대한치과보존학회지 : Vol. 34, No. 5, 29 광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 김민호 이인복 * 서울대학교치의학대학원치과보존학교실 ABSTRACT THE CHANGE OF THE INITIAL DYNAMIC VISCO-ELASTIC MODULUS OF COMPOSITE RESINS DURING LIGHT POLYMERIZATION Min-Ho Kim, In-Bog Lee* Department of Conservative Dentistry, School of Dentistry, Seoul National University The aim of this study was to measure the initial dynamic modulus changes of light cured composites using a custom made rheometer. The custom made rheometer consisted of 3 parts: (1) a measurement unit of parallel plates made of glass rods, (2) an oscillating shear strain generator with a DC motor and a crank mechanism, (3) a stress measurement device using an electromagnetic torque sensor. This instrument could measure a maximum torque of 2Ncm, and the switch of the light-curing unit was synchronized with the rheometer. Six commercial composite resins [Z-1 (Z1), Z-25 (Z2), Z-35 (Z3), DenFil (DF), Tetric Ceram (TC), and Clearfil AP-X (CF)] were investigated. A dynamic oscillating shear test was undertaken with the rheometer. A certain volume (14.2 mm 3 ) of composite was loaded between the parallel plates, which were made of glass rods (3 mm in diameter). An oscillating shear strain with a frequency of 6 Hz and amplitude of.579 rad was applied to the specimen and the resultant stress was measured. Data acquisition started simultaneously with light curing, and the changes in visco-elasticity of composites were recorded for 1 seconds. The measurements were repeated 5 times for each composite at 25±.5. Complex shear modulus G*, storage shear modulus G', loss shear modulus G" were calculated from the measured strain-stress curves. Time to reach the complex modulus G* of 1 MPa was determined. The G* and time to reach the G* of 1 MPa of composites were analyzed with One-way ANOVA and Tukey s test (α=.5). The results were as follows. 1. The custom made rheometer in this study reliably measured the initial visco-elastic modulus changes of composites during 1 seconds of light curing. 2. In all composites, the development of complex shear modulus G* had a latent period for 1~2 seconds immediately after the start of light curing, and then increased rapidly during 1 seconds. 