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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer vollständig
aus Keramik bestehenden Jacketkrone, die über einem verfaulten oder gebrochenen
Zahn plaziert wird, so dass die ursprüngliche Gestalt und Funktion
eines solchen Zahns wiederhergestellt wird, wobei der keramische
Zahnkern durch ein innovatives Verfahren hergestellt wird.
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DATABASE WPI Section Ch. Week 7919
Derwent Publications Ltd., London, GB; Klasse A85, AN 79-36416B × P002081020
und JP 50153018A (FUJITSU LTD.), 09. Dezember 1975, offenbaren Aluminiumoxidkeramik-Platten
für integrierte
Schaltkreise.
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US-A-4957554 offenbart dimensional-kontrollierte
Keramiken, z. B. für
dentale Artikel.
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Herkömmlicherweise können Zahnkronen,
die für
das Wiederherstellen von verfaulten oder gebrochenen Zähnen verwendet
werden, abhängig
von den eingesetzten Materialien in Metall-Keramik-Kronen und vollständig aus
Keramik bestehende Jacketkronen eingeteilt werden.
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Die künstliche Krone, die gegenwärtig weithin
verwendet wird, ist eine Metall-Keramik-Krone, spezieller eine PFM
(„porcelain
fused metal"; Metall
mit aufgeschmolzenem Porzellan)-Krone, die hergestellt wird, indem
ein keramisches Pulver auf eine Metallkrone, die aus einem Edelmetallkern,
wie Gold, Silber, Platin oder Palladium, hergestellt ist, aufgeschmolzen
wird, um das Erscheinungsbild einer natürlichen Zahnfarbe zu erzeugen.
Jedoch weist die herkömmliche
Metall-Keramik-Krone aufgrund ihrer geringen ästhetischen Qualität und aufgrund
von Nebenwirkungen und Empfindlichkeit/Sensibilisierung, die durch das
darin eingesetzte metallische Material verursacht werden, Nachteile
auf.
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Eine künstliche Keramikkrone, d. h.
eine vollständig
aus Keramik bestehende Jacketkrone umfasst eine einzelne Krone und
eine Zahnform, gebildet aus einem keramischen Material, und wird
an eine geeignet vorbereitete Zahnsubstanz angefügt. Anders als eine Metall-Keramik-Krone
kann die Farbe der vollständig
aus Keramik bestehenden Jacketkrone leicht angepasst werden, so
dass sie mit jener eines natürlichen
Zahns übereinstimmt,
wodurch sie eine hohe ästhetische
Qualität
aufweist und dementsprechend vielen relevanten Experten aufgrund
ihrer biologischen Verträglichkeit
willkommen ist, und zusätzlich
sind praktisch keine Nebenwirkungen beobachtet worden.
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Eine vollständig aus Keramik bestehende
Jacketkrone, wie oben beschrieben, hat viele Vorteile gegenüber einer
Metall-Keramik-Zahnkrone
und es sind verschiedene Keramikmaterialien und Herstellungsschritte
davon entwickelt worden basierend auf fortgesetzter Forschung im
Bemühen,
die herkömmliche
Metall-Keramik-Krone
zu ersetzen. Dennoch sind die charakteristisch niedrige Bruchzähigkeit
und die niedrige physikalische Festigkeit von Keramiken Hindernisse
bei der Entwicklung von vollständig
aus Keramik bestehenden Jacketkronen.
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Um die obigen Probleme zu lösen, ist
ein verbessertes Herstellungsverfahren einer vollständig aus
Keramik bestehenden Jacketkrone, die hohe Beständigkeit aufweist, eingeführt worden.
Gemäß dem U.S.-Patent Nr.
4,772,436 vom 20. September 1988 wird ein Schlickergießverfahren
offenbart, bei welchem Aluminiumoxid an sich oder eine Mischung,
die durch Zugeben einer beträchtlichen
Menge von Zirconiumoxid zu Aluminiumoxid gebildet wird, als keramisches
Ausgangsmaterial verwendet wird. Um den Schlicker dieses Verfahrens herzustellen,
werden 12-20 g Wasser zu 100 g Metalloxid-Pulver und 0,05-0,5 g
eines Sta bilisators, wie Polyvinylalkohol, Acrylsäure, Celluloseester
oder Natriumsilicat, dazu hinzugesetzt. Es wird eine Säure, wie
Citronensäure,
hinzugesetzt, um den pH des Schlickers zu kontrollieren. Vor seiner
Verwendung wird der Schlicker in einem Vakuumzustand einer Ultraschallbehandlung
unterworfen, um daraus Blasen zu entfernen, und dann wird eine Grundstruktur
gebildet, indem der Schlicker als Überzug auf eine Zahnform aufgebracht
wird, die sich während
einer Wärmebehandlung
zusammenzieht, was ermöglicht,
dass die gebildete Struktur leicht davon entfernt werden kann.
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Die Zahnform wird aus Calciumsulfat-halbhydrat
(CaSO4·½H2O) mit einem Ausdehnungsverhältnis von
0,1-0,4% gebildet und kann auch aus einer Mischung eines feuerfesten
Materials, wie Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid, und eines Bindemittels,
wie Natriumsilicat, Ethylsilicat, Ammoniumsulfat oder saures Ammoniumphosphat,
gebildet werden. Metalloxid-Teilchen, die als Überzug auf die Zahnform aufgebracht
sind, bilden eine Infrastruktur mit einer porenartigen Struktur,
die durch ein erstes Sintern gebildet wird, und die Infrastruktur
weist ein Kontraktionsverhältnis
von weniger als 0,4% auf und hält
die gewünschte
Präzision
oder Genauigkeit aufrecht, indem die trockenen Ausdehnungseffekte,
die während
des vorangehenden Schritts der Zahnformherstellung auftraten, kompensiert
werden.
