilicate crystals decreases, and the crystals appearing to be tridymite increase, which is consistent with X-ray diffraction analysis.

3.2 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 Al2O3 함량의 영향3.2 Effect of Al 2 O 3 Content on the Crystallization of Lithium Silicate Glass

유리 내 Al2O3 함량이 결정화에 미치는 영향을 알아보기 위해 표 2에 나타낸 바와 같이 SiO2와 Li2O의 비를 2.5, K2O의 함량을 3몰%로 고정시키고, Al2O3의 함량을 0~7몰%까지 변화시켜 유리를 제조하였다. In order to determine the effect of Al 2 O 3 content in the glass crystallization, as shown in Table 2, the ratio of SiO 2 and Li 2 O is fixed to 2.5, K 2 O content to 3 mol%, Al 2 O 3 The glass was prepared by changing the content of 0 to 7 mol%.

제조한 유리는 전과 동일하게 700℃, 800℃, 900℃에서 1시간 동안 열처리 하였다. 각 결정화유리의 X-선 회절분석 결과를 도 9 내지 도 13에 나타내었다. 도 9는 표 2에서 0A인 유리 조성에 대한 것이고, 도 10은 표 2에서 1A인 유리 조성에 대한 것이며, 도 11은 표 2에서 3A인 유리 조성에 대한 것이고, 도 12는 표 2에서 5A인 유리 조성에 대한 것이며, 도 13은 표 2에서 7A인 유리 조성에 대한 것이다. The glass was heat-treated for 1 hour at 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ as before. X-ray diffraction analysis results of each crystallized glass are shown in FIGS. 9 to 13. FIG. 9 is for a glass composition of 0A in Table 2, FIG. 10 is for a glass composition of 1A in Table 2, FIG. 11 is for a glass composition of 3A in Table 2, and FIG. 12 is of 5A in Table 2 It is for the glass composition, and FIG. 13 is for the glass composition which is 7A in Table 2.

도 9 내지 도 13을 참조하면, 0A(도 9 참조)에서는 전 온도 구간에서 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5)가 생성되었다. 하지만 Al2O3의 1몰%를 첨가하게 되면(도 10 참조) 온도에 따라 낮은 온도에서는 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)(Li2SiO3)와 크리스토버라이트(cristobalite)(SiO2)가 생성되었고, 높은 온도에서는 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)(Li2Si2O5) 결정이 생성되었다. 계속하여 Al2O3의 함량을 증가시키면 900℃에서 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정 생성이 감소하고 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)가 남아있었다. Al2O3를 7몰% 첨가하게 되면(도 13 참조) 결정에 Al2O3가 포함된 스포듀민(Spodumene)(LiAlSi2O6) 결정이 생성됨을 볼 수 있다. 9 to 13, at 0A (see FIG. 9), lithium disilicate (Li 2 Si 2 O 5 ) was generated at all temperature sections. However, when 1 mol% of Al 2 O 3 is added (see FIG. 10), lithium metasilicate (Li 2 SiO 3 ) and cristobalite (SiO 2 ) are formed at low temperatures depending on the temperature. At high temperatures, lithium disilicate (Li 2 Si 2 O 5 ) crystals were produced. Continuing increasing the content of Al 2 O 3 reduced the formation of lithium disilicate crystals at 900 ° C. and remained lithium metasilicate. When 7 mol% of Al 2 O 3 is added (see FIG. 13), it can be seen that Spodumene (LiAlSi 2 O 6 ) crystals containing Al 2 O 3 are formed in the crystal.

이는 Al2O3 첨가량이 증가하면 유리의 점도가 높아져 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정 생성과정 중의 SiO2 공급이 적어지므로 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정생성이 억제된다고 생각된다. 유리전이온도와 연화점을 나타낸 아래의 표 6의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion; CTE) 측정 결과를 보면 Al2O3 첨가량이 증가하면 유리전이온도(glass transition point; Tg)와 연화점(softening point; Ts)이 증가함을 볼 수 있다. 이는 유리의 점도가 증가하여 유리전이온도와 연화점이 증가하는 것이기 때문에, 앞서 이야기한 점도 증가에 따른 SiO2 공급 저하로 인해 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정생성이 감소하는 것과 동일한 결과를 보여주고 있다. This is Al 2 O 3 As the amount added increases, the viscosity of the glass increases, and SiO 2 during the formation of lithium disilicate crystals. It is thought that the production of lithium disilicate crystals is suppressed because the supply is reduced. The coefficient of thermal expansion (CTE) measurement in Table 6 below, which shows the glass transition temperature and softening point, shows Al 2 O 3 As the amount added increases, the glass transition point (T g ) and softening point (T s ) increase. This is because of the increased viscosity of the glass which will increase the glass transition temperature and the softening point, the viscosity increases above a story SiO 2 The same result is shown by lower supply of lithium disilicate crystals.

