치과용복합레진 ② 콤포지트 레진 4

(4) 콤포지트 레진의 성질

 

① 물리적 성질

아크릴릭 레진에 비해 단량체 형태의 차이와 무기필러 첨가에 의해 물리적, 기계적 성질이 우수하다.

 

+ 경화시간 : 화학중합형 레진은 혼합 개시부터 2분 정도만에 중합발열이 최고에 이르고, 4-5분 만에 초기경화가 완료된다. 한국산업표준 KS P ISO 4049에서는 90초 이상의 작업시간과 제1급의 경우 5분 이내 그리고 제3급의 경우 10분 이내의 경화시간을 요구하고 있다. 반면, 광중합형 콤포지트 레진은 광조사 후 곧바로 중합발열이 최고에 도달하며 1분 이내에 경화가 완료된다. 이렇게 경화시간이 빠른 점이 광중합 레진의 특징 중 하나이다. 

 

+ 중합수축 : 중합 전의 레진단량체 분자들 간에는 0.3-0.4 ㎚의 반데르발스 인력에 의한 간격이던 것이 중합에 의해 공유결합되면서 그 간격이 0.15 ㎚ 정도로 가까워지므로 중합수축을 동반하게 된다. 메틸메타크릴레이트계 레진은 중합 시에 약 7%의 부치-수축, 즉 2.3%의 선-수축률을 보인다. 반면, 재래형 콤포지트 레진은 1.4%의 부피-수축, 즉 0.5% 정도의 선-수축률을 보이는데 지나지 않는다. 동일한 레진 단량체를 사용한 재료일 경우 필러의 함량이 많은 형태의 콤포지트 레진일수록 중합수축량이 작다. 대부분의 콤포지트 레진은 중합에 의해 약 2-4%의 부치수축을 보인다. 

레진이 중합할 때 동반되는 중합수축에 의한 응력 때문에 레진 수복물과 치면과의 접착이 파괴되어 변연누출이 초래되거나 심한 경우는 수복물 주변의 치면이 응집파괴 되어 백색선(white line)을 보이는 경우가 있으므로, 광중합레진을 중합 시 초기에는 낮은 출력의 빛을 조사하여 초기에 과도한 응력발생이 생기지 않도록 한다. 응력을 완화할 여유를 준 후에는 점차 광원의 출력을 최대로 증가시키는 중합방법(단계중합 stepped-cure 또는 경사중합 ramped-cure)이 권장된다. 

또한, 와동의 크기가 큰 경우에는 한꺼번에 충전하고 광중합 할 경우 총 중합수축량이 커서 문제가 발생할 수 있다. 이에 따른 영향을 최소로 하기 위해서는 충전 시 1회에 중합되는 재료의 양을 감소하여 몇 차례에 걸쳐 와동을 충전하고 광중합 시켜주는 '적층 충전법(layering technique)'을 사용하는 것이 좋다.

중합수축에 의한 접착실패를 막기 위한 또 다른 방법은 수복물을 구강 외에서 미리 충분히 중합하여 인레이나 온레이 형태로 제작함으로써 미리 중합 수축이 완료되게 한 후에, 치면과 수복물 사이의 공간은 레진 시멘트로 접착 시 채우는 방법(간접 레진 인레이법)이 있다. 레진 시멘트 층은 얇기 때문에 총 중합수축량은 크지 않아서, 중합수축에 의해 접착이 파괴될 우려가 적다. 물성이 높은 콤포지트로 와동을 충전하기 전에 탄성계수가 낮은 유동성 레진(flowable resin)을 중간층으로서 수복해 주어 중합수축에 의한 응력의 영향을 최소화하는 술식도 고려할 만하다.

 

+ 열팽창계수 : 메틸메타크릴레이트계 레진의 81 x 10(-6)/c와 비교하면 콤포지트 레진의 열팽창계수는 20-50 x 10(-6)/c로 낮지만, 치질의 열팽창계수(9-11 x 10(-6)/c)에 비해서는 약 2-5배 정도로 크므로 임상적으로는 변연봉쇄성 파괴의 한 원인이 된다.

