DE3523974A1 - Material fuer verlorene giessformen - Google Patents
Material fuer verlorene giessformenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Material für verlorene Gießformen zum Gießen von Zahnmaterialien, das bei einem Vergießen
von Zahnlegierungen verwendet wird.
Die meisten Kronen-Prothesen, die aus Metall gebildet werden, werden nach dem verlorenen Wachsverfahren mit hoher
Gießgenauigkeit erzeugt.
Das Material für verlorene Gießformen, das zum Gießen verwendet wird, muß folgende Eigenschaften besitzen:
(1) Es muß eine ausreichende Wärmewiderstandsfähigkeit
besitzen.
% 15 (2) Es muß sich so gleichmäßig ausdehnen, daß die Schrumpfung
beim Gießen eines Metalls ausgeglichen werden kann.
(3) Es muß gut den Oberflächenzustand eines Wachsmusters,
das als Prototyp dient, wiedergeben.
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(4) Es muß eine gute Luftdurchlässigkeit besitzen.
(5) Es muß gute Formtrenneigenschaften bezüglich der vergossenen Produkte zeigen, ohne daß dabei ein Anbrennen
oder eine chemische Reaktion erfolgen.
(6) Es muß in aufgeschlämmtem Zustand (vor der Verfestigung)
eine gute Fließfähigkeit besitzen.
0 Derzeit werden Materialien für verlorene Gießformen verwendet, bei denen Quarze oder Cristobalit als feuerfestes
Material verwendet wird. Derartige Materialien besitzen jedoch nicht in ausreichendem Maße die vorstehend erwähnten
■~ j ™"
Eigenschaften. Viele Typen von Legierungen, wie beispielsweise Goldlegierung, Silberlegierung, Gold/Silber/Palladium-Legierung,
Silber/Palladium-Legierung, Palladiumlegierung, Nickel/Chrom-Legierung, Kobalt/Chrom-Legierung
etc. werden hauptsächlich als Metalle zum Vergießen von Zahnmaterialien verwendet. Werden derartige Legierungen
in eine Gießform eingegossen, dann tritt ein Schrumpfen oder eine Volumenabnahme beim Gießen ein, die durch die
thermische Schrumpfung einer Schmelze bewirkt wird, eine Volumenveränderung bei der Verfestigung, eine thermische
Schrumpfung während des Abkühlens auf Zimmertemperatur anschließend an die Verfestigung, so daß das erhaltene
vergossene Produkt eine kleinere Größe besitzt als der Prototyp. Um ein vergossenes Produkt mit der gleichen Größe
wie der Prototyp zu erhalten ist es daher erforderlich, dem Material für die verlorene Gießform einen Ausdehnungs- *
koeffizienten zu verleihen, der dem Ausmaß der Schrumpfung \
beim Gießen einer Legierung entspricht, wobei die Gießform ausgedehnt wird. Die Mittel, um die Gießform auszudehnen,
bestehen bisher aus einer Kombination aus thermischer Expansion des Materials für die verlorene Gießform
zusammen mit der Aushärtungsexpansion (beispielsweise der hygroskopischen Expansion) desselben.
Was die zuerst genannte thermische Expansion betrifft, so zeigen Quarz und Cristobalit eine thermische Expansion
infolge einer Phasenumwandlung bei 500 bis 6000C bzw.
200 bis 300°C. Eine derartige thermische Expansion reicht jedoch nicht dazu aus, die Schrumpfung beim Gießen eines
Metalls auszugleichen. Aus diesem Grunde wird die beim Aushärten auftretende Expansion (beispielsweise die hygroskopische Expansion) weiter verwendet, um das Material für
die verlorene Gießform expandieren zu lassen. Die Aushärtungsexpansion
(beispielsweise hygroskopische Expansion) des Materials für die verlorene Gießform wird jedoch teil-
weise ungleichmäßig, so daß sich das Wachsmuster möglicherweise verformen kann, wodurch Genauigkeitsprobleme auftreten.
