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1. 석고의 종류와 특성
1.1. 일반석고(플라스터)
일반석고(플라스터)는 대기압에서 고온으로 가열하여 수분을 제거하여 얻은 석고이다. 결정형태는 해면상이고 불규칙적이며, 베타-반수염(β-hemihydrate)으로 구성되어 있다. 대기압 하에서 가열하는 제조 방식으로 인해 불규칙한 결정 구조를 가지고 있어 기공이 많고 다공성을 나타낸다. 이러한 구조적 특성으로 인해 상대적으로 강도와 경도가 낮으며, 경화팽창이 크다는 단점이 있다. 하지만 작업성과 가공성이 뛰어나 주로 연구용 모델이나 전시용 모형 제작에 사용된다. 또한 인상재와의 친화성이 좋아 인상채득 과정에서 주로 사용된다""일반석고는 대기압 하에서 높은 온도(약 115°C)로 가열하여 수분을 제거하여 제조한다. 이 과정에서 천연 광물인 이수석고(CaSO4·2H2O)가 반수석고(CaSO4·1/2H2O)로 변화하게 된다. 제조 방식의 특성상 일반석고는 불규칙한 결정 구조와 다공성을 지니게 되며, 이로 인해 상대적으로 강도와 경도가 낮고 경화 팽창이 크다는 단점이 있다. 그러나 작업성과 가공성이 뛰어나 연구용 모델이나 전시용 모형 제작 등에 널리 사용되며, 인상채득 과정에서도 주된 재료로 활용된다""
1.2. 경석고와 초경석고
경석고와 초경석고는 제조 방식에 따라 다른 결정 형태와 물성을 가지는 것이 특징이다. 경석고는 수증기 압력 하에서 125°C의 온도로 가열하여 제조하는 α-hemihydrate의 형태이며, 초경석고도 같은 방법으로 제조한다.
이에 비해 일반석고(플라스터)는 대기압 하에서 115°C로 가열하여 제조한 β-hemihydrate 형태이다. 경석고와 초경석고의 결정은 규칙적이고 치밀한 형태인 반면, 일반석고는 불규칙하고 다공성의 결정을 가진다.
경석고와 초경석고의 이러한 결정 구조의 차이로 인해 물성에서도 차이가 난다. 먼저 경석고와 초경석고는 모형용 석고보다 적은 양의 물로도 동일한 점도를 얻을 수 있어 작업성이 좋다. 또한 규칙적이고 치밀한 결정 구조로 인해 강도와 경도가 높으며, 내마모성이 우수하다. 따라서 치과 작업 모델과 다이 제작에 주로 사용된다.
반면 일반석고는 다공성 결정 구조로 인해 강도와 경도가 상대적으로 낮아 주로 진단 및 연구용 모형 제작에 사용된다. 혼수비도 경석고와 초경석고보다 높은 편이다.
이처럼 제조 방식에 따른 결정 구조의 차이로 인해 경석고와 초경석고, 일반석고는 물성과 용도에서 구분된다고 볼 수 있다.
1.3. 석고의 경화반응
석고의 경화반응은 다음과 같다. 석고는 물과 혼합되면 열을 발산하면서 경화된다. 이는 반수석고(CaSO4·½H2O)와 이수석고(CaSO4·2H2O) 사이의 물에 대한 용해도 차이에 의해 발생하는 것이다.
구체적으로 살펴보면, 물을 제거하여 만든 반수석고를 물과 혼합하면 CaSO4·½H2O + 3/2H2O → CaSO4·2H2O + 열의 반응이 일어난다. 이때 반수석고가 용해되어 이수석고로 결정화되면서 경화가 진행된다. 이수석고의 용해도가 반수석고에 비해 현저히 낮기 때문에 이수석고가 석출되면서 경화가 일어나는 것이다.
석고의 결정들은 물속에서 그물망 구조를 형성하며 단단하게 된다. 즉, 용해된 반수석고가 이수석고로 결정화되며 상호 결합하여 경화가 진행되는 것이다.""
2. 석고의 물리적 특성
2.1. 물/분말 비율(혼수비)
혼수비는 석고 분말과 물의 비율을 나타내는 지표로, 경화된 석고 산물의 최종적인 기계적 성질을 좌우하는 매우 중요한 요인이다. 혼수비가 너무 크면 흐름성은 증가하지만 경화 시간이 지연되고 경화 후 강도와 경도가 낮아지며 기공이 발생한다. 반면 혼수비가 너무 작으면 경화 시간이 단축되고 강도와 경도가 증가하지만 조작성이 나빠져 잘 흐르지 않고 거대 기포가 발생할 수 있으며 경화 팽창량이 증가하게 된다.
이론적인 혼수비는 석고 100g당 물 18.61ml이지만, 실제 임상에서는 인상재와의 친화성과 경화 후 충분한 기계적 성질을 갖추기 위해 이보다 더 많은 물이 필요하다. 일반적으로 모형용 석고는 100g당 물 37~50ml, 경석고는 28~32ml, 초경석고는 19~24ml를 사용한다. 즉, 용도에 따라 적정 혼수비가 달라지는데, 모형용 석고가 가장 많은 물을 필요로 하고 초경석고가 가장 적은 물을 필요로 한다.
또한 혼수비는 경화 시간, 경화 팽창, 표면 경도 및 강도, 흐름성 등 석고의 여러 물성에 영향을 미친다. 혼수비가 커질수록 경화 시간이 지연되고 경화 팽창량이 감소하며 강도와 경도가 낮아진다. 반면 혼수비가 작을수록 경화 시간이 단축되고 경화 팽창량이 증가하며 강도와 경도가 증가한다. 따라서 석고 제품을 선택할 ...