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Bei einer Anwendung auf 3,5 μm-Teilchen
wird das erste Sintern 1 bis 3 h bei einer Temperatur von 1.050°C-1.150°C ausgeführt, und
die Kontraktion beim Sintern wird durch die schnelle Rate der Temperaturerhöhung minimiert.
Eine Glasimprägnierung,
bei der die durch das erste Sintern erhaltene Infrastruktur mit
Glas imprägniert
wird, wird bei einer ähnlichen
Temperatur wie jener des ersten Sinterns für weniger als zwei bis vier
Stunden ausgeführt,
um eine Kontraktion, die aus der Imprägnierung resultiert, zu vermeiden,
wodurch die als Ergeb nis des ersten Sinterns gebildete Struktur
nicht beeinflusst wird.
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Oxide, wie Boroxid, Bleioxid und
Vanadiumoxid, werden zugesetzt, um die Benetzbarkeit in der Glaszusammensetzung
zu erhöhen.
Oxide, wie Boroxid, Bleioxid und ein Lanthanoxid werden zur Verringerung
der Viskosität
zugesetzt. Auch darf die Reaktivität des Glases in Hinblick auf
das Metalloxid weder zu stark noch zu schwach sein; folglich wird
ein Glaspulver, das Aluminiumoxid oder Zirconiumoxid in einer Menge,
die geringfügig
geringer als die Sättigung
des Glases bezüglich
jenes Metalloxids bei der Imprägnierungstemperatur ist,
enthält,
eingesetzt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient
des Glases sollte etwas geringer sein als jener der zuerst gesinterten
Oxid-Rahmenstruktur,
um Wärmeschlagfestigkeit
der Zahnkrone zu ermöglichen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient
von Glas wird erhöht,
wenn ein Natriumoxid, ein Calciumoxid oder ein Lithiumoxid hinzugesetzt
wird, aber verringert, wenn ein Siliciumdioxid oder ein Titanoxid
hinzugesetzt wird. Hier sind die Gewichtsprozentsätze der
Hauptbestandteile des Glases SiO2: 20, B2O3: 19, Al2O3: 20, La2O3: 30, CaO: 5, TiO2: 4 und Pigmentoxid: 2.
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Um das Metalloxid-Gerüst mit Glas
zu imprägnieren,
kann Glaspaste, die, wenn sie auf die passende Temperatur erwärmt wird,
schmilzt und sich spontan innerhalb des gesamten Volumens der Infrastruktur
verteilt, indem sie alle Poren füllt,
auf die äußere Oberfläche der
Infrastruktur der Zahnprothese aufgetragen werden. Um Schwankungen
bei der Oberflächenstruktur,
die durch das restliche Glas verursacht werden, zu verhindern, sollte
die Prothese, die mit dem Zahn in Berührung kommt, mit diesem geschmolzenen
Glas nicht in Kontakt kommen, und dass das Füllen der Poren, die sich in
der Nähe
dieser Oberfläche
befinden, durch Kapillarität
ausgehend vom Inneren der Infrastrukturmasse von gesinterten Metalloxidteilchen
erfolgt.
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Die nach der Glas-Imprägnierung
gebildete Struktur wird durch eine oder zwei Emaille-Schichten behandelt,
wodurch die gewünschten
optischen Eigenschaften, verschiedene Farben erhalten werden und
was zu einem Erscheinungsbild, das einem natürlichen Zahn ähnlich ist,
führt.
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Um einen keramischen Kern durch ein
Schlickergießverfahren
zu bilden, sollte zuerst ein Schlicker hergestellt werden und ein
Stabilisator sollte aus Stabilitätsgründen dazu
hinzugesetzt werden und es muss eine Ultraschallbehandlung angewendet
werden, um das Gemisch des Schlickers gleichförmig zu machen. Der so erhaltene
stabile und gleichförmige
Schlicker wird als Überzug
auf eine Gipsform oder ein Gipsmodell eines Zahns unter Verwendung
einer Bürste
aufgetragen, dann getrocknet und bei ungefähr 1.150°C gesintert und mit einem Messer
durch Schnitzen bearbeitet, so dass die Dicke so angepasst wird,
dass sie der Zahngipsform entspricht. Dann wird ein Zahnkern durch
Imprägnieren
des ersten gesinterten Teilstücks
mit einem Glaspulver hergestellt. Das Verfahren zum Stabilisieren,
gleichförmigen
Mischen und Trocknen des Schlickers, und um das Schlickergussstück durch
Schnitzen passend zu bearbeiten, um die gewünschte konstante Kerndicke
zu erhalten, erfordert viel Zeit und viele Herstellungsschritte
und ist folglich recht teuer.
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Im Verlauf von Untersuchungen, um
die Probleme zu lösen,
auf die man im Stande der Technik stieß, haben die Erfinder der vorliegenden
Erfindung eine innovative vollständig
aus Keramik bestehende Jacketkrone entdeckt, die hervorragende Wirkungen
aufweist, obwohl sie nur ein einfaches Herstellungsverfahren erfordert.
Das Verfahren zur Herstellung einer keramischen Lage für das Gießen bzw.
Formen eines keramischen Zahnkerns gemäß der Erfindung umfasst die
Schritte: eine keramische Aufschlämmungsmischung zu bilden, indem
ein bekanntes Metal loxidpulver, ein Lösemittel, ein Dispergiermittel,
ein Bindemittel und ein Plastifizierungsmittel in einem geeigneten
Mischungsverhältnis
gemischt werden; die Aufschlämmung
zu entgasen, um Blasen aus dieser zu beseitigen, wodurch deren Viskosität erhöht wird;
ein Gießen
auszuführen,
um eine keramische Lage mit einer bestimmten Dicke zu bilden; und
das Ergebnis zu trocknen, um das Lösemittel zu entfernen. Die
fertiggestellte Lage wird geschnitten, vereinigt, gesintert und
mit Glas imprägniert,
wodurch der gewünschte
keramische Zahnkern gebildet wird.
