치과용 왁스(Wax) & 석고(Gypsum)

[문성수]

치과용 왁스(Wax) & 석고(Gypsum)

치과분야에는 다양한 종류의 왁스와 석고가 사용되고 있다. 
치과 수복물을 제작하는 과정이나 원형(pattern)을 만드는데 있어 중요한 재료인 왁스나 석고는 치과에서보다 주로 치과기공소에서 자주 사용되고 있는 재료라 자칫 간과하기 쉬울 수 있다. 
이번호에서는 치과용 왁스와 석고를 각각 종류별로 분류하여 고려해야 할 사항과 주요특징을 정리해보고자 한다.

치과분야에는 다양한 종류의 왁스와 석고가 사용되고 있다. 
치과 수복물을 제작하는 과정이나 원형(pattern)을 만드는데 있어 중요한 재료인 왁스나 석고는 치과에서보다 주로 치과기공소에서 자주 사용되고 있는 재료라 자칫 간과하기 쉬울 수 있다. 
이번호에서는 치과용 왁스와 석고를 각각 종류별로 분류하여 고려해야 할 사항과 주요특징을 정리해보고자 한다. 


                                           김병희 기자  bhkim@denfoline.co.kr 

......................................................... 
치과용 왁스(Dantal Wax) 
........................................................... 

치과용 왁스는 수복물이나 장착물의 원형을 만드는 데 사용하거나, 치과 수복물의 제작과정에서 보조적인 재료로 또 인상이나 교합을 채득하는데 사용되는 등 성분에 따라 용도에 따라 다양한 종류의 왁스가 사용된다. 

고분자량의 유기물질로 이루어져 있는 치과용 왁스는 이렇듯 수복물 제작과정에서 다양한 형태의 왁스가 이용되고 있다. 본 글에서는 치과용 왁스를 치과재료학 서적들을 토대로 정리하여 도움을 주고자 한다. 

모든 치과용 수복물 중에서 주조 수복물은 전적으로 환자의 구강밖에서 제작되는 것 중에 하나이다. 치과 기공사가 이러한 수복물을 제작하고 공급하더라도 치과 보조원이나 치위생사도 수복물에 책임을 갖게 되는 것임을 간과해서는 안된다. 

치과용 왁스의 기본적인 요구사항들은 ▲정확성: 인레이 또는 가철성 의치의 납형 ▲조작의 용이성과 편리성: 인상체 박싱 ▲사용에 적합한 성질이 요구됨: 의치상 제작, 수정 인상용(corrective impression) 또는 인상용기의 변연확장용(border extension), 스프린트 부착용왁스 등이다. 


성분에 따른 왁스 종류 


치과용 왁스의 성분은 천연왁스, 합성왁스, 고무, 지방, 지방산, 오일, 천연수지와 색소로 이루어지며, 기본적인 성질은 천연왁스와 합성왁스의 성질에 의해 결정된다. 천연왁스와 합성왁스를 중심으로 세분하면 다음과 같다. 


천연왁스 

천연왁스에는 광물성 왁스, 식물성 왁스, 곤충으로부터 얻은 왁스, 동물성 왁스 등으로 분류되며, 탄화수소(hydrocarbon)와 에스테르(ester)에 알코올과 각종 산(acid)이 혼합되어 있다. 

광물성 왁스에는 파라핀 왁스(paraffin wax), 미세결정 왁스(microcrystalline wax), 반다 왁스(barnsdah wax), 오조케라이트(ozokerite), 세레진(ceresin), 몬탄왁스(montan wax) 등이다. 광물성 왁스중에서 세분하여 각각 설명하면 다음과 같다. 

파라핀 왁스(paraffin wax)는 석유의 높은 비등점에서 얻어지며 26-30개의 탄소원자를 포함하는 탄화수소의 혼합물이다. 보통 상업용 파라핀 왁스는 40～71℃에서 용해되며, 용해온도는 분자량이 증가할수록 증가하며, 탄화수소 왁스는 냉각시 결정화되며, 응고될 때 11～15%의 부피수축을 보인다. 또 0.5%이하의 오일을 함유(오일은 용융온도를 낮춤)하며, 판, 바늘 또는 무결정의 형태로 결정화되지만 일반적으로 판형을 가진다. 

미세결정 왁스(microcrystalline wax)는 석유로부터 정제된 기름에서 얻어지며, 60～91℃의 높은 용융점을 갖는다. 작은 판상태로 결정화되며 파라핀 왁스보다 질기면서 유연하다. 광범위한 탄화수소로 구성되며 41～50개의 탄소원자를 포함하는 높은 분자량을 갖는 분자이다. 또 오일과 친화력이 있으며 오일의 첨가에 의해 경도와 부착성이 변화한다. 