0A0A 1A1A 3A3A 5A5A 7A7A CTE(×10-6) (100~400℃)CTE (× 10 -6 ) (100 ~ 400 ℃) 1111 11.111.1 10.210.2 10.210.2 9.939.93 Tg T g 446446 461461 463463 465465 465465 Ts T s 496496 5454 502502 518518 517517

한편 결정화된 유리의 미세구조를 확인하기 위해 SEM으로 표면 관찰하여 도 14 내지 도 17에 나타내었다. 도 14는 표 2에서 0A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리한 시편에 대한 것이고, 도 15는 표 2에서 1A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리한 시편에 대한 것이며, 도 16은 표 2에서 3A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리한 시편에 대한 것이고, 도 17은 표 2에서 5A인 유리 조성에 대하여 900℃에서 1시간 동안 열처리한 시편에 대한 것이다. Meanwhile, in order to confirm the microstructure of the crystallized glass, the surface was observed by SEM and shown in FIGS. 14 to 17. 14 is for the specimen heat-treated for 1 hour at 900 ℃ for the glass composition of 0A in Table 2, Figure 15 is for the specimen heat-treated for 1 hour at 900 ℃ for the glass composition of 1A in Table 2, FIG. 16 shows a specimen heat-treated at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 3A in Table 2, and FIG. 17 shows a specimen heat-treated at 900 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5A in Table 2. FIG.

도 14 내지 도 17을 참조하면, 0A와 1A의 경우에는 침상모양의 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정만이 생성되었다. 낮은 농도의 불산에 용출이 잘되는 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)가 생성되는 3A와 5A에서는 화학적 에칭시에 불산에 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)가 녹아난 것으로 보이는 모습을 볼 수 있었다.
14 to 17, in the case of 0A and 1A, only needle-shaped lithium disilicate crystals were produced. In 3A and 5A where lithium metasilicate, which is easily eluted with low concentration of hydrofluoric acid, was formed, lithium metasilicate was found to be dissolved in hydrofluoric acid during chemical etching.

3.3 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 알칼리 산화물의 영향3.3 Effect of Alkali Oxides on Crystallization of Lithium Silicate Glass

리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 알칼리산화물의 영향을 알아보기 위해 표 3에 나타낸 바와 같이 SiO2와 Li2O의 비를 2.5, Al2O3의 함량을 3몰%로 고정시키고, 3몰%의 K2O의 함량을 1.5몰%, 3몰%의 Na2O로 치환시킨 유리를 준비하였다. In order to examine the effect of alkali oxides on the crystallization of lithium silicate glass, as shown in Table 3, the ratio of SiO 2 and Li 2 O was fixed at 2.5 and Al 2 O 3 was fixed at 3 mol%, A glass in which K 2 O content was substituted with 1.5 mol% and 3 mol% Na 2 O was prepared.

준비된 유리는 700℃, 800℃, 900℃에서 각각 1시간씩 열처리하여 X선회절 분석을 실시하여 도 18 내지 도 20에 나타내었다. 도 18은 표 3에서 KN-1인 유리 조성에 대한 것이고, 도 19는 표 3에서 KN-2인 유리 조성에 대한 것이며, 도 20은 표 3에서 KN-3인 유리 조성에 대한 것이다. The prepared glass was heat treated at 700 ° C., 800 ° C., and 900 ° C. for 1 hour to perform X-ray diffraction analysis, and the results are shown in FIGS. 18 to 20. FIG. 18 is for a glass composition of KN-1 in Table 3, FIG. 19 is for a glass composition of KN-2 in Table 3, and FIG. 20 is for a glass composition of KN-3 in Table 3.

도 18 내지 도 20을 참조하면, X선 회절분석 결과 K2O가 3몰% 첨가된 KN-1 유리(도 18 참조)에서는 결정화 온도에 따라 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate), 크리스토버라이트(cristobalite), 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)가 생성되었으나, Na2O를 1.5몰% 치환한 KN-2 유리(도 19 참조)와 Na2O를 3몰% 치환한 KN-3 유리(도 20 참조)에서는 전 열처리 온도 범위에서 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)만 생성되었다. 이는 K2O 대신 Na2O를 치환하게 되면 점도가 낮아지게 되고 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)가 생성되는 온도가 낮아지게 되어 X-선회절 분석 결과 낮은 온도에서도 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정이 생성되는 것으로 생각된다. 18 to 20, in the KN-1 glass (see FIG. 18) to which 3 mol% of K 2 O was added as a result of X-ray diffraction analysis, lithium metasilicate and cristobalite depend on crystallization temperature. ), Lithium disilicate was produced, but KN-2 glass with 1.5 mol% of Na 2 O (see FIG. 19) and KN-3 glass with 3 mol% of Na 2 O (see FIG. 20) Only lithium disilicate was produced in the entire heat treatment temperature range. If Na 2 O is substituted for K 2 O, the viscosity is lowered and the temperature at which lithium disilicate is formed is lowered. As a result of X-ray diffraction analysis, lithium disilicate crystals are found at low temperatures. It is thought to be generated.

