지르코니아 표면의 미세구조 변화가 레진 시멘트와의 인장결합강도에 미치는 영향

강정규; 김태연; 이정환; 지정희; 이민호; 배태성; 안승근

doi:10.14815/kjdm.2021.48.3.211

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저자정보: 강정규 (전북대학교) 김태연 (전북대학교) 이정환 (광주보건대학교) 지정희 (전북대학교) 이민호 (전북대학교) 배태성 (전북대학교) 안승근 (전북대학교)

저널정보: 대한치과재료학회 대한치과재료학회지 대한치과재료학회지 제48권 제3호(통권 제131호)

발행연도: 2021.9

수록면: 211 - 219 (9page)

DOI: 10.14815/kjdm.2021.48.3.211

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본 연구는 지르코니아 표면의 미세 구조 변화가 레진 시멘트와의 인장 결합 강도에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었다. 지르코니아 가소결체 블록으로 18×18×7 mm 크기의 시편을 준비한 다음 평균 입경 0.65 μm 지르코니아와 탄소 분말을 함유하는 Zirface 슬러리를 15%와 30% 농도로 적용하고 제조자의 지시에 따라 1530 ℃에서 2시간 유지하여 표면에 다공질의 미세요철을 형성한 다음 레진 시멘트(PermaCem 2.0, DMG, Hilzingen, Germany)를 적층 중합하여 18×18×14 mm 시편을 제작하였다. 또한 결합력의 비교를 위해 #2000 SiC 연마지로 연마한 그룹과 110 μm 알루미나 3기압 분사처리 그룹에 대해서도 시편을 준비하였다. 이후 모든 블록들을 단면적 1.0×1.0 mm 크기로 절단하여 12개씩의 시편을 준비하고 각각의 시편에 인장시험용 홀더를 부착한 다음 시효처리를 위해 37 ℃ 증류수에 10일 동안 침적하였다. 이후 준비한 시편들을 재료시험기에 장착하고 crosshead speed 0.5 mm/min으로 인장력을 가하여 파절하중을 측정하였다. 또한 표면 형상의 변화가 결합력에 미치는 영향을 조사하기 위해 중심선평균거칠기 Ra를 cut off 치 0.25 μm 조건에서 측정하였고, 표면 형상의 변화 및 인장결합강도 측정 후의 파절 양상을 조사하기 위해 고해상도 전계방출 주사전자현미경으로 표면을 관찰하였다. 이상의 시험을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 분사처리 표면에서는 국소적으로 지르코니아 결정립들이 탈락하며 미세요철구조가 생성되었지만 Zirface 처리 표면에서는 다공질의 미세요철구조가 생성되었다.
2. 중심선평균거칠기 Ra 값은 분사처리 그룹에서 0.848±0.077 μm로 가장 높고 연마 그룹에서 0.181±0.045 μm로 가장 낮게 나타났으며, Tukey 분석 결과, 모든 시험 그룹들 사이에서 상호간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.05).
3. 최대 인장결합강도는 Zirface 30% 처리 그룹에서 18.8±5.4 MPa을 보였으며, Tukey 분석 결과, 나머지 시험군들과 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.05).
4. 인장시험 후의 파면을 고해상도 전계방출 주사전자현미경으로 관찰한 결과, Zirface 30% 처리 그룹에서는 레진내 응집파절과 계면파절이 혼재하는 양상을 보였지만, 나머지 시험군들의 경우에는 공히 계면파절 양상을 보였다. 결론적으로, 이 연구의 한계 내에서 지르코니아 표면을 Zirface 30%로 처리하여 다공질 미세요철구조를 형성하는 것은 지르코니아와 레진 시멘트 사이의 결합력 개선에 기여할 수 있을 것으로 생각한다.

This study was performed to evaluate the effects of microstructural change of zirconia surface on tensile bond strength with resin cement. The zirconia partially sintered block was cut into a size of 18 × 18 × 7 mm, and then the Zirface slurry (DMAX, Daegu, Korea) containing 15% and 30% zirconia was applied and followed by sintering at 1530 ℃ for 2 hours. Resin cement (PermaCem 2.0, DMG, Hamburg, Germany) was applied on zirconia specimen and polymerized to prepare an 18 × 18 × 14 mm block. In addition, for comparison of bond strength, specimens were prepared for the group that was polished and the group that was blasted at 3 atm using 110 μm alumina. Thereafter, all blocks were cut into a cross-sectional area of 1.0 × 1.0 mm to prepare 12 specimens. The specimens were immersed in distilled water at 37 ℃. for 10 days for aging treatment. A holder for tensile testing was attached to each of the specimens, and then a tensile force was applied at a crosshead speed of 0.5 mm/min to measure the fracture load. The fracture surfaces of each test piece was observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope. Through the above tests, the following results were obtained. 1. On the blasted surface, zirconia grains were locally removed but on the Zirface treated surface, a porous microstructure was created on the zirconia surface. 2. Arithmetical mean deviation from the mean line ra was the highest in the blasted group and the lowest in the polished group, and as a result of Tukey analysis, there were statistically significant differences between all test groups (P<0.05). 3. The maximum tensile bond strength was 18.8±5.4 MPa in the Zirface 30% group, and as a result of Tukey analysis, there was a statistically significant difference from the other test groups (P<0.05). 4. As a result of observing the fracture surface after the tensile test with a high-resolution field emission scanning electron microscope, in the Zirface 30% group, cohesive fracture and interfacial fracture in the resin was observed, but the other test groups showed the interfacial fracture pattern. In conclusion, within the limits of this study, treating the zirconia surface with Zirface 30% to form a porous microstructure can contribute to the improvement of the bond strength between zirconia and resin cement.

#Zirconia #Resin cement #Tensile bond strength #Zirface slurry #지르코니아 #레진 시멘트 #인장 결합 강도 #Zirface 슬러리

참고문헌 (15)

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Zhang F / 2016 / Strength, toughness and aging stability of highly-translucent Y-TZP ceramics for dental restorations / Dent Mater 32(12):327~337

Stawarczyk B / 2017 / Three generations of zirconia: from veneered to monolithic. Part 1 / Quintessence Int Rest Dent 48(5):369~380

Zadah PN / 2018 / Flexural strength, fracture toughnee, and translucency of cubic/tetragonal zirconia materials / J Prosth Dent 120(6):948~954

Hannink RHJ / 2000 / Transformation tougening in zirconia-containing ceramics / J Am Ceram Soc 83(3):461~487

Sulaiman TA / 2015 / Optical properties and light irradiance of monolithic zirconia at variable thicknesses / Dent Mater 31(10):1180~1187

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