반다 왁스(barnsdah wax)는  70～74℃의 용융점을 갖는 미세결정형 왁스로 파라핀 왁스의 용융점과 경도를 증가시키고 유동성을 감소시키는 데 사용되는 물질이다. 

오조케라이트(ozokerite)는 65℃의 용융점, 바늘이나 짧은 판으로 구성되는 미세결정구조를 갖고, 오일과의 친화력이 우수하며 파라핀 왁스에 5～15%를 첨가하면 용융온도를 54℃로 유지하면서 물성을 좋다. 

세레진(ceresin)은 석유나 갈탄을 정제하여 얻어진 왁스로 일반 탄화수소계 왁스에 비해 분자량과 경도가 크다. 파라핀 왁스의 용융점을 높이기 위해 사용된다. 

몬탄 왁스(montan wax)는 갈탄에서 얻어지는 광물성 왁스로 조성과 성질은 식물성 왁스와 비슷하고 72～92℃의 용융점을 갖는다. 파라핀 왁스의 경도나 용융점을 개선하기 위해 식물성 왁스를 대체하여 사용된다. 

한편 식물성 왁스에는 카나우바(carnauba), 오우리큐리 왁스(ouricury wax), 칸댈리아(candellia wax),  일본 왁스(Japan wax), 코코아 버터(cocoa butter) 등이 있다. 이밖에도 천연왁스중에는 치과용 접착성(sticky wax)의 주성분인 곤충으로부터 얻는 왁스와 치실의 표면처리제로 사용하는 동물성 왁스가 있다. 


합성 왁스(synthetic wax)  

다양한 화학조성을 갖는 유기합성물질이 합성 왁스의 종류는 폴리에틸렌 왁스(polyethylen wax), 폴리옥시에틸렌 글리콜 왁스(polyoxyethylen glycol wax),  할로겐화 탄화수소 왁스(halogenated hydrocarbon wax), 하이드로겐화 왁스(hydrogenated wax), 왁스에스테르(wax ester) 등이 있다.  

이러한 합성 왁스는 천연왁스와는 화학적 성분은 다르지만 융융온도나 경도 등 과 같은 물리적 성질은 천연왁스와 비슷하게 할 수 있다. 천연왁스에서 얻은 왁스에는 오염물질이 존재할 수 있으나 합성왁스는 높은 순도를 보이는 것이 특징이다. 
이밖에도 동식물에서 얻어진 왁스중에서 고무와 비슷한 성질을 가진 고무, 지방과 유사한 지방, 자연산  레진 등이 있다. 


치과용 왁스의 특성 


치과용 왁스는 용융온도범위, 열팽창, 기계적 성질, 유동성, 잔류응력 및 전성을 지닌다는 특성이 있다. 

왁스는 여러 형태의 분자를 포함하기 때문에 용융점보다는 용융범위를 가지며, 온도변화에 대해 치과용 왁스는 수축과 팽창하여 수복치과에서 사용되는 여러 재료 중 가장 큰 열팽창계수를 가진다. 광물성 왁스는 원자결합이 약하여 온도상승시 식물성 왁스보다 더 많이 팽창하며, 황색밀납이 백색밀납보다 더 높은 선열팽창계수를 보이며, 카나우바 왁스와 몬탄 왁스는 비슷한 용융온도범위를 갖지만 22～52℃에서 서로 다른 팽창 특성을 가지고 있다. 

왁스는 온도범위에 따라 팽창율이 다르다. 특히 인레이 왁스는 열팽창계수가 크기 때문에 납형에 온도변화가 가해질 경우에는 최종 주조수복물의 부정확성을 유발하게 된다. 
또 왁스의 탄성계수, 비례한계, 그리고 압축강도는 다른 재료들보다 낮으며 온도에 의해 크게 영향을 받는 등 기계적 성질을 지니고 있다. 

왁스가 갖고 있는 유동성은 분자간 미끄러짐 현상에 의해 발생하게 되는데 액체상태에서 왁스의 유동성은 점도로 나타낸다. 용해온도보다 낮은 온도에서 고체상태의 왁스의 유동성은 탄성과 변형으로 나타나고, 이 유용성은 온도, 힘이 가해진 시간에 의해 결정된다. 

그리고 왁스의 용융온도에 접근함에 따라 유동성이 급격히 증가함을 알 수 있으며, 또 왁스의 열팽창과 수축량의 차이에 의해 잔류응력이 발생하며, 온도가 높으면 왁스의 연성이 증가하고, 용해온도가 낮은 왁스가 용해온도가 높은 왁스보다 더 큰 연성을 보이는데, 일반적으로 고도정제 왁스는 연성이 적고 취성이 크다. 


