DE19607380A1

DE19607380A1 - Einbettungsformmasse

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Publication number: DE19607380A1
Application number: DE19607380A
Authority: DE
Original assignee: KOWALSKI JUERGEN 45968 GLADBECK DE
Current assignee: KOWALSKI JUERGEN 45968 GLADBECK DE
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: DE19607380C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einbettungsformmasse, welche zur Einbettung von Mo dellformen, wie Wachsmodellen oder Kunststoffmodellen, geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Hohlformen und ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Reintitan und/oder Titanlegierungen.

Im Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten des Einbettungsverfahrens zur Herstellung von Zahnkronen wie Kappenkronen, Stufenkronen sowie Modellguß arbeiten etc. bekannt, die in der Prothetik dem Schutz, der Wiederherstellung und dem Wiederaufbau des Zahns oder dessen Wurzel des Benutzers dienen. Bei den herkömmli chen Einbettungsverfahren wird das Wachsmodell oder Kunststoffmodell in eine Ein bettungsformmasse fixiert. Das Einbetten dient der einfachen Fixierung der Modellform - oder auch Werksstück genannt - z. B. der Modellform aus Wachs oder wachsartigem Material.

Die Modellform stellt das in Wachs z. B. Karnaubawachs oder Gußkunststoff mo dellierte Gußobjekt dar. Die herkömmliche Einbettmasse besteht aus Gips als Bindemit tel, Quarz, Cristobalit oder Tridymit, wobei als Abbindeverzögerer Borax, Natriumsul fat als Abbindebeschleuniger, Natriumchlorid und Kaliumchlorid zur Vergrößerung der thermische Expansion verwendet werden. Bei dem herkömmlichen Einbettungsverfah ren wird in einem ersten Hitzeschritt die in eine Küvette oder in Gußmuffeln z. B. Guß ringe fixierte in die Einbettungsmasse eingebettete Modellform mitsamt der Einbet tungsmasse so stark erhitzt, daß das Wachs oder der Kunststoff aus welchem die Mo dellform besteht, unter rückstandsloser Verbrennung ausgetrieben wird.

Die Einbettungsmassen können Phosphate als Bindemittel enthalten, wobei bei ih nen die Abbindung darauf beruht, daß z. B. ein Metalloxyd, z. B. MgO mit einem sau ren Phosphat chemisch reagiert. Das saure Phosphat i. e. NH₄H₂PO4 weist eine Am moniumgruppe NH₄ auf die beiden verbleibenden Wasserstoff- Ionen des Moleküls belassen der Verbindung den Säure-Charakter. Beim Zutritt vom Wasser werden die beide Wasserstoff-Ionen des Phosphats durch das Magnesium des Magnesiumoxyds er setzt. Hierbei entsteht Ammoniummagnesium-Phosphat NH₄MgPO₄. Nach dem Bren nen entsteht das glühfeste und bindende z. B. Magnesiumpyrophosphat.

Die herkömmliche Einbettungsmasse weist jedoch den Nachteil auf, daß bereits nach dem ersten Hitzeschritt feinste Konturen der Modellform, welche der Zahnausbil dung des Benutzers entspricht, nur sehr unzureichend in der den Negativabdruck des Gußobjekts darstellenden Hohlform bei der herkömmlichen Einbettmasse zu finden ist. Jedoch ist es gerade erforderlich, die Oberfläche des Zahns bzw. der Kie fer/Gaumensituation paßgenau und konturenscharf ab- und nachzubilden, um einen aus reichenden Sitz des Zahnersatzes für den Benutzer zu erreichen. Darüber hinaus ist das anschließende notwendige sogenannte Schlickem des Wachsobjekts oder Modellform (Beschichten des Wachsobjekts mit Zirkoniumdioxid) mit z. B. einer Zirkondioxid- Verbindung enthaltenden Schicht sehr zeitaufwendig und mit gesundheitlichen Risiken verbunden, wobei das Schlickern zweimal mit einer Trockenzeit von je 8 Stunden lang erfolgt.

Hinzukommend ist zu beobachten, daß die herkömmlichen Einbettungsformmassen während des Erhitzens schrumpfen bzw. schwinden, wobei unter Umständen das erhal tene Gußstück weit kleinere Abmessungen als erforderlich aufweist. Hinzukommend kann hierbei durch das sogenannte Warmschrumpfen die Festigkeit der herkömmlichen Einbettungsformmassen derart hoch sein, daß es erschwert wird, das Gußstück aus den vorgeformten Spalten der Hohlform der Einbettungsformmasse zu nehmen.

Um die Warmschrumpfung zu verringern wird herkömmlicherweise der Anteil an Expansionsbestandteilen in der Einbettungsformmasse erhöht. Hierbei ist es hingegen erforderlich, in entsprechenden Anteilen die Menge an reduzierender Substanz zu erhö hen. Zudem ist mehr Flüssigkeit der Einbettungsformmasse bei ihrer Herstellung zuzu geben, um eine Konsistenz aufzuweisen, die ein Eindrücken der Gußform ohne wesent liche Formveränderung derselben durch z. B. erhöhte Härte der Einbettungsformmasse erlaubt. Dabei ist nicht auszuschließen, daß die verschiedenen Zugaben an Anteilen fehlerhaft berechnet, abgewogen und zugegeben werden. Die Folge dieser Unwägbar keiten sind nicht einheitliche Expansion der herkömmlichen Formmassen.

