브라켓 각도 변화에 따른 세라믹 브라켓의 마찰력 측정

차정열,김경석,김동춘,황충주 대한치과교정학회 2006 대한치과교정학회지 Vol.36 No.2

최근 사용되고 있는 세라믹 브라켓의 마찰력을 측정하고 비교하고자 실험군으로 3종의 세라믹 브라켓(Crystaline V(^®), Tomy, Tokyo, Japan; Clarity^(®), 3M Unitek, CA; Inspire^(®), Ormco, CA)을 사용하였으며 대조군으로 컴퍼짓 레진 브라켓(Spirit^(®), Ormco, CA)과 메탈브라켓(Kosaka^(®), Tomy, Tokyo, Japan)을 사용하였다. 활주 시 마찰력은 4개의 브라켓-교정선 경사(0°, 5°, 10°, 15°)에서 각각 측정되었으며 두 종의 교정선 [1. 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SDS Ormco, Glendora, CA), 2. 베타-타이타늄(TMA, SDS Ormco, Glendora, CA)]이 사용되었다. 22mil 브라켓을 만능시험기기에 부착한 후 .021 × .025 크기의 교정선에 고무결찰한 후 34℃의 건조상태에서 5mm/min 속도로 교정선을 활주시켰다. TMA 교정선은 스테인레스 스틸 교정선보다 높은 마찰력을 발생시켰으며 모든 브라켓 호선과의 조합에서 브라켓-교정신의 각도가 증가함에 따라 정적, 동적 마찰력이 증가하였다. 0°~5° 구간에서 마찰력의 크기는 스테인레스 스틸 교정선과 레진 브라켓 조합이 가장 낮게 측정되었으며 다음으로 Crystaline V, 금속 브라켓, Clarity, Inspire의 순으로 나타났다. TMA 교정선에서는 Crystaline V와의 조합이 가장 낮은 마찰력을, 다음으로 컴퍼짓 브라켓, Clarity, 금속 브라켓, Inspire 순으로 나타났다. 5° 이상에서 마찰력이 급격하게 증가하였으며 스테인레스 스틸 교정선에서 레진 브라켓, Clarity, Crystaline V, 금속 브라켓, Inspire순으로 나타났다. TMA 교정선에서는 레진 브라켓, Crystaline V, Clarity, Inspire, 금속 브라켓 순으로 나타났다. 이때 호선 브라켓 조합에 대한 마찰력은 일반적으로 증가하였으나 마찰력 증가율의 차이로 인해 그룹간 마찰력의 순위가 서로 뒤바뀌는 경우가 관찰되었다. 실리카-삽입 세라믹 브라켓은 기존의 세라믹 브라켓보다 낮은 마찰력을 보여줄 뿐 아니라 브라켓-교정선의 경사도의 증가에서도 비교적 낮은 마찰력 증가율을 나타내어 세라믹 브라켓의 높은 마찰력을 감소시키는데 큰 역할을 할수 있다고 생각된다. The purpose of this study was to measure and compare the level of frictional resistance generated from three currently used ceramic brackets; 1, Crystaline V^(®), Tomy International Inc., Tokyo, Japan; 2, Clarity^(®), 3M Unitek, Monrovia, CA, USA; 3, Inspire^(®), Ormco, Orange, CA, USA; with composite resin brackets, Spirit^(®), Ormco, Orange, CA, USA; and conventional stainless steel brackets Kosaka^(®), Tomy International Inc., Tokyo, Japan used as controls. In this experiment, the resistance to sliding was studied as a function of four angulations (0°, 5°, 10°, and 15°) using 2 different orthodontic wire alloys: stainless steel (stainless steel, SDS Ormco, Orange, CA, USA), and beta-titanium (TMA, SDS Ormco, Orange, CA, USA). After mounting the 22 mil brackets to the fixture and .019 × .025 wires ligated with elastic ligatures, the arch wires were slid through the brackets as 5 mm/min in the dry state at  34℃. Silica-insert ceramic brackets generated a significantly lower frictional force than did other ceramic brackets, similar to that of stainless steel brackets. Beta-titanium archwires had higher frictional resistance than did stainless steel, and all the brackets showed higher static and kinetic frictional force as the angulations increased. When the angulation exceeded 5°, the active configuration emerged and frictional force quickly increased by 2.5 to 4.5-fold. The order of frictional force of the different wire-bracket couples transposed as the angle increased. The silica-insert ceramic bracket is a valuable alternative to conventional stainless steel brackets for patients with esthetic demands.

