DE19548655A1

DE19548655A1 - Gypsum-based modelling material especially for dentistry

Info

Publication number: DE19548655A1
Application number: DE19548655A
Authority: DE
Inventors: Helmut Hoeft
Original assignee: DENTONA DENTAL PRODUKTIONS und
Current assignee: DENTONA AG, 44149 DORTMUND, DE
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-19

Abstract

A mineral modelling material based on alpha calcium sulphate hemihydrate, with a light reflection-free surface and more than 50% reflection in the 800-1800 nm range, for optical measurement and scanning of the model by an IR laser, comprises: (i) 70-95% alpha hemihydrate; 0-20% accompanying components (e.g. beta hemihydrate, anhydrate and calcium oxide); (ii) 0.5-2% water-soluble salts (e.g. potassium sulphate, potassium sodium tartrate and sodium citrate); (iii) 0.5-2% calcium sulphate dihydrate; (iv) 0-30% filler (e.g. calcium carbonate or silicon dioxide); (v) 0.2-3% organic component (e.g. melamine resin); and (vi) 2-10% inorganic pigment with a refractive index of at least 2.5 (e.g. titanium dioxide, chromium (III) oxide or iron (III) oxide).

Description

Die Erfindung betrifft einen mineralischen Werkstoff auf der Basis von α- Gips, daß heißt α-Calciumsulfat-Halbhydrat zur handwerklichen Herstellung von individuellen Arbeitsmodellen, die sich mit Infrarot-Lasern derart räumlich vermessen lassen, daß mit Hilfe eines CAD-/CAM-Systems durch abtragende Fertigung Werkstücke hergestellt werden können, die entweder das Gipsmodell in verändertem Maßstab reproduzieren oder je nach Programmierung das Gipsmodell durch geometrisch zu ihm passende Bauteile komplettieren oder erweitern.The invention relates to a mineral material based on α-gypsum, that is called α-calcium sulfate hemihydrate for the manual production of individual working models that are so spatial with infrared lasers have it measured with the help of a CAD / CAM system by ablating Manufacturing workpieces can be made using either the plaster model reproduce on a different scale or, depending on the programming, the Complete the plaster model with geometrically matching components or expand.

Es ist in der Fertigungstechnik in vielen Fällen üblich, aus niedrigschmelzenden Legierungen, aus polymerisierenden Kunststoffen, vorzugsweise aber aus Gips Modelle herzustellen, die dann als Arbeitsgrundlage für die weitere Fertigung dienen. Ein wichtiges Einsatzgebiet ist die Zahntechnik, wo über 95% aller Modelle aus α-Hartgips hergestellt werden. Solche Modelle können handwerklich sehr einfach aber arbeitsintensiv weiterverarbeitet werden. Es können ergänzende Teile, z. B. durch leicht manipulierbare Wachse oder Kunststoffe oder auch durch Galvanoplastik in das Modell eingefügt werden. Das Modell kann dann mit oder ohne solche Ergänzungsstücke ganz oder teilweise durch Abformung mit gummielastischen Hilfsstoffen reproduziert werden. Die Umsetzung der Modellgeometrie in andere Werkstoffe und/oder andere geometrische Dimensionen kann aber auch durch mechanisches Abtasten nach Art konventioneller Kopierfräs- oder -schleifverfahren erfolgen. Das optische Abtasten mit Lasergeräten ist ebenfalls möglich, stößt jedoch speziell bei α-Hartgips als dem wohl häufigsten Modellwerkstoff bei handelsüblichen Produkten auf erhebliche Schwierigkeiten. It is common in manufacturing technology, from low-melting ones Alloys, of polymerizing plastics, but preferably of plaster To produce models, which then form the basis for further production serve. An important area of application is dental technology, where over 95% of all Models made from α-hard plaster. Such models can very easy to process, but labor intensive. It can complementary parts, for. B. by easily manipulable waxes or Plastics or even be inserted into the model by galvanoplastic. The model can then be made entirely or with or without such additions partly reproduced by molding with rubber-elastic additives will. The implementation of the model geometry in other materials and / or other geometric dimensions can also be achieved by mechanical Scanning is done in the manner of conventional copy milling or grinding processes. Optical scanning with laser devices is also possible, but is bumpy especially with α-hard plaster as the most common model material commercially available products on considerable difficulties.