도 21은 표 3에서 KN-1과 KN-3인 유리 조성에 대하여 10℃/min의 가열 속도(heating rate)로 측정한 DTA(Differential Thermal Analysis) 데이타이다. 도 21의 DTA 자료에서도 3몰%의 Na2O가 치환된 KN-3 유리에서는 710℃ 부근에서 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 생성 피크(peak)로 보이는 발열피크가 하나만 나타났지만, 3몰%의 K2O가 첨가된 KN-1 유리에서는 710℃의 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) 생성 피크 이외에 780℃, 880℃ 부근에서 발열피크가 더 나타났다. 이는 다른 종류의 결정이 생성됨을 의미하고 X선회절 분석 결과와 비교하였을 때 크리스토버라이트(cristobalite)와 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 생성 피크라고 생각된다.
FIG. 21 is DTA (Differential Thermal Analysis) data measured at a heating rate of 10 ° C./min for the glass compositions KN-1 and KN-3 in Table 3. FIG. In the DTA data of FIG. 21, in the KN-3 glass substituted with 3 mol% Na 2 O, only one exothermic peak appeared as a lithium disilicate generating peak at 710 ° C. KN-1 glass with K 2 O added showed exothermic peaks near 780 ° C and 880 ° C in addition to the lithium metasilicate production peak of 710 ° C. This means that different kinds of crystals are formed and are considered to be the production peaks of cristobalite and lithium disilicate crystals when compared with the results of X-ray diffraction analysis.

3.4 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 산화물의 영향3.4 Effect of Oxides on Crystallization of Lithium Silicate Glass

3.4.1 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 ZnO의 영향3.4.1 Effect of ZnO on the Crystallization of Lithium Silicate Glass

ZnO는 Al2O3와 더불어 유리의 화학적 내구성을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, 리튬실리케이트계 유리에 첨가되어 사용되고 있다. 따라서 표 4에 나타낸 바와 같이 SiO2와 Li2O의 비를 2.5로 하고, Al2O3는 1몰%, K2O는 3몰%로 고정시킨 후, ZnO의 양을 1~7몰%로 변화시켜 유리를 제조하였다. ZnO is known to increase the chemical durability of glass together with Al 2 O 3, and is used in addition to lithium silicate-based glass. Therefore, as shown in Table 4, the ratio of SiO 2 to Li 2 O is 2.5, Al 2 O 3 is fixed at 1 mol%, K 2 O is fixed at 3 mol%, and then the amount of ZnO is 1-7 mol%. The glass was prepared by changing to.

제조된 유리는 700℃, 800℃, 850℃에서 1시간 열처리하여 얻은 시편에 대한 X선회절 패턴을 도 22 내지 도 25에 나타내었고, 850℃에서 1시간 열처리하여 얻은 시편을 SEM으로 표면을 관찰하여 도 26 내지 도 29에 나타내었다. 도 22는 표 4에서 1Z인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주고, 도 23은 표 4에서 3Z인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주며, 도 24는 표 4에서 5Z인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주고, 도 25는 표 4에서 7Z인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여준다. 도 26은 표 4에서 1Z인 유리 조성에 대한 SEM 사진이고, 도 27은 표 4에서 3Z인 유리 조성에 대한 SEM 사진이며, 도 28은 표 4에서 5Z인 유리 조성에 대한 SEM 사진이고, 도 29는 표 4에서 7Z인 유리 조성에 대한 SEM 사진이다. The prepared glass shows the X-ray diffraction pattern of the specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C., and 850 ° C. for 1 hour. FIGS. 22 to 25. The surface of the glass obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour was observed by SEM. 26 to 29 are shown. FIG. 22 shows an X-ray diffraction pattern for a glass composition of 1Z in Table 4, FIG. 23 shows an X-ray diffraction pattern for a glass composition of 3Z in Table 4, and FIG. 24 shows a 5Z in Table 4 The X-ray diffraction pattern is shown for the glass composition, and FIG. 25 shows the X-ray diffraction pattern for the glass composition which is 7Z in Table 4. FIG. 26 is an SEM photograph of a glass composition of 1Z in Table 4, FIG. 27 is an SEM photograph of a glass composition of 3Z in Table 4, FIG. 28 is an SEM photograph of a glass composition of 5Z in Table 4, and FIG. 29 Is a SEM photograph of the glass composition of 7Z in Table 4.

