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문제 정의
- 티타늄-세라믹 보철물의 내구성은 티타늄과 세라믹의 강한 결합과 연관성이 있으며, Craig와 Powers는 티타늄과 세라믹의 강한 결합은 세라믹 소성 전 티타늄의 표면처리와 관계가 있음을 강조하였다[5]. 본 연구에서는 3종의 표면처리방법과 3종의 글레이징 온도변화에 따른 티타늄-세라믹 보철물의 결합강도와 색조재현성에 관해 분석하고자 하였다.
- 그러나 티타늄-세라믹 보철물의 색조재현성에 관한 연구로는 티타늄 표면 코팅 후 CIEL* a*, b*값을 비교하여 L* a*이 증가하였다는 보고[12]만이 있으며, 티타늄-세라믹 보철의 색조 개선을 위한 도재의 층의 두께, 소성횟수, 글레이징 온도 등에 관한 연구 보고는 거의 없는 실정이므로 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 티타늄의 표면처리방법과 저온용융도재의 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄-세라믹 보철물의 결합강도와 색조재현성에 미치는 영향을 분석하고자 한다.
제안 방법
- Ni-Cr 합금과 세라믹간의 전단결합강도 측정을 위한 시편은 가로 10㎜, 세로 10㎜, 두께 2㎜의 납형을 제작 하여 VeraBond를 사용하여 통법의 주조과정을 통하여 10개의 주조체를 제작하였고, 직경 50㎛의 산화알루미늄을 사용하여 샌드블라스팅한 다음 10분간 초음파 세척을 실시하고, 세라믹을 시편의 중앙부에 직경 5㎜, 높이 5㎜로 축성하여 소성하는 방법으로 제작하였고, 티타늄-세라믹 간 전단결합강도 측정을 위한 시편은 주조용 티타늄을 사용하여 로스트 왁스 주조법을 적용하여 정사각판형(10㎜×10㎜×0.5㎜)으로 주조한 다음, 3종류의 표면처리방법 즉 Al2O3(220㎛)를 0.6㎫으로 샌드 블라스팅을 실시하고 750℃에서 6분간 열처리를 실시후 티타늄 전용결합재를 도포하여 소성한 SB군과 샌드 블라스팅과 열처리 후 gold 코팅 처리하고 티타늄 전용 결합재를 도포하여 소성한 SGB군 그리고 샌드블라스팅과 열처리 후 TiN 코팅 처리하고 티타늄 전용결합재를 도포하여 소성한 STB군으로 분류하여 티타늄의 표면을 처리하고, 3종류의 글레이징 온도에 따라 720℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB1, SGB1, STB1 군으로, 770℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB2, SGB2, STB2 군으로, 810℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB3, SGB3, STB3 군으로 분류하여 세라믹을 시편의 중앙부에 직경 5㎜, 높이 5㎜로 축성하여 소성하는 방법으로 각 군당 10개씩 하여 90개를 제작하였다.
- 6㎫으로 샌드 블라스팅을 실시하고 750℃에서 6분간 열처리를 실시후 티타늄 전용결합재를 도포하여 소성한 SB군과 샌드 블라스팅과 열처리 후 gold 코팅 처리하고 티타늄 전용 결합재를 도포하여 소성한 SGB군 그리고 샌드블라스팅과 열처리 후 TiN 코팅 처리하고 티타늄 전용결합재를 도포하여 소성한 STB군으로 분류하여 티타늄의 표면을 처리하고, 3종류의 글레이징 온도에 따라 720℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB1, SGB1, STB1 군으로, 770℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB2, SGB2, STB2 군으로, 810℃에서 글레이징을 실시한 시편은 SB3, SGB3, STB3 군으로 분류하여 세라믹을 시편의 중앙부에 직경 5㎜, 높이 5㎜로 축성하여 소성하는 방법으로 각 군당 10개씩 하여 90개를 제작하였다. 그리고 색조 측정 시편은 전단결합강도 시편과 동일 형태와 표면처리법으로 준비하여 도재를 약 1㎜의 두께로 축성하고 소성 후 3종의 글레이징 온도로 소성하여 각 군당 10개씩 하여 90개를 제작하였다[표 2].