Um die Reproduzierbarkeit des Oberflächenzustandes des Wachsmusters zu verbessern, ist es erforderlich, die feuerfesten
Teilchen fein zu zerteilen. Dies ist jedoch von einer Abnahme der Luftdurchlässigkeit des Materials für die verlorene
Gießform begleitet, wodurch beim Gießen Nachteile auftreten, wie Lunker, oder wobei die Fließfähigkeit des Materials
für die verlorene Gießform in aufgeschlämmtem Zustand verschlechtert wird, was wiederum die Verarbeitbarkeit
während der Anpassung von Wachsmustern verschlechtert. Es ist daher unmöglich, derartige Teilchen auf mehr als
irgendeine bestimmte Teilchengröße zu pulverisieren.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile des Standes der Technik zu vermindern oder zu beseitigen.
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20
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung durch ein Material für eine verlorene Gießform gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Material für eine verlorene Gießform muß nicht auf die Ausdehnung beim Aushärten (insbesondere
die hygroskopische Ausdehnung) zurückgreifen, die eine ungleichmäßige Expansion bedingt und zu der Möglichkeit führt,
daß sich das Wachsmuster verformen kann. Das erfindungsgemäße Material dehnt sich in ausreichendem Ausmaße aus, daß
0 die Schrumpfung beim Gießen eines Metalls nur durch thermische Expansion, die gleichmäßig abläuft, ausgeglichen werden
kann, wobei ferner keine Verschlechterung der Luftdurchlässigkeit erfolgt, und zwar auch dann nicht, wenn
die Teilchen aus dem feuerfesten Material fein verteilt sind. Außerdem wird nicht die Fließfähigkeit in aufgeschlämmtem
Zustand verschlechtert.
Durch die Erfindung wird daher ein Material für eine verlorene Gießform zum Gießen von Zahnmaterialien zur Verfügung
gestellt, bei welchem 2 bis 5 Gew.-Teile natürliche Stärke, gegebenenfalls mit 0,1 bis 1,0 Gew.-Teile löslicher
Stärke, pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobalit vorliegen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben.
Die natürliche Stärke, die zu dem erfindungsgemäßen Material für eine verlorene Gießform zugesetzt wird, zeigt die Erscheinung
einer Kornausdehnung bei 75 bis 1100C und wirkt
dahingehend, daß sich das Material für die verlorene Gießform in diesem Temperaturbereich ausdehnt. Die Zugabe von
natürlicher Stärke in einem spezifischen Mengenbereich gewährleistet eine gleichmäßige Expansion durch thermische
Expansion, welche auf die Expansion des natürlichen Stärkekorns zurückzuführen ist, so daß eine der wichtigsten Eigenschäften,
die an ein Material für eine verlorene Gießform gestellt werden, gegeben ist. Daher kann die Expansion des
Materials für eine verlorene Gießform, die erforderlich ist, um die Schrumpfung beim Gießen eines Metalls auszugleichen,
durch eine Kombination aus thermischer Expansion, verursacht durch die Expansion des natürlichen Stärkekorns,
mit der thermischen Expansion, verursacht durch die Phasenumwandlung von Quarz und/oder Cristobalit, erzielt
werden, ohne daß man dabei auf die Aushärtungsexpansion (insbesondere die hygroskopische Expansion) angewiesen ist.