도 22 내지 도 29를 참조하면, ZnO가 1몰% 들어간 1Z 유리(도 22 참조)를 700℃, 800℃로 열처리하였을 때는 ZnO가 첨가되지 않았던 KN-1 유리와 유사한 결과를 보였으며, 850℃에서 열처리하였을 때는 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)와 크리스토버라이트(cristobalite)가 아직 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)로 변하지 못하고 남아 있었다. 22 to 29, when the 1Z glass containing 1 mol% of ZnO (see FIG. 22) was heat-treated at 700 ° C. and 800 ° C., the result was similar to that of KN-1 glass without ZnO added, and 850 ° C. Lithium metasilicate and cristobalite remained unchanged as lithium disilicate when heat treated at.

그리고 ZnO의 첨가량이 3몰%로 증가하면(도 23 참조) 크리스토버라이트(cristobalite) 결정은 사라지고 700℃에서는 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate)와 약간의 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)가 보였지만 열처리 온도를 800℃ 이상으로 올렸을 때는 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정상만이 관찰되었다. And when the amount of ZnO added increased to 3 mol% (see Fig. 23), cristobalite crystals disappeared and lithium metasilicate and some lithium disilicate were observed at 700 ° C., but the heat treatment temperature was increased. When raised above 800 ° C, only lithium disilicate crystal phases were observed.

계속하여 ZnO의 첨가량을 증가시키면 낮은 온도에서도 리튬 메타실리케이트(lithium metasilicate) 결정은 거의 없고 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정만이 생성되어 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 생성온도가 점차 낮아짐을 알 수 있다. 그리고 ZnO가 3몰% 이상 포함된 유리를 열처리할 때 SiO2 결정상은 관찰되지 않았다.Increasing the amount of ZnO added shows that even at low temperatures, there are few lithium metasilicate crystals and only lithium disilicate crystals are produced, resulting in the gradually decreasing production temperature of lithium disilicate crystals. Can be. And no SiO 2 crystal phase was observed when heat-treating the glass containing 3 mol% or more of ZnO.

ZnO 함량에 따른 미세구조를 비교하여 보면 ZnO의 함량이 증가할수록 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 크기가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 ZnO의 첨가가 유리의 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 생성온도가 낮아지는 한편 핵 생성온도에서 많은 수의 핵이 생성되어 결정의 크기가 작아지는 것으로 생각된다.
Comparing the microstructures according to the ZnO content, it can be seen that as the ZnO content increases, the size of lithium disilicate crystals decreases. It is believed that the addition of ZnO decreases the viscosity of the glass, resulting in lowering the temperature of formation of lithium disilicate crystals, while generating a large number of nuclei at the nucleation temperature, resulting in a smaller crystal size.

3.4.2 리튬실리케이트 유리의 결정화에 미치는 B2O3의 영향3.4.2 Effect of B 2 O 3 on the Crystallization of Lithium Silicate Glass

B2O3는 유리내에서 형성제로서 존재하며 유리에 첨가되면 점도가 낮아지게 된다. 따라서 B2O3를 리튬실리케이트계 유리에 첨가하였을 때 유리의 결정화를 살펴보기 위해서 표 5에 나타낸 바와 같이 SiO2와 Li2O의 비를 2.5로 하고, Al2O3는 1몰%, K2O는 3몰%로 고정시킨 후, B2O3의 양을 1~7몰%로 변화시켜 유리를 제조하였다. B 2 O 3 is present as a forming agent in the glass and when added to the glass the viscosity becomes low. Therefore, as shown in Table 5, when B 2 O 3 was added to the lithium silicate-based glass, the ratio of SiO 2 to Li 2 O was 2.5, and Al 2 O 3 was 1 mol%, K. After 2 O was fixed at 3 mol%, the amount of B 2 O 3 was changed to 1 to 7 mol% to prepare a glass.