3. In all composites, the storage shear modulus G' increased steeper than the loss shear modulus G" during 1 seconds of light curing. 4. The complex shear modulus of Z1 was the highest, followed by CF, Z2, Z3, TC and DF the lowest. 5. Z1 was the fastest and DF was the slowest in the time to reach the complex shear modulus of 1 MPa. [J Kor Acad Cons Dent 34(5):45-459, 29] Key Words: Light cured composites, Visco-elastic *Corresponding Author: In-Bog Lee Department of Conservative Dentistry School of Dentistry, Seoul National University 275-1 Yeongeon-Dong, Jongno-Gu, 11-768, Korea Tel : 82-2-272-3953 Fax : 82-2-272-3859 E-mail : inboglee@snu.ac.kr modulus, Rheometer, Dynamic oscillating shear test, Complex shear modulus - Received 29.5.6., revised 29.6.18., accepted 29.7.9.- 45
광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 Ⅰ. 서론 광중합복합레진은현재그심미적인특성과물성의향상에따라아말감및금인레이의대체재료로서점점더사용범위가넓어지고있다. 그러나광중합복합레진의중합수축은재료가도입되었을때부터문제가되어왔으며, 그로인해미세파절, 수복물과치아접착계면의분리, 술후과민증, 수복물의탈락및이차우식의위험등이초래될수있다 1). 복합레진의중합수축은수축응력을초래하며, 그크기는여러가지요인들에의해영향을받는다. 레진기질의종류 2,3), 무기질필러의함량 4), 반응개시제혹은억제제의농도 5), 재료의점탄성 6), 와동의기하학적형태 7), 및광조사방법 8) 등이복합레진의중합수축응력에영향을주는것으로알려져있다. 중합반응이진행됨에따라복합레진의중합수축과탄성계수는증가하며, 중합수축응력은중합수축량과탄성계수의복합적인작용으로나타난다. 광중합이시작되면, 반응개시제를통해형성된자유라디칼에의해레진단량체의이중결합이열려다른단량체와함께단일결합을이루며, 짧은시간내에사슬을성장시켜선형다량체를만들게된다. 이때두개이상의선형사슬이교차결합을통해서로얽혀있는형태의중합체를형성하게되고, 이에따라복합레진의탄성계수가증가하게된다 9). 탄성계수는응력과변형의비율로정의되며, 인장또는전단시험으로얻은응력 - 변형그래프의기울기로구할수있다. 복합레진의탄성계수는광중합에의한중합수축량과함께수축응력발현에있어서중요한역할을한다. 광중합초기에는중합수축이일어나더라도복합레진내의분자이동에의한흐름성을통해어느정도수축응력의해소가가능하다. 그러나중합이진행됨에따라중합수축과함께복합레진의탄성계수는급격히증가하며초기의점성흐름을보이던상태에서점차흐름성을상실하 고고체의성질을띠게되는 gel point 에이르게된다 7,9,1). 일단젤화점에이르게되면, 고분자내의흐름은더이상일어나지않아응력의해소가불가능해진다. 따라서복합레진의중합과정중초기에일어나는탄성계수의증가속도와그절대값의크기는중합수축응력의역학을이해하는데매우중요하다. 중합수축의측정에대한연구는많은연구자들에의해행해져온반면, 중합과정중탄성계수를측정하는연구는매우드물다. 그이유는광중합개시후일어나는탄성계수의변화속도가매우빠르고그변화의폭이매우커기존의측정장치로는광중합초기복합레진의탄성계수를측정하기가어렵기때문이다. 몇몇연구자들이 1,1-14) UTM (Universal Testing Machine), DMA (Dynamic Mechanical Analysis), 초음파 (Ultrasonic evaluation), 굴곡진동 (Flexural vibration) 등을이용하여광중합후복합레진의탄성계수를측정하였으나, 이들은모두 4.6~3 분사이의측정값으로광중합초기에급격히증가하는탄성계수값의변화를보여주지는못하였다. 본연구의목적은새로개발한점탄성측정기를사용하여수종의광중합복합레진의초기동적점탄성변화를측정, 비교하고자하는것이다. 1. 실험재료 Ⅱ. 실험재료및방법 본실험에서는시판중인 6 종의광중합복합레진을사용하였다. 상품명과구성성분및제조회사는 Table 1 과같다. 