 

+ 흡수율 : 아크릴릭 레진에 비해 콤포지트 레진은 흡수율이 낮다. 한국산업표준 KS P ISO 4049에 의하면 물속에 1주간 침적했을 때에 흡수율은 40 ㎍/mm³ 이내여야 한다. 콤포지트 레진 중에서도 일반적으로 광중합형 레진이 흡수성이 낮은 경향이 있다. 단량체의 분자구조를 볼 경우, 측쇄에 수산기(-OH)와 같은 친수 기를 갖는 단량체(예로서 Bis-GMA)는 흡수성이 높고, phenyl기(-C6 H5)와 같은 소수성기를 갖는 단량체나 친수성기가 없는 단량체(BPDMA, Bis-MEPP 등)는 일반적으로 내수성을 보인다.

 

+ 중합깊이와 중합시간 : 화학중합형 레진은 레진 중앙부에서부터 중합을 개시하여 전체가 거의 균질하게 중합하는 것에 비해, 광중합형 레진은 유효한 빛의 도달거리가 2-3 mm 정도로 한계가 있기 때문에 심부로 들어감에 따라 미중합 정도가 크게 된다. 광중합 레진은 이러한 점을 고려하여 깊은 와동에는 2 mm 정도씩 나누어 적층 충전할 필요가 있다. 최근에는 광출력을 높인 텅스텐-할로겐 가시광선 중합기(1,000 mW/cm² 이상)와 플라스마 아크 광중합기, 아르곤 레이저 광중합기가 소개되면서 광조사 시간의 감소와 중합깊이의 증가가 가능해졌다. 

레진 내의 광선의 흡수와 산란 때문에 와동이 깊어질수록 광도가 기하급수적으로 감소한다. 따라서 수복물 하방까지 충분한 광도의 빛이 전달되기 위해서는 더 긴 시간 동안 빛을 조사해야 한다. 광도의 감소 정도는 각 콤포지트 레진의 불투명도, 필러의 크기와 함량, 그리고 안료의 색조에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 어두운 색조 그리고 불투명한 레진일수록 긴 중합시간을 필요로 한다. 할로겐램프의 경우 빛의 세기는 광원의 성질, 수명, 광원 광조사부의 구조, 수복재료와 광원과의 거리, 그리고 광조사부에 남아있는 콤포지트 레진과 같은 불순물에 의해 감소할 수 있다. 따라서, 램프의 출력을 정기적으로 점검하여야 하며, 가능한 수복물 가까이 광조사부를 접근시키고 중합해야 한다. 

광중합 레진은 많은 장점을 가지고 있지만, 금속 수복물 하방의 접착제와 같이 빛이 도달하기 힘든 부이에 사용되는 재료로는 화학중합형 재료 또는 이중 중합형(dual-cured) 레진은 사용해야 한다. 

 

② 기계적 성질

재래형 콤포지트 레진은 아크릴릭 레진에 비해 강도, 탄성계수가 더 높다. 따라서 저작력에 의한 변형이 더 적고 잘 깨지지 않는다. 경도, 내마모도 역시 아크릴릭 레진에 비해 재래형 콤포지트 레진이 더 높다. 또한 광중합형이 화학중합형에 비해 약간 높다.

 

③ 생물학적 성질

와동이 너무 깊으면 치수를 보호하기 위해 시멘트로 와동이장을 해 줄 필요가 있다. 와동이장재는 수산화칼슘 시멘트, 글라스아이오노모 시멘트 이장재 및 폴리카르복실레이트 시멘트가 사용된다. 와동바니쉬나 산화아연유지놀 시멘트를 사용하면 레진의 중합을 방해하기 때문에 사용해서는 안 된다.