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Verfahren zur Herstellung von Zahnzementpulver Die Erfindung bezieht
sich auf Zahnzemente, wie solche zur Befestigung von Zahnersatz oder auch zum Füllen
verwendet werden, die mindestens 80 °/o Zinkoxyd enthalten. Derartige Zahnzemente
werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß Zinkoxyd gegebenenfalls mit Zuschlägen,
wie Oxyden, Halogeniden u. dgl., gebrannt und auf einen solchen Feinheitsgrad vermahlen
wird, daß es durch ein 10 ooo-Maschen-Sieb (Maschenweite 40 bis 60 µ) geht. Bei
Verwendung wird der Zahnzement unmittelbar vor Gebrauch mit einer Flüssigkeit, die
im allgemeinen aus Phosphorsäure besteht, welche mit Metallphosphaten, z. B.
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Zink-, Aluminiumphosphat u. a., teilweise abgesättigt ist, angerührt.
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Obwohl handelsübliche Zahnzementpulver, die z. B.
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22 bis 38 01o an Körnern, deren Durchmesser über 20 /t liegt, 26 bis
36 Olo an Körnern, deren Durchmesser zwischen 20 und 10 µ, I7 bis 19 % an Körnern,
deren Durchmesser zwischen 10 und 5 µ, 8 bis I3 °/o an Körnern, deren Durchmesser
zwischen 5 und 3 lt liegt, und I5 bis 20 0Io an Körnern, deren Durchmesser weniger
als 3 lt beträgt, enthalten können, bereits recht feinkörnig sind, genügen sie doch
nicht allen Anforderungen. Beim Einsetzen einer Einlagefüllung in die vorbereitete
Zahnhöhle entstehen z. B. bei der modernen Präzisionsgußtechnik neben Unterschnitten
von einigen Zehntel Millimeter Breite auch Spalten bis herunter zu nur einigen lt
Spaltbreite, welche von dem Zement ausgefüllt werden müssen, wenn die Füllung fest
sitzen soll. Es leuchtet ein, daß Zementpulver, die z. B. mehr als 50 Gewichtsprozent
an Körnern über 10 lt Durchmesser enthalten, Spalten, deren Durchmesser erheblich
weniger als 10 µ beträgt, nicht auszufüllen vermögen. In solchen Fällen ist also
der
Zement nicht befähigt, seine Aufgabe vollkommen zu erfüllen.
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Versuche, Zahnzementpulver von höheren Feinheitsgraden durch weitergetriebene
Feinmahlung,herzustellen, haben gezeigt, daß man auf diesem Wege nicht zu praktisch
brauchbaren Zahnzementen gelangt.
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Treibt man z. B. die Feinmahlung so weit, daß Körner mit Durchmessern
mit über so ,u nur noch in einer Menge von weniger als 10 Gewichtsprozent vorhanden
sind, so enthält das Gut gleichzeitig so große Anteile an allerfeinsten Pulverteilchen
mit Durchmessern unter 3 ,u, daß das Zementpulver beim Anrühren zu rasch erhärtet.
Bei dem Vermischen mit Anrührflüssigkeit entsteht ein körniger Zement, obwohl das
Pulver für sich allein ein unfühlbares Mehl darstellt, Die Entstehung dieser beim
Anrühren auftretenden Körnchen ist, wie festgestellt wurde, auf die überaus schnelle
Reaktion zwischen den Pulveranteilen unter 3 lt mit der Anrührflüssigkeit zurückzuführen.
Derartige feinstgemahlene Pulver haben außerdem noch den Nachteil, daß sie sich
nicht durch ein I0000-Maschen-Sieb sieben lassen, weil das Pulver klumpt.
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Es wurde nun gefunden, daß die durch verlängertes Feinmahlen entstehenden,
beträchtliche Mengen von Kornanteilen unter 3 lt enthaltenden und infolgedessen
für die Praxis unbrauchbaren oder schlecht geeigneten Pulver durch geeignete Wärmebehandlung
brauchbar gemacht werden können. Hierdurch gelingt es, den Anteil des feinstgemahlenen
Guts an Körnern unter 3 ju auf einen Wert herabzudrücken, der 20 Gewichtsprozent
nicht übersteigt und zweckmäßig unterhalb dieser Grenze liegt. Dies kann man, wie
gefunden wurde, durch eine Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 700 und goo"
erreichen. Durch den Einfluß der Wärmebehandlung und die damit erzielte Änderung
der Kornverteilung verschwindet die Klumpigkeit des Pulvers; sein Schüttgewicht
geht beträchtlich, z. B. von o,gs g/ccm auf o,6 g, zurück.
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Das wärmebehandelte Pulver geht ohne jede Schwierigkeit durch ein
10 ooo-Maschen-Sieb; das infolge der weitgetriebenen Feinmahlung mehr oder weniger
braun gefärbte Pulver wird durch die Wärmebehandlung hellfarbig bis weiß. Der Verbrauch
an Anrührflüssigkeit geht zurück. So erfordert z. B. ein feinstgemahlenes Zementpulver,
welches vor der Wärmebehandlung für I g Pulver 1 g Anrührflüssigkeit benötigt, nach
der Wärmebehandlung nur noch 0,7 g Anmacheflüssigkeit und weniger. Ein Körnigwerden
findet beim Anrühren des erfindungsgemäß wärmebehandelten Pulvers nicht statt.
