의치상용 레진(Denture base)
의치상(Denture base)의 요구 조건
Acrylic 수지로 제작된 총의치의 구조는 크게 의치상(denture base)과 인공치(artificial tooth)로 구분되는데 의치상은 인공치를 유지하며 구강 안의 연조직 위에 얹혀진다.
의치상의 요구 조건은 색조, 강도 및 생물학적 안정성 등 여러 가지가 있지만 그 중 적합도는 의치의 유지력과 환자의 편안감에 상당히 큰 영향을 끼치는 요인이라 할 수 있다. 특히 의치를 끼고 있는 환자의 최대 교합력은 자연치아를 가지고 있는 사람의 1/6정도에 불과하므로 의치상이 구강 조직에 긴밀하게 적합되어야 저작 효율의 손실을 방지할 수 있다.
의치상용 레진
의치상에는 인공치가 심어지며, 이 의치상은 구강내 연조직 상에 놓여 의치를 안정시키는 역할을 한다. 의치상용 재료로는 Co-Cr계, Ni-Cr계 등의 비귀금속계 합금 및 레진이 사용되는데, 심미성과 조작성 등이 우수한 아크릴릭 레진을 주류로 하는 레진이 의치상 재료의 대부분을 차지한다. 의치상용 레진은 자연스런 잇몸의 색조를 모조하기 위해 분홍색 색조가 첨가되며, 일반적으로 열을 가해서 중합시키는 열중합 의치상용 레진을 사용한다.
의치상이 정확히 잘 맞아야 구강내에서 최대의 유지력을 얻을 수 있고, 환자에게 더욱 편안감을 주며, 저작효율도 증진된다. 물론 의치의 효과적인 기능발휘를 위해서는 의치상의 적합도 외에도 많은 인지들이 고려되어야 하지만 적합도가 가장 중요하다. 따라서 의치상의 적합도와 체적 안정성을 증진시키는 것은 중요하다. 의치상용 레진은 종류 및 가공방법의 차이에 의해 그 중합물의 성질이 달라지므로, 적절한 재료를 선택하고, 사용된 레진의 분말-용액비, 병상물(dough)의 전압시기 및 가열, 냉각 등의 조작이 물성 및 체적변화에 미치는 영향을 파악함으로써 물성과 구강점막에의 적합성이 좋은 의치를 제작할 수 있다.
의치상은 구강내 연조직상에 놓여 의치를 안정시키고 인공치를 유지하는 역할을 한다. 의치상의 적합도와 체적안정성은 구강내에서 최대의 유지력을 얻을 수 있고 환자에게는 더욱 편안감을 주며 저작효율도 증진시킨다. 의치상 재료로는 심미성과 조작성 등이 우수한 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)계 아크릴릭 레진(acrylic resin)이 대부분을 차지한다.
의치상의 제작방법도 다양하여 가열하여 중합반응을 일으키는 것 빛이나 마이크로웨이브(microwave)를 이용하여 중합반응을 일으키는 것과 폴리머의 열가소성을 이용하여 고온에서 연화시켜 주형에 압입하는 것 등이 있다.
의치상의 요구조건
a. 제작과정 중이나 사용 중에 온도변화에 따른 치수의 변화(dementional change)가 없어야 한다.
b. 적절한 강도, 탄성력, 내마모성이 있어야 한다.
c. 구강조직 재현을 위한 색조 재현과 반투명도 재현이 가능해야 한다.
d. 무미.무취,구강조직에 무독성 및 비자극성이어야 한다.
e. 구강내 타액이나 섭취물질로 인한 침투성, 용해 및 부식에 대해 안정성이 있어야 한다.
f. 색의 변화가 없어야 한다.
g. 제작 및 수리가 용이해야 한다.
h. 비중이 낮아야 하고 열전도율이 좋아야 한다.
i. 충전제나 접착제로 사용시 치아와 화학적 결합이 가능해야 한다.
j. 경제성이 있어야 한다.
위와 같은 의치상의 요구조건을 전부 만족시키는 레진은 아직까지 개발되어 있지 않으며 현재 사용되고 있는 레진의 경우 미반응 잔유물로 인한 변색, 알러지 반응, 파절의 위험성, 높은 마모도 및 치수변화 등의 문제가 발생되지만 기능적인 응력(stress), 구강환경 및 수명 등을 고려해 볼 때 의치상 재료로 우수하여 널리 사용되고 있다.
의치상 레진의 형태 및 조성
1)분말(Powder)
폴리머(polymer)라 칭하기도 하며 분말의 대부분은 폴리메틸메타크릴레이트이며 충격강도를 높이기 위해 에틸(ethyl) 및 부틸(butyl) 또는 알카리성의 메타크릴레이트가 소량 첨가된다. 반응개시제로는 밴조일 페록사이드(benzoyl peroxide)나 디아이소부틸라존니트릴(diisobutylazonitrile)이 0.5~1.5% 정도 포함되어 중합반응이 일어나게 된다.
순수한 폴리머는 투명하여 착색이 용이해서 소량 첨가된 산화아연이나 이산화티타늄은 구강점막과 비슷한 반투명도를 증가시켜 준다. 연조직의 색조 재현을 위해 첨가되는 무기색소는 황화수은(mercuric sulfide : 붉은색), 황화카드륨(cadium sulfide : 노란색), 또는 산화철(ferric oxide : 갈색) 등이 사용된다. 구강 점막하부에 있는 모세혈관을 재현하기 위해서 염색된 합성섬유가 첨가되어 공급되기도 한다.
착색하여 중합된 폴리머 입자는 그림 a와 같고 그림 b는 순수한 폴리머를 중합시킨 후 기계적으로 착색한 입자의 모양이다. 일반적으로 후자의 방법을 이용하고 있다.가소제(plasticizer)로는 디부틸푸탈레이트(dibutyl phthalate)가 분말과 액에 첨가되어 혼합시 상호작용을 한다. 실모양이나 공모양의 유리성분이나 지르코늄실리케이트(zirconiumsilicate)와 알루미나(alumina)와 같은 무기질은 견고성 증대와 열팽창계수를 감소시키기 위해 첨가된다.
2)액(Liquid)
모노머(monomer)라 칭하기도 하며 휘발성이 매우 높은 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate)가 대부분이다. 모노머는 열,빛,산소에 의해 중합될 수 있으므로 반응 억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.003~0.1% 정도 들어 있어 보관수명을 연장할 수 있고 자외선에 의한 중합을 억제하기 위해 빛이 통과되지 않는 갈색 유리병에 항상 보관하여야 한다.
가열하지 않고 실온에서 중합이 일어나게 하기 위해 페록사이드(peroxide)를 분해하는 화학촉매제인 터티아리 아민(tertiary amines)이나 황산(sulfunic acids)이 첨가되는데 주로 아민이 많이 사용되며, 아민의 종류로는 N,N-dimethyl-para-toluidine, N-dihydroxyethyl-para-toluidine이다.
이러한 화학촉매제를 첨가한 레진은 실온에서 중합되므로 self-curing, cold-curing 또는 autopolymerizing resin이라고도 한다.
폴리머를 연화시키는 가소제(plasticizer)로는 저분자의 에스테르로 디부틸푸탈레이트(dibutyl phthalate)가 첨가된다. 이 가소제는 중합시 반응하지 않고 최종 중합체에 분산되지만 구강내 타액에 의해 용해될 수 있다.
교차결합(cross-linking) 레진을 제조하는 회사에서는 글리콜디메타크릴레이트(glycoldimethacrylate)를 가교제로 2~14% 정도 첨가된다. 글리콜디메타크릴레이트는 분자 양끝에 관능기(- CR = CH -)를 가진 2관능성 단량체로써 레진 중합시, 가교(cross-linking)를 형성하면 분자량이 크게 되고 연화온도가 상승되어 의치상에서 생길 수 있는 표면의 잔금이나 균열에 대한 저항성을 증대시켜 준다.
3)겔(Gel)형
비닐아크릴(vinyl acrylics) 레진이 사용되기도 하며, 일반적으로 분말-액형의 조성과 유사하지만 분말과 액을 혼합하여 겔상화 하거나 두터운 판(sheet) 모양으로 공급된다. 화학 촉매제는 첨가할 수 없으며, 보관온도 및 반응금지제의 양에 따라 제품수명이 달라진다. 예를 들어 냉장고에 보관하면 2년간 사용이 가능하지만 실온에서는 그 기간이 단축된다. 겔형의 장점은 분말과 액의 혼합비율이 정확하다는 것이다.
기타 의치상 레진
1)유입형(Pour type)
유입형 레진의 조성은 상온중합 레진의 경우와 거의 차이는 없으나 용해도를 높여 흐름성을 좋게 하기 위해서 분말입자의 크기를 보다 미세하게 한다. 한천(agar), 실리콘, 석고 등으로 특수 제작된 플라스크에 주형을 형성하여 폴리머와 모노머 혼합물을 짧은 시간에 직접 흘려 유입시키거나 원심력을 이용하여 유입시킨 후 0.14Mpa(20psi) 정도의 압력하에서 중합이 이루어진다. 모노머의 양이 비교적 많고 비교적 저온(50~55도)에서 충분히 중합이 된다. 유동성레진을 사용하면 플라스크의 분리가 좋고 연마조작도 용이하지만 모노머의 혼합비율이 열중합레진보다 높아서 중합수축이 크지만 주입선의 설치방법 개선으로 보다 정확한 제작할 수 있다.
2)고충격강도용재료(High impact strength materials)
분말-액 형이며 열중합 메틸메타크릴레이트에 부타디엔 – 스티렌고무로 그라프트 중합된 강화형 레진으로서 다른 의치상 레진보다 충격강도가 우수하다.
3)급속열중합형재료(Rapid heat strength materials)
하이브리드아크릴레진(hybrid acrylic resin)을 일반적인 열중합레진과 같이 프라스크에 주입 후 직접 끊는 물속에 넣어 20분간 유지시켜 중합이 이루어진다.
4)광중합형(Light – activated denture base materials)
아크릴공중합체인 우레탄디메타크릴레이트(urethane dimethacrylate), 미세한 실리카 충전제(silica fillers)와 광개시제(photoinitiator)로 구성된 레진이다. 제품의 형태는 찰흙과 같이 혼합된 판 모양이다. 400~500 nm의 빛에 의해 중합이되며 일반적인 의치 제작 방법과 달리 판모양의 레진으로 먼저 기초상을 형성하여 1차 광중합시키고 중합된 기초상에 인공치아를 식립하고 해부학적 형태를 부여한 후 2차 광중합시킨다. 때때로 아르곤 레이저(argon laser)가 복합레진을 중합시키는 데 사용되기도 한다.
이상과 같은 의치상 레진의 휨강도,수분흡수,수분용해도,변색에 관한 기준을 ANSI/ADA규격 12항(표 2)에서 규정하고 있으나 레진의 종류와 상품에 따라 차이가 있다.
의치상 레진의 물리적 성질
1)강도(Strength)
일반적으로 열중합레진이 의치상 레진으로 많이 이용되고 있다. 열중합레진은 보통 강도가 낮고 연하여 나긋나긋하며 충격에 의해 잘 깨지고 피로강도가 높다.
2)인장강도와 압축강도
표 3에 나타난 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리비닐은 약간의 차이가 있지만 총의치나 국소의치의 의치상재료로는 인장강도와 압축강도가 적당하다. 의치의 파절은 떨어뜨렸을 때와 같이 응력이 한 곳에 집중되어 발생하기도 하며 약한 응력이 주기적으로 계속해서 작용하면 발생하기도 한다.
3)신장률(Elongation)
신장률은 최종강도와 마찬가지로 파절에 필요한 에너지인 인성으로 나타낼 수 있다.폴리메틸메타크릴레이트보다 폴리비닐이 신장율이 크기 때문에 인성도 크며 파절 저항성도 높다. 그러나 폴리비닐은 파절 전에는 변형이 더 크다.
4)탄성계수(Elastic modulus)
탄성계수는 저작압에 의한 탄성변형과 관련이 있고 크기가 작은 폴리비닐이 저작 중에 변형량이 더 크다.
5)비례한도(Proportional limit)
레진의 비례한도는 약한 응력에도 영구변형이 발생하므로 금속의 비례한도 개념과는 차이가 있다. 일반적으로 비례한도가 높으면 영구변형이 잘 일어나지 않으며 표 3에 나타난 레진의 비례한도는 저작업에 충분히 견딜 수 있는 크기이다.
6)충격강도(Impact strength)
폴리비닐의 충격강도는 폴리메틸메타크릴레이트보다 두 배 정도로 강하다. 충격강도를 높이기 위해서는 가소제의 첨가량을 증가하면 되지만 그 밖의 경도, 비례한도, 탄성계수, 압축강도 등은 낮아진다.
7)횡단강도와 굴곡(Transvers strength and deflection)
의치상 레진을 평가할 때 인장강도나 압축강도보다는 횡단강도로 측정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 의치가 구강내에서 교합압에 의해 받는 응력의 형태와 횡단강도 측정방법과 유사하기 때문이다.
8)피로강도(Fatigue strength)
저작하는 동안 의치에는 충격이 가해질 뿐만 아니라 약한 응력이 계속해서 작용될 수 있다. 이러한 이유로 피로강도는 중요하며 파절시 작용한 횟수로 크기를 측정한다. 강화고무 레진이 가장 강하고 유입형 레진이 가장 약한 것으로 나타났다.
9)파절인성(Fracture toughness)
의치상의 복잡한 기하학적 구조로 표면이나 소대(frenum)의 함몰부에 응력이 집중될 수 있어 균열이 발생하게 된다. 이에 관한 실험방법은 몇 가지가 있다. 급속 가열 레진이 가장 강하고 유입형 레진이 가장 약한 것으로 나타났다.
10)압축점동(Compressive creep)
의치상에 하중이 계속해서 가해지면 점동이 발생한다. 열중합 레진이 가장 작게 나타나고 상온 중합 레진이나 유입형 레진은 크게 나타난다. 약한 응력이 작용될 때는 가교제의 양이나 종류에 따라서는 차이가 없지만 강한 응력이 작용될 때에는 가교제의 첨가량이 증가하면 점동은 낮아지게 된다. 열중합 의치상은 37도에서 50도로 온도가 상승하면 연성이 증가하지만 자가중합 의치상은 변화가 없다.
11)경도(Hardness)
의치상 레진은 경도가 낮기 때문에 흠집이나 마모가 쉽게 생긴다. 경도는 마모저항과 관련이 있으며 가교결합 레진이 강하고 충전제에 의해서 마모저항은 변하게 된다. 연마, shell blasting, 칫솔질 등을 할 때는 경도에 관한 사항을 유의해야 한다.
12)마모저항(Abrasion resistance)
5종류 레진의 의치상을 37도 물 속에서 600 grit 실리콘 카바이드 사포를 사용하여 0.26 Mpa 압력으로 1시간 동안 연마시 소모되는 재료의 양을 측정한 것이다. 소모량은 유사하였지만 비닐 레진의 마모저항이 다소 높으며 유입형이 가장 낮았다.
열에 관한 특성(Thermal characteristics)
의치상 레진의 열에 관 특성을 이해하는 것은 중요하다. 레진은 74도에서 중합이 되고 음식물이나 음료수의 온도차에 영향을 받게 된다.
1)열전도율(Thermal conductivity)
의치상 레진은 금속이나 자연치에 비해 열이나 전기의 전도율이 매우 낮으며 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리비닐의 열에 관한 특성은 표 9와 같다. 이와 같이 낮은 열전도율은 음식물이나 음료수의 온도를 빨리 느끼게 하지 못한다.
2)열팽창계수(Coefficient of thermal expansion)
의치를 제작하는 과정에 발생하는 온도차의 실온과 구강내 온도차에 의한 열팽창을 이해하는 것은 의치의 적합도와 관련이 되므로 중요하다. 의치상 레진은 금속, 아말감, 자연치, 시멘트 등의 재료와 비교해 볼 때 열팽창계수가 크다. 유리(glass)와 같은 충전제를 첨가하면 열팽창계수가 줄어든다.
3)변형온도(Heat distortion temperature)
의치를 가열하면 변형이 발생한다. 폴리비닐은 54~77도, 폴리메틸메타크릴레이트는 71~91도에서 변형이 발생한다. 수리시 자가중합 레진의 발열 온도나 광택을 낼 때 발생하는 온도는 이러한 변형을 야기시킬 수 있으므로 주의해야 한다.
의치상 레진의 기타 특성
밀도(density)는 물보다 약간 커서 1.16~1.36g/cc 이다. 중합수축(polymerization shrinkage)의 양은 다음과 같이 계산할 수 있다. 20도에서 모노머(메틸메타크릴레이트)의 밀도는 0.945g/cc이지만 중합된 폴리머(폴리메틸메타크릴레이트)의 밀도는 1.169~1.18g/cc로 증가된다. 이 증가량은 중합하는 동안에 부피가 21% 수축된 결과이지만 폴리머와 모노머의 혼합비율이 3:1이므로 중합후에는 이보다 적은 6% 정도의 체적수축이 발생하게 된다.광중합형 레진은 분자량이 큰 올리고머를 사용하기 때문에 3%정도의 체적수축이 발생한다. 이러한 수축은 의치 중합 완료후 flask에서 의치를 제거할 때 응력해방으로 인한 변형을 초래하게 된다.
치수의 안정성 및 정밀도(dimensional stability and accuracy)는 의치의 구강내 적합도를 향상시키고 환자에게 편안감을 제공한다. 일반적으로 현재 사용되는 의치상 레진은 적합도가 우수하지만 연마할 때와 수리할 때 발생하는 열에 의해 변형이 초래되기도 한다.
수분흡수(water sorption)에 의해 의치상이 변형될 수 있다.ADA specification No. 12에 의하면 직경 50mm, 두께 0.5mm인 원판을 37도의 물 속에 1주일 담그었을 때 수분흡수에 의한 증가량은 폴리메틸메타크릴레이트는 0.69mg/츠, 폴리비닐은 0.26 mg/cm이어야 한다고 규정하고 있다.
의치상 레진은 약산성에는 내식성이 있으며 유기용매에도 강하지만 방향족 탄화수소, 케톤(Ketones), 에스테르(esters) 등에는 용해된다. 알코올은 잔금을 야기시키며 특히 가소제로 작용하는 에탄올은 유리화 전이온도를 낮추는 역할을 한다. 그러므로 알코올이 함유된 용액으로 의치를 세척하거나 보관하기 위해 사용하는 것은 의치의 결손을 초래하게 된다.
의치상 레진은 금속이나 도재와의 접착성(adhesion properties)이 없기 때문에 기계적 유지를 부여하여 결함이 일어나게 된다. 특히 도치(porcelain teeth)를 사용하면 구강내 타액으로 미세누출현상이 일어나서 의치의 청결을 유지하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 레진치를 사용하거나 도치에 organosilane 처리를 한다. Silane coupling agent(methacryloxypropy-trimethoxysilane)를 사용하면 도재와 레진의 결합이 일어난다.