제조된 유리는 700℃, 800℃, 850℃에서 1시간 열처리하여 얻은 시편에 대한 X선 회절 패턴을 도 30 내지 도 33에 나타내었고 850℃에서 1시간 열처리하여 얻은 시편을 SEM으로 표면을 관찰하여 도 34 내지 도 37에 나타내었다. 도 30은 표 5에서 1B인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주고, 도 31은 표 5에서 3B인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주며, 도 32는 표 5에서 5B인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여주고, 도 33은 표 5에서 7B인 유리 조성에 대한 X-선회절 패턴을 보여준다. 도 34는 표 5에서 1B인 유리 조성에 대한 SEM 사진이고, 도 35는 표 5에서 3B인 유리 조성에 대한 SEM 사진이며, 도 36은 표 5에서 5B인 유리 조성에 대한 SEM 사진이고, 도 37은 표 5에서 7B인 유리 조성에 대한 SEM 사진이다. The prepared glass shows the X-ray diffraction pattern of the specimen obtained by heat treatment at 700 ° C., 800 ° C. and 850 ° C. for 1 hour in FIGS. 30 to 33, and the surface of the glass obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour was observed by SEM. 34 to 37 are shown. FIG. 30 shows the X-ray diffraction pattern for the glass composition of 1B in Table 5, FIG. 31 shows the X-ray diffraction pattern for the glass composition of 3B in Table 5, and FIG. 32 shows 5B in Table 5 The X-ray diffraction pattern is shown for the glass composition, and FIG. 33 shows the X-ray diffraction pattern for the glass composition, which is 7B in Table 5. FIG. 34 is an SEM photograph of the glass composition of Table 1B in FIG. 5, FIG. 35 is an SEM photograph of the glass composition of Table 3B in Table 5, FIG. 36 is an SEM photograph of the glass composition of Table 5B in Table 5, and FIG. 37 Is a SEM photograph of the glass composition of Table 7 in 7B.

도 30 내지 도 37을 참조하면, X선회절 분석 결과 B2O3 역시 앞서 실험했던 ZnO와 유사하게 B2O3 첨가량이 증가할수록 점도가 감소하여 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정 생성 온도는 감소하였고, 미세구조 역시 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정의 크기가 작아졌다.
Referring to FIGS. 30 to 37, X-ray diffraction analysis results show that B 2 O 3 also decreases in viscosity as the amount of B 2 O 3 added increases, similarly to ZnO, which has been previously tested, and thus, lithium disilicate crystal formation temperature is decreased. In addition, the microstructure also has a small size of lithium disilicate crystals.

3.5 리튬실리케이트 결정화유리의 기계적 특성3.5 Mechanical Properties of Lithium Silicate Crystallized Glass

3.5.1 조성변화에 따른 결정화유리의 기계적 특성3.5.1 Mechanical Properties of Crystallized Glass According to Compositional Changes

앞서 실험한 ZnO와 B2O3가 포함된 유리를 서냉 과정 없이 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 결정화유리를 제조하였다. 결정화유리 표면을 연마하여 비커스경도(Vickers hardness)를 측정하고, 4점 굽힘 강도(4 point bending strength) 시험 방법에 따라 최소 6개 이상이 시편을 두께 3.0±0.1mm, 너비 4.0±0.1mm가 되도록 다이아몬드 절단기로 절단하고, 각 표면을 연마사포, 다이아몬드 현탁액(0.25㎛)으로 연마한 뒤, 4점 굽힘 강도를 측정하여 아래의 표 7 및 표 8에 나타내었다. The glass containing ZnO and B 2 O 3 , which were previously tested, was heat-treated at 850 ° C. for 1 hour without a slow cooling process to prepare crystallized glass. Vickers hardness is measured by polishing the surface of crystallized glass, and at least 6 specimens are 3.0 ± 0.1mm thick and 4.0 ± 0.1mm wide according to the 4-point bending strength test method. After cutting with a diamond cutter, each surface was ground with an abrasive sandpaper and a diamond suspension (0.25 mu m), and four-point bending strength was measured and shown in Tables 7 and 8 below.

샘플Sample 비커스경도(GPa)Vickers Hardness (GPa)

ZnO

ZnO
1Z1Z 4.644.64 3Z3Z 4.754.75 5Z5Z 4.994.99 7Z7Z 5.345.34

B2O3


B 2 O 3
1B1B 4.114.11 BB 4.274.27 5B5B 4.084.08 7B7B 4.674.67

샘플Sample 4점 굽힘 강도(MPa)4-point bending strength (MPa)
ZnO
ZnO 1Z1Z 114.9114.9 2Z2Z 139.2139.2 3Z3Z 152.3152.3 4Z4Z 181.6181.6

