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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gußmaterial für
die Verwendung bei dein Gießen von Titan zu einem Guß
körper, der in dem Mund als eine Dentalprothese zu
befestigen ist.
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Titan ist allgemein ein leichter und bezüglich der
Korrosionswiderstandsfähigkeit und auch bezüglich der
Biokompatibilität überlegen. Es hat jedoch den Nachteil,
bei hohen Temperaturen leicht zu oxidieren und auch in
einem Tiegel und in einer Form leicht kontaminiert
werden zu können. In den vergangenen Jahren wurden
verschiedene Arten von Formmaterialien zur Verwendung bei
dem Gießen des reinen Titans oder von Titanlegierungen
vorgeschlagen.
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Die JP-A-59-166 340, die JP-A-61-009 940 und die JP-A-
59-218 237 sind Beispiele des Standes der Technik, die
Formmaterialien zum Gießen von dentalen Titangußkörpern
offenbaren.
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Die JP-A-59-166 340 bildet aus Magnesiumoxid und/oder
Zirkoniumoxid ein Formmaterial zum Gießen von Titan
oder einer Titanlegierung. Dieser Stand der Technik
soll einen guten Titangußkörper schaffen durch
Verwendung sowohl des so gebildeten Formmaterials und eines
Tiegels, der aus Magnesiumoxid und/oder Zirkoniumoxid
besteht, um eine Oxidation an der Formkörperfläche zu
verhindern, die eine Reaktion zwischen dem
geschmolzenen Material und dem Tiegel für das Formmaterial
verursacht wird.
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JP-A-61-009 940 fügt zu dem Magnesium ein Metall wie
Zirkonium oder eine Zirkoniumlegierung zu, die bei
Aushärten oder bei dein Erwärmen zur Bildung des
Dormmaterials für das Gießen des Titans oder einer
Titanlegierung nicht erzeugt. Es soll so ein Gußkörper mit einer
hohen Genauigkeit durch Bringen des
Expansionskoeffizienten der Form in die Nähe des
Kontraktionskoeffizienten des Titans erreicht werden.
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Weiter bildet die JP-A-59-218 237 ein Formmaterial zum
Gießen von Titan oder einer Titanlegierung durch
Hinzufügen einer Mischung aus Magnesiumoxid (MgO) mit einem
extrem kleinen Betrag an Siliziumdioxid (SiO&sub2;),
Natriumoxid (NaO), Eisenoxid (Fe&sub2;O&sub3;) und Aluminiumoxid
(Al&sub2;O&sub3;), wenigstens einem Kohlenwasserstoff und einem
Alkalimetall als das Aushärten beschleunigenden
Wirkstoff und als Bindemittel, und fein verteiltein
Aluminium als die Expansion beschleunigenden Wirkstoff. Es war
daher die Aufgabe, die Festigkeit der Gußform zu
verstärken und gleichzeitig einen Titangußkörper einer
hohen Genauigkeit zu schaffen durch Kompensieren des
Kontraktionskoeffizienten des Titan durch die Expansion
während des Formens und die Wärmeexpansion, die
auftritt, wenn das geschmolzene Titan gegossen wird.
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Im allgemeinen wird ein dentaler Gußkörper als ein
dünner Guß gebildet, der nicht mehr als wenige Millimeter
dick ist und häufig von einem Zahnarzt für eine
Feinanpassung bearbeitet wird, um den Gußkörper in den Mund
einzupassen. In dem Fall, daß innere Blasen in dem
Gußkörper
vorliegen, treten diese Blasen an die äußere
Fläche des Gußkörpers und eines solchen Schleifens.
Entsprechend ist es erforderlich, einen dentalen
Gußkörper zu gießen, der keine Fehler hat und auch eine
glatte Außenfläche des Gußkörpers bewirkt.
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Da der dentale Gußkörper in dem Mund befestigt wird,
kommt der Gußkörper häufig in Kontakt mit der
Schleimhaut des Mundes, die einen empfindlichen Berührungssinn
hat. Das Fühlen der Befestigung wird daher häufig durch
eine Flächenrauheit des Gußkörpers beeinträchtigt. Im
Fall, daß dort Flächenfehler auftreten und die inneren
Blasen in der äußeren Fläche des Gußkörpers aufgrund
des Schleifens auftreten, ist die Gußform mit dem
Problem behaftet, daß die Flächendefekte und
Fehlerabschnitte, die in der Fläche auftreten, dazu neigen, ein
Nest für die Entwicklung von Bakterien zu bilden, ein
Problem, das bei anderen Gießverfahren nicht auftritt.
