DE3523974C2

DE3523974C2 -

Info

Publication number: DE3523974C2
Application number: DE3523974A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kamohara; Shohei Tokio/Tokyo Jp Hayashi; Nobukazu Fuchu Tokio/Tokyo Jp Ohi
Original assignee: GC Dental Industiral Corp
Current assignee: GC Corp
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-09-03
Also published as: DE3523974A1; FR2567023B1; GB8515888D0; US4604142A; JPS6120547A; AU568472B2; CH664080A5; GB2161155A; JPH0212442B2; GB2161155B; BE902740A; FR2567023A1; AU4421085A

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.
(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.
(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.

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 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 Ausdehnungskoeffizienten 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 600°C 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 teilweise 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.

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 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 110°C 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 Eigenschaften, 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. 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 erfolgt. Wird andererseits das Wachs angezündet und das Material für die verlorene Gießform auf ungefähr 650 bis700°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 Obefläche 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 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.

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 Cristobalit. 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 Wachsoberfläche 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.

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, K₂SO₄ etc.) sowie Alkali und feinteiliges Gips-Halbhydrat, die Aushärtung verlangsamende Mittel, wie Borax, Salze von Natriumcarboxylate 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.

Beispiele 1 bis 19

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 Mengenverhältnissen 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 700°C 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/Chrom-Legierungen (hergestellt unter dem Warenzeichen TIECROWN von der G-C DENTAL INDUSTRIAL CORP.) zur Gewinnung von vergossenen Produkt 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.

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

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 Aushärtungsexpansion (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.

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 700°C, 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 75 bis 110°C 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 Vergleichsbeispiele 1 bis 3, die frei von natürlicher Stärke sind, die Wachsmuster deformieren und als Ergebnis einer Kombination aus Aushärtungsexpansion (insbesondere hydroskopische 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 Vergleichsbeispiele 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 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

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.

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.