B2O3


B 2 O 3
1B1B 99.799.7 3B3B 94.994.9 5B5B 103.7103.7 7B7B --

ZnO와 B2O3의 첨가량이 1몰%일 때의 비커스경도 값이 4.64, 4.11GPa에서 첨가량을 7몰%까지 증가하면 5.34, 4.67GPa까지 비커스경도가 증가하였으며, B2O3 보다는 ZnO를 첨가하였을 때의 경도가 더 큰 값을 나타내었다. 4점 굽힘강도 역시 ZnO의 첨가량이 1몰%일 때 114.9MPa 이었던 값이 7몰% 첨가하였을 때 181.6MPa까지 증가하였고, B2O3는 첨가량이 1몰%일 때 99.7MPa 이었던 4점 굽힘강도 값이 5몰% 첨가하면 103.7MPa로 약간 증가하였다. B2O3의 경우 4점 굽힘강도 값이 크게 증가하지 않았지만 ZnO를 첨가했을 때는 4점 굽힘강도 값이 1.6배 증진되었다. 다만 7B의 경우 850℃에서 열처리 시 변형이 심하여 시편을 만들 수 없었다.When the addition amount in the ZnO and B 2 O 3 added amount is 1 mole% of the Vickers hardness value of 4.64, 4.11GPa the time of the increase to 7% by mole was the Vickers hardness 5.34, up to 4.67GPa, is ZnO rather than B 2 O 3 The hardness when added showed a larger value. The four-point bending strength also increased from 114.9 MPa when the amount of ZnO added was 1 mol% to 181.6 MPa when 7 mol% was added, and B 2 O 3 was 99.7 MPa when the addition amount was 1 mol%. The addition of 5 mol% increased slightly to 103.7 MPa. In the case of B 2 O 3 , the 4-point bending strength did not increase significantly, but when ZnO was added, the 4-point bending strength increased by 1.6 times. However, in case of 7B, the specimen could not be made due to severe deformation during heat treatment at 850 ° C.

이 같은 산화물의 첨가에 따른 비커스경도와 4점 굽힘강도 값의 증가는 재료의 미세구조와 관련지어 설명할 수 있다. 도 26 내지 도 29와 도 34 내지 도 37을 보면 산화물의 첨가량이 증가할수록 결정의 크기가 감소하는 것을 볼 수 있다. 도 38은 표 5에서 5B인 유리 조성에 대하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 얻은 시편을 주사전자현미경(SEM)으로 표면을 관찰한 사진이다.The increase in Vickers hardness and four-point flexural strength with the addition of these oxides can be explained in relation to the microstructure of the material. 26 to 29 and 34 to 37 it can be seen that the size of the crystal decreases as the amount of addition of the oxide increases. 38 is a photograph of the surface of the specimen obtained by heat treatment at 850 ° C. for 1 hour with respect to the glass composition of 5B in Table 5 using a scanning electron microscope (SEM).

크랙의 전파과정에서 크랙은 강도가 높은 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정을 지나지 못하고 결정 주위의 잔존유리질을 통해 전파되고 절단면이 증가하므로 기계적 성질이 증진된다. P2O5를 첨가하여 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 결정이 작아질 때 높은 강도 값을 나타낸다. 이렇게 작은 결정들이 서로 연결되어 생성되어 산화물의 첨가량이 증가할 때 강도값이 증가하는 것으로 보인다. 그리고 B2O3를 첨가했을 때 ZnO를 첨가했을 때 보다 4점 굽힘강도 값이 낮은 것은 도 38의 5B 유리의 단면을 보면 열처리 시에 유리 내에 작은 기공들이 생기기 때문으로 생각된다.
In the propagation of the cracks, the cracks do not pass through high-strength lithium disilicate crystals, but propagate through the remaining glass around the crystals and increase the cutting surface, thereby improving mechanical properties. The addition of P 2 O 5 shows high strength values when the lithium disilicate crystals are small. These small crystals are connected to each other and appear to increase in strength as the amount of oxide added increases. When the B 2 O 3 is added, the four-point bending strength value is lower than when ZnO is added, which is considered to be due to the formation of small pores in the glass during heat treatment.

3.5.2 결정성장온도에서의 열처리 시간변화에 따른 결정화유리의 기계적 특성3.5.2 Mechanical Properties of Crystallized Glass with Varying Heat Treatment Time at Crystal Growth Temperature

열처리 시간에 따른 강도변화를 알아보기 위해 7Z 유리를 열처리하지 않은 시편과 850℃에서 20분, 40분, 60분, 120분 동안 열처리하여 얻은 결정화유리의 4점 굽힘강도(4 point bending strength)를 측정하여 표 9에 나타내었다. In order to investigate the change in strength according to the heat treatment time, the 4 point bending strength of the crystallized glass obtained by heat-treating the specimen which was not heat treated with 7Z glass for 20 minutes, 40 minutes, 60 minutes and 120 minutes at 850 ° C was measured. The measurement is shown in Table 9.