치과용 왁스의 분류 


치과용 왁스를 크게 분류하면 패턴 왁스(pattern wax), 작업용 왁스(processing wax), 인상용 왁스(impression wax) 세가지로 나눌 수 있다. <표 1 참조> 


<표 1> 치과용 왁스의 분류  

----------------------------------------------------------------------- 
패턴용(pattern wax)   작업용(processing wax)    인상용(impression wax) 
----------------------------------------------------------------------- 
Inlay                    Boxing                  Corrective 
Casting                  Utility                 Bite 
Sheet                    Sticky 
Ready shapes              
Wax-up 
Baseplate 
---------------------------------------------------------------------- 


지대치를 형성하여 Impression을 채득한 후 모델에서 다이(die)를 제작하여 왁스로 된 치관형태(wax pattern)를 만들게 되는데, 주조물의 적합은 일차적으로 이 왁스 패턴의 정밀성에 좌우된다. 왁스 패턴은 크게 직접법과 간접법 두 가지 방법이 있는데, 치과의사가 구강내의 지대치에서 직접 만드는 방법을 직접법(direct technique)이라 하고, 정확한impression으로부터 얻어진 모델에서 간접적으로 만드는 간접법(indirect technique)이 있는데, 일반적으로는 간접법을 이용한다. 

구강내 왁스 패턴을 제작할 때에는 융점이 높은 종류의 왁스를 사용하며 구강외에서 제작할 때에는 melting point가 약간 더 낮은 종류의 왁스를 사용한다. 주조과정에서 필수적인 단계는 ▲삭제된 치아구조를 복원하는 정밀한 패턴은 인레이 왁스를 이용하여 축조 ▲그 다음 왁스패턴을 석고제품인 매몰재로 두른 후 매몰재를 경화 ▲매몰재에서 왁스를 제거하며, 이 때 남게 되는 주형(mold)이 왁스패턴을 정확하게 재현 ▲주조용 합금을 융융하여 주형 속으로 주입 순이다. 

이와 같은 원칙을 모두 따랐다면 완성된 주조물은 완성된 주조물은 형성된 원래의 와동에 정밀하게 맞아야 한다. 왁스패턴이 정밀하지 않으면 주조물도 맞지 않을 것이다. 

왁스를 소개한 한 책자에 따르면 왁스 조각(wax-up)에 있어서 중요한 것은 인접치와의 contact인데 모델상에서 인접치의 proximal surface에 연필로 색칠한 다음 No. 25 blade로 연필 자욱이 없어질 때까지 긁어낸 다음에 wax-up를 하면 인접치와의 접촉정도가 양호해 진다고 한다. 
또 왁스 패턴의 교합면은 무엇보다도 중요한데, 상, 하악 치아들의 교합시의 접촉점들의 위치에 따라서 2종류의 교합형태가 나타나는데 그것을 cusp-fossa contact와 cusp-marginal ridge contact이다. 일반적으로 cusp-marginal ridge contact을 많이 응용한다. 


패턴 왁스(Pattern Wax) 

패턴 왁스에는 크게 인레이 왁스(inlay wax), 주조형 왁스(casting wax) 및 기초상 왁스(baseplate wax)가 있으며, 수복물이나 장착물의 원형(pattern)을 만드는 데 사용한다. 
인레이 왁스는 60% 파라핀과 25% 카나우바, 10% 세레진, 5% 밀랍으로 조성된다. 융점이 더 높은 탄화수소 왁스를 사용하거나 카나우바 왁스와 같은 에스터를 첨가함으로써 경도가 다양한 인레이용 왁스를 제작하게 된다. 

미국치과의사협회 규격 제4호에 의하면, 치과용 인레이 주조용 왁스를 두가지 형으로 분류하고 있다. 제 I형은 직접법에 사용하는 중간형 왁스이고, 제 II형은 간접법에 사용하는 연성 왁스이다. 이러한 왁스들은 주로 연화되거나 융융되는 온도범위에 따라 구분된다. 
제I형 왁스(경질)는 구강내에서 사용하기 때문에 제II형 왁스(연질)보다 높은 온도에서 융융되어야 한다. 어떠한 경우에라도 이 두 가지를 바꿔서는 안된다. 

왁스의 기본 성분은 파라핀으로 40-60% 포함된다. 석유에서 얻은 파라핀 왁스는 다양한 분자량을 갖는 유기물의 복잡한 혼합물이다. 저분자량의 구성성분이 고분자량의 것보다 낮은 온도에서 녹는다. 따라서 파라핀은 원하는 모든 융융점을 얻을 수 있다.  
활택성, 견고성, 조각성 및 인성과 같은 왁스의 바람직한 성질을 부여하기 위해서는 그 밖의 조절용 왁스가 첨가된다. 중요한 첨가제는 카나우바(carnauba) 왁스인데, 융융범위를 확대시키고 구강내 온도에서 흐름을 방지한다. 

