본 연구의 목적은 strain gage와 LVDT (linear variabledifferentialtransformer) 변위센서를 이용하여 섬유 보강 복합레진에서 섬유의 방향이 복합레진의 중합수축에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 지름 10 mm, 높이 2 mm의 원반 모양 유동성 복합레진 (Aeliteflo A2, Bisco, Inc., IL, USA) 중앙에 유리섬유 (X-80821P Glass Fiber, Bisco, Inc., IL, USA)를 위치시키고, 섬유가 배열된 장축 방향 (longitudinal)과 수직방향 (transversal)의 중합수축량을 strain gage (Linear S-series 350${\Omega}$, CAS, Seoul, Korea)를 이용하여 각각 측정하였다. 사용된 유동성 복합레진 자체의 free 중합수축을 구하기 위해 지름 7 mm, 높이 1 mm의 원반 모양 시편의 수직 방향 (axial) free 중합수축값을 LVDT로 측정하였다. 중합된 시편들을 절단하여 주사전자현미경으로 복합 레진 내부의 섬유배열을 관찰하고 각 군에서 측정된 평균 수축값들을 ANOVA로 비교하였고 Scheffe post-hoc test로 사후 검정하였다 (${\alpha}$=0.05). 섬유가 배열된 평면 상에서 복합레진의 중합수축 (radial shrinkage)은 섬유와 평행한 방향에서 감소하고 섬유와 수직한 방향에서 증가했다 (p<0.05). 본 연구의 결과 섬유 보강 복합레진으로 스플린트나 수복물을 제작할 때 중합수축량은 보강된 섬유의 배열방향에 따라 큰 차이가 남을 알 수 있었다.
본 연구의 목적은 strain gage와 LVDT (linear variable differential transformer) 변위센서를 이용하여 섬유 보강 복합레진에서 섬유의 방향이 복합레진의 중합수축에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 지름 10 mm, 높이 2 mm의 원반 모양 유동성 복합레진 (Aeliteflo A2, Bisco, Inc., IL, USA) 중앙에 유리섬유 (X-80821P Glass Fiber, Bisco, Inc., IL, USA)를 위치시키고, 섬유가 배열된 장축 방향 (longitudinal)과 수직방향 (transversal)의 중합수축량을 strain gage (Linear S-series 350${\Omega}$, CAS, Seoul, Korea)를 이용하여 각각 측정하였다. 사용된 유동성 복합레진 자체의 free 중합수축을 구하기 위해 지름 7 mm, 높이 1 mm의 원반 모양 시편의 수직 방향 (axial) free 중합수축값을 LVDT로 측정하였다. 중합된 시편들을 절단하여 주사전자현미경으로 복합 레진 내부의 섬유배열을 관찰하고 각 군에서 측정된 평균 수축값들을 ANOVA로 비교하였고 Scheffe post-hoc test로 사후 검정하였다 (${\alpha}$=0.05). 섬유가 배열된 평면 상에서 복합레진의 중합수축 (radial shrinkage)은 섬유와 평행한 방향에서 감소하고 섬유와 수직한 방향에서 증가했다 (p<0.05). 본 연구의 결과 섬유 보강 복합레진으로 스플린트나 수복물을 제작할 때 중합수축량은 보강된 섬유의 배열방향에 따라 큰 차이가 남을 알 수 있었다.
The aim of this study was to evaluate the effect of fiber direction on the polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite. The disc-shaped flowable composite specimens (d = 10 mm, h = 2 mm, Aeliteflo A2, Bisco, Inc., IL, USA) with or without glass fiber bundle (X-80821P Glass Fiber, Bisco, I...
The aim of this study was to evaluate the effect of fiber direction on the polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite. The disc-shaped flowable composite specimens (d = 10 mm, h = 2 mm, Aeliteflo A2, Bisco, Inc., IL, USA) with or without glass fiber bundle (X-80821P Glass Fiber, Bisco, Inc., IL, USA) inside were prepared, and the longitudinal and transversal polymerization shrinkage of the specimens on radial plane were measured with strain gages (Linear S-series 350${\Omega}$, CAS, Seoul, Korea). In order to measure the free polymerization shrinkage of the flowable composite itself, the disc-shaped specimens (d = 7 mm, h = 1 mm) without fiber were prepared, and the axial shrinkage was measured with an LVDT (linear variable differential transformer) displacement sensor. The cross-section of the polymerized specimens was observed with a scanning electron microscope to examine the arrangement of the fiber bundle in composite. The mean polymerization shrinkage value of each specimen group was analyzed with ANOVA and Scheffe post-hoc test (${\alpha}$=0.05). The radial polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite was decreased in the longitudinal direction of fiber, but increased in the transversal direction of fiber (p<0.05). We can conclude that the polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite splint or restoratives is dependent on the direction of fiber.