- 티타늄의 표면처리와 세라믹 소성 시 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄-세라믹 결합 시편의 색조의 변화를 관찰하기 위하여 색조 측정을 실시하였다. 색조 측정은 기계적 측색방법인 분광측색기(Easyshade compact, VITA, Germany)를 이용하였으며, 분광측색기는 측색전 색조의 기준조정(calibration)을 실시 후 측색을 실시하였다. .
- 색조측정 결과에서 표면처리방법에 따른 색조변화를 관찰하기 위하여 일반적인 글레이징 온도인 720℃에서 제작한 SB1시편과 SGB1시편 그리고 STB1시편을 분석하였다. 그 결과 CON시편이 SB1시편과 SGB1시편 그리고 STB1시편과 유의차(p<0.
- 표면처리와 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄 합금과 도재간의 결합력을 관찰하기 위하여 전단강도 측정 시험을 실시하였다. 전단강도 측정시험은 만능시험기 (MTS 858 Bionix Test system, USA.)에 전단력 측정 전용 jig를 이용하였으며, 하중은 1㎜/min의 속도를 가하여 하중을 취득하였다. 측정된 하중은 단면적으로 제 산하여 전단력으로 산출하였다.
- . 준비된 시편의 색조측정은 각 시편 당 10회를 위치를 달리하여 측색하였다. 측색결과는 분광측색기에서 CIE표색계 기준으로 산출되어 제시되는 △E 수치 결과를 취득하였다.
- 티타늄의 표면처리와 도재소성 시 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄-세라믹 결합 시편의 색조의 변화를 관찰하기 위하여 분광측색기를 이용하였다. 분광측색기는 CIE 표색계 기준의 △E값 측정하여 색조를 분석 하는 방법이다.
- 티타늄의 표면처리와 세라믹 소성 시 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄-세라믹 결합 시편의 색조의 변화를 관찰하기 위하여 색조 측정을 실시하였다. 색조 측정은 기계적 측색방법인 분광측색기(Easyshade compact, VITA, Germany)를 이용하였으며, 분광측색기는 측색전 색조의 기준조정(calibration)을 실시 후 측색을 실시하였다.
- 표면처리와 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄 합금과 도재간의 결합력을 관찰하기 위하여 전단강도 측정 시험을 실시하였다. 전단강도 측정시험은 만능시험기 (MTS 858 Bionix Test system, USA.
대상 데이터
- 실험재료로는 도재용착용 합금으로는 대조군으로 사용한 비 귀금속 합금인 VeraBond(Aalbadent, USA)와 시험군으로 주조용 티타늄(Dentaurum, Tritan, Germany)를사용했으며, 도재용착용 세라믹은 대조군인 비 귀금속 합금은 Vintage(Shofu. Japan)을 사용하였으며 시험군인 티타늄은 전용 저온 용융도재인 Triceram (Esprident -Dentaurum, Germany)을 사용하였다[표 1].
데이터처리
- 실험결과 자료는 P=0.05 유의수준으로 통계프로그램 (SPSS Inc., ver 17.0k)을 이용하여 집단 간의 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시 후 사후검정분석 (Scheffe)을 실시하였다.
성능/효과
- 이러한 결과는 SB군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L값의 감소와 △a, △b 값의 증가로 인하여ΔE값인 색조가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. SGB 군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L, △a, △b 값의 증가로 인하여 색조도 증가하는 것을 관찰할 수 있으며, SGB1시편에서는 △a, △b값이 SGB2시편과 SGB3시편에 비하여 낮아 색조 또한 차이가 있는 것으로 관찰되었다. STB군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L값의 증가가 관찰되었지만, △a값의 불규칙 적인 감소와 △b값의 불규칙한 변화로 인하여 색조의 변화 또한 불규칙적인 변화가 있는 것으로 관찰되었다.