0 Das erfindungsgemäße Material für eine verlorene Gießform
erfährt daher eine gleichmäßige Expansion, eine der Eigenschaften, die für ein Material für eine verlorene Gießform
unverzichtbar sind, ohne daß dabei eine Deformation des Wachsmusters arfolgt. Wird andererseits das Wachs angezün-5
det und das Material für die verlorene Gießform auf ungefähr 650 bis 700 C, die Ringtemperaturen beim Gießen, erhitzt,
dann wird die natürliche Stärke vollständig herausgebrannt. Die Folge ist, daß sehr kleine Leerstellen in den Gebieten
des Materials für die verlorene Gießform gebildet werden, die von der natürlichen Stärke eingenommen werden, wobei
diese Leerstellen zur Verbesserung der Luftdurchlässigkeit dienen. Dies macht es möglich, die Teilchen des feuerfesten
Materials fein zu zerteilen, so daß die Menge der feuerfesten Teilchen, die auf der Oberfläche des Wachsmusters
vorliegen, mit einer Verbesserung der Wärmewiderstandsfähigkeit des Materials für die verlorene Gießform zunimmt. Da
ferner die thermische Expansion in Abhängigkeit von der Menge der natürlichen Stärke variiert werden kann, kann das
Material für die verlorene Gießform gemäß vorliegender Erfindung dazu verwendet werden, hochschmelzende Zahngußlegierungen
zu verwenden, die eine erhebliche Schrumpfung beim Gießen zeigen, wie Nickel/Chrom-Grundlegierungen, nicht
zu sprechen von den Legierungen auf Edelmetallbasis und den Legierungen auf Halbedelmetallbasis.
Wie vorstehend erwähnt, ist es möglich, die Endeigenschaften bezüglich der Expansion und der Luftdurchlässigkeit
durch bloße Zugabe von natürlicher Stärke zu einer Mischung zu erzielen, die aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobalit
besteht. Die weitere Zugabe einer kleinen Menge einer löslichen Stärke verbessert die "Benetzbarkeit" der Aufschlämmung
des Materials für die verlorene Gießform bezüglich des Wachsmusters und wirkt dahingehend, die Kristalle
des Gips-Halbhydrats zu unterteilen, die an der Kontraststelle des Wachsmusters mit dem Material für die verlorene
0 Gießform wachsen. Auf diese Weise wird die Reproduzierbarkeit des Oberflächenzustands des Wachsmusters verbessert,
sofern die feuerfesten Teilchen nicht anderweitig fein verteilt werden. Die Folge ist, daß das gegossene Produkt glatter
auf der Oberfläche ist, während die Fließfähigkeit des Materials für die verlorene Gießform in aufgeschlämmtem Zustand
verbessert wird, was die Verarbeitbarkeit während der
Formbildung erleichtert. Ferner ist es möglich, die Menge an Wasser, die mit dem Pulver des Materials für die verlorene
Gießform vermischt wird/ herabzusetzen. Dies bedingt eine weitere Zunahme der thermischen Expansion.
5
Die natürliche Stärke, die erfindungsgemäß verwendet wird,
besteht beispielsweise aus Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke,
Reisstärke, Stärke von süßen Kartoffeln und Wintermelonenstärke, wobei diese Stärken allein oder in Kombination
verwendet werden können. Vorzugsweise wird Kartoffelstärke verwendet. Als lösliche Stärke kann man die vorstehend
erwähnten Typen natürlicher Stärke allein oder in Kombination verwenden, die mit Oxidationsmittel, wie Mineralsäuren,
Natriumhypochlorit oder Kalziumhypochlorit behandelt worden sind. Besonders bevorzugt als lösliche Stärke wird
eine natürliche Stärke, die mit Natriumhypochlorit behandelt worden ist.
Die Menge der natürlichen Stärke, die zugesetzt wird, schwankt zwischen 2 und 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen
einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobal it. In einer Menge unterhalb 2 Gew.-Teilen verleiht die
natürliche Stärke dem Material für die verlorene Gießform nur eine unzureichende thermische Expansion und übt keine
merkliche Wirkung auf die Verbesserung der Luftdurchlässigkeit aus. In einer Menge von mehr als 5 Gew.-Teilen rauht
sie andererseits die Oberfläche des gegossenen Produktes auf.
Die Menge der löslichen Stärke, die zugesetzt wird, liegt in zweckmäßiger Weise in einem Bereich von 0,1 bis 1,0
Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobalit. In einer Menge
unterhalb 0,1 Gew.-Teilen übt sie keine merklichen Wirkungen auf die Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Wachs-
Oberfläche sowie auf eine Verhinderung einer Herabsetzung der Gießfähigkeit der Aufschlämmung aus. In einer Menge
von mehr als 1 Gew.-Teil verzögert sie andererseits die Aushärtungszeit des Materials für die verlorene Gießform.