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Die Erfindung löst die oben beschriebenen herkömmlichen
Probleme, mit denen man in Dentallaboratorien konfrontiert wird,
indem man bei der Herstellung einer vollständig aus Keramik bestehenden
Zahn-Jacketkrone eine vereinfachte Kernherstellungstechnik verwendet,
indem der Kern geformt wird, indem man eine keramische Lage verwendet,
die gemäß der Erfindung
gebildet worden ist. Um die vielen Schritte, die zur Herstellung
von herkömmlichen
Zahnkronen benötigt
werden, welche die Herstellung eines neuen Schlickers jedes mal,
wenn eine neue Krone hergestellt wird, erfordert, zu eliminieren,
setzt die Erfindung eine keramische Lage ein, um das Kernherstellungsverfahren
bei der Herstellung von Zahnkronen zu vereinfachen, und die Herstellung
von hochgradig präzisen
Zahnkronen ist möglich,
da die Notwendigkeit vieler Herstellungsschritte und mögliche Fehler,
die damit verbunden sind, vorteilhafterweise eliminiert werden,
wodurch das gesamte Herstellungsverfahren vereinfacht wird, und
die gewünschten
Charakteristiken werden für
die so hergestellten keramischen Kerne aller keramischen Zahnkronen
stabil beibehalten.
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Das Verfahren zur Herstellung einer
vollständig
aus Keramik bestehenden Jacketkrone gemäß der Erfindung ist in Anspruch
1 angegeben.
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Die Erfindung stellt auch eine Aufschlämmungszusammensetzung
für eine
keramische Lage zur Herstellung einer vollständig aus Keramik bestehenden
Jacketkrone, die für
eine künstliche
Krone anwendbar ist, gemäß Anspruch
14 bereit.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden nun anhand von lediglich Beispielen beschrieben.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung
umfasst das Metalloxid, das bei der Herstellung der keramischen
Lage, die leicht giessbar/formbar ist, verwendet wird, ein teilchenartiges
Aluminiumoxid oder einen Spinell (MgO·Al2O3) für
sich allein oder ein gemischtes Pulver von Aluminiumoxid und mittels
Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumoxid, das drei Mole Yttriumoxid
gemischt mit Zirconiumoxid aufweist, wobei die Aluminiumoxidteilchen
stattdessen durch Aluminiumoxidfasern ersetzt werden können. Der
durchschnittliche Teilchendurchmesser des Aluminiumoxidpulvers reicht
von 3 μm
bis 10 μm,
wobei es eine Reinheit von mehr als 99,5% aufweist. Ein solches
Aluminiumoxid kann allein oder als ein gemischtes Pulver verwendet
werden, bei welchem mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumoxid
mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,25 μm und einer
Reinheit von 99,9% oder mehr bis zu 10 bis 40 Gew.-% zugesetzt wird,
um die geringe Festigkeit des ersten gesinterten Körpers, der
eingesetzt wird, zu verbessern. Um denselben Zweck zu erreichen, kann
ein Seltenerdmetalloxid, wie Ceroxid, oder ein Übergangsmetalloxid, wie Nioboxid,
zusammen mit Yttriumoxid verwendet werden.
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Um eine keramische Lage herzustellen,
die so hergestellt wird, dass sie hochgradig gleichförmig ist, indem
Clusterbildung vermieden wird und das keramische Pulver in weitem
Umfang dispergiert wird, und die eine hohe Fülldichte aufweist, wird KD-1 (eine Markenbezeichnung
der ICI Company aus England), das ein Copolymer von Polyester und
Polyamin ist, als Dispergier mittel verwendet. Es können auch
ebenso abhängig von
dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser und den Oberflächenbedingungen
des keramischen Pulvers Menhadenöl,
Phosphatester und Glyceroltrioleat eingesetzt werden. Um die obigen
Bedingungen zu erfüllen, liegt
die Menge von zugesetztem Dispergiermittel bezogen auf das Metalloxid
vorzugsweise im Bereich von 0,5-2,0 Gew.-%. D. h., wenn die Menge
geringer als der obige Bereich ist, ist das Metalloxid schwierig
zu dispergieren, und wenn die Menge höher als dieser Bereich ist,
verursacht das Dispergiermittel, dass die Pulverteilchen aggregieren,
und führt
zu einer Qualitätsverschlechterung.
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Bei der Herstellung der keramischen
Lage wird ein Bindemittel eingesetzt, um jedes der Metalloxidteilchen
zu binden, um die physikalische Festigkeit der keramischen Lage
zu verbessern und um zu verhindern, dass die keramische Lage leicht
gebrochen oder gebogen wird.
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Im Rahmen der Erfindung wird als
Bindemittel Polyvinylbutyral (d. h. PVB 79, das eine Markenbezeichnung
der Monsanto Company aus den U.S.A. ist) eingesetzt, aber es kann
stattdessen auch ein polyvinylisches oder ein acrylisches Polymer
verwendet werden. Die Menge des zugesetzten Bindemittels gemäß der Erfindung
liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 12 Gew.-% bezogen auf das
Metalloxid, und wenn die zugesetzte Menge geringer als dieser Bereich
ist, verliert das Metalloxid seine Bindungsfestigkeit. Wenn andererseits
die zugesetzte Menge den obigen Bereich übersteigt, nimmt die Pulverbindungsfestigkeit
nach dem Sintern zu, aber die Dichte nimmt ab.