- SGB 군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L, △a, △b 값의 증가로 인하여 색조도 증가하는 것을 관찰할 수 있으며, SGB1시편에서는 △a, △b값이 SGB2시편과 SGB3시편에 비하여 낮아 색조 또한 차이가 있는 것으로 관찰되었다. STB군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L값의 증가가 관찰되었지만, △a값의 불규칙 적인 감소와 △b값의 불규칙한 변화로 인하여 색조의 변화 또한 불규칙적인 변화가 있는 것으로 관찰되었다.
- 그 결과 CON시편이 SB1시편과 SGB1시편 그리고 STB1시편과 유의차(p<0.05)를 관찰할 수 있으며, SB1시편은 SGB1시편과 STB1시편과 유의차 (p<0.05)를 관찰할 수 있었다.
- 색조관찰 결과 글레이징 온도가 높아질수록 명도(Δ L)가 높아져 티타늄의 처리에 의한 표면의 색조가 티타늄-도재의 색조에 양향을 미치게 된다. 그래서 합금의 표면의 색상이 밝은 SGB군의 글레이징 온도가 높은 SGB3시편이 색조가 우수하며, SB군에서 글레이징 온도가 높아져 합금의 어두운 산화물의 확산이 야기되지 않는 SB1시편의 색조가 우수한 것으로 평가된다.
- 05)가 없어 유사한 결합강도를 가지는 것으로 판단된다. 그리고 720℃에서 글레이징 처리한 시편들의 표면처리방법에 따른 결합강도를 비교한 결과, TiN 코팅 처리한 STB1시편이 가장 높게 나타났으며, 전용결합재를 사용한 SB1시편, gold 코팅 처리한 SGB1시편 순으로 나타났다.
- 글레이징 온도에서는 글레이징 온도가 770℃인 시편들이 720℃에서 글레이징을 실시한 시편들에 비하여 결합력이 증가하는 것으로 관찰되었으며, 810℃에서 글레이징을 실시한 시편들에서는 결합력이 감소하는 것으로 관찰되었다. 이와 같은 결과는 800℃이하에서 양질의 점착성 산화물 층이 형성되며, 800℃이상에서는다공성 산화물 층이 형성되어 접착성이 나쁘다는 보고와 특히 750℃에서는 치밀하고 점착성이 강한 산화물 층을 형성하여 결합강도가 강하다는 보고와 일치한다[15].
- 색조 측정 결과 대조군(CON)으로 설정한 Ni-Cr합금의 △E값은 13.13(±0.61)로 측정되었다.
- 색조측정 결과에서 각 시편의 글레이징 온도에 따른 색조 변화는 SB군에서 SB1시편이 SB2시편과 SB3시 편과 유의차(p<0.05)가 있는 것으로 분석되었다.
- 05)가 없는 것으로 분석되었다. 이 결과로 글레이징 온도가 770℃인 시편들이 720℃에서 글레이징을 실시한 시편들에 비하여 결합강도가 증가하였으며, 810℃에서 글레이징을 실시한 시편들에서는 결합강도가 감소하는 것으로 관찰되었다.
- 이러한 결과는 SB군에서는 글레이징 온도가 증가함에 따라 △L값의 감소와 △a, △b 값의 증가로 인하여ΔE값인 색조가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.
- 61))과 유사한 색조를 가지는 시편은 SB1시편과 SGB3시편이동일한 색조로 판단되며, 다른 시편들의 색조는 차이가 나는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 티타늄 표면을 전용결합재로 처리하고 720℃에서 글레이징 한 시편과 티타늄 표면을 gold 코팅 처리하고 810℃에서 글레이징한 시편이 색조재현이 우수한 것으로 판단된다.
