DE2656288B2 - Brennofen für dental-keramische Arbeiten - Google Patents

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennofen für dentalkeramische Arbeiten mit einer Heizmuffel zum Erhitzen des dentalkeramischen Brenngutes auf Brenntemperatur unter Verwendung einer Beheizung mit Infrarotstrahlung, deren Strahlungsmaximum im Bereich von Wellenlängen zwischen 0,7 μηι und 1,5 μπι liegt, wobei zwischen der Strahlvorrichtung und dem Brenngut eine Abdeckung aus strahlungsdurchlässigem Material vorgesehen ist. *>5

Der Einsatz von Infrarotstrahlungen zur Durchführung von Trocknungsprozessen in der Industrie ist allgemein bekannt, wie dies aus der Litc:raturstelle »Industrieofenbau« (3. Auflage 1969, S. 553/4) und aus der Zeitschrift »Gas-Wärme-International« (Bd. 23, 1974, S. 179—184) hervorgeht Hierbei werden Infrarotstrahllampen als Hellstrahler verwendet, wobei das Maximum der Strahlung bei etwa 1,2 μιη liegt Dabei werden Quarzstrahler nicht nur für Trockenöfen, sondern auch für Strahlungsöfen für andere Industriezwecke gebraucht Ferner ist es bekannt, unter Verwendung von Infrarotstrahlern die Beheizung der Industrieöfen mittels einer Strahlwand vorzunehmen, wobei bei der Wärme abgebenden Strahlfläche ein Maximum der Strahlungsdichte bei einer Wellenlänge von etwa 2 μιη erreicht werden kann. Solche Strahlwände werden im Industrieofenbau nicht nur zum Trocknen, sondern beispielsweise auch zum anschließenden Erhitzen des Gutes eingesetzt Dabei wird das zu behandelnde Gut auf ein Fördereiement gegeben, das durch den Ofentunnei oder den Trocknerkanal hindurchläuft

In der US-PS 36 61369 ist ein Brennofen für dentalkeramische Arbeiten beschrieben, bei dem ein Infrarotstrahler verwendet wird, der mit einem Reflektor versehen ist. Hierbei ist der Infrarotstrahler als Einzelstrahler oder in Form einer Röhre so angeordnet, daß eine Punkt- oder Linienbeheizung erfolgt, und daß zum Bestreichen einer Fläche das Brenngut hin- und herzubewegen ist. Dabei wird die Fläche des Gutes nacheinander der konzentrierten Strahlungseinwirkung unterworfen. Man hält es bei Verwendung eines Strahlers für erforderlich oder zweckmäßig, die punkt- oder linienförmige Bestrahlung in dieser Weise auszunutzen, d. h. die Strahlen des Infrarotstrahlers auch bei flächigem Gut auf einen Punkt oder eine Linie zu konzentrieren, um hierdurch ein schnelles Ergebnis zu erreichen. Insbesondere dient der Brennofen der genannten US-PS zum Löten bei hoher Temperatur, wobei es darauf ankommt, daß die fokussierende Infrarotstrahlung ein punktförmiges Schmelzen, das dem Löten oder Schweißen gleichkommt, veranlaßt, wobei durch ein Verschieben des Gutes oder der Strahlungsquelle auch eine Aneinanderreihung von Schmelzpunkten, d. h. eine Schmelzlinie, zustande gebracht werden kann. Das Material läßt sich nicht in seiner Gesamtbeil homogen aufschmelzen. Ein kontrollierbares Erschmelzen einer homogen brauchbaren Dentalkeramik, d. h. von Produkten, die in ihrer Gesamtheit einen konstanten Grad an Transparenz des Glasflusses aufweisen müssen, ist nach der Methode der US-PS nicht möglich.