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Im allgemeinen bezeichnet ein Plastifizierungsmittel
eine organische Verbindung, die ein hohes Molekulargewicht aufweist,
die verwendet wird, um ein Gieß-/Formungsverfahren
zu vereinfachen, indem dem Polymer Plastizität verliehen wird, wodurch die
Polymerviskosität
verringert wird, und im Rahmen der Er findung wird ein Plastifizierungsmittel
eingesetzt, um der keramischen Lage Flexibilität zu verleihen und ihre Verarbeitbarkeit
zu verbessern. Hier wird BBP (Benzylbutylphthalat) oder DBP (Dibutylphthalat)
als Plastifizierungsmittel verwendet, aber stattdessen kann ein
generelles Plastifizierungsmittel, das bei der makromolekularen Industrie
wohlbekannt ist, verwendet werden. Ein Beispiel eines generellen
Plastifizierungsmittels wäre
Phthalat, das in der Erfindung eingesetzt wird, obwohl andere Phthalatpolymere,
Glycolpolymere oder Phosphatpolymere auch verwendet werden können. Die
Menge des Plastifizierungsmittels, die (gemäß) der Erfindung zugesetzt
wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 7 bis 17 Gew.-% bezogen
auf das Metalloxid, da eine geringere Menge als ein solcher Bereich
unzureichend ist, um dem Bindemittel Plastizität zu verleihen, während eine Menge,
die höher
als ein solcher Bereich ist, die Sinterungsdichte des Kerns in nicht
wünschenswerter
Weise verringern würde.
Um die Festigkeits- und Verarbeitbarkeitseigenschaften der keramischen
Lage zu verbessern, werden folglich ein Bindemittel und ein Plastifizierungsmittel
hinzu gesetzt. Jedoch verringert zu viel Plastifizierungsmittel
die Gesamtmenge von keramischem Material in der hergestellten keramischen
Lage, was bewirkt, dass die Sinterungsdichte des Kerns abnimmt,
wodurch der Kerntyp während
des Glaspulver-Imprägnierungsprozesses,
der nach dem Sintern erfolgt, beeinträchtigt wird.
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Ein Lösemittel ist erforderlich,
um organische Materialien, wie das Plastifizierungsmittel und das
Bindemittel, zu lösen,
und ein solches Lösemittel
kann eines oder eine Mischung der folgenden Materialien sein: eine
Ketongruppe, wie Dimethylketon, Diethylketon, MEK (Methylethylketon),
Diethylketon und MIBK (Methylisobutylketon); ein Halogenid, wie
TCE (Trichlorethylen), Dichlorethylen und Monochlorethylen; eine
Alkoholgruppe mit weniger als fünf
Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol;
und eine aromatische Ver- bindung,
wie Benzol, Toluol, Xylol und Chlorbenzol. Ein zusammengesetztes
Lösemittel,
das durch Mischen von 70 Gew.-% MEK und 30 Gew.-% Ethanol gebildet
wird, und ein zusammengesetztes Lösemittel aus 70 Gew.-% TCE
und 30 Gew.-% Ethanol werden im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendet. Die
Flüchtigkeit
eines zusammengesetzten Lösemittels
beschränkt
ein jegliches plötzliches
Verdampfen des Lösemittels,
wodurch die Bildung von Poren an der Oberfläche der keramischen Lage während des
Trocknungsprozesses vermieden wird. Die Menge von zugesetztem Lösemittel
liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 30 bis 90 Gew.-% bezogen
auf das Metalloxid. Wenn die Lösemittelmenge
den oben erwähnten
Bereich übersteigt,
benötigt
der Entgasungsprozess viel Zeit und das zusammengesetzte Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Pulver,
das einen großen
Unterschied hinsichtlich der relativen Dichte zwischen den beiden
Bestandteilen darin aufweist, bewirkt auch Agglutinationen (Zusammenkleben)
aufgrund einer Segregation während des
Mischprozesses. Hingegen nimmt, wenn das zugesetzte Lösemittel
weniger als der oben erwähnte
Bereich ist, die Effizienz des Mahlvorgangs ab und dementsprechend
gibt es Schwierigkeiten, den Entgasungsprozess auszuführen, und
es können
noch unerwünschte
Blasen innerhalb der keramischen Lage zurückbleiben. Um die gewünschte Viskosität des Schlickers
während
der Entgasungs- und Mischschritte bei der Herstellung der keramischen
Lage aufrechtzuerhalten, sollte die Lösemittelmenge gemäß den jeweiligen
Mengen von Pulver und organischem Material, die hinzugesetzt werden,
angepasst werden. Die Menge an zugesetztem Lösemittel beträgt 30 bis
90 Gew.-% bezogen auf das Metalloxid und mehr bevorzugt 40-60 Gew.-%.
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In die durch ein Kugelmühlen-Mischverfahren
hergestellte Aufschlämmung,
die als keramischer Schlicker wirkt, wird während des Mischprozesses Luft
eingeführt
und es bilden sich darin ebenso Blasen aufgrund des Dampfdrucks
des Lösemittels.
Wenn sie nicht vor dem Gießprozess
der keramischen Lage entfernt werden, können diese Blasen bewirken,
dass die keramische Lage Sprünge
bekommt oder sich biegt, wodurch die physikalischen Eigenschaften
der gesamten keramischen Lage verschlechtert werden. Folglich sollten
alle Blasen entfernt werden, um eine keramische Lage mit den gewünschten
Eigenschaften herzustellen, und es wird ein Entgasungsverfahren
unter Verwendung einer Vakuumpumpe (Vakuumkapazität: 50 l/min,
Vakuumdauer: 20- 90 min) eingesetzt, um die Blasen zu entfernen.