도로 노면 조직 정량화를 통한 노면 마찰력 예측에 관한 연구

정우,이승우,김영규 한국도로학회 2024 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2024 No.03

노면 마찰력은 포장 표면과 타이어의 마찰력으로 인해 발생하는 현상으로 높은 노면의 마찰력은 제동 중 차량의 안정성과 조종성을 향상시킨다. 노면 마찰력이 증가함에 따라 교통사고 횟수가 감소하는 것으로 알려져 있으며 습윤 상태의 노면에서 교통사고가 증가하 는 것으로 알려져있다. 따라서 교통사고 발생 억제와 도로 안전의 확보를 위해서는 적정 수준의 노면 마찰력, 특히 습윤 상태의 노면 마찰력을 확보하는 것이 중요하다. 노면 마찰력은 adhesion과 hysteresis로 분류되며 특히 습윤상태 도로에서 hysteresis가 중요한 역 할을 한다. hysteresis는 고무의 변형에 의해 발생하기 때문에 고무 변형에 영향을 미치는 노면 조직 변수를 선정하여 노면 마찰력을 예측하고자 한다. 노면 마찰력은 노면 조직 특성과 밀접한 관련이 있으며, 이에 따라 노면 조직 특성을 나타내는 지수 중 하나인 MTD(Mean Texture Depth)가 노면 마찰력 예측을 위한 인자로 사용되고 있는 실정이다. 하지만 MTD는 노면 조직 깊이만을 평가하 는 인자로 다양한 요소가 결합되어 있는 노면 조직 특성을 모두 설명할 수 없으며, 노면 마찰력 예측을 위해서는 복잡한 노면 조직을 설명할 수 있는 추가 변수의 선정이 요구된다. 본 연구에서는 노면 마찰력의 메커니즘 분석을 토대로 노면 마찰력에 영향을 미치는 노면 조직 특성을 분석하였고, wave-length와 노면 조직의 형태, 노면 조직 깊이가 노면 마찰력에 미치는 영향이 클 것으로 예상하였 다. 이를 검증하기 위해서는 3가지 노면 조직 특성이 노면 마찰력에 미치는 영향에 대한 검토가 요구되나 실제 도로의 노면은 노면 조직이 불규칙하게 형성되어 있어 노면 조직 특성의 개별적 영향을 검토하기 어렵다. 이를 위해서는 선정한 노면 조직 특성의 정량적 형성이 요구되며 3D 프린팅 시편을 제작해 노면 조직을 인위적으로 형성함으로써 실제 도로 노면 조직의 불규칙성을 개선하였다. 노 면 조직 특성을 시편에 반영하기 위해 노면 조직 깊이는 MTD, wave-length는 노출 골재의 개수를 뜻하는 EAN을 변수로 설정하였 다. 또한 EAN(Exposed Aggregate Number)은 노출 골재의 형성이 필수적이므로 골재의 형상을 제어하여 노면 조직의 형태를 시편에 반영하였으며 골재 형상과 노면 마찰력의 통계학적 분석을 위해 형상 지수를 산출하여 분석하였다. 3D 프린팅 시편은 크기에 제한이 있어 좁은 영역에서 측정이 용이한 BPT(British Pendulum Test)를 사용해 노면 마찰력을 측정하였고, 습윤한 노면에서는 수막으로 인해 노면 마찰력이 크게 감소하여 노면 조직의 영향이 커지므로 습윤 상태에서 노면 마찰력을 측정하였다. 측정 데이터를 통한 분석 결과 노면 조직 변수인 MTD가 증가할수록 BPN(wet)이 선형적으로 증가하는 것이 확인되었으며, EAN에 따라서 BPN이 증가했다가 감소하는 경향이 나타났다. 이는 EAN이 과도하게 많아지면 고무가 침투할 공간이 줄어들어 hysteresis가 감소하기 때문으로 사료된 다. 또한 골재 형상에 따라 노면 마찰력의 최댓값과 optuimum EAN의 변화가 있었다. 이는 골재 형상에 따른 고무 침투 부피의 변화 에 의한 것으로 사료된다. 위의 결과를 통해 MTD, EAN, 골재 형상과 BPN(wet)의 관계를 통계학적으로 분석하여 BPN(wet) 예측 모 델을 제안하였다.