복합레진의광중합에사용한광조사기는 VIP Junior (Bisco Inc., Schaunmburg, IL, USA) 였으며, 광강도는 6 mw/cm 2 였다. Table 1. Composite resins used in this study. Material LOT No. Resin Matrix Filler contents (wt%) Manufacturer Filtek Z-1 6CK Bis-GMA, TEGDMA 85 3M ESPE, St. Paul, MN, USA Filtek Z-25 6XC Bis-GMA, Bis-EMA, UDMA 82 3M ESPE, St. Paul, MN, USA Filtek Z-35 6EP Bis-GMA, Bis-EMA, UDMA 82 3M ESPE, St. Paul, MN, USA DenFil DF795622 Bis-GMA, TEGDMA 8 Vericom, Anyang, Korea Tetric Ceram K14249 Bis-GMA, TEGDMA 79 Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein Clearfil AP-X 951A Bis-GMA, TEGDMA, UDMA 89 Kuraray Co., Tokyo, Japan 451
대한치과보존학회지 : Vol. 34, No. 5, 29 2. 실험방법 1) 점탄성측정기의개발과동작원리본연구에사용된점탄성측정기는세부분으로구성되었다. 첫째, 시료가놓여지는 parallel plates; 둘째, DC 모터와크랭크 (crank) 기구로이루어진회전진동전단변형을발생시키는부분 ; 셋째, 전자기적토크센서 (electromagnetic torque sensor) 를이용한응력측정부분으로구성되었다 (Figure 1). 점탄성측정기의 DC 모터에의해사인곡선형태의회전전단변형이발생되면크랭크에의해직경 3 mm 유리막대로제작된 parallel plate 에변형이가해진다. 이변형값은입력막대에부착된 LVDT (Linear Variable Differential Transformer) 에의해측정되었다. 직경 3 mm 유리막대로구성된 parallel plates 사이의 2 mm 틈에위치한복합레진이광중합되면서, 증가하는탄성계수에의해전단응력 (shear stress) 이아래쪽유리막대로전해지게된다. 이전단응력은아래쪽유리막대와연결된토크센서를회전시켜원래위치에서벗어나게하고, 그위치는광다이오드에의해감지된다. 이신호는서보증폭기에입력되고, 서보증폭기는토크센서의코일에전류를흘려원래위치를벗어난토크센서를재위치시키는되먹임기전 (feedback mechanism) 이일어난다 (Figure 2). 이때코일에흐르는전류는토크에정비례하고, 전류를전압으로바꾸어컴퓨터에입력하면전단변형 - 토크곡선을얻을수있다. 본점탄성계측기는최대 2 Ncm 의토크를측정할수있으며, 광중합기의스위치는컴퓨터와연동하여데이터획득을시작할때동시에켜지도록하였다. 2) 광조사시복합레진의탄성계수변화의측정직경 3 mm 인유리막대를 diamond disk 를사용하여 9 로절단하였다. 이렇게제작한 parallel plates 의단면을 5 μm 크기의산화알루미늄 (Al 2 O 3 ) 분말을이용해 sand-blasting (Basic Mobil, Renfert, Hilzingen, Germany) 후 silane (Porcelain Primer, Bisco Inc., Schaunmburg, IL, USA) 처리하였다. Parallel plates 사이의 2 mm 공간에 14.2 mm 3 의복합레진을적용시킨후, 6 Hz 의진동수와.579 rad 의진폭으로진동형전단변형을가하였다. 광중합기를위치시키고스위치를켜면광중합이시작되면서동시에측정이시작된다. 변위및토크센서로부터의출력전압은데이터획득장치 (USB- 69, National instrument, Mopac Expwy, Austin, TX, USA) 와같은회사의소프트웨어 Labview 7.1 로작성된데이터획득프로그램을사용하여컴퓨터에저장되었다. 1 데이터 / 초의비율로 1 초동안의점탄성변화를측정하였다. 각복합레진에대해 5 회반복하여측정하였고측정온도는 25±.5 였다. 측정된변형 - 응력곡선으로부터복소전단탄성계수 G*, 저장전단탄성계수 G', 손실전단탄성계수 G" 를구하였고 G* 가 1 MPa 에이르는시간을측정하였다. 3) 이론적배경동적회전진동전단실험 (Dynamic oscillatory shear test) 물체의점탄성변화를측정하기위해서는, 물체에사인곡선형태의변형을가하고그결과나타나는응력을측정한다. 이상적인탄성체는응력과변형의위상이동일하고, 이 Figure 1. Configuration of the custom made rheometer. Figure 2. Circuit diagram of the instrument. 452