Dabei wird die Aufschlämmung
für ein
gleichförmiges
Entgasen mit einer konstanten Rate von 250 Upm bewegt. Während des
Entgasungsverfahrens der Aufschlämmung
tritt zugleich das Verdampfen des Lösemittels wie auch der Blasen
in der Aufschlämmung
auf, wodurch die Viskosität
der Aufschlämmung
beeinflusst wird. Das Kontrollieren der Viskosität der Aufschlämmung ist
ein entscheidender Faktor beim Herstellen der gewünschten
keramischen Lage; folglich wird die Viskosität in vorher festgelegten Zeitabständen unter
Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters gemessen und das Gießen wird
ausgeführt,
wenn die Viskosität
im Bereich von 8000 bis 30000 cP liegt.
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Die entgaste keramische Aluminiumoxid-
und Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Aufschlämmung wird zu einer Lage gegossen,
indem ein automatischer Streichmesser-Apparat verwendet wird. Als
Folie, die die keramische Lage transportiert, wird vorzugsweise
eine mit Siliconharz beschichtete Trägerfolie mit einer Dicke von
100 μm verwendet,
wobei die Folie eine saubere Oberfläche aufweist, flexibel ist
und mit einem organischen Additiv nicht reagiert. Die Dicke der
keramischen Lage wird durch einen ersten und zweiten Mikrometer, die
an dem Streichmesser-Apparat
befestigt sind, gemessen.
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Die keramischen Lagen können durch
ein Streichmesserverfahren oder ein Walzverdichtungs- oder Pulverwalzverfahren
unter Verwendung von bekannten Maschinen zur Herstellung von keramischen
Lagen hergestellt werden. Die Dicke der keramischen La ge, die abhängig von
ihrer Verwendung kontrolliert werden kann, wird im Rahmen der Erfindung
so gebildet, dass sie zwischen 0,1 und 1,0 mm liegt. Folglich sind
keine zusätzlichen
Behandlungen, um die Dicke der Zahnkrone nach dem Gießen/Formen
des Zahnkerns anzupassen, erforderlich.
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Eine geeignet geschnittene keramische
Lage wird auf eine Zahnform oder ein Gipsmodell aufgebracht, die
bzw. das aus einem wärmebehandelten
Gips hergestellt worden ist, um ein Zahnprofil zu bilden. Vor dem
Formen der keramischen Lage an dem Gipsmodell sollte das Gipsmodell
bei einer Temperatur, die von 100°C
bis 200°C
reicht, wärmebehandelt
werden, um eine jegliche Feuchtigkeit innerhalb des Gipses zu verdampfen;
andernfalls würde
die Feuchtigkeit, die aus dem Pflaster verdampft, nicht durch die
keramische Lage hindurch wandern, da sich in der keramischen Lage
aufgrund der verdampften Feuchtigkeit Blasen bilden könnten, was
zu unerwünschten
Unvollkommenheiten auf den Oberflächen der keramischen Lage,
die in Kontakt mit dem Gips stehen, führt, und dementsprechend könnte nach
dem Sintern die gewünschte
keramische Krone möglicherweise
nicht erhalten werden.
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Die Haftung zwischen den keramischen
Lagen, die als Überzug
auf das Gipsmodell aufgebracht worden sind, ist nicht ausreichend
vollständig
und es gibt Hohlräume
zwischen der Lage und dem Gipsmodell aufgrund des teilweisen Kontakts
zwischen diesen. Damit die als Überzug
aufgebrachte keramische Lage ein Zahnprofil aufweist, das mit der
Kontur des Gipsmodells übereinstimmt,
wird dementsprechend ein hydrostatisches Heißpressen auf die keramische
Lage angewendet, indem eine Flüssigkeit,
wie ein Öl
oder Wasser, als Druck-übertragendes
Medium verwendet wird. Die Wärme
und der Druck, die auf die keramische Lage angewendet werden, verstärken die
Flexibilität
der keramischen Lage, verbessern die Presswirkung, wodurch die Verbindung
oder Verklebung zwischen den keramischen Lagen be schleunigt und
verstärkt
wird, und heftet die keramische Lage eng an das Gipsmodell an, wodurch
in wünschenswerter
Weise ein genaues Profil des Zahnmodells abgeformt wird. Bevor der
Verfahrensschritt des hydrostatischen Heißpressens auf die keramische Lage
angewendet wird, wird das Gipsmodell, das die keramische Lage als Überzug aufweist,
in einen Kautschukbeutel gegeben, um ein jegliches Inkontaktkommen
mit Flüssigkeit
oder Feuchtigkeit zu verhindern, und es wird eine Vakuumierapparatur
verwendet, um die Luft darin zu evakuieren, so dass der Kautschukbeutel das
Gipsmodell mit der keramischen Lage darauf gemäß der Gestalt von diesem eng
umschließt.
Während des
hydrostatischen Heißpressschritts
müssen
eine Temperatur und ein Druck, die ausreichend genug sind, um eine
vollständige
Verbindung oder Verklebung an der Kontaktoberfläche und dem Gipsmodell zu erzeugen, angewendet
werden, so dass die organischen Materialien, die der keramischen
Lage zugesetzt worden sind, die gewünschte Fluidität annehmen,
um eine kondensierte Struktur davon zu ermöglichen. Die Formungsbedingungen
für das
Gipsmodell und die keramische Lage umfassen ein ausreichendes Vorwärmen bei
einer Temperatur im Bereich von 50 bis 110°C unter einem Druck von 15 bis
150 Kgf/cm2, ein Pressen und dann Erwärmen unter
Druck für
5 bis 15 min.
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Nach dem hydrostatischen Heißpressschritt
wird das Gipsmodell mit der keramischen Lage darauf aus dem Kautschukbeutel
entfernt und die geformte keramische Lage, die sich als Überzug auf
dem Gipsmodell befindet, wird langsam mit weniger als 1°C/min erwärmt und
die Temperatur wird erhöht,
bis 500°C
erreicht sind, dann wird ein jegliches Addukt/Additiv in dem organischen
Material flüchtig,
und wird mit 3°C/min
erwärmt und
die Temperatur wird bis auf 1150°C
erhöht,
wodurch ein erstes Sinterungsmittel für einen Zahnkern gebildet wird.