The aim of this study was to evaluate the effect of fiber direction on the polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite. The disc-shaped flowable composite specimens (d = 10 mm, h = 2 mm, Aeliteflo A2, Bisco, Inc., IL, USA) with or without glass fiber bundle (X-80821P Glass Fiber, Bisco, Inc., IL, USA) inside were prepared, and the longitudinal and transversal polymerization shrinkage of the specimens on radial plane were measured with strain gages (Linear S-series 350${\Omega}$, CAS, Seoul, Korea). In order to measure the free polymerization shrinkage of the flowable composite itself, the disc-shaped specimens (d = 7 mm, h = 1 mm) without fiber were prepared, and the axial shrinkage was measured with an LVDT (linear variable differential transformer) displacement sensor. The cross-section of the polymerized specimens was observed with a scanning electron microscope to examine the arrangement of the fiber bundle in composite. The mean polymerization shrinkage value of each specimen group was analyzed with ANOVA and Scheffe post-hoc test (${\alpha}$=0.05). The radial polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite was decreased in the longitudinal direction of fiber, but increased in the transversal direction of fiber (p<0.05). We can conclude that the polymerization shrinkage of fiber-reinforced composite splint or restoratives is dependent on the direction of fiber.
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문제 정의
본 연구에서는 strain gage로 시편의 radial 방향 수축을 측정하고 LVDT 변위센서로 시편의 axial 방향 수축을 측정하여 섬유의 방향이 복합레진의 중합수축에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 복합레진 자켓 크라운이나 접착형 bridge 제작 시 파절강도를 증가시키기 위해 유리섬유를 지대치 주위로 둘러싸는 형태의 수복물을 만드는 경우가 흔하다.
본 연구에서는 strain gage와 LVDT (linear variable differential transformer) 변위센서11)를 사용하여 postgel 및 free 중합수축을 측정하였고 섬유 보강 복합레진에서 섬유의 배열 방향이 복합레진의 중합수축에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
가설 설정
b) Definition of directions on a disc shaped specimen in the measurement.
b) There was an intimate contact between the strain gage and composite. The arrow shows the strain gage (SG).
의 연구와 일치하였다. 섬유 보강 복합레진으로 스플린트나 고정성 보철물을 제작할 때 중합수축량은 보강된 섬유의 배열방향에 따라 큰 차이가 있을 것이다.
제안 방법
Strain gage는 원판 형태의 시편 내부에서 복합레진의 radial 방향 수축을 측정하였다. Radial 방향에서 복합레진의 중합수축은 섬유가 한 방향으로 보강되었을 때 섬유와 평행한 방향에서 가장 적고 섬유의 배열과 수직인 방향에서 가장 컸다.
Wheatstone bridge를 이용하여 strain gage 측정 회로를 꾸미고 5 V의 입력 전압에 대한 출력 전압을 100배 증폭하여 그 값을 중합 시작 이후 600초 동안 컴퓨터로 기록하였다 (Figure 2). 이를 통해 strain gage의 저항값의 변화를 측정하고 gage factor를 이용하여 시편의 radial strain 값을 계산하였다.
각 군에서 중합된 시편을 수평, 수직 방향으로 절단한 뒤 주사전자현미경으로 복합레진 내부의 섬유배열을 관찰하였다.
커버글라스로 덮고 그 위에 LVDT 변위 센서의 탐침을 접촉시킨 후 시편으로부터 5 mm 하방에서 40초 동안 광조사하여 복합레진을 중합시켰다. 광중합 시작 후 시편의 axial 방향의 중합수축을 600초 동안 컴퓨터로 기록하였다. 시편의 axial strain은 다음과 같이 계산하였고 각각 5번씩 측정하였다11).
투명 비닐이 부착된 받침대용 슬라이드글라스 위에 지름 10 mm, 높이 1 mm의 원반 모양으로 유동성 복합레진을 위치시킨 후 그 중앙에 strain gage를 위치시킨 뒤 다시 지름 10 mm, 높이 1 mm의 원반 모양의 복합레진을 위치시켜 총 두께 2 mm의 시편을 만들었다 (Figure 1). 섬유를 보강한 실험군에서는 strain gage 아래쪽과 위쪽 복합레진에 섬유를 골고루 분포시켜 복합레진에 대한 섬유의 부피비를 10%로 조절하였다. 이를 다시 투명 비닐이 부착된 덮개용 슬라이드글라스로 덮고 두 개의 광조사기를 이용하여 시편으로부터 5 mm 상방과 하방에서 동시에 40초 동안 광조사하여 복합레진을 중합하였다.