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Weiter wird bei dentalen Gußkörpern eine Anpaßbarkeit
eines Gußkörpers an seine Form, also eine hohe
Genauigkeit, erforderlich.
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Bei einem üblichen Formmaterial zum Gießen des Titans
stehen verschiedene praktische Probleme, das ein
Sintern zwischen dem Titan und dem Formmaterial verursacht
wird, um ein Sintern der Gußfläche zu bewirken.
Gußfehler wie Blasen werden erzeugt und die Größe der Gußform
wird verringert. Infolgedessen wird die Ertragsrate und
die Qualität der Grußform schlechter und die Kosten des
Titanformkörpers wird größer. Es wurde bisher kein
Formmaterial geschaffen, das erlaubt, solche Probleme
dentaler Gußkörper zu lösen.
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In dem Formmaterial, das als Hauptbestandteil Magnesium
hat, bestehen praktische Probleme insofern, als es eine
lange Zeit zum Aushärten benötigt, wobei die frische
Form vor dem Sintern in ihrer Stärke weich ist usw. In
der Form, die aus dem Material gefertigt ist, das als
Hauptbestandteil Zirkonium hat, härtet ein Agar-Agar,
das üblicherweise als Eindruckmaterial verwendet wird,
nicht aus, sondern lediglich ein besonderes
Eindruckmaterial wie ein Silikongummi und ein Vinylsilikon.
Weiter bestehen verschiedene praktische Probleme, daß
es eine lange Zeitdauer zum Aushärten benötigt, sowohl
die frische Form und die gesinterte Form sind in ihrer
Festigkeit schwach und ein ringfreies Gießen ist
unmöglich, die Schrumpfung während des Aushärtens ist groß,
ein besonderer Ring wird für das Gießen benötigt und
die Kosten werden erhöht durch das teure Zirkonium als
Hauptbestandteil. In dem Formmaterial, das das Kalzium
als Hauptmaterial hat, bestehen in der Praxis
verschiedene Probleme insofern, als ein besonderes
Erhaltungsverfahren, beispielsweise eine Vakuumverpackung für die
Form erforderlich ist, da das Kalzium hygroskopisch und
wasseraufnehmend ist, ein starker Geruch nach Methanol
macht die Arbeitsumgebung und die Hygiene schlecht, da
das aus Kalzium bestehende Formmaterial nicht gut mit
Wasser geknetet werden kann und mit Methanol geknetet
werden sollte und der Gußkörper nicht mit einer hohen
Genauigkeit gefertigt werden kann, da das Kalzium einer
Schrumpfung bei der Aushärtung unterliegt und nicht
expansiv ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Gußmaterial zu schaffen, das nicht vollständig mit dem
geschmolzenen Titan reaktiv ist und dazu in der Lage
ist, einen zahnmedizinischen Titangußkörper mit einer
hohen Genauigkeit zu formen und einen Gußkörper mit
einer glatten Außenfläche zu schaffen.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Formmaterial zu schaffen, das gut verarbeitet
werden kann.
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Zur Füllung der oben angegebenen Aufgaben ist die
vorliegende Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1
gekennzeichnet.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann das Material nur
mit Wasser gefertigt werden, bedarf keines besonderen
Vorgangs zum Herstellen eines Ausschmelzungsschlamms
und kann gut verarbeitbares Formmaterial schaffen.
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Wenn eine Gußform durch dieses Formmaterial auf
dieselbe Weise wie dem üblichen gebildet wird, ist es
möglich, die Fläche einer Formhöhlung glatt auszubilden,
wenn die Form gesintert wird, um so die Löslichkeit
zwischen dem Gußkörper und der Form zu verbessern, um
die Fläche des Gußkörpers glatt zu machen und um die
Genauigkeit des Gußkörpers durch eine Verringerung
seiner Schrumpfung zu verbessern. Das Formmaterial nach
der vorliegenden Erfindung schafft so ein sehr
geeignetes Formmaterial für den in dem Mund zu montierenden
dentalen Formkörper.
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Da das Aluminium, das Zirkonium und das Magnesium, die
in dem Formkörper beinhaltet sind, feuerfeste Stoffe
sind, die vergleichsweise einfach erhältlich sind und
bei einer hohen Temperatur stabil sind, und sie kein
Silizium enthalten, das leicht mit dem Titan reagiert,
wird es möglich, eine Oxidation des Titans zu dem
Zeitpunkt des Gießens zu verhindern und eine
Oxidationskontamination des Gußkörpers zu verhindern, wenn Titan in
einer Inertgasumgebung in der Form, die aus einem
solchen Formmaterial gefertigt ist, gegossen wird. Es kann
so ein in der Praxis nützliches Formmaterial für einen
dentanmedizinischen Titangußkörper geschaffen werden.