Weiterhin ist es möglich, durch entsprechendes Aufmaß - also Kleinerdimensionie rung - der Gußform die durch Eindrücken der Gußform in die Einbettungsformmasse hervorgerufene Hohlform so in ihrem Ausmaß zu verkleinern, daß das entsprechende Aufmaß der Schrumpfung der Einbettungsformmasse ausgleicht. Aber auch hierbei ist eine quantitative Berechnung der Schrumpfung und entsprechendes Aufmaß recht schwierig, wenn nicht gar unmöglich aufgrund des o. g. Addierens mehrerer Unwägbar keiten.

Nach dem ersten Hitzeschritt zum Austreiben unter Verbrennen des Wachses der Modellform und zum feuerfesten Abbinden der Einbettmasse wird die mit der Einbett masse versehene Gußmuffel an einen herkömmlichen Gußapparat angeschlossen. Als Gußapparate sind Druckgußapparate unter Ausnutzung des Luft- oder Dampfdrucks, Sauggußapparate, welche ein Vakuum ausnutzen, oder Schleudergußapparate, die die Zentrifugalkraft verwenden, üblicherweise verwendbar. Mit Hilfe des Gußverfahrens wird in einem Hitzeschritt das Gußmetall oder die Gußmasse in einem Tiegel unter Hochvakuum bei 10,0 bis 10^-5 Pa erhitzt und fließt hocherhitzt aus dem Tiegel in die vorbereitete Hohlform der Einbettungsmasse.

Auch wenn insbesondere beim Schleudergußverfahren die Zentrifugalkraft benutzt wird, mit der die flüssige Titanlegierung beaufschlagt wird, um möglichst vollständig die Hohlform auszufüllen, zeigt sich, daß der Hohlraum der Hohlform wegen der hohen Oberflächenspannung des Reintitans bzw. Titanlegierung und der Reaktion mit der Ein bettungsformmasse bei gleichzeitiger Bildung von α-case oft nur unzureichend mit dem flüssigen Gußmetall ausgefüllt ist, so daß Fehlgüsse entstehen.

Hinzukommend führt die Oberflächenspannung und Oxidation des flüssigen Guß metalls insbesondere von Reintitan und Titanlegierungen dazu, daß die auf der Gußtie geloberfläche vorzufindenden verteilten flüssigen Gußmetalltropfen sich nicht zu verei nigen vermögen, um eine homogene einheitliche Gußmetallmasse zu ergeben, die in die Hohlform einfließen könnte, was dazu führt, daß Gußblöcke von vorgegebenem Ge wicht verwendet werden müssen, welche aufwendig auf Maß und Gewicht abzudrehen sind. Zudem sind beschichtete Tiegel, welche insbesondere mit einer Zirkonverbindung beschichtet sind, nur einmal verwendbar.

Üblicherweise kann man das Erhitzen und Einfließen des Gußmetalls so durchfüh ren, daß nach Anlegen des Hochvakuums der Innenraum des Gußapparats und damit sowohl die Hohlform und der Tiegel mit einem gegenüber der Titanlegierung inerten Schutzgas, z. B. N₂, gespült wird, um unerwünschte aufgrund zumindest des Luftsauer stoffs erfolgter Oxidation mit dem erhitzten Reintitan bzw. Titanlegierung zu verhin dern. Hierbei zeigt sich, daß abgesehen von den Kosten wegen des Evakuierens und Begasens des Gußapparats mit einem Schutzgas sowie der einmaligen Verwendbarkeit des herkömmlichen Tiegels die Aufeinanderfolge der einzelnen Schritte und deren Be dingungen zur Herstellung der Gußform insbesondere das Schlickern und Trocknen desselben sehr genau einzuhalten sind und vorwiegend handwerklich durchzuführen und nicht für eine Herstellungsweise im größeren Maßstab zwecks Senkung der Kosten und Zeitaufwands geeignet sind, ein Umstand also, dem immer mehr aufgrund der zuse hends stärker steigenden Kosten für die Gesunderhaltung ebenfalls für die Prothetik Beachtung zu schenken ist.

