분자 사슬의 중합도가 높을수록 재료의 강도는 비례하여 증가한다(치과용 고분자 재료의 일반적인 물리적 성질)의 경우, 중합도가 높을수록 분자 사슬이 길어지고 사슬 간 얽힘이 늘어 인장 강도와 경도, 연화 온도가 함께 올라간다. 반대로 가교(교차 결합)가 많아지면 삼차원 망상 구조가 물의 침투를 막아 수분 흡수율과 용해도는 오히려 감소하며, 선상 구조는 유기 용매에 녹고 가교형 중합체는 열경화성이라 가열해도 다시 액상이 되지 않는다. 자유 라디칼 생성에 의한 중합체(Polymer)로의 연쇄 반응 시작(액상 단량체가 외부 에너지를 받아 활성화될 때 발생하는 화학적 변화를 올바르게 설명한 것)의 경우, 개시제가 열이나 빛을 받으면 단량체의 이중 결합이 끊어지며 반응성이 매우 큰 자유 라디칼(Free radical)이 생겨 연쇄 중합이 시작된다. 부산물 없이 단량체가 그대로 이어 붙는 부가 중합이며, 물이 빠져나오는 축합 중합과 구별된다. 단일 중합체의 단점을 보완한 파절 저항성 및 충격 강도의 향상(두 종류 이상의 단량체를 혼합하여 중합시키는 공중합을 통해 기대할 수 있는 변화)의 경우, 공중합(Copolymerization)은 두 종류 이상의 단량체를 함께 중합해 단일 중합체의 약점을 보완하는 방법이다. 주로 인성과 충격 강도를 높이거나 유연성을 부여하는 데 쓰이며, PMMA에 고무상 단량체를 넣은 고충격 레진이 대표적이다('24 기출).

부드러운 성질이 요구되는 의치상 이장재 (Soft liner)(물리적 유연성이 개선된 공중합 수지가 치과 임상에서 주로 활용되는 분야)의 경우, 공중합으로 유연성을 얻은 레진은 점막에 직접 닿는 연성 이장재(Soft liner)나 치주 치료용 팩에 쓰인다. 가소제를 넣는 방식과 달리 성분이 빠져나가지 않아 탄성이 오래 유지되는 것이 장점이다. 망상 구조를 형성할수록 재료의 경도가 크고 물리적 강성이 높다(중합체의 내부 결합 구조에 따른 물리적 성질의 변화로 옳은 설명)의 경우, 가교로 이어진 망상 구조는 사슬의 이동을 묶어 두므로 경도와 강성이 높고 열 변형에 강하다. 반대로 선상 구조는 사슬끼리 미끄러질 수 있어 가열하면 연화되고 유기 용매에도 녹는 열가소성을 보인다. 유기 용매에 쉽게 녹지 않는 우수한 불용성을 갖게 된다(화학적으로 가교 결합된 중합체가 가지는 일반적인 특성)의 경우, 가교 결합은 분자 사슬들을 3차원 망상 구조로 단단히 묶기 때문에, 유기 용매에 쉽게 녹지 않는 우수한 불용성을 가지게 된다. 또한 재료가 뻣뻣해지고 유리전이온도(Tg)가 상승하며, 기계적 강도와 내마모성, 크랙 저항성이 모두 향상된다('22·'24 기출).

준비 단계인 개시기 (Induction period)(부가 중합 반응의 공정 중 개시제가 에너지를 받아 자유 라디칼을 처음 생성하는 단계)의 경우, 개시기(Induction period)는 벤조일 퍼옥사이드 같은 개시제가 분해되어 자유 라디칼을 처음 만들어 내는 준비 구간이다. 이어서 사슬이 급격히 길어지는 성장기, 라디칼이 소멸하는 종결기로 진행되며, 억제제가 남아 있으면 이 개시기가 길어진다. 성장기(Propagation)에서는 라디칼이 단량체를 차례로 붙이며 사슬이 폭발적으로 길어지고, 이때 상당한 중합열이 발생한다. 이 열이 빠져나가지 못하면 단량체가 끓어 비등 기포가 생기므로 의치 중합 시 온도 관리의 핵심 구간이다. 주변 온도와 레진 분말 입자의 크기 및 형태(레진 혼합 후 성형하기에 가장 적합한 병상에 도달하는 속도를 결정짓는 요인)의 경우, 온도가 높고 분말 입자가 미세할수록 단량체가 중합체 입자로 스며드는 속도가 빨라져 병상(Dough) 단계에 일찍 도달한다. 반대로 냉장 보관하거나 입자가 굵은 분말을 쓰면 병상 도달이 늦어져 작업 시간을 벌 수 있다('23·'24 기출).