광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 상적인점성체는응력과변형사이에 9 의위상차가발생한다. 복합레진과같은점탄성물체는 -9 사이의위상차를보이며이는재료의중요한물성값이다. 재료에진동수 ω 의전단변형을가했을때응력과변형은다음과같이표현된다 15). 전단변형 γ(t) = γ sinωt 응력 τ(t) = τ sin(ωt + δ) 여기에서 δ 는응력과변형사이의위상각 (phase angle) 또는위상지연 (phase lag) 이다. 이식으로부터두가지계수를정의할수있다. G' = τ cos δ = G cos δ γ G" = τ sin δ= G sin δ γ G' 은변형과응력사이에위상차가없어에너지손실이없는탄성계수로서전단저장탄성계수 (shear storage modulus) 라고하고, G" 은위상차가 π/2 로에너지손실이있는전단손실탄성계수 (shear loss modulus) 라고한다. 저장탄성계수는재료의탄성성분을나타내며, 손실탄성계수는재료의점성성분을나타낸다 (Figure 3). 다른표현으로복소수를사용하여다음과같이표현할수있다 16,17). γ(t) = γ e i(ωt) τ(t) = τ e i(ωt+δ) G* = τ(t) = τ τ ei δ= (cosδ+ isinδ) γ(t) γ γ = G' + ig" 여기서 G' 과 G" 은각각실수전단탄성계수 (real shear modulus) 와허수전단탄성계수 (imaginary shear modulus) 라고한다 (Figure 4). G* 는복소전단탄성계수 (complex shear modulus) 라고하며, 그크기는다음과같다. τ = G* = (G') 2 +(G") 2 γ 원판-원판점도계 (Parallel plate rheometer) 복합레진과같은페이스트 (paste) 형태의재료에전단변형을가하고, 나타나는응력을측정하기위해 Figure 5과같은회전진동형원판을가진점도계를사용한다. 두원판사이에복합레진을넣고아래쪽원판을회전시켜재료에전단변형을가하고위쪽원판에서는전단응력을측정한다. 아래쪽원판에각속도 ω의회전진동전단변형을주었을때, 위쪽원판에작용하는토크 T는반지름 r의각지점에서의토크값의합으로나타난다. R T = r Force R = r (Stress Area) R = r (G γ)(2 πrdr) R = r ( G rω )(2πrdr) h =2πG ω R r3 dr = ω πgr h 4 2h T : torque (N m), R : 평판의지름 (m), G : 복합레진의전단탄성계수 (Pa), ω: 회전각속도 (radian), h : 평판사이의거리 (m) Figure 3. The relationship among shear strain γ(t), stress τ (t), and phase angle δin a dynamic oscillatory test. Figure 4. The relationship among storage (real) modulus G', loss (imaginary) modulus G", and phase angle δin a complex plane. 453
대한치과보존학회지 : Vol. 34, No. 5, 29 따라서전단탄성계수 (shear modulus) 는다음과같다. G = 2T h πωr 4 3. 통계분석 Figure 5. Parallel plate geometry. 각재료의복소전단탄성계수 G* 와 1 MPa 에이르는시간에대해일원분산분석 (One-way ANOVA) 과사후검정 (Tukey 검정 ) 을시행하였다 (α=.5). a b c d e f Figure 6. Representative strain-stress curves of composites during light curing as a function of time. a. Z-1. b. Z-25. c. Z-35. d. DenFil. e. Tetric Ceram. f. Clearfil. 454