Darüber hinaus führt die mangelhafte Paßgenauigkeit und Konturenunschärfe so wie die Bildung von α-case sowohl der Hohlform und als auch des Gußstücks dazu, daß das Wachsmodell größer, als es den ursprünglichen Abmessungen des Zahns des Benutzers entspricht, dimensioniert werden muß, um hinreichendes abschleifbares Gußmaterial zu bieten, damit ein ausreichendes Nachschleifen und nachträgliches paß genaues Anpassen an die individuelle Ausgestaltung, Form und Kontur des Zahns und der Kiefersituation des Benutzers sowie das Freilegen von α-case freiem Titan zum Zwecke der z. B. Verblendung mit Keramiken zu erreichen sind. Das bedeutet, daß ein weiterer zeitraubender und arbeitsintensiver Schritt in der Herstellung von Zahnkronen und Modellgußobjekten notwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o. g. Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen. Zudem ist es wünschenswert, daß die Erfindung eine derartige Einbettungsformmasse bereitstellt, welche ein Gußstück homogener Oberfläche ohne Auftreten von α-case gewährleistet und das Auftreten von Fehlgüssen beseitigt. Zu sätzlich sollen Kosten und der Zeitaufwand durch Wegfall von Wartezeit durch z. B. Schlickern gesenkt und die mehrfache Verwendung des Tiegels ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch und den Nebenanspruch. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungsgegenstände.

Die Erfindung betrifft eine Einbettungsformmasse, welche zur Einbettung von Mo dellformen, wie Wachsmodellen oder Kunststoffmodellen, geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Hohlformen zum Guß von Reintitan oder Titanlegierung, wobei die Einbettungsformmasse 50 bis 100 Gew.-Teile Einbettungsmasse,
80 bis 140 Gew.-Teile Festsubstanz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1900°C, 2 bis 10 Gew.-Teile reduzierende Substanz enthält.

Die Erfindung bezieht sich in einer besonderen Ausführungsform auf eine Einbet tungsformmasse, welche zur Einbettung von Modellformen, wie Wachsmodellen oder Kunststoffmodellen, geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Hohlformen zum Guß von Reintitan oder Titanlegierung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einbettungsformmasse,
50 bis 100 Gew.-Teile Einbettungsmasse, welche Bindemittel und/oder Expansi onsbestandteile enthält, wobei die Expansionsbestandteile eine Korngröße von 0,01 bis 50 µm, insbesondere 0.1 bis 35 µm, ganz besonders bevorzugt 1,0 bis 20 µm, aufwei sen, 80 bis 140 Gew.-Teile Festsubstanz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1900°C, welche ein Metalloxid ist, und 2 bis 10 Gew.-Teile reduzierende Substanz, welche vorzugsweise eine kohlenstoff haltige Substanz ist, die besonders bevorzugt Graphit und/oder Aktivkohle umfaßt, enthält.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren Verfahren zur Her stellung eines Gußstücks mit Reintitan und/oder Titanlegierung, wobei die Einbet tungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 20 mit aqua bidest vermischt,
eine Modellform mit dem Einbettungsformmasse-Wasser-Gemisch überschichtet und bis zum Austreiben und/oder Verbrennen der Modellform zur Herstellung einer Gußform in einer Gußmuffel erhitzt,
als Modellmasse rückstandslos verbrennbare Material, vorzugsweise Kunststoff Wachs oder wachsähnliches Material, verwendet,
die Gußmuffel aus der Einbettungsformmasse an eine Gußapparatur gekoppelt wird,
das Reintitan und/oder die Titanlegierung in Festform in einen Tiegel einge bracht wird, der Tiegel in dem Gußapparat erhitzt,
das erhitzte flüssige Reintitan und/oder Titanlegierung, vorzugsweise durch Beaufschlagung mit Zentrifugalkraft, in die Gußform unter Ausfüllen des Hohlraums der Gußform, bevorzugterweise über einen Gußkanal, welcher die Hohlform mit dem Tiegel flüssigkeitsmäßig verbindet, eingeführt,
die Gußmuffel und der Tiegel mit einem Niederdruckvakuum beaufschlagt wer den und als Tiegel ein Glaskohletiegel oder Graphittiegel verwendet wird, wobei die Gußmuffel auf 7000 bis 850°C, vorzugsweise auf 750° bis 800°C, sowie der Tiegel auf 1750°C erhitzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung der erfin dungsgemäßen Einbettungsformmasse zur Herstellung von Gußstücken aus Reintitan oder Titanlegierungen oder Mischungen derselben, insbesondere zur Herstellung von Zahnkronen wie Kappenkronen, Stufenkronen sowie Modellgußarbeiten.

Die Erfindung bezieht sich in einer besonderen Ausführungsform auf eine Einbet tungsformmasse, welche zur Einbettung von Modellformen, wie Wachsmodellen oder Kunststoffmodellen, geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Hohlformen zum Guß von Reintitan oder Titanlegierung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einbettungsformmasse,
50 bis 100 Gew.-Teile Einbettungsmasse, welche Bindemittel und/oder Expansi onsbestandteile enthält, wobei die Expansionsbestandteile eine shore-Härte von 10-90 shore aufweisen,
80 bis 140 Gew.-Teile Festsubstanz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1900°C, welche ein Metalloxid ist, und
2 bis 10 Gew.-Teile reduzierende Substanz, welche vorzugsweise eine kohlenstoff haltige Substanz ist, die besonders bevorzugt Graphit und/oder Aktivkohle umfaßt, enthält.

