치과용 왁스 ②

2. 왁스의 성질 

 

2) 열팽창 (Thermal expansion)

왁스는 열팽창계수가 크므로 온도의 상승과 하강에 따라 큰 팽창과 수축을 나타낸다. 광물성 왁스는 분자들 사이에 약한 2차 결합을 하므로 열팽창계수가 트다. 반면, 식물성 왁스는 에스테르 결합의 비율이 높아 강한 2차 결합을 하므로 광물성 왁스에 비해 열팽창계수가 작다. 이러한 이유 때문에 왁스의 열팽창계수는 성분 중에서 파라핀 왁스의 함량이 많아지면 증가하고 카나우바 왁스의 함량이 많아지면 감소한다. 주조용 왁스는 열팽창계수가 커서 온도의 변화에 따라 크기 변화가 심하므로 조직과정에서 부주의하게 취급되면 최종 주조물의 정확성에 영향을 줄 수 있다. 

 

3) 유동성 (가압단축률)

유동성은 왁스의 성형성을 평가하는 주된 인자로서, 용융점 이하에서는 외력이 작용할 때 발생하는 소성변형의 정도로, 그리고 용융점 이상에서는 점도로 평가한다. 왁스의 유동성은 온도가 용융온도에 근접함에 따라 급격하게 증가한다. 파라핀 왁스는 온도가 30도씨 이상으로 조금만 상승되어도 유동성이 크게 증가하지만, 카나우바 왁스는 30-80도씨 범위에서 거의 유동성을 보이지 않는데, 그 주된 이유는 분자들이 강한 2차 결합을 하고 있기 때문이다. 주조용 왁스의 유동성은 성분 중에서 파라핀 왁스의 함량이 많아지면 증가하고 카나우바 왁스의 함량이 많아지면 감소한다. 

주조용 왁스 패턴의 제작에 사용하는 The wax veige (Yeti Dentalprodukte Gmbh, Engen, Germany)와 Inlay wax medium ( GC, Tokyo, Japan)의 온도 변화에 따른 가압단축률을 조사한 것으로, 온도가 30도씨에서 45도씨로 증가함에 따라 2종류의 왁스 공히 가압단축률이 86% 이상으로 증가되어 좁은 온도 범위에서 유동성이 크게 증가되었으며, 그의 증가 폭은 Thowax가 Inlay wax medium에 비해 보다 크게 나타났다.

 

4) 잔류응력 (Residual stress)

왁스는 유연한 재료이므로 패턴의 제작과 보관 과정에서 부주의하게 취급하면 패턴의 내부에 잔류응력이 발생된다. 잔류응력은 온도가 상승함에 따라 유리되어 방출이 되므로 패턴의 변형을 초래하며, 그 정도는 보관 온도가 높고 경과 시간이 길수록 증가한다. 압축(compression)류 응력이 방출되며 팽창이 일어나므로 더 크게 변형된다. 그렇지만, 인장(tension) 하에서 형성된 패턴은 온도가 상승하면 열팽창과는 반대로 잔류응력이 방출되며 약간의 수축이 열팽창과는 반대로 잔류응력이 방출되며 약간의 수축이 일어나므로 더 작게 변형된다. 왁스 패턴 내부의 잔류응력을 최소화하기 위해서는 왁스를  충분히 연화한 후 패턴 제작에 사용하고, 패턴이 완성된 이후에는 곧바로 매몰하는 것이 바람직하다. 

온도의 변화에 다른 변형량에는 한계가 있기 때문에 시간이 경과하여도 그 이상으로 변형이 되지 않지만, 온도가 상승하면 다시 변형이 시작되어 그 온도에서의 한계치에 도달한다. 왁스 패턴을 모형에 장착한 상태에서 놓아두면 변형을 어느 정도 저지한 상태에서 잔류응력을 완화하는 것이 가능하지만, 잔류응력이 없는 상태로 되기까지는 상당한 정도의 시간이 소요된다. Tho wax beige (Yeti Dentalproudukte Gmbh, Engen, Germany)로 상악 제1대구치 패턴을 준비한 다음 모형에 장착해 둔 상태와 분리해 둔 상태에서 경과 시간에 따라 변연부의 크기 변화를 조사한 것이다. 크기 변화에서는 패턴을 모형에서 분리해 둔 상태보다 장착해 둔 상태에서 더 작게 나타났다. 크기 변화는 모형에서 분리한 직후에 급격하게 증가하고 약 60분이 경과한 이후로부터 점차 완만해져서 180분 정도가 경과되었을 때 거의 일정한 수준에 도달하는 양상을 보였다. 