교정용 브라켓과 교정선 사이의 마찰력

정태종,최목균 대한치과교정학회 2000 대한치과교정학회지 Vol.30 No.5

교정용브라켓과 교정선 사이의 마찰력에 관련된 요소들에는 브라켓의 종류, 교정선의 재질과 형태, 결찰방법의 차이, 건조환경과 타액환경의 차이, 브라켓간 offset의 차이, 브라켓간 거리, 이동속도 등이 있다. 이러한 요소들에 따른 마찰력의 변화를 비교, 분석하여 각 요소들 간의 관계를 알아보고자 본 연구를 하였다. 8종류의 0.018" x 0.025" 상악 견치와 상악 제2 소구치용 브라켓을 슬라이드 위에 부착시키고 0.016" 및 0.016" x 0.022" 스테인레스 스틸 교정선과 같은 크기의 NiTi 교정선 및 Cu-NiTi 교정선을 이용하여 서로 다른 조건에서 마찰력을 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 1.브라켓의 종류에 따른 마찰력의 차이는 Polycrystalline 세라믹 브라켓인 Allure의 평균 마찰력이 가장 높게 나타났고, 세라믹과 합성된 플라스틱 브라켓인 Vogue, 금속 브라켓인 Mini-Twin, 금속 슬롯을 갖는 플라스틱 브라켓인 Elan, monocrystalline 세라믹 브라켓인 Staflre, single 브라켓인 Lewis/Lang, 자가결찰 브라켓인 SPEED의 순으로 감소하였으며, frictionless브라켓인 Shoulder의 평균 마찰력이 가장 낮았다. 자가결찰 브라켓은 원형 교정선에서는 낮은 마찰력을 나타냈고, 사각형 교정선에서는 높은 마찰력을 나타냈다. 2.교정선 재질에 따른 평균마찰력은 스테인레스 스틸 교정선이 다른 교정선들에 비해 통계학적으로 유의하게 낮았으며, NiTi 교정선, Cu-NiTi 교정선 순으로 평균 마찰력이 높았다. 교정선의 형태에 따른 마찰력은 원형 교정선의 평균마찰력이 각형 교정선보다 낮았다. 3.본 연구에서 스테인레스 강으로 결찰했을 때의 평균마찰력이 탄성모듈로 결찰했을 때에 비해 모든 조건에서 통계학 적으로 유의하게 높았다. 4.건조환경에서의 금속 브라켓에 스테인레스 스틸 교정선, NiTi교정선 및 Cu-NiTi교정선의 평균마찰력은 타액환경에서보다 유의하게 낮았다. 5.브라켓간 offset이 증가함에 따라 평균마찰력은 유의하게 증가하였다. 6.브라켓간 거리의 변화에 대한 마찰력의 차이는 교정선의 재질에 따라 차이가 나며, 스테인레스 스틸 교정선은 브라켓간 거리가 감소할 때 마찰력이 유의하게 변화하지 않았으나, NiTi 교정선의 경우는 유의하게 증가하였다. 7.브라켓내의 교정선의 이동속도에 따라 마찰력은 유의하게 변화하지 않았다. 이상의 결과로 볼 때 교정 치료동안 적정 교정력을 유지하기 위해 자가결찰 브라켓, 스테인레스 스틸 교정선과 탄성모듈결찰법을 사용하는 것이 유리하며, 치료시기에 따라서 요구하는 마찰력이 다르므로 상황에 따라 재료를 선택하는 것이 중요할 것으로 사료된다. The purpose of this study was to amount of the frictional forces with the brackets and wires, ligation methods, dry/wet, offsets, interbracket distances, velocity and to compare them each other by different conditions. This study tested 0.018" x 0.025" slot sized 8 types of orthodontic bracket systems and 0.016", 0.016" x 0.022" sized stainless steel, NiTi, Cu-NiTi orthodontic wires. One cuspid bracket were positioned on the slide glass and archwire was engaged into bracket and ligated with elastomeric modules. The values of frictional forces were measured with the Instron universal testing machine. The results were as follows; 1.Polycrystalline ceramic bracket had the highest mean frictional forces and followed and by ceramic reinforced plastic bracket metal bracket, plastic bracket with metal slot, monocrystalline ceramic bracket, single bracket, self-ligating bracket. friction free bracket in descending order. The self-ligating bracket showed low frictional forces in the round wires and high frictional forces in the rectangular wires. 2.Stainless steel wires had the least frictional forces and followed by NiTi, Cu-NiTi wires in descending order. Round wires had lower frictional forces then that of rectangular wires. 3.The stainless steel ligation method had significantly greater mean frictional forces them the elastomeric module ligation method. 4.Artificial saliva statistically increased the frictional forces in stainless steel wire, NiTi wire and Cu-NiTi wire. 5.There was a statistically significant difference with offset change. 6.There was no statistically significant difference with interbracket distance in stainless steel wires but a significant difference in NiTi wires as the interbracket was decreased. 7.There was no statistically significant difference with velocity change. From the above findings, self-ligating bracket, stainless steel wires and the elastomeric module ligation method might be effective than any other materials to reduce the frictional forces in the orthodontic treatment and can be correlated to clinical situations seen in orthodontic patient care.