의치상 레진의 심미성 요소로는 착색가능성, 색조의 안정성, 맛, 향기 등이다. 최근 레진은 맛과 향기를 나타낼 수는 없지만 자유로운 색조를 나타낼 수 있으며, 합성섬유로 미세혈관을 재현할 수 있다. ADA No.12에서 색조의 안정성에 대해 “24시간 동안 자외선에 노출시킨 후 육안으로 판별할 때 변색을 느끼지 않아야 한다.”고 규정하고 있다.
피부 알러지 감작(allergic sensitization)은 중합체의 미반응 모노머에 민감한 사람에게서 발생한다. 알러지반응을 일으키는 성분은 N, N-dimethy-para-toluidin, hydroquinone, formaldehyde, methylmethacrylate 와 p-phenylenediamin 이다. 열중합 레진보다 상온중합레진에서 자주 발생하며 이러한 알러지반응을 일으키는 사람은 1일 8시간 정도만 의치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로 미반응 모노머를 최소화 하기 위해서는 7시간 동안 70도의 물속에 침수시킨 후 1시간 동안 끊이는 중합방법을 권장하기도 하며 광중합형 레진을 사용하는 것도 바람직하다.
보관수명(shelf life)은 분말-액형인 경우 반응억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.003~0.1%정도 첨가되어 있으며 자외선에 의한 중합이 일어나지 않도록 갈색 유리병에 보관하는 경우 우수하다. 비닐 레진은 겔형이므로 2도 냉장고에는 1~2년간 보관이 가능하다. 광중합 레진에 대해서는 아직 보고된바 없다.
의치의 제작 방법
의치 제작방법은 사용하는 레진과 전압방법에 따라 가압성형법, 사출성형법, 유동성 레진 주입법 등으로 구분되는데 가장 많이 사용하는 가압성형법의 개요는 다음과 같다.
먼저 의치를 제작하기 위하여 경석고 모형상에 폴리스티렌 시트, 레진, 셀락(shellac) 등으로 기초상(baseplate)을 형성한다. 기초상 위에 베이스플레이트 왁스(baseplate wax)로 인공치를 식립할 교합제(occlusal rim)를 형성항 후 인공치를 배열하고 치은을 포함한 의치상의 형태를 완성하여 납의치(wax denture)(그림 5)를 얻는다. 납의치와 함께 적절한 의치용 프라스크 내에 석고와 경석고로 프라스크 상함과 하함이 양분되도록 석고 분리제를 도포하고 건조시킨 후 매몰한다.
경화후 프라스크의 상함과 하함을 분리하여 왁스와 임시기초상을 제거한 공간(그림 6)에 알지네이트 분리제를 도포하고 건조시킨 후 모노머와 폴리머를 혼합하여 얻어진 병상화된 의치상 레진을 2~3회 시적하면서 주입 후 프라스크를 재조립하여 고정시키고 가압한다. 가열하거나 그 밖의 방법으로 수지를 중합시킨 후 중합체를 프라스크로부터 제거하여 연마과정을 통하여 의치가 얻어진다.
의치상 레진의 종류
열중합 레진
열중합 의치상 레진으로는 아크릴릭 레진이 주로 사용된다. 아크릴릭 레진은 분말-액형, 겔형, 시트(sheet)형, 브랭크(blank)와 같은 다양한 형태로 공급되지만 분말-액형이 가장 많이 사용되고 있다.
1) 아크릴릭 의치상 레진의 조성
a.분말(poeder)
중합체인 폴리메틸메타크릴레이트의 입자는 작은 공(small spheres, pearls 또는 beads) 모양을 하고 있으며 약 1% 정도의 과산화물(perxide)이 열이나 화학적으로 활성화되면 중합반응이 유도(induction)된다. 순수한 중합체는 투명하므로 소량 첨가된 이산화티타늄은 구강점막과 비슷한 반투명도를 증가시켜 준다. 연조직의 색조 재현을 위해 첨가되는 무기색소는 황화수은(mercuric sulfide:붉은색), 황화카드뮴(cadium sulfide: 노란색) 또는 산화철(ferric oxide: 갈색) 등이 사용된다. 구강점막하부에 있는 모세혈관을 재현하기 위해서 염색된 합성섬유가 첨가되어 공급되기도 한다.
b.액(Liquid)
주로 단량체이며 휘발성이 매우 높다. 반응억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.006%미만으로 들어 있어 보관수명을 연장할 수 있고 자외선에 의한 중합을 억제하기 위해 빛이 통과하지 않는 갈색 유리병에 항상 보관하여야 한다.
교차결합 레진을 제조하는 회사에서는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 가교제로 첨가하여 의치상에서 생길수 있는 표면잔금이나 균열에 대한 저항성을 향상시켜 준다. 에틸렌글리콜디메타크릴레이트는 분자의 양 끝에 관능기를 가진 관능성 단량체로서 레진 중합시에 가교(cross-linking)를 형성하고 분자량을 크게 하여 연화온도를 높이는 작용을 한다.
분말의 밀도에 따라 입자의 분포가 불균일 하므로 사용시에는 가볍게 흔들어 사용해야 한다. 모노머는 강한 휘발성 물질이므로 맨손으로 조작할 경우 기름 성분이 용해되어 오염되면 의치의 색조가 변하게 된다. 또한 표피를 통해 혈관으로 스며들 수도 있으므로 1회용 비닐장갑을 사용하는 것이 바람직하다.
2) 분말(폴리머)과 액(모노머)의 혼합
a.혼합비율
분말-액상으로 공급되는 열중합 레진은 가압성형법으로 의치를 제작한다.
모노머 만으로 중합시 성형이 불가능할 뿐만 아니라 중합후 21%정도 수축이 발생하므로 가소성 향상과 중합후 수축을 최소화하기 위해 분말과 액을 혼합하여 성형 가능한 병상상태(dough stage)를 얻게 되는 것이다.
일반적으로 분말과 액의 혼합비는 무게로는 2:1이고 부피로는 3:1이지만 무게로 계량하는 것이 바람직하며 혼합비가 정확하지 못하여 분말이 많이 첨가되면 수축은 적고 반응시간은 짧아진다. 반대로 액이 많이 첨가되면 수축이 커지고 반응시간은 길어진다. 부피의 비로 분말 3: 액 1로 혼합했을 떄 체적수축은 6%정도이다. 또한 혼합이 적절치 못하면 중합후 의치는 적합도와 강도는 낮아지고 기포발생 가능성이 높아지며 변색의 우려가 있으며 미반응 모노머는 알러지 반응에 민감한 사람에게는 악영향을 미친다. 알러지 반응을 일으키는 성분은 N, N-dimethyl-para-toluidin, hydroquinone, formaldehyde, methylmethacrylate, p-phenylenediamin이다.
b.혼합상태 관찰
혼합비율에 따라 분말과 액을 충분히 젖은 상태로 혼합 후 용기는 밀폐시킨다.
모노머는 휘발성이기 때문에 혼합 초기에 밀폐하지 않으면 혼합비율이 다르게 되며 불완전한 중합으로 줄무늬가 생기거나 색이 희게 나타나고 물리적 성질의 변화가 초래된다. 동물실험 결과 모노머는 호흡작용, 심장기능과 혈압에 악영향을 미친다고 보고된바 있다. 정상적으로 분말과 액은 혼합하고 관찰하면 다음과 같은 4단계의 상태로 변하게 된다.
1단계(sandy stage) – 모노머 용액이 폴리머 분말을 적시면서 물에 젖는 모래 알갱이와 같이 점착성이 없는 상태
2단계(stringy or sticky stage) – 폴리머 분말이 모노머 용액에 녹아 점착성이 있고 잡아당기면 실같이 늘어나는 상태
3단계(dough or gel stage) – 점착성은 나타나지 않고 성형하기 좋은 상태로 떡상 혹은 병상이라 한다.
4단계(rubber-like stage) – 고무와 같이 탄성을 갖는 상태로 성형하기 곤란하다.
레진의 주입시기는 가소성이 있는 병상의 단계에서 이루어지지만 병상하할때까지의 시간은 주위 온도의 영향을 받는다. 온도가 높아지면 용해도가 증가하여 그 시간은 짧아진다. 미국치과의사협회 규격 12호에 의하면 23도에서 20분 경과후 병상화가 되며 5분 정도 병상이 유지되어야 한다고 규정하고 있다.
3) 전입(Packing)
분말과 액 혼랍물은 반드시 병상일 때 전입하여야 한다. 너무 빨리(sandy,stringy stages) 전입하면 점조도가 낮아 프라스크 밖으로 쉽게 흘러나오고 의치상의 기포가 많이 생기게 되며 너무 늦게(rubbery-to-stiff stage) 전입하면 점조도가 증가하여 가압하여도 프라스크의상함과 하함이 긴밀하게 접촉되지 않아 형태의 재현이 어렵고 인공치아가 이동하거나 파절되고 교합고경이 높아진다. 전입은 수압, 공기압 또는 기계적인 힘으로 한다. 축축한 셀로판이나 폴리에틸렌 막을 사용하여 시적하는 동안 상함과 하함을 분리하면서 과잉의 레진을 제거한다. 최종 전입이 끝나면 프라스크의 상함과 하함이 긴밀하게 접촉된다.
4) 중합반응(Reaction of polymerization)
프라스크 내에 전입한 병상물을 가열 하면 60’c 정도에서 벤조일페록사이드 열에 의해 분해되어 자유 라디칼이 생기게 되어 단량체(메틸메타크릴레이트)를 활성화된 단량체로 만든다. 이와 같은 반응으로 이량체, 삼량체로 변하면서 중합반응이 진행된다.
5) 중합을 위한 가열
열중합 레진의 중합반응은 발열반응이다. 따라서 반응열이 외부로 방출되지 못하면 가열 온도 이상으로 레진 내부의 온도는 천천히 상승한다. 그림 9는 가열온도 상승에 따른 프라스크와 그 내부 재료들의 온도변화를 나타냈다. 초기 가열시에는 프라스크, 석고나 경석고, 주석박, 레진 순으로 전입된 레진이 70도 도달하기까지 동일한 속도로 온도가 상승되었다. 이 온도에서 반응개시제인 벤조일 페록 사이드가 분해되어 중합이 급속하게 진행된다. 이때 중합반응열로 내부온도는 급상승하여 메틸메타크릴레이트의 비등점(100.8도)보다 높은 온도까지 레진 내부의 온도가 상승되면 모노머의 비등이 일어나고 특히 레진의 두께가 두꺼운 부위에는 많은 기포를 발생시키게 된다.
그러므로 중합을 위한 가열시 레진 내부의 온도는 모노머의 비등점에 도달하지 않게 하는 것이 중요하며 다음과 같은 두가지 방법이 있다.
단시간 가열방법
레진이 전입된 플라스크를 65도 물 속에 넣고 90분간 계류시키면서 두꺼운 부위를 중합시키고, 그 후 60분간 끊여서 구개부와 같은 얇은 부위를 중합시킨다.
장시간 가열방법
일명 over night method 라 하며 74도의 물 속에 9시간 유지시킨다.
이와 같은 수중 가열 방법이외에 증기, 전기저항의 건열 오븐(oven), 초음파 등의 방법들이 소개되고 있다.
6) 중합후 처리
레진이 전입된 프라스크의 단면은 프라스크의 금속, 석고나 경석고 그리고 레진으로 구성되어 있다. 각기 서로 다른 열팽창계수 때문에 중합이 완료되고 냉각되는 동안 급냉하게 되면 열수축차로 인한 응력이 발생되어 뒤틀림 변형이 초래된다. 그러므로 변형을 최소화하기 위해서는 천천히 냉각시키는 방법이 효과적이다.
7) 미반응 모노머(Residual monomer)
그림 11은 의치상 레진이 미반응 모노머의 양을 70도와 100도에서 측정한 것이다. 처음에는 26.2%인 것이 1시간 후 70도에서는 6.6%, 100도에서는 0.31%로 감소하였고, 4시간 후에는 4.0%와 0.29%로 감소하였다.
중합후 가장 많은 미반응 모노머는 상온중합 레진(1~4%)으로 50도 정도 물 속에 몇일간 보관하거나 산소와 접촉시키면 감소한다. 단시간 가열방법은 1~3%이지만 장시간 가열방법을 이용하면 0.4% 이하로 줄일 수 있다.
8) 크기변화(Dimensional change)
물 속에 보관하거나 구강내에서 의치는 크기가 변화한다. 일반적으로 의치의 구조상 구치 부위에서 크게 변형되며 열중합 의치는 물 속에서 0.1~0.2% 선팽창하지만 중합수축 0.3~0.5%는 보상하지 못한다. 구강내에서 최대팽창은 2개월후에 발생한다.
9) 기포
열중합 레진을 이용한 의치 제작시 기포가 발생하여 실패할 수도 있다.
의치에 기포가 생기면 강도가 떨어지고 응력 집중으로 인한 변형이 초래되며 세척이 어렵고 반투명도와 색조와 변하여 심미성이 떨어지게 된다.
기포발생의 원인은 다음과 같은 부주의로 생긴다.
급격한 가열을 한 경우
병상물을 넣을 때 가압이 부족한 경우
병상화 이전에 전입한 경우
병상물이 불균일한 경우
물 또는 오물이 혼입한 경우
a의 경우에는 내부다공성(internal porosity)의 원인으로 레진 내부의 온도가 방출되지 못하고 가열온도 이상으로 상승되어 모노머가 비등되면서 공 모양의 기포가 발생하게 된다. 치조제 부위와 같이 두께가 두꺼운 부위, 특히 하악의 설측 후방 부위에서 자주 발생한다.
B와 c의 경우에는 불규칙한 모양의 기포로 양이 많고 희게 보이며 의치 전체에 발생한다.
D의 경우에는 모노머가 많은 곳에서는 수축으로 인한 수축기포가 의치의 내부와 외부에 걸쳐 발생한다.
10) 미세균열
의치상의 표면에 인장응력이 발생하면 그 응력의 수직방향으로 작은 V자 모 양의 미세균열이 생긴다. 이러한 현상은 의치의 강도를 떨어뜨리고 심미성을 나쁘게 한다.
미세균열의 원인
도재치와 같은 열팽창계수의 차가 큰 물질과 접촉하는 경우
에틸알코올, 레진의 모노머와 클로로폼 등 유기용매에 접촉한 경우
흡수와 건조가 반복된 경우
상온 중합 레진
열 중합 레진에서 자유 라디칼이 활성화되고 중합에 필요한 열을 공급받아 에너지화 시킨 반면에 상온중합 레진은 화학적 활성제를 첨가하여 벤조일 페록사이드를 분해하고 자유 라디칼을 활성화 시키면서 실온에서 중합반응이 일어나게 한다.
조성 및 중합반응
상온중합 레진의 조성은 열중합 레진 조성 이외에 터티아리 아민(tertiary amime: N,N-dimethyl-P-toluidine)이 모노머 중량의 0.5~1%가 첨가되어 벤조일 페록사이드를 분해시켜 중합반응이 일어나게 한다.
의치의 수리 및 트레이(tray) 레진 재료로 주로 사용되며 분말 입자의 크기는 열중합 레진보다 작아서 용해속도가 빠르고 혼합물의 유동성이 좋다. 상온중합 레진은 중합온도가 낮기 때문에 중합이 불안정되기 쉽고 중합후 미반응 모노머량이 열중합 레진보다 많아서 조직에 대한 자극성(알러지)이 우려되고 인장강도와 굽힘강도의 물리적 성질이 10~30% 저하된다고 한다. 그러나 중합 직후의 적합성은 열중합 레진보다 좋은 것으로 알려져 있다.
Polymer + perxide + Monomer + Inhibitor + Amine accelerator
(Powder) (Liquid)
= Polymer + Heat
유동성 의치상 레진(Fluid resin acrylic denture plastics)
유동성 레진은 다른 레진에 비해 폴리머 입자의 크기가 미세하고 혼합 초기에 주입시키므로 흐름성이 있다. 모노머:폴리머는 1:2.5이고 혼합후 즉시 주입한다. 국소의치의 saddle 부위에 주입이 용이하며 이용하는 장비도 열중합 레진보다 간편하여 경제적이다. 레진 주형 재료로는 agar, alginate, silicon이 사용된다. Agar를 사용한 제작방법은 그림 13A,B,C,D,와 같다. 주입이 끝나면 따뜻한 물 속에 30~45분 동안 0.1~0.2 Mpa으로 가압하여 중합반응이 일어나게 한다. 열중합 레진보다 중합수축이 크기 때문에 정확도는 떨어진다.
광중합형 의치상 레진
광중합형 레진을 사용한 의치상 제작법은 다른 방법과 비교할 때 특이하다.
Wax denture 교합면에 광중합 레진을 U-shape로 형성하여 얹어놓고 쐐기를 전치부 순면과 구치부 협면에 부여한다.(그림 15a). 광중합실로 이동하여 10분 동안 중합시킨다. 이때 전구에서 발생하는 열에 의해서 wax는 연화되어 인공치아에 부착된 레진은 분리가 쉽게 이루어진다.
끊는 물로 wax wash 를 하고 모형을 정리한다.(그림 15b). 모형에 이완제(release agent)를 도포하고, 판모양 광중합 레진으로 기초상을 형성하고 광중합시킨다.(그림 15c). 인공치아가 부착된 쐐기를 기초상이 형성된 주모형에 재위치시킨다.(그림 15d). 광중합실로 이동하여 인공치아의 기초상이 광중합되어 고정되게 한다. 인공치 하부에 접착제를 도포한 후, 띠 모양을 한 레진을 붙이고 해부학적 형태를 부여한다.. 마지막으로 광중합시키고 통상적인 방법으로 마무리한다.
가열중합형 의치상 레진
1) 분말과 액의 조성
a. 분말
주성분은 입도 50~250um의 폴리메틸메타크릴레이트이고, 이외에 중합개시제로서 과산화벤조일(BPO)을 0.1~0.5%, 가소제로서 dibutry phthalate나 triphenyl phosphate를 2~7%, 착색제로서 iron oxide, zinc oxide, cadmium염 등의 무기색소와 유기염료를 소량 포함하고 있다.
b. 액
주성분은 메틸메타크릴레이트(MMA)이고, 액중에는 중합억지제로서 hydroquinone을 50~60ppm, 가교재로서 ethylenglycoldimethacrylate(EDMA)를 수% 포함한다.
액의 저장과정에서 자외선에 의해 중합이 일어나는 것을 억제하기 위해 통상 짙은 갈색병에 넣어 보관하고 있다.
2) 중합반응
a. 분말과 액의 혼합비
메틸메타크릴레이트 액만의 중합시는 약 21%의 체적수축을 나타내므로 모노머의 일부를 폴리메틸메타크릴레이트 분말로 치환하고 있으며, 폴리머와 모노머의 혼합비는 제품에 따라 차이를 보이지만 대체로 중량비는 2.4:1 정도로 혼합하고 있다.