Es zeigt sich, daß durch die Expansionsbestandteile der Einbettungsmasse der er findungsgemäßen Einbettungsformmasse mit Expansionsbestandteilen, z. B. Cristobalit, mit einer Korngröße von 0,01 bis 50 µm, insbesondere 0.1 bis 35 µm, ganz besonders bevorzugt 1,0 bis 20 µm, am bevorzugtesten 1,0 bis 10 µm, das Ausmaß an der Expansion der Einbettungsmasse beim Erhitzen bzw. beim Erkalten hinreichend gesteu ert werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Anteil an z. B. der Flüssigkeit, e. g. aqua bidest, oder die Konzentration an Expansionsbestandteilen -siehe oben-, z. B. des Cristobalits, in der Einbettungsformmasse zu erhöhen. Das bedeutet, daß das Ausmaß an der Expansionsdichte und dem -volumen lediglich durch die Auswahl einer bestimm ter shore-Härte des Expansionsbestandteiles nicht nur im voraus kalkuliert sondern, was gerade in der Dentaltechnik wesentlich ist, reproduzierbar ist ohne Schrumpfen oder Schwinden der Einbettungsformmassen.

Überdies erweist es sich, daß, auch wenn die Expansionsbestandteile mit einer de finierten shore-Härte - also von 10 bis 90 shore - vorzugsweise von 20 bis 70 shore, noch mehr bevorzugt 40 bis 50 shore, das Ausmaß an der Expansion der Einbettungs masse beim Erhitzen bzw. beim Erkalten ebenso hinreichend steuerbar ist, wobei der Anteil an z. B. der Flüssigkeit, e. g. aqua bidest, oder die Konzentration an Expansions bestandteilen - siehe oben -, z. B. des Cristobalits, in der Einbettungsformmasse nicht zu erhöhen ist. Das bedeutet, daß das Ausmaß an der Expansionsdichte und dem -volumen lediglich durch die Auswahl einer bestimmter shore-Härte des Expansionsbestandteiles und/oder der o. g. Korngröße nicht nur im voraus kalkuliert sondern, was gerade in der Dentaltechnik wesentlich ist, reproduzierbar ist ohne Schrumpfen oder Schwinden der Einbettungsformmassen. Ebenso kann die shore-Härte der Expansionsbestandteile 10 bis 50 shore betragen. Besonders von Vorteil ist eine shore-Härte von 50 shore.

Darüber hinaus sind mittels der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse Guß stücke in reproduzierbarer Form und Volumen herstellbar, auch wenn Ansätze von Einbettungsformmassen gemischt werden, da z. B. im Gegensatz zum Stand der Tech nik die Unwägbarkeit des Abwiegens und Zusetzens von erhöhter Menge an Cristobalit und dementsprechend mehr reduzierender Substanz und mehr Flüssigkeit entfällt, was üblicherweise erforderlich ist, um die Expansion der herkömmlichen Einbettungsform masse wie bereits oben angegeben zu beeinflussen.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Einbettungsformmassen ist nicht nur die genaue Kontrolle der Expansionsdichte- und des -volumens steuerbar sondern auch die Herstellungszeit der Einbettungsformmasse im Vergleich zu der Herstellung herkömmlicher Formmassen in der Dentaltechnik verringert, ein Umstand, der gerade in Zeiten der erhöhten Aufmerksamkeit, möglichst die Kosten der Zahnbehandlung und -sanierung zu senken, beachtenswert ist.

Shore-Härte ist eine dem Fachmann vertrautes Maß für die den Widerstand eines zu prüfenden Körpers bei Beaufschlagung des zu prüfenden Körpers mit einer Kraft, wobei 0 der geringsten Härte und 100 der größten Härte entspricht.

In einer weiteren Ausgestaltung kann unter shore-Härte auch die des zur Herstel lung von Expansionsbestandteilen verwendeten Mahlwerks verstanden werden, um eine bestimmte Ausbildung der Expansionsbestandteile in Hinsicht z. B. auf ihre durch Wär me beim intensiven Mahlvorgang veränderbare Festigkeit und Form zu erhalten. Hierbei betrifft shore die Shore-Rückprallhärte von im Mahlwerk verwendeten Metall, wie Stahl, Metallegierung, Keramikmaterialien etc. Hierbei kann es sich um eine quasi Elastizitätsprüfung handeln.

Unter Korngröße ist im Sinne der Erfindung auch durchschnittliche Teilchengröße in den partikulären Substanzen wie Expansionsbestandteilen zu verstehen.