5
Das Material für die verlorene Gießform gemäß vorliegender Erfindung zum Gießen von Zahnmaterialien enthält als Hauptkomponente
eine Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/ oder Cristobalit. Von diesen Materialien sind Quarz und
Cristobalit feuerfeste Materialien, während Gips-Halbhydrat als Bindemittel wirkt und diesen Materialien für verlorene
Gießformen Festigkeit und Formkapazität verleiht. Wie im Falle des bekannten Materials kann auch das erfindungsgemäße
Material für verlorene Gießformen die Aushärtung steuernde Mittel für Gips-Halbhydrat enthalten, die als
Aushärtungsbeschleuniger wirken, wie anorganische Salze (NaCl, K3SO4 etc.) sowie Alkali und feinteiliges Gips-Halbhydrat,
die Aushärtung verlangsamende Mittel, wie Borax, Salze von Natriumcarboxylat und Kolloide, Aufhellungsmaterialien,
wie Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Fyrite und/oder Färbemittel. Sogar in diesem Falle haben die natürliche
Stärke und die lösliche Stärke praktisch die gleichen Wirkungen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Gips-Halbhydrat, Quarz, Cristobalit, natürliche Stärke und
lösliche Stärke werden entsprechend den in den folgenden Tabellen angegebenen Mengen ausgewogen und miteinander in
einem Mörtel zur Herstellung von Materialien für verlorene Gießformen vermischt. Wasser wird dann zu 100 g der Materialien
für verlorene Gießformen in verschiedenen Mengenver-
hältnissen zugesetzt, die nach der Standard Consistency Testing Method of JIS T6601 "DENTAL INVESTMENT MATERIALS"
bestimmt werden, worauf sich ein Verkneten anschließt. Auf diese Weise werden zylindrische Proben mit einem Durchmesser
von 10 mm und einer Länge von 50 mm zur Messung der thermischen Expansion hergestellt. Die Proben werden
auf ihre thermische Expansion mit einer Vorrichtung zur Messung der thermischen Expansion gemessen. Die Messung
wird 1 h nach Beginn des Knetens begonnen und ist 3 h danach beendet, wobei dazwischen die Proben auf eine Temperatur
von 7000C erhitzt werden.
Zur Messung der Vergießbarkeit werden Wachsmuster für einzelne Kronen mittels eines klinischen Modells mit den
Proben zur Herstellung von Gießformen verwendet. Anschließend werden mit einer Hochfrequenz-Zentrifugengießmaschine
im Handel erhältliche Nickel/Ghrom-Legierungen (hergestellt
unter dem Warenzeichen TIECROWN von der G-C DENTAL INDUSTRIAL CORP.) zur Gewinnung von vergossenen Produkten vergossen.
Dann wird untersucht, inwieweit die vergossenen Produkte den Modellen ähneln, und ob Gießfehler, wie Lunker, Falten,
kleine Löcher etc. aufgetreten sind, d. h., 'inwieweit
der Zustand des Wachsmusters reproduziert worden ist. Ferner wird die Fließfähigkeit der Materialien für verlorene Gießformen
in aufgeschlämmtem Zustand während der Herstellung
der Formen für einzelne Kronen unter Verwendung von Wachsmustern untersucht.
Gips-Halbhydrat, Quarz und Cristobalit werden in den in der Tabelle angegebenen Mengen ausgewogen und miteinander
in einem Mörtel zur Herstellung von Materialien für verlorene Formen vermischt. Anschließend werden Gießformen für
Wachsmuster für einzelne Kronen unter Ausnutzung der Aus-
hartungsexpansxon (insbesondere der hygroskopischen Expansion)
hergestellt. Das Testen erfolgt nach den Beispielen 1 bis 19. Die Testergebnisse der Beispiele 1 bis 19 und
der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 gehen aus der Tabelle hervor. Die Fig. 1 zeigt die thermischen Expansionskurven, die im
Falle der Beispiele 3 und 5 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 2 erhalten worden sind, wobei die Temperatur auf der
Abszisse und die thermische Expansion auf der Ordinate aufgetragen sind.
