Dentální sádry a zatmelovací hmoty

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Dentální sádry a zatmelovací hmoty"

Ludvík Tichý
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 Dentální sádry a zatmelovací hmoty Pavel Bradna 1. lékařská fakulta, Karlova Universita, Praha, Česká republika Výzkumnýústav stomatologický bradna@vus.cz

2 Dentální sádry Hlavní oblast použití: zhotovení modelů náhrad Způsob přípravy: Tepelný rozklad přírodního nebo syntetického minerálu sádrovce CaSO 4. 2H 2 O o C CaSO 4. 2H 2 O CaSO 4. 0,5H 2 O + 1,5H 2 O Síran vápenatý dihydrát (jednoklonný) Síran vápenatý hemihydrát (kosočtverečný-ortorombický) o C Alabastrová sádra (CaSO 4.0,5H 2 O kosočtverečná) o C γ-anhydrit (rozpustný CaSO 4 -hexagonální) o C β-anhydrit (nerozpustný CaSO 4 -kosočtverečný)

3 Podle podmínek tepelného rozkladu (kalcinace) přípravy vznikají tři typy sáder: Rozklad v otevřeném reaktoru - β hemihydrát (alabastrová sádra, Plaster of Paris, Typ I a II 1, nejmenší pevnost) Rozklad v přítomnosti vodní páry a tlaku v autoklávu - α hemihydrát (tvrdá modelová sádra stone, hydrokalová sádra, Typ III) Rozklad za varu v přítomnosti CaCl 2 (supertvrdé sádry, denzit, die stone, Typ IV a V) Stejné chemické složení, krystalografická modifikace (kosočtverečná) liší se tvarem a velikostí krystalů 1 Rozdělení dentálních sáder dle ČSN EN ISO 6873 do pěti tříd

přítomnosti CaCl 2 Alabastrová sádra Drobné až jehličkové, nepravidelné krystalky s

sádra Hrubé, hranolkové nepórezní krystaly Mísící poměr 30-35 ml/100 g Supertvrdá

4 CaSO 4. 2H 2 O Rozklad bez tlaku β hemihydrát Autokláv, H 2 O α hemihydrát Var suspenze v přítomnosti CaCl 2 Alabastrová sádra Drobné až jehličkové, nepravidelné krystalky s vysokou porozitou (houbovité) Mísící poměr ml/100 g CaSO 4. 0,5H2O Tvrdá modelová sádra Hrubé, hranolkové nepórezní krystaly Mísící poměr ml/100 g Supertvrdá modelová sádra Velmi hrubé,pravidelné hranolkové krystaly s malou porozitou Mísící poměr ml/100 g Phillips Science of Dental Materials, 11th. edition

5 Reakce tuhnutí: CaSO 4.0,5H 2 O + 1,5H 2 O CaSO 4.2H 2 O + teplo β,α-hemihydrát dihydrát, sádra Rozpustnost % 0,1 0,5 1,0 Dihydrát Hemihydrát 1. Po smísení s vodou se rozpouští hemihydrát, 2. V okamžiku dosažení koncentrace CaSO4 odpovídající nasycenému roztoku dihydrátu (červená) křivka začnš z přesyceného roztoku krystalizovat dihydrát, 3. Dihydrát krystalizuje do té doby, než se všechen hemihydrát rozpustí Teplota

6 Teoretická spotřeba vody 19 ml/100 g CaSO 4. 0,5H 2 O Nadbytek vody: po ztuhnutí se odpaří a zanechá PÓRY zhoršují pevnost sádry (menší hustota a vyšší porozita) Pevnost v tlaku MPa Typ IV-V Typ III Typ II Typ I ml vody/100 g prášku

7 Teoretická kontrakce 6,9 obj. %, ale u sáder dochází k expanzi 0,1 0,3 obj. % Silně protáhlé jehlicovité krystaly dihydrátu narůstají a vytváří zaklíněnou strukturu odtlačují se a zvyšují objem sádry. Růst krystalků (a expanze) je omezováni i vlivem povrchového napětí vody Tuhnutí za normálních podmínek Výchozí směs Růst krystalů Těsný dotyk rostoucích krystalků expanze Končení růstu

8 Hygroskopická expanze: Vzrůste expanze při tuhnutí při uložení tuhnoucí sádry ve vodě - hygroskopická expanze (např. 0,15 % - 0,50 obj. %) v důsledku krystalizace dihydrátu neomezované povrchvým napětím. Tuhnutí pod vodou Výchozí směs Růst krystalů Těsný dotyk rostoucích krystalků expanze Mahler DB, Ady AB. Explanation for the hygroscopic setting expansion of dental gypsum products. J Denr Res 1960, p. 578 Končení růstu