• 부드러운 성질이 요구되는 의치상 이장재 (Soft liner): 공중합으로 유연성을 얻은 레진은 점막에 직접 닿는 연성 이장재(Soft liner)나 치주 치료용 팩에 쓰인다. 가소제를 넣는 방식과 달리 성분이 빠져나가지 않아 탄성이 오래 유지되는 것이 장점이다('24 기출).
• 망상 구조를 형성할수록 재료의 경도가 크고 물리적 강성이 높다: 가교로 이어진 망상 구조는 사슬의 이동을 묶어 두므로 경도와 강성이 높고 열 변형에 강하다. 반대로 선상 구조는 사슬끼리 미끄러질 수 있어 가열하면 연화되고 유기 용매에도 녹는 열가소성을 보인다('23·'24 기출).
• 유기 용매에 쉽게 녹지 않는 우수한 불용성을 갖게 된다: 가교 결합은 분자 사슬들을 3차원 망상 구조로 단단히 묶기 때문에, 유기 용매에 쉽게 녹지 않는 우수한 불용성을 가지게 된다. 또한 재료가 뻣뻣해지고 유리전이온도(Tg)가 상승하며, 기계적 강도와 내마모성, 크랙 저항성이 모두 향상된다('24 기출).
• 준비 단계인 개시기 (Induction period): 개시기(Induction period)는 벤조일 퍼옥사이드 같은 개시제가 분해되어 자유 라디칼을 처음 만들어 내는 준비 구간이다. 이어서 사슬이 급격히 길어지는 성장기, 라디칼이 소멸하는 종결기로 진행되며, 억제제가 남아 있으면 이 개시기가 길어진다('23·'24 기출).
• 성장기 (Propagation): 성장기(Propagation)에서는 라디칼이 단량체를 차례로 붙이며 사슬이 폭발적으로 길어지고, 이때 상당한 중합열이 발생한다. 이 열이 빠져나가지 못하면 단량체가 끓어 비등 기포가 생기므로 의치 중합 시 온도 관리의 핵심 구간이다('24 기출).
• 주변 온도와 레진 분말 입자의 크기 및 형태: 온도가 높고 분말 입자가 미세할수록 단량체가 중합체 입자로 스며드는 속도가 빨라져 병상(Dough) 단계에 일찍 도달한다. 반대로 냉장 보관하거나 입자가 굵은 분말을 쓰면 병상 도달이 늦어져 작업 시간을 벌 수 있다('23·'24 기출).

1단계 · 분자 사슬의 중합도가 높을수록 재료의 강도는 비례하여 증가한다

중합도가 높을수록 분자 사슬이 길어지고 사슬 간 얽힘이 늘어 인장 강도와 경도, 연화 온도가 함께 올라간다. 반대로 가교(교차 결합)가 많아지면 삼차원 망상 구조가 물의 침투를 막아 수분 흡수율과 용해도는 오히려 감소하며, 선상 구조는 유기 용매에 녹고 가교형 중합체는 열경화성이라 가열해도 다시 액상이 되지 않는다.

2단계 · 자유 라디칼 생성에 의한 중합체

개시제가 열이나 빛을 받으면 단량체의 이중 결합이 끊어지며 반응성이 매우 큰 자유 라디칼(Free radical)이 생겨 연쇄 중합이 시작된다. 부산물 없이 단량체가 그대로 이어 붙는 부가 중합이며, 물이 빠져나오는 축합 중합과 구별된다.

3단계 · 단일 중합체의 단점을 보완한 파절 저항성 및 충격 강도의 향상

공중합(Copolymerization)은 두 종류 이상의 단량체를 함께 중합해 단일 중합체의 약점을 보완하는 방법이다. 주로 인성과 충격 강도를 높이거나 유연성을 부여하는 데 쓰이며, PMMA에 고무상 단량체를 넣은 고충격 레진이 대표적이다.

마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해

핵심 정리 · 분자 사슬의 중합도가 높을수록 재료의 강도는 비례하여 증가한다 = 치과용 고분자 재료의 일반적인 물리적 성질 / 자유 라디칼 생성에 의한 중합체(Polymer)로의 연쇄 반응 시작 = 액상 단량체가 외부 에너지를 받아 활성화될 때 발생하는 화학적 변화를 올바르게 설명한 것 / 단일 중합체의 단점을 보완한 파절 저항성 및 충격 강도의 향상 = 두 종류 이상의 단량체를 혼합하여 중합시키는 공중합을 통해 기대할 수 있는 변화.