Unter Reintitan wird verstanden ein Titan in einer Reinheit von mindestens 99,5%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zu vergießenden Gußmasse, insbesondere von 99,9 bis 99,96, noch mehr bevorzugt mit einem Reinheitsgehalt von 99,96%.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Einbettungsmasse Bindemittel und/oder Expansionbestandteile verwendet. Hierbei eignet sich als Bin demittel Calciumsulfat (Gips) und/oder Phosphatverbindungen. Insbesondere können saure Phosphatverbindungen wie ammoniumgruppenhaltige z. B. Monammoniumphos phat oder deren Derivate verwendet werden. Als Expansionbestandteile sind Silicium verbindungen wie Siliciumdioxid wie SiO₂ z. B. Cristobalit, Tridymid, deren Derivate oder Mischungen derselben verwendbar. Das Cristobalit kann in Form einer kubischen Hochtemperatur-Form vorliegen. Die Expansionsbestandteile können auch Natrium- und/oder Kaliumsalze der Kieselsäuren enthalten, wobei die Natrium- und/oder Kali umsalze der Kieselsäuren Verbindungen der Formel M₃HSiO₄, M₂H₂SiO₄, MH₃SiO₄ oder Na₂SiO₃ sein können, worin M K oder Na ist. Die Natrium- und Kaliumsilikate bewirken eine Expansion der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse beim Abbin den (nach dem Anrühren).

Die Festsubstanz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1900°C kann ein Metal loxid ist, hierbei ist es möglich, Metalloxid als Pulver und Metalloxid in Staubform in einem Mischungsverhältnis zueinander von 1 : 1 in die Einbettungsmasse zu vermi schen.

Als Metalloxid sind Metalloxidpulver mit einer Teilchengröße von 15 bis 70 µm, vorzugsweise 20 bis 60 µm, verwendbar, wobei von Vorteil sich die Teilchengröße von 25 oder 50 µm auszeichnet.

Zusätzlich wird in die erfindungsgemäße Einbettungsformmasse Metalloxid in einer Staubform mit einer Teilchengröße von 1 bis 5 µm, vorzugsweise 5 µm, vermischt. Unter Teilchengröße wird die durchschnittliche Größe der als Pulver oder Staub vorlie genden Metalloxidverbindungen, deren Derivate oder Mischungen derselben verstan den. Als Metalloxid ist verwendbar z. B. MgO, Aluminiumoxide wie Al₂O₃, oder ZrO₂ (Zirkon(IV)-Oxid) einzeln oder in Mischungen derselben verwendbar.

Zudem enthält die erfindungsgemäße Einbettungsformmasse 2 bis 10 Gew.-Teile Graphit in Pulverform, welches synthetisch herstellbar ist und als reduzierender Anteil in der Einbettungsformmasse erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Einbettungsformmasse ermöglicht das Herstellen einer konturenscharfen und paßgenauen Hohlform, welche als Negativabdruck mit dem Wachs- oder Kunststoffmodell übereinstimmt. Gerade durch Verwendung von staubförmigen Metalloxid ist es möglich, daß bereits geringste Oberflächenbeschaffen heiten des Wachsmodells als Negativabdruck in der erfindungsgemäßen Einbettungs masse abzubilden. Durch die reduzierende Wirkung der kohlenstoffhaltigen Substanz von z. B. Graphit oder Aktivkohle wird die Bildung von α-case beinahe vollständig verhindert. Hierbei ist es nicht erforderlich aufgrund der hohen Konturenschärfe und Paßgenauigkeit der Hohlform mit dem Gußmodell wie dem Wachsmodell sowie des Ausbleibens von α-case eine nachträgliche Bearbeitung des Gußstücks zwecks Anpas sung an die individuellen Erfordernisse des Benutzers und zwecks Freilegen von unge schädigtem Titan durchzuführen.

Durch die erfindungsgemäße Einbettungsmasse wird sonach der im Vergleich zum Stand der Technik erforderliche Vorbereitungsschritt Schlickern und der Nachbearbei tungschritt entfallen, so daß die Herstellungskosten für eine z. B. Zahnkrone nur wegen des Entfalls zusätzlicher Herstellungsschritte sondern auch wegen des Einsparens an Reintitan und Titanlegierung sowie an der Anzahl herkömmlicher Tiegel sich erniedri gen.

In der erfindungsgemäße Einbettungsformmasse können noch Zusatzstoffe wie Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger und/oder Expansionbeschleuniger enthalten sein.

Als Abbindeverzögerer kann Dinatriumtetraborat (Borax) oder Derivate davon verwendet werden. Als Abbindebeschleuniger kann man Natrium-Sulfat oder Derivate derselben und als Expansionbeschleuniger Natriumchlorid oder Kaliumchlorid oder Derivate derselben einsetzen.

Bei dem Gußvorgang zum Einfließen des flüssigen Gußmetalls z. B. der Titanlegie rung in die Hohlform der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse zeigt sich, daß das Auftreten von α-case bei dem Gußstück im Gegensatz zum Stand der Technik wahr scheinlich aufgrund der mittels Graphit sich entwickelnden sehr dünnen gleichmäßig verteilten "reduzierenden" Schutzgasschicht zwischen der flüssigen Titanlegierung und der Oberfläche der Hohlform nicht feststellbar ist.