광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 Ⅲ. 결과 광중합이진행됨에따른각복합레진의초기 1 초간변위및토크센서로부터의출력전압은 Figure 6. a f 에나타내었다. 모든복합레진은광조사개시후 1~2 초의불응기 (latent phase) 를지난다음급격한전단탄성계수의증가를보였으며 (Figure 7), 손실전단탄성계수보다저장전단탄성계수의높은증가를보였다 (Figure 8, 9). 광중합시 작 1 초후복소전단탄성계수는 15.3~563.7 MPa 로, Z-1, Clearfil, Z-25, Z-35, Tetric Ceram, DenFil 순이었으며, DenFil 과 Tetric Ceram 을제외한모든경우에통계적으로유의한차이를나타내었다 (Table 2, Figure 7). 복소전단탄성계수가 1 MPa 에도달하는시간은재료마다차이를보였으며, Z-1 이 2.55 초로가장빨랐고 DenFil 이 4.6 초로가장느렸다 (Table 2, Figure 1). 6 Complex medulus vs Time 6 Storage medulus vs Time Complex Modulus. G*[MPa] 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Time (S) Figure 7. Complex modulus (G*) of composites as a function of time. Storage Modulus. G [MPa] 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Time (S) Figure 8. Storage modulus (G') as a function of time. Loss medulus vs Time Time at Complex medulus of 1 MPa 6 4.5 Loss Modulus. G [MPa] 5 4 3 2 1 Time (s) 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Time (S) Z1 Z2 Z3 DF TC CF Figure 9. Loss modulus (G") as a function of time. Figure 1. Time to reach the complex modulus of 1 MPa. Table 2. Time to reach G* of 1 MPa, G* and Loss tangent of composites at 2 s and 1 s. Composites Time(s) to reach Complex modulus (MPa) Loss Tangent G* of 1 MPa 2 s 1 s 2 s 1 s Z-1 2.55 (.13) a 2.17 563.7 (45.7) a.64.32 Z-25 2.7 (.7) b 1.56 399.6 (15.7) c.77.47 Z-35 2.81 (.17) b 1.99 344.8 (3.1) d.74.47 DenFil 4.6 (.8) e.3 15.3 (7.5) e -.57 Tetric Ceram 3.94 (.12) d.56 161.9 (14.2) e -.58 Clearfil 3.18 (.4) c 1.75 482.5 (25.8) b -.42 * Same superscripts in the column means no statistical significant difference. 455
대한치과보존학회지 : Vol. 34, No. 5, 29 Ⅳ. 총괄및고찰 복합레진의중합반응에따른점탄성변화는임상적으로매우중요하다. 중합수축량과더불어탄성계수의증가는중합수축응력을야기하기때문이다. 복합레진의광중합중의점탄성변화측정은 UTM 1), DMA 11), Grindo-Sonic measurement 18) 를사용한방법까지여러실험방법을통해시도되었다. 그러나이런여러실험방법에도불구하고광중합초기의급속히변화하는탄성계수의측정값을제시한보고는없었다. 일반적인점도계를사용하여광중합복합레진의중합과정중변화하는점탄성을측정할경우, 시료를적용하는 geometry 부분이너무커서정확한측정이어렵다. 본연구에서직접제작하여사용한점탄성측정기에서는직경 3 mm 의유리막대를사용함으로써복합레진중합시점탄성의변화를표준오차가평균의 1/1 이내로신뢰성있게측정할수있었다. 이장치에연결된토크센서의최대측정치제한때문에광중합이계속진행됨에따라증가하는 1 초이후의높은전단탄성계수값은측정할수없었다. 그러나이장치는다른점탄성측정기가측정하지못하는광중합초기의급격한탄성계수의변화를측정할수있었다. 시판되고있는점탄성측정기중하나인 AR2 (TA Instruments, New Castle, Delaware, USA) 의경우, 탄성계수를 9 MPa 까지측정할수있지만최소측정시간간격이 1.1 초이상으로그사이의세밀한변화를측정할수는없다. 광중합시복합레진의점탄성변화를신뢰성있고정확하게측정하기위해서는전단변형량 (strain amplitude) 이커야한다. 그러나전단변형량이커지면, 중합이진행됨에따라발생하는토크값도역시커지므로토크센서의측정범위를금방넘어서게된다. 