샘플Sample 4점 굽힘강도(MPa)4-point bending strength (MPa)

7Z

7Z

열처리 전Before heat treatment 74.274.2 850℃ 20min850 ℃ 20min 156.4156.4 850℃ 40min850 ℃ 40min 162.2162.2 850℃ 60min850 ℃ 60min 181.6181.6 850℃ 120min850 ℃ 120min 181.1181.1

측정결과 열처리 전에는 4점 굽힘강도 값이 74.2MPa이었다. 850℃에서 20분 열처리 시 156.4MPa로 증가하였던 4점 굽힘강도 값이 열처리 시간을 더욱 증가시키면 40분 열처리 시 162.2MPa, 60분 열처리 시 181.6MPa까지 증가하였다. 그러나 120분 열처리 시에는 4점 굽힘강도 값이 181.1MPa로 60분 열처리한 경우와 크게 다르지 않았다. 따라서 7Z 유리의 결정화는 850℃에서 1시간이 적당한 것으로 생각된다.
As a result, the 4-point bending strength was 74.2 MPa before heat treatment. The four-point bending strength, which increased to 156.4 MPa at 20 minutes at 850 ° C, increased to 162.2 MPa at 40 minutes and 181.6 MPa at 60 minutes. However, during the 120-minute heat treatment, the 4-point bending strength value was 181.1 MPa, which was not significantly different from the 60-minute heat treatment. Therefore, it is thought that 1 hour of crystallization of 7Z glass is suitable at 850 degreeC.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

Claims (15)