마찰력 개념의 이해를 위한 역학 실험의 제안

전성수,현동걸 한국초등과학교육학회 2019 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.77 No.-

학교 교육과정에서 뉴턴의 운동법칙, 운동량 보존법칙, 에너지 보존법칙 등을 이해시키기 위하여 마찰력이 없는 이상적인 상황을 물체의 운동을 다루는 경우가 많지만, 일상적으로 경험하는 세계는 언제나 마찰력이 작용하고 있어 뉴턴 역학을 교수하거나 학습하는데 많은 어려움을 겪는다. 여러 연구결과에 의하면, 중학교와 고등학교 학생들은 물론 물리교육을 담당하는 교사들조차도 마찰에 대한 과학적인 개념을 이해하지 못하고 있는 것으로 보고되고 있다 . 또한 학생들은 등속운동이나 가속운동에서는 마찰력이 없다고 생각하는 경향이 있다(이기종과 윤석진, 1999; 홍정욱, 2010; 김영민과 안민영, 2013). 실제 운동하는 물체에 작용하는 마찰력을 직관적으로 인식할 수 있는 경우는 수평면에서 운동하는 물체가 점점 느려지면서 멈추는 경우이다. 또한 마찰력은 다른 힘과는 달리 물체의 운동을 방해하는 힘으로서 물체에 외적인 힘이 작용하거나 물체가 운동하는 경우에 형성되어 물체에 작용하는 힘이기 때문에 마찰력만을 독립적으로 다룰 수 없다. 마찰력의 개념을 효율적으로 교수-학습하기 위해서는 힘과 운동에 대한 교수-학습에 연관지어 마찰력에 대한 학습이 이루어져야 한다(이기종과 윤석진, 1999). 이 연구는 마찰력의 개념에 대한 보다 효율적인 교수-학습 활동을 위하여 정지마찰력뿐만 아니라, 직관적으로 인식할 수 있는 수평한 면에서 운동하는 물체가 점점 느려지면서 멈추는 실질적인 상황에서 물체에 작용하는 마찰력을 힘과 운동의 개념을 바탕으로 측정할 수 있는 실험을 제안하는데, 그 일차적인 목적이 있다. 그리고 제안된 실험을 활용하여 마찰력을 포함하는 힘과 운동 관련 여러 목적의 실험을 수행할 수 있음을 보이는 것이 이차적인 목적이다.

결찰양식이 교정용 브라켓과 교정선 사이의 마찰력에 미치는 영향

신현정,권오원,김교한 대한치과교정학회 1998 대한치과교정학회지 Vol.28 No.5

마찰력은 치아이동시 활주이동부에 유해한 인자로 인식되어져 왔으나 치아이동에 저항하는 고정원에 있어서는 유리한 인자로 받아들여질 수 있다. 즉 마찰력이 작은 결찰법들을 이용하여 효과적인 치아이동을 도모하는 반면 마찰력이 큰 결찰법들을 이용하여 브라켓의 걸림에 의해 치아이동이 거의 일어나지 않게 하면 고정원을 강화할 수 있다. 인공타액하에서 시간경과에 따른 교정선과 브라켓 사이의 마찰력 변화, 탄성 모듈과 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 각각 결찰양식을 달리 하였을 때의 마찰력 변화 그리고 결찰재의 내료를 달리 하였을 때의 마찰력 변화를 알아보기 위하여 .018" ×.025" 슬롯의 상악 중절치용 standard edgewise twin 브라켓과 .017" ×.022" 스테인레스 강 교정선을 탄성 모듈, .009" 스테인레스 강 결찰선 그리고 .012" 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 다양하게 결찰하였다. 또한 통상적인 방법으로 결찰한 탄성 모듈 결찰군을 결찰 직후와 1주 간격으로 4주간 마찰력을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. ·탄성 모듈 whole tie시 시간경과에 따른 마찰력은 4주 경과시 가장 높았으나 3주, 2주, 1주, 결찰 직후간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(P>0.05). ·탄성 모듈로 결찰시 마찰력은 twisting tie가 가장 높았고 double overlay tie, whole tie, half tie 순으로 나타났으나 twisting tie와 double overlay tie 간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(P>0.05). ·스테인레스 강 결찰선으로 결찰시 half tie 군이 whole tie 군보다 낮은 마찰력을 보였으며 ligature tying plier로 결찰한 경우가 needle holder로 결찰한 경우보다 더 높았고 .012" 결찰선을 이용한 경우가 .009" 결찰선을 이용한 경우보다 더 높았다(P<0.05). ·통상적인 방법으로 탄성 모듈과 스테인레스 강 결찰선을 이용하여 결찰한 경우 두 군간에 유의한 차이가 없었다(P>0.05). The frictional force has been considered as an harmful factor in an active unit where tooth movement occurs, but as an advantageous factor in anchor unit that resist tooth movement. That is, efficient tooth movement is planned by using ligation methods that have low levels of bracket-wire frictional force and the anchorage control can be achieved by using ligation methods that have high levels of bracket-wire frictional force that result in binding of the bracket accompanied by little or no tooth movement. The purpose of this study was to evaluate the frictional force generated between bracket and wire in accordance with the methods of ligation, the material of ligation and the passage of time under artificial saliva. Tested were 0.017×0.022inch stainless steel wires in standard edgewise twin brackets for upper central incisors in a 0.018-inch slot. The wires were ligated into the brackets with elastomeric modules and stainless steel ligatures. Whole tie, half tie, twisting tie and double overlay tie were done with elastomeric modules. With 0.009-inch stainless steel ligature whole tie and half tie were done by needle holder and whole tie by ligature tying plier. With 0.012-inch stainless steel ligature whole ties were done by needle holder. Whole tie groups of elastomeric module were kept in artificial saliva bath at 37℃ for 28 days. The frictional force was recorded by means of an Instron universial testing instrument (4202 INSTRON, Instron Co., U.S.A.) at initial, 7, 14, 21, and 28 days. The results for ligated samples in a simulated oral environment revealed the following: ·In elastomeric module whole tie, 28days group was significantly greater mean static frictional force than any other group but there were no significant differences among any other group (p>0.05). ·Elastomeric module twisting tie were significantly greater mean static frictional forces than any other ligation method but there were no significant differences between twisting tie and double overlay tie(p>0.05). Twisting tie, double overlay tie, whole tie, half tie showed differences in decreasing order. ·Stainless steel half tie produced lower mean static frictional force than whole tie, ligature tying plier produced greater mean static frictional force than by needle holder and ligation with 0.012-inch stainless steel ligature produced greater mean static frictional force than with 0.009-inch stainless steel ligature (p<0.05). ·There were no significant differences between the mean static frictional forces of elastomeric whole tie and stainless steel whole tie (p>0.05).

