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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Porzellan u. dgl.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Gegenständen aus
Porzellan und ähnlichen keramischen Massen, insbesondere für zahnärztliche Zwecke, wie Gebisse und
Gebissteile.
Die Erfindung bezieht sich auf diejenige Gruppe von Verfahren, bei denen die Formung des
Porzellans, welcher Ausdruck im nachfolgenden stets ähnliche keramische Massen einschliessen soll, in einer festen Hohlform erfolgt, d. h. in einer Form, deren Wände aus einem Stück bestehen oder wenigstens dauernd miteinander verbunden sind, zum Unterschied von Formen mit zusammenfügbaren und trennbaren Wänden, zwischen welchen das Porzellan gepresst wird.
Die Verwendung fester Hohlformen für den vorliegenden Zweck ist bekannt. Bisher wurde üblicherweise das in der Nähe der Einlassöffnung befindliche Giessmaterial mit Hilfe einer Flamme geschmolzen und darauf das geschmolzene Material durch eine kleine Einlassöffnung in die Hohlform gezwängt, u. zw. entweder durch Zentrifugalkraft (Schleuderguss) oder durch das Gewicht eines mit der Einlassöffnung zusammenarbeitenden Pressstempels. Bei allen bisher bekannten derartigen Verfahren wurde nur das Porzellan, nicht aber auch die Form während des Füllvorganges auf erhöhter Temperatur gehalten. Dies hatte zur Folge, dass es notwendig ist, das zu schmelzende Material zu überhitzen, um es in einem Zustand zu halten, der es ermöglicht, es trotz der durch die kalten Wandungen der Form bewirkten Abkühlung in die Hohlform zu pressen.
Auch trotz dieses Überhitzens war es infolge des beim Einpressen des Materials in die Hohlform eintretenden Erstarrens durch Abkühlung nur möglich, kleine und verhältnismässig dicke Gegenstände herzustellen bzw. Ausbesserungen vorzunehmen, nicht aber die Hohlform stets vollständig auszufüllen, also auch, wenn der Hohlraum verhältnismässig eng bei grosser Oberfläche ist. Hiezu kommt, dass viele porzellanartige Massen sich beim Überhitzen verfärben und Einbusse ihrer Festigkeit erleiden, was beides natürlich sehr unerwünscht ist.
Alle diese Nachteile vermeidet die Erfindung, welche es ermöglicht, auch ausserordentlich dünne, dabei aber dichte und feste Gegenstände aus Porzellanmassen mit ausserordentlicher Genauigkeit und ohne jede unerwünschte Verfärbung herzustellen.
Es hat sieh herausgestellt, dass es ausserdem wichtig ist, während des Einfüllens, also gleichzeitig mit dem Erhitzen der Form und der Porzellanmasse, einen Druck auszuüben. Die gleichzeitige Anwendung von Hitze und Druck ist zwar an sich bekannt, nicht aber der Vorschlag, schon während des Einfüllens der Porzellanmasse Hitze und Druck gleichzeitig anzuwenden, während gleichzeitig auch die Form erhitzt wird.
Erfindungsgemäss wird die feste Hohlform, die aus einer hochfeuerfesten Masse besteht, bereits während des Füllens zusammen mit der Porzellanmasse erhitzt, zweckmässig nur soweit als notwendig ist, um letztere in Fluss zu bringen und die Hohlform auszufüllen, wobei gleichzeitig mit der Erhitzung ein solcher Druck ausgeübt wird, dass die Masse langsam und stetig in die Hohlform eingepresst wird und diese vollständig ausfüllt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer durch eine Zeichnung erläuterten Ausführungsform hervor. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen schematischen Schnitt einer Giessvorrichtung, wodurch die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Formung eines Gebisses od. dgl. veranschaulicht wird. Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht des nach Fig. 1 geformten Gebisses dar.
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Es wird zunächst ein Gussmodell aus Wachs oder ähnlichem leicht schmelzbaren Material hergestellt, das dem herzustellenden Gegenstand in Gestalt und Dicke genau entspricht. Dieses Modell hat einen Ansatz aus dem gleichen leicht schmelzenden Material, der von der Frontmitte hervorragt (Fig. 2), um in der Gussform 5 den Eingusskanal 6 zu bilden, durch den die Porzellanmasse eingeführt wird.
In das aus Wachs bestehende Modell können Stiftzähne 7 eingesetzt werden, wobei solche ohne Metallstift vorzuziehen sind, um Oxydation oder andere unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.