리튬 디실리케이트 결정을 포함하는 결정화유리에 있어서,
리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 5?30중량%와 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함하는 치아용 고강도 결정화유리.
In the crystallized glass containing lithium disilicate crystals,
Lithium disilicate 5 ~ 30% by weight of Li 2 O and 60 ~ 75% by weight of SiO 2 as a main component of crystal formation, 0.01 ~ 5% by weight of P 2 O 5 as nucleating agent, glass transition temperature and softening point increased 0.1-10% by weight of Al 2 O 3 to reduce the chemical durability of the crystallized glass, ZnO 0.01-10% by weight to lower the formation temperature of the lithium disilicate crystals, refine the size of the crystals formed, and enhance chemical durability. 0.1 to 6.5% by weight of B 2 O 3 to reduce the viscosity of the lithium disilicate crystals by reducing the viscosity at the time of melting for glass formation and to reduce the size of the crystals, and good meltability at the time of melting to form the glass. High-strength crystallized glass for teeth containing 0.1-7% by weight of alkali oxide.
제1항에 있어서, 상기 알칼리 산화물은 K2O 및 Na2O 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The high-strength crystallized glass for teeth according to claim 1, wherein the alkali oxide is made of at least one material selected from K 2 O and Na 2 O.
제1항에 있어서, 상기 결정화유리는 치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZrO2 0.01?7중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The high-strength crystallized glass for teeth according to claim 1, wherein the crystallized glass further comprises 0.01 to 7 wt% of ZrO 2 for increasing the degree of harmony with the color of the tooth and enhancing strength and chemical durability.
제1항에 있어서, 상기 결정화유리는 열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위한 MgO 0.001?3중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The high-strength crystallized glass for teeth according to claim 1, wherein the crystallized glass further comprises 0.001 to 3% by weight of MgO for increasing durability against thermal modification.
제1항에 있어서, 상기 결정화유리는 상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위한 MnO2 0.001?3중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The method according to claim 1, wherein the crystallized glass is ivory or brown to increase the degree of harmony with the teeth and to reduce the formation temperature of lithium disilicate crystals further comprises 0.001 ~ 3% by weight MnO 2 High strength for teeth Crystallized glass.
제1항에 있어서, 상기 SiO2와 상기 Li2O의 중량비는 2:1?10:1 범위를 이루는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The high-strength crystallized glass for teeth according to claim 1, wherein the weight ratio of SiO 2 to Li 2 O is in the range of 2: 1 to 10: 1.
제1항에 있어서, 상기 결정화유리는 치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위한 조색제 0.01?5중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리.
The high-strength crystallized glass for teeth according to claim 1, wherein the crystallized glass further comprises 0.01 to 5% by weight of a colorant for imparting the same or similar color as the tooth.
(a) 리튬 디실리케이트 결정 형성의 주성분으로 작용하는 Li2O 또는 Li2CO3 5?30중량% 및 SiO2 60?75중량%, 핵 형성제 역할을 하는 P2O5 0.01?5중량%, 유리전이온도와 연화점을 증가시키고 결정화유리의 화학적 내구성을 증진하기 위한 Al2O3 0.1?10중량%, 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 생성되는 결정의 크기를 미세화하며 화학적 내구성을 증진하기 위한 ZnO 0.01?10중량%, 유리 형성을 위한 용융 시에 점도를 감소시켜 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추고 상기 결정의 크기를 작게 하기 위한 B2O3 0.1?6.5중량%, 및 유리 형성을 위한 용융 시에 용융성을 좋게 하기 위한 알칼리 산화물 0.1?7중량%를 포함하는 출발원료를 혼합하는 단계;
(b) 혼합된 출발원료를 용융로에서 가열하여 용융시키는 단계;
(c) 용융물을 원하는 형태 및 크기의 성형몰드에 붇고 급냉하여 유리를 얻는 단계;
(d) 상기 유리에 대하여 결정 성장을 위한 열처리를 수행하는 단계; 및
(e) 열처리된 유리를 냉각하여 결정화유리를 얻는 단계를 포함하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
(a) 5 to 30% by weight of Li 2 O or Li 2 CO 3 and 60 to 75% by weight of SiO 2 as a main component of lithium disilicate crystal formation, 0.01 to 5% by weight of P 2 O 5 as a nucleating agent To increase the glass transition temperature and softening point, and to increase the chemical durability of crystallized glass, 0.1 to 10% by weight of Al 2 O 3 , lower the formation temperature of lithium disilicate crystals, refine the size of the crystals produced, and improve chemical durability. 0.01 to 10% by weight of ZnO, 0.1 to 6.5% by weight of B 2 O 3 for reducing the formation temperature of lithium disilicate crystals and reducing the size of the crystals by reducing the viscosity upon melting for glass formation, and glass formation Mixing a starting material comprising 0.1 to 7% by weight of an alkali oxide for improving meltability upon melting;
(b) heating the mixed starting materials in a melting furnace to melt them;
(c) pouring the melt into a molding mold of a desired shape and size and quenching to obtain a glass;
(d) performing a heat treatment for crystal growth on the glass; And
(e) cooling the heat-treated glass to obtain crystallized glass.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
치아 색상과의 조화도를 높이고 강도 및 화학적 내구성을 증진하기 위하여 ZrO2 0.01?7중량%를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
Method for producing a high-strength crystallized glass for teeth, characterized in that the mixture of ZrO 2 0.01 ~ 7% by weight in order to increase the degree of harmony with the color of the teeth and enhance the strength and chemical durability.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
열적 변성에 대한 내구성을 높이기 위하여 MgO 0.001?3중량%를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
Method for producing a high-strength crystallized glass for teeth, characterized in that the MgO 0.001 ~ 3% by weight in order to increase the durability against thermal modification.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
상아색 또는 갈색을 나타내어 치아와의 조화도를 높이고 리튬 디실리케이트 결정의 생성온도를 낮추기 위하여 MnO2 0.001?3중량%를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
A method for producing a high strength crystallized glass for teeth, characterized by further mixing MnO 2 0.001 to 3% by weight in order to show ivory or brown color to increase the degree of harmony with teeth and to lower the production temperature of lithium disilicate crystals.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
치아와 동일 또는 유사한 색상을 부여하기 위하여 조색제 0.01?5중량%를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
Method for producing a high-strength crystallized glass for teeth, characterized in that the colorant is further mixed with 0.01 to 5% by weight in order to give the same or similar color.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
결정화유리에 함유되는 리튬 디실리케이트 결정의 함량을 고려하여 상기 SiO2와 상기 Li2O는 중량비로 2:1?10:1 범위를 이루게 혼합하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
In consideration of the content of the lithium disilicate crystals contained in the crystallized glass, SiO 2 and the Li 2 O is a method of manufacturing a high strength crystallized glass for dental, characterized in that mixing in a weight ratio of 2: 1 to 10: 1 range.
제8항에 있어서, 상기 알칼리 산화물은 K2O, K2CO3, Na2O 및 Na2CO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the alkali oxide comprises at least one material selected from K 2 O, K 2 CO 3 , Na 2 O, and Na 2 CO 3 .
제8항에 있어서, 상기 혼합은 건식 혼합 방법을 이용하고, 상기 결정 성장을 위한 열처리는 산화 분위기에서 상압으로 650?1000℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 치아용 고강도 결정화유리의 제조방법.The method of claim 8, wherein the mixing is performed by a dry mixing method, and the heat treatment for crystal growth is performed at 650 ° C. to 1000 ° C. under normal pressure in an oxidizing atmosphere.
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