Procédé de fabrication dun article dentaire et obtenu par ce procédé article dentaire
La présente invention comprend un procédé de fabrication d'un article dentaire tel qu'une prothèse dentaire, une dent artificielle et ses renforcements, une couronne, un cône d'obturation, et un article dentaire obtenu par ce procédé.
Le matériau communément utilisé dans ce but est la porcelaine dentaire composée d'un mélange de feldspath, de silice et de kaolin en diverses proportions avec une petite quantité d'un fondant.
Les dents artificielles sont normalement faites avec une porcelaine présentant une haute température de fusion, de l'ordre de 1300 C, et les chevilles de fixation en platine ou en or sont normalement montées à chaud ou soudées dans le dos des dents pour former des organes de fixation à la base de la denture.
Les couronnes jaquettes de porcelaine sont formées sur des matrices de platine au moyen d'une poudre de porcelaine pigmentée à la teinte voulue et qui est généralement liée à l'eau distillée pour faciliter le moulage.
La matrice de platine avec la couronne moulée à la main sont cuites dans un four, meulées à la forme désirée et recuites pour obtenir un lustre semblable à celui de l'émail d'une dent saine. Les cônes d'obturation dentaires sont faits de manière similaire à l'aide d'une matrice de platine ou d'un moule réfractaire.
La porcelaine dentaire a l'inconvénient de présenter une résistance mécanique limitée. La résistance de cette porcelaine, qui est mesurée en général par son module de rupture, est très faible, de l'ordre de 280 à 840 kg/cm2.
Cette faible résistance mécanique rend la porcelaine inutilisable pour les régions de la bouche où les dents sont soumises à des efforts considérables. La nature fragile de la porcelaine dentaire couramment utilisée se manifeste aussi par un haut pourcentage de rupture des dents artificielles des dentiers quand elles rencontrent accidentellement des surfaces dures et par les fractures qui se produisent dans les couronnes dentaires soumises à des forces notables quand le sujet mord dans certains aliments.
On a tenté d'améliorer la résistance de la porcelaine dentaire en cuisant la poudre liée à l'eau dans le vide afin d'éliminer les bulles d'air emprisonnées dans la porcelaine cuite. D'autres techniques de renforcement de cette porcelaine impliquent l'usage d'un alliage de platine, de palladium et d'or d'un point de fusion compris entre 1150 à 1175 C pour former un noyau ou un support renforcé sur lequel est cuite une porcelaine dentaire d'un coefficient de dilatation thermique semblable. Cette technique a été utilisée pour former des couronnes dentaires et des ponts cimentés en permanence sur des dents saines.
Le procédé que comprend la présente invention est caractérisé en ce qu'on moule à la forme requise un oxyde réfractaire comprenant au moins 60 /o en poids d'alumine, d'oxyde de titane, d'oxyde de zirconium ou d'un mélange de ces corps, le solde étant principalement de la silice et en ce qu'on cuit l'oxyde à une tem pérature de 1300 à 1750 C pour assurer le frittage et la recristallisation de l'oxyde sans fusion notable de ce dernier.
Le dessin annexé représente, à, titre d'exemple, quelques formes d'exécution d'articles dentaires obtenus par le procédé, objet de l'invention :
La fig. 1 est une coupe d'un moule pour dent artificielle.
La fig. 2 est une coupe d'un autre moule pour dent artificielle.
La fig. 3 est une coupe d'une couronne à pivot.
La fig. 4 est une coupe d'une couronne à jaquette, et
la fig. 5 est une coupe d'un revtement antérieur pour un pont.
Les impuretés autres que des oxydes réfractaires ne sont pas présentes en quantités telles qu'elles affaiblissent notablement les propriétés physiques de l'oxyde recris tallisé. La proportion autorisée de ces impuretés varie avec leur nature, mais en général les oxydes réfractaires du commerce pour la fabrication des articles de céramique se sont montrés satisfaisants.
Bien que la nature exacte du processus de frittage et de recristallisation ne soit pas complètement déterminé, il semble que les stades suivants se produisent pendant la cuisson. Premièrement, un effet de soudure se produit aux points de contact entre les particules d'oxyde adjacentes, donnant naissance à la formation d'une loupe comme cela se produit dans les procédés de frittage.
Une migration d'atomes se produit alors d'une particule à l'autre entraînant un déplacement des frontières des particules ou une recristallisation p. Pendant cette dernière, le déplacement des frontières des grains conduit à la formation d'une structure cristalline étroitement entremlée et d'une résistance mécanique consiérable, l'agglomération améliorée des particules produisant une contraction de la masse de l'oxyde. L'oxyde recristallisé résultant présente des propriétés mécaniques très supérieures à celles d'une porcelaine dentaire qui sont limitées par les caractéristiques mécaniques infé- rieures de la phase verre.