교정용 브라켓의 종류와 각도, 호선의 코팅 여부에 따른 마찰력의 비교

장태호(Tae-Ho Jang),김상철(Sang-Cheol Kim),조진형(Jin-Hyoung Cho),채종문(Jong-Moon Chae),장나영(Na-Young Chang),강경화(Kyung Hwa Kang) 대한치과교정학회 2011 대한치과교정학회지 Vol.41 No.6

본 연구의 목적은 코팅된 호선, 다양한 브라켓, 그리고 브라켓-호선 각도가 교정용 호선이 브라켓을 활주 이동하는 동안 발생되는 마찰력에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 평가해보는 것이었다. 고정식 장치를 이용한 교정치료 시 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션하기 위하여 4종류의 브라켓(금속 브라켓인 Micro-arch, 단결정 세라믹 브라켓인 Perpect Clear2, active type의 자가결찰 브라켓인 Clippy-C, passive type의 자가결찰 브라켓인 Damon3)과 5종류의 교정용 호선(0.014", 0.016", 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti 호선, 0.016", 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 호선)이 사용되었고 브라켓-호선 각도는 각각 0˚, 3˚, 6˚, 9˚로 조절되었다. 모든 실험군에서 자가결찰 브라켓군, Micro-arch군, Perpect Clear2이 순으로 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높았다 (p < 0.001). 0˚와 3˚의 브라켓-호선 각도에서 같은 크기의 Ni-Ti 호선은 코팅 여부에 따른 정지, 운동 마찰력의 유의한 차이가 없었으나, 3˚에서 자가결찰 브라켓군의 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 호선에서만 코팅된 경우에 마찰력이 유의하게 높았으며 (p < 0.001), 6˚와 9˚의 브라켓-호선 각도에서 원형과 각형 호선은 모두 같은 크기의 코팅된 호선에서 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높았다 (p < 0.001). 코팅된 호선은 크기가 커질수록 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높아졌다 (p < 0.001). 각형 호선은 원형 호선 보다 정지, 운동 마찰력이 유의하게 높았으나, 9˚의 브라켓-호선 각도에서 0.016" inch coated Ni-Ti 호선만은 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti 호선보다 마찰력이 높았다 (p < 0.001). 브라켓-호선 각도가 증가함에 따라 정지, 운동 마찰력도 유의하게 높아졌으나 (p < 0.001), Micro-arch군과 Perpect Clear2군에서 0.016 inch Ni-Ti 호선과 이루는 각도 0˚, 3˚에서는 마찰력의 유의한 차이가 없었다. (대치교정지 2011;41(6):399-410) Objective: The purpose of this study was to evaluate the difference in frictional resistance among metal, ceramic, self-ligation brackets and coated or non-coated Ni-Ti archwires at various bracket-archwire angulations during the sliding movement of an orthodontic archwire, using an orthodontic sliding simulation device. Methods: Four types of bracket (Micro-arch Perpect Clear2 Clippy-C and Damon3 and 5 types of orthodontic archwire (0.014", 0.016", and 0.016" × 0.022" inch coated Ni-Ti, and 0.016" and 0.016" × 0.022" inch Ni-Ti) were used. Further, the bracket-archwire angles were set at 4 different angulations: 0°, 3°, 6°, and 9°. Results: The frictions from all the experimental groups were found to be significantly increased in order of self-ligation brackets, Micro-arch and Perpect Clear2 (p < 0.001). The presence of a coat had no effect on the friction of the same sized archwires at 0° and 3° bracket-archwire angles (p < 0.001). Coated archwires had significantly higher frictions than the same sized non-coated archwires at 6° and 9° bracket-archwire angles (p < 0.001). The frictions increased significantly as the bracket-archwire angles were increased (p < 0.001). Conclusions: The use of self-ligation brackets will be beneficial in clinical situations where a low frictional force is required. Further, in cases where crowding is not severe, the use of coated archwires should not cause problems. However, more additional explanation is required considering the fact that the damage of coated archwire and exposure of the metal portion in case of binding and notching and the effects of saliva were not taken into account. (Korean J Orthod 2011; 41(6):399-410)

