선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 하지만 계면활성제의 기능기들은 중합과정에 영향을 미쳐 폴리머의 물성에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재의 제조 시 친수성 향상을 위해 계면활 성제의 종류와 함량을 변화시켜 첨가하여 조제하였으며, 계면활성제를 첨가하여 제조한 인상재가 치과 이용에서 요구되는 친수성, 경화속도 및 임상 사용에 관련된 제반 물리적 특성에 미치는 영향을 평가하여 가장 적합한 특성을 발휘할 수 있는 계면활성제 첨가기술을 개발하고자 하였다.
- 본 연구는 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재(PVS)의 친수성 향상을 위해 첨가되는 계면활성제가 인상재의 물성에 미치는 영향을 평가하고 변화된 물성을 개선하기 위해 필러의 일부를 규조토 필러로 대체했을 때의 영향을 평가하기 위하여, 조성물에 첨가되는 계면활성제의 종류(Igepal CO-520: IG; Span 20: SP; Silwet L-77: SW) 및 함량과 필러의 종류를 변화시켜 인상재의 친수성, 경화속도 및 치과임상사용에 관련된 제반 물리적 특성에 미치는 영향을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구는 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재의 제조 시 실리콘 폴리머의 소수성을 완화하기 위해 계면활성제 Igepal CO-520, Span 20, Silwet L-77을 구성성분에 첨가하여 함량 변화에 따른 폴리비닐 실록산 치과용 고무인상재의 친수성, 경화속도 및 임상사용에 관련된 제반 물리적 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 계면활성제의 첨가에 따라 변화된 물성을 개선하기 위하여 필러의 일부를 규조토로 대체한 실험군들의 물성을 평가하였다.
- 13 접촉각이 크면 고체의 표면은 젖음성이 나쁘고 그 값이 작으면 젖 음성이 우수함을 나타낸다. 본 연구에서는 경화된 인상재의 표면에 증류수 액적을 떨어뜨려서 고상의 인상재 표면과 이루는 접촉각을 측정하였다. No-S군의 수분 접촉각은 97.
- 표면에너지(surface free energy)는 상이한 두 물질의 접촉계면에 생기는 분자간 상호작용력의 불균형에 의해 발생되는 에너지로서 표면에너지가 높으면 접착성이 향상되는데, 본 연구에서는 3종의 계면활성제를 인상재의 구성성분에 첨가함에 따른 표면에너지 변화를 평가하였다. 고체 시료의 표면에너지 측정은 직접적인 측정이 어렵기 때문에 표면 특성 값을 알고 있는 표준용액과 고체시편이 이루는 접촉각 측정을 통한 간접적인 방법을 이용 하였다.
제안 방법
- 본 연구를 위하여 2연고형의 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재 실험군을 설계하였다(Table 2). 100 parts의 베이스 폴리머에 대해 기저연고(base paste)에는 필러, 가교제, 경화억제제, 계면활성제를 지정된 무게비로 배합하였으며, 촉매연고(catalyst paste)에는 필러, 가소제, 액상 백금촉매, 계면활성제를 배합하여 사용하였다. 먼저 3종의 베이스 폴리머를 진공교반기(vacuum mixer; NOA System Co.
- 제작 중 기포가 발생하지 않도록 주의하였고 혼합부터 충전 과정까지 2분 이내에 완료하였다. 30분 이상 충분히 경화시킨 후, 제작된 정사각형 실리콘 시트를 꺼내어 super dumbbell cutter를 사용하여 ASTM D412(Die C) 규격에 의한 아령(dumbbell)형 인장강도 실험용 시편을 제작하였다.35 제작된 시편을 pneumatic action grip에 물린 후 만능시험기(universal testing machine, Instron 4302, Instron Co.
- 경화시간은 혼합된 시료를 몰드에 담아 35±1℃ 수조 안에서 놓인 측정기구의 침 하방에 인상재 혼합시작부터 60초 이내에 위치시켜 측정 준비를 끝낸 후, 10초 동안 시료표면에 침을 적용시켜 30초 간격으로 침의 침투 깊이를 측정하였다. 30초 간격으로 반복하여 침투 깊이가 세 차례 동일하게 측정되면 그 세 차례 측정 중 첫 번째 측정시점까지의 혼합 후 경과된 시간을 경화시간으로 평가하였다.4
- 30분 이상 충분히 경화시킨 후, 제작된 정사각형 실리콘 시트를 꺼내어 super dumbbell cutter를 사용하여 ASTM D412(Die C) 규격에 의한 아령(dumbbell)형 인장강도 실험용 시편을 제작하였다.35 제작된 시편을 pneumatic action grip에 물린 후 만능시험기(universal testing machine, Instron 4302, Instron Co., England)를 사용하여 50 cm/min의 cross-head speed로 인장력을 가하여 인장 강도를 측정하였다.
- 실험은 23±2℃ 실내온도, 50±10% 상대습도 조건하에서 시행하였다. 경화시간은 혼합된 시료를 몰드에 담아 35±1℃ 수조 안에서 놓인 측정기구의 침 하방에 인상재 혼합시작부터 60초 이내에 위치시켜 측정 준비를 끝낸 후, 10초 동안 시료표면에 침을 적용시켜 30초 간격으로 침의 침투 깊이를 측정하였다. 30초 간격으로 반복하여 침투 깊이가 세 차례 동일하게 측정되면 그 세 차례 측정 중 첫 번째 측정시점까지의 혼합 후 경과된 시간을 경화시간으로 평가하였다.