Bien que l'oxyde réfractaire préféré soit l'alumine, on peut utiliser aussi le dioxyde de titane, la zircone et des oxydes mixtes d'alumine et de silice.
Le température de cuisson nécessaire varie selon l'oxyde utilisé et, dans une certaine mesure, selon le temps de cuisson. Dans le cas du dioxyde de titane pratiquement pur, la température de cuisson est de l'ordre de 1400 C. L'alumine pure nécessite une température de cuisson de 1750 -C, mais-en réduisant légèrement la pureté de l'alumine--la température-nécessaire à la recristallisation peut tre abaissée.
Une telle alumine d'un moindre degré de pureté peut tre utilisée avantageuse- ment avec la réduction correspondante de la tempéra ture de cuisson nécessaire ; par exemple, en utilisant une alumine d'une pureté de 85 It)/o, le solde étant principalement de la silice, la recristallisation s'effectue à 1500 C environ, tandis-qu'un-mélange comprenant-60'/o d'alu- mine et le solde de-silice principalement peut tre cuit à 1300 C. On peut ainsi utiliser des fours plus simples et plus économiques pour la cuisson.
Après la cuisson, l'oxyde présente une surface unie imperméable aux fluides de la bouche. Cette surface peut-tre encore vitrifiée et pigmentée par tous-moyens connus.
Des oxydes réfractaires peuvent tre utilisés dans le procédé décrit pour les applications suivantes : 1) ma tériau de moulage destiné à tre cuit pour fabriquer des couronnes dentaires ; 2) matériau pour produire des renforcements préformés à base d'oxyde recristallisé pour la porcelaine dentaire ou une porcelaine a l'alumine, a) comme matériau de support sur lequel la porcelaine dentaire peut tre cuite pour-former des couronnes, b) comme pont préformé sur lequel un revtement de porcelaine peut tre cuit, et c) comme noyau de renforcement pour des dents artificielles en porcelaine ; 3) matériau de moulage destiné à tre cuit pour la fabrication de bridges dentaires complets destinés à tre cimentés sur une dent saine ;
4) matériau de moulage destiné à tre cuit pour la fabrication de dents artificielles, de molaires, de prémolaires et d'incisives ; 5) matériau de moulage destiné à tre cuit dans des formes préformées (obturations dentaires) destinées à tre cimentées dans des dents individuelles saines ; 6) matériau de revtement destiné à tre cuit sur des piliers métalliques pour supporter des renforcements, par exemple en molybdène.
On comprend que le coût de l'oxyde recristallisé comme matériau de renforcement est considérablement inférieur à celui des métaux précieux couramment utilisés dans le mme but.
On donne ci-après quelques exemples de mise en oeuvre du procédé décrit. Bien que ces exemples se rapportent à l'usage d'alumine, il doit tre entendu que d'autres oxydes peuvent tre substitués à l'alumine avec l'ajustement approprié des températures de cuisson.
Dans ces exemples, l'alumine est moulée par tout moyen connu dans la forme requise avant la cuisson.
Un liant est utilisé pour donner une cohésion à la masse d'alumine pendant le moulage. Le liant doit normalement ne laisser aucun résidu après la cuisson et des liants de ce type sont bien connus dans l'art dentaire.
Dans les exemples donnés, on utilise la méthylcellulose.
Exemple 1
On prépare comme suit un mélange de 10 pro en poids de méthylcellulose et le solde d'eau : la méthylcellulose est mélangée avec la moitié de la quantité requise et chauffée à 800 C pendant cinq à dix minutes en brassant continuellement, jusqu'à ce qu'elle soit mouillée ; le mélange se refroidit à 20O C quand le reste de l'eau est ajouté graduellement jusqu'à ce que la dispersion de la méthylcellulose soit complète. h'alumine et-le gel de méthylcellulose préparé peuvent-tre mélangés alors en diverses proportions selon la nature de-l'alumine, pour obtenir une masse capable d'tre moulée.
Dans cet exemple, on a mélangé 200 g d'alumine avec 30 g de gel de méthylcellulose.
Pour faciliter le retrait du moule et améliorer les carac- téristiques de moulage, on peut ajouter au mélange des agents bien connus dans-la pratique, par exemple à raison de 30 ml d'un tel agent pour 200 g d'alumine. Le mélange est ensuite moulé à la forme requise. Après retrait du moule, l'alumine moulée est d'abord séchée lentement dans un four à 2000 C, puis chauffée à la tem pérature de cuisson requise.