이를 다시 투명 비닐이 부착된 덮개용 슬라이드글라스로 덮고 두 개의 광조사기를 이용하여 시편으로부터 5 mm 상방과 하방에서 동시에 40초 동안 광조사하여 복합레진을 중합하였다. 시편은 다음과 같이 4개의 군으로 나누어 광조사 후 원판형 시편의 radial 방향의 길이 수축을 각각 5번씩 측정하였다.
섬유를 보강한 실험군에서는 strain gage 아래쪽과 위쪽 복합레진에 섬유를 골고루 분포시켜 복합레진에 대한 섬유의 부피비를 10%로 조절하였다. 이를 다시 투명 비닐이 부착된 덮개용 슬라이드글라스로 덮고 두 개의 광조사기를 이용하여 시편으로부터 5 mm 상방과 하방에서 동시에 40초 동안 광조사하여 복합레진을 중합하였다. 시편은 다음과 같이 4개의 군으로 나누어 광조사 후 원판형 시편의 radial 방향의 길이 수축을 각각 5번씩 측정하였다.
Wheatstone bridge를 이용하여 strain gage 측정 회로를 꾸미고 5 V의 입력 전압에 대한 출력 전압을 100배 증폭하여 그 값을 중합 시작 이후 600초 동안 컴퓨터로 기록하였다 (Figure 2). 이를 통해 strain gage의 저항값의 변화를 측정하고 gage factor를 이용하여 시편의 radial strain 값을 계산하였다. 출력전압으로부터 strain을 측정하는 수식은 다음과 같다.
투명 비닐이 부착된 받침대용 슬라이드글라스 위에 지름 10 mm, 높이 1 mm의 원반 모양으로 유동성 복합레진을 위치시킨 후 그 중앙에 strain gage를 위치시킨 뒤 다시 지름 10 mm, 높이 1 mm의 원반 모양의 복합레진을 위치시켜 총 두께 2 mm의 시편을 만들었다 (Figure 1). 섬유를 보강한 실험군에서는 strain gage 아래쪽과 위쪽 복합레진에 섬유를 골고루 분포시켜 복합레진에 대한 섬유의 부피비를 10%로 조절하였다.
대상 데이터
섬유 보강 복합레진 시편을 만들기 위해 유동성 복합레진 Aeliteflo A2 (Bisco, Inc., IL, USA)과 보강 섬유로 X80821P Glass Fiber (Bisco, Inc., IL, USA)를 사용하였다. 시편 광중합을 위한 광조사기는 VIP Junior (Bisco, Inc.
데이터처리
각 군에서 측정된 평균 strain 값들을 one-way ANOVA로 비교하였고 Scheffe post-hoc test로 사후 검정하였다(α=0.05).
이론/모형
중합수축을 측정하기 위한 strain gage는 Linear S-series 350Ω (CAS, Seoul, Korea)을 사용하였다. 출력전압의 측정과 저장은 DAQ board NI USB-6009 (National Instruments Corporation., TX, USA)와 LabVIEW 7.1 (National Instruments Corporation., TX, USA)을 이용하였다.
성능/효과
모든 군의 시편에서 섬유가 복합레진 내에서 섬유 사이에 약간의 공극을 보이며 일정한 방향으로 배열된 모습이 관찰되었다 (Figure 5. a).
a). 섬유 사이의 간격이 너무 좁은 곳에는 복합레진이 잘 스며들지 않아 섬유와 복합레진의 결합을 저해하는 것으로 보였다. 섬유를 일정한 간격으로 배열하고 흐름성이 좋은 복합레진을 사용하는 것이 결합에 유리할 것으로 생각되었다.
섬유가 일정한 방향으로 보강된 복합레진 시편에서 중합수축을 측정한 결과 섬유가 배열된 평면 상에서 중합수축은 섬유와 평행한 방향에서 감소하고 섬유와 수직한 방향에서 증가했다.
이는 섬유와 평행한 방향의 수축 감소에 대한 보상이 섬유와 수직인 방향에서 수축 증가로 나타난 것으로 생각되었다. 섬유가 직각의 두 방향으로 보강되었을 때의 중합수축은, 섬유가 한 방향으로 보강되었을 때 섬유와 수직인 방향에서 측정된 수축량보다는 작지만 섬유와 평행한 방향에서 측정된 수축량보다는 컸다. 이는 섬유와 평행한 방향에서의 수축 감소 효과와 섬유와 수직인 방향에서의 수축 증가 효과가 동시에 나타난 결과로 보였다.
섬유 사이의 간격이 너무 좁은 곳에는 복합레진이 잘 스며들지 않아 섬유와 복합레진의 결합을 저해하는 것으로 보였다. 섬유를 일정한 간격으로 배열하고 흐름성이 좋은 복합레진을 사용하는 것이 결합에 유리할 것으로 생각되었다. Strain gage가 포함된 시편의 단면에서는 복합레진 내부에 strain gage가 밀착되어 수축이 잘 측정된 것으로 보였다 (Figure 5.