또한중합이진행되면서굳어가는시편에큰전단변형을가하면측정중시편내부의파절이발생할수도있다. 본연구에서사용한점탄성측정기는최대한의감도 (sensitivity) 를유지하면서시편이파절되지않을정도의변형을줄수있도록, 시행착오를거쳐.579 rad 의전단변형을가하도록설계되었다. 본연구에서광중합초기 1 초동안, 모든복합레진은탄성계수의급격한증가를보였다. 이것은광중합이시작됨에따라레진단량체의이중결합이단일결합으로바뀌며다량체로전환되고, 서로교차결합을이루며급속히굳어지는것을의미한다. 일반적으로복합레진의중합후탄성계수는최종적으로 7 16 GPa 정도이며 1,1,11), 본연구에따르면광중합 1 초후에는 15 6 MPa 값에도달하게된다. 모든복합레진에서광중합개시후 1~2 초간의지연기 (latent period) 를보였으며, 이것은점탄성측정기의토크센서가갖는감도를넘어서측정가능한수준이될때까지어느정도의점도 (viscosity) 가필요하기때문인것으로생 각된다. 모든복합레진에서저장전단탄성계수가손실전단탄성계수보다급격히증가하였으며, 이는광중합초기 1 초이내에복합레진이점성도증가하지만빠른속도로탄성체로변화하는것을의미한다. 광중합 1 초후복소전단탄성계수값에서, DenFil 과 Tetric Ceram 은다른복합레진에비해낮은값을보였다. 일반적으로필러의함량이증가할수록탄성계수는증가하는것으로알려져있다 6,19,2). 하지만 DenFil 과 Tetric Ceram 은 Z-25, Z-35 과비교하여필러의함량은유사하였다. 필러의함량뿐만아니라레진기질의조성, 중합개시제의농도에의해서도복합레진의중합률과그에따른점탄성이변할수있다 5,21). 같은회사제품인 Z-1 과 Z-25, Z-35 을비교해볼때, Z-1 에비해 Z-25 과 Z-35 은필러량도적고, TEGDMA 대신분자량이더큰 Bis-EMA 와 UDMA 의첨가에의해, 같은무게당중합에참여하는이중결합의수가작아교차결합의빈도가감소하여낮은전단탄성계수를보인다고추측해볼수있다. 복소전단탄성계수가 1 MPa 이되는데까지걸린시간은 DenFil 이가장느렸고 Z-1 이가장빨랐다. Z-1 은다른연구에서도알려진바와같이 6,8,22) 탄성계수가매우높고반응속도역시빨라큰중합수축응력을유발할수있음을의미한다. 중합초기탄성계수가높고빠르게증가할수록 gel point 에이르는시간도빨라흐름성에의한수축의해소가어려워지기때문이다. 복합레진의조성에있어, 무기질필러의함량이증가하면중합수축량은감소하지만탄성계수는증가한다 4). Kleverlaan 등 6) 은중합수축량과탄성계수, 중합수축응력을측정한실험에서, 필러함량이증가할수록중합수축량은감소하지만중합수축응력이중합수축량에만의존하지는않는다고하였다. 중합수축응력에는탄성계수가함께작용하게되며이때와동의 compliance 가중요하게작용한다. 서등 23) 은응력측정장치의 compliance 에따라측정되는중합수축응력의값이달라질수있음을지적하였다. 따라서중합수축응력이중합수축량혹은탄성계수중어느요인에의해더큰영향을받을지는상황에따라달라지게되며, 그값을예측하기란매우어렵다. 일반적으로는측정장치의 compliance 가큰경우는중합수축량이, compliance 가배제된경우는탄성계수가중합수축응력에더큰영향을주는것으로알려져있다 22,23). 복합레진은광중합초기 1 초동안급격한탄성계수의증가를보이며, 각제품에따라그크기와변화의속도에있어큰차이가있음을알수있었다. 임상적으로중요한중합수축응력은일정시간구간에서중합수축에의한변형율과그구간에서의탄성계수를곱한값을전시간동안에대해합한값이다. 복합레진의중합이진행됨에따라중합수축량과 456
광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 탄성계수모두변화하므로단순히최종중합수축률과탄성계수의곱만으로중합수축응력을예측하는것은타당하지못하다. 실제로는광조사를시작한순간부터시간의흐름에따라, 각시점에서의측정된탄성계수에각시점에서의중합수축에의한시편두께의변화량을곱하면각시점에서증가된수축응력이되며, 이를초기시간부터최종측정시간까지모두더해준값이실제로시편에누적되는중합수축응력이된다. 이를수식으로나타내면다음과같다. t σ= (ESpecific_Time dεspecific_time_segment) σ: 중합수축응력, E : 특정시점에서의전단탄성계수, dε: 특정시간구간에서의수축량 따라서중합수축응력값을예측하기위해서는중합수축량뿐만아니라빠르게변하는초기탄성계수의값을구하는것이매우중요하다 23,24). 본연구에서측정한탄성계수는전단탄성계수로서, 실제임상에서와동내에나타나는응력은주로수축에의한인장응력이기때문에인장탄성계수가전단탄성계수보다중요하다. 일반적으로인장탄성계수는전단탄성계수의 2~3 배로알려져있으므로, 본연구에서사용된복합레진의광조사 1 초후예측되는인장탄성계수는최대 45.9~1691 MPa (.45~1.7 GPa) 정도에이를것으로보인다. 