- 표면에너지(surface free energy)는 상이한 두 물질의 접촉계면에 생기는 분자간 상호작용력의 불균형에 의해 발생되는 에너지로서 표면에너지가 높으면 접착성이 향상되는데, 본 연구에서는 3종의 계면활성제를 인상재의 구성성분에 첨가함에 따른 표면에너지 변화를 평가하였다. 고체 시료의 표면에너지 측정은 직접적인 측정이 어렵기 때문에 표면 특성 값을 알고 있는 표준용액과 고체시편이 이루는 접촉각 측정을 통한 간접적인 방법을 이용 하였다. 본 연구에서는 세 종류의 표준용액을 사용하여 고착 액적법으로 접촉각을 측정한 후, 표면에너지 계산은 Lifshitz-van der Waals와 Lewis acid/ base 모델을 이용하여 계산하였다.
- 다섯 번째, 3종의 계면활성제를 사용하여 실험군을 설계하였다. 비이온성 계면활성제로는 alkylphenol-ethoxylate계 IgepalⓇ CO-520, sorbitan ester계 SpanⓇ 20, 및 silicone계 SilwetⓇ L-77을 사용하였다(Table 1, Scheme 1).
- 이들 폴리머는 양 말단에 비닐기(-CH= CH2)를 갖는 polydimethylsiloxane [ViMe2SiO(Me2SiO)n SiMe2Vi]으로서 주골격(Me2SiO)의 개수에 따라 사슬이 짧을수록 비닐함량이 높은 저점도 폴리머이며, 길수록 비닐함량이 낮은 고점도 폴리머이다. 두 번째, 기저연고(base paste)에는 베이스 폴리머의 비닐기와 가교반응하는 가교제(cross-linker)로서 Si-H 함량이 4.3 mmol/g(점도 45 cps)인 polymethylhydrogensiloxane [Me3SiO(MeHSiO)nSiMe3]을 첨가하였고, 경화시간을 조절하기 위해서 비닐실리콘 폴리머에 불포화 알코올기를 갖는 경화억제제(inhibitor)를 첨가하였다. 세 번째, 촉매연고(catalyst paste)에는 액상 백금촉매(Ptcatalyst)와 polydimethylsiloxane 가소제(plasticizer)를 첨가하였다.
- 조성변화에 따른 물성 평가로는 인장강도, 탄성회복률, 압축시 변형률을 5회 반복시험 하였으며, 점도와 Vicat penetrometer를 이용한 작업시간 및 경화시간은 3회 반복시험 하였다. 또한 친수성 평가 실험을 위해 고착액적법(sessile-drop method)에 의한 수분 접촉 각(contact angle) 측정과 표면특성이 알려진 3종의 표준용액을 사용한 접촉각 측정을 통한 표면에너지 평가를 3회 반복시험 하였다.
- 본 연구는 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재의 제조 시 실리콘 폴리머의 소수성을 완화하기 위해 계면활성제 Igepal CO-520, Span 20, Silwet L-77을 구성성분에 첨가하여 함량 변화에 따른 폴리비닐 실록산 치과용 고무인상재의 친수성, 경화속도 및 임상사용에 관련된 제반 물리적 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 계면활성제의 첨가에 따라 변화된 물성을 개선하기 위하여 필러의 일부를 규조토로 대체한 실험군들의 물성을 평가하였다. 각 실험군 기저연고와 촉매연고의 점도(Figure 1), 탄성회복률(Figure 2) 및 압축시 변형률(Figure 3)의 평균과 표준편차를 Table 5에 나타냈고, Vicat penetrometer를 이용한 작업 및 경화시간(Figure 4), 수분 접촉각(Figure 5), 및 인장강도(Figure 6)의 평균과 표준편차를 Table 6에, 그리고 사용된 필러의 미세형상과 시편 내의 세공발생 양상을 Figure 7과 Figure 8에 각각 나타냈다.
- 본 실험에서는 계면활성제의 첨가가 인상재의 물성에 미치는 영향을 평가하고, 계면활성제의 첨가에 따른 변화된 물성을 개선하기 위해 필러의 일부를 규조토 필러로 대체했을 때의 영향을 평가하기 위하여, 다른 구성 성분의 함량은 모두 동일하게 하고 각 연고 내의 추가되는 계면활성제의 종류와 함량 및 필러의 종류를 변화시켜 Table 3과 같은 실험군을 설계하였다.
- 3 mmol/g(점도 45 cps)인 polymethylhydrogensiloxane [Me3SiO(MeHSiO)nSiMe3]을 첨가하였고, 경화시간을 조절하기 위해서 비닐실리콘 폴리머에 불포화 알코올기를 갖는 경화억제제(inhibitor)를 첨가하였다. 세 번째, 촉매연고(catalyst paste)에는 액상 백금촉매(Ptcatalyst)와 polydimethylsiloxane 가소제(plasticizer)를 첨가하였다.
