4장 인상재·석고·왁스·매몰재
본을 뜨는 재료(인상재), 그 본에 부어 모형을 만드는 재료(석고), 금속을 부어 만들 틀을 만드는 재료(매몰재), 금속 대신 먼저 모양을 만드는 재료(왁스)가 이 장의 네 덩어리다. 각각 시간이 지나면 변하기 때문에 시험은 언제 석고를 붓는지, 어디서 줄거나 부푸는지를 묻는다.
외울 것은 성분의 이름과 방향이다. 알지네이트의 반응제와 지연제(retarder), 부산물 때문에 줄어드는 인상재, 혼수비(W/P ratio)를 올렸을 때 석고의 팽창, 석영과 크리스토발라이트의 전이 온도, 왁스를 매몰하는 시점이다.
인상 채득과 트레이, 고무인상재(elastomeric impression material)의 임상 선택은 치과보철학 2장에, 석고계 매몰재(gypsum-bonded investment)를 쓰는 주조(casting)와 결함은 치과보철학 2장에 있다. 금속의 수축과 합금은 5장에서 이어진다.
4.1 하이드로콜로이드와 알지네이트 빈출
알지네이트는 가용성 알지네이트가 칼슘 이온과 만나 불용성 칼슘 알지네이트 겔이 되는 인상재다. 물을 많이 품은 겔이라 공기 중에서는 마르고 물에서는 불어난다. 그래서 인상을 뜬 즉시 석고를 붓는다. 한천(agar)(가역성 하이드로콜로이드)은 온도로 졸과 겔을 오간다.
알지네이트 분말의 성분
| 성분 | 하는 일 |
|---|---|
| 가용성 알지네이트(나트륨·칼륨 알지네이트) | 칼슘 이온과 가교되어 겔의 뼈대가 된다 |
| 황산칼슘(반응제) | 이수염 형태. 물에 서서히 녹아 칼슘 이온을 낸다 |
| 인산삼나트륨(지연제)retarder | 칼슘 이온과 먼저 반응해 불용성 인산칼슘으로 가라앉는다. 작업 시간을 번다. 다 쓰이면 알지네이트와의 본 반응이 시작된다 |
| 불화티타늄칼륨 | 겔이 닿은 석고 표면의 경화 지연을 막아 표면을 단단하게 한다 |
함정 반응제는 칼슘 이온을 내놓는 황산칼슘이고, 지연제는 그 칼슘을 먼저 써 버리는 인산삼나트륨이다.
알지네이트를 다루는 요령
| 상황 | 결과 |
|---|---|
| 혼수비를 높인다(물이 많다)W/P ratio | 경화 시간이 늘고, 칼슘 이온이 묽어지며 망상구조가 성겨 영구변형(permanent deformation)이 늘고 압축강도(compressive strength)가 떨어진다 |
| 너무 오래 혼합한다 | 이미 생긴 겔 망상구조가 부서져 강도가 떨어진다. 혼합이 모자라도 미반응 분말 때문에 강도가 떨어진다 |
| 구강에서 뺄 때 | 빠르게 한 번에 뺀다. 점탄성(viscoelasticity) 재료는 변형 속도가 빠를수록 탄성 거동이 늘어 영구변형이 줄고 인열강도(tear strength)가 는다 |
| 인상 뒤 방치 | 공기 중에서는 물이 빠져 이액(syneresis)으로 수축하고, 물에 담그면 침윤으로 팽창한다. 곧바로 석고를 붓는다 (늦어도 10–15분 안) |
| 한계 | 탄성 회복률과 인열강도가 낮다. 미세 언더컷에서 영구변형이 생기고 치은연하 변연(subgingival margin)에서 찢어진다. 치관과 가공의치의 정밀인상(final impression)에는 제한된다 |
한천 인상재
| 성분과 조작 | 내용 |
|---|---|
| 보락스(붕사) | 하이드로콜로이드의 겔 강도를 높이지만, 닿은 석고의 경화를 늦춰 표면을 무르게 한다 |
| 석고 경화 지연의 대책 | 인상체를 석고 붓기 전에 2% 황산칼륨 용액에 담근다. 황산칼륨은 석고 경화 촉진제라 보락스의 지연을 상쇄하고 석고 표면을 단단하게 만든다 |
| 모형 분리가 늦으면 | 석고가 다 굳은 뒤(통상 45–60분) 바로 뗀다. 오래 두면 인상재가 말라 석고 표면의 물을 빼앗아 분필처럼 거칠고 무르게 된다 |
한천의 졸-겔 변환, 수냉식 트레이, 이액·팽윤(imbibition) 같은 임상 비교는 치과보철학 2장에 있다.