추후복합레진을구성하는레진기질의종류와배합, 무기질충전재의종류와함량, 중합개시제의변화및광조사강도와모드의차이가탄성계수의발현에미치는영향에대한연구가행해져야할것으로사료된다. 또한복합레진의중합수축량과더불어탄성계수변화의크기와속도가중합수축응력의생성에미치는정확한기전에대한이해와연구가필요할것으로사료된다. Ⅴ. 결론 광중합복합레진의중합초기 1 초동안의점탄성변화를관찰하여다음과같은결론을얻었다. 1. 본연구를위해제작한점탄성측정기는광중합복합레진의중합초기 1 초동안의동적점탄성변화를신뢰성있게측정할수있었다. 2. 모든복합레진은광조사개시후 1~2 초의불응기를지난다음급격한전단탄성계수의증가를보였다. 3. 모든복합레진은광중합 1 초간손실전단탄성계수보다저장전단탄성계수의높은증가를보였다. 4. 광중합초기 1 초후복소전단탄성계수값은 15.3~563.7 MPa 로, Z-1 이가장높았고, 그다음 Clearfil, Z-25, Z-35, Tetric Ceram, DenFil 의순이었다. 5. 복소전단탄성계수가 1 MPa 에이르는시간은 Z-1 이 2.55 초로가장빨랐고, DenFil 이 4.6 초로가장느렸다. 참고문헌 1. Dauvillier BS, Feilzer AJ, De Gee AJ, Davison CL. Visco-elastic parameters of dental restorative materials during setting. J Dent Res 79(3):818-823, 2. 2. Guggenberger R, Weinmann W. Exploring beyond methacrylates. Am J Dent 13:82-84, 2. 3. Ellakwa A, Cho N, Lee IB. The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites. Dent Mater 23:1229-1235, 27. 4. Labella R, Lambrechts P, Van Meerbeek B, Vanherle G. Polymerization shrinkage and elasticity of flowable composites and filled adhesives. Dent Mater 15:128-137, 1999. 5. Braga RR, Ferracane JL. Contraction stress related to degree of conversion and reaction kinetics. J Dent Res 81:114-118, 22. 6. Kleverlaan CJ, Feilzer AJ. Polymerization shrinkage and contraction stress of dental resin composites. Dent Mater 21:115-1157, 25. 7. Feilzer AJ, De Gee AJ, Davison CL. Setting stress in composite resin in relation to configuration of the restoration. J Dent Res 66:1636-1369, 1987. 8. Charton C, Colon P, Pla F. Shrinkage stress in lightcured composite resins: Influence of material and photoactivation mode. Dent Mater 23:911-92, 27. 9. Odian G. Principles of polymerization. 3rd Ed, p. 216-226, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1991. 1. Sakaguchi RL, Shah NC, Lim BS, Ferracane JL, Borgersen SE. Dynamic mechanical analysis of storage modulus development in light-activated polymer matrix composites. Dent Mater 18:197-22, 22. 11. Mesquita RV, Axmann D, Geis-Gerstorfer J. Dynamic visco-elastic properties of dental composite resins. Dent Mater 22:258-267, 26. 