폴리머와 모노머의 혼합시는 모노머의 기화를 방지하기 위해 병상기에 도달할 떄까지 혼화기(mixing jar)의 뚜껑을 닫아두는 것이 좋다.
b. 폴리머와 모노머의 혼합시에 나타나는 반응의 단계
폴리머와 모노머에 의해 용해됨에 따라 wet, sandy, stringy, dough, leathery 의 단계를 거쳐서 경화가 일어난다.
Sandy or granular: 모노머가 폴리머 입자를 적신 상태
Stringy: 폴리머 입자의 외층이 모노머에 용해되어 접착성을 띠는 상태
Dough(병상기): 모노머가 폴리머 중에 확산되어 떡반죽과 같이 결합된 상태로, 이 단계에서 석고주형에 레진을 주입한다.
c. 가열중합
온도가 66도 이상이 되면 과산화벤조일이 분해되어 래디칼이 형성되며, 이 래디칼이 모노머를 공격함에 따라 중합반응이 진행된다.
메틸메타크릴레이트의 중합반응은 발열반응이므로 급격히 가열하면 레진의 온도가 비등점(100.8도)이상으로 상승하게 되며, 이 과정에서 높은 압력을 가하지 않으면 모노머의 비등으로 인해 중합체 내부에 많은 기포가 형성된다.
열중합형 의치상 레진이 병상화에 도달하는 시간을 짧게 하기 위한 조건
폴리머의 입도를 작게한다.
폴리머의 분자량을 크게 한다.
가소제를 첨가한다.
분말/액의 비를 크게 한다.
의치상에 기포가 발생할 수 있는 경우
중합수축으로 인한 기포
70~90도에서 중합반응이 진행되며 수축이 일어나므로 기포가 형성되지 않도록 하기 위해서는 가압이 필요하다.
미중합 모노머로 인한 기포
모노머 액의 부족으로 폴리머 입자가 충분히 젖지 못하였을 때 발생하며, 중합체의 기계적, 화학적 성질을 저하시킬 뿐만 아니라 잔류 모노머의 용출로 인해 알레르기 반응등이 일어날 수 있다.
모노머의 비등으로 인한 기포
의치의 얇른 부분에서는 중합시의 반응열이 석고주형에 흡수되므로 온도가 모노머의 비등점(100.8도) 이상으로 상승하기 어렵지만, 두꺼운 부분에서는 열방출이 불량해지므로 모노머의 기화로 인한 기포가 형성될 수 있다.
끊는 물속에 병상기의 레진을 포함하는 flask를 집어 넣을 경우 중합시의 발열로 인해 온도가 150도까지 상승할 수 있다.
의치상의 표면에 미세균열이 형성될 수 있는 경우
에틸알콜,클롤로포름,레진 모노머 등의 유기용매와 접촉한 경우
유기용매 분자가 폴리머 분자의 사이로 확산 칩입하여 분자간의 응집력을 떨어뜨림에 따라 표면에 미세균열이 형성될 수 있다.
의치상의 건조로 인한 수축과 수분흡수로 인한 팽창이 반복되는 경우
건조와 흡수가 반복됨에 따라 표면에 기계적인 응력이 반복해서 작용하게 되고, 이 과정에서 발생한 인장응력으로 인해 표면에 미세균열이 형성될 수 있다.
열팽창계수의 차이가 큰 물질과 접촉하고 있는 경우
도치나 금속 클레스프(clasp)등은 열팽창계수가 의치상 레진과 큰 차이를 보이므로, 가열중합 후의 냉각과정이나 열응력이 반복적으로 작용하는 경우, 레진내 인장응력이 발생하는 삽입물 주위에서 미세균열이 형성될 수 있다.
3) 중합수축
a. 레진의 중합수축
MMA가 PMMA로 되면 밀도와 체적이 변화하므로 약 21%의 체적수축(7%의 선상수축)을 나타낸다.
분말과 액의 혼합으로 형성된 병상기 레진의 체적을 1이라 하면, 체적비로 약 2/3가 폴리머이고 나머지 1/3이 모노머이므로, 전체의체적수축은 7%(2.3%의 선상수축)가 된다.
b. 중합후의 열 수축
의치상 레진과 석고의 열팽창계수가 80 * 10도이므로 중합이 완료된 후 100도로부터 상온 25도까지 냉각되는 과정에서 레진과석고의 선상수축은 각각 0.6%와 0.1%가 되므로 0.5%의 레진의 수축이 석고 주형에 의해 구속된다.
c. 중합후의 실질적인 수축
열중합형 의치상 레진의 중합수축은 비교적 크지만, 중합시의 온도(100도)가 PMMA의 유리전이온도(105도)에 가까우므로 석고주형과의 마찰로 인해 응력의 완하가 일어나며 따라서 레진의 실질적인 중합 수축은 이론치보다 감소하게 된다.
4) 중합 사이클
기포가 없고 얇은 부위까지 완전하게 중합이 이루어진 의치상을 얻기 위해 여러가지의 방법이 권장되고 있다.
a. long, low temperature processing method
병상기의 레진을 포함하는 flask를 70도에서 7시간 유지한 다음 100도에서 3시간 유지하거나 74도의 물속에서 9시간 유지하는 등 재료에 따라 다양한 방법이 적용되고 있다.
b. short processing method
65도의 물속에서 1시간 30분 유지한 다음 100도에서 1시간 유지
상온중합형 의치상 레진
분말은 가열중합형보다 과상화벤조일 함량이 많으며(0.5~2%), 연화시의 흐름성을 개선하기 위해 입도를 작게 하고 있다.
실온에서 과산화 벤조일을 분해하여 래디칼을 형성하기 위해 모노머의 액에 방향족 3급아민(일반적으로, N,N-dimethyl-p-toluidine)을 0.5~1%정도 첨가하고 있다.
경화반응은 폴리머에 함유되어 있는 과산화벤조일이 모노머에 함유되어 있는 제3급 아민에 의해 분해되어 래디칼을 형성함에 따라 일어난다.
상온중합형은 열중합형보다 중합정도가 불안정하므로 모노머가 다량 잔류하며, 이 때문에 기계적 성질이 열중합형에 비해 떨어진다.
상온중합형 레진은 필적법(붓끝에 모노머를 스며들게 한 다음 폴리머를 묻혀 모노머와 섞이게 하는 방법)에 의해 갈라진 의치를 수리하는 등의 용도로 이용되고 있다.
마이크로파 중합형 의치상 레진
가정용의 전자레인지를 이용하여 중합을 행하는 방법으로, 수조내에서 행하는 가열중합보다 깨끗하고 중합이 빠르게 완결되며, 급속중합에도 불구하고 기포가 생성되지 않는 장점이 있다.
마이크로파에 의해 중합을 행하기 위해서는 강화플리스틱제(FRP)의 플래스크가 필요하다.
물리적 성질과 의치의 적합도는 수조내에서 행하는 가열중합시와 유사하다.
광중합형 의치상 레진
모형상에서 직접 의치상을 형성한 다음 가시광선의 조사에 의해 중합이 완료되므로 절차가 간편하고 중합시간이 적게 소요된다.
강도와 경도가 크고, 의치상의 적합도가 우수하지만, 충격에 약하고 인공치와의 접착력이 낮은 것이 단점으로 지적되고 있다.
레진치
의치 제작에 사용되는 인공치에는 레진치와 도치가 있지만 인공치의 대부분은 폴리메틸메타크릴레이트계 레진이 대부분이다.
레진치의 요구조건은 다음과 같다.
유독성을 함유해서는 안된다.
자연치와 유사한 형태, 색조 및 투명도를 나타내어야 한다.
표면은 고광택이어야 하며, 큰 기포가 없어야 한다.
의치상 레진과 화학적으로 결합하고, 또 기계적으로 결합할 수 있는 유지장치를 갖추어야 한다.
흡수에 의한 무게의 증가는 0.7% 이하이어야 한다.
10시간 직사광선에 노출시 식별가능한 색조변화가 없어야 한다.
물 속에 넣어 끊였을 때, 식별가능한 색조 및 광택 변화가 없어야 한다.
마이크로브리넬 경도계의 측정장치가 17%이상이어야 한다.
레진치는 충격강도 증진과 레진치 주위의 의치상에 대한 미세균열 방지를 위해 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) 외에 가교제를 첨가하여, 고도로 가교시킨 가교 폴리머이다.
치관용 경질 레진
최근 전치와 소구치의 facial surface에 심미성 향상을 위해서 반투명도를 부여하고 자연스런 색조를 재현할 수 있는 경질레진이 개발되어 사용되고 있다.
조성
폴리메틸메타크릴레이트에 실리카(Sio2)와 같은 무기질 충전제나 유기질 복합 충전제, 벤조일페록사이드 등을 첨가하여 경도 증가와 내마모성 향상을 도모한 레진이다. 분말-액 형 또는 페이스트(paste) 형태로 공급되며 분말-액 형을 혼합, 축성하여 가열 중합한다. 페이스트 형은 tube에 담아 연고처럼 짜서 사용하고 다관능 모노머 외에 필러, 광증감제 등이 함유된 광중합형이다.
다관능 모노머로는 Tri-EDMA, Bis-GMA, Bis-MPEPP, UMA 등이 사용되고 있다.
성형과 중합법
치관용 경질 레진의 성형법에는 축성법, 반복축성법, 프라스크법 등이 있다.
a. 축성법: 분말과 액을 섞어 작은 붓 또는 기구를 사용하여 색조를 조절하면서 축성한다. 중합은 공기압 또는 수압(2~6kg/cm)을 걸어 93~140도 이하에서 10~15분간 중합한다.(MMA계,UDMA계)
b. 반복축성법: 분말과 액을 섞어 작은 붓을 사용하여 조금씩 쌓고 열풍을 맞게 하여 예비가열한다. 반복 수행하여 형태를 갖춘 후 본 중합을 130~135도 이하에서 1~5kg/cm의 공기압,수증기압을 10~15분에 걸쳐 행한다.(EDMA계, Bis-MEPP계,Bis-MPEPP계)
c. 프라스크법: 석고주형을 사용하여 열중합 레진과 같이 가압하여 100도에서 중합한다.(MMA계)
충전용 레진
1960년대 초 Bowem은 Bis-GMA에 석영 분말을 가한 복합 레진(composite resin)을 발표한 이래 개량되어 현재에는 경도,내마모성,심미성,중합수축률 등이 우수한 충전재료로 치료실에서 사용되고 있다.
그러나 큰 결점은 치질과의 접착성이 거의 없고 약간의 수축이 생기면서 변연적합부위에 미세누출현상이 발생하게 된다.
조성
a. 화학중합형 콤포지트 레진
기저재 페이스트와 촉매제 페이스트로 구성되고 각 페이스트에 다관능성 메타크릴레이트 모노머와 강화재인 무기질 충전재와 주성분이다. 기저재에는 중합촉진제(N,N-dimethyl-paratoluidine 또는 2-hydroxyethyl-p-toluidine), 중합억제제(4-methoxyphenol) 등이 있다. 촉매제에는 중합개시제(benzoyl peroxide), 중합억제제 등이 있고 착색제 및 자외선 흡수제 등도 첨가되어 있다.
b. 광중합형 콤포지트 레진
기본적 조성은 화학중합형과 같고 연고형으로 공급된다.
미량의 광중합개시제(광증감제)와 활성화 촉진제(환원제)가 들어 있다.
c. 레진기질
콤포짓트 레진의 기질로는 Bis-GMA가 주로 사용된다. 최근에는 urethane dimethacrylate가 단독 또는 Bis-GMA와 섞여서 사용되는 경우도 있다.
Bis-GMA는 1963년 미국의 Brown R.L.이 bisphenol-A와 glycidyl methacrylate를 반응시켜 합성하였고 두 반응물의 머리글자를 따서 ‘Bis-GMA’라고 명칭하였다. 메틸메타크릴레이트에 비해 Bis-GNA는 분자량이 크므로 중합수축이 적고 분자내에 관능기가 2개 있으므로 고도로 가교된 망목상의 중합체를 만들며, 구강내에서 빨리 굳고, 휘발성이 없는 장점이 있다. 또한 분자량이 커서 무기필러의 기질로 적당하다.
그러나 단점이 없는 것은 아니다. Bis-GMA는 측쇄에 친수성의 –OH기를 가지고 있고 분자량이 크기 때문에 점도가 극히 높고 레진의 흡수성이 높다. 또한 공기와 접촉하면 중합이 크게 방해를 받는 단점이 있다. Bis-GMA의 높은 점도를 보상하기 위해서는 레진기질내에 반드시 triethyleneglycol dimethacrylate(TEGDM)와 같은 저점도의 다관능성 단량체가 희석제로서 공중합체의 형태로 사용된다. 그러나 이러한 희석제는 흡수성을 증가시키는 작용이 있다.
최근에는 Bis-GMA의 단점을 극복하기 위한 많은 변형이 시도되고 있다. 즉 Bis-GMA의 hydroxyl기가 치환된 Bis-GMA계 단량체라든지, 개환반응에 의해 경화수축이 더욱 감소된 단량체들이 개발되고 있다.
d. 무기필러
콤포짓트 레진에는 재질강화의 목적으로 각종의 무기질이 필러(filler)로서 첨가되어 있다. 그 첨가양은 필러입자 크기와 그 형상에 의해 다르지만, 재래형 콤포짓트 레진의 경우 전체 레진량의 70~80%정도를 차지한다.
그 성분은 주로 실리카계의 무기물(crystalline quarts)이 많이 이용된다. 초기의 콤포짓트 레진에는 알칼리글라스가 사용되었지만 레진을 변색시키므로 현재는 사용되지 않고 있다. 최신 콤포짓트 레진에는 석영(quarts), 붕규산글라스, 외에 리튬알루미늄 실리케이트와 같은 글라스세라믹 분말이 사용되고 있다.
제품에 따라서는 방사선 불투과성을 갖기 위해 상화바륨, 바륨알루미늄실리케이트 등이 필러로서 사용되고 있는 것도 있다. 바륨, 스트론튬, 란타늄글라스는 방사선불투과성이며, 석영, 알루미늄실리케이트는 방사선투과성을 갖는다. 입자의 크기는 1~100um로 다양하다.
e. 커플f. 링제
레진기질과 무기필러의 결합력이 부족하면 콤포짓트 레진의 중합수축이나 연마 및 사용시의 응력 등에 의해 콤포짓트 레진 표면에서 필러가 이탈되거나 필러-레진기질 계면으로 물이 침투하여 내마모도와 강도의 저하 및 변색의 원인이 된다.(그림 2)
따라서 필러는 단지 기계적으로 혼입하는 것이 아니고 레진기질과 화학적으로 결합하도록, 무기필러의 표면을 실란커플링제로 화학처리한다. 즉 필러의 표면과 레진기질 사이에서 화학적인 결합을 도모한다. 이를 실란처리라 한다.
실란 커플링제는 필러 표면의 수산기(-OH)에 의해 반응하여 실록산 결합을 만든다. 그 결과, 필러표면에는 비닐기를 배양한 반응성의 커플링층이 형성된다. 또한 필러표면에 비닐기를 배양한 반응성의 커플링층이 형성된다. 또한 필러표면에 형성된 반응성 커플링층은 레진 중합시에 비닐기에 의해 라디칼 중합을 하여 레진기질과 화학적으로 결합한다. 이러한 레진기질과 유기적인 결합에 의해 콤포짓트 레진의 물성이 현저히 향상하게 된다.(그림 5)
중합 반응
g. 화학중합형 콤포지트 레진
터티아리 아민(tertiary amine)이 벤조일페록사이드를 분해하여 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
h. 자외선 중합형 콤포지트 레진
광증감제(benzoin methylether)가 자외선을 받아 분해되어 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
Benzoin methyl ether 또는 higher alkyl benzoin ether 가 자외선 중합형 광증감제로 사용되며 (그림 6), 365mm부근의 자외선 조사를 받으면 에테르가 분해되어 자유라디칼을 생성하여 중합을 촉진시킨다.
320mm이하의 자외선은 생체에 위해작용이 강하므로 여광시킨다. 가시광선중합형 콤포짓트 레진이 출현한 이래 보존영역에서는 거의 사용되지 않는다.
i. 가시광선 중합형 콤포지트 레진
광증감제(camphorquimone)가 환원제(N,N-dimethyl aminoethylmethacrylate)의 작용으로 가시광선을 받아 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
420~480nm의 가시광선 조사에 의해 여기되어 자유라기칼을 생성하는 camphorquinone과 같은 diketone이 가시광선 광증감제로서 사용된다. 치과영역에서는 일반적으로 0.5~1.0wt% 레진에 첨가된다. 이것만으로는 감도가 낮고 중합이 약간 느리기 때문에 촉진제(activator)로서 N,N-dimethylaminoethyl methacrylate와 같은 3차 아민이 0.5~1.0wt% 정도 첨가되어 사용된다.(그림 7)
이 유형의 콤포짓트 레진이 현재의 일상 임상에서 주류를 이루고 있다. 자외선 중합형 콤포짓트 레진에 비해 경화 심도가 깊고, 에나멜을 통과해서도 중합되므로 제3급 와동의 수복에 특히 유리하며, light bulb의 수명이 길고, 눈에 피해가 적은 장점이 있다.
j. 광조사기
자외선 광조사기는 수은램프가 사용된다. 생체에 유해한 320nm이하의 파장영역은 필터에 의해 여광되어 있다. 그러나 320nm 이상의 중,장파장 영역의 자외선도 유해성이 전혀 없다고는 말할 수 없다.
따라서 홍반성 낭창과 색소성 건피증과 같은 광감수성의 선천적 환자와 특수 약물투여 환자에 대한 자외선 광조사기의 사용은 금기되어 있다. 다행이 가시광선 중합형 레진이 개발되어 자외선 중합형 레진의 사용은 점차 없어지게 되었다.
가시광선 광조사기의 치과적 이용은 1973년에 영국에 I.C.I사에 의해 개발, 응용되면서 시작하였다. 광원은 할로겐 램프가 사용된다. 빛은 광원으로부터 나와 글라스파이버나 플라스틱파이버 또는 석영글라스을 통해서 조사부위까지 전달된다.
광조사기의 파장스펙트럼은 350~600nm에 분포하며 450~510nm부근에 피크를 보인다. 반면 광증감제인 camphorquinone은 480nm 부근의 빛을 흡수하여 여기되어 자유라디칼을 발생한다. 따라서 400nm 이하의 단파장 영역과 600nm이상의 장파장 영역의 빛은 직접적으로 중합에 관여하지 않으므로 생물학적 안정성과 눈부심을 방지하는 의미에서 여광시킨다.
조사기의 제품에 따라 스펙트럼의 피크 파장이 다르므로 그 선택은 광증감제의 광흡수 파장영역의 빛을 강하게 발생하는 광조사기를 서택해야 한다. 자외선뿐만아니라 400~500nm의 가시광선, 즉 보라색, 청색의 근자외선도강하면 술자와 보조자의 눈을 자극하여 망막을 손상하는 일이 있다.