심미 브라켓의 종류와 브라켓-호선 각도에 따른 마찰 저항에 대한 연구

제영지(Young-Ji Je),장민희(Minn-Hii Chang),임용규(Yong-Kyu Lim),이동렬(Dong-Yul Lee) 대한치과교정학회 2007 대한치과교정학회지 Vol.37 No.1

본 실험은 마찰력을 줄이고 물리적 성질을 개선하여 최근에 개발된 수 종의 심미 브라켓들과 교정 탄선간에 발생하는 마찰력의 크기를 측정, 비교해 보고자 하였다. 일반 슬롯의 세라믹 브라켓인 Inspire, Signature III와 Cristaline V, 스테인레스 스틸 (SS) 슬롯을 가진 세라믹 브라켓인 Clarity, 골드 슬롯을 가진 Luxi II, polyoxymethylene 계열의 플라스틱 브라켓인 Brillant, SS 슬롯을 가진 컴파짓 브라켓인 Spirit MB, 금속 브라켓인 Integra를 사용하여 018 원형의 교정 탄선에 $0^{circ}$, $4^{circ}$, $8^{circ}$의 tip angulation을 부여하고 elastic module로 결찰한 뒤 인공 타액 상태에서 활주이동 할 때의 운동 마찰력을 측정하였다. 연구 결과 슬롯에 silica 처리된 세라믹 브라켓 (CR)이 유의하게 낮은 마찰력을 보였고 (p < 0.05), 단결정 세라믹 브라켓이 (IN) 유의하게 큰 마찰력을 보였다 (p < 0.05). 플라스틱 브라켓인 polyoxymethylene 계열의 BR이 낮은 마찰력 양상을 보였고 이는 금속 브라켓과 유사하였다. 모든 브라켓에서 브라켓-탄선 각도가 증가함에 따라 유의하게 마찰력이 증가하였으나 주사전자현미경상에서 탄선이나 브라켓에 손상은 발견되지 않았다. 마찰력의 양상이 브라켓의 재질로 추측할 수 있는 것과는 다르게 나타난 결과로 보건대 심미 브라켓이 스테인레스 스틸 브라켓에 비해 마찰력 면에서는 오히려 우수하거나 큰 차이가 없으므로 임상적으로는 마찰력은 크게 고려하지 않아도 되겠다. Objective:The purpose of this study was to evaluate how the friction that occurs during the sliding movement of the archwire through esthetic brackets is differently affected by bracket materials, slot designs, and tip angulations of the archwire.<br> Methods: Eight types of brackets with 0.018 inch slots (composite: Brillant (BR); composite with metal slot: Spirit MB (SP); ceramic: Inspire (IN), Signature (SI), Cristaline V (CR); ceramic with metal slot: Clarity (CL), Luxi II (LU); and metal bracket: Integra (IT)), and placed into groups of 20 brackets in each group, were tested in artificial saliva with 0.018 inch stainless steel wire. The wire tip angulations were given as 0, 4 and 8 degrees.<br> Results:CR group significantly showed the lowest frictional force with all wire tip angulations of 0,4, and 8 degrees. IN significantly showed the highest frictional force (p < 0.001). BR (polyoxymethylene) had significantly less frictional force than SP (polycarbonate) (p < 0.001) and showed no significant difference between metal brackets. Friction was increased as the wire tip angulations were increased, but no notches were observed on any parts of the archwire.<br> Conclusions: According to the results of this study, esthetic brackets are superior or similar to 55 brackets from a frictional point of view.