- 경화 반응속도를 평가하기 위하여 작업시간과 경화기간을 Vicat penetrometer를 사용하여 측정하였다. 시료를 혼합하여 높이 6 mm, 직경 30 mm의 금속링 안에 채운 후 혼합시작 30초 후부터 3 mm 직경의 침이 달린 총무게 300 g의 Vicat penetrometer를 30초 간격으로 시료 표면에 적용하여, 침이 더 이상 시료 전체두께를 침투하지 못할 때까지의 시간을 작업시간으로 평가하였다. 실험은 23±2℃ 실내온도, 50±10% 상대습도 조건하에서 시행하였다.
- 탄성회복률(%) =100×(원래 길이-영구변형량)/원래길이로 탄성회복 정도를 백분율로 표시하였다. 압축시 변형률 측정은 시편에 총 12.25±0.1 N의 하중이 가해지도록 10초간에 걸쳐 점차적으로 하중을 추가한 후 30초 경과된 시점에 원래 길이에 대한 길이 변화량을 측정하였다. 압축시 변형률(%)=100×(길이 변화/원래 길이)로 압축시 변형되는 정도를 백분율로 표시하였다.
- , Korea)을 이용하여 액적의 형상을 얻었다. 얻은 액적의 형상으로부터 이미지분석 소프트웨어(Surftens QA 3.0, OEG GmbH, Germany)를 사용하여 액적과 시료표면 사이의 경계면 2점과 액적 원주 상 3점을 연결한 원을 얻은 후, 액적 끝부분에서 시료표면과의 접선을 그어 접촉각을 측정하였다.
- 각 실험군 인상재의 수분 접촉각을 고착액적법에 의해 측정하였다. 우선 자동혼합기에 의해 카트리지에 담은 2연고형 인상재를 혼합하여 직경 26 mm의 몰드에 주입시키고 유리판으로 덮은 후 500 g의 하중을 가한 채로 35±1℃의 수조에서 경화시켜 시편을 제작하였다. 이때 수조 내 유지시간은 Vicat penetrometer를 이용하여 측정된 경화시간에 2분을 추가한 시간 동안 유지시켜 경화시킨 후 꺼내어 측정에 사용하였다.
- 계면활성제를 첨가함에 따라 저하된 기계적 성질과 지연된 반응속도를 개선할 목적으로 결정형 실리카 필러의 함량 중 20%를 규조토 필러로 대체 시킨 IG-4-DE군, IG-6-DE군, SW-4-DE군 및 SW-6- DE군의 경우 동일한 계면활성제를 동일 함량 넣은 각각의 비교군들에 비해 접촉각이 증가되었다(Table 6, Figure 5). 이러한 영향은 필러의 종류가 바뀜에 따라 인상재의 표면에너지가 변화되어 초래된 것으로 사료되며, 이를 평가하기 위해 경화된 각 실험군 시편의 표면에너지를 비교하였다.
- 인상재 표면의 표면에너지 계산을 위하여 표면 특성을 알고 있는 세 종류의 표준용액[증류수(극성), formamide(극성), diiodomethane(비극성)]이 시료표면과 이루는 접촉각(θi)을 측정하였다. 이 θi 값과 표준용액의 표면특성값 γ, γLW, γ+, γ-(Table 4)을 Equation (2)에 대입하여, 삼원일차 연립방정식의 해를 구하기 위한 행렬식을 이용해 실 험군(S)의 #와 #를 계산하고, 이를 Equation (1)에 대입함으로써 고체시편의 표면에너지(γs)를 구하였다.
- 인장강도를 측정하기 위한 시편 제작은 기저연고와 촉매연고를 자동혼합기를 사용하여 혼합하여 아크릴 몰드에 채운 다음 유리 상판으로 덮고 2 kg의 하중을 가해 압축하였다. 제작 중 기포가 발생하지 않도록 주의하였고 혼합부터 충전 과정까지 2분 이내에 완료하였다.
- 인장시험 결과 파절된 시편을 관찰한 결과 일부 실험군에서 시편 내부에 미세한 기포들이 관찰되어 각 실험군 시편 내부의 기포발생 정도를 비교 관찰하기 위해 미세 단층촬영기(Micro computer tomography; SkyScan1172, Skyscan, Belgium)을 사용하여 시편의 방사선 투과이미지를 관찰하였다. 측정용 시편 제작을 위해 기저연고와 촉매연고를 혼합한 1 ㎖ 시료를 폴리에틸렌 시트가 덮인 유리판 중앙에 위치시키고 또 다른 유리판을 재료 위에 올려 놓은 후 1,500 g의 하중을 5초간 적용한 후 하중을 제거하고 경화시켜 시편을 제작하였다.
- 1 kg/m3인 무정형 합성 실리카이다. 일부 실험군에서는 마이크로 실리카 필러의 일부를 규조토 SFSFⓇ (diatomaceous earth; Celite Korea Ltd., Korea)로 대체하여 첨가하였다.
- 에 정한 바에 따라 23±2℃, 50± 10% 상대습도 조건에서 실험하였다. 조성변화에 따른 물성 평가로는 인장강도, 탄성회복률, 압축시 변형률을 5회 반복시험 하였으며, 점도와 Vicat penetrometer를 이용한 작업시간 및 경화시간은 3회 반복시험 하였다. 또한 친수성 평가 실험을 위해 고착액적법(sessile-drop method)에 의한 수분 접촉 각(contact angle) 측정과 표면특성이 알려진 3종의 표준용액을 사용한 접촉각 측정을 통한 표면에너지 평가를 3회 반복시험 하였다.