실제 임상에서도 잔상현상과 통증에 가까운 감각을 호소하는 경우도 있다. 치과임상에 있어서 가시광선 조사기의 광원을 직시하는 경우는 그다지 많지 않지만 빛을 충분히 조사하는 중요성 때문에 눈에 장해를 일으킬 가능성이 있으므로 필히 보안경을 착용하고 가능한 빛을 직시하는 것을 피해야 한다.
충전제(Filler)
석영분말, 알루미노실리케이트 글래스, 붕규산 글래스, 바륨 글래스(b-eucryptite, colloidal silica) 등이 충전제로 사용된다.
입자의 크기는 비교적 입도가 큰 것(5~30um)에서 0.1~1um의 submicron과 0.1~0.01um의 micro 등이 있다. 이들의 혼합형(hybrid)이 사용되기도 한다.
기타 재료
치질 표면에 기계적 유지 효과를 얻기 위해 산처리제(인산수용액)가 사용되며 치질과 충전물 사이에 개재시켜 양자를 접합하는 접착제로 본딩제와 커플링제가 있다.
기타 레진
영구적 연성 의치 이장재(Permanent soft liner)
영구적 연성 의치 이장재란 의치의 조직면을 이장하여 저작압에 의한 에너지의 일부를 흡수하게 하는 재료이다. 가소제를 첨가한 아크릴릭 레진, 가소제를 첨가한 비닐 레진 및 실리콘 고무가 있다.
a. 경질 의치상 이장재
의치의 교합관계를 변화시키지 않고 조직면을 새로운 재료로 교환하여 재적합 시키거나 (개상,rebasing), 지지조직의 변화로 헐거워진 의치의 조직면을 다시 형성(재이장,relining)하기 위해 사용하는 재료로서, 주로 열중합형과 상온중합형의 아크릴계 레진이 사용되고 있다.
b. 연질 및 탄성 의치상 이장재
잔존 치조골을 덮고 있는 점막이 얇거나 탄력성이 없어서 의치로부터 가해지는 압력을 견딜 수 없는 경우에 적용하며, 주로 아크릴계 레진이나 실리콘 고무가 이용되고 있다.
1> 아크릴계 레진
상온중합형
분말은 아크릴 레진의 폴리머나 그의공중합체가 이용되고 액은 중합체의 탄성계수를 감소시키기 위해 모노머에 가소제를 다량 첨가하여 유리전이온도를 구강내 온도보다 낮게 유지하고 있다.
시간경과에 따라 가소제의 상실로 점차 딱딱해지며 72시간 정도 경과후에는 경화정도가 현저하다.
액이 아크릴계 모노머를 포함하지 않는 경우는 근본적으로 조작조절제와 유사하다.
열중합형
유리전이온도가 구강내 온도보다 낮은 아크릴 레진과 그의 공중합체가 사용되고 있다.
폴리머와 모노머의 유리전이온도가 낮으므로 가소제의 함량을 감소시킬 수 있으며, 따라서 탄력성이 장시간 유지된다.
2> 실리콘 고무
실리콘 인상재와 유사한 조성을 가지며, 탄성의 정도는 고무의 가교도를 조절함으로써 조절이 가능하다. 레진계이장재보다 탄력성을 오랫동안 유지할 수 있지만, 의치상 레진과의 결합력이 약하고, 레진계 이장재보다 흡수성이 크므로 수분의 흡수 및 탈수과정에서의 체적변화가 크다.
3> 가소제를 첨가한 비닐계 레진
연질레진과 유사한 단점을 나타내며, 마모저항성과 의치의 적합도가 좋지 않다.
4> 조직조절제
의치의 부적합으로 구강조직에 염증이나 조직변형이 일어났을 때 부적합한 의치를 임시적으로 재이장해 주는 재료로서, 조직이 정상적으로 회복되면 새로운 의치를 제작하게 된다.
분말은 가소성을 향상시킨 아크릴 레질 또는 그의 공중합체가 이용되며 반응개시제를 포함하지 않는다.
액은 알코올과 가소제가 주성분이고 모노머를 포함하지 않는다.
연질 의치상 이장재와 조직조절제의 차이점
연질 이장재(soft liner) : 낮은 응력하에서도 탄성변형이 일어나지만, 외력이 제거되면 곧 원래의 형상을 회복한다.
조직조절제(tissue conditioner) : 탄성변형에 의해 저작력을 흡수할 뿐만 아니라, 점성적 특성을 나타내어 하부조직의 형태에 맞게 외형이 변화되므로 의치의 적합도를 개선한다.
5> 치관 전장용 레진
1. 성분
기질레진으로 MMA레진에 가교제를 다량 첨가한 경질레진이 도입되었으나 내마모성, 내변색성, 강도 등의 면에서 많은 문제점이 노출되었으며, 최근에는 열가소성의 선상 고분자 대신 물성의 개선을 위해 가교에 의해 3차원적 망상구조를 이루는 다관능 레진이 사용되고 있다.
필러로 경질레진에서는 현탁중합한 PMMA 분말이 이용되었으나, 치관용복합레진에서는 실리카 겔과 레진을 중합시켜 제조한 유기질 복합필러 및 다양한 입도의 실리카 미분말이 배합된 혼합형(hybrid type)필러가 이용되고 있다.
2. 성형과 중형방법
1) 가열중합형
플1) 라스크법
석고주형에 주입하고 100도의 온도에서 가열중합한다.(MMA계)
2) 축성법
분말과 액을 혼합하여 붓으로 얇게 축성하고, 치관형태가 완성한 후 가압하에서 가열중합을 행한다.(MMA계,UDMA계). 압력:2-6kg/cm , 온도: 93~140도, 온성시간 : 10-15분
3) 반복축성법
분말과 액을 혼합하여 붓으로 얇게 축성하고 5~10초간 예비가열을 행한다. 이상의 과정을 반복하면서 치관의 형태를 완성한 다음 가압하에서 가열중합한다.(EDMA계, Bis-MEPP계). 압력 : 1-5kg/cm, 온도 : 130-150도, 온성시간 : 10-15분
2) 광중합형
적층법 또는 반복축성법에 의해 레진을 적층하고 30-90초간 예비광중합을 행하며, 치관이 완성된 후 광조사장치를 이용하여 90-180초간 광중합을 행한다.
3. 일반적 성질
수복용 복합 레진과는 달리 구강내에 노출되는 면적이 크고, 또한 직립 외력이 작용하는 경우가 많으므로 강도, 내마모성, 내충격성, 심미성, 등에 중점을 두고 있다.
PMMA를 주성분으로 하는 경질레진의 경우는 의치상용 가열중합형 레진과 물성이 큰 차이를 보이지 않지만, 기질레진으로 다관능 모노머를 사용하고, 여기에 유기복합필러나 무기필러를 강화한 치관용 복합레진의 경우는 경도, 내마모성, 흡수율 등의 물리적 성질이 크게 개선되고 있다.
금속하부 구조와의 기계적 결합을 유도하기 위해 금속표면에 retention beads를 형설하거나 sand blasting 처리를 행하고, 또한 화학적 결합을 유도하기 위해 금속표면에 주석도금을 한 다음 접착성 레진을 적용하는 방법 등이 적용되고 있다.
6> 인공치
결손된 치아를 보충해서 심미성, 저작기능 및 발음기능 등을 회복하기 위해 사용되며, 현재 레진치와 도재치가 사용되고 있다.
1. 레진치
1) 조성
PMMA의 기계적 성질을 개선하기 위해 모노머 액에 ethylene glycol dimethacrylate와 같은 가교제를 다량 첨가한 아크릴 레진이 사용된다.
내마모성을 개선하기 위해 기저부는 경질 레진으로, 치관부는 필러를 포함하는 치관용 복합레진으로 형성하기도 한다.
2) 일반적 성질
a. 장점
의치상용 레진과 화학적으로 결합하므로 도재치에서와 같은 핀이나 구멍 등의 유지장치가 필요없다.
열팽창계수의 차이로 인한 미세균열이 생성되지 않는다.
형태의 삭제와 수정이 용이하다.
대합치와의 사이에 접촉음이 발생하지 않는다.
도재치보다 밀도가 낮으므로 가볍고, 자연치의 마노가 거의 없다.
b. 단점
흡수성이 커서 변색이 일어나기 쉽다.
내마모성이 낮다.
마모로 인해 수직고경이 상실된 우려가 있다.
2. 도재치
1) 조성
장석 : 70-90%, 석영 : 10-30%, 카올린 : 0-5%, 색소 : 1% 등
2) 일반적인 성질
장점
심미성이 뛰어나고, 사용과정에서 흡수로 인한 변색이 일어나지 않는다.
표면경도, 내마모성, 압축강도 등의 기계적 성질이 뛰어나다.
단점
충격과 인장에 취약하다.
레진상의 접착성이 없으므로 기계적인 유지장치가 필요하다.
경도가 커서 삭제나 수정이 어려우므로, 삭제시는 미세균열이 형성되기 쉽다.
열팽창계수가 의치상과 큰 차이를 보이므로 의치상에 미세균열이 생성되기 쉽다.
대합치의 마모가 크다.
악안면 보철재료
암수술, 사고, 선천적 질병 등으로 결손된 코, 귀, 눈, 안구, 머리의 일부분, 목 등을 수복하는 치과용 재료를 악안면 보철재료라 한다.
악안면 보철재료는 제작이 쉽고 경제적이어야 하며 생체친화성이 있어야 하고 내구성이 있어야 한다. 또한 외관이 피부와 유사하여 감촉이 부드러워야 하며 색 안정성이 있고 온도변화나 화학물질에 안정해야 하며 세척이 용이해야 한다.
이러한 조건을 만족시키는 재료로는 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴아미드의 공중합체인 합성 라텍스(latex)는 자연스러운 피부색조 재현은 가능하지만 골격과 결합시키는 데 시간이 많이 소요되고 장기간 사용이 곤란하다.
비닐레진에 가소제를 첨가하여 합성된 비닐 플라스티졸(vinyl plastisol)은 점성의 용액이다. 색소 침착이 가능하지만 시간이 경과함에 따라 딱딱해지며 자외선에 의해 변색된다.
실리콘 고무는 현재 사용하는 악안면 보철재료로 열중합형과 상온중합형이 있다. 강도와 색 안정성이 가장 우수하고 채색 과정이 빠르며 내부로부터 색조를 내면서 다양한 색상을 낼수 있다는 장점이 있지만 밀링기계, 프레스, 및 금속몰드 등 특수장치가 필요한 단점이 있다.
폴리우레탄(polyurethane)은 가장 최근에 개발된 재료이다. 성분 중 아크릴레이트가 들어 있어 독성반응을 일으키지 않도록 조작시 주의해야 하며 상온에서 경화되지만 온도변화에 민감하여 정확한 온도조절이 필요하다.
의치의 제작
치과보조원들은 대개가 총의치나 국소의치의 제작과는 별 연관이 없다. 그러나 장치를 장착하고 그 장치들을 청결히 하고 유지하는데 충고와 도움이 필요한 환자들을 대해야 하기 때문에 보조원들도 의치 제작에 관해서는 어느 정도 알아야 한다.
앞서 말했듯이 의치상 제작에는 열중합형 PMMA가 가장 흔히 쓰인다. 폴리스티렌, 비닐 공중합체, 심지어 나일론 등 다른 레진들도 이런 목적으로 상품화되었으나 월등한 것은 없다. 의치가 연조직에 직접 닿는 부분을 의치상이라고 한다.
다음의 과정들이 의치상을 만드는 절차이다.
치과의사 무치악의 인상을 채득한다.
이 인상으로부터 경석고 작업모형을 얻어낸다. 이 경석고 작업모형은 의치가 덮을 부위를 정확히 재현한 모형이다. 의치의 제작은 바로 이 작업모형에서 이루어진다.
이 작업모형에서 의치상의 패턴을 왁스로 만든다.
도재나 레진으로 된 인공치아를 완성된 의치에서 그들이 차지할 자리의 왁스 속에 심는다.
인공치아가 배열된 의치의 왁스모형을 환자구강에서 시적해보고 잘 맞는지 배열은 좋은지 검사한다.
주형의 제작
주형은 다음 과정에 따라 제작한다.
왁스의치와 작업모형을 금속 플라스크의 하합에 위치시킨다.
플라스크는 세 부분으로 나누어진다.(뚜껑,상합,하합)
보통석고를 혼합하여 하합에 붓는다.
왁스의치가 장착된 작업모형을 보통석고 속에 묻는다. 작업모형이 제자리에 놓였을 때 왁스는 덮지 않고 작업모형만 고정되도록 주의해야 한다.
보통석고가 경화된 후에 바셀린 같은 분리제를 보통석고의 표면에 바른다.
플라스크의 상합을 위치시키고 보통석고나 경석고로 채운다.
뚜껑으로 플라스크를 덮는다.
보통석고가 경화된 후 왁스를 연화시키기 위해 뜨거운 물 속에 플라스크를 15분간 담가둔다.
플라스크의 상합과 하합을 분리한다. 플라스크의 상합에는 경화된 보통 석고에 인공치가 심어져 있다.
왁스를 제거하면 의치의 왁스가 차지한 부분을 재현시킬 주현공간이 생긴다.
이 공간을 아크릴릭 레진 반죽으로 채운다.
플라스크를 천천히 폐쇄하면서 왁스 의치상에 의해 생긴 공간에 레진 반죽을 채워 성형한다.
상.하합이 완전히 밀폐될 때까지 압력을 가하여 여분의 레진을 짜낸다.
레진의 중합을 활성화시키기 위해 의치상은 적절한 열중합과정을 거친다.
플라스크를 냉각시킨 후 완성된 의치를 주형에서 제거할 수 있다.
플라스크 상.하합을 분리한다. 작업모형과 레진의치에서 보통석고 조각들을 조심스럽게 떼어내고 의치를 작업모형에서 제거하여 세척하고 연마한다.
이제 의치가 환자의 구강내에 장착할 수 있는 상태로 준비되어 있다.
의치의 관리
아크릴릭 레진 의치상 재료의 크기변화는 피할 수 없다. 중합중의 수축은 축소를 유발한다. 열적 수축은 열중합된 레진이 플라스크에서 식으면서 발생한다. 이 시간 동안에, 결국에는 이완되면서 변형을 일으키는 응력이 재료속에 생긴다. 의치가 구강내에 장착된 후 아크릴릭 레진은 타액으로부터 수분을 흡수하게 되고 약간 팽창한다.
이러한 크기변화는 소량이며 큰 문제가 아닐 수 없다. 예를 들어 중합 중 그리고 2년간의 사용후에 아크릴릭 의치상에서 일어나는 총 크기변화는 단지 0.1~0.2mm정도이다.
그래서 잘 맞지 않는 의치의 주요 원인이 재료의 크기 불완전성 때문은 아닌 듯하다. 그보다는 의치가 장착되는 조직에서 일어나는 변화에 의한 결과가 훨씬 더 큰듯하다.
불필요한 변형을 줄이기 위하여 환자는 의치 세척에 너무 뜨거운 물을 사용하는 것을 피해야 한다. PMMA가 연화하기 시작하는 온도는 80도(180F)밖에 안된다. 의치를 구강 내에서 오랜 동안 꺼내 둘 경우 물을 채운 용기에 보관하여 레진의탈수와 그로 인한 수축을 막아야한다.
환자가 의치를 세척하는데는 여러 종류의 제재가 쓰이고 있다. 즉 치약, 시판 의치세척제, 비눗물, 가정용 세척제, 표백제 등이 있다. 마모성 가정용 세제를 제외하고는 상기한 대부분의 세제가 의치의 표면이나 색에 해를 거의 안 준다. 마모제를 오래 사용하면 표면이 거칠어져서 의치를 깨끗이 유지하기사 어려워지고 어떤 경우엔 적합도에도 영향을 준다. 플라스틱제 선반 또는 캐비닛이 긁힐 정도의 세척제는 모두 아크릴릭 의치에 손상을 준다.
국소의치의 골격은 대개가 비귀금속 합금으로 만든다. 골격과 클라스프는 크롬이 주성분인 합금인데 골격위에 인공치아와 아크릴릭 레진이 얹히게 된다.
염소계 표백제를 이러한 국소의치 세척에 사용하면 안된다. 이런 비귀금속 합금은 염소에 의해서 화학적으로 부식된다. 또한 유색섬유를 함유한 의치의 세척에도 표백제는 삼가해야 한다. 이런 섬유들은 보통 치은조직의 작은 혈관을 모방하기 위해 첨가된다. 표백제가 의치상 재료 자체에는 해가 되지 않으나 섬유색소는 탈색된다.
대부분의 아크릴릭 의치상 레진이 부분적으로는가교결합되어 있지만 아직은 열가소성 재료로 분류되며 아세톤이나 클로로포름 같은 유기용매에 어느 정도 용해된다. 아크릴릭 장치를 그런 용매에 노출시키면 급속히 심한 손상을 입는다. 농축 알코올에 담그거나 닦으면 의치상의 표면에 균열이 생긴다. 의치를 소독할 필요가 있으면 유기용매가 없는 화학소득제를 써야 한다. 의치는 고압증기멸균하거나 건열멸균하면 안된다.
알레르기 반응
의치유발성 구내 통통이라고 하는 의치상 직하부에서 자극받은 조직은 레진의 성분인 단량체, 중합체, 활성제, 색소 중 어떤 것에 대해 알레르기를 일으킨 결과이기도 하다.
단량체가 자극에 주 원인일 것으로 생각된다.
화학중합형 레진에서 5%정도의 단량체가 중합되지 않는 채로 남는다. 중합이 적절히 완료되더라도 열중합된 레진은 0.5% 정도의 단량체를 함유하게 되는데 이것은 중합체로 미처 전환되지 못한 것이다. 이런 미중합 단량체들은 타액속에 녹아 나올 수 있으며 연조직에 대한 자극원이 될 수 있다.
그러나 단량체는 타액에 의해 의치상 표면에서 급속히 녹아나오므로 그것이 자극의 원인이 아니라는 증거도 있다. 보통 사용하는 아크릴릭 레진에 대한 진성 알레르기 반응은 구강내에서 보기 어렵다. 소위 아크릴릭 레진에 대한 알레르기의 많은 경우에 대해 신중한 임상평가를 해보면 의치유발성 구내동통의 원인은 불량한 의치위생 또는 언조직 부위에 지나치게 압력을 가하는 잘 맞지 않는 의치에 의한 결과임을 더욱 잘 알 수 있다. 치과보조원들이 종종 환자들에게 가철성 치과 장치의 일상적인 세척에 대한 교육에 중요한 역할을 한다.
많은 물질들에서처럼 상대적으로 소수의 사람들만이 아크릴릭 레진에 예민해질 수 있다. 그러한 진성 알레르기는 내과의사들에게 진단을 받아야 하고 이러한 경우에 치과의사는 주조 금속의치상 같은 대체재료를 검토해야 한다.