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Es werden jetzt Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Ein Ausgangsmaterial wird durch Hinzufügen von
Metalloxid in der Menge von 5 Prozent einschließlich
Borontrioxid, Magnesium in einer Menge von 10 Prozent und
Ammoniumdihydrogenphosphat in der Menge von 8 Prozent
als ein Binder zu Aluminium mit einer mittleren
Partikelgröße von 15 um (800 Mesh) in einer Menge von 57
Prozent und Zirkonium von 25 um (600 Mesh) in einer
Menge von 20 Prozent zugegeben. Sodann wird das
Ausschmelzschlammaterial mittels eines Wassers, das in
einer Menge von 23 cm³ zu dem Ausgangsmaterial in einer
Menge von 100 g zugegeben und es erfolgt ein Kneten
unter Vakuum.
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Das Formmodell wird gebildet durch die Verwendung eines
plattenförmigen Wachses, das 0,5 mm dick ist und einem
Mantelwachs und dann wird eine Form durch Verwendung
des obigen Ausschmelzschlammaterials entsprechend einem
bekannten Ausschmelzgießens. Nach der Entfernung des
Wachses wird die Form bei 1.200ºC gesintert und sodann
wird es in eine Druckgußmaschine eingesetzt, bei der
ein Inertgas verwendet wird, um den Titangußkörper zu
formen.
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Infolgedessen ist es möglich, den Gußkörper mit einer
glatten Gußfläche und einer hohen Genauigkeit zu
schaffen. Röntgenstrahluntersuchungen haben gezeigt, daß der
Gußkörper keine Gußfehler wie innere Blasen hat.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Ein Ausschmelzmaterial wird durch Zugeben von Magnesium
in der Menge von 13 Prozent und
Ammoniumdihydrogenphosphat in einer Menge von 8 Prozent als Bindemittel zu
dem Aluminium, das eine mittlere Partikelgröße von 15
um (800 Mesh) hat, in der Menge von 59 Prozent und dem
Zirkonium, das 25 um mittlere Partikelgröße (600 Mesh)
hat, in einer Menge von 20 Prozent, gebildet. Sodann
wird das Ausschmelzschlammaterial durch Hinzugeben von
Wassers in einer Menge von 23 cm³ zu dem obigen
Ausschmelzmaterial in der Menge von 100 g und durch
Vakuumkneten geschaffen.
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Das Titan wird durch Verwendung desselben Gußmodells
und derselben Gußmaschine gegossen, wie sie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
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Infolgedessen ist es möglich, den Gußkörper ohne Guß
fehler ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
zu erstellen. In gleicher Weise sind bei der Gußform
nach diesem Ausführungsbeispiel kaum Brüche zu dem
Zeitpunkt des Sinterns zu erwarten, derartige Brüche
schaffen jedoch keine praktischen Probleme.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
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Ein Ausschmelzmaterial wird geschaffen durch Zufügen
von Metalloxid in der Menge von 5 Prozent
einschließlich Borontrioxid, Magnesium in der Menge von 10
Prozent und Ammoniumdihydrogenphosphat in der Menge von 8
Prozent als ein Bindemittel zu Aluminium mit einer
mittleren Partikelgröße von 25 um (600 Mesh) in der
Menge von 57 Prozent Zirkonium mit einer mittleren
Partikelgröße von 35 um (500 Mesh) in einer Menge von 20
Prozent. Sodann wird ein Ausschmelzschlammaterial
geschaffen durch Hinzufügen von Wasser in einer Menge
von 23 cm³ relativ zu dem obigen Ausschmelzmaterial in
der Menge von 100 g und durch ein Vakuumkneten.
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Das Titan wird unter Verwendung desselben Gießmodells
und derselben Gießmaschine gegossen, wie diese bei dem
ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
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Infolgedessen ist es möglich, einen Gußkörper zu
schaffen, der, ähnlich wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel, keine Gußfehler zeigt.