- 이때 수조 내 유지시간은 Vicat penetrometer를 이용하여 측정된 경화시간에 2분을 추가한 시간 동안 유지시켜 경화시킨 후 꺼내어 측정에 사용하였다. 준비된 시편 위에 일정량 (12 ㎕)의 액적을 주입펌프(Infusion pump model 220; SAGE Instruments, U.S.A.)를 사용하여 적하시켜 40초 경과 후 화상분석현미경(Image analyzing microscope; Camscope, Sometech Inc., Korea)을 이용하여 액적의 형상을 얻었다. 얻은 액적의 형상으로부터 이미지분석 소프트웨어(Surftens QA 3.
- 인장시험 결과 파절된 시편을 관찰한 결과 일부 실험군에서 시편 내부에 미세한 기포들이 관찰되어 각 실험군 시편 내부의 기포발생 정도를 비교 관찰하기 위해 미세 단층촬영기(Micro computer tomography; SkyScan1172, Skyscan, Belgium)을 사용하여 시편의 방사선 투과이미지를 관찰하였다. 측정용 시편 제작을 위해 기저연고와 촉매연고를 혼합한 1 ㎖ 시료를 폴리에틸렌 시트가 덮인 유리판 중앙에 위치시키고 또 다른 유리판을 재료 위에 올려 놓은 후 1,500 g의 하중을 5초간 적용한 후 하중을 제거하고 경화시켜 시편을 제작하였다. 제작된 시편에 60 ㎸, 167 ㎂ (10 W)의 X-ray를 조사하여 투과한 빔의 상을 얻었다.
- 그 후 필러를 첨가하여 다시 진공 혼합 후 자동혼합용 카트리지(automixing cartridge)에 담아 원심분리기를 사용하여 1000 rpm의 회전속도로 5분 동안 돌려 카트리지 끝부분에 기포가 모이게 한 후 피스톤을 밀어 기포를 제거하였다. 카트리지에 충전한 후 기포가 제거된 시료는 상온에서 48시간 이상 방치하여 전체가 균질하게 되도록 하였고, 각 물성 평가 실험을 위한 시편제작 24시간 전부터 실험조건 온도에 보관한 후 자동혼합기를 사용하여 기저연고와 촉매연고가 1:1의 비율이 되도록 혼합하여 시편을 제작하였다.30
- 2 mm의 이분할 금속 주형에 채운 후 경화시켜 ISO 4823(2000) 규격실험 방법에 준해 평가하였다. 탄성회복률 측정은 제작된 시험편을 1초 내에 전체 길이의 30%에 해당하는 6±0.1 mm 만큼 길이를 단축시킨 후 하중 제거 2분 후에 원래 길이에 대한 탄성회복 후의 길이를 측정하였다. 탄성회복률(%) =100×(원래 길이-영구변형량)/원래길이로 탄성회복 정도를 백분율로 표시하였다.
- 필러의 종류가 강도, 기포발생 및 경화특성에 미치는 영향을 이해하기 위해 필러의 pH미터에 의한 산도(acidity) 측정과 주사전자현미경적 입자형상 관찰 및 미세단층촬영에 의한 경화시편 내 기포발생 양상을 관찰하였다. 결정형 실리카(Qu) 및 규조토(DE) 필러를 각각 증류수 내에 5% 현탁액이 되도록 준비하여 pH를 3회 반복 측정한 결과 Qu현 탁액은 pH 6.
대상 데이터
- 네 번째, 고무인상재의 점도조절 및 기계적 강도를 향상시키기 위해 MIN-U-SILⓇ 5 (U.S. Silica Co., USA) 마이크로 실리카 필러와 CAB-O-SILⓇ TS530 (CABOT Co., USA) 퓸 실리카(fumed silica) 필러를 배합하여 사용하였다. CAB-O-SILⓇ TS-530 은 trimethylsilanol로 표면 처리된 비표면적 225 m2/g, 벌크 밀도 64.
- 다음의 구성물로 2연고형(two-paste) 폴리비닐실록산 고무인상재 조성물을 준비하였다(Table 1). 첫 번째, 베이스 폴리머(base polymer)로는 Hanse Chemie Co.
- 본 연구를 위하여 2연고형의 폴리비닐실록산 치과용 고무인상재 실험군을 설계하였다(Table 2). 100 parts의 베이스 폴리머에 대해 기저연고(base paste)에는 필러, 가교제, 경화억제제, 계면활성제를 지정된 무게비로 배합하였으며, 촉매연고(catalyst paste)에는 필러, 가소제, 액상 백금촉매, 계면활성제를 배합하여 사용하였다.
- 다섯 번째, 3종의 계면활성제를 사용하여 실험군을 설계하였다. 비이온성 계면활성제로는 alkylphenol-ethoxylate계 IgepalⓇ CO-520, sorbitan ester계 SpanⓇ 20, 및 silicone계 SilwetⓇ L-77을 사용하였다(Table 1, Scheme 1).