의치상(Denture base)의 요구 조건
Acrylic 수지로 제작된 총의치의 구조는 크게 의치상(denture base)과 인공치(artificial tooth)로 구분되는데 의치상은 인공치를 유지하며 구강 안의 연조직 위에 얹혀진다.
의치상의 요구 조건은 색조, 강도 및 생물학적 안정성 등 여러 가지가 있지만 그 중 적합도는 의치의 유지력과 환자의 편안감에 상당히 큰 영향을 끼치는 요인이라 할 수 있다. 특히 의치를 끼고 있는 환자의 최대 교합력은 자연치아를 가지고 있는 사람의 1/6정도에 불과하므로 의치상이 구강 조직에 긴밀하게 적합되어야 저작 효율의 손실을 방지할 수 있다.
의치상용 레진
의치상에는 인공치가 심어지며, 이 의치상은 구강내 연조직 상에 놓여 의치를 안정시키는 역할을 한다. 의치상용 재료로는 Co-Cr계, Ni-Cr계 등의 비귀금속계 합금 및 레진이 사용되는데, 심미성과 조작성 등이 우수한 아크릴릭 레진을 주류로 하는 레진이 의치상 재료의 대부분을 차지한다. 의치상용 레진은 자연스런 잇몸의 색조를 모조하기 위해 분홍색 색조가 첨가되며, 일반적으로 열을 가해서 중합시키는 열중합 의치상용 레진을 사용한다.
의치상이 정확히 잘 맞아야 구강내에서 최대의 유지력을 얻을 수 있고, 환자에게 더욱 편안감을 주며, 저작효율도 증진된다. 물론 의치의 효과적인 기능발휘를 위해서는 의치상의 적합도 외에도 많은 인지들이 고려되어야 하지만 적합도가 가장 중요하다. 따라서 의치상의 적합도와 체적 안정성을 증진시키는 것은 중요하다. 의치상용 레진은 종류 및 가공방법의 차이에 의해 그 중합물의 성질이 달라지므로, 적절한 재료를 선택하고, 사용된 레진의 분말-용액비, 병상물(dough)의 전압시기 및 가열, 냉각 등의 조작이 물성 및 체적변화에 미치는 영향을 파악함으로써 물성과 구강점막에의 적합성이 좋은 의치를 제작할 수 있다.
의치상은 구강내 연조직상에 놓여 의치를 안정시키고 인공치를 유지하는 역할을 한다. 의치상의 적합도와 체적안정성은 구강내에서 최대의 유지력을 얻을 수 있고 환자에게는 더욱 편안감을 주며 저작효율도 증진시킨다. 의치상 재료로는 심미성과 조작성 등이 우수한 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)계 아크릴릭 레진(acrylic resin)이 대부분을 차지한다.
의치상의 제작방법도 다양하여 가열하여 중합반응을 일으키는 것 빛이나 마이크로웨이브(microwave)를 이용하여 중합반응을 일으키는 것과 폴리머의 열가소성을 이용하여 고온에서 연화시켜 주형에 압입하는 것 등이 있다.
의치상의 요구조건
a. 제작과정 중이나 사용 중에 온도변화에 따른 치수의 변화(dementional change)가 없어야 한다.
b. 적절한 강도, 탄성력, 내마모성이 있어야 한다.
c. 구강조직 재현을 위한 색조 재현과 반투명도 재현이 가능해야 한다.
d. 무미.무취,구강조직에 무독성 및 비자극성이어야 한다.
e. 구강내 타액이나 섭취물질로 인한 침투성, 용해 및 부식에 대해 안정성이 있어야 한다.
f. 색의 변화가 없어야 한다.
g. 제작 및 수리가 용이해야 한다.
h. 비중이 낮아야 하고 열전도율이 좋아야 한다.
i. 충전제나 접착제로 사용시 치아와 화학적 결합이 가능해야 한다.
j. 경제성이 있어야 한다.
위와 같은 의치상의 요구조건을 전부 만족시키는 레진은 아직까지 개발되어 있지 않으며 현재 사용되고 있는 레진의 경우 미반응 잔유물로 인한 변색, 알러지 반응, 파절의 위험성, 높은 마모도 및 치수변화 등의 문제가 발생되지만 기능적인 응력(stress), 구강환경 및 수명 등을 고려해 볼 때 의치상 재료로 우수하여 널리 사용되고 있다.
의치상 레진의 형태 및 조성
1)분말(Powder)
폴리머(polymer)라 칭하기도 하며 분말의 대부분은 폴리메틸메타크릴레이트이며 충격강도를 높이기 위해 에틸(ethyl) 및 부틸(butyl) 또는 알카리성의 메타크릴레이트가 소량 첨가된다. 반응개시제로는 밴조일 페록사이드(benzoyl peroxide)나 디아이소부틸라존니트릴(diisobutylazonitrile)이 0.5~1.5% 정도 포함되어 중합반응이 일어나게 된다.
순수한 폴리머는 투명하여 착색이 용이해서 소량 첨가된 산화아연이나 이산화티타늄은 구강점막과 비슷한 반투명도를 증가시켜 준다. 연조직의 색조 재현을 위해 첨가되는 무기색소는 황화수은(mercuric sulfide : 붉은색), 황화카드륨(cadium sulfide : 노란색), 또는 산화철(ferric oxide : 갈색) 등이 사용된다. 구강 점막하부에 있는 모세혈관을 재현하기 위해서 염색된 합성섬유가 첨가되어 공급되기도 한다.
착색하여 중합된 폴리머 입자는 그림 a와 같고 그림 b는 순수한 폴리머를 중합시킨 후 기계적으로 착색한 입자의 모양이다. 일반적으로 후자의 방법을 이용하고 있다.가소제(plasticizer)로는 디부틸푸탈레이트(dibutyl phthalate)가 분말과 액에 첨가되어 혼합시 상호작용을 한다. 실모양이나 공모양의 유리성분이나 지르코늄실리케이트(zirconiumsilicate)와 알루미나(alumina)와 같은 무기질은 견고성 증대와 열팽창계수를 감소시키기 위해 첨가된다.
2)액(Liquid)
모노머(monomer)라 칭하기도 하며 휘발성이 매우 높은 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate)가 대부분이다. 모노머는 열,빛,산소에 의해 중합될 수 있으므로 반응 억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.003~0.1% 정도 들어 있어 보관수명을 연장할 수 있고 자외선에 의한 중합을 억제하기 위해 빛이 통과되지 않는 갈색 유리병에 항상 보관하여야 한다.
가열하지 않고 실온에서 중합이 일어나게 하기 위해 페록사이드(peroxide)를 분해하는 화학촉매제인 터티아리 아민(tertiary amines)이나 황산(sulfunic acids)이 첨가되는데 주로 아민이 많이 사용되며, 아민의 종류로는 N,N-dimethyl-para-toluidine, N-dihydroxyethyl-para-toluidine이다.
이러한 화학촉매제를 첨가한 레진은 실온에서 중합되므로 self-curing, cold-curing 또는 autopolymerizing resin이라고도 한다.
폴리머를 연화시키는 가소제(plasticizer)로는 저분자의 에스테르로 디부틸푸탈레이트(dibutyl phthalate)가 첨가된다. 이 가소제는 중합시 반응하지 않고 최종 중합체에 분산되지만 구강내 타액에 의해 용해될 수 있다.
교차결합(cross-linking) 레진을 제조하는 회사에서는 글리콜디메타크릴레이트(glycoldimethacrylate)를 가교제로 2~14% 정도 첨가된다. 글리콜디메타크릴레이트는 분자 양끝에 관능기(- CR = CH -)를 가진 2관능성 단량체로써 레진 중합시, 가교(cross-linking)를 형성하면 분자량이 크게 되고 연화온도가 상승되어 의치상에서 생길 수 있는 표면의 잔금이나 균열에 대한 저항성을 증대시켜 준다.
3)겔(Gel)형
비닐아크릴(vinyl acrylics) 레진이 사용되기도 하며, 일반적으로 분말-액형의 조성과 유사하지만 분말과 액을 혼합하여 겔상화 하거나 두터운 판(sheet) 모양으로 공급된다. 화학 촉매제는 첨가할 수 없으며, 보관온도 및 반응금지제의 양에 따라 제품수명이 달라진다. 예를 들어 냉장고에 보관하면 2년간 사용이 가능하지만 실온에서는 그 기간이 단축된다. 겔형의 장점은 분말과 액의 혼합비율이 정확하다는 것이다.
기타 의치상 레진
1)유입형(Pour type)
유입형 레진의 조성은 상온중합 레진의 경우와 거의 차이는 없으나 용해도를 높여 흐름성을 좋게 하기 위해서 분말입자의 크기를 보다 미세하게 한다. 한천(agar), 실리콘, 석고 등으로 특수 제작된 플라스크에 주형을 형성하여 폴리머와 모노머 혼합물을 짧은 시간에 직접 흘려 유입시키거나 원심력을 이용하여 유입시킨 후 0.14Mpa(20psi) 정도의 압력하에서 중합이 이루어진다. 모노머의 양이 비교적 많고 비교적 저온(50~55도)에서 충분히 중합이 된다. 유동성레진을 사용하면 플라스크의 분리가 좋고 연마조작도 용이하지만 모노머의 혼합비율이 열중합레진보다 높아서 중합수축이 크지만 주입선의 설치방법 개선으로 보다 정확한 제작할 수 있다.
2)고충격강도용재료(High impact strength materials)
분말-액 형이며 열중합 메틸메타크릴레이트에 부타디엔 – 스티렌고무로 그라프트 중합된 강화형 레진으로서 다른 의치상 레진보다 충격강도가 우수하다.
3)급속열중합형재료(Rapid heat strength materials)
하이브리드아크릴레진(hybrid acrylic resin)을 일반적인 열중합레진과 같이 프라스크에 주입 후 직접 끊는 물속에 넣어 20분간 유지시켜 중합이 이루어진다.
4)광중합형(Light – activated denture base materials)
아크릴공중합체인 우레탄디메타크릴레이트(urethane dimethacrylate), 미세한 실리카 충전제(silica fillers)와 광개시제(photoinitiator)로 구성된 레진이다. 제품의 형태는 찰흙과 같이 혼합된 판 모양이다. 400~500 nm의 빛에 의해 중합이되며 일반적인 의치 제작 방법과 달리 판모양의 레진으로 먼저 기초상을 형성하여 1차 광중합시키고 중합된 기초상에 인공치아를 식립하고 해부학적 형태를 부여한 후 2차 광중합시킨다. 때때로 아르곤 레이저(argon laser)가 복합레진을 중합시키는 데 사용되기도 한다.
이상과 같은 의치상 레진의 휨강도,수분흡수,수분용해도,변색에 관한 기준을 ANSI/ADA규격 12항(표 2)에서 규정하고 있으나 레진의 종류와 상품에 따라 차이가 있다.
의치상 레진의 물리적 성질
1)강도(Strength)
일반적으로 열중합레진이 의치상 레진으로 많이 이용되고 있다. 열중합레진은 보통 강도가 낮고 연하여 나긋나긋하며 충격에 의해 잘 깨지고 피로강도가 높다.
2)인장강도와 압축강도
표 3에 나타난 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리비닐은 약간의 차이가 있지만 총의치나 국소의치의 의치상재료로는 인장강도와 압축강도가 적당하다. 의치의 파절은 떨어뜨렸을 때와 같이 응력이 한 곳에 집중되어 발생하기도 하며 약한 응력이 주기적으로 계속해서 작용하면 발생하기도 한다.
3)신장률(Elongation)
신장률은 최종강도와 마찬가지로 파절에 필요한 에너지인 인성으로 나타낼 수 있다.폴리메틸메타크릴레이트보다 폴리비닐이 신장율이 크기 때문에 인성도 크며 파절 저항성도 높다. 그러나 폴리비닐은 파절 전에는 변형이 더 크다.
4)탄성계수(Elastic modulus)
탄성계수는 저작압에 의한 탄성변형과 관련이 있고 크기가 작은 폴리비닐이 저작 중에 변형량이 더 크다.
5)비례한도(Proportional limit)
레진의 비례한도는 약한 응력에도 영구변형이 발생하므로 금속의 비례한도 개념과는 차이가 있다. 일반적으로 비례한도가 높으면 영구변형이 잘 일어나지 않으며 표 3에 나타난 레진의 비례한도는 저작업에 충분히 견딜 수 있는 크기이다.
6)충격강도(Impact strength)
폴리비닐의 충격강도는 폴리메틸메타크릴레이트보다 두 배 정도로 강하다. 충격강도를 높이기 위해서는 가소제의 첨가량을 증가하면 되지만 그 밖의 경도, 비례한도, 탄성계수, 압축강도 등은 낮아진다.
7)횡단강도와 굴곡(Transvers strength and deflection)
의치상 레진을 평가할 때 인장강도나 압축강도보다는 횡단강도로 측정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 의치가 구강내에서 교합압에 의해 받는 응력의 형태와 횡단강도 측정방법과 유사하기 때문이다.
8)피로강도(Fatigue strength)
저작하는 동안 의치에는 충격이 가해질 뿐만 아니라 약한 응력이 계속해서 작용될 수 있다. 이러한 이유로 피로강도는 중요하며 파절시 작용한 횟수로 크기를 측정한다. 강화고무 레진이 가장 강하고 유입형 레진이 가장 약한 것으로 나타났다.
9)파절인성(Fracture toughness)
의치상의 복잡한 기하학적 구조로 표면이나 소대(frenum)의 함몰부에 응력이 집중될 수 있어 균열이 발생하게 된다. 이에 관한 실험방법은 몇 가지가 있다. 급속 가열 레진이 가장 강하고 유입형 레진이 가장 약한 것으로 나타났다.
10)압축점동(Compressive creep)
의치상에 하중이 계속해서 가해지면 점동이 발생한다. 열중합 레진이 가장 작게 나타나고 상온 중합 레진이나 유입형 레진은 크게 나타난다. 약한 응력이 작용될 때는 가교제의 양이나 종류에 따라서는 차이가 없지만 강한 응력이 작용될 때에는 가교제의 첨가량이 증가하면 점동은 낮아지게 된다. 열중합 의치상은 37도에서 50도로 온도가 상승하면 연성이 증가하지만 자가중합 의치상은 변화가 없다.
11)경도(Hardness)
의치상 레진은 경도가 낮기 때문에 흠집이나 마모가 쉽게 생긴다. 경도는 마모저항과 관련이 있으며 가교결합 레진이 강하고 충전제에 의해서 마모저항은 변하게 된다. 연마, shell blasting, 칫솔질 등을 할 때는 경도에 관한 사항을 유의해야 한다.
12)마모저항(Abrasion resistance)
5종류 레진의 의치상을 37도 물 속에서 600 grit 실리콘 카바이드 사포를 사용하여 0.26 Mpa 압력으로 1시간 동안 연마시 소모되는 재료의 양을 측정한 것이다. 소모량은 유사하였지만 비닐 레진의 마모저항이 다소 높으며 유입형이 가장 낮았다.
열에 관한 특성(Thermal characteristics)
의치상 레진의 열에 관 특성을 이해하는 것은 중요하다. 레진은 74도에서 중합이 되고 음식물이나 음료수의 온도차에 영향을 받게 된다.
1)열전도율(Thermal conductivity)
의치상 레진은 금속이나 자연치에 비해 열이나 전기의 전도율이 매우 낮으며 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리비닐의 열에 관한 특성은 표 9와 같다. 이와 같이 낮은 열전도율은 음식물이나 음료수의 온도를 빨리 느끼게 하지 못한다.
2)열팽창계수(Coefficient of thermal expansion)
의치를 제작하는 과정에 발생하는 온도차의 실온과 구강내 온도차에 의한 열팽창을 이해하는 것은 의치의 적합도와 관련이 되므로 중요하다. 의치상 레진은 금속, 아말감, 자연치, 시멘트 등의 재료와 비교해 볼 때 열팽창계수가 크다. 유리(glass)와 같은 충전제를 첨가하면 열팽창계수가 줄어든다.
3)변형온도(Heat distortion temperature)
의치를 가열하면 변형이 발생한다. 폴리비닐은 54~77도, 폴리메틸메타크릴레이트는 71~91도에서 변형이 발생한다. 수리시 자가중합 레진의 발열 온도나 광택을 낼 때 발생하는 온도는 이러한 변형을 야기시킬 수 있으므로 주의해야 한다.
의치상 레진의 기타 특성
밀도(density)는 물보다 약간 커서 1.16~1.36g/cc 이다. 중합수축(polymerization shrinkage)의 양은 다음과 같이 계산할 수 있다. 20도에서 모노머(메틸메타크릴레이트)의 밀도는 0.945g/cc이지만 중합된 폴리머(폴리메틸메타크릴레이트)의 밀도는 1.169~1.18g/cc로 증가된다. 이 증가량은 중합하는 동안에 부피가 21% 수축된 결과이지만 폴리머와 모노머의 혼합비율이 3:1이므로 중합후에는 이보다 적은 6% 정도의 체적수축이 발생하게 된다.광중합형 레진은 분자량이 큰 올리고머를 사용하기 때문에 3%정도의 체적수축이 발생한다. 이러한 수축은 의치 중합 완료후 flask에서 의치를 제거할 때 응력해방으로 인한 변형을 초래하게 된다.
치수의 안정성 및 정밀도(dimensional stability and accuracy)는 의치의 구강내 적합도를 향상시키고 환자에게 편안감을 제공한다. 일반적으로 현재 사용되는 의치상 레진은 적합도가 우수하지만 연마할 때와 수리할 때 발생하는 열에 의해 변형이 초래되기도 한다.
수분흡수(water sorption)에 의해 의치상이 변형될 수 있다.ADA specification No. 12에 의하면 직경 50mm, 두께 0.5mm인 원판을 37도의 물 속에 1주일 담그었을 때 수분흡수에 의한 증가량은 폴리메틸메타크릴레이트는 0.69mg/츠, 폴리비닐은 0.26 mg/cm이어야 한다고 규정하고 있다.
의치상 레진은 약산성에는 내식성이 있으며 유기용매에도 강하지만 방향족 탄화수소, 케톤(Ketones), 에스테르(esters) 등에는 용해된다. 알코올은 잔금을 야기시키며 특히 가소제로 작용하는 에탄올은 유리화 전이온도를 낮추는 역할을 한다. 그러므로 알코올이 함유된 용액으로 의치를 세척하거나 보관하기 위해 사용하는 것은 의치의 결손을 초래하게 된다.
의치상 레진은 금속이나 도재와의 접착성(adhesion properties)이 없기 때문에 기계적 유지를 부여하여 결함이 일어나게 된다. 특히 도치(porcelain teeth)를 사용하면 구강내 타액으로 미세누출현상이 일어나서 의치의 청결을 유지하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 레진치를 사용하거나 도치에 organosilane 처리를 한다. Silane coupling agent(methacryloxypropy-trimethoxysilane)를 사용하면 도재와 레진의 결합이 일어난다.