Ce procédé a été effectué deux fois, d'abord avec de l'alumine d'une pureté de 95' /o et ensuite avec une alumine d'une pureté de 85 o/0.
Les articles moulés en alumine d'une pureté de 95 ID/o, les. impuretés étant principalement de la silice avec des quantités mineures d'oxyde de titane, d'oxyde de fer et de fondants tels que l'alcali ou des silicates alcalinoterreux, sont chauffés pendant deux heures à 1650 C.
Les propriétés comparatives du matériau ainsi obtenu et de la porcelaine dentaire sont données dans le tableau suivant.
Propriétés physiques reSSsee reelame
¯ : recristallisée- résistance à la traction kg/cm2. 1204 350 résistance à la compression
kg/cm2. 22120 3500 module de Young kg/cm2... 3227.106 module de rupture-kg/cm2.. 3850 259-840 coefficient de dilatation
0 à-2000 C 10-6/ C... 6, 2 6, 4 à 7,8
Propriétés physiques reaSée Poulains
0 à 4000 C 10-6/o C... 6,7
0 à 600 C10-6/ C... 7,1
0 à 800 C 10-6/ C... 7,5
0 à 10000 C 10-6/o C... 7,9 conductivité thermique
100 C joule-cm/cm2/sec/ C 0,162 0,010 absorption d'eau.....
nulle 0 à 2 /0 dureté à l'échelle de Moh... 9 dureté à l'échelle de Rockwell C 72 42 échelle de Vickers à une charge
de 10 kg VPN...... 1200 430
Le coefficient de dilatation d'une dent humaine est de l'ordre de 11,4 10-s/ C.
Les articles moulés à partir de l'alumine a une pureté de 85 /o, les impuretés étant principalement de la silice avec des quantités mineures d'oxyde de titane, d'oxyde de fer et de fondants tels que l'alcali ou des silicates alcaline-terreux, sont cuits pendant deux heures à 15000 C et montrent des propriétés physiques légèrement inférieures seulement à celles de l'alumine recristallisée à 95O/o et données dans le tableau précédent.
On répète le procédé en utilisant un mélange d'oxydes comprenant approximativement 60 /o d'alumine et 40 /o de silice avec de faibles proportions d'impuretés telles que l'oxyde de titane, l'oxyde de fer et des fondants. Le mélange d'oxydes est chauffé pendant deux à 13000 C.
Exemple 2
L'alumine recristallisée peut tre nickelée en imprégnant la surface du composant d'alumine recristallisée avec une peinture au molybdène, en cuisant la peinture sur la surface de l'alumine a. une température r passant 1600 C, le nickelage de la surface se faisant par des méthodes de nickelage standard, et en soudant ensuite des supports d'or sur le nickelage, également par des méthodes connues.
Exemple 3
Des noyaux d'alumine obtenus par le procédé décrit sont fabriqués à la forme requise selon la dent à fabriquer avec une couche de porcelaine d'alumine ou avec une porcelaine dentaire présentant pratiquement le mme coefficient de dilatation, et sont vitrifiés avec un revtement d'émail au feldspath. La méthode pour former des dents de cette manière est illustrée par la fig. 1. Un moule de métal comprend deux sections 1 et 2, cette dernière comportant une broche 3 se projetant dans la cavité du moule. Un noyau 4 d'alumine recris tallisée d'une épaisseur de 1,5 à 2,5 mm, selon la dimension de la dent, est glissé sur la broche 3. Le noyau doit s'ajuster sur la broche avec une tolérance d'environ 0,25 mm. Un revtement d'émail au feldspath est d'abord appliqué à la surface interne de la cavité du moule.
Une porcelaine dentaire ou une porcelaine d'alumine contenant un pigment stable et mélangée, si nécessaire avec un liant inorganique, est alors chargée dans le moule pour former une couche 5 ayant de préférence une épaisseur de 0,7 à 1,0 mm autour du noyau d'alumine.
Les deux moitiés du moule sont alors fermées dans une presse à chaud et la dent complète est cuite et complétée par des méthodes de fabrication dentaires standard qui comprennent l'application d'un revtement d'émail 6. Cette méthode est particulièrement appropriée à la fabrication de dents postérieures.
La fig. 2 illustre un procédé semblable adapté à la fabrication des dents antérieures.