4.2 고무인상재와 산화아연유지놀 인상재
고무인상재(elastomeric impression material)는 중합 방식으로 가른다. 부산물이 나오는 축합중합(condensation polymerization)(폴리설파이드, 축합형 실리콘)은 부산물이 날아가며 계속 줄고, 부산물이 없는 부가중합(addition polymerization)(부가형 실리콘)이 가장 정확하다.
| 폴리설파이드 | 축합형 실리콘 | 부가형 실리콘 | |
|---|---|---|---|
| 중합 방식 | 축합중합 | 축합중합 | 부가중합 |
| 부산물 | 물(H₂O). 증발하며 계속 줄어든다 | 에탄올. 계속 증발해 줄어든다 | 없다 |
| 치수안정성dimensional stability | 낮다 | 낮다 | 모든 탄성 인상재 중 가장 좋다 |
| 탄성 회복률 | 가장 낮다 | 좋다 | 가장 좋다(99% 이상) |
| 석고 붓는 때 | 가능한 한 빨리 | 즉시 | 시간을 둬도 안정 |
폴리에테르도 부산물이 없다. 본래 소수성(hydrophobic)인 실리콘과 달리 친수성(hydrophilic)이고, 고무인상재 가운데 가장 뻣뻣하다. 물을 먹고 부풀므로 마른 곳에 보관한다. 폴리설파이드와 실리콘의 촉진제, 부가형 실리콘이 라텍스 장갑에 망가지는 이유 같은 임상 비교표는 치과보철학 2장에 있다.
함정 줄어드는 정도는 부산물이 있느냐로 갈린다. 폴리설파이드는 물, 축합형 실리콘은 에탄올이 날아가고 부가형은 날아갈 것이 없다.
트레이의 두께
고무인상재는 굳으며 부피가 줄어든다. 줄어드는 양은 두께에 비례하므로 두께가 고르면 수축도 고르게 일어나 왜곡이 적다. 그래서 개인트레이(custom tray)로 인상재 두께를 고르게 2–3 mm 확보한다.
산화아연유지놀 인상재
산화아연유지놀(ZOE) 인상재는 굳으면 딱딱한 비탄성 인상재다. 언더컷이 있으면 빼다가 부러지므로 언더컷이 없는 무치악(edentulous)의 최종(2차) 인상에 쓴다.
4.3 석고와 매몰재
석고는 반수석고(hemihydrate)가 물을 만나 이수석고(dihydrate)로 돌아가며 굳는다. 반응에 필요한 물은 이론상 정해져 있고, 실제로는 더 넣는다. 물을 많이 넣을수록 약하고 덜 부푼다. 매몰재(investment)는 석고나 인산염을 결합제로, 실리카를 내화재로 쓴다.
반응
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 반응 | 반수석고 + 물 → 이수석고 + 열(발열 반응) |
| 이론 반응수량 | 반수석고 100 g당 18.6 mL (18.6 g). 이론 혼수비(W/P ratio) 0.186 |
| 잉여수excess water | 이론량을 넘는 물. 분말 입자 사이를 채워 유동성을 주지만, 굳은 뒤 증발하며 미세 기공을 남겨 강도를 떨어뜨린다 |
석고의 종류와 혼수비
| 종류 | 혼수비(물 ÷ 분말) | 경화팽창의 규격 상한 | 쓰임 |
|---|---|---|---|
| 모형용 소석고model plaster | 약 0.45–0.50 | 0.30% | 연구모형, 기저부 |
| 경석고dental stone | 약 0.28–0.30 | 0.20% | 작업모형(working cast) |
| 초경석고die stone | 약 0.22–0.24 | 0.15% | 다이 |
소석고는 β-반수석고(불규칙하고 다공성이라 물이 많이 든다)이고, 경석고와 초경석고는 α-반수석고(치밀하고 물이 적게 든다)다. 종류끼리 비교하면 혼수비가 낮은 α-반수석고가 단단하다. 경화팽창(setting expansion)의 상한은 규격이 종류마다 따로 정한 값이다. 감수 같은 종류 안에서 혼수비를 바꾸면 혼수비가 낮을수록 단단하지만 더 부푼다(뒤의 '팽창을 좌우하는 것' 표).