12. Helvatjoglu-Antoniades M, Papadogiannis Y, Lakes RS, Dionysopoulos P, Papadogiannis D. Dynamic and static elastic moduli of packable and flowable composite resins and their development after initial photo curing. Dent Mater 22:45-459, 26. 13. Nakayama WT, Hall DR, Grenoble DE, Katz JL. Elastic properties of dental resin restorative materials. J Dent Res 53:1121-1126, 1974. 14. Braem M, Lambrechts P, Van Doren V, Vanherle G. The impact of composite structure on its elastic response. J Dent Res 65:648-653, 1986. 15. Lee IB, Son HH, Um CM. Rheologic properties of flowable, conventional hybrid, and condensable composite resins. Dent Mater 19:298-37, 23. 16. Lee IB, Cho BH, Son HH, Um CM. Rheological characterization of composites using a vertical oscillation rheometer. Dent Mater 23:425-432, 27. 17. 서희연, 이인복. 치과용복합레진의중합전 slumping resistance 와점탄성. 대한치과보존학회지 33:235-245, 28. 18. Braem M, Lambrechts P, Vanherle G, Davidson CL. Stiffness increase during the setting of dental compos- 457
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대한치과보존학회지 : Vol. 34, No. 5, 29 국문초록 광중합복합레진의중합초기동적점탄성의변화 김민호 이인복 * 서울대학교치의학대학원치과보존학교실 본연구의목적은새로개발한점탄성측정기를사용하여수종의광중합복합레진의초기동적점탄성변화를측정하는것이다. 본연구에사용된점탄성측정기는세부분으로구성되었다. 첫째, 시편이놓여지는 parallel plates; 둘째, DC 모터와크랭크로이루어진회전진동전단변형 (Oscillatory shear strain) 을발생시키는부분 ; 셋째, 전자기적토크센서를이용한응력측정부분으로구성되었다. 본점탄성측정기는최대 2 Ncm 의토크를측정할수있으며, 광중합기의스위치는컴퓨터와연동하여데이터획득을시작할때동시에켜지도록하였다. 본연구에서는시판중인 6 종의광중합복합레진 [Z-1 (Z1), Z-25 (Z2), Z-35 (Z3), DenFil (DF), Tetric Ceram (TC), Clearfil AP-X (CF)] 을사용하였다. 점탄성측정기를사용하여동적회전전단실험을시행하였다. 직경 3 mm 인유리막대로구성된 parallel plates 사이에 14.2 mm 3 의복합레진을적용시켰으며, 6 Hz 의진동수와.579 rad 의진폭으로변형을가하고발생된응력을측정하였다. 광중합이시작됨과동시에측정이시작되었으며, 광중합후 1 초동안점탄성의변화를관찰하였다. 각복합레진에대해 5 회반복하여측정하였고, 실험은 25±.5 에서진행되었다. 측정된변형 - 응력곡선으로부터복소전단탄성계수 G*, 저장전단탄성계수 G, 손실전단탄성계수 G 를구하였고 G* 가 1 MPa 에이르는시간을구하였다. 각재료의복소전단탄성계수 G* 와 1 MPa 에이르는시간에대해일원분산분석 (One-way ANOVA) 과사후검정 (Tukey 검정 ) 을시행하였다 (α=.5). 결과는다음과같다. 1. 본연구를위해제작한점탄성측정기는광중합복합레진의중합초기 1 초동안의동적점탄성변화를신뢰성있게측정할수있었다. 2. 모든복합레진은광조사개시후 1~2 초의불응기를지난다음급격한전단탄성계수의증가를보였다. 3. 모든복합레진은광중합 1 초간손실전단탄성계수보다저장전단탄성계수의높은증가를보였다. 4. 광중합초기 1 초후복소전단탄성계수값은 15.3~563.7 MPa 로, Z-1 이가장높았고, 그다음 Clearfil, Z- 25, Z-35, Tetric Ceram, DenFil 의순이었다. 5. 복소전단탄성계수가 1 MPa 에이르는시간은 Z-1 이 2.55 초로가장빨랐고, DenFil 이 4.6 초로가장느렸다. 주요단어 : 광중합복합레진, 점탄성계수, 점탄성측정기, 동적회전진동전단실험, 복소전단탄성계수 459