10
10
\ | Zusammensetzung (Gewichtsteile) | Gips-Halb- hydrat |
Quarz | ristobalit | latürliche Ü Starke 3 |
«aditiv .' I | /fasseri Fließfä- 1 /Pul- higkeit s |
der'1 Auf? ι chläimuni1 |
ftiermi- | Vergießbarkeit | Gieß- ober-' flach»-. |
Gießfeh ler |
äeispiel 1 | 20 · . | .80 | Kartoffelstär ke 2 |
■ | ■•■(vr/pi | usge- eichnet |
An- pas-<! fnirvg |
ausge- zeich- not· |
keine | |||
2 | 25 | 75 | ti 3 |
— | 0,30 | gut | 1,8 | gut | gut | M | ||
" 3 | 30 | 70 | Il 4 |
0,31 | M | 1,7 | ■ N | H | 11 | |||
4 | 30 | It 3 |
0,31 | Il | 1,8 | η | H | It | ||||
" 5 | 30 | 3 | 0,31 | ausge- zeichrvit |
2;1 | M | auage- zeich- |
H | ||||
ι. 6 | 40 | Il 4 |
0,30 | gut | 2,2 | N | gut | H | ||||
» 7 | 40 | 30 | 70 | Il 5 |
0,31 | H | 2,2 | »» | H | H | ||
". 3 | 45 | 20 | 70 | ti 5 |
0,29 | ausge zeichnet' |
ausge zeich net |
N | ||||
. 9 | 35 | 65 | 60- | fl fc* 3 Stärke von sü ßen Kartoffeln 1 |
0,26 | gut1 | 1,9 | Il | gut | . W | ||
10 | 35 | 30 | 30 | <artoffelstärk 3 Stärke von sü- 5en Kartoffeln 1 Maisstärke' |
0,31 | ausger... zeichnet |
1,7 | M | ausge zeich net |
M | ||
11 | 28 | 22 | 35 | Jtärke von sü- Sen Kartoffeln Wintermelonen stärke 1 |
0,28 | ausge zeichnet |
H | iusge- zeich- net |
H | |||
ösliche tärke |
0,29 | 1,8 | M | |||||||||
35 | 0,1 | |||||||||||
50 | ||||||||||||
0,5 | ||||||||||||
1,0 | ||||||||||||
5 0,3 |
||||||||||||
0,7 |
co co •-j ■ο
22 | 78 | Tabelle ( | Fortsetzung) | 0,5 | 0,31 | gut | 1>7 | gut | gut | • | |||
Bei
spiel 12 |
28 | 72 | Wintermelonen· tärke* Weizehstärke Reisstärke 1 |
— | . | MaCl o,s |
0,31 | • | 2,2 | * | gut | • | |
Ii U | 27 | — | 73 |
Cartotfelstärk
3 |
ä | i |
K SO 0,i
Eein' ver- :eiltes Upsdihy *8Jlr |
0,30 | usge- eich- ' net .' |
2,1 . | • ■ | ausge zeich net |
• |
H W | 30 | 70 | Il .3 |
.0,1 |
tatriuiü-
jluconat |
0,31 | gut | 1»· | gut | ||||
, " 15 | 40 | 30 | 30 ' | M 2 Stärke von sU· len Kartoffeln |
örat 0,3 NaCl 0,8 |
0,2» | ρ | 2,1 | • | * | |||
• " ·>« | 25 | 75 |
Cartoffelstark
S . |
ÜAnniiiiun
silikat 1,0 |
0,30 |
iusge-
seich- |
• |
iusge-
zeich- iet |
|||||
- ·· 17 | 25 | 20 | 55 | Il 2,5 |
toter Okr
o,i ker |
0,30 | gut | 2,0 | gut | ||||
" . .18 | 28 | . | 72 | Stärke von sü len Kartoffeln 3 Weizertstärke 1 |
' MaCl 1,2 CcUUn* 0,1 Fyrite 0,5 |
0,30 | i,° | m | Narbe; | ||||
ti 19 | 30 | 70 |
Kartoffelstär
ke 2,s |
0,31 | ächlec | It · ' | ■ | ||||||
Vergl.-
Beisp. 1 |
30 | 70 | 0,31 | «1. | 0,7 | ■ | - | ||||||
. " 2 | 45 | 35 | 0,31 | - | m | N | |||||||
3 | 20 | ||||||||||||
CJ Cn K>
CO CO
Wie aus der Tabelle hervorgeht/ zeigen die Materialien für verlorene Gießformen der Beispiele 1 bis 19, die natürliche
Stärke enthalten, eine thermische Expansion von 1,7 bis 2,2 % bei 7000C, was wesentlich größer ist im
Vergleich zu 0,7 bis 1,4 % der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Ferner stellt man fest, daß das Verfahren der thermischen
Expansion nur aufgrund der natürlichen Stärke in einer Temperaturzone von 75 bis 1100C erfolgt, wie deutlich
aus den Expansionskurven der Fig. 1 hervorgeht.