분말 100 g으로 계산하면 이론 수량은 세 종류 모두 18.6 mL다.
| 종류 | 혼수비 | 물의 양 | 잉여수 |
|---|---|---|---|
| 소석고model plaster | 0.50 | 50 mL | 50 − 18.6 = 31.4 mL |
| 경석고dental stone | 0.30 | 30 mL | 30 − 18.6 = 11.4 mL |
| 초경석고die stone | 0.24 | 24 mL | 24 − 18.6 = 5.4 mL |
잉여수가 많을수록 굳은 뒤 기공이 많아 소석고가 가장 약하다.
팽창을 좌우하는 것
| 조작 | 경화팽창 | 이유 |
|---|---|---|
| 혼수비를 높인다W/P ratio | 줄어든다 | 단위 부피당 결정핵이 줄고, 결정끼리 밀어내는 힘도 줄어든다 |
| 혼합 속도나 시간을 늘린다 | 는다 | 결정이 부서져 새 결정핵이 많아지고 결정 성장이 빨라진다 |
| 경화 중 물에 닿게 한다 | 흡수팽창이 생긴다. 혼합 시간이 길수록 흡수팽창도 커진다 | 물속에서는 결정이 막힘 없이 더 자란다. 혼합이 길면 결정핵이 많아 그만큼 더 부푼다 |
경화 촉진제는 황산칼륨, 지연제(retarder)는 붕사다. 한천(agar) 인상재에서 본 두 약품과 같다.
함정 팽창을 줄이는 방향은 두 가지다. 혼수비는 올리고, 혼합 시간은 줄인다.
매몰재와 실리카
| 매몰재 | 결합제 | 쓰임 |
|---|---|---|
| 석고계 | 석고 | 금합금(gold alloy). 700 °C 이상 가열하면 황산염이 분해되어 주조체 표면이 거칠어진다 |
| 인산염계 | 인산염 | 고온에서 주조(casting)하는 합금(Co-Cr 등). 열팽창과 경화팽창이 커서 큰 주조수축을 메운다 |
내화재로 실리카(SiO₂)의 동소체를 쓴다. 가열하면 결정형이 바뀌며(전이) 갑자기 팽창한다.
| 실리카 동소체 | 전이 | 열팽창 |
|---|---|---|
| 크리스토발라이트 | α에서 β로, 약 200–270 °C | 동소체 가운데 가장 크다 |
| 석영 | α에서 β로, 약 573 °C | 크리스토발라이트 다음 |
| 트리디마이트 | 약 117 °C와 163 °C의 두 단계 | 가장 작다 |
700 °C에서의 열팽창은 크리스토발라이트 > 석영 > 트리디마이트 순이다. 주조용 매몰재는 가열 팽창을 일으키려고 크리스토발라이트나 석영을 쓴다.
암기 크리스토발라이트는 낮은 온도(200–270 °C)에서, 석영은 573 °C에서 전이한다. 전이 온도가 낮은 것이 크리스토발라이트다.
4.4 주조용 왁스
주조용 왁스는 금속이 될 모양을 먼저 만드는 재료다. 왁스는 가열하면 잘 늘고, 식거나 시간이 지나면 내부 응력(stress)이 풀리며 모양이 변한다. 그래서 다루는 요령이 전부 응력을 줄이는 것이다.
종류
| 종류 | 쓰임 | 성질 |
|---|---|---|
| 제1형 | 직접법. 구강 안에서 납형(wax pattern)을 만든다 | 구강 온도에서 변형되지 않도록 단단하고 흐름이 낮다 |
| 제2형 | 간접법. 모형 위에서 만든다 | 제1형보다 무르다 |
변형을 막는 요령
| 단계 | 요령 | 이유 |
|---|---|---|
| 연화 | 균일하게 가열한다 | 온도 차이가 있으면 내부에 잔류응력이 커져 나중에 변형된다 |
| 모형에서 분리한 뒤 | 즉시 매몰한다 | 시간이 지나면 응력 이완과 탄성 회복으로 변형된다 |
| 즉시 못 할 때 | 냉장 보관하면 응력 이완이 늦어진다. 매몰 전에 실온이 된 뒤 묻는다 | 온도차로 다시 변형되지 않게 한다 |
함정 냉장은 변형을 늦출 뿐이다. 냉장고에서 꺼낸 납형을 곧바로 묻지 말고 실온이 되길 기다린다.