의치상 레진의 심미성 요소로는 착색가능성, 색조의 안정성, 맛, 향기 등이다. 최근 레진은 맛과 향기를 나타낼 수는 없지만 자유로운 색조를 나타낼 수 있으며, 합성섬유로 미세혈관을 재현할 수 있다. ADA No.12에서 색조의 안정성에 대해 “24시간 동안 자외선에 노출시킨 후 육안으로 판별할 때 변색을 느끼지 않아야 한다.”고 규정하고 있다.
피부 알러지 감작(allergic sensitization)은 중합체의 미반응 모노머에 민감한 사람에게서 발생한다. 알러지반응을 일으키는 성분은 N, N-dimethy-para-toluidin, hydroquinone, formaldehyde, methylmethacrylate 와 p-phenylenediamin 이다. 열중합 레진보다 상온중합레진에서 자주 발생하며 이러한 알러지반응을 일으키는 사람은 1일 8시간 정도만 의치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로 미반응 모노머를 최소화 하기 위해서는 7시간 동안 70도의 물속에 침수시킨 후 1시간 동안 끊이는 중합방법을 권장하기도 하며 광중합형 레진을 사용하는 것도 바람직하다.
보관수명(shelf life)은 분말-액형인 경우 반응억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.003~0.1%정도 첨가되어 있으며 자외선에 의한 중합이 일어나지 않도록 갈색 유리병에 보관하는 경우 우수하다. 비닐 레진은 겔형이므로 2도 냉장고에는 1~2년간 보관이 가능하다. 광중합 레진에 대해서는 아직 보고된바 없다.
의치의 제작 방법
의치 제작방법은 사용하는 레진과 전압방법에 따라 가압성형법, 사출성형법, 유동성 레진 주입법 등으로 구분되는데 가장 많이 사용하는 가압성형법의 개요는 다음과 같다.
먼저 의치를 제작하기 위하여 경석고 모형상에 폴리스티렌 시트, 레진, 셀락(shellac) 등으로 기초상(baseplate)을 형성한다. 기초상 위에 베이스플레이트 왁스(baseplate wax)로 인공치를 식립할 교합제(occlusal rim)를 형성항 후 인공치를 배열하고 치은을 포함한 의치상의 형태를 완성하여 납의치(wax denture)(그림 5)를 얻는다. 납의치와 함께 적절한 의치용 프라스크 내에 석고와 경석고로 프라스크 상함과 하함이 양분되도록 석고 분리제를 도포하고 건조시킨 후 매몰한다.
경화후 프라스크의 상함과 하함을 분리하여 왁스와 임시기초상을 제거한 공간(그림 6)에 알지네이트 분리제를 도포하고 건조시킨 후 모노머와 폴리머를 혼합하여 얻어진 병상화된 의치상 레진을 2~3회 시적하면서 주입 후 프라스크를 재조립하여 고정시키고 가압한다. 가열하거나 그 밖의 방법으로 수지를 중합시킨 후 중합체를 프라스크로부터 제거하여 연마과정을 통하여 의치가 얻어진다.
의치상 레진의 종류
열중합 레진
열중합 의치상 레진으로는 아크릴릭 레진이 주로 사용된다. 아크릴릭 레진은 분말-액형, 겔형, 시트(sheet)형, 브랭크(blank)와 같은 다양한 형태로 공급되지만 분말-액형이 가장 많이 사용되고 있다.
1) 아크릴릭 의치상 레진의 조성
a.분말(poeder)
중합체인 폴리메틸메타크릴레이트의 입자는 작은 공(small spheres, pearls 또는 beads) 모양을 하고 있으며 약 1% 정도의 과산화물(perxide)이 열이나 화학적으로 활성화되면 중합반응이 유도(induction)된다. 순수한 중합체는 투명하므로 소량 첨가된 이산화티타늄은 구강점막과 비슷한 반투명도를 증가시켜 준다. 연조직의 색조 재현을 위해 첨가되는 무기색소는 황화수은(mercuric sulfide:붉은색), 황화카드뮴(cadium sulfide: 노란색) 또는 산화철(ferric oxide: 갈색) 등이 사용된다. 구강점막하부에 있는 모세혈관을 재현하기 위해서 염색된 합성섬유가 첨가되어 공급되기도 한다.
b.액(Liquid)
주로 단량체이며 휘발성이 매우 높다. 반응억제제인 하이드로퀴논(hydroquinone)이 0.006%미만으로 들어 있어 보관수명을 연장할 수 있고 자외선에 의한 중합을 억제하기 위해 빛이 통과하지 않는 갈색 유리병에 항상 보관하여야 한다.
교차결합 레진을 제조하는 회사에서는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 가교제로 첨가하여 의치상에서 생길수 있는 표면잔금이나 균열에 대한 저항성을 향상시켜 준다. 에틸렌글리콜디메타크릴레이트는 분자의 양 끝에 관능기를 가진 관능성 단량체로서 레진 중합시에 가교(cross-linking)를 형성하고 분자량을 크게 하여 연화온도를 높이는 작용을 한다.
분말의 밀도에 따라 입자의 분포가 불균일 하므로 사용시에는 가볍게 흔들어 사용해야 한다. 모노머는 강한 휘발성 물질이므로 맨손으로 조작할 경우 기름 성분이 용해되어 오염되면 의치의 색조가 변하게 된다. 또한 표피를 통해 혈관으로 스며들 수도 있으므로 1회용 비닐장갑을 사용하는 것이 바람직하다.
2) 분말(폴리머)과 액(모노머)의 혼합
a.혼합비율
분말-액상으로 공급되는 열중합 레진은 가압성형법으로 의치를 제작한다.
모노머 만으로 중합시 성형이 불가능할 뿐만 아니라 중합후 21%정도 수축이 발생하므로 가소성 향상과 중합후 수축을 최소화하기 위해 분말과 액을 혼합하여 성형 가능한 병상상태(dough stage)를 얻게 되는 것이다.
일반적으로 분말과 액의 혼합비는 무게로는 2:1이고 부피로는 3:1이지만 무게로 계량하는 것이 바람직하며 혼합비가 정확하지 못하여 분말이 많이 첨가되면 수축은 적고 반응시간은 짧아진다. 반대로 액이 많이 첨가되면 수축이 커지고 반응시간은 길어진다. 부피의 비로 분말 3: 액 1로 혼합했을 떄 체적수축은 6%정도이다. 또한 혼합이 적절치 못하면 중합후 의치는 적합도와 강도는 낮아지고 기포발생 가능성이 높아지며 변색의 우려가 있으며 미반응 모노머는 알러지 반응에 민감한 사람에게는 악영향을 미친다. 알러지 반응을 일으키는 성분은 N, N-dimethyl-para-toluidin, hydroquinone, formaldehyde, methylmethacrylate, p-phenylenediamin이다.
b.혼합상태 관찰
혼합비율에 따라 분말과 액을 충분히 젖은 상태로 혼합 후 용기는 밀폐시킨다.
모노머는 휘발성이기 때문에 혼합 초기에 밀폐하지 않으면 혼합비율이 다르게 되며 불완전한 중합으로 줄무늬가 생기거나 색이 희게 나타나고 물리적 성질의 변화가 초래된다. 동물실험 결과 모노머는 호흡작용, 심장기능과 혈압에 악영향을 미친다고 보고된바 있다. 정상적으로 분말과 액은 혼합하고 관찰하면 다음과 같은 4단계의 상태로 변하게 된다.
1단계(sandy stage) – 모노머 용액이 폴리머 분말을 적시면서 물에 젖는 모래 알갱이와 같이 점착성이 없는 상태
2단계(stringy or sticky stage) – 폴리머 분말이 모노머 용액에 녹아 점착성이 있고 잡아당기면 실같이 늘어나는 상태
3단계(dough or gel stage) – 점착성은 나타나지 않고 성형하기 좋은 상태로 떡상 혹은 병상이라 한다.
4단계(rubber-like stage) – 고무와 같이 탄성을 갖는 상태로 성형하기 곤란하다.
레진의 주입시기는 가소성이 있는 병상의 단계에서 이루어지지만 병상하할때까지의 시간은 주위 온도의 영향을 받는다. 온도가 높아지면 용해도가 증가하여 그 시간은 짧아진다. 미국치과의사협회 규격 12호에 의하면 23도에서 20분 경과후 병상화가 되며 5분 정도 병상이 유지되어야 한다고 규정하고 있다.
3) 전입(Packing)
분말과 액 혼랍물은 반드시 병상일 때 전입하여야 한다. 너무 빨리(sandy,stringy stages) 전입하면 점조도가 낮아 프라스크 밖으로 쉽게 흘러나오고 의치상의 기포가 많이 생기게 되며 너무 늦게(rubbery-to-stiff stage) 전입하면 점조도가 증가하여 가압하여도 프라스크의상함과 하함이 긴밀하게 접촉되지 않아 형태의 재현이 어렵고 인공치아가 이동하거나 파절되고 교합고경이 높아진다. 전입은 수압, 공기압 또는 기계적인 힘으로 한다. 축축한 셀로판이나 폴리에틸렌 막을 사용하여 시적하는 동안 상함과 하함을 분리하면서 과잉의 레진을 제거한다. 최종 전입이 끝나면 프라스크의 상함과 하함이 긴밀하게 접촉된다.
4) 중합반응(Reaction of polymerization)
프라스크 내에 전입한 병상물을 가열 하면 60’c 정도에서 벤조일페록사이드 열에 의해 분해되어 자유 라디칼이 생기게 되어 단량체(메틸메타크릴레이트)를 활성화된 단량체로 만든다. 이와 같은 반응으로 이량체, 삼량체로 변하면서 중합반응이 진행된다.
5) 중합을 위한 가열
열중합 레진의 중합반응은 발열반응이다. 따라서 반응열이 외부로 방출되지 못하면 가열 온도 이상으로 레진 내부의 온도는 천천히 상승한다. 그림 9는 가열온도 상승에 따른 프라스크와 그 내부 재료들의 온도변화를 나타냈다. 초기 가열시에는 프라스크, 석고나 경석고, 주석박, 레진 순으로 전입된 레진이 70도 도달하기까지 동일한 속도로 온도가 상승되었다. 이 온도에서 반응개시제인 벤조일 페록 사이드가 분해되어 중합이 급속하게 진행된다. 이때 중합반응열로 내부온도는 급상승하여 메틸메타크릴레이트의 비등점(100.8도)보다 높은 온도까지 레진 내부의 온도가 상승되면 모노머의 비등이 일어나고 특히 레진의 두께가 두꺼운 부위에는 많은 기포를 발생시키게 된다.
그러므로 중합을 위한 가열시 레진 내부의 온도는 모노머의 비등점에 도달하지 않게 하는 것이 중요하며 다음과 같은 두가지 방법이 있다.
단시간 가열방법
레진이 전입된 플라스크를 65도 물 속에 넣고 90분간 계류시키면서 두꺼운 부위를 중합시키고, 그 후 60분간 끊여서 구개부와 같은 얇은 부위를 중합시킨다.
장시간 가열방법
일명 over night method 라 하며 74도의 물 속에 9시간 유지시킨다.
이와 같은 수중 가열 방법이외에 증기, 전기저항의 건열 오븐(oven), 초음파 등의 방법들이 소개되고 있다.
6) 중합후 처리
레진이 전입된 프라스크의 단면은 프라스크의 금속, 석고나 경석고 그리고 레진으로 구성되어 있다. 각기 서로 다른 열팽창계수 때문에 중합이 완료되고 냉각되는 동안 급냉하게 되면 열수축차로 인한 응력이 발생되어 뒤틀림 변형이 초래된다. 그러므로 변형을 최소화하기 위해서는 천천히 냉각시키는 방법이 효과적이다.
7) 미반응 모노머(Residual monomer)
그림 11은 의치상 레진이 미반응 모노머의 양을 70도와 100도에서 측정한 것이다. 처음에는 26.2%인 것이 1시간 후 70도에서는 6.6%, 100도에서는 0.31%로 감소하였고, 4시간 후에는 4.0%와 0.29%로 감소하였다.
중합후 가장 많은 미반응 모노머는 상온중합 레진(1~4%)으로 50도 정도 물 속에 몇일간 보관하거나 산소와 접촉시키면 감소한다. 단시간 가열방법은 1~3%이지만 장시간 가열방법을 이용하면 0.4% 이하로 줄일 수 있다.
8) 크기변화(Dimensional change)
물 속에 보관하거나 구강내에서 의치는 크기가 변화한다. 일반적으로 의치의 구조상 구치 부위에서 크게 변형되며 열중합 의치는 물 속에서 0.1~0.2% 선팽창하지만 중합수축 0.3~0.5%는 보상하지 못한다. 구강내에서 최대팽창은 2개월후에 발생한다.
9) 기포
열중합 레진을 이용한 의치 제작시 기포가 발생하여 실패할 수도 있다.
의치에 기포가 생기면 강도가 떨어지고 응력 집중으로 인한 변형이 초래되며 세척이 어렵고 반투명도와 색조와 변하여 심미성이 떨어지게 된다.
기포발생의 원인은 다음과 같은 부주의로 생긴다.
급격한 가열을 한 경우
병상물을 넣을 때 가압이 부족한 경우
병상화 이전에 전입한 경우
병상물이 불균일한 경우
물 또는 오물이 혼입한 경우
a의 경우에는 내부다공성(internal porosity)의 원인으로 레진 내부의 온도가 방출되지 못하고 가열온도 이상으로 상승되어 모노머가 비등되면서 공 모양의 기포가 발생하게 된다. 치조제 부위와 같이 두께가 두꺼운 부위, 특히 하악의 설측 후방 부위에서 자주 발생한다.
B와 c의 경우에는 불규칙한 모양의 기포로 양이 많고 희게 보이며 의치 전체에 발생한다.
D의 경우에는 모노머가 많은 곳에서는 수축으로 인한 수축기포가 의치의 내부와 외부에 걸쳐 발생한다.
10) 미세균열
의치상의 표면에 인장응력이 발생하면 그 응력의 수직방향으로 작은 V자 모 양의 미세균열이 생긴다. 이러한 현상은 의치의 강도를 떨어뜨리고 심미성을 나쁘게 한다.
미세균열의 원인
도재치와 같은 열팽창계수의 차가 큰 물질과 접촉하는 경우
에틸알코올, 레진의 모노머와 클로로폼 등 유기용매에 접촉한 경우
흡수와 건조가 반복된 경우
상온 중합 레진
열 중합 레진에서 자유 라디칼이 활성화되고 중합에 필요한 열을 공급받아 에너지화 시킨 반면에 상온중합 레진은 화학적 활성제를 첨가하여 벤조일 페록사이드를 분해하고 자유 라디칼을 활성화 시키면서 실온에서 중합반응이 일어나게 한다.
조성 및 중합반응
상온중합 레진의 조성은 열중합 레진 조성 이외에 터티아리 아민(tertiary amime: N,N-dimethyl-P-toluidine)이 모노머 중량의 0.5~1%가 첨가되어 벤조일 페록사이드를 분해시켜 중합반응이 일어나게 한다.
의치의 수리 및 트레이(tray) 레진 재료로 주로 사용되며 분말 입자의 크기는 열중합 레진보다 작아서 용해속도가 빠르고 혼합물의 유동성이 좋다. 상온중합 레진은 중합온도가 낮기 때문에 중합이 불안정되기 쉽고 중합후 미반응 모노머량이 열중합 레진보다 많아서 조직에 대한 자극성(알러지)이 우려되고 인장강도와 굽힘강도의 물리적 성질이 10~30% 저하된다고 한다. 그러나 중합 직후의 적합성은 열중합 레진보다 좋은 것으로 알려져 있다.
Polymer + perxide + Monomer + Inhibitor + Amine accelerator
(Powder) (Liquid)
= Polymer + Heat
유동성 의치상 레진(Fluid resin acrylic denture plastics)
유동성 레진은 다른 레진에 비해 폴리머 입자의 크기가 미세하고 혼합 초기에 주입시키므로 흐름성이 있다. 모노머:폴리머는 1:2.5이고 혼합후 즉시 주입한다. 국소의치의 saddle 부위에 주입이 용이하며 이용하는 장비도 열중합 레진보다 간편하여 경제적이다. 레진 주형 재료로는 agar, alginate, silicon이 사용된다. Agar를 사용한 제작방법은 그림 13A,B,C,D,와 같다. 주입이 끝나면 따뜻한 물 속에 30~45분 동안 0.1~0.2 Mpa으로 가압하여 중합반응이 일어나게 한다. 열중합 레진보다 중합수축이 크기 때문에 정확도는 떨어진다.
광중합형 의치상 레진
광중합형 레진을 사용한 의치상 제작법은 다른 방법과 비교할 때 특이하다.
Wax denture 교합면에 광중합 레진을 U-shape로 형성하여 얹어놓고 쐐기를 전치부 순면과 구치부 협면에 부여한다.(그림 15a). 광중합실로 이동하여 10분 동안 중합시킨다. 이때 전구에서 발생하는 열에 의해서 wax는 연화되어 인공치아에 부착된 레진은 분리가 쉽게 이루어진다.
끊는 물로 wax wash 를 하고 모형을 정리한다.(그림 15b). 모형에 이완제(release agent)를 도포하고, 판모양 광중합 레진으로 기초상을 형성하고 광중합시킨다.(그림 15c). 인공치아가 부착된 쐐기를 기초상이 형성된 주모형에 재위치시킨다.(그림 15d). 광중합실로 이동하여 인공치아의 기초상이 광중합되어 고정되게 한다. 인공치 하부에 접착제를 도포한 후, 띠 모양을 한 레진을 붙이고 해부학적 형태를 부여한다.. 마지막으로 광중합시키고 통상적인 방법으로 마무리한다.
가열중합형 의치상 레진
1) 분말과 액의 조성
a. 분말
주성분은 입도 50~250um의 폴리메틸메타크릴레이트이고, 이외에 중합개시제로서 과산화벤조일(BPO)을 0.1~0.5%, 가소제로서 dibutry phthalate나 triphenyl phosphate를 2~7%, 착색제로서 iron oxide, zinc oxide, cadmium염 등의 무기색소와 유기염료를 소량 포함하고 있다.
b. 액
주성분은 메틸메타크릴레이트(MMA)이고, 액중에는 중합억지제로서 hydroquinone을 50~60ppm, 가교재로서 ethylenglycoldimethacrylate(EDMA)를 수% 포함한다.
액의 저장과정에서 자외선에 의해 중합이 일어나는 것을 억제하기 위해 통상 짙은 갈색병에 넣어 보관하고 있다.
2) 중합반응
a. 분말과 액의 혼합비
메틸메타크릴레이트 액만의 중합시는 약 21%의 체적수축을 나타내므로 모노머의 일부를 폴리메틸메타크릴레이트 분말로 치환하고 있으며, 폴리머와 모노머의 혼합비는 제품에 따라 차이를 보이지만 대체로 중량비는 2.4:1 정도로 혼합하고 있다.