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In Ausübung der Erfindung kann man z. B. derart verfahren, daß ih
üblicher Weise gegebenenfalls mit Zuschlägen gebranntes Zinkoxyd so weitgehend gemahlen
wird, daß das Mahlgut mindestens 70 Gewichtsprozent an Körnern mit einem Durchmesser
unter I0 # aufweist und beträchtliche Anteile, im allgemeinen mindestens etwa
25 Gewichtsprozent an Körnern mit einem Durchmesser unter 3 lt enthält.
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Dieses Mahlgut, das an sich ungeeignet ist, wird nun erfindungsgemäß
einer Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen etwa 700 und goo" unterworfen, die
so geführt wird, daß der Anteilan Körnernunter3lt beträchtlich, im allgemeinen auf
weniger als 200/0, zurückgeht. Man erhält alsdann z. B. ein Pulver, dessen Anteil
an Körnern über 20 lt nicht über 100/0, an Körnern zwischen 20 und 10lt nicht über
30 01o und an Körnern unter 3 lt weniger als 200/0 beträgt.
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Die Wärmebehandlung kann in offenen Gefäßen z. B. Schalen, durchgeführt
werden, deren Erhitzung z, B. in einem Ofen erfolgen kann, der auf geeignete Temperatur
zwischen 700 und goo" gehalten wird.
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Ofentemperaturen von mehr als goo" sind nach Möglichkeit zu vermeiden,
da hierdurch unerwünschte Sinterung des Guts, insbesondere an der Oberfläche der
Beschickung der Schalen, erfolgen kann. In diesem Falle benötigt man für die gleichmäßige
Durchwärmung des Guts auf die gewünschte Temperatur einen Zeitaufwand, der sich
nach der Schichtdicke und der Ofentemperatur richtet und z. B. 30 Minuten bis 2
Stunden betragen kann. Die Erhitzung kann auch in einem Ofen z. B. derart erfolgen,
daß das Gut in loser Form durch den Heizraum des Ofens geführt, z. B. fallengelassen
wird, wobei die Ofentemperatur und die Verweildauer des Guts in dem Heizraum so
geregelt werden, daß alle Teilchen durch und durch die als günstig erkannte Temperatur
annehmen. Bei dieser Arbeitsweise gelingt es, diesen Zustand in ganz kurzer Zeit
zu erreichen.
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Während man für die Herstellung von Zahnzement im allgemeinen von
schwerem Zinkoxyd ausgeht, hat es sich für vorliegendes Verfahren als vorteilhaft
erwiesen, von einem recht feinteiligen Zinkoxyd, z. B. von sogenanntem leichtem
weißem Zinkoxyd, auszugehen. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dem
zu verarbeitenden Zinkoxyd die Sinterung beschleunigende Zusätze, wie z. B. Wasser,
Halogenide, Oxyde, einzeln oder zu mehreren zu geben. Geeignete Ausgangsmischungen
sind z. B. 90% Zinkoxyd, 6% MgO, 2 0/0 SiO2, 2% AlFfNas oder 800/, Zinkoxyd mit
20010 einer 3%igen wäßrigen H3P O4-Lösung. Das Brennen kann im allgemeinen bei Temperaturen
zwischen 1050 und 12000 stattfinden; die Brenndauer kann hierbei etwa 3 bis 8 Stunden
betragen. Wie gefunden wurde, lassen sich Ausgangsstoffe bzw. Ausgangsmischungen
der vorstehend gekennzeichneten Art leichter auf die eriiindungsgemäß erforderlichen
Feinheitsgrade zerkleinern als z. B. aus schwerem Zinkoxyd bestehende oder daraus
hergestellte Ausgangsstoffe. Je höher die Brenntemperatur gewählt wird, um so intensiver
muß die Mahlung sein. Für das Brennen bei 1050° genügt z. B. eine Mahldauer von
8 Stunden, während für das Brennen bei 1200° eine Mahldauer von z. B. 30 und mehr
Stunden erforderlich ist.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß man die Wärmebehandlung des Mahlguts
vorteilhaft in möglichst dünner Schicht vornimmt, weil beim Erhitzen des Guts in
dicken Schichten nicht nur die Durchwärmung auf die geforderte Temperatur erhebliche
Zeit in Anspruch nimmt, sondern auch unter dem Eigengewicht des Pulvers unerwünschte
Zusammensinterungen eintreten können, was unter allen Umständen vermieden werden
soll. Mit Vorteil wird die Wärmebehandlung derart durchgeführt, daß das Mahlgut
in einem Gasstrom aufgewirbelt und mit diesem Gasstrom durch den Heizraum gefördert
wird oder daß das Mahlgut
unter dem Einfluß der Schwerkraft frei
durch den Heizraum fallengelassen wird. Die Temperatur des Heizraums muß dabei selbstverständlich
so eingestellt sein, daß die Teilchen auf die gewünschte Temperatur bzw. Endtemperatur
zwischen 700 und 900° erhitzt werden.
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Die nachfolgende Tabelle bringt einige Ausführungsbeispiele, welche
über die Kornverteilung von Zahnzementpulvern in feinstgemahlenem Zustand vor und
nach der Wärmebehandlung gemäß Erfindung Auskunft geben:
| 20 10 5 3 |
| Zustand > 20 |
| bis 10 bis 5 bis 3 bis 0 µ |
| feinstgemablen ..... 2 2 40 27 29 |
| wärmebehandelt.... 1 21 48 14 16 |
| feinstgemahlen ..... 0 1 39 25 35 |
| wärmebehandelt.... 1 5 49 26 19 |
| feinstgemablen ..... 0 18 42 16 24 |
| wärmebehandelt.... 2 31 43 11 13 |
Die Messungen sind mit Hilfe des Andreasenschen Pipetierverfahrens mit 0,002 Mol
Natriumpyrophosphatlösung gemacht worden.