인레이 왁스는 금속처럼 일정한 격자공간을 가지고 응고되지는 않는다. 왁스의 흐름성과 가소성은 연화온도까지 가열했을 때 필요한데 그 이유는 연화된 왁스를 종종 다이에 형성된 와동에 위치시켜 가압하여 채워 넣기 때문이다. 

일반적으로 청색, 녹색, 자주색 봉(rod)형 또는 길이 75㎜, 직경 6㎜ 크기의 막대(stick)형이며, 작은 원형 또는 원추형 왁스가 금속으로 만든 작은 연고 그릇에 들어 있는 제품도 있다. 

왁스를 조작함으로써 생기는 응력이 왁스에 남아 있는 경우를 잔존능력이라 하는데, 왁스의 조작법은 이 잔존능력의 발생을 최소화 하고 잔존능력이 이완된 상태로 보관하는 방법에 초점을 맞추어야 한다. 고온상태에서 장기간 보관하면 변형은 가장 크게 발생하므로 주의해야 한다. 형성된 납형을 30분 이애넹 매몰할 때에 변형을 최소화 할 수 있다. 만약 납형을 보관할 경우에는 냉장고에 보관해야 하나 매몰할 때에는 납형의 온도를 실온까지 올려주어야 한다. 

주조형 왁스(casting wax)는 인레이 왁스와 성분은 비슷하나 국부의치나 그 밖의 비슷한 장치물의 금속 주조물을 만들기 위한 납원형 제작용으로 사용된다. 실온에서 가소성이 높아 성형하기가 쉬우며 시트(sheet)형, 기성제품(clasp)과 유지 그물(retention mesh), bulk 형으로 공급된다.   

기초상 왁스(baseplate wax)는 주로 수지상 총의치를 제작할 때 임시 기초상이나 교합상의 초기 악궁형태를 설정하는데 많이 사용되고 있다. 대게는 붉은색이나 분홍색이고 두께 1-2㎜의 판형으로 시판되고 있다. 조성은 80%의 세레진, 12%의 밀랍, 3% 천연 또는 합성수지  등으로 조성된다. 

패턴왁스 제품으로는 Dentsply의 Modelling Wax, Shofu사의 Color Wax 등이 이에 해당되는 
제품들이다. 


작업용 왁스(Processing Wax) 

작업용 왁스(processing wax)에는 boxing wax, sticky wax, carding wax, block-out wax, white wax, utility wax가 있으며, 치과 수복물의 제작과정에서 보조적인 재료로 사용되고 있다. 

Boxing wax는 모형의 베이스를 필요한 크기와 형태로 형성하고, 무치악악궁 인상체의 변연부를 boxing하여 보통 석고나 경석고 모형재를 제작하는데 사용된다. Boxing wax는 길고 얇은 띠 형태로 되어 있으며, 실온에서도 쉽게 휘어지므로 가열없이 원하는 형태를 부여할 수 있다는 특징이 있다. 

유틸리티 왁스는 가는 줄의 형태로 시판되며 상당히 잘 휘어지므로 실온에서도 성형이 잘 되고, 약간은 달라붙기도 하므로 가열없이 사용 가능하다. 이 왁스는 밀랍과 바셀린, 연질 왁스로 조성되어 있다. 작업이 용이하고 부착성이 좋은 왁스가 바람직하다. 예를 들면 유틸리티 왁스를 이용하여 알지네이트 인상재에 사용된 천공된 트레이를 맞춤 트레이 형으로 변형시킬 수 있으며, 인상재의 변형을 방지할 수 있다. 진한 붉은색이나 오렌지색의 막대형 또는 판형으로 공급되고 있으며, 이 왁스를 periphery wax라고 하며, 백색 막대형으로 시중에 공급되고 있다. 

Utility wax의 사용에 한가지 팀이라면, 총의치 예비인상을 위해 트레이를 준비할 때 일반적으로 짧은 변연부위를 연장시키기 위해 utility wax를 사용한다. 이렇게 utility wax를 변연부위에 연장시키면 보다 정확한 예비인상을 얻을 수 있는데 wax를 변연부위 뿐만 아니라 Tray의 내면에 막대모양으로 길게 stop을 형성시켜 놓으면 tray를 시적할 때 적절한 위치를 찾을 수 있는 가이드가 된다. 또 왁스를 사용하면 좋은 경우는 알지네이트 인상 채득시 구개의 vault가 높아서 트레이가 잘 맞지 않은 경우나 전치부 partial tray의 후방 쪽에 왁스를 올려 사용하면 효과적이다. 