폴리머와 모노머의 혼합시는 모노머의 기화를 방지하기 위해 병상기에 도달할 떄까지 혼화기(mixing jar)의 뚜껑을 닫아두는 것이 좋다.
b. 폴리머와 모노머의 혼합시에 나타나는 반응의 단계
폴리머와 모노머에 의해 용해됨에 따라 wet, sandy, stringy, dough, leathery 의 단계를 거쳐서 경화가 일어난다.
Sandy or granular: 모노머가 폴리머 입자를 적신 상태
Stringy: 폴리머 입자의 외층이 모노머에 용해되어 접착성을 띠는 상태
Dough(병상기): 모노머가 폴리머 중에 확산되어 떡반죽과 같이 결합된 상태로, 이 단계에서 석고주형에 레진을 주입한다.
c. 가열중합
온도가 66도 이상이 되면 과산화벤조일이 분해되어 래디칼이 형성되며, 이 래디칼이 모노머를 공격함에 따라 중합반응이 진행된다.
메틸메타크릴레이트의 중합반응은 발열반응이므로 급격히 가열하면 레진의 온도가 비등점(100.8도)이상으로 상승하게 되며, 이 과정에서 높은 압력을 가하지 않으면 모노머의 비등으로 인해 중합체 내부에 많은 기포가 형성된다.
열중합형 의치상 레진이 병상화에 도달하는 시간을 짧게 하기 위한 조건
폴리머의 입도를 작게한다.
폴리머의 분자량을 크게 한다.
가소제를 첨가한다.
분말/액의 비를 크게 한다.
의치상에 기포가 발생할 수 있는 경우
중합수축으로 인한 기포
70~90도에서 중합반응이 진행되며 수축이 일어나므로 기포가 형성되지 않도록 하기 위해서는 가압이 필요하다.
미중합 모노머로 인한 기포
모노머 액의 부족으로 폴리머 입자가 충분히 젖지 못하였을 때 발생하며, 중합체의 기계적, 화학적 성질을 저하시킬 뿐만 아니라 잔류 모노머의 용출로 인해 알레르기 반응등이 일어날 수 있다.
모노머의 비등으로 인한 기포
의치의 얇른 부분에서는 중합시의 반응열이 석고주형에 흡수되므로 온도가 모노머의 비등점(100.8도) 이상으로 상승하기 어렵지만, 두꺼운 부분에서는 열방출이 불량해지므로 모노머의 기화로 인한 기포가 형성될 수 있다.
끊는 물속에 병상기의 레진을 포함하는 flask를 집어 넣을 경우 중합시의 발열로 인해 온도가 150도까지 상승할 수 있다.
의치상의 표면에 미세균열이 형성될 수 있는 경우
에틸알콜,클롤로포름,레진 모노머 등의 유기용매와 접촉한 경우
유기용매 분자가 폴리머 분자의 사이로 확산 칩입하여 분자간의 응집력을 떨어뜨림에 따라 표면에 미세균열이 형성될 수 있다.
의치상의 건조로 인한 수축과 수분흡수로 인한 팽창이 반복되는 경우
건조와 흡수가 반복됨에 따라 표면에 기계적인 응력이 반복해서 작용하게 되고, 이 과정에서 발생한 인장응력으로 인해 표면에 미세균열이 형성될 수 있다.
열팽창계수의 차이가 큰 물질과 접촉하고 있는 경우
도치나 금속 클레스프(clasp)등은 열팽창계수가 의치상 레진과 큰 차이를 보이므로, 가열중합 후의 냉각과정이나 열응력이 반복적으로 작용하는 경우, 레진내 인장응력이 발생하는 삽입물 주위에서 미세균열이 형성될 수 있다.
3) 중합수축
a. 레진의 중합수축
MMA가 PMMA로 되면 밀도와 체적이 변화하므로 약 21%의 체적수축(7%의 선상수축)을 나타낸다.
분말과 액의 혼합으로 형성된 병상기 레진의 체적을 1이라 하면, 체적비로 약 2/3가 폴리머이고 나머지 1/3이 모노머이므로, 전체의체적수축은 7%(2.3%의 선상수축)가 된다.
b. 중합후의 열 수축
의치상 레진과 석고의 열팽창계수가 80 * 10도이므로 중합이 완료된 후 100도로부터 상온 25도까지 냉각되는 과정에서 레진과석고의 선상수축은 각각 0.6%와 0.1%가 되므로 0.5%의 레진의 수축이 석고 주형에 의해 구속된다.
c. 중합후의 실질적인 수축
열중합형 의치상 레진의 중합수축은 비교적 크지만, 중합시의 온도(100도)가 PMMA의 유리전이온도(105도)에 가까우므로 석고주형과의 마찰로 인해 응력의 완하가 일어나며 따라서 레진의 실질적인 중합 수축은 이론치보다 감소하게 된다.
4) 중합 사이클
기포가 없고 얇은 부위까지 완전하게 중합이 이루어진 의치상을 얻기 위해 여러가지의 방법이 권장되고 있다.
a. long, low temperature processing method
병상기의 레진을 포함하는 flask를 70도에서 7시간 유지한 다음 100도에서 3시간 유지하거나 74도의 물속에서 9시간 유지하는 등 재료에 따라 다양한 방법이 적용되고 있다.
b. short processing method
65도의 물속에서 1시간 30분 유지한 다음 100도에서 1시간 유지
상온중합형 의치상 레진
분말은 가열중합형보다 과상화벤조일 함량이 많으며(0.5~2%), 연화시의 흐름성을 개선하기 위해 입도를 작게 하고 있다.
실온에서 과산화 벤조일을 분해하여 래디칼을 형성하기 위해 모노머의 액에 방향족 3급아민(일반적으로, N,N-dimethyl-p-toluidine)을 0.5~1%정도 첨가하고 있다.
경화반응은 폴리머에 함유되어 있는 과산화벤조일이 모노머에 함유되어 있는 제3급 아민에 의해 분해되어 래디칼을 형성함에 따라 일어난다.
상온중합형은 열중합형보다 중합정도가 불안정하므로 모노머가 다량 잔류하며, 이 때문에 기계적 성질이 열중합형에 비해 떨어진다.
상온중합형 레진은 필적법(붓끝에 모노머를 스며들게 한 다음 폴리머를 묻혀 모노머와 섞이게 하는 방법)에 의해 갈라진 의치를 수리하는 등의 용도로 이용되고 있다.
마이크로파 중합형 의치상 레진
가정용의 전자레인지를 이용하여 중합을 행하는 방법으로, 수조내에서 행하는 가열중합보다 깨끗하고 중합이 빠르게 완결되며, 급속중합에도 불구하고 기포가 생성되지 않는 장점이 있다.
마이크로파에 의해 중합을 행하기 위해서는 강화플리스틱제(FRP)의 플래스크가 필요하다.
물리적 성질과 의치의 적합도는 수조내에서 행하는 가열중합시와 유사하다.
광중합형 의치상 레진
모형상에서 직접 의치상을 형성한 다음 가시광선의 조사에 의해 중합이 완료되므로 절차가 간편하고 중합시간이 적게 소요된다.
강도와 경도가 크고, 의치상의 적합도가 우수하지만, 충격에 약하고 인공치와의 접착력이 낮은 것이 단점으로 지적되고 있다.
레진치
의치 제작에 사용되는 인공치에는 레진치와 도치가 있지만 인공치의 대부분은 폴리메틸메타크릴레이트계 레진이 대부분이다.
레진치의 요구조건은 다음과 같다.
유독성을 함유해서는 안된다.
자연치와 유사한 형태, 색조 및 투명도를 나타내어야 한다.
표면은 고광택이어야 하며, 큰 기포가 없어야 한다.
의치상 레진과 화학적으로 결합하고, 또 기계적으로 결합할 수 있는 유지장치를 갖추어야 한다.
흡수에 의한 무게의 증가는 0.7% 이하이어야 한다.
10시간 직사광선에 노출시 식별가능한 색조변화가 없어야 한다.
물 속에 넣어 끊였을 때, 식별가능한 색조 및 광택 변화가 없어야 한다.
마이크로브리넬 경도계의 측정장치가 17%이상이어야 한다.
레진치는 충격강도 증진과 레진치 주위의 의치상에 대한 미세균열 방지를 위해 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) 외에 가교제를 첨가하여, 고도로 가교시킨 가교 폴리머이다.
치관용 경질 레진
최근 전치와 소구치의 facial surface에 심미성 향상을 위해서 반투명도를 부여하고 자연스런 색조를 재현할 수 있는 경질레진이 개발되어 사용되고 있다.
조성
폴리메틸메타크릴레이트에 실리카(Sio2)와 같은 무기질 충전제나 유기질 복합 충전제, 벤조일페록사이드 등을 첨가하여 경도 증가와 내마모성 향상을 도모한 레진이다. 분말-액 형 또는 페이스트(paste) 형태로 공급되며 분말-액 형을 혼합, 축성하여 가열 중합한다. 페이스트 형은 tube에 담아 연고처럼 짜서 사용하고 다관능 모노머 외에 필러, 광증감제 등이 함유된 광중합형이다.
다관능 모노머로는 Tri-EDMA, Bis-GMA, Bis-MPEPP, UMA 등이 사용되고 있다.
성형과 중합법
치관용 경질 레진의 성형법에는 축성법, 반복축성법, 프라스크법 등이 있다.
a. 축성법: 분말과 액을 섞어 작은 붓 또는 기구를 사용하여 색조를 조절하면서 축성한다. 중합은 공기압 또는 수압(2~6kg/cm)을 걸어 93~140도 이하에서 10~15분간 중합한다.(MMA계,UDMA계)
b. 반복축성법: 분말과 액을 섞어 작은 붓을 사용하여 조금씩 쌓고 열풍을 맞게 하여 예비가열한다. 반복 수행하여 형태를 갖춘 후 본 중합을 130~135도 이하에서 1~5kg/cm의 공기압,수증기압을 10~15분에 걸쳐 행한다.(EDMA계, Bis-MEPP계,Bis-MPEPP계)
c. 프라스크법: 석고주형을 사용하여 열중합 레진과 같이 가압하여 100도에서 중합한다.(MMA계)
충전용 레진
1960년대 초 Bowem은 Bis-GMA에 석영 분말을 가한 복합 레진(composite resin)을 발표한 이래 개량되어 현재에는 경도,내마모성,심미성,중합수축률 등이 우수한 충전재료로 치료실에서 사용되고 있다.
그러나 큰 결점은 치질과의 접착성이 거의 없고 약간의 수축이 생기면서 변연적합부위에 미세누출현상이 발생하게 된다.
조성
a. 화학중합형 콤포지트 레진
기저재 페이스트와 촉매제 페이스트로 구성되고 각 페이스트에 다관능성 메타크릴레이트 모노머와 강화재인 무기질 충전재와 주성분이다. 기저재에는 중합촉진제(N,N-dimethyl-paratoluidine 또는 2-hydroxyethyl-p-toluidine), 중합억제제(4-methoxyphenol) 등이 있다. 촉매제에는 중합개시제(benzoyl peroxide), 중합억제제 등이 있고 착색제 및 자외선 흡수제 등도 첨가되어 있다.
b. 광중합형 콤포지트 레진
기본적 조성은 화학중합형과 같고 연고형으로 공급된다.
미량의 광중합개시제(광증감제)와 활성화 촉진제(환원제)가 들어 있다.
c. 레진기질
콤포짓트 레진의 기질로는 Bis-GMA가 주로 사용된다. 최근에는 urethane dimethacrylate가 단독 또는 Bis-GMA와 섞여서 사용되는 경우도 있다.
Bis-GMA는 1963년 미국의 Brown R.L.이 bisphenol-A와 glycidyl methacrylate를 반응시켜 합성하였고 두 반응물의 머리글자를 따서 ‘Bis-GMA’라고 명칭하였다. 메틸메타크릴레이트에 비해 Bis-GNA는 분자량이 크므로 중합수축이 적고 분자내에 관능기가 2개 있으므로 고도로 가교된 망목상의 중합체를 만들며, 구강내에서 빨리 굳고, 휘발성이 없는 장점이 있다. 또한 분자량이 커서 무기필러의 기질로 적당하다.
그러나 단점이 없는 것은 아니다. Bis-GMA는 측쇄에 친수성의 –OH기를 가지고 있고 분자량이 크기 때문에 점도가 극히 높고 레진의 흡수성이 높다. 또한 공기와 접촉하면 중합이 크게 방해를 받는 단점이 있다. Bis-GMA의 높은 점도를 보상하기 위해서는 레진기질내에 반드시 triethyleneglycol dimethacrylate(TEGDM)와 같은 저점도의 다관능성 단량체가 희석제로서 공중합체의 형태로 사용된다. 그러나 이러한 희석제는 흡수성을 증가시키는 작용이 있다.
최근에는 Bis-GMA의 단점을 극복하기 위한 많은 변형이 시도되고 있다. 즉 Bis-GMA의 hydroxyl기가 치환된 Bis-GMA계 단량체라든지, 개환반응에 의해 경화수축이 더욱 감소된 단량체들이 개발되고 있다.
d. 무기필러
콤포짓트 레진에는 재질강화의 목적으로 각종의 무기질이 필러(filler)로서 첨가되어 있다. 그 첨가양은 필러입자 크기와 그 형상에 의해 다르지만, 재래형 콤포짓트 레진의 경우 전체 레진량의 70~80%정도를 차지한다.
그 성분은 주로 실리카계의 무기물(crystalline quarts)이 많이 이용된다. 초기의 콤포짓트 레진에는 알칼리글라스가 사용되었지만 레진을 변색시키므로 현재는 사용되지 않고 있다. 최신 콤포짓트 레진에는 석영(quarts), 붕규산글라스, 외에 리튬알루미늄 실리케이트와 같은 글라스세라믹 분말이 사용되고 있다.
제품에 따라서는 방사선 불투과성을 갖기 위해 상화바륨, 바륨알루미늄실리케이트 등이 필러로서 사용되고 있는 것도 있다. 바륨, 스트론튬, 란타늄글라스는 방사선불투과성이며, 석영, 알루미늄실리케이트는 방사선투과성을 갖는다. 입자의 크기는 1~100um로 다양하다.
e. 커플f. 링제
레진기질과 무기필러의 결합력이 부족하면 콤포짓트 레진의 중합수축이나 연마 및 사용시의 응력 등에 의해 콤포짓트 레진 표면에서 필러가 이탈되거나 필러-레진기질 계면으로 물이 침투하여 내마모도와 강도의 저하 및 변색의 원인이 된다.(그림 2)
따라서 필러는 단지 기계적으로 혼입하는 것이 아니고 레진기질과 화학적으로 결합하도록, 무기필러의 표면을 실란커플링제로 화학처리한다. 즉 필러의 표면과 레진기질 사이에서 화학적인 결합을 도모한다. 이를 실란처리라 한다.
실란 커플링제는 필러 표면의 수산기(-OH)에 의해 반응하여 실록산 결합을 만든다. 그 결과, 필러표면에는 비닐기를 배양한 반응성의 커플링층이 형성된다. 또한 필러표면에 비닐기를 배양한 반응성의 커플링층이 형성된다. 또한 필러표면에 형성된 반응성 커플링층은 레진 중합시에 비닐기에 의해 라디칼 중합을 하여 레진기질과 화학적으로 결합한다. 이러한 레진기질과 유기적인 결합에 의해 콤포짓트 레진의 물성이 현저히 향상하게 된다.(그림 5)
중합 반응
g. 화학중합형 콤포지트 레진
터티아리 아민(tertiary amine)이 벤조일페록사이드를 분해하여 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
h. 자외선 중합형 콤포지트 레진
광증감제(benzoin methylether)가 자외선을 받아 분해되어 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
Benzoin methyl ether 또는 higher alkyl benzoin ether 가 자외선 중합형 광증감제로 사용되며 (그림 6), 365mm부근의 자외선 조사를 받으면 에테르가 분해되어 자유라디칼을 생성하여 중합을 촉진시킨다.
320mm이하의 자외선은 생체에 위해작용이 강하므로 여광시킨다. 가시광선중합형 콤포짓트 레진이 출현한 이래 보존영역에서는 거의 사용되지 않는다.
i. 가시광선 중합형 콤포지트 레진
광증감제(camphorquimone)가 환원제(N,N-dimethyl aminoethylmethacrylate)의 작용으로 가시광선을 받아 유리 라디칼을 만들어 중합이 진행된다.
420~480nm의 가시광선 조사에 의해 여기되어 자유라기칼을 생성하는 camphorquinone과 같은 diketone이 가시광선 광증감제로서 사용된다. 치과영역에서는 일반적으로 0.5~1.0wt% 레진에 첨가된다. 이것만으로는 감도가 낮고 중합이 약간 느리기 때문에 촉진제(activator)로서 N,N-dimethylaminoethyl methacrylate와 같은 3차 아민이 0.5~1.0wt% 정도 첨가되어 사용된다.(그림 7)
이 유형의 콤포짓트 레진이 현재의 일상 임상에서 주류를 이루고 있다. 자외선 중합형 콤포짓트 레진에 비해 경화 심도가 깊고, 에나멜을 통과해서도 중합되므로 제3급 와동의 수복에 특히 유리하며, light bulb의 수명이 길고, 눈에 피해가 적은 장점이 있다.
j. 광조사기
자외선 광조사기는 수은램프가 사용된다. 생체에 유해한 320nm이하의 파장영역은 필터에 의해 여광되어 있다. 그러나 320nm 이상의 중,장파장 영역의 자외선도 유해성이 전혀 없다고는 말할 수 없다.
따라서 홍반성 낭창과 색소성 건피증과 같은 광감수성의 선천적 환자와 특수 약물투여 환자에 대한 자외선 광조사기의 사용은 금기되어 있다. 다행이 가시광선 중합형 레진이 개발되어 자외선 중합형 레진의 사용은 점차 없어지게 되었다.
가시광선 광조사기의 치과적 이용은 1973년에 영국에 I.C.I사에 의해 개발, 응용되면서 시작하였다. 광원은 할로겐 램프가 사용된다. 빛은 광원으로부터 나와 글라스파이버나 플라스틱파이버 또는 석영글라스을 통해서 조사부위까지 전달된다.
광조사기의 파장스펙트럼은 350~600nm에 분포하며 450~510nm부근에 피크를 보인다. 반면 광증감제인 camphorquinone은 480nm 부근의 빛을 흡수하여 여기되어 자유라디칼을 발생한다. 따라서 400nm 이하의 단파장 영역과 600nm이상의 장파장 영역의 빛은 직접적으로 중합에 관여하지 않으므로 생물학적 안정성과 눈부심을 방지하는 의미에서 여광시킨다.
조사기의 제품에 따라 스펙트럼의 피크 파장이 다르므로 그 선택은 광증감제의 광흡수 파장영역의 빛을 강하게 발생하는 광조사기를 서택해야 한다. 자외선뿐만아니라 400~500nm의 가시광선, 즉 보라색, 청색의 근자외선도강하면 술자와 보조자의 눈을 자극하여 망막을 손상하는 일이 있다.