Es sind weiterhin Vakuum-Brennöfen für keramische, insbesondere zahnkeramische Arbeiten bekannt (DE-PS 12 23 736), deren Ofengehäuse als Zylinder ausgebildet ist. Hierbei ist die Muffel aus zylindrischen Rohren zusammengesetzt, zwischen denen eine Heizwendel angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um die bekannten Konvektoröfen mit elektrischen Widerstandswärmequellen für die rohrförmige oder zylindrische Heizmuffel, bei denen das Brenngut von der Oberfläche bis ins Innere behutsam erhitzt werden muß, damit die Oberfläche des keramischen Brenngutes nicht schon in eine hochviskose Schmelze übergeht, bevor die keramische Masse weitgehend von Gaseinschlüssen frei geworden ist. Bei solchen Widerstandsheizmuffeln bleibt beim Aufbrennen keramischer Massen auf Kronen- und Brückengerüsten aus Metall die Haftung zwischen Metall und Keramik noch ein besondere· Gefahrenpunkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Brennofen für dentalkeramische Arbeiten unter Verwendung von Infrarotstrahlern zu schaffen, bei dem die von dem Infrarotstrahler sich ergebende Strahlungsenergie auch für Dentalkeramik-Arbeitsstücke flächiger Art oder größerer Dimension günstig genutzt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch eus, daß mehrere Infrarotstrahler über einen vorbestimmten Umfang der Heizmuffel von an sich bekannter Zylinderform verteilt angeordnet sind und sich über einen Teil der Län^e der Heizmuffel, etwa die halbe Länge derselben, erstrecken.

Während bei der Anordnung nach der US-PS 36 61 369 die Gefahr eines örtlichen Überhitzens des Gutes sehr groß ist, wobei bei der Dentalkeramikmasse die Gefahr besteht, daß durch die unmittelbare Zentrierung der Strahlwirkung von Infrarotstrahlern an einzelnen Stellen des Gutes Verglasungen eintreten können, ergibt sich bei einer Verteilung der Strahlung über den Umfang der zylindrischen Heizmuffel, daß das Gut von den Strahlern an verschiedenen Stellen zugleich erfaßt wird, und zwar nicht nur dii ekt von oben, sondern auch mehr oder weniger im Schrägwinkel bzw. im Flachwinkel. Abgesehen von einer größeren Energiedichte wird über eine größere Fläche verteilt eine gleichmäßige Erwärmung des Gutes durch Erfassen aller Seiten desselben gleichmäßig durch die Strahlen erreicht Durch eine solche Aufheizung des Gutes läßt sich mit größerer Sicherheit und Zuverlässigkeit eine Verglasung der zu brennenden Keramik ausschließen. Bei Infrarotstrahlern mit der hohen Heizenergie ist es als überraschend anzusehen, daß bei Verwendung einer Vielzahl über die Umfangsfläche des Heizrohres angeordneten Strahlern die Gefahr der örtlichen Verbrennungen sicherer und viel eher vermieden werden kann als bei nur einem einzelnen Strahler. Das Gut wird über die gesamte Fläche von der Strahlenergie gleichzeitig gleichmäßiger erfaßt, wodurch der Brennvorgang homogener erfolgt. Es sind auch keine Wärmespannungen innerhalb des Gutes zu befürchten gegenüber einer Methode, bei der das Gut nacheinander der intensiven Strahlung ausgesetzt wird. Gegenüber Brennofen mit einer konvektiven Heizquelle wird auf einfache Weise ein zuverlässiges und funktionell günstigeres Brennverhalten trotz der Vielzahl der hochintensiven fokussierenden Strahler erzielt. In bezug auf die jahrzehntelang bekannte Verwendung von Infrarotstrahlern für Trockenprozesse und zum Einbrennen von Lackschichten u.dgl. hat es gerade wegen der physikalischen Bedenken nicht nahegelegen, die Infrarotstrahlung bei Verwendung einer Vielzahl von Infrarotstrahlern zum Brennen von dentalkeramisehen Objekten einzusetzen. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß es sich bei den dentalkeramischen Arbeiten um ein Material handelt, welches hellfarbig ist und bei dem jede Fehlbehandlung sofort auffällt unci die Gefahr einer Ausschußquote sehr hoch ist. Bei dentalkeramischcm Material sind mehrere Brennstufen durchzuführen, es folgt der Läuterungsprozeß und dann Schmelzen bis zur Glasphase. Das Gut ist also gegenüber der Intensität einer Infrarotstrahlung viel empfindlicher als dasjenige, das bisher mittels Infrarotstrahlungen behandelt worden ist. Bei dentalkeramischen Material ist die Gefahr einer Überhitzung wesentlich größer, wenn Infrarotstrahler angewendet werden gegenüber dem bekannten Muffelofen mit Widerstandsheizung. Bei dem Brennofen der Erfindung ist es ferner ermöglicht, mehrere dentalkeramische Arbeiten gleichzeitig brennen zu können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jeder Quarzinfrarotstrahler mit einem Reflektor versehen, wobei die Reflektoren die Strahlung auf die zu bestrahlende Umfangsfläche der Heizmuffel mit einem durch den einzelnen Reflektor gegebenen Bereich gleichmäßig verteilen.