한편 스티키 왁스(sticky wax)는 왁스와 레진의 혼합물이며, 녹으면 부착성이 있어 표면에 잘 달라붙는다. 그러나 실온에서는 단단하고 끈적끈적함이 없고 취성이 있다는 특성을 지니고 있다. 스티키 왁스의 조성은 밀랍, 파리핀 및 천연수지인데, 천연수지 함유량이 많으므로 어떤 물질에나 잘 달라붙으며 경도가 높다. 의치를 수리하기 위해 파절된 부분을 겨합시킬 때 유용하게 상용되며, 금속이나 레진 장치물을 임시적으로 위치시키거나 세라믹 페이싱을 형성하는 과정에서 보통석고 스프린트를 경석고 모형재에 밀폐시킬 때 사용된다. 
작업용 왁스 제품으로는 Heraeus사의 Utility Wax, Kerr사의 Sticky Wax, 대동화학공업사의 Boxing Wax가 이에 해당하는 제품들이다. 


인상용 왁스(Impression Wax) 

또 인상용 왁스에는 인상 수정용 왁스(corrective wax)와 교합 인기용 왁스(bite registration wax)가 있으며, 인상이나 교합을 채득하는데 사용된다. 

인상 수정용 왁스는 주로 치아가 없는 무치악 인상체나 총의치의 연조직면 부위의 결함을 찾아내기 위해 원래의 인상 위에 왁스를 비니어로 깔아 사용한다. 파라핀이나 세레진과 같은 탄화수소 왁스로 구성되어 있으며, 금속 성분이 함유된 제품도 있다. 이 왁스의 특성은 37℃에서 왁스의 흐름성은 100%이므로 구강내에서 제거할 때는 변형이 일어나기 쉽다는 점이다. 

또 교합 인기용 왁스는 반대편의 악궁과 교합관계를 확인하기 위하여 사용되고 28 게이지 주조용 왁스나 의치상 왁스로 교합 인기용 왁스를 만들어 사용한다. 밀납, 파라핀 또는 세레진 왁스와 같은 탄화수소계 왁스로 구성되어 있으며 알루미늄 또는 동 입자를 함유한 제품도 있다. 37℃에서 왁스 흐름성 범위는 2.5-22%인 것으로 보아 구강내에서 제거할 때 변형이 쉽게 일어날 수 있다는 것을 알 수 있다. 

이에 해당하는 인상용 왁스 제품으로는 YETI dental의 THOWAX 등이 있다.  



왁스의 변형과 그 원인 


우선 패턴의 변형 일어나 룻 있는 경우는 다이에서 제거하는 동안이다. 취급하는 도중에 잘못 다루어 패턴이 변형을 가져올 수도 있다. 

변형의 주된 원인은 취급하는 동안에 유발된 응력의 이완이다. 온도가 높아지면 응력이 더욱 빨리 이완된다. 술자의 조절능력이나 여러 가지 요인에 의해 변형의 원인이 늘 존재하는 것이다. 왁스 내에 존재하는 내부 응력 상태의 어떤 변화는 결과적으로 변형량의 변화를 동반하여 그에 따른 패턴의 변형을 초래한다. 왁스를 조각하는 양과 온도변화를 최소화하는 기술이 다른 비슷한 요인과 함께  계속되는 왁스 패턴의 이완과 변형을 줄여줄 수 있다. 

가장 중요한 원칙은 조각이 끝나고 가능하면 빨리 왁스 패턴을 매몰하는 것이라 전문가들은 말한다. 패턴 주위의 매몰재가 일단 경화하면 더 이상의 변형은 일어나지 않는다. 응력이완은 기간과 온도에 좌우된다는 사실을 기억해야 한다. 왁스 패턴이 완성된 즉시 매몰한 경우에는 주조물이 가장 정확하게 들어맞는다 점을 주목해야 한다. 



국내 공급중인 치과용 왁스 제품들 


현재 국내에 치과용 왁스를 공급하고 있는 업체로는 신흥, 신원치재, 한진덴탈, 백광, 동곡상사 등이 다양한 왁스 종류를 수입판매하고 있고, 하트만과 대동덴탈에서 국산 왁스를 제조 판매하고 있다. 

특히 신흥에서는 교합교정 왁스 Occlusal Indicating Wax를 비롯하여 KERR사, BEGO사, SHOFU사, KERN-Dent사 등에서 제조한 다양한 여러종류의 제품을 수입판매하고 있고, 지시 코리아에서는 GC의 Inlay Wax 제품을, 신원치재에서는 Heraeus사에서 제조한 유틸리티 왁스를, 신구덴탈에서는 RENFERT사에서 제조한 왁스제품을 또 덴츠플라이 코리아에서도 왁스 제품을 수입판매하고 있다. 