- 측정용 시편 제작을 위해 기저연고와 촉매연고를 혼합한 1 ㎖ 시료를 폴리에틸렌 시트가 덮인 유리판 중앙에 위치시키고 또 다른 유리판을 재료 위에 올려 놓은 후 1,500 g의 하중을 5초간 적용한 후 하중을 제거하고 경화시켜 시편을 제작하였다. 제작된 시편에 60 ㎸, 167 ㎂ (10 W)의 X-ray를 조사하여 투과한 빔의 상을 얻었다.
- 다음의 구성물로 2연고형(two-paste) 폴리비닐실록산 고무인상재 조성물을 준비하였다(Table 1). 첫 번째, 베이스 폴리머(base polymer)로는 Hanse Chemie Co. (Germany)의 polymer VSⓇ 시리즈 중에서 비닐기 함량이 다른 세 종류의 폴리머를 혼합하여 사용하였다. 이들 폴리머는 양 말단에 비닐기(-CH= CH2)를 갖는 polydimethylsiloxane [ViMe2SiO(Me2SiO)n SiMe2Vi]으로서 주골격(Me2SiO)의 개수에 따라 사슬이 짧을수록 비닐함량이 높은 저점도 폴리머이며, 길수록 비닐함량이 낮은 고점도 폴리머이다.
데이터처리
- 각 실험군 기저연고와 촉매연고의 점도(Figure 1), 탄성회복률(Figure 2) 및 압축시 변형률(Figure 3)의 평균과 표준편차를 Table 5에 나타냈고, Vicat penetrometer를 이용한 작업 및 경화시간(Figure 4), 수분 접촉각(Figure 5), 및 인장강도(Figure 6)의 평균과 표준편차를 Table 6에, 그리고 사용된 필러의 미세형상과 시편 내의 세공발생 양상을 Figure 7과 Figure 8에 각각 나타냈다. 각 평가항목에 대한 각 실험군 평균값 간의 유의성은 일원배치분산분석과 Duncan 다중범위 사후검정을 하여 통계학적으로 유의하지 않은 집단 간에는 같은 문자로 각 실험 결과 평균값의 우측 어깨에 표시하였다.
- 각 평가항목에 대한 각 실험군들의 물성 측정값들에 대해 SPSS 12.0 통계프로그램을 이용한 일원 배치 분산분석을 시행하여 평균값 간의 유의성을 평가한 후, Duncan 다중범위 사후검정을 시행하여 각 실험군들 간의 통계학적 유의성을 평가하였다.
이론/모형
- 각 실험군 인상재의 수분 접촉각을 고착액적법에 의해 측정하였다. 우선 자동혼합기에 의해 카트리지에 담은 2연고형 인상재를 혼합하여 직경 26 mm의 몰드에 주입시키고 유리판으로 덮은 후 500 g의 하중을 가한 채로 35±1℃의 수조에서 경화시켜 시편을 제작하였다.
- 경화 반응속도를 평가하기 위하여 작업시간과 경화기간을 Vicat penetrometer를 사용하여 측정하였다. 시료를 혼합하여 높이 6 mm, 직경 30 mm의 금속링 안에 채운 후 혼합시작 30초 후부터 3 mm 직경의 침이 달린 총무게 300 g의 Vicat penetrometer를 30초 간격으로 시료 표면에 적용하여, 침이 더 이상 시료 전체두께를 침투하지 못할 때까지의 시간을 작업시간으로 평가하였다.
- 고체 시료의 표면에너지 측정은 직접적인 측정이 어렵기 때문에 표면 특성 값을 알고 있는 표준용액과 고체시편이 이루는 접촉각 측정을 통한 간접적인 방법을 이용 하였다. 본 연구에서는 세 종류의 표준용액을 사용하여 고착 액적법으로 접촉각을 측정한 후, 표면에너지 계산은 Lifshitz-van der Waals와 Lewis acid/ base 모델을 이용하여 계산하였다.31 고체의 표면에너지 계산을 위한 Lifshitz-van der Waals와 Lewis acid/base 모델에서는 표면에너지를 비극성 성분인 γLW(Lifshitz-van der Waals 상호작용)와 극성 성분인 γAB(Lewis 산-염기 상호작용)의 합으로 나타낸다.
- 탄성회복률(elastic recovery)과 압축시 변형률 (strain in compression) 측정을 위해 각 실험군의 시료를 혼합하여 내경 12.5±0.05 mm, 높이 20±0.2 mm의 이분할 금속 주형에 채운 후 경화시켜 ISO 4823(2000) 규격실험 방법에 준해 평가하였다. 탄성회복률 측정은 제작된 시험편을 1초 내에 전체 길이의 30%에 해당하는 6±0.
- 폴리비닐실록산 인상재의 경화반응은 온도와 습도에 민감하므로 인상재의 연화 및 물성 평가 실험은 ISO 4823 (Dentistry - Elastomeric impression materials, 2000)8에 정한 바에 따라 23±2℃, 50± 10% 상대습도 조건에서 실험하였다. 조성변화에 따른 물성 평가로는 인장강도, 탄성회복률, 압축시 변형률을 5회 반복시험 하였으며, 점도와 Vicat penetrometer를 이용한 작업시간 및 경화시간은 3회 반복시험 하였다.
성능/효과
- 1) PVS에 계면활성제를 첨가함으로써 점도를 증가시켰으며, 그 정도는 IG, SW, SP 순이었다.