심미 브라켓의 종류와 브라켓-호선 각도에 따른 마찰 저항에 대한 연구

제영지,장민희,임용규,이동렬 대한치과교정학회 2007 대한치과교정학회지 Vol.37 No.5

본 실험은 마찰력을 줄이고 물리적 성질을 개선하여 최근에 개발된 수 종의 심미 브라켓들과 교정 탄선간에 발생하는 마찰력의 크기를 측정, 비교해 보고자 하였다. 일반 슬롯의 세라믹 브라켓인 Inspire, Signature III와 Cristaline V, 스테인레스 스틸 (SS) 슬롯을 가진 세라믹 브라켓인 Clarity, 골드 슬롯을 가진 Luxi II, Polyoxymethylene 계열의 플라스틱 브라켓인 Brillant, SS 슬롯을 가진 컴파짓 브라켓인 Spirit MB, 금속 브라켓인 Integra를 사용하여 018″ 원형의 교정 탄선에 0˚, 4˚, 8˚의 tip angulation을 부여하고 elastic module로 결찰한 뒤 인공 타액 상태에서 활주이동할 때의 운동 마찰력을 측정하였다. 연구 결과 슬롯에 silica 처리된 세라믹 브라켓 (CR)이 유의하게 낮은 마찰력을 보였고 (P < 0.05), 단결정 세라믹 브라켓이 (IN) 유의하게 큰 마찰력을 보였다 (P < 0.05). 플라스틱 브라켓인 polyoxymethylene계열의 BR이 낮은 마찰력 양상을 보였고 이는 금속 브라켓과 유사하였다. 모든 브라켓에서 브라켓-탄선 각도가 증가함에 따라 유의하게 마찰력이 증가하였으나 주사전자현미경상에서 탄선이나 브라켓에 손상은 발견되지 않았다. 마찰력의 양상이 브라켓의 재질로 추측할 수 있는 것과는 다르게 나타난 결과로 보건대 심미 브라켓이 스테인레스 스틸 브라켓에 비해 마찰력 면에서는 오히려 우수하거나 큰 차이가 없으므로 임상적으로는 마찰력은 크게 고려하지 않아도 되겠다. Objective: The purpose of this study was to evaluate how the friction that occurs during the sliding movement of the archwire through esthetic brackets is differently affected by bracket materials, slot designs, and tip angulations of the archwire. Methods: Eight types of brackets with 0.018 inch slots (composite: Brillant (BR); composite with metal slot: Spirit MB (SP); ceramic: Inspire (IN), Signature (SI), Cristaline V (CR); ceramic with metal slot: Clarity (CL), Luxi II (LU); and metal bracket: Integra (IT)), and placed into groups of 20 brackets in each group, were tested in artificial saliva with 0.018 inch stainless steel wire. The wire tip angulations were given as 0, 4 and 8 degrees. Results: CR group significantly showed the lowest frictional force with all wire tip angulations of 0, 4, and 8 degrees. IN significantly showed the highest frictional force (P < 0.001). BR (Polyoxymethylene) had significantly less frictional force than SP (Polycarbonate) (P < 0.001) and showed no significant difference between metal brackets. Friction was increased as the wire tip angulations were increased, but no notches were observed on any parts of the archwire. Conclusions : According to the results of this study, esthetic brackets are superior or similar to SS brackets from a frictional point of view.

모멘트 변화에 따른 브라켓과 교정용 선재 사이의 마찰력 변화

정혜진,임성훈,김광원 대한치과교정학회 2007 대한치과교정학회지 Vol.37 No.2

본 연구의 목적은 모멘트 변화에 따른 건조 환경과 타액 환경에서의 스테인리스강 브라켓과 여러 종류의 교정용 선재 사이의 마찰력을 비교하는 것이었다. 실험에는 0.022" × 0.028" 스테인리스강 브라켓과 0.019" × 0.025" 스테인리스강, 베타-티타늄, 니켈-티타늄 선재가 사용되었다. 활주 이동될 브라켓에는 0.9 mm 직경의 스테인리스강 선재로 제작된 길이 10 mm의 레버를 부착하였으며 레버에 100 g, 200 g의 추를 부착함으로써 브라켓에 각각 1000 g·mm (100 g × 10 mm), 2000 g·mm (200 g × 10 mm)의 모멘트를 가하고 만능시험기를 이용하여 마찰력을 측정하였다. 모든 조건에서 스테인리스강 선재가 가장 작은 마찰력을 보였으며 베타-티타늄과 니켈-티타늄 선재 사이에서는 2000 g·mm 모멘트의 인공타액 하의 조건에서를 제외하고는 마찰력의 유의한 차이가 없었다. 모든 선재에서 모멘트가 1000 g·mm인 때보다 2000 g·mm일 때 마찰력이 더 컸다. 건조 환경과 타액 환경의 비교에 있어서 1000 g·mm의 모멘트 하에서 인공타액에 의해 스테인리스강 선재의 마찰력은 증가하였으나 베타-티타늄과 니켈-티타늄의 마찰력은 증가하지 않았으며, 2000 g·mm의 모멘트 하에서 인공타액에 의해 모든 종류의 선재에서 마찰력이 증가하였다. Objective: The purpose of this study was to compare changes in frictional resistance between the bracket and wire under dry and wet conditions according to a change in moment. Methods: A stainless steel bracket of 0.022" × 0.028" slot, and 0.019" × 0.025" stainless steel, beta-titanium, and nickel-titanium wires were used. A 10 mm length lever was attached to the test (sliding) brackets to generate a moment. The experimental model was designed to allow tipping until contacts were established between the wire and the mesiodistal edges of the bracket slot. The moment was generated by suspending a 100 g or 200 g weight on the end of the lever. The moments applied were 1000 g·mm (100 g × 10 mm) and 2000 g·mm (200 g × 10 mm). The test brackets were ligated with elastomeric ligature for a constant ligation force and the fixed brackets were ligated with stainless steel ligature. Brackets were moved along the wire by means of an universal testing machine, and maximum frictional resistances were recorded. Results: Stainless steel wire showed least frictional resistance and there was no significant difference between beta-titanium and nickel-titanium except at 2000 g·mm moment in wet conditions. Frictional resistance of all wires increased as the moment increased from 1000 g·mm to 2000 g·mm. Under wet conditions, the frictional resistance of stainless steel wires increased in both 1000 g·mm and 2000 g·mm moment conditions, but frictional resistance of nickel-titanium and beta-titanium increased only in 2000 g·mm conditions. Conclusion: These results indicated that various conditions influence on frictional resistance. Therefore, laboratory studies of frictional resistance should simulate clinical situation.