Während
eines ersten Sinterns zieht sich das Zahnmodell, das aus Calciumsulfat-halbhydrat
gebildet ist, zusammen und wird dementsprechend von dem Lagen-Sinterungskörper leicht
abgelöst.
Auf das obige Verfahren ist zuvor als eine herkömmliche Technik Bezug genommen
worden, bei welcher eine Kontraktion aufgrund einer Dehydratisierung
während
eines Trocknungsprozesses einer Rahmenstruktur und eines Sinterungsprozesses
erfolgt. In der Erfindung wird jedoch ein dehydratisiertes Gipsmodell
verwendet, bevor eine keramische Lage als Überzug auf das Gipsmodell aufgebracht
wird. Dementsprechend stimmt ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Zahnkerns mit einem Schmelz-Imprägnierungsverfahren,
bei dem ein bekanntes Glaspulver auf einem erstmalig gesinterten
Körper
verteilt und erwärmt
wird, überein.
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Wie oben betreffend das U.S.-Patent
Nr. 4,772,436 beschrieben, sollten in einem Dentallabor Vorkehrungen
für das
Suspendieren eines keramischen Pulvers und für ein Kontrollieren der Dicke
eines geformten oder gegossenen Kerns vorhanden sein, wodurch es
längerer
Zeit bedarf, um eine reine keramische Zahnkrone herzustellen, während hohe
Kosten entstehen.
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Die Erfindung ermöglicht jedoch, dass eine keramische
Lage mit einer konstanten Dicke zu einer keramischen Zahnkrone geformt
wird, wodurch das Herstellungsverfahren der keramischen Zahnkrone
erleichtert und vereinfacht wird, und dementsprechend wird erwartet,
dass sie verglichen mit der herkömmlichen
Metall-Keramik-Zahnkrone in der Praxis in breitem Umfang angewendet
wird. Ferner werden verringerte Kosten zu einem erhöhten Verbrauch
führen,
während
Verwendern höhere
Annehmlichkeiten ermöglicht
werden.
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Die Erfindung wird in den begleitenden
Beispielen weiter beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Beispiel 1: Herstellung
einer Aluminiumoxid-Lage
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Ein zusammengesetztes Lösemittel,
das aus 70 Gew.-% Methylethylketon und 30 Gew.-% Ethanol gebildet
wird, und ein KD-1- Dispergiermittel
wurden zu Al
2O
3-Pulver
zugegeben, welches eine Reinheit von mehr als 99,5 und einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 3 μm
aufwies und welches dann für
eine erste Mischung in eine Aluminiumoxid-Kugelmühle gefüllt wurde, in welcher wiederum
bei Umgebungstemperatur 6 h und unter einer Bedingung von 130 Upm
gemischt wurde. Zu der obigen Mischung wurden auch für eine zweite
Mischung Polyvinylbutyral als Bindemittel und Dibutylphthalat als
Plastifizierungsmittel für
18 h bei 130 Upm zugesetzt, wodurch eine Aufschlämmung hergestellt wurde, deren
Bestandteile in der begleitenden Tabelle angegeben sind.
Bestandteil | Zugabemenge
(g) |
Aluminiumoxid | 100 |
Dispergiermittel | 0,75 |
Bindemittel | 10 |
Plastifizierungsmittel | 12,5 |
Lösemittel | 50 |
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Als das Mischen abgeschlossen war,
wurden Blasen, die sich innerlich oder äußerlich gebildet hatten, durch
30-minütige
Verwendung einer Vakuumpumpe mit einer Kapazität von 50 l/min entfernt. Um
einen hohen Lösemittelgehalt,
der der Mischung hinzugesetzt worden war, um das Mischen und Dispergieren
zu vereinfachen, zu verringern, wurde ein Blasenentfernungsverfahren
der Aufschlämmung
mit einer Geschwindigkeit von 250 Upm ausgeführt. Die Formungsbedingungen
der Aufschlämmung
und Eigenschaften nach der Formung sind, wie folgt:
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Beispiel 2: Herstellung
einer Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Lage
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Für
eine erste Mischung wurde ein mittels Yttriumoxid stabilisiertes
Zirconiumoxid in einem Gewichtsverhältnis von 27% bezogen auf das
gesamte Pulver zu einer Lösung,
die ein zusammengesetztes Lösemittel, gebildet
aus Methylethylketon und Ethylalkohol, umfasste und ein KD-1-Dispergiermittel
umfasste, hinzugesetzt, um die Aggregate dadurch zu pulverisieren
und gleichmäßig zu dispergieren.
Für eine
zweite Mischung wurde ein Aluminiumoxidpulver mit einer Reinheit
von mehr als 99,5% und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 3 μm
mit der ersten Mischung in einem Volumenverhältnis von 73% bezogen auf das
gesamte Pulver gemischt. Für
eine dritte Mischung wurden Polyvinylbutyryl als Bindemittel und
Dibutylphthalat der gleichförmigen
Mischung von Aluminiumoxid und Zirconiumoxid zugesetzt. Die Bestandteile
sind in der begleitenden Tabelle gezeigt.
Bestandteil | Zugabemenge
(g) |
Aluminiumoxid | 80 |
Zirconiumoxid | 30 |
Dispergiermittel | 0,77 |
Bindemittel | 10 |
Plastifizierungsmittel | 12,5 |
Lösemittel | 50 |
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Die Formungsbedingungen der Aufschlämmung und
die Eigenschaften sind, wie folgt.