- 2) PVS 인상재에 계면활성제를 첨가함으로써 탄성회복률이 유의하게 감소하였으며 일정함량 이상에서는 그 감소 정도가 두드러지게 컸다. SW를 첨가한 실험군은 PVS인상재의 압축시 변형률을 크게 증가시켰다.
- 3) SP의 첨가는 PVS인상재의 조작과 경화시간에 큰 영향을 미치지 않았지만, IG와 SW를 첨가한 경우는 경화시간을 크게 지연시켰다. 특히 SW은 일정 이상의 함량에서 심한 경화지연을 초래하였다.
- 4) 계면활성제를 첨가함에 따라 PVS인상재의 수분 접촉각을 크게 감소시켰으며 표면에너지를 증가시켰다. 특히 SW는 인상재 내 함량증가에 따라 수분 접촉각이 큰 폭으로 감소하여 친수성을 가장 크게 향상시키는 계면활성제이었으며, SP은 친수성 향상 정도가 가장 적었다.
- 5) 계면활성제를 첨가함에 따라 PVS인상재의 인장강도가 감소하였으며, 특히 SW을 첨가한 경우 함량 증가에 따른 기포발생과 강도감소 정도는 뚜렷하였다. 실리카 필러의 일부를 규조토 필러로 대체함으로써 기포발생의 감소와 유의한 강도 향상을 얻을 수 있었다.
- IG군과 SW군의 경우 경화시간이 지연되는 경향이 있어서 이러한 영향을 보완하기 위하여 각 실험군의 조성에서 다른 성분들은 동일하게 하고 필러 중 crystalline quartz의 일부(50 parts 중에서 10 parts)를 규조토로 대체하여 첨가한 결과, IG-4-DE 군과 IG-6-DE군은 경화시간이 유의하게 빨라졌으며(p<0.05), SW-4-DE군과 SW-6-DE군의 경우에서는 경화시간이 20분 이상으로 매우 느렸던 SW-4군과 SW-6군의 경우에 비해 경화시간이 매우 크게 단축되어 각각 5분과 7분10초의 경화시간을 보여 필러의 일부를 규조토로 대체함으로써 임상사용에 적합한 범위의 경화시간을 갖게 할 수 있었다(Table 6, Figure 4).
- SP군은 다른 두 종류의 계면활성제를 동일 함량으로 첨가한 군들에 비해 높은 접촉각을 보였으며, 함량이 2 part에서 4 part로 증가 시 접촉각이 유의하게 감소하다가 SP-6군은 SP-4군과 유사한 값을 보였다. IG군들은 동일 함량의 SP군들에 비해 유의하게 낮은 수분 접촉각을 보였으며(p<0.05), 함량증가에 따른 변화 는 SP군에서와 같은 유사한 경향을 보였다. 실리콘계 계면활성제인 SW군들은 다른 종류의 계면활성제를 첨가한 군들에 비해 동일 함량에서 접촉각이 낮은 경향을 보였으며, 함량증가에 따라 수분 접촉각이 큰 폭으로 감소하여 친수성을 가장 크게 향상시키는 계면활성제임을 알 수 있었다.
- Vicat penetrometer를 이용하여 작업시간과 경화시간을 평가한 결과 No-S군의 경우 90초의 작업시간과 4분의 경화시간을 보였다(Table 6, Figure 4). IG군은 계면활성제의 함량이 증가에 따라 작업시간은 거의 비슷했으나 함량이 4 part로 증가 시 경화시간이 유의하게 지연되었다(p<0.05). SW군은 IG군에 비해 조작시간과 경화시간이 더 지연되었고, SW-4 군과 SW-6군의 경우 매우 느리게 경화가 진행되어 요구되는 경화시간을 많이 초과하는 결과를 보여 주었다.
- 55 mJ/m2)를 보였다. SP군들과 SW군들은 계면활성제의 함량이 증가할수록 유의하게 표면에너지가 증가하였다(p<0.05). 결정형 실리카 필러의 함량 중 20%를 규조토 필러로 대체시킨 실험군들의 경우 IG-6-DE군을 제외하고는 동일한 계면활성제를 동일 함량 넣은 각각의 비교군들에 비해 유의하게 표면에너지가 감소되었다(p<0.
- 05, Table 6, Figure 5). SP군은 다른 두 종류의 계면활성제를 동일 함량으로 첨가한 군들에 비해 높은 접촉각을 보였으며, 함량이 2 part에서 4 part로 증가 시 접촉각이 유의하게 감소하다가 SP-6군은 SP-4군과 유사한 값을 보였다. IG군들은 동일 함량의 SP군들에 비해 유의하게 낮은 수분 접촉각을 보였으며(p<0.
- SW군들 중에서 계면활성제 함량이 4 part 이상인 SW-4군과 SW-6군의 경우 육안으로도 기포가 포함되어 있음을 확인할 수 있었다. 이는 계면활성제가 낮은 농도에서는 소포제(antifoaming agent)로서 응용되기도 하는 반면, 재료 내 농도가 일정 이상이 되면 기포를 발생하기 때문에, 본 연구에서도 일정 이상의 함량에서는 계면활성제가 필러와 폴리머 사이의 가교를 방해하는 요인 외에도 시편내에 기포가 발생하게 하여 강도를 더욱 감소시켰던 것으로 생각된다.