Die Quarzinfrarotstrahler mit den zugehörigen Reflektoren können über den oberen Umfang der Heizmuffel bis etwa zur Höhe eines das Brenngut aufnehmenden Tisches oder auch über den halben Umfang der zylindrischen Heizmuffel hinaus verteilt angeordnet sein.

Ferner können die Quarzinfrarotstrahler von einer gemeinsamen Abdeckung umgeben sein, die an der Innenseite zweckmäßig als Reflektor ausgebildet ist.

Weiterhin kann die Heizmuffel mittels eines Anschlußstutzens an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein. Hierbei ist die zylindrische Heizmuffel an der einen Stirnseite durch einen Verschlußdeckel verschließbar, wobei die Beschickungsseite der Heizmuffel außerhalb des durch die Strahlung aufgeheizten Bereiches liegt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines dentalkeramischen Brennofens gemäß der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.

F i g. 2 ist eine Stirnansicht auf den Brennofen der F i g. 1 bei abgenommenem Verschluß, schematisch.

Der dentalkeramische Brennofen 1 weist eine Heizmuffel 2 auf, die vorteilhaft rohrförmig gestaltet und an einer Seite geschlossen sein kann. Die Muffel besteht aus hochhitzebeständigem und strahlendurchlässigem Material, vorzugsweise aus Quarzglas. Die Muffel 2 besitzt an einer Stirnseite 3 eine die Muffel abschließende Wand 4, die mit der Muffel vorteilhaft aus einem Stück besteht. Die Quarzglasmuffel und die Quarzglaswand sind zweckmäßig miteinander verschmolzen. Die andere Stirnseite 5 der Muffel ist die Beschickungsseite. Sie kann durch einen Verschlußdekkel 6 verschlossen werden. Die Muffel aus Quarzglas od. dgl. kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 80 mm und eine Länge von etwa 250 bis 350 mm, vorzugsweise etwa 300 mm besitzen.

Außerhalb der MuffeJ 2 sind Infrarotstrahler 7 in entsprechender Verteilung angeordnet, die sich über eine vorbestimmte Länge der Muffel erstrecken. Vorteilhaft nehmen die Infrarotstrahler 7 etwa die halbe Länge der Muffel ein. Die Infrarotstrahler 7 befinden sich zweckmäßig unter einer Abdeckhaube 9, die gegebenenfalls als Reflektor ausgebildet sein kann. Vorteilhaft sind die Infrarotstrahler bzw. Strahlergruppen mit einem Reflektor 8 versehen, der jede geeignete Querschnittsgestaltung aufweisen kann. Der Reflektor kann kreisbogenförmig bzw. U-förmig oder als offenes Trapez ausgebildet sein. Vorteilhaft ist auch eine Querschnittsform, die parabolisch, elliptisch od. dgl. verläuft.