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Beispiel 3: Herstellung
einer Aluminiumoxid-Lage
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Ein zusammengesetztes Lösemittel,
das aus einem Gewichtsverhältnis
von 7 : 3 von Trichlorethylen zu Ethanol gebildet wird, und ein
KD-1-Dispergiermittel wurden zu Al
2O
3-Pulver, das eine Reinheit von mehr als
99,5% und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3 μm aufwies,
zugegeben und diese wurden dann für eine erste Mischung in eine
Aluminiumoxid-Kugelmühle
gefüllt,
in der wiederum dann bei Umgebungstemperatur 6 h und unter einer
Bedingung von 130 Upm gemischt wurde. Zu der ersten Mischung wurden
für eine
zweite Mischung auch Polyvinylbutyryl als Bindemittel und Benzylbutylphthalat
als Plastifizierungsmittel für
18 h bei 130 Upm zugesetzt, wodurch eine Aufschlämmung hergestellt wurde, deren
Bestandteile in der begleitenden Tabelle gezeigt sind.
Bestandteil | Zugabemenge
(g) |
Aluminiumoxid | 100 |
Dispergiermittel | 0,7 |
Bindemittel | 8 |
Plastifizierungsmittel | 10 |
Lösemittel | 50 |
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Die Formungsbedingungen der Aufschlämmung und
die Eigenschaften sind, wie folgt.
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Beispiel 4: Herstellung
einer Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Lage
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Für
eine erste Mischung wurde ein mittels Yttriumoxid stabilisiertes
Zirconiumoxid 3Y-TZP in einem Gewichtsverhältnis von 39% bezogen auf das
gesamte Pulver zu einer Lösung,
die ein zusammengesetztes Lösemittel,
gebildet aus Methylethylketon und Ethylalkohol, umfasste und ein
KD-1-Dispergiermittel umfasste, hinzugesetzt, um die Aggregate dadurch
zu pulverisieren und gleichmäßig zu dispergieren.
Für eine
zweite Mischung wurde ein Aluminiumoxidpulver mit einer Reinheit
von mehr als 99,5% und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 3 μm
mit der ersten Mischung in einem Volumenverhältnis von 61% bezogen auf das gesamte
Pulver gemischt. Für
eine dritte Mischung wurden Polyvinylbutyryl als Bindemittel und
Dibutylphthalat der gleichförmigen
Mischung von Aluminiumoxid und Zirconiumoxid zugesetzt. Die Bestandteile
sind wie in der begleitenden Tabelle.
Bestandteil | Zugabemenge
(g) |
Aluminiumoxid | 70 |
Zirconiumoxid | 45 |
Dispergiermittel | 0,79 |
Bindemittel | 10 |
Plastifizierungsmittel | 12,5 |
Lösemittel | 50 |
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Die Formungsbedingungen der Aufschlämmung und
die Eigenschaften sind, wie folgt.
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Beispiel 5: Herstellung
einer Aluminiumoxid/Aluminiumoxidfaser/Zirconiumoxid-Schicht
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Für
eine erste Mischung wurde ein mittels Yttriumoxid stabilisiertes
Zirconiumoxid 3Y-TZP in einem Gewichtsverhältnis von 14% bezogen auf das
gesamte Pulver zu einer Lösung,
die ein zusammengesetztes Lösemittel,
gebildet aus Methylethylketon und Ethylalkohol, umfasste und ein
KD-1-Dispergiermittel umfasste, hinzugesetzt, um die Aggregate dadurch
zu pulverisieren und gleichmäßig zu dispergieren.
Für eine
zweite Mischung wurde ein Aluminiumoxidpulver mit einer Reinheit
von mehr als 99,5% und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 3 μm
mit der ersten Mischung in einem Gewichtsverhältnis von 66% bezogen auf das
gesamte Pulver gemischt. Für
eine dritte Mischung wurden dem gleichförmig gemischten Aluminiumoxid und
Zirconiumoxid Aluminiumoxidfasern in einem Gewichtsverhältnis von
20% bezogen auf das gesamte Pulver zugesetzt, um dadurch die Struktur
eines ersten Sinterungskörpers
aufrechtzuerhalten und zu verbessern. Für eine vierte Mischung wurden
zu dem gleichförmigen,
aus Aluminiumoxidteilchen, Zirconiumoxidteilchen und Aluminiumfasern
gebildeten Schlicker Polyvinylbutyryl als Bindemittel und Dibutyralphthalat
als Plastifizierungsmittel zugesetzt.
Bestandteile | Zugabemenge
(g) |
Aluminiumoxid | 70 |
Aluminiumoxidfasern | 20 |
Zirconiumoxid | 15,19 |
Dispergiermittel | 0,79 |
Bindemittel | 10 |
Plastifizierungsmittel | 12,5 |
Lösemittel | 50 |
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Die Formungsbedingungen der Aufschlämmung nach
einem Entschäumungsprozess
und deren Eigenschaften sind, wie folgt.
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Beispiel 6: Herstellung
einer Spinell-Lage
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Ein Spinell (MgO-Al
2O
3) -Pulver wurde zu einem zusammengesetzten
Lösemittel,
das aus Methylethylketon und Ethylalkohol gebildet wurde, und zu
einer Lösung
eines KD-1-Dispergiermittels zugesetzt, um die Aggregate dadurch
zu pulverisieren und gleichmäßig zu dispergieren.
Zu der Mischung wurden Polyvinylbutyryl, das als Bindemittel dient,
und Dibutyrylphthalat, das als Plastifizierungsmittel dient, hinzugesetzt.
Bestandteile | Zugabemenge
(g) |
Spinell | 100 |
Dispergiermittel | 0,79 |
Bindemittel | 10 |
Plastifizierungsmittel | 12,5 |
Lösemittel | 50 |
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Die Formungsbedingungen der Aufschlämmung nach
einem Entschäumungsprozess
und deren Eigenschaften sind, wie folgt.