9 Možnosti regulace průběhu tuhnutí: Urychlení tuhnutí sáder urychlovače/ akcelerátory Síran draselný, NaCl při nízké koncentraci - snižují rozpustnost dihydrátu - zvyšení rychlost tuhnutí rychlejší tuhnutí (snížení expanze tuhnutí) Zbytky dihydrátu v mísícím kelímku nukleační zárodky akcelerují tuhnutí Intenzivní a delší míchání - urychlení rozpouštění sádry rychlejší tuhnutí Zpomalovače tuhnutí - retardéry Borax, kyselina citronová, Na 2 SO 4 snižují rozpustnost hemihydrátu - prodloužení doby tuhnutí a snížení expanze tuhnutí Algináty, agar váží se na hemihydrát či dihydrát, snižují rozpustnost hemihydrátu, či inhibují růst krystalků dihydrátu nezaměňovat mísící kelímky

10 Možnosti ovlivnění vlastností sádry: 1. Zvýšení expanze tzv. hygroskopickou expanzí uložením sádrového modelu do vody po iniciálním zatuhnutí např. z 0,15 % na 0,50 obj. % v důsledku snazší krystalizace dlouhých krystalků dihydrátu (větší difuzní koeficient). 2. Zvýšení pevnosti a povrchové tvrdosti sádry: - Vysušením sádry - Použitím koloidních solů SiO 2 (obsahují až 30 % SiO 2 ve vodě) k rozmíchání sádry

11 Zatmelovací hmoty Oblast použití: zhotovení licích forem Hlavní požadavky: 1. Kompenzace smrštění kovu od teploty lití do teploty ztuhnutí 2. Žáruvzdornost, mechanická odolnost licím tlakům, propustnost pro plyny

12 Složení: 1. Žáruvzdorné expanzivní plnivo (refractories) 2. Anorganické pojivo Typy podle charakteru pojiva: 1. Sádrové zatmelovací hmoty (Gypsum-bonded investment materials) lití Au slitin 2. Fosfátové zatmelovací hmoty (Phosphate-bonded investment materials) lití Co-Cr-Mo, Ag-Pd atd

13 Typy žáruvzdorných expanzivních plniv: 1. Kristobalit přeměna z β na α modifikaci při 270 o C 2. Křemen přeměna z β na α modifikaci při 575 o C Modifikace SiO 2 Kryst. soust Teplota přechodu o C Hustota g/cm 3 β-kristobalit tetragonální ,33 α-kristobalit kubická ,20 β-křemen trigonální <573 2,65 α-křemen hexagonální ,53 Hankýř V, Kutzendorfer: Technologie keramiky, 2002

14 Průběh tepelné expanze kristobalitu a křemene Kristobalit Křemen Expanze % 0,4 0,8 1,2 1,6 2, Teplota

15 Nízko a vysokoteplotní transformace SiO 2 β-křemen 575 o C α-křemen Rychlá transformace spojená s růstem objemu: Křemen - o 4,7 obj. % Kristobalit o 5,9 obj. %

16 Sádrové zatmelovací hmoty: Složení: α-hemihydrát CaSO 4.0,5H 2 O Křemen, kristobalit Aditiva regulátory tuhnutí Reakce tuhnutí: CaSO 4.0,5H 2 O + 1,5H 2 O CaSO 4.2H 2 O + teplo α-hemihydrát sádra

17 Typický průběh rozměrových změn při zahřívání sádrových zatmelovacích hmot 0,2 0,4 1,0 0,6 0,8 Expanze % Kontrakce při rozpadu sádry na hemihydrát a anhydrit Expanze β-α kristobalit 270 o C Expanze β-α křemen 575 o C Rozpad sádry uvolňování SO Teplota

18 Složení: Fosfátové zatmelovací hmoty: MgO, NH 4 H 2 PO 4 Křemen, kristobalit Aditiva grafit (omezení oxidace povrchu kovů) Reakce tuhnutí: MgO + NH 4 H 2 PO 4 + 5H 2 O MgNH 4 PO 4.6H 2 O teplo

19 Typický průběh rozměrových změn při zahřívání fosfátových zatmelovacích hmot Sol SiO 2 0,2 0,4 1,0 0,6 0,8 Expanze % Kontrakce při uvolňování vody MgNH 4 PO 4.6H 2 O MgNH 4 PO 4.H 2 O+5 H 2 O Kontrakce při rozkladu 2MgNH 4 PO 4.H 2 O Mg 2 P 2 O 7 +2NH 3 +2H 2 O Expanze β-α křemen voda 100 Expanze β-α kristobalit Teplota

20 Možnosti regulace expanze: Rozmíchání s koloidním solem SiO 2

21 1000 Průběh teploty na povrchu a uvnitř licí formy Teplota o C Teplota na povrchu Teplota uvnitř formy 400 Příliš rychlý ohřev může způsobit vznik velkých pnutí mezi vnitřkem a povrchem formy a její prasknutí Čas [min]

Podobné dokumenty

Vlastnosti sáder teorie

Vlastnosti sáder teorie Sádrové maltoviny (sádra a další typy síranových pojiv) jsou maltoviny, které patří do skupiny vzdušných maltovin. Základem těchto pojiv jsou formy síranu vápenatého. K výrobě sádrových