Die Heizmuffel 2 aus Quarzglas od. dgl. kann mit Füßen 10 und 11 ausgestattet sein. Hierbei können die Füße hohl sein und die Funktion eines Anschlußstutzens 11 zu einer Unterdruckquelle 12 übernehmen. Dabei soll der Anschlußstutzen ebenfalls aus einem hochhitzebeständigen und strahlendurchlässigen Material, z. B. Quarzglas, bestehen. Statt des Fußes 10 kann die Muffel auch durch eine diese umfassende Schelle abgestützt sein. Mit 13 ist ein Unterteil bezeichnet, in dem sich eine Temperatursteuerung und weitere Regel- und Schaltorgane befinden können.

In die Heizmuffel 2 kann ein mit dem Verschlußdeckel 6 verbundener Brenntisch 14 eingefahren werden, der das Brenngut 15 trägt. Der Brenntisch besteht ,zweckmäßig aus Stangen und einer auf diesen angeordneten Tischplatte. Der Brenntisch besteht vorteilhaft ebenfalls aus hochhitzebeständigem und strahlendurchlässigem Material.

Infolge der großen Eindringtiefe der Infrarotstrahler wird das Brenngut 15 allseitig bei wesentlich kürzerer Brennzeit als bisher gleichmäßig erhitzt und gebrannt. Hierbei wird die Keramikmasse in ihrer gesamten Stärke gleichzeitig aufgeschmolzen. Die Muffel aus Quarzglas od. dgl. erlaubt die Anwendung eines verhältnismäßig höheren Unierdruckes als bisher. Dadurch wird ebenfalls die Zahl der Bläschen im fertigen Brenngut verringert Es läßt sich in kürzerer Zeit und in sicherer Weise ein qualitativ gutes Brenngutgefüge erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Brennofen für dentalkeramische Axbeiten mit einer Heizmuffel zum Erhitzen des dentalkeramischen Brenngutes auf Brenntemperatur unier Verwendung einer Beheizung mit Infrarotstrahlung, deren Strahlungsmaximum im Bereich von Wellenlängen zwischen 0,7 μΐη und 1,5 μιη liegt, wobei zwischen der Strahlvorrichtung und dem Brenngut eine Abdeckung aus strahlungsdurchlässigem Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Infrarotstrahler (7) über einen vorbestimmten Umfang der Heizmuffel (2) von an sich bekannter Zylinderform verteilt angeordnet sind und sich aber einen Teil der Länge der Heizmuffel, etwa die halbe Länge derselben, erstrecken.

2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Quarzinfrarotstrahler (7) mit einem Reflektor versehen ist, und daß die Reflektoren (8) die Strahlung auf die zu bestrahlende Umfangsfläche der Heizmuffel (2) mit einem durch den einzelnen Reflektor (8) gegebenen Bereich gleichmäßig verteilen.

3. Brennofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzinfrarotstrahler (7) mit den zugehörigen Reflektoren (8) über den oberen Umfang der Heizmuffel (2) bis etwa zur Höhe eines das Brenngut aufnehmenden Tisches (14) vorgesehen sind.

4. Brennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzinfrarotstrahler (7) über den halben Umfang der zylindrischen Heizmuffel hinaus verteilt angeordnet sind.

5. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenntisch (14) aus hochhitzebeständigem und strahlungsdurchlässigem Material gebildet ist.

6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzinfrarotstrahler (7) von einer gemeinsamen Abdeckung (9) umgeben sind, die an der Innenseite als Reflektor ausgebildet sein kann.

7. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmuffel (2) mittels eines Anschlußstutzens (11) an eine Unterdruckquelle (12) angeschlossen ist, und daß die zylindrische Heizmuffel (2) an der einen Stirnseite durch einen Verschlußdeckel (6) verschließbar ist, wobei die Beschickungsseite der Heizmuffel (2) so außerhalb des durch die Strahlung aufgeheizten Bereiches liegt.