Üblicherweise haben α-Hartgips-Typen folgende Zusammensetzung:Α-hard plaster types usually have the following composition:

70-95% α-Calciumsulfat-Halbhydrat als Grundsubstanz
0-25% β-Calciumsulfat-Halbhydrat, Calciumsulfat-Dihydrat, Calciumsulfat- Anhydrid und Calciumoxid als herstellungs- oder roh stoffbedingte Verunreinigung
0-2% Calciumsulfat-Dihydrat als Keimbildner
0-30% Füllstoffe wie Kalk und Siliziumdioxid zur Senkung der Abbindeexpansion
0,5-2% wasserlösliche Salze wie Kaliumsulfat, Kalium-Natrium-Tartrat und Natriumcitrat als Stellmittel zur Beeinflussung der Abbindege schwindigkeit sowie Senkung des Wasser-Gips-Wertes und der Abbindeexpansion
0,2-3% organische Bestandteile wie vor allem Melaminharze zur Beein flussung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere Verringerung der Sprödigkeit und Glättung der Oberfläche
0-1% anorganische und/oder organische Farbstoffe zur farblichen Kennzeichnung verschiedener Produktionsvarianten bzw. auch zur Erhöhung des Kontrastes, wenn z. B. auf dem Gipsmodell mit farbigen Wachsen oder Kunststoffen gearbeitet werden soll.70-95% α-calcium sulfate hemihydrate as the basic substance
0-25% β-calcium sulfate hemihydrate, calcium sulfate dihydrate, calcium sulfate anhydride and calcium oxide as a manufacturing or raw material-related impurity
0-2% calcium sulfate dihydrate as nucleating agent
0-30% fillers such as lime and silicon dioxide to reduce setting expansion
0.5-2% water-soluble salts such as potassium sulfate, potassium sodium tartrate and sodium citrate as adjusting agents for influencing the setting speed as well as lowering the water-gypsum value and the setting expansion
0.2-3% organic components such as melamine resins to influence the mechanical properties, in particular to reduce the brittleness and smooth the surface
0-1% inorganic and / or organic dyes for the color coding of different production variants or also for increasing the contrast if e.g. B. to work on the plaster model with colored waxes or plastics.

Hartgipse dieser Zusammensetzung sind zur optischen Abtastung und Vermessung speziell dann ungeeignet, wenn mit Infrarot-Lasern z. B. bei 820 nm gearbeitet wird. Die Gipsmodelloberfläche reagiert nicht wie notwendig gemäß dem Lambertschen Gesetz, sondern erzeugt äußerst störende Lichtreflexe. Außerdem reflektiert die Oberfläche je nach Wellenlängenbereich teilweise weniger als zwanzig Prozent des eingestrahlten Infrarotlichtes.Hard plasters of this composition are for optical scanning and Surveying especially unsuitable when using infrared lasers such. B. at 820 nm is worked. The plaster model surface does not react as necessary according to Lambert's law, but produces extremely disruptive Light reflections. The surface also reflects depending on the wavelength range sometimes less than twenty percent of the incident infrared light.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gipszusammensetzung zu finden, die speziell im nahen Infrarotbereich mehr als 50% des eingestrahlten Lichtes reflektiert, ohne dabei störende Lichtreflexe zu erzeugen. Dabei war zu berücksichtigen, daß die übrigen Gebrauchs- und Verarbeitungseigenschaften des Gipses nicht beeinträchtigt werden durften. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Gips in hoher Konzentration eine Kombination von anorganischen Pigmenten zugesetzt wurde, deren Reflexionsmaximum im nahen Infrarotbereich zwischen 800 und 1800 nm über 50%, im Durchschnitt sogar mehr als 60% beträgt. Die Bildung störender Lichtreflexe konnte dadurch beseitigt werden, daß als anorganische Pigmente speziell solche verwendet wurden, deren Berechnungsindexe mindestens 2,5 beträgt und damit deutlich über Gips mit 1,56 liegt.It was therefore the object of the present invention, a Finding gypsum composition that more than specifically in the near infrared range 50% of the incident light is reflected without disturbing light reflections produce. It had to be taken into account that the other utility and Processing properties of the plaster not affected were allowed to. This object was achieved in that the gypsum in high concentration a combination of inorganic Pigments were added, whose reflection maximum in the near infrared range between 800 and 1800 nm over 50%, on average even more than 60% is. The formation of disturbing light reflections could be eliminated that as inorganic pigments specifically those were used whose Calculation indices is at least 2.5 and thus clearly above plaster with 1.56.