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Beispiel 7: Zusammensetzungsbereich
für eine
für eine
Formung zur Verfügung
stehende Lage
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Anders als in den vorangegangenen
Beispielen wurde eine Lage hergestellt, die mit verschiedenen Zusammensetzungsverhältnissen
hergestellt war, um die Biegungsfähigkeit sicherzustellen, die
für die
Herstellung einer künstlichen
Keramikkrone erforderlich ist. Es wurde ein Biegeversuch ausgeführt, um
festzustellen, ob irgendeine Rissbildung auftrat, und es wurde das
Ausmaß von
dieser an den gebogenen Abschnitten der hergestellten Lagen nach
Biegen der Lagen um 180° bei
Thermostat- und Humidistat-Atmosphäre beobachtet. Es wurde ein
Zugversuch ausgeführt,
um Deformierungsrate/verhältnis
und Bruch(zug)festigkeit zu beobachten. Um die Eigenschaftsschwankungen
gemäß einem
Verhältnis
von Bindemittel und Plastifizierungsmittel zu Aluminiumoxid in gesamten
Gehalten zu beobachten, wurde das Verhältnis von Bindemittel zu Plastifizierungsmittel
auf 0,4444 festgelegt und dann wurden die Eigenschaften der Lage
beobachtet, während
das Verhältnis
von Aluminiumoxid zu Aluminiumoxid + Bindemittel + Plastifizierungsmittel
von 0,7 bis 0,9 verändert wurde.
Um Eigenschaftsschwankungen entsprechend dem Addukt/Additiv-Verhältnis von
Bindemittel und Plastifizie rungsmittel zu beobachten, wurden die
gesamten Gehalte an organischen Materialien festgelegt, so dass
ein Aluminiumoxid-Gehalt-Verhältnis von
0,816 beibehalten wurde, und das Verhältnis von Bindemittel zu Bindemittel
und Plastifizierungsmittel wurde von 0,3 bis 0,6 variiert, um die
Eigenschaften der Lage entsprechend zu beobachten. Durch die obigen
Beobachtungen wurde ein Zusammensetzungssystembereich, innerhalb
von welchem die Herstellung einer vollständig aus Keramik bestehenden
Jacketkrone ausgeführt
werden kann, bestimmt und der Zusammensetzungsbereich wurde auf
die Herstellung einer Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Lage angewendet.
Bruchfestigkeit und maximale Verformung (Dehnung) der Aluminiumoxid-Lage
wurden unter Verwendung eines Zugversuchs, bei welchem ein universeller
Untersuchungsapparat eingesetzt wurde, gemessen. Ein Probekörper aus
der Lage für
einen Zugversuch wurde hergestellt, indem die Lage zu einem hantelförmigen Probekörper gemäß ASTM D-638
ausgestanzt wurde. Der hantelförmige
Probekörper
wurde bearbeitet, so dass er glatt ohne jegliche rauhen Abschnitte
war, so dass Brüche
nur innerhalb der Zugregion auftreten. Eine Beanspruchungs-Dehnungs-Kurve
hängt von
der Zugrate ab, die dementsprechend (dafür) bei 1 mm/min gehalten wurde.
Bei einem optimalen Zusammensetzungsbereich, der durch die obigen
Experimente bestimmt wurde, lag das Verhältnis von Bindemittel zu Bindemittel
+ Plastifizierungsmittel im Bereich von 0,35 bis 0,55 und das Verhältnis von
keramischem Pulver zu keramischem Pulver + gesamten Gehalten an organischen
Materialien lag im Bereich von 0,75 bis 0,85.
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Beispiel 8: Herstellung
einer einzelnen Struktur aus einer Lage und einem Gipsmodell
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Eine keramische Lage, die aus einer
Zusammensetzung, die innerhalb eines durchführbaren Herstellungs- bzw.
Formungsbereichs lag, hergestellt worden war, wurde geeignet ausgeschnitten
und um ein Gipsmodell herumgelegt, um eine zusammengefügte, eine
keramische Lage und ein Gipsmodell umfassende Formungsmasse zu bilden,
die ihrerseits in einen Kautschukbeutel gelegt wurde und der eine
Minute unter Verwendung eines Vakuumierapparats die Luft entzogen
wurde und die dann in eine hydrostatische Heißpressmaschine gegeben und
bei 20 kgf/cm2 10 min gepresst wurde, um
dadurch einen Verbundkörper
zu bilden. Hier wird, bevor eine keramische Lage an einem zahnförmigen Gipsmodell
geformt wird, das Gipsmodell bei einer Temperatur von 100°C bis 200°C wärmebehandelt,
so dass in dem Gipsmodell verbliebenes Wasser verdampft wird. In
einem Verbundkörper,
bei dem keine solche Behandlung eingesetzt wird, treten Rauhigkeitsspitzen
oder Vorsprünge
aufgrund des partiellen Quellens der keramischen Lage, die eine
geringere Gasdurchlässigkeit
aufweist, entsprechend einem Dampfdruck, der in dem Gipsmodell während des
Sinterns erzeugt wird, auf und es wurden große Poren, die im Bereich der
Grenzflächen
zu dem Gipsmodell erhalten geblieben waren, beobachtet, wobei jene
Abschnitte an das Gipsmodell angrenzten. Das Gipsmodell und die
keramische Lage wurden mit einer Temperaturerhöhungsrate von 1°C/min auf
eine Temperatur von 500°C
erwärmt
und eine Stunde gehalten und weiter mit einer Temperaturerhöhungsrate
von 3°C/min
auf 1150°C
erwärmt
und zwei Stunden gehalten und dementsprechend gesintert, wodurch
die Herstellung eines keramischen Kerns abgeschlossen wurde.