 

3. 치과용 왁스 

치과에서 사용하는 왁스는 용도에 따라 천연 및 합성왁스를 적절하게 혼합해서 만들며, 용도에 따라 패턴용(pattern), 작업용(processing), 인상용(impression)으로 나눌 수 있다. 패턴용 왁스는 보철물이나 장치물의 패턴 제작에 사용하며, 인레이 왁스, 주조 왁스, 베이스플레이트 왁스가 있다. 작업용 왁스는 치과 또는 치과 기공소에서 여러 가지의 작업과정에서 편리하게 사용할 수 있도록 만들어진 왁스로서, 박싱 왁스, 유틸리티 왁스, 스티키 왁스가 있다. 인상용 왁스 중 수정인상용 왁스는 높은 유동성과 연성을 가지므로 무치악 부위의 정밀한 기록을 인기 하기 위해 사용하고. 교합인기용 왁스는 상악과 하악의 교합관계를 인기 하기 위해 사용한다. 

 

1) 주조용 옥스 (Casting wax)

주조용 왁스는 왁스 소실법(lost wax process)을 이용하여 고정성 주조 수복물을 제작하는 과정에서 패턴을 준비하는 데 사용한다. 왁스로 치아의 만곡도나 교두 등의 해부학적 형태를 있는 그대로 재현하므로 패턴 왁스라고도 한다. 주조용 왁스의 주성분은 파라핀 왁스이지만, 파라핀 왁스만을 사용하면 조작하거나 구부릴 때 쪼개지거나 부서져서 작업이 원활하지 않으므로 카나우바 왁스, 세레진 왁스, 밀랍 등을 첨가하여 성질을 개선하고 있다. 융점이 더 높은 탄화수소계 왁스 또는 카나우바와 같이 에스테르 결합의 비율이 높은 왁스를 첨가할 경우 경도와 유동성이 다른 다양한 종류의 왁스가 만들어진다. 

주조용 왁스는 구강 내에서 식별이 가능하도록 청색, 녹새, 자주색 등으로 착색이 되어 있으며, 국소의치의 금속구조물과 같이 자주 사용하는 형태의 패턴은 다양한 형태와 크기의 기성품으로 제공된다.  

주조용 왁스는 모형 상에서 패턴을 제작하는 연질의 제1형 1종과 구강 내에서 직접 패턴을 제작하는 경질의 제1형 2종으로 분류하며, 연질 왁스가 경질 왁스에 비해 더 큰 유동성을 갖는다, 왁스의 유동성은 직경 10 ㎜ x 높이 6 ㎜ 크기의 왁스 시편에 19.6 N 정하중을 10분간 가할 때의 가압단축률로 측정한다. 제1형 1종의 연질 주조용 왁스는 23 ±0.1도씨 에서 유동성을 보이지 않아야 하고, 30도씨에서 최대 1%, 40도씨에서는 최대 20%, 그리고 45도씨 에서 최소 70%, 최대 90% 범위가 되어야 한다. 

왁스는 치과에서 사용하는 재료 중에서 열팽창계수가 가장 크고 연화온도가 낮으므로 패턴의 준비과정에서 취급이 잘못되면 내부에 잔류응력이 발생하고, 이후 온도 변화와 경과 시간에 따라 잔류응력이 방출되며 변형이 일어나므로 제작된 주조체는 부정확하게 될 수 있다. 왁스 패턴은 매몰할 때까지의 보관 온도가 높거나 보관하는 기간이 길어지면 실온이라도 변형이 커지는 경향이 있다. 준비한 왁스 패턴은 모형에서 분리해 두는 것보다 모형 상에 방치했을 때 변형이 더 적으며, 매몰할 때는 적합도를 확인하고 필요한 경우에는 수정을 가한 다음 곧바로 매몰하는 것이 주조체의 변형을 줄일 수 있다.