Derartige Gipsprodukte haben folgende Zusammensetzungen:Such gypsum products have the following compositions:

85-95% α-Calciumsulfat-Halbhydrat als Grundsubstanz
0,5-2% Calciumsulfat-Dihydrat
0,5-2% wasserlösliche Salze wie Kaliumsulfat, Kalium-Natrium-Tartrat, Natriumcitrat
0,2-2% organische Bestandteile wie Melaminharz
2-10% anorganische Pigmente wie Titandioxid, Chrom-III-Oxid, α-Eisen-III-Oxid.85-95% α-calcium sulfate hemihydrate as the basic substance
0.5-2% calcium sulfate dihydrate
0.5-2% water-soluble salts such as potassium sulfate, potassium sodium tartrate, sodium citrate
0.2-2% organic components such as melamine resin
2-10% inorganic pigments such as titanium dioxide, chromium III oxide, α-iron III oxide.

Besonders bewährt haben sich folgende Zusammensetzungen:The following compositions have proven particularly useful:

90-95% α-Calciumsulfat-Halbhydrat
0,5-1,5% Calciumsulfat-Dihydrat
0,5-1,0% Kaliumsulfat
0,2-0,5% Kalium-Natrium-Tartrat
0,05-0,1% Natriumcitrat
0,2-1% Melaminharz
2-3% Titandioxid
0,5-1,5% Chrom-III, Oxid
0,5-1% α-Eisen-III, Oxid.90-95% α-calcium sulfate hemihydrate
0.5-1.5% calcium sulfate dihydrate
0.5-1.0% potassium sulfate
0.2-0.5% potassium sodium tartrate
0.05-0.1% sodium citrate
0.2-1% melamine resin
2-3% titanium dioxide
0.5-1.5% Chromium III, oxide
0.5-1% α-iron III, oxide.

Dieser Werkstoff besitzt nur noch eine Abbindeexpansion von weniger als 0,1%, eine Vickershärte von etwa 30HV10. Er reflektiert im nahen Infrarotbereich zwischen 800 und 1800 nm mehr als 60% des einfallenden Infrarotlichtes und erzeugt trotz glatter Oberfläche speziell in diesem Spektralbereich keine die optische Vermessung störenden Lichtreflexe mehr.This material only has a setting expansion of less than 0.1%, a Vickers hardness of about 30HV10. It reflects in the near infrared range between 800 and 1800 nm more than 60% of the incident infrared light and despite the smooth surface, does not produce any, especially in this spectral range optical measurement disturbing light reflections more.

Claims

1. Mineral model material based on α-calcium sulfate hemihydrate with a surface that is free from light reflection and more than 50% reflection in the range between 800 and 1800 nm for optical measurement and scanning of the models by means of infrared lasers, characterized in that
that it is composed of: 70-95% α-calcium sulfate hemihydrate
0-20% raw material-related additions such as β-calcium sulfate hemihydrate, calcium sulfate anhydride and calcium oxide
0.5-2% water-soluble salts such as potassium sulfate, potassium sodium tartrate, sodium citrate
0.5-2% calcium sulfate dihydrate
0-30% fillers such as calcium carbonate or silicon dioxide
0.2-3% organic components such as melamine resins
2-10% inorganic pigments with a refractive index of at least 2.5 such as titanium dioxide, chromium-III-oxide, α-iron-III-oxide.

2. Mineral model material according to claim 1, characterized in that it is composed of: 90-95% α-calcium sulfate hemihydrate
0.5-1.5% calcium sulfate dihydrate
0.5-1.0% potassium sulfate
0.2-0.5% potassium sodium tartrate
0.05-0.1% sodium citrate
0.2-1.0% melamine resin
2.0-3.0% titanium dioxide
0.5-1.5% chromium III oxide
0.5-1.0% α-iron III oxide