혼합 용기를 따뜻하게 하여 온도를 높여준다(레진 혼합물이 병상 단계에 도달하는 시간을 단축시키기 위한 기공 조작)의 경우, 혼합 용기를 따뜻하게 하면 단량체 분자의 운동이 활발해져 분말로 스며드는 속도가 빨라지므로 병상화가 앞당겨진다. 반대로 병상 시간을 늘리려면 혼합 직후 냉장 보관하는 것이 표준적인 방법이다. 가소성이 정점인 병상 단계일 때 시행한다(레진의 전입 공정 시 필수적으로 지켜야 할 물리적 원칙)의 경우, 레진은 습사상 → 섬유상 → 병상 → 고무상 → 경화상 순으로 변한다. 섬유상은 실처럼 늘어져 끈적이고 고무상 이후로는 압력을 줘도 형태가 잡히지 않으므로, 가소성이 정점인 병상에서 전입해야 한다. 중합용 수조의 가열 온도 설정(열중합형 레진의 화학적 중합 완료 시간을 결정짓는 가장 핵심적인 외부 요인)의 경우, 열중합 레진은 BPO가 열로 분해되며 중합하므로 수조 온도가 완료 시간을 좌우한다. 다만 초기에 온도를 급히 올리면 단량체가 끓어 비등 기포가 생기므로, 70℃ 이하에서 충분히 반응시킨 뒤 마무리로 온도를 올린다('22·'24 기출).

치수 안정성 유지를 위해 실온의 깨끗한 물속에 보관한다(최종 제작된 아크릴 레진 의치를 환자가 장착하지 않는 시간 동안 올바르게 보관하는 방법)의 경우, 아크릴 레진은 건조하면 흡수했던 수분이 빠져나가며 수축·뒤틀림이 생기므로 실온의 깨끗한 물속에 보관한다. 뜨거운 물이나 알코올은 변형과 색조 변화를 일으키므로 피해야 한다. 실온에서 30분 이상 서냉 후 물로 최종 냉각한다(중합 공정이 완료된 함을 식히는 과정에서 권장되는 가장 바람직한 냉각 순서)의 경우, 급격한 온도 변화는 레진 내부에 과도한 응력을 남겨 의치를 망가뜨린다. 실온에서 서서히(Bench cooling) 열을 식히는 과정이 필수이다. 중합 직후 뜨거워진 함을 찬물에 넣어 급격히 냉각시켰을 때(의치상 레진 보철물의 정밀도를 해치는 뒤틀림 변형이 가장 주되게 발생하는 원인)의 경우, 중합이 끝난 함을 찬물에 급히 담그면 겉과 속이 다른 속도로 줄어들어 내부에 응력이 갇히고, 이것이 풀리면서 의치가 뒤틀린다. 그래서 중합 뒤에는 실온에서 천천히 식혀야 한다('23·'24 기출).

가열에 의한 열수축이 적어 조직 적합도가 우수하다(열중합 레진과 비교하여 자가중합 레진이 치수 정밀도 면에서 갖는 상대적 장점)의 경우, 자가중합 레진은 고온 가열 과정을 거치지 않으므로 냉각 시 발생하는 열수축(Thermal shrinkage)이 적어, 모형에 가장 딱 맞는 정밀한 결과물을 얻을 수 있다. 중합 수축 및 가열에 의한 열수축이 적어 조직 적합도가 우수하다(전용 함 없이 아가 템플릿 등에 부어서 제작하는 유동성 레진 시스템의 특징)의 경우, 유입형 레진은 아가 템플릿 등에 흘려 넣어 중합하므로 가압에 의한 변형이 없고 열수축도 적어 조직 적합도가 뛰어난다. 다만 자가중합 방식이라 강도와 색조 안정성은 열중합 레진보다 떨어진다. 치조제 점막 조직의 미세 재현성 및 적합도가 우수하다(유입형 레진을 사용하여 의치를 제작했을 때 얻을 수 있는 가장 큰 이점)의 경우, 유입형 레진은 묽은 상태로 흘려 넣기 때문에 치조제 점막의 미세한 굴곡까지 정확히 옮겨 적합도가 좋다. 다만 흐르는 힘에 인공치가 밀릴 수 있고 중합 수축이 없어지는 것은 아니다('24 기출).