Radial 방향에서 복합레진의 중합수축은 섬유가 한 방향으로 보강되었을 때 섬유와 평행한 방향에서 가장 적고 섬유의 배열과 수직인 방향에서 가장 컸다. 섬유의 중합수축 감소 효과는 섬유의 길이 방향으로 나타남을 알 수 있었다. 유리섬유는 단단한 고체이므로 복합레진의 수축을 표면에서의 마찰에 의해 낮추어준 것으로 보인다.
58%로 계산되었다. 전자가 복합레진의 post-gel 수축량을 나타내고 후자는 복합레진의 pre-gel 수축량과 post-gel 수축량을 모두 나타낸다고 할 때, 복합레진의 pre-gel 길이 수축값은 두 값의 차인 -0.991%로 계산되었다. 따라서 pre-gel 수축량이 post-gel 수축량보다 크게 나타났다.
후속연구
이 경우 섬유의 배열 방향에 따라 중합수축에 의한 수복물의 변형 방향을 어느 정도 예측할 수 있을 것으로 사료된다. 추후 연구에서는 섬유의 첨가 양이 전체 중합수축량에 미치는 영향과, 변화된 중합수축의 방향과 광중합 시 증가하는 복합레진의 탄성계수가 수복물 내의 잔류응력에 미치는 효과 등에 대해 심도 있는 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
1960년대에 도입된 초기 치과용 복합레진의 단점은 무엇이었는가?
치과용 복합레진은 1960 년대에 심미성을 지닌 수복재료로 처음 도입되었으나 기존 재료에 비해 강도가 약하고 중합 수축이 큰 단점을 지녀 이를 개선하기 위한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다1). 이후에 소개된 섬유 보강 복합레진은 복합 레진 내부에 물성이 좋은 섬유를 배열하여 재료의 강도와 중합수축 문제를 개선할 수 있는 대안으로 연구되고 있다2,3).
Strain gage는 무엇인가?
Strain gage를 이용하여 중합수축을 측정하면 젤화점(gel point) 이후의 수축을 측정함으로써 수복물에서 미세 누출이나 수축응력이 어느 정도 나타날지 예측할 수 있다8). Strain gage는 합성수지 박막에 금속저항선을 일정한 방향으로 배열한 변위센서다. Strain을 측정하고자 하는 물체에 strain gage를 부착하면 물체의 변형에 따라 strain gage도 변형된다.
섬유 보강 복합레진에 사용되는 섬유 재료는 구성성분과 구성방향에 따라 어떤 종류들로 나눠지는가?
섬유 보강 복합레진은 우수한 기계적 성질과 심미성을 동시에 지녀 스플린트, 금관, 고정성 보철물 등 치과 수복용 재료로 광범위하게 이용될 수 있다4). 치과용 복합레진에 사용되는 섬유 재료는 구성성분에 따라 유리, 폴리에틸렌, 케블라, 탄소섬유 등으로 나뉘고 구성방향에 따라 단방향, 이방향, 다방향 등으로 나뉜다5). 사용된 섬유의 종류와 양도 중요하지만 섬유를 복합레진 내부에 어떻게 배열할 것인가도 수복 결과에 중요한 영향을 미친다6).
참고문헌 (12)
Giachetti L, Scaminaci Russo D, Bambi C, Grandini R. A review of polymerization shrinkage stress: current techniques for posterior direct resin restorations. J Contemp Dent Pract 7:79-88, 2006
Dyer SR, Lassila LV, Jokinen M, Vallittu PK. Effect of cross-sectional design on the modulus of elasticity and toughness of fiber-reinforced composite materials. J Prosthet Dent 94:219-226, 2005
Tezvergil A, Lassila LV, Vallittu PK. The effect of fiber orientation on the polymerization shrinkage strain of fiberreinforced composites. Dent Mater 22:610-616, 2006
Sakaguchi RL, Versluis A, Douglas WH. Analysis of strain gage method for measurement of post-gel shrinkage in resin composites. Dent Mater 13:233-239, 1997
Versluis A, Tantbirojn D, Douglas WH. Distribution of transient properties during polymerization of a lightinitiated restorative composite. Dent Mater 20:543-553, 2004
Lassila LV, Vallittu PK. The effect of fiber position and polymerization condition on the flexural properties of fiber-reinforced composite. J Contemp Dent Pract 5:14-26, 2004
Lee IB, Cho BH, Son HH, Um CM, Lim BS. The effect of consistency, specimen geometry and adhesion on the axial polymerization shrinkage measurement of light cured composites. Dent Mater 22:1071-1079, 2006
Sakaguchi RL, Wiltbank BD, Shah NC. Critical configuration analysis of four methods for measuring polymerization shrinkage strain of composites. Dent Mater 20:388-396, 2004
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