Was das Anpassungsvermögen betrifft, so zeigen die Materialien für verlorene Gießformen gemäß der Beispiele 1
bis 19, die natürliche Stärke enthalten und nur auf die thermische Expansion zurückgreifen, ein gutes Anpassungsvermögen,
während die Materialien der Vergleichsbeispie-Ie 1 bis 3, die frei von natürlicher Stärke sind, die
Wachsmuster deformieren und als Ergebnis einer Kombination aus Aushärtungsexpansion (insbesondere hygroskopische
Expansion) mit thermischer Expansion sich schlecht anpassen. Was die Gußfehler betrifft, so zeigen die Materialien
für verlorene Formen der Beispiele 1 bis 19 eine günstige Luftdurchlässigkeit und keine Anzeichen von
Gußfehlern, während diejenigen der Vergleichsbeispxele 1 bis 3 Gußfehler, wie Lunker, kleine Löcher etc. bedingen.
Die Materialien für verlorene Gießformen der Beispiele 1, 5, 8, 10, 11, 14 und 17 enthalten lösliche Stärke zusätzlich
zu der natürlichen Stärke, so daß sie in aufgeschlämmtem Zustand eine bessere Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit
während der Herstellung der zylindrischen 0 thermischen Expansionsproben und der Herstellung von
Gießformen unter Verwendung von Wachsmustern für einzelne Kronen bedingen, und zwar trotz der Tatsache, daß sie eine
ähnliche Zusammensetzung und ein geringeres Wasser/Pulver-Verhältnis aufweisen, wie aus einem Vergleich mit den Beispielen
2, 3, 4, 6, 7, 9, 12, 13, 15, 16, 18 und 19, insbesondere mit einem Vergleich von Beispiel 4 mit Beispiel
5 hervorgeht.
Ferner wurden einzelne Kronen unter Verwendung von Gießformen, die aus diesen Materialien für verlorene Gießformen
hergestellt wurden, hergestellt. Derartige Kronen besaßen glatte Gießoberflächen und gaben sehr exakt
die Wachsmuster wieder.
Claims (2)
1. Material für verlorene Gießformen zum Gießen von Zahnmaterialien,
dadurch gekennzeichnet ,
daß 2 bis 5 Gew.-Teile natürliche Stärke pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/
oder Cristobalit vorliegen.
daß 2 bis 5 Gew.-Teile natürliche Stärke pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/
oder Cristobalit vorliegen.
2. Material für verlorene Gießformen zum Gießen von Zahnmaterialien,
dadurch gekennzeichnet ,
daß 2 bis 5 Gew.-Teile natürliche Stärke und 0,1 bis
1,0 Teile lösliche Stärke pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobalit vorliegen.
daß 2 bis 5 Gew.-Teile natürliche Stärke und 0,1 bis
1,0 Teile lösliche Stärke pro 100 Gew.-Teile einer Mischung aus Gips-Halbhydrat, Quarz und/oder Cristobalit vorliegen.
D-8000 München 2 POB 26 02 47
Kabel:
Telefon
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Telex
Applications Claiming Priority (1)
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