- 이상의 결과를 대조군(CON)을 기준으로 통계 분석한 결과 SB1시편, SGB1시편, SGB2시편, SGB3시편, STB3시편과 유의차(p0.05)가 없어 유사한 결합강도를 가지는 것으로 판단된다.
- 일반적인 표면처리 방법의 시편인 SB1시편은 CON시편과 유사한 △a, △b값을 가지나 △ L값이 낮아 색조의 차이가 있는 것을 관찰할 수 있으며, gold 코팅 처리한 SGB1시편은 CON시편에 비하여Δa값이 높으나 ΔL, Δb값이 낮아 색조의 차이가 있는 것을 관찰할 수 있었다.
- 전용결합재를 사용한 SB1시편은 CON시편과 유사한 △a, △b값을 가지나△L값이 낮아 색조의 차이가 있는 것을 관찰할 수 있었으며, gold 코팅 처리한 SGB1시편은 CON시편에 비하여 Δa값이 높으나 ΔL, Δb값이 낮아 색조의 차이가 있는 것을 관찰할 수 있었다.
- 티타늄과 세라믹의 전단결합강도를 측정한 결과, 표면처리방법에서는 TiN 코팅 처리한 STB1시편이 가장 높게 나타났으며, 전용결합재를 사용한 SB1시편, gold 코팅 처리한 SGB1시편 순으로 나타났다. 이와 같은 결과는 코팅과 전용결합재를 사용한 군이 결합강도가 높았다는 보고[3][13][14]와 일치한다.
- 표면처리와 글레이징 온도 변화에 따른 티타늄과 세라믹간의 결합강도를 관찰한 결과, 전용결합재를 사용하고 770℃에서 글레이징한 SB2시편이 35.55(±9.14)㎫ 로 가장 높게 나타났으며, Ni-Cr합금의 CON시편 (32.77(±4.31)㎫), 전용결합재를 사용하고 810℃에서 글레이징한 SB3시편(30.35(±6.80)㎫), TiN 코팅하고 770℃에서 글레이징한 STB2시편(26.72(±1.07)㎫), TiN 코팅하고 720℃에서 글레이징한 STB1시편(24.08 (±1.27)㎫), 전용결합재를 사용하고 720℃에서 글레이징한 SB1시편(20.82(±1.31)㎫), gold 코팅하고 770℃에서 글레이징한 SGB2시편(19.50(±0.65)㎫), TiN 코팅하고 810℃에서 글레이징한 STB3시편(18.84(±2.58)㎫), gold 코팅하고 720℃에서 글레이징한 SGB1시편 (17.30(±2.11)㎫), gold 코팅하고 810℃에서 글레이징한 SGB3시편(7.89(±4.56)㎫) 순으로 나타났다[그림 1].
후속연구
- 이와 같은 결과는 800℃이하에서 양질의 점착성 산화물 층이 형성되며, 800℃이상에서는다공성 산화물 층이 형성되어 접착성이 나쁘다는 보고와 특히 750℃에서는 치밀하고 점착성이 강한 산화물 층을 형성하여 결합강도가 강하다는 보고와 일치한다[15]. 이상의 결과에서 글레이징 온도를 720℃가 아닌 770℃로 50℃ 높이는 방법도 고려해 볼 필요가 있다고 생각된다.
- 이와 같은 결과는 코팅과 전용결합재를 사용한 군이 결합강도가 높았다는 보고[3][13][14]와 일치한다. 이상의 결과에서 티타늄과 세라믹의 결합강도를 증가시키기 위해서는 gold 코팅보다는 TiN 코팅이 바람직하고, 전용결합재사용과 TiN 코팅과는 유의차가 없는 것으로 나타나 코팅방법을 사용하지 않고 전용결합재만 사용하는 방법도 고려해 볼 필요가 있다고 판단된다.
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