• 치수 안정성 유지를 위해 실온의 깨끗한 물속에 보관한다: 아크릴 레진은 건조하면 흡수했던 수분이 빠져나가며 수축·뒤틀림이 생기므로 실온의 깨끗한 물속에 보관한다. 뜨거운 물이나 알코올은 변형과 색조 변화를 일으키므로 피해야 한다('24 기출).
• 실온에서 30분 이상 서냉 후 물로 최종 냉각한다: 급격한 온도 변화는 레진 내부에 과도한 응력을 남겨 의치를 망가뜨린다. 실온에서 서서히(Bench cooling) 열을 식히는 과정이 필수이다('23·'24 기출).
• 중합 직후 뜨거워진 함을 찬물에 넣어 급격히 냉각시켰을 때: 중합이 끝난 함을 찬물에 급히 담그면 겉과 속이 다른 속도로 줄어들어 내부에 응력이 갇히고, 이것이 풀리면서 의치가 뒤틀린다. 그래서 중합 뒤에는 실온에서 천천히 식혀야 한다('24 기출).
• 가열에 의한 열수축이 적어 조직 적합도가 우수하다: 자가중합 레진은 고온 가열 과정을 거치지 않으므로 냉각 시 발생하는 열수축(Thermal shrinkage)이 적어, 모형에 가장 딱 맞는 정밀한 결과물을 얻을 수 있다('23·'24 기출).
• 중합 수축 및 가열에 의한 열수축이 적어 조직 적합도가 우수하다: 유입형 레진은 아가 템플릿 등에 흘려 넣어 중합하므로 가압에 의한 변형이 없고 열수축도 적어 조직 적합도가 뛰어난다. 다만 자가중합 방식이라 강도와 색조 안정성은 열중합 레진보다 떨어진다('24 기출).
• 치조제 점막 조직의 미세 재현성 및 적합도가 우수하다: 유입형 레진은 묽은 상태로 흘려 넣기 때문에 치조제 점막의 미세한 굴곡까지 정확히 옮겨 적합도가 좋다. 다만 흐르는 힘에 인공치가 밀릴 수 있고 중합 수축이 없어지는 것은 아니다('23·'24 기출).

의치상용 열중합 아크릴릭 레진(PMMA + MMA) 분말-액 혼합 후 물리적 변화 단계 (A ~ D)

레진 분말과 액을 혼합하면 ① 모래상(A, Sandy stage) → ② 섬유상(B, Stringy stage: 단량체가 분말 표면을 용해하며 거미줄처럼 끈적거림) → ③ 병상(C, Dough stage: 점착성이 소실되고 균일한 반죽 상태가 되어 함 전입에 가장 적합함) → ④ 고무상(D, Rubbery stage: 탄성이 생겨 전입 불가) → ⑤ 경화상 순으로 진행된다.

모래상·섬유상(A, B)에서 조기 전입하면 단량체 함량과 흐름성이 과도하여 압력을 충분히 가할 수 없고 수축성 기공이 발생하며, 고무상(D)에서 지연 전입하면 레진이 뻣뻣해져 과도한 압력으로 인공치가 이동하거나 플래시(Flash)가 두꺼워져 교합고경이 높아진다('23·'24 기출).

핵심 확인 · A / A~B 단계 조기 전입: 유동성이 너무 커서 함 밖으로 레진이 유출되고 중합수축 및 기공(Porosity)이 증가함 / D 단계 지연 전입: 유동성 상실로 미세 부위 전입이 불량하고 인공치 변위 및 교합고경 증가가 초래됨

마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드

핵심 정리 · 혼합 용기를 따뜻하게 하여 온도를 높여준다 = 레진 혼합물이 병상 단계에 도달하는 시간을 단축시키기 위한 기공 조작 / 가소성이 정점인 병상 단계일 때 시행한다 = 레진의 전입 공정 시 필수적으로 지켜야 할 물리적 원칙 / 중합용 수조의 가열 온도 설정 = 열중합형 레진의 화학적 중합 완료 시간을 결정짓는 가장 핵심적인 외부 요인.

표면 경도가 낮아 쉽게 닳아버리는 낮은 마모 저항성(임상에서 레진 인공치를 사용했을 때 한계점으로 지적되는 물리적 특성)의 경우, 레진 인공치는 부드러운 성질 때문에 오래 쓰면 저작면이 닳아 없어져서 시간이 지날수록 교합면이 낮아지고 저작 힘이 약해질 수 있다. 따라서 정기적인 검진을 통해 교합 상태를 체크해주는 것이 임상적으로 중요하다. 마모에 매우 강하여 보철물의 수직 고경 유지 능력이 탁월함(레진 인공치와 비교하여 도재 인공치가 임상적으로 우수한 성질)의 경우, 도재 인공치는 표면이 단단해 거의 닳지 않으므로 수직 고경을 오래 지켜 준다. 다만 잘 깨지고 연마가 어려우며 대합하는 자연치를 마모시키고, 의치상과 화학 결합을 하지 않는다. 갑작스러운 충격에 깨지지 않고 견디는 파절 저항성(취성이 강한 도재치에 비해 레진 인공치가 물리적 성질 면에서 우위를 점하는 요소)의 경우, 레진 인공치는 탄성이 있어 충격을 흡수하므로 떨어뜨려도 잘 깨지지 않는다. 반면 표면 경도와 내마모성, 수직 고경 유지 능력은 도재치가 앞서므로 서로 장단점이 갈린다('23·'24 기출).