Inlay Wax의 바람직한 성질 


지금까지 살펴본 바와 같이 치과용 왁스는 다양한 제품들이 매우 빈번하게 사용되고 있다. 끝으로 Inlay wax의 바람직한 성질을 몇가지 소개하며 왁스를 마무리할까 한다. 
위에서 기술한 바와 같이 연화시 왁스는 균질해야 하며, 혼합된 성분들은 서로 잘 섞여 입자 또는 거친 알갱이가 없도록 합성되어야 하고, 왁스가 연화후 구부러지거나 성형되었을 때 박편이 생기거나 표면이 거칠어서는 안된다. 그러한 박편현상은 순수한 파라핀 왁스에서 생기며 이것이 조절제를 첨가하는 한 가지 이유가 된다. 

또 왁스의 색은 다이 재료(또는 치아)와 구별되어야 하며, 왁스 패턴이 응고된 후에 수복물의 외부 형태를 조각해야 한다. 왁스는 변연부에서 다이의 표면에 정확히 적합되도록 조작되어야 한다. 이러한 작업은 왁스를 매우 얇게 조작할 것을 요한다. 만약 조작할 때 왁스가 들리거나 부스러진다면 정확성을 얻을 수 없다. 

또한 매몰재가 경화된 후에 왁스를 주형공간에서 제거해야 한다. 이러한 작업은 주형을 가열하여 왁스를 태워서 할 수 있다. 왁스는 반드시 깨끗이 태워 없애야 하며, 주형벽에 잔류물이나 피막을 남겨서는 안된다. 왁스 패턴은 제거할 때까지 견고해야 하며 크기 안정성이 있어야 한다. 조심해서 다루지 않으면 왁스패턴이 흘러서 응력이 이완되기 쉬운데, 이는 취급시 반드시 고려해야할 사항이다. 




.............................................. 

치과용 석고(Gypsum) 
.................................................. 


치과수복물을 제작하는 과정에서 구강내에서 직접 작업할 수 없는 경우가 종종 있다. 이때에는 구강내의 형태와 똑 같은 복제물을 제작하고 이를 이용하여 작업을 할 수 있다. 복제물을 제작하기 위항 구강내의 상태를 음형으로 옮기는 과정을 인상이라 하고, 얻어진 인시에 어떤 물질을 채워 양형의 복제물을 얻게 되는데 이를 모델(model), 케스트(cast) 및 다이(die)라고 한다. 

이 때 음형 인기에 채워지는 재료를 모델 및 다이용 재료라고 한다. 금속, 레진 및 석고산물 등 여러 가지 재료를 사용할 수 있으나 현재 치과에서는 석고산물을 가장 많이 사용하고 있다. 


치과용 석고의 종류 


석고(gypsum)는 천연 광산에서 채굴한 환산칼슘 이수염(calcium sulfate dihydrate, CaSO4  · 2H2O)을 고온에서 구운 후 수분을 제거하여 황산칼슘 반수염(calcium sulfate hemihydrate, CaSO4  · 1/2 H2O)의 상태로 만든 것이다. 이 때 수분을 제거하는 과정에 따라 두 종류의 석고가 만들어지는데, 대기압 하에서 제조하면 β-hemihydrate인 일반석고가 생산되고, 중기압 하에서 제조하면 α-hemihydrate인 경석고 또는 초경석고가 생산된다. 
치과용 석고산물은 제작방법 용도 및 성질에 따라 <표 2>와 같이 크게 다섯 종류로 구분할 수 있다. 


<표 2> 치과용 석고산물의 분류 

------------------------------------------------------------------------------------ 
석고 분류        
------------------------------------------------------------------------------------ 
인상용 석고 
(Type I) 
보통석고 
(Type II) 
경석고 
(Type III) 
초경석고 
(Type IV) 
고강도 경석고 
(Type V) 


혼수비(100g 분말에 대한 물의 양, ml) 
37-50 
37-50 
28-32 
19-2418 



과량의 물(100g 분말에 대한 물의 양, ml) 
18-31 
18-31 
9-13 
0-5 
0 


용도 
인상체득 
연구용 모델 
작업용 모델 
다이용 
다이용 


일반적인 색깔 
흰색 
흰색 
노란색 
분홍색 
녹색 


경화시간(분) 
4 
12 
12 
12 
12 



경화팽창(%) 
0.15 
0.30 
0.20 
0.10 
0.30 


1시간 강도(MPa) 
3.9 
8.8 
20.6 
34.3 
48.0 



치과용 보통 석고는 구강내 보철물로 사용되지는 않지만 기공재료로써 많은 치과 과정에서 대단히 중요한 역할을 한다. 
치과의사는 많은 경우 환자치열의 정확한 3차원적 모형(model)을 원한다. 치과교정에서 이러한 모형은 챠트나 방사선 촬영 필름과 함께 환자의 임상기록의 일부가 된다. 교정의들은 아들 모형을 이용하여 치료계획을 세우고, 장치를 만들며 치료과정 동안 치아배열의 변화를 이해하게 된다. 