Le procédé décrit dans cet exemple est particulièrement utile quand on veut employer des pigments qui ne sont pas stables à des températures de 1500 C et audessus et qui ne peuvent par conséquent pas tre incorporés directement dans les composants d'alumine recristallisée. Les dents fabriquées par ce procédé peuvent tre utilisées pour des ponts ou des dentiers.
Exemple 4
L'alumine recristallisée peut tre utilisée aussi pour la fabrication de couronnes à pivot (fig. 3). Un pivot 10 d'acier inoxydable de 1 à 1,5 mm de diamètre est ajusté dans le canal radiculaire 11 d'une dent saine et un tube 12 d'alumine recristallisée est meulé de façon qu'il s'ajuste sur la partie exposée 13 du pivot 10. Le pivot 10 et le tube 12 peuvent avoir diverses dimensions, mais le tube doit s'ajuster exactement sur le pivot. On prend une empreinte par toute méthode connue de la surface radiculaire 14 alors que seul le pivot est en place. Une matrice de cuivre ou d'argent est fabriquée d'après l'empreinte et une matrice de platine est adaptée sur la surface radiculaire 14. Une couronne dentaire est formée en cuisant un corps 15 de porcelaine d'alumine sur le tube d'alumine 12 dans la matrice.
Un émail dentaire au fledspath 16 est appliqué lors d'une seconde cuisson.
Le tube d'alumine 12 constitue un renforcement de la porcelaine 15 et élimine la nécessité de couler un noyau d'or pour la couronne.
Exemple S
Une couronne jaquette de porcelaine renforcée contenant un support préformé d'alumine recristallisée peut tre fabriquée en formant un modèle en argent de la couronne et en formant une matrice de platine à l'aide de ce modèle. Un mince revtement de porcelaine d'alumine pigmentée est appliqué alors sur la face palatale de la matrice de platine et un support préformé d'alumine est mis en place par vibration. Un corps est construit sur le reste de la matrice avec de la porcelaine d'alumine et le tout est ensuite cuit pour produire la couronne. Un émail au feldspath est ensuite appliqué aux surfaces appropriées de la couronne et le, tout est cuit à nouveau.
La couronne résultant est représentée à la fig. 4 dans la position qu'elle occupe sur une dent saine 20, cotte couronne comprenant une couche 21 de porcelaine d'alumine pigmentée qui s'appuyait contre la face palatale de la matrice de platine, le support préformé 22 d'alumine, la porcelaine d'alumine pigmentée 23 et l'émail au feldspath 24. Cette couronne présente l'avantage de renforcer la surface palatale 25 qui est le siège de fracture le plus commun pendant la mastication.
Exemple 6
Par suite de la nature réfractaire de l'alumine recristallisée, on a trouvé qu'il est possible de couler de l'or dentaire directement sur cette matière. Des ponts sont construits à l'aide de noyaux d'alumine recristalli- sée recouverts d'une porcelaine d'alumine présentant une température de cuisson dépassant 1100 C. De la cire est adaptée aux aires de rétention palatales du noyau d'alumine préformé et de l'or est coulé par un procédé dentaire standard utilisant les empreintes en cire. Cette technique peut tre utilisée pour construire un pont d'une seule pièce dans lequel'les obturations de butée et le pont d'alumine peuvent tre joints avec un moulage d'or obtenu par le procédé à la cire.
Exemple 7
Un revtement intérieur pour un pont peut tre fait de la manière Illustrée par la fig. 5. Un support d'alumine 30 comporte une queue-d'aronde 31-par laquelle il peut tre fixé au pont, et une couche 33 de porcelaine d'alumine pigmentée est cwte sur sa surface antérieure 32, après quoi un revtement 34 est appliqué sur la porcelaine d'alumine.
Exemple 8
Des rubans préformés d'alumine recristallisée d'une épaisseur de 0,6 mm sont préparés afin d'tre ajustés sur la face palatale d'un modèle recouvert de cuivre préparé par un procédé connu de fabrication des couronnes. Une porcelaine dentaire d'une température de cuisson de 9800 C est alors cuite sur le support d'alu- mine recristallisée et une aouronne dentaire est construite par la technique normale utilisée dans les laboraboires dentaires.
On peut ainsi obtenir l'apparence d'une dent natu relle en utilisant un support d'alumine comme matière de renforcement. Le résultat est très supérieur, en ce qui concerne 'apparence, à celui obtenu avec les alliages de platine et de palladium qui sont normalement utilisés comme renforcement et qui présentent un effet opacifiant.
Comme indiqué déjà, l'alumine des exemples précé- dents peut tre remplacée par d'autres oxydes réfrac- taires tels qu'un oxyde de titane, la zircone et les oxydes mixtes d'alumine et de silice.