실제 임상에서도 잔상현상과 통증에 가까운 감각을 호소하는 경우도 있다. 치과임상에 있어서 가시광선 조사기의 광원을 직시하는 경우는 그다지 많지 않지만 빛을 충분히 조사하는 중요성 때문에 눈에 장해를 일으킬 가능성이 있으므로 필히 보안경을 착용하고 가능한 빛을 직시하는 것을 피해야 한다.
충전제(Filler)
석영분말, 알루미노실리케이트 글래스, 붕규산 글래스, 바륨 글래스(b-eucryptite, colloidal silica) 등이 충전제로 사용된다.
입자의 크기는 비교적 입도가 큰 것(5~30um)에서 0.1~1um의 submicron과 0.1~0.01um의 micro 등이 있다. 이들의 혼합형(hybrid)이 사용되기도 한다.
기타 재료
치질 표면에 기계적 유지 효과를 얻기 위해 산처리제(인산수용액)가 사용되며 치질과 충전물 사이에 개재시켜 양자를 접합하는 접착제로 본딩제와 커플링제가 있다.
기타 레진
영구적 연성 의치 이장재(Permanent soft liner)
영구적 연성 의치 이장재란 의치의 조직면을 이장하여 저작압에 의한 에너지의 일부를 흡수하게 하는 재료이다. 가소제를 첨가한 아크릴릭 레진, 가소제를 첨가한 비닐 레진 및 실리콘 고무가 있다.
a. 경질 의치상 이장재
의치의 교합관계를 변화시키지 않고 조직면을 새로운 재료로 교환하여 재적합 시키거나 (개상,rebasing), 지지조직의 변화로 헐거워진 의치의 조직면을 다시 형성(재이장,relining)하기 위해 사용하는 재료로서, 주로 열중합형과 상온중합형의 아크릴계 레진이 사용되고 있다.
b. 연질 및 탄성 의치상 이장재
잔존 치조골을 덮고 있는 점막이 얇거나 탄력성이 없어서 의치로부터 가해지는 압력을 견딜 수 없는 경우에 적용하며, 주로 아크릴계 레진이나 실리콘 고무가 이용되고 있다.
1> 아크릴계 레진
상온중합형
분말은 아크릴 레진의 폴리머나 그의공중합체가 이용되고 액은 중합체의 탄성계수를 감소시키기 위해 모노머에 가소제를 다량 첨가하여 유리전이온도를 구강내 온도보다 낮게 유지하고 있다.
시간경과에 따라 가소제의 상실로 점차 딱딱해지며 72시간 정도 경과후에는 경화정도가 현저하다.
액이 아크릴계 모노머를 포함하지 않는 경우는 근본적으로 조작조절제와 유사하다.
열중합형
유리전이온도가 구강내 온도보다 낮은 아크릴 레진과 그의 공중합체가 사용되고 있다.
폴리머와 모노머의 유리전이온도가 낮으므로 가소제의 함량을 감소시킬 수 있으며, 따라서 탄력성이 장시간 유지된다.
2> 실리콘 고무
실리콘 인상재와 유사한 조성을 가지며, 탄성의 정도는 고무의 가교도를 조절함으로써 조절이 가능하다. 레진계이장재보다 탄력성을 오랫동안 유지할 수 있지만, 의치상 레진과의 결합력이 약하고, 레진계 이장재보다 흡수성이 크므로 수분의 흡수 및 탈수과정에서의 체적변화가 크다.
3> 가소제를 첨가한 비닐계 레진
연질레진과 유사한 단점을 나타내며, 마모저항성과 의치의 적합도가 좋지 않다.
4> 조직조절제
의치의 부적합으로 구강조직에 염증이나 조직변형이 일어났을 때 부적합한 의치를 임시적으로 재이장해 주는 재료로서, 조직이 정상적으로 회복되면 새로운 의치를 제작하게 된다.
분말은 가소성을 향상시킨 아크릴 레질 또는 그의 공중합체가 이용되며 반응개시제를 포함하지 않는다.
액은 알코올과 가소제가 주성분이고 모노머를 포함하지 않는다.
연질 의치상 이장재와 조직조절제의 차이점
연질 이장재(soft liner) : 낮은 응력하에서도 탄성변형이 일어나지만, 외력이 제거되면 곧 원래의 형상을 회복한다.
조직조절제(tissue conditioner) : 탄성변형에 의해 저작력을 흡수할 뿐만 아니라, 점성적 특성을 나타내어 하부조직의 형태에 맞게 외형이 변화되므로 의치의 적합도를 개선한다.
5> 치관 전장용 레진
1. 성분
기질레진으로 MMA레진에 가교제를 다량 첨가한 경질레진이 도입되었으나 내마모성, 내변색성, 강도 등의 면에서 많은 문제점이 노출되었으며, 최근에는 열가소성의 선상 고분자 대신 물성의 개선을 위해 가교에 의해 3차원적 망상구조를 이루는 다관능 레진이 사용되고 있다.
필러로 경질레진에서는 현탁중합한 PMMA 분말이 이용되었으나, 치관용복합레진에서는 실리카 겔과 레진을 중합시켜 제조한 유기질 복합필러 및 다양한 입도의 실리카 미분말이 배합된 혼합형(hybrid type)필러가 이용되고 있다.
2. 성형과 중형방법
1) 가열중합형
플1) 라스크법
석고주형에 주입하고 100도의 온도에서 가열중합한다.(MMA계)
2) 축성법
분말과 액을 혼합하여 붓으로 얇게 축성하고, 치관형태가 완성한 후 가압하에서 가열중합을 행한다.(MMA계,UDMA계). 압력:2-6kg/cm , 온도: 93~140도, 온성시간 : 10-15분
3) 반복축성법
분말과 액을 혼합하여 붓으로 얇게 축성하고 5~10초간 예비가열을 행한다. 이상의 과정을 반복하면서 치관의 형태를 완성한 다음 가압하에서 가열중합한다.(EDMA계, Bis-MEPP계). 압력 : 1-5kg/cm, 온도 : 130-150도, 온성시간 : 10-15분
2) 광중합형
적층법 또는 반복축성법에 의해 레진을 적층하고 30-90초간 예비광중합을 행하며, 치관이 완성된 후 광조사장치를 이용하여 90-180초간 광중합을 행한다.
3. 일반적 성질
수복용 복합 레진과는 달리 구강내에 노출되는 면적이 크고, 또한 직립 외력이 작용하는 경우가 많으므로 강도, 내마모성, 내충격성, 심미성, 등에 중점을 두고 있다.
PMMA를 주성분으로 하는 경질레진의 경우는 의치상용 가열중합형 레진과 물성이 큰 차이를 보이지 않지만, 기질레진으로 다관능 모노머를 사용하고, 여기에 유기복합필러나 무기필러를 강화한 치관용 복합레진의 경우는 경도, 내마모성, 흡수율 등의 물리적 성질이 크게 개선되고 있다.
금속하부 구조와의 기계적 결합을 유도하기 위해 금속표면에 retention beads를 형설하거나 sand blasting 처리를 행하고, 또한 화학적 결합을 유도하기 위해 금속표면에 주석도금을 한 다음 접착성 레진을 적용하는 방법 등이 적용되고 있다.
6> 인공치
결손된 치아를 보충해서 심미성, 저작기능 및 발음기능 등을 회복하기 위해 사용되며, 현재 레진치와 도재치가 사용되고 있다.
1. 레진치
1) 조성
PMMA의 기계적 성질을 개선하기 위해 모노머 액에 ethylene glycol dimethacrylate와 같은 가교제를 다량 첨가한 아크릴 레진이 사용된다.
내마모성을 개선하기 위해 기저부는 경질 레진으로, 치관부는 필러를 포함하는 치관용 복합레진으로 형성하기도 한다.
2) 일반적 성질
a. 장점
의치상용 레진과 화학적으로 결합하므로 도재치에서와 같은 핀이나 구멍 등의 유지장치가 필요없다.
열팽창계수의 차이로 인한 미세균열이 생성되지 않는다.
형태의 삭제와 수정이 용이하다.
대합치와의 사이에 접촉음이 발생하지 않는다.
도재치보다 밀도가 낮으므로 가볍고, 자연치의 마노가 거의 없다.
b. 단점
흡수성이 커서 변색이 일어나기 쉽다.
내마모성이 낮다.
마모로 인해 수직고경이 상실된 우려가 있다.
2. 도재치
1) 조성
장석 : 70-90%, 석영 : 10-30%, 카올린 : 0-5%, 색소 : 1% 등
2) 일반적인 성질
장점
심미성이 뛰어나고, 사용과정에서 흡수로 인한 변색이 일어나지 않는다.
표면경도, 내마모성, 압축강도 등의 기계적 성질이 뛰어나다.
단점
충격과 인장에 취약하다.
레진상의 접착성이 없으므로 기계적인 유지장치가 필요하다.
경도가 커서 삭제나 수정이 어려우므로, 삭제시는 미세균열이 형성되기 쉽다.
열팽창계수가 의치상과 큰 차이를 보이므로 의치상에 미세균열이 생성되기 쉽다.
대합치의 마모가 크다.
악안면 보철재료
암수술, 사고, 선천적 질병 등으로 결손된 코, 귀, 눈, 안구, 머리의 일부분, 목 등을 수복하는 치과용 재료를 악안면 보철재료라 한다.
악안면 보철재료는 제작이 쉽고 경제적이어야 하며 생체친화성이 있어야 하고 내구성이 있어야 한다. 또한 외관이 피부와 유사하여 감촉이 부드러워야 하며 색 안정성이 있고 온도변화나 화학물질에 안정해야 하며 세척이 용이해야 한다.
이러한 조건을 만족시키는 재료로는 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴아미드의 공중합체인 합성 라텍스(latex)는 자연스러운 피부색조 재현은 가능하지만 골격과 결합시키는 데 시간이 많이 소요되고 장기간 사용이 곤란하다.
비닐레진에 가소제를 첨가하여 합성된 비닐 플라스티졸(vinyl plastisol)은 점성의 용액이다. 색소 침착이 가능하지만 시간이 경과함에 따라 딱딱해지며 자외선에 의해 변색된다.
실리콘 고무는 현재 사용하는 악안면 보철재료로 열중합형과 상온중합형이 있다. 강도와 색 안정성이 가장 우수하고 채색 과정이 빠르며 내부로부터 색조를 내면서 다양한 색상을 낼수 있다는 장점이 있지만 밀링기계, 프레스, 및 금속몰드 등 특수장치가 필요한 단점이 있다.
폴리우레탄(polyurethane)은 가장 최근에 개발된 재료이다. 성분 중 아크릴레이트가 들어 있어 독성반응을 일으키지 않도록 조작시 주의해야 하며 상온에서 경화되지만 온도변화에 민감하여 정확한 온도조절이 필요하다.
의치의 제작
치과보조원들은 대개가 총의치나 국소의치의 제작과는 별 연관이 없다. 그러나 장치를 장착하고 그 장치들을 청결히 하고 유지하는데 충고와 도움이 필요한 환자들을 대해야 하기 때문에 보조원들도 의치 제작에 관해서는 어느 정도 알아야 한다.
앞서 말했듯이 의치상 제작에는 열중합형 PMMA가 가장 흔히 쓰인다. 폴리스티렌, 비닐 공중합체, 심지어 나일론 등 다른 레진들도 이런 목적으로 상품화되었으나 월등한 것은 없다. 의치가 연조직에 직접 닿는 부분을 의치상이라고 한다.
다음의 과정들이 의치상을 만드는 절차이다.
치과의사 무치악의 인상을 채득한다.
이 인상으로부터 경석고 작업모형을 얻어낸다. 이 경석고 작업모형은 의치가 덮을 부위를 정확히 재현한 모형이다. 의치의 제작은 바로 이 작업모형에서 이루어진다.
이 작업모형에서 의치상의 패턴을 왁스로 만든다.
도재나 레진으로 된 인공치아를 완성된 의치에서 그들이 차지할 자리의 왁스 속에 심는다.
인공치아가 배열된 의치의 왁스모형을 환자구강에서 시적해보고 잘 맞는지 배열은 좋은지 검사한다.
주형의 제작
주형은 다음 과정에 따라 제작한다.
왁스의치와 작업모형을 금속 플라스크의 하합에 위치시킨다.
플라스크는 세 부분으로 나누어진다.(뚜껑,상합,하합)
보통석고를 혼합하여 하합에 붓는다.
왁스의치가 장착된 작업모형을 보통석고 속에 묻는다. 작업모형이 제자리에 놓였을 때 왁스는 덮지 않고 작업모형만 고정되도록 주의해야 한다.
보통석고가 경화된 후에 바셀린 같은 분리제를 보통석고의 표면에 바른다.
플라스크의 상합을 위치시키고 보통석고나 경석고로 채운다.
뚜껑으로 플라스크를 덮는다.
보통석고가 경화된 후 왁스를 연화시키기 위해 뜨거운 물 속에 플라스크를 15분간 담가둔다.
플라스크의 상합과 하합을 분리한다. 플라스크의 상합에는 경화된 보통 석고에 인공치가 심어져 있다.
왁스를 제거하면 의치의 왁스가 차지한 부분을 재현시킬 주현공간이 생긴다.
이 공간을 아크릴릭 레진 반죽으로 채운다.
플라스크를 천천히 폐쇄하면서 왁스 의치상에 의해 생긴 공간에 레진 반죽을 채워 성형한다.
상.하합이 완전히 밀폐될 때까지 압력을 가하여 여분의 레진을 짜낸다.
레진의 중합을 활성화시키기 위해 의치상은 적절한 열중합과정을 거친다.
플라스크를 냉각시킨 후 완성된 의치를 주형에서 제거할 수 있다.
플라스크 상.하합을 분리한다. 작업모형과 레진의치에서 보통석고 조각들을 조심스럽게 떼어내고 의치를 작업모형에서 제거하여 세척하고 연마한다.
이제 의치가 환자의 구강내에 장착할 수 있는 상태로 준비되어 있다.
의치의 관리
아크릴릭 레진 의치상 재료의 크기변화는 피할 수 없다. 중합중의 수축은 축소를 유발한다. 열적 수축은 열중합된 레진이 플라스크에서 식으면서 발생한다. 이 시간 동안에, 결국에는 이완되면서 변형을 일으키는 응력이 재료속에 생긴다. 의치가 구강내에 장착된 후 아크릴릭 레진은 타액으로부터 수분을 흡수하게 되고 약간 팽창한다.
이러한 크기변화는 소량이며 큰 문제가 아닐 수 없다. 예를 들어 중합 중 그리고 2년간의 사용후에 아크릴릭 의치상에서 일어나는 총 크기변화는 단지 0.1~0.2mm정도이다.
그래서 잘 맞지 않는 의치의 주요 원인이 재료의 크기 불완전성 때문은 아닌 듯하다. 그보다는 의치가 장착되는 조직에서 일어나는 변화에 의한 결과가 훨씬 더 큰듯하다.
불필요한 변형을 줄이기 위하여 환자는 의치 세척에 너무 뜨거운 물을 사용하는 것을 피해야 한다. PMMA가 연화하기 시작하는 온도는 80도(180F)밖에 안된다. 의치를 구강 내에서 오랜 동안 꺼내 둘 경우 물을 채운 용기에 보관하여 레진의탈수와 그로 인한 수축을 막아야한다.
환자가 의치를 세척하는데는 여러 종류의 제재가 쓰이고 있다. 즉 치약, 시판 의치세척제, 비눗물, 가정용 세척제, 표백제 등이 있다. 마모성 가정용 세제를 제외하고는 상기한 대부분의 세제가 의치의 표면이나 색에 해를 거의 안 준다. 마모제를 오래 사용하면 표면이 거칠어져서 의치를 깨끗이 유지하기사 어려워지고 어떤 경우엔 적합도에도 영향을 준다. 플라스틱제 선반 또는 캐비닛이 긁힐 정도의 세척제는 모두 아크릴릭 의치에 손상을 준다.
국소의치의 골격은 대개가 비귀금속 합금으로 만든다. 골격과 클라스프는 크롬이 주성분인 합금인데 골격위에 인공치아와 아크릴릭 레진이 얹히게 된다.
염소계 표백제를 이러한 국소의치 세척에 사용하면 안된다. 이런 비귀금속 합금은 염소에 의해서 화학적으로 부식된다. 또한 유색섬유를 함유한 의치의 세척에도 표백제는 삼가해야 한다. 이런 섬유들은 보통 치은조직의 작은 혈관을 모방하기 위해 첨가된다. 표백제가 의치상 재료 자체에는 해가 되지 않으나 섬유색소는 탈색된다.
대부분의 아크릴릭 의치상 레진이 부분적으로는가교결합되어 있지만 아직은 열가소성 재료로 분류되며 아세톤이나 클로로포름 같은 유기용매에 어느 정도 용해된다. 아크릴릭 장치를 그런 용매에 노출시키면 급속히 심한 손상을 입는다. 농축 알코올에 담그거나 닦으면 의치상의 표면에 균열이 생긴다. 의치를 소독할 필요가 있으면 유기용매가 없는 화학소득제를 써야 한다. 의치는 고압증기멸균하거나 건열멸균하면 안된다.
알레르기 반응
의치유발성 구내 통통이라고 하는 의치상 직하부에서 자극받은 조직은 레진의 성분인 단량체, 중합체, 활성제, 색소 중 어떤 것에 대해 알레르기를 일으킨 결과이기도 하다.
단량체가 자극에 주 원인일 것으로 생각된다.
화학중합형 레진에서 5%정도의 단량체가 중합되지 않는 채로 남는다. 중합이 적절히 완료되더라도 열중합된 레진은 0.5% 정도의 단량체를 함유하게 되는데 이것은 중합체로 미처 전환되지 못한 것이다. 이런 미중합 단량체들은 타액속에 녹아 나올 수 있으며 연조직에 대한 자극원이 될 수 있다.
그러나 단량체는 타액에 의해 의치상 표면에서 급속히 녹아나오므로 그것이 자극의 원인이 아니라는 증거도 있다. 보통 사용하는 아크릴릭 레진에 대한 진성 알레르기 반응은 구강내에서 보기 어렵다. 소위 아크릴릭 레진에 대한 알레르기의 많은 경우에 대해 신중한 임상평가를 해보면 의치유발성 구내동통의 원인은 불량한 의치위생 또는 언조직 부위에 지나치게 압력을 가하는 잘 맞지 않는 의치에 의한 결과임을 더욱 잘 알 수 있다. 치과보조원들이 종종 환자들에게 가철성 치과 장치의 일상적인 세척에 대한 교육에 중요한 역할을 한다.
많은 물질들에서처럼 상대적으로 소수의 사람들만이 아크릴릭 레진에 예민해질 수 있다. 그러한 진성 알레르기는 내과의사들에게 진단을 받아야 하고 이러한 경우에 치과의사는 주조 금속의치상 같은 대체재료를 검토해야 한다.
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