Bei Verwendung der herkömmlichen Einbettungsmasse auch in Verbindung mit vorherigem Schlickern finden sich hingegen unerwünschte Unebenheiten auf der Ober fläche und eine heterogene Oberfläche des Gußstücks - auch α-case genannt -, die auf grund von möglicherweise mit der Einbettungsmasse erfolgten Reaktionen zwischen dem flüssigen erhitzten Gußmetall und der Einbettungsmasse beim Einfließen der flüs sigen Titanlegierung und Erkalten in der Hohlform vonstatten gehen.

Da α-case nicht auftritt, entfällt ebenso eine nachträgliche Bearbeitung wie Nach schleifen oder Abschleifen des Gußstücks, so daß die im Stand der Technik zusätzliche vorgegebenen Arbeitsschritte nicht erforderlich ist. Hinzutretend ist festzustellen, daß das Gußstück konturenscharf und paßgenau der Ausbildung der Hohlform entspricht, so daß auch hierbei ein Nacharbeiten und Anpassen des Gußstücks an die individuelle Beschaffenheiten z. B. des Zahns oder Kiefersituation des Benutzers wegfällt. Somit ist es auch nicht mehr nötig, diese Arbeitsschritte z. B. vor dem Verblenden mit Keramiken auszuführen.

Überdies bleibt festzuhalten, daß aufgrund des Vorhandenseins von Graphit in der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse die Oberflächenspannung und Reaktion des flüssigen Reintitans, Titanlegierung als Gußmetall derart herabsetzt wird, daß die Kon turenschärfe und Paßgenauigkeit des Gußstücks an die von der Hohlform vorgegebene Ausgestaltung übereinstimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse kann diese 60 bis 90 Gew.-Teile Einbettungsmasse
90 bis 110 Gew.-Teile Metalloxid in Pulverform
8 bis 15 Gew.-Teile Metalloxid in Staubform
4 bis 8 Gew.-Teile Graphit enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gußstücks mit z. B. Reinti tan und/oder einer Titanlegierung ermöglicht das Einsparen von Arbeitsschritten wie Schlickern, Bearbeiten und Nacharbeiten der Oberfläche des Gußstücks aufgrund des Nicht-Auftretens von Fehlgüssen und α-case.

Zudem ist zu beobachten, daß das Erhitzen der Titanlegierung in dem Glaskohle tiegel oder im Graphittiegel die Oberflächenspannung der erhitzten flüssigen Titanlegie rungsmasse dergestalt herabsetzt, daß die auf der Oberfläche des Glaskohletiegels be findlichen verteilten Stücke aus flüssigem Reintitan- und/oder Titanlegierungsmasse sich vereinigen und durch deren Vereinigung eine Endvermischung ermöglicht wird, so daß die flüssige Titanlegierungsmasse in die Hohlform der in der Muffel befindlichen erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse als homogene Legierung einfließen kann. Vorzugsweise werden hierbei Schleudergußapparate, Druckgußapparate oder Saug gußapparate verwendet. Insbesondere zeigt sich, daß bei dem Schleudergußapparat das Anlegen von Hochvakuum nicht mehr erforderlich ist, sondern unerwarteterweise be reits ein Niederdruckvakuum von 10⁵ bis 10^-1 Pa, vorzugsweise von 10⁵ bis 10² Pa, noch mehr bevorzugt von 10⁵ bis 10⁴ Pa, ausreichend ist. Das aus dem Glaskohletie gelmaterial oder Graphittiegel freigesetzte Gas reicht aus, um eine Reaktion von Titan legierung mit Sauerstoff etc. zu unterdrücken. Es kann sogar in einer weiteren Ausfüh rungsform bei der Verwendung von einem Gußkanal, welcher den Glaskohletiegel oder den Graphittiegel und die Hohlform der Gußmuffel flüssigkeitsmäßig verbindet, auf ein Vakuum verzichtet werden kann, so daß Vakuumpumpe und die besondere Ausgestal tung der Gußapparatur an die Beaufschlagung mit einem Vakuum hier Niederdruckva kuum vorteilhafterweise entfallen kann.

Ebenso kann die Zuführung von Schutzgas im Gegensatz zum Stand der Technik entfallen. Hierbei zeigt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gußstücks mit Reintitan und/oder Titanlegierung aufgrund des Entfalls des Schlickerns, eines Hochvakuums und der Zuführung von Schutzgas sowie der mehrfachen Verwendbarkeit des Tiegels nicht nur arbeitssparend und zeitsparend ist sondern eine Kostensenkung des Gußverfahrens hervorruft.

Darüber hinaus zeigt sich, daß Gußfahnen, welche durch Risse in der herkömmli chen Einbettungsformmasse entstehen können, nicht zu beobachten sind. Außerdem ermöglicht die Verwendung des Glaskohletiegels zusammen mit der erfindungsgemä ßen Einbettungsformmasse das ausreichende und quantitative Ausfließen der Titanle gierung aus dem Glaskohletiegel in die Hohlform der erfindungsgemäßen Einbettungs formmasse, ein Umstand, der nicht mehr wie üblicherweise mit Zugabe eines Mehrfa chen der Masse des herzustellenden Gußstücks in dem Tiegel erkauft werden muß. Ebenso ist es nicht mehr erforderlich, Blöcke mit vorgegebenem Gewicht (z. B. 20 bis 30g) zu verwenden sondern Titanabschnitte von beliebiger Größe zu verwenden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Gußstücks wird der Glaskohletiegel oder Graphittiegel auf 1700° bis 1800°C z. B. mittels Hochfrequenzer hitzungseinrichtungen, erhitzt.