치과 보철의가 의치를 제작할 때, 환자는 의치가 제작되는 상당한 시간동안 치과에 머물 수 없으며, 치과의사 또한 환자의 구강내에서 의치를 직접 제작할 수는 없다. 이 때 무치악 모형이 필요하게 되는데, 이러한 모형을 만드는데 치과용 석고산물인 보통석고나 경석고들이 사용된다. 

인상재로서 보통 석고를 사용할 때에는 ▲인상용 트레이를 선택 ▲보통 석고와 물을 혼합하여 반죽을 만들어 트레이에 채운다 ▲트레이를 환자의 구강내에 조심스럽게 위치시키면 보통석고가 구강조직을 인기하게 된다 ▲보통석고가 물과 혼합되면 화학반응에 의해 경화되어 구강의 인상을 수거하여 다음 작업에 사용한다.  
또 정확한 모형을 제작하기 위해서는 석고의 성질과 인상재와의 조합을 고려하여 임상Case에 따라 사용법을 분류할 필요가 있다. 


보통석고와 경석고의 주요 특징들 


보통석고와 경석고는 화학적으로는 동일하나 분말입자의 형태 등 차이가 있다. 보통석과와 경석고의 주요특징들을 정리하면 다음과 같다. 

물의 비율이 적을수록 물리적 성질은 좋아진다. 전형적인 치과용 경석고의 W/P ratio는 30/100, 즉 물 30ml에 분말 100g이다. 물의 온도에 따른 경화시간은 제품에 따라 다르지만 실온에서는 큰 차이가 없다. 

가장 좋은 경화 촉진제는 황산칼륨이고 붕사는 훌륭한 지연제이다. 일부 콜로이드와 겔도 경화를 지연시킨다. 경화후 24시간 후에는 수분이 증발하여 모형은 완전히 건조하고 이때의 강도는 젖음강도의 거의 두배에 달하게 되므로 완전히 마르기 전까지는 모형에 큰 힘을 가하지 않도록 한다. 

정확한 양을 측정하여 사용하여야 좋은 모형을 얻을 수 있다. 혼합 시작후 분말을 첨가하면 결정화 시간이 다른 두가지 혼합물이 나오게 되고, 물을 섞게 되면 결정들이 더 멀리 떨어져서 결정화가 불완전해지고 강도가 떨어진다. 

물을 먼저 용기에 담고 거기에 분말을 체로 치듯이 넣어 기포를 줄인다. Vibrator 위에 수초간 용기를 놓아 기포를 떠올릴 수 있다. 수동일 때 60초, 자동일 때 20-30초간 혼합해 매끄럽고 균일한 혼합물을 얻은 후 트레이나 인상에 붓는다. 치과용 경석고는 마름 압축강도 49.0-68.6MPa, 다이용 경석고는 78.4 MPa이다. 


석고산물, 작업모형의 관리 


혼합되지 않은 석고산물은 대기중의 상대습도의 변화에 민감하다. 보통석고와 경석고는 사용하지 않을 때는 밀봉된 용기에 보관하여야 하면 용기는 필요이상으로 열어두어서는 안된다. 특히 수분과 직접 닿도록 방치하거나 공기중의 높은 습도에 노출되면 경화반응이 시작되는 원인이 될 수 있다. 석고는 0.2g/100ml 정도에도 물에 녹는다는 점을 주지해야 한다. 만일 기술상 작업모형의 표면을 적셔야 될 경우가 생기면, 경화된 석고조각(이수염)으로 포화시킨 물에 담가야 한다. 


국내 공급중인 석고 제품들 


현재 국내에 치과용 석고를 공급하고 업체로는 신흥, 지시코리아, 신원치재, 대명실업, 동곡상사, 구백교역상사, 하이덴탈코리아, 한진덴탈, 삼우와 문교산업 등에서 치과용 석고 제품을 판매하고 있다. 