복습
헷갈리는 쌍
| 쌍 | 가르는 기준 |
|---|---|
| 반응제 vs 지연제retarder | 황산칼슘, 칼슘 이온 공급 vs 인산삼나트륨, 칼슘을 먼저 소모 |
| 이액 vs 침윤syneresis | 공기 중에서 수축 vs 물에서 팽창 |
| 알지네이트 vs 한천agar | 화학 반응으로 겔화 vs 온도로 졸-겔 변환 |
| 불화티타늄칼륨 vs 황산칼륨 용액 | 알지네이트 속, 석고 표면 경화 지연을 막음 vs 한천 인상체를 담가 보락스의 지연을 상쇄 |
| 폴리설파이드 vs 축합형 실리콘 | 부산물이 물 vs 부산물이 에탄올 |
| 축합중합 vs 부가중합condensation polymerization · addition polymerization | 부산물이 나와 수축 vs 부산물이 없어 안정 |
| 부가형 실리콘 vs 폴리에테르 | 소수성(hydrophobic), 치수안정성(dimensional stability)이 가장 좋음 vs 친수성(hydrophilic), 가장 뻣뻣함 |
| 소석고 vs 경석고·초경석고model plaster · dental stone · die stone | β-반수석고(hemihydrate), 혼수비(W/P ratio) 높음 vs α-반수석고, 혼수비 낮음 |
| 혼수비 vs 혼합 시간W/P ratio | 올리면 팽창이 줄고 강도가 준다 vs 늘리면 팽창이 는다 |
| 경화팽창 vs 흡수팽창setting expansion | 공기 중에서 굳을 때 vs 굳는 동안 물에 닿을 때 |
| 석영 vs 크리스토발라이트 | 전이 573 °C vs 전이 200–270 °C, 팽창이 더 큼 |
| 석고계 vs 인산염계 매몰재phosphate-bonded investment | 700 °C 이하의 금합금(gold alloy) vs 고온 합금 |
| 제1형 vs 제2형 왁스 | 직접법, 단단함 vs 간접법 |
확인 문제
알지네이트가 칼슘 이온과 만들어 내는 불용성 겔은?
칼슘 알지네이트
알지네이트의 반응제와 지연제는?
황산칼슘, 인산삼나트륨
알지네이트 인상체를 공기 중에 두면 생기는 현상은?
이액에 의한 수축
알지네이트 인상체를 물에 담그면 생기는 현상은?
침윤에 의한 팽창
알지네이트를 구강에서 빼는 방식은?
빠르게 한 번에
혼수비를 높인 알지네이트의 변화는?
경화 시간 연장, 영구변형 증가, 압축강도 저하
한천 인상체를 담그는 2% 용액은?
황산칼륨 용액
폴리설파이드 인상재의 부산물은?
물
축합형 실리콘 인상재의 부산물은?
에탄올
탄성 회복률과 치수안정성이 가장 좋은 인상재는?
부가형 실리콘
산화아연유지놀 인상재의 적응증은?
무치악의 최종(2차) 인상
반수석고 100 g이 반응하는 데 필요한 이론 수량은?
18.6 mL
경석고의 혼수비 약 0.30에서 100 g당 잉여수는?
11.4 mL
석고의 경화팽창을 줄이는 혼수비 조작은?
혼수비 증가
석고의 경화팽창을 늘리는 혼합 조작은?
혼합 속도와 시간의 증가
석영의 α-β 전이 온도는?
약 573 °C
열팽창이 가장 큰 실리카 동소체는?
크리스토발라이트
직접법 납형에 쓰는 왁스는?
제1형
모형에서 뗀 납형의 매몰 시점은?
즉시
이 장은 치과의사 감수를 받는 중입니다. 틀린 곳이 보이면 아래 메일로 알려 주세요.
감수 목록
주소 끝이 #review일 때만 보입니다. 본문에 노란 감수 표시로도 붙어 있습니다.
- 4.3 석고와 매몰재 — 초경석고 경화팽창 상한 — 본문은 현행 ISO 6873의 0.15%. 구 ADA 규격 25호의 0.10%를 쓰는 교재가 있다