[Erstes Vergleichsbeispiel]
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Wenn das Titan unter der Voraussetzung gegossen wird,
daß Aluminium für die Form verwendet wird, das mit 43
um gröber ist als 25 um in der mittleren Partikelgröße
und die anderen Bedingungen dieselben sind wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel, wird das Formmaterial
geeignet, um auf der Oberfläche des Gußkörpers
gesintert zu werden, so daß ein Sintern auf der Oberfläche
des Gußkörpers gefunden wird. Da ein solches Sintern
des Formmaterials durch die Reaktion zwischen dem
geschmolzenen Material für das Gießen und dem
Formmaterial verursacht wird, wird angenommen, daß tiefe
Intrusionen des geschmolzenen Materials auf der Fläche der
Form das Sintern verursachen, wenn der konkav-konvexe
Zustand der Fläche des Formmaterials erheblich wird.
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Die Partikelgröße des Aluminiums kann feiner als 15 um
gemacht werden. In diesem Fall wird es jedoch
schwierig, das Formmaterial mit Wasser zu kneten und sodann
das Ausschmelzverfahren auszuführen und weiter werden
die Kosten eines derartigen Aluminiums extrem hoch, die
Verwendbarkeit geht verloren.
[Zweites Vergleichsbeispiel]
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Das geschmolzene Titan wird unter Verwendung von
Formmaterialien gegossen, die durch graduelles Erhöhen des
Zusammensetzungsverhältnisses von Aluminium von 57
Prozent und Erhöhen des Zusammensetzungsverhältnisses von
Zirkonium mit diesem und unter denselben Gußbedingungen
geschaffen. Infolgedessen wird die Aushärtungszeit des
Ausschmelzschlammaterials zu kurz, um das Ausschmelzen
auszuführen und die Formfläche wird zu pulverig für die
nachfolgenden Arbeitsschritte, wenn das
Zusammensetzungsverhältnis des Aluminiums 70 Prozent übersteigt.
Die Festigkeit der gesinterten Form wird so verringert,
daß es nicht mehr für die Verwendüng in einer
Druckgußmaschine, die ein Inertgas verwendet, geeignet ist.
[Drittes Vergleichsbeispiel]
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Das geschmolzene Titan wird unter Verwendung von
Formmaterialien gegossen, die durch Variieren des
Zusammensetzungsverhältnisses des Bindemittels relativ zu dem
feuerfesten Material, das aus Aluminium und Zirkonium
besteht, in dem festen Zusammensetzungsverhältnis 3 : 1
und unter denselben Gießbedingungen geschaffen. Es
ergibt sich bei dem Formmaterial, daß durch Hinzufügen
des Bindemittels in einer Menge von 10 Prozent zu dem
feuerfesten Material mit der Menge von 90 Prozent
erstellt worden ist, daß die Verarbeitungsfähigkeit zum
Zeitpunkt des Knetens gut ist, die Festigkeit der Form
jedoch nicht ausreichend ist, so daß die Form häufig
während deren Handhabung bricht. Mit dem Formmaterial,
das durch Zugeben des Binders in der Menge von 15
Prozent zu dem feuerfesten Material in einer Menge von 85
Prozent geschaffen ist, ist die Verarbeitbarkeit gut,
die Festigkeit der Form ist ein wenig schwach, es stört
sich jedoch nicht mit den praktischen Verwendungen und
die Qualität des Gußkörpers ist zufriedenstellend. Bei
dem Formmaterial, das durch Zugeben eines Binders in
einer Menge von 20 Prozent zu dem feuerfesten Material
in einer Menge von 80 Prozent zugegeben ist, ist sowohl
die Verarbeitbarkeit zu dem Zeitpunkt des Knetens gut,
als auch die Festigkeit der Form zufriedenstellend und
schließlich ist auch die Qualität des Gußkörpers
zufriedenstellend. Mit dem Formmaterial, das geschaffen
ist durch Zugeben des Binders in einer Menge von 25
Prozent zu dem feuerfesten Material in einer Menge von
75 Prozent, ist die Aushärtzeit des
Ausschmelzschlammaterials ein wenig kurz, ist jedoch bei praktischen
Verwendungen nicht störend und sowohl die Festigkeit der
Form als auch die Form sind zufriedenstellend. Mit dem
Formmaterial, das durch Zugeben des Binders in einer
Menge von 30 Prozent zu dem feuerf esten Material in
einer Menge von 70 Prozent geschaffen ist, ist die
Aushärtzeit des Ausschmelzschlammaterials zu kurz, um den
Ausschnittsvorgang durchzuführen.
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Nach der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung ergibt sich, daß die vorliegende
Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele
beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und
Abwandlungen dem Fachmann möglich sind, ohne daß er sich
von dem Schutzbereich der Erfindung, wie es sich aus
den beiliegenden Zeichnungen ergibt, löst.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in den
Ansprüchen und/oder in den beiliegenden Zeichnungen können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren
unterschiedlichen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.