- 05). SW군들은 다른 종류의 계면활성제를 동일함량 첨가한 비교군들에 비해 더 낮은 강도를 보였고, 함량이 증가함에 따라 강도감소의 폭은 더욱 뚜렷하게 나타났다.
- 05). SW군은 IG군에 비해 조작시간과 경화시간이 더 지연되었고, SW-4 군과 SW-6군의 경우 매우 느리게 경화가 진행되어 요구되는 경화시간을 많이 초과하는 결과를 보여 주었다. 반면, SP군은 실험군 중 가장 빠른 조작시간과 경화시간을 보여주었는데, 이는 친지방질성(lipophilic)이 큰 것으로 알려진 Span20 계면활성제의 첨가가 고분자사슬 간의 상호작용에 영향을 미친 결과로 생각되었다.
- 필러의 종류가 강도, 기포발생 및 경화특성에 미치는 영향을 이해하기 위해 필러의 pH미터에 의한 산도(acidity) 측정과 주사전자현미경적 입자형상 관찰 및 미세단층촬영에 의한 경화시편 내 기포발생 양상을 관찰하였다. 결정형 실리카(Qu) 및 규조토(DE) 필러를 각각 증류수 내에 5% 현탁액이 되도록 준비하여 pH를 3회 반복 측정한 결과 Qu현 탁액은 pH 6.39, DE현탁액은 pH 9.93의 값을 보였다. 본 연구에 사용된 필러의 미세 형상을 전계방 사형 주사전자현미경 (FE-SEM; Hitachi S-4700, Japan)으로 관찰한 결과 Figure 7과 같이 규조토는 풍부한 다공성을 가지고 있었다.
- 경화된 인상재 시편을 미세 단층촬영기를 사용하여 저출력 방사선 투과상을 관찰한 결과 No-S군의 경우는 기포가 거의 관찰되지 않은 반면, 계면활성제를 첨가한 실험군의 시편들은 시편 내부에 미세한 기포들이 관찰됨을 알 수 있었다(Figure 8). 본 연구에서는 시편 내부 단층의 상을 얻지 않고 시편 전 두께에 걸친 투과상을 본 것이기 때문에 그림에 보인 기포는 시편의 한 단면에 생긴 기포가 아니라는 것을 이해해야 한다.
- 특히, 실험군 중에서 강도가 크게 낮았던 SW-6군의 경우 큰 기포가 다수 관찰되었다. 계면활성제 첨가로 저하된 물성을 해결하기 위하여 Qu 필러의 일부를 규조토 필러로 대체한 IG-4-DE군, IG-6-DE군, SW-4-DE 및 SW-6-DE군은 계면활성제 첨가량 증가에 따라 강도감소가 크고 기포발생이 많았던 각각의 대조 실험군들(IG-4군, IG-6군, SW-4 및 SW-6군)에 비해 기포의 크기와 빈도가 모두 감소하였다.
- 계면활성제를 첨가함에 따라 저하된 기계적 성질과 지연된 반응속도를 개선할 목적으로 결정형 실리카 필러의 함량 중 20%를 규조토 필러로 대체 시킨 IG-4-DE군, IG-6-DE군, SW-4-DE군 및 SW-6- DE군의 경우 동일한 계면활성제를 동일 함량 넣은 각각의 비교군들에 비해 접촉각이 증가되었다(Table 6, Figure 5). 이러한 영향은 필러의 종류가 바뀜에 따라 인상재의 표면에너지가 변화되어 초래된 것으로 사료되며, 이를 평가하기 위해 경화된 각 실험군 시편의 표면에너지를 비교하였다.
- 기저연고/촉매연고의 점도 평균값은 계면활성제를 첨가하지 않은 No-S(54,332/66,383 cps)군이 계면활성제를 첨가한 군들에 비해 유의하게 낮은 수치를 보여 계면활성제의 첨가로 점도가 상승함을 알 수 있었다(p0.05). 일반적으로 계면활성제의 첨가는 젖음성을 향상시킴과 동시에 고체-고체 상호작용을 감소시켜 점도를 감소시키지만, Stamhuis와 Loppé36의 연구에서는 본 연구결과와 마찬가지로 일부 계면활성제의 첨가에 의해 점도가 증가하였다고 보고하였으며, 계면활성제 첨가로 필러 표면에 폴리머가 고정되게 하여 점도가 상승한 것으로 해석하였다.
- 본 연구에서는 시편 내부 단층의 상을 얻지 않고 시편 전 두께에 걸친 투과상을 본 것이기 때문에 그림에 보인 기포는 시편의 한 단면에 생긴 기포가 아니라는 것을 이해해야 한다. 다른 계면활성제에 비해 HLB값이 가장 낮고 더 친지방질성(lipophilicity)인 Span20을 첨가한 SP군에 비해 IG군과 SW군에서 더 큰 기포들이 더 높은 빈도로 관찰되었다(Figure 8). 특히, 실험군 중에서 강도가 크게 낮았던 SW-6군의 경우 큰 기포가 다수 관찰되었다.