신흥에서는 KERR사 제품과 Maruish사에서 제조한 석고를 수입판매하고 있고, 지시코리아에서도 GC에서 제조한 다양한 여러종류의 석고를 수입판매하고 있고, 대명실업은 일본 SSS사의 제품을,Dentsply Korea에서는 Gypsum이라는 석고를, 신원치재는 Heraeus사의 제품을, 한진덴탈은 Mitsubishi사 제조한 석고를 수입판매하고 있다. 삼우와 문교산업에서도 국산제품을 저렴한 가격으로 판매하고 있다. 


치과용 석고 사용시 고려사항 


치과용 석고에서 중요한 점은 석고의 경화반응, 혼수비(물과 분물의 비율), 경화시간, 경화팽창 그리고 석고 취급시 주의사항 등이다. 경석고이건 보통석고이건 물과 혼합하면 단단한 물질을 형성한다. 반수염과 이수염 사이의 물에 대한 용해도 차이에 의하여 경화반응이 일어나는 것이다. 

<표 2>에서 보듯 석고의 종류에 따라 혼합하는 물의 양이 다르다. 혼합에 필요한 물과 분말과의 혼수비는 경화된 석고산물의 최종적인 기계적 성질을 좌우하기에 매우 중요하다 하겠다. 

보통석고는 0.50, 경석고는 0.30 및 초경석고는 0.24로서 항상 이 비율을 잘 지켜 혼합해야 한다. 만약 정상 혼수비보다 크면 물의 양이 많아지므로 경화시간이 길어지고 흐름이 커지면 경화된 석고의 강도는 저하된다. 반대로 정상 홍ㄴ수비보다 작으면 상대적으로 물의 양이 적어지므로 경화시간이 짧고 흐름성이 낮아 반죽이 돼서 인상에 붓기 어렵게 된다. 
석고 재료의 경화시간(setting time)은 혼합시작부터 사용하기에 적당할 정도로 굳을 때까지의 경과시간으로 정의될 수 있다. 인상용 보통석고는 혼합하기 시작하여 약 3-4분후에 굳게 된다. 만약 인상용 석고다 환자의 구강내에서 경화되는데 20-30분이 걸린다면 환자에게 불편을 주게 되므로 이것을 사용할 수 없게 된다. 

일반적으로 작업시간과 경화시간은 비슷한 방법으로 변화하는데, 경화시간을 조절하는 가장 좋은 방법은 보통석고나 경석고에 화학약품인 황산칼륨과 같은 촉진제나 붕사 같은 지연제를 첨가하는 것이다. 

모든 석고산물은 경화하는 동안 팽창하게 된다. 이 때의 경화팽창은 시편의 양끝을 측정했을 때 0.1-0.3% 정도이다. 한편 석고에 있어서 강도는 매우 중요한 분분 중에 하나이다. 인상용 석고를 제외하고 치과용 석고나 경석고는 매우 높은 강도가 필요할 때가 있다. 강도가 적절하지 못하면 치과용 장치를 만드는 동안 작업모형이나 주형이 변형이 되거나 파절되기 때문이다. 

또 혼수비의 감소는 강도에서와 마찬가지로 보통석고와 경석고의 경도를 증가시킨다. 보통석고와 경석고 작업모형의 강도, 경화시간, 경화 팽창을 적절히 조절하려면 분말과 물은 저울로 무게를 달아 비율을 맞추기를 권한다. 눈대중으로 분말과 물을 혼합하여 가장 좋은 결과를 얻을 수 없다. 

일반적으로 물과 분말은 뻣뻣한 금속이나 플라스틱으로 된 교반기나 스파튤라(spatula)로 혼합하게 되는데, 혼합하는 동안 혼합물내애 공기가 섞이지 않도록 조심해야 한다. 기포는 경화된 재료의 강도를 떨어뜨리고, 부정확한 표면의 원이 되기 때문이다. 만약 치과용 진동기를 사용한다면, 물과 분말의 혼합물아 담긴 용기를 진동기 위에 수초간 놓아서 존재하는 기포가 빠져나가도록 한다. 혼합하기 가장 바람직한 방법은 진공상태에서 자동혼합기를 이용하는 것이다. 수동인 경우는 약 60초, 자동식인 경우는 20-30초간 혼합하여 혼합물이 매끄럽고 균일하게 되면 이것을 인상 트레이에 부으면 된다. 

모형용 보통석고는 일반적으로 치과기공실용으로 시판되는데 좋은 제품은 경화시간과 팽창을 조절하기 위하여 첨가제를 함유하고 있다. 


지금까지 치과용 석고나 왁스를 성분이나 용도별, 종류별로 살펴보았다. 유사하지만 각 제조사마다 각각의 고유의 특성을 지니고 있는 만큼 모든 제품은 반드시 사용에 앞서 사용설명서와 취급요령 등을 숙지하고 사용하기를 바란다.