테니스화겉창과 테니스 스포츠바닥재간의 마찰관계상관 분석

김정태 한국운동역학회 2002 한국운동역학회지 Vol.12 No.2

마찰력(friction)은 급정지나 급출발, 또는 두 동작이 동시에 이루어질 때, 미끄럼방지는 효과적으로 이루어져야 하며, 특히 테니스, 농구, 배구 등 코트 스포츠에 있어서 최적의 마찰력은 필수적이다. 이러한 마찰력은 무게가 많이 나갈수록, 다른 물체와의 접촉면이 넓을수록, 장력이 클수록 커진다. 또한 표면이 매끄러울 때보다는 거칠수록 커지는 특성을 가지며, 본 연구의 목적은 테니스화겉창과 테니스코트에 설치되어 있는 스토츠바닥재사이에 마찰력을 대해서 고찰해 보고자 하였으며, 마찰력운동 및 이의 관련 선행 국외 연구활동이 어떻게 이루어졌는지를 종단적 국외문헌조사를 통해 어떤 상관관계가 있는지를 구명해 보고자 하였다. 국내 테니스화의 연구와 테니스스포츠바닥재간의 국외 연구활동의 종단적 연구지표로서 스포츠와 스포츠바닥재간의 마찰력 관련주요연구연표를 작성해 봄으로서 연구활동의 경과추이를 조사하였다. 테니스 바닥재 현황으로는 테니스코트의 표층재는 일반적으로 천연재료를 사용한 클레이계코트와 합성재료를 사용한 전 · 천후계 하드코트로 구별된다. 본 연구를 통하여 테니스화 겉창과 테니스 스포츠바닥재간의 마찰력의 국외선행연구현황 이해를 돕고, 향후 국내에서 스포츠화 겉창과 마찰력, 스포츠바닥재와 마찰력의 평가에 대한 연구시 국외에서 기 실시된 연구를 중복연구하는 시행착오 방지 및 국외 선행연구에 대한 기초자료 및 연구현황을 자세히 파악할 수 있을 것으로 사료된다. The purposes of this study were to a analysis of friction relation between tennis outsole and tennis plyaing surfaces. Tennis footwear is an important component of tennis game equipment. It can support or damage players performance and comfort. Most importantly athletic shoes protect the foot preventing abrasions and injuries. Footwear stability in court sports like tennis is incredibly important since it is estimated that as many as 45% of all lower extremity injuries occur in the foot and ankle. The friction force is the force exerted by a surface as an object moves across it or makes an effort to move across it. The friction force opposes the motion of the object. Friction results when two surfaces are pressed together closely, causing attractive intermolecular forces between the molecules of the two different surfaces. The outsole provides traction and reduces wear on the midsole. Today's outsoles address sport specific movements (running versus pivoting) and playing surface types. Different areas of the outsole are designed for the distinct frictional needs of specific movements. Traction created by the friction between the outsole and the surface allows the shoe to grip the surface. As surfaces, conditions and player motion change, traction may need to vary. An athletic shoe needs to grip well when running but not when pivoting. Laboratory tests have demonstrated force reductions compared to impact on concrete. There is a correlation between pain, injury and surface hardness. These are a variety of traction patterns on the soles of athletic shoes. Traction like any other shoe characteristic must be commensurate and balanced with the sport. The equal and opposite force does not necessarily travel back up your leg. The surface itself absorbs a portion of the force converting it to other forms of energy. Subsequently, tennis court surfaces are rated not only for pace but also for the percentage of force reduction.