구강 조직의 색조 재현이 가능하다(금속 의치상과 비교할 때 아크릴레진 의치상의 장점)의 경우, 아크릴 레진(PMMA)은 다양한 색소를 배합하여 잇몸(치은) 색상을 자연스럽게 재현할 수 있어 심미성 면에서 금속 의치상보다 큰 장점을 가진다. 분자 사슬의 중합도가 높을수록 재료의 강도는 비례(치과용 고분자 재료의 일반적인 물리적 성질)의 경우, 중합도가 높을수록 분자 사슬이 길어지고 사슬 간 얽힘이 늘어 인장 강도와 경도, 연화 온도가 함께 올라간다. 디부틸 프탈레이트(DBP) 같은 가소제는 사슬 사이에 끼어들어 분자 간 인력을 약하게 만들어 유연성을 부여한다('24 기출).

내부 기포 발생 확률이 높아지며 중합 수축이 심화(레진 혼합 시 표준보다 많은 액을 사용했을 때 나타나는 물리적 폐해)의 경우, 액을 표준보다. 미반응 모노머 잔류량 증가 및 전체적인 중합 수축(레진 혼합 시 표준액량보다 많은 모노머를 혼입했을 때, 최종 보철물의 품질에 미치는 부정적인 영향)의 경우, 액(단량체)이 과도하면 반응할 분자가 많아져 전체 수축량이 커지며, 미처 반응하지 못한 잔류 모노머가 독성 물질로 남거나 강도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 실내의 일반적인 실온 (20~25℃) 환경(화학적 활성제를 포함하여 외부 열원 없이 경화되는 상온 중합 레진의 표준 중합 온도)의 경우, 자가중합 레진은 액에 든 3차 아민이 개시제인 BPO를 상온에서 분해시키므로 별도의 열원 없이 20~25℃에서 중합한다('22·'24 기출).

• 구강 조직의 색조 재현이 가능하다: 아크릴 레진(PMMA)은 다양한 색소를 배합하여 잇몸(치은) 색상을 자연스럽게 재현할 수 있어 심미성 면에서 금속 의치상보다 큰 장점을 가진다('24 기출).
• 분자 사슬의 중합도가 높을수록 재료의 강도는 비례: 중합도가 높을수록 분자 사슬이 길어지고 사슬 간 얽힘이 늘어 인장 강도와 경도, 연화 온도가 함께 올라간다('23·'24 기출).
• 디부틸 프탈레이트: 디부틸 프탈레이트(DBP) 같은 가소제는 사슬 사이에 끼어들어 분자 간 인력을 약하게 만들어 유연성을 부여한다('24 기출).
• 내부 기포 발생 확률이 높아지며 중합 수축이 심화: 액을 표준보다('23·'24 기출).
• 미반응 모노머 잔류량 증가 및 전체적인 중합 수축: 액(단량체)이 과도하면 반응할 분자가 많아져 전체 수축량이 커지며, 미처 반응하지 못한 잔류 모노머가 독성 물질로 남거나 강도를 떨어뜨리는 원인이 된다('24 기출).
• 실내의 일반적인 실온 (20~25℃) 환경: 자가중합 레진은 액에 든 3차 아민이 개시제인 BPO를 상온에서 분해시키므로 별도의 열원 없이 20~25℃에서 중합한다('23·'24 기출).

핵심 정리 · 표면 경도가 낮아 쉽게 닳아버리는 낮은 마모 저항성 = 임상에서 레진 인공치를 사용했을 때 한계점으로 지적되는 물리적 특성 / 마모에 매우 강하여 보철물의 수직 고경 유지 능력이 탁월함 = 레진 인공치와 비교하여 도재 인공치가 임상적으로 우수한 성질 / 갑작스러운 충격에 깨지지 않고 견디는 파절 저항성 = 취성이 강한 도재치에 비해 레진 인공치가 물리적 성질 면에서 우위를 점하는 요소.