Anstatt gleich die endgültigen Stiftzähne aus Porzellan einzusetzen, können auch Modellzähne aus Wachs oder andern leicht schmelzbaren Material verwendet werden. Man erhält dann ein Gebiss, bei dem die Zähne aus einem Stück mit dem Gussstück bestehen.
Es ist zweckmässig, das Gussmodell mit einem Überzug aus solchem Material zu versehen, das sich nicht mit dem geschmolzenen Porzellan verbindet und das gleichzeitig der inneren Oberfläche der Hohlform eine glatte Oberfläche verleiht. Ein hiefür geeignetes Überzugsmetall kann beispielsweise erhalten werden durch Mischung von 10 bis 20 Teilen Wasser mit einem Teil Natriumsilikat (NatronWasserglas) und so viel Feuersteinmehl, dass die erhaltene Paste auf das Modell aufgespritzt oder mit dem Pinsel aufgetragen werden kann. Nach dem Aufbringen der Überzugsmasse verdampft das Wasser und hinterlässt einen Überzug, der sich nicht mit dem geschmolzenen Porzellan verbindet und der gleichzeitig der Hohlform eine glatte Oberfläche gibt, wie sie durch das gröbere Material der Hohlform sonst nicht erhalten werden kann.
Eine andere Überzugsmasse wird erhalten durch Mischung von 10 bis 20 Teilen Wasser mit einem Teil Tetraäthylsilikat (welches hydrolisiert) und der entsprechenden Menge von Feuersteinmehl, gegebenenfalls noch unter Zusatz von Asbestmehl.
Das Feuersteinmehl der Überzugsmasse kann ganz oder teilweise durch Ton oder ein anderes hochfeuerfestes Material, das sieh mit dem geschmolzenen Porzellan nicht verbindet und feiner ist als das Material der Gussform, ersetzt werden.
Das mit dem geschilderten Überzug versehene und die Zähne 7 enthaltende Modell wird dann in einem Formkasten oder Ring 10 in die Formmasse, welche den Körper 11 der Form 5 bildet, eingebettet. Der Ring 10 kann aus der unter dem Namen"Nichrom"bekannten Metallegierung bestehen oder aus irgendeiner andern Metallegierung, die ihre Festigkeit bei hoher Temperatur beibehält. Zum Schutz des Ringes 10 gegen Oxydation und Verbrennen wird dieser zweckmässig mit einem dünnen Tonbrei oder ähnlichem Material überzogen, das durch Spritzen, Tauchen oder in anderer Weise aufgebracht werden kann.
Anstatt aus Metall kann der Ring 10 auch aus feuerfestem Ton oder ähnlichem Material, das auch bei hoher Erhitzung seine Festigkeit behält, bestehen.
Nunmehr wird eine Formmasse in plastischem Zustand in den Formkasten oder Ring 10 eingegossen oder eingefüllt, in dem sich das zuvor mit einem Überzug der vorstehend beschriebenen Art versehene Wachsmodell mit den Zähnen 7 befindet, und dieses wird vollständig in diese Masse eingebettet. Hierauf lässt man die Formmasse 11 sich verfestigen und entfernt das Wachsmodell durch Schmelzen, wobei ein diesem entsprechender Hohlraum 12 zurückbleibt. Der Überzug des Wachsmodells bleibt als ein Überzug 13 zurück, der den Hohlraum 12 auskleidet und die erwünschte glatte Oberfläche ergibt, die sich später nicht mit dem geschmolzenen Porzellan verbindet.
Die EingussÏffnung oder der Eingusskanal 6 öffnet sieh senkrecht nach oben ; er besitzt zweckmässig einen Durchmesser von etwa 12 bis 19 mm und besitzt ferner vorteilhaft bei 14 eine Einschnürung, um das Entfernen des am unteren Eingussende gebildeten Porzellanansatzes zu erleichtern.
Hierauf wird die nötige Menge an Porzellanmasse, vorzugsweise in Pulverform, obgleich auch feste Porzellanmasse verwendet werden kann, in den Eingusskanal 6 eingefüllt, vorzugsweise etwas mehr als nötig ist, um den Hohlraum 12 vollständig auszufüllen. Die feste Hohlform wird dann in einen Ofen gebracht, der in der Zeichnung schematisch mit 15 angedeutet ist, und der im Innern einen Sockel 16 zur Aufnahme der Hohlform mit ihrem Ring 10 enthält, um diese in aufrechter Stellung zu erhalten.