Ausführungsbeispiele

Die die aus Karnaubawachs hergestellte Modellform einer Stufenkrone wird in der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse eingebetet, welche 70 Gew.-Teile Einbet tungsmasse, welche aus gleichen Gewicht steilen NH₄H₂PO₄ und Cristobalit oder Tri dymit besteht, 100 Gew.-Teile MgO in Pulverform mit 25 µm Teilchengröße, 10 Gew.- Teile Aluminiumoxid Al₂O₃ in Staubform mit 5 µm Teilchengröße und 5 Gew. -Teile Graphit enthält. Das Cristobalit weist eine Korngröße von 10 µm aufweisen. Ebenso kann Cristobalit mit einer shore-Härte von 50 shore verwendet werden in einem weite ren Ausführungsbeispiel.

Anschließend wird die Gußmuffel (Gußring) bei einer mittleren Temperatur von 60°C ca. 20 Minuten lang in einem Auswachsofen ausgehärtet. Anschließend wird die Gußmuffel wird auf 750°C aufgeheizt (ausgebrannt) und dann auf z. B. Raumtemperatur oder auch nur auf ca. 500°C abgekühlt. Die Gußmuffel wird in einen Schleudergußap parat (Cowadental Vakuumschleuder) eingespannt.

Das Reintitan mit einer Reinheit von 99,96% in dem Glaskohletiegel wird in dem Schleudergußapparat erhitzt und das erhitzte flüssige Reintitan unter Zuhilfenahme der Beaufschlagung mittels Zentrifugalkraft in die Hohlform überführt.

Das erhitzte flüssige Reintitan kann auch in einem weiteren Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme der Beaufschlagung mittels Zentrifugalkraft über einen Gußkanal, welcher den Hohlraum der Hohlform der erfindungsgemäßen Einbettungsformmasse mit dem Glaskohletiegel verbindet, in die Hohlform überführt werden.

Ein Niederdruckvakuum von 10⁵ Pa wird angelegt, ohne daß ein von außen zuzu führendes Schutzgas verwendet wird. Der Glaskohletiegel wird derart hoch erhitzt, daß das Reintitan flüssig wird. Die Temperatur des Tiegels beträgt 1800°C. Bei Verwen dung des Gußkanal kann auf ein Niederdruckvakuum verzichtet werden.

Es zeigt sich, daß nach Entnahme des sonach hergestellten Gußstücks aus Reintitan (oder Titanlegierung in einem weiteren Versuch) bei Vergleich der Gußform, der Hohlform als Negativabdruck und des Gußstücks eine sehr hohe Übereinstimmung zwi schen Gußstück und der Hohlform als auch mit den Gußobjekt zu finden ist mit einer hinreichend hohen Konturenschärfe und Paßgenauigkeit. Diese vorteilhaften einschließ lich der unten erwähnten sind zu beobachten bei der Verwendung von eCristobalit mit einer Korngröße von 10 µm.

Auch lassen sich in dem anderen Ausführungsbeispiel nämlich bei der Verwendung von Cristobalit mit einer shore-Härte von 50 statt einer Korngröße von 10 µm die hohe Konturenschärfe und Paßgenauigkeit im Vergleich zum Stand der Technik erzielen (nicht gezeigt).

Die Fehlgüsse, Gußfahnen oder heteroge Oberflächenbeschaffenheit wie α-case sind nicht beobachtbar. Überdies zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Herstellung des Gußstücks aus Reintitan oder Titanlegierungen weniger arbeitsintensiv aufgrund des Entfalls des Schlickerns sowie der Be- und Nachbarbeitungsschritte zwecks Anpassung und Entfernung der α-case als auch kostensenkend wegen der mehrfachen Benutzung des Glaskohle- bzw. Graphittiegels ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Einbettungs formmasse als auch aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gußstücks mit Reintitan oder Titanlegierung werden sonach nicht nur die Herstellungs kosten des Gußstücks erheblich verringert sondern auch die Herstellungsschritte verein facht, so daß eine Herstellung in großtechnischer und rationeller, sowie individueller zahntechnischer Weise erfolgen kann.

Claims

1. Einbettungsformmasse, welche zur Einbettung von Modellformen, wie Wachs modellen oder Kunststoffmodellen, geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Hohlformen zum Guß von Reintitan oder Titanlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsformmasse, 50 bis 100 Gew.-Teile Einbettungsmasse, welche Bin demittel und/oder Expansionsbestandteile enthält, wobei die Expansionsbestandteile eine Korngröße von 0,01 bis 50 µm, insbesondere 0.1 bis 35 µm, ganz besonders be vorzugt 1,0 bis 20 µm, aufweisen,
80 bis 140 Gew.-Teile Festsubstanz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1900°C, welche ein Metalloxid ist, und
2 bis 10 Gew.-Teile reduzierende Substanz, welche vorzugsweise eine kohlenstoffhalti ge Substanz ist, die besonders bevorzugt Graphit und/oder Aktivkohle umfaßt, enthält.

2. Einbettungsformmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expan sionsbestandteile eine shore-Härte von 10 bis 50 shore aufweisen.

3. Einbettungsformmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsformmasse
60 bis 90 Gew.-Teile Einbettungsmasse,
90 bis 125 Gew.-Teile Festsubstanz und
4 bis 8 Gew.-Teile reduzierende Substanz enthält.

4. Einbettungsformmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbet tungsformmasse
70 Gew.-Teile Einbettungsmasse,
110 Gew.-Teile Festsubstanz
7 Gew.-Teile reduzierende Substanz enthält.

5. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Calciumsulfat und/oder Phosphatverbindungen ist.

6. Einbettungsformmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phos phatverbindungen saure Phosphatverbindungen sind.

7. Einbettungsformmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren Phosphatverbindungen ammoniumgruppenhaltig sind.

8. Einbettungsformmasse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren Phosphatverbindungen Monammoniumphosphat oder Derivate desselben sind.

9. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionsbestandteile Siliciumverbindungen, vorzugsweise Siliciumdi oxid, sind.

10. Einbettungsformmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Silicium dioxidverbindungen Cristobalit und/oder Tridymit sind.

11. Einbettungsformmasse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Cri stobalit in Form einer kubischen Hochtemperatur-Form vorliegt.

12. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß die Expansionsbestandteile Natrium- und/oder Kaliumsalze der Kiesel säuren enthalten.

13. Einbettungsformmasse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Na trium- und/oder Kaliumsalze der Kieselsäuren Verbindungen der Formel M₃HSiO₄, M₂H₂SiO₄, MH₃SiO₄ oder Na₂SiO₃ sind, worin M K oder Na ist.

14. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, daß das Metalloxid als Pulver eine Teilchengröße von 15 bis 70 µm, vorzugs weise 20 bis 60 µm, aufweist.

15. Einbettungsformmasse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Me talloxid eine Teilchengröße von 25 oder 50 µm aufweist.

16. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich net, daß das Metalloxid in Staubform eine Teilchengröße von 1 bis 5 µm, vor zugsweise 5 µm, aufweist.

17. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich net, daß das Metalloxid als Pulver und das Metalloxid in Staubform in einem Mi schungsverhältnis zueinander von 1 : 1 vorliegen.

18. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß die Einbettungsmasse Zusatzstoffe vorzugsweise Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger und/oder Expansionsbeschleuniger enthält.

19. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich net, daß die Einbettungsformmasse 60 bis 90 Gew.-Teile Einbettungsmasse, 90 bis 110 Gew.-Teile Metalloxid in Pulverform, 8 bis 15 Gew.-Teile Metalloxid in Staubform und 4 bis 8 Gew.-Teile Graphit enthält.

20. Einbettungsformmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich net, daß die Einbettungsformmasse 70 Gew.-Teile Einbettungsmasse, 100 Gew.- Teile Metalloxid in Pulverform, 10 Gew.-Teile Metalloxid in Staubform und 7 Gew.-Teile Graphit enthält.

21. Verfahren zur Herstellung eines Gußstücks mit Reintitan und/oder Titanlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsformmasse nach einem der Ansprü che 1 bis 20 mit aqua bidest vermischt,
eine Modellform mit dem Einbettungsformmasse-Wasser-Gemisch überschichtet und bis zum Austreiben und/oder Verbrennen der Modellform zur Herstellung ei ner Gußform in einer Gußmuffel erhitzt,
als Modellmasse rückstandslos verbrennbare Material, vorzugsweise Kunststoff Wachs oder wachsähnliches Material, verwendet,
die Gußmuffel aus der Einbettungsformmasse an eine Gußapparatur gekoppelt wird,
das Reintitan und/oder die Titaniegierung in Festform in einen Tiegel eingebracht wird, der Tiegel in dem Gußapparat erhitzt,
das erhitzte flüssige Reintitan und/oder Titanlegierung, vorzugsweise durch Be aufschlagung mit Zentrifugalkraft, in die Gußform unter Ausfüllen des Hohlraums der Gußform, bevorzugterweise über einen Gußkanal, welcher die Hohlform mit dem Tiegel flüssigkeitsmäßig verbindet, eingeführt,
die Gußmuffel und der Tiegel mit einem Niederdruckvakuum beaufschlagt werden und als Tiegel ein Glaskohletiegel oder Graphittiegel verwendet wird, wobei die Gußmuffel auf 700° bis 850°C, vorzugsweise auf 750° bis 800°C, sowie der Tiegel auf 1750°C erhitzt werden.