- 인상재 제거 시 언더컷(undercut)을 지나면서 발생한 변형이 원래의 상태로 탄성회복 되는 성질은 정밀 인상을 위해 중요한 성질이며, 탄성회복률 수치가 높은 재료가 정확한 인상을 위해 바람직하다. 본 실험결과 No-S군이 가장 높은 탄성회복률(99.82±0.04%)을 보였으며, 계면활성제의 첨가로 탄성회복률이 유의하게 감소하였다(p<0.05). IG군의 경우 2 part에서 다른 계면활성제 첨가 실험군들에 비해 비교적 우수한 탄성회복률을 보였으나 4 part부터 탄성회복률이 크게 감소하는 양상을 보였다 (Table 5, Figure 2).
- 인상재의 인장강도는 얇은 치간(interproximal) 및 치은열구(crevicular) 부위에서 인상재가 찢김이 없이 제거될 수 있기 위해 중요한 성질이다. 본 실험에서 인장강도는 계면활성제를 첨가하지 않은 No-S군(2.68±0.13 MPa)이 가장 높은 수치를 보였으며, 계면활성제를 첨가한 실험군들의 경우 인장강도가 유의하게 감소하였다(p<0.05)(Table 6, Figure 6). Aziz등39의 연구에서도 계면활성제를 첨가한 실리콘 인상재의 경우 찢김 강도가 감소하였으며, 강도 감소의 원인은 실리카 필러 표면의 실라놀 그룹과 실리콘 고분자의 실록산 사슬 사이의 가교를 계면활성제 성분이 방해하기 때문이라고 생각하였다.
- 고체 인상재와 액체가 접하게 될 때 고체의 표면에너지가 높을수록 고체가 액체를 끌어당겨 액체의 표면이 더 퍼지게 되어 접촉각이 감소하게 된다. 본 실험에서 표면에너지(mJ/m2)를 평가한 결과, 수분 접촉각이 가장 높았던 No-S군이 가장 낮은 표면에너지(26.80±0.79 mJ/m2)를 보였으며, 접촉각이 가장 낮았던 SW-6군은 가장 높은 표면에너지 (48.90±0.55 mJ/m2)를 보였다. SP군들과 SW군들은 계면활성제의 함량이 증가할수록 유의하게 표면에너지가 증가하였다(p<0.
- 93의 값을 보였다. 본 연구에 사용된 필러의 미세 형상을 전계방 사형 주사전자현미경 (FE-SEM; Hitachi S-4700, Japan)으로 관찰한 결과 Figure 7과 같이 규조토는 풍부한 다공성을 가지고 있었다. 이처럼 실리카 필러의 일부를 대체하여 계면활성제가 첨가된 폴리 비닐실록산 인상재에 첨가되는 규조토 필러의 염기성으로 인해 경화시간을 단축시킬 수 있었다고 생각되며(Table 6, Figure 4), 다공성 특성으로 인해 폴리머와 필러와의 결합이 강하게 되어 강도가 증가되었고(Table 6, Figure 6), 다음 절에서 보인 바(Figure 8)와 같이 필러 표면의 세공과 흡착특성의 차이로 기포발생이 감소되었을 것으로 사료된다.
- 따라서, 인상재는 사용용도에 따라 그에 적합한 탄성 범위 내의 압축시 변형률을 보여야 한다. 본 연구에서 No-S군과 SP군의 압축시 변형률은 유사했으며, IG군과 SW군은 No-S군에 비해 압축시 변형률이 유의하게 상승하였다(p<0.05, Table 5, Figure 3).
- 5) 계면활성제를 첨가함에 따라 PVS인상재의 인장강도가 감소하였으며, 특히 SW을 첨가한 경우 함량 증가에 따른 기포발생과 강도감소 정도는 뚜렷하였다. 실리카 필러의 일부를 규조토 필러로 대체함으로써 기포발생의 감소와 유의한 강도 향상을 얻을 수 있었다.
- 05), 함량증가에 따른 변화 는 SP군에서와 같은 유사한 경향을 보였다. 실리콘계 계면활성제인 SW군들은 다른 종류의 계면활성제를 첨가한 군들에 비해 동일 함량에서 접촉각이 낮은 경향을 보였으며, 함량증가에 따라 수분 접촉각이 큰 폭으로 감소하여 친수성을 가장 크게 향상시키는 계면활성제임을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 첨가되는 각 계면활성제의 친수-친유 균형(hydrophilic-lipophilic balance: HLB) 값의 차이에 의한 영향과 유형에 의한 영향이 복합적으로 작용했을 것으로 생각된다.
- 일정량 이상의 계면활성제 첨가로 강도가 크게 감소되는 문제를 해결하는 방법을 찾기 위해 실리카 필러의 20%를 규조토(diatomaceous earth) 필러로 대체시킨 IG-4-DE군, IG-6-DE군, SW-4-DE군 및 SW-6-DE군의 경우 동일한 종류의 계면활성제를 동일 함량 첨가한 대조 실험군에 비해 유의하게 강도가 증가되었다(p<0.05).
- 4) 계면활성제를 첨가함에 따라 PVS인상재의 수분 접촉각을 크게 감소시켰으며 표면에너지를 증가시켰다. 특히 SW는 인상재 내 함량증가에 따라 수분 접촉각이 큰 폭으로 감소하여 친수성을 가장 크게 향상시키는 계면활성제이었으며, SP은 친수성 향상 정도가 가장 적었다. 계면활성제 함유 PVS인상재에 실리카 필러의 일부를 규조토 필러로 대체시킨 경우 표면에너지 감소와 그에 따른 친수성 감소를 초래하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.