Der Ofen 15 wird nur soweit erhitzt, um die Porzellanmasse in Fluss zu bringen und die Hohlform auszufüllen, und es wird gleichzeitig mit der Erhitzung ein Druck ausgeübt, der das Porzellan langsam und kontinuierlich in den Hohlraum 12 hineinpresst, so dass es diesen vollständig ausfüllt.
Dieser Druck kann beispielsweise durch Gewichte 17 bewirkt werden, die sich am unteren Ende der Arme 18 an einem Rahmen 19 befinden, der ausserhalb des Ofens, wie gezeigt, angeordnet sein kann.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung gab ein Gewicht 17 von etwa 6'4 kg befriedigende Ergebnisse. Das untere Ende des Mittelarmes 20 ist als Kolben oder Knopf 21 ausgebildet, der verhältnismässig eng in den Eingusskanal 6 hineinpasst und die Porzellanmasse 22 vor sich her in den Hohlraum 12 hineinpresst. Der Kolben oder Knopf 21 kann auch ein getrenntes Teil sein, auf welches die Mittelstange 20 einwirkt. In jedem Fall ist der Mittelarm 20 gleitend durch eine Öffnung in dem Oberteil des Ofens 15 geführt ; er kann beispielsweise aus feuerfestem Ton oder anderem keramischen Material bestehen.
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Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wurde die Erhitzung gesteigert, bis der Kolben 21 anfing sich abwärts zu bewegen ; der Formprozess wurde bewirkt bei einer Temperatur, die etwa 55 bis 110 C (100 bis 2000 F) unter dem Schmelzpunkt der Porzellanmasse lag. Es ist dies ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass nämlich jede Überhitzung mit ihren eingangs erwähnten Nachteilen vermieden und ein starker dichter Porzellankörper ohne die Gefahr der Verfärbung erhalten wird.
Gleichzeitig wird beim Einpressen des Porzellans die Hohlform 12 genügend erhitzt, um die Porzellanmasse in die Höhlung einfliessen und diese ausfüllen zu lassen, und diese Erhitzung wird während des Einpressens nicht unterbrochen ; damit wird jedes Erstarren des Porzellans infolge Abkühlung vermieden, und es werden auch ausserordentlich enge Hohlräume von grosser Oberflächen- ausdehnung vollständig ausgefüllt. Der erhaltene Porzellanausguss ist sehr gleichmässig und hochwertig.
Wenn als Zähne 7 Stiftzähne verwendet wurden, so erhält die Formmasse 11 diese in der richtigen Stellung zueinander während des Einbringens der Porzellanmasse und während des Erhitzens und Einpressens dieser in den Hohlraum, den sie völlig ausfüllt. Die Formmasse hält die Zähne so lange bis das Porzellan sich abgekühlt hat. Dann sind die Zähne in dem Gussstück fest verankert.
Nach dem vollständigen Ausfüllen der Hohlform lässt man diese sich langsam abkühlen und entfernt dann den Gegenstand aus der Form. Das den Formkörper 11 bildende Auskleidungsmaterial sintert während des Erhitzens, aber schmilzt nicht ; es kann deshalb von dem Gegenstand leicht mit einer Stahlbürste oder durch Abklopfen entfernt werden. Gleichzeitig besitzt es eine hohe Druckfestigkeit.
Nachdem der Gegenstand, z. B. das in Fig. 2 gezeigte Vollgebiss mit seinen Zähnen 7, aus der Form herausgenommen ist, können der Porzellanteil 22 und gewünschtenfalls die Zähne 7 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen weiter behandelt, z. B. gebeizt und glasiert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Giessen von Porzellangegenständen, insbesondere von Zahnersatz, bei dem die Porzellanmasse in festem Zustand, vorzugsweise fein zerkleinert, in ein Vorratsgefäss oder in den Eingusskanal einer Form mit unveränderlichem Giesshohlraum eingebracht und dann unter Anwendung von Hitze und Druck in einen Gusskörper von einer dem Giesshohlraum entsprechenden Form überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einfliessens in den Giesshohlraum zusammen mit der Porzellanmasse auch die Giessform erhitzt wird-zweckmässig nicht wesentlich über die Temperatur hinaus, bei der das Porzellan zu schmelzen anfängt-und dass während dieses Einfliessens auf das Porzellan ein Druck ausgeübt wird.