CH660845A5 - Procede pour le renforcement d'une dent en porcelaine. - Google Patents
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Description
L'invention se rapporte à un procédé pour le renforcement d'une dent en porcelaine utilisée en restauration dentaire.
Dans l'art dentaire, divers produits de restauration dentaires sont utilisés pour la restauration d'une déficience, après traitement médical d'une carie sur une dent naturelle, etc. Parmi ces produits, une dent en porcelaine obtenue par frittage à une température de 1200 à 1300°C d'une matière en porcelaine dentaire à haut point de fusion, renfermant comme matière première principale du feldspath (ci-après désignée simplement par «matière en porcelaine dentaire») est non seulement chimiquement stable, mais présente également une translucidité et une nuance s'harmonisant bien avec une dent naturelle et, de ce fait, un tel produit a été jusqu'à présent largement utilisé.
Toutefois, lorsqu'une telle dent en porcelaine est mise en place et fixée dans la bouche, et est soumise à des forces extérieures dues, par exemple, à la mastication, etc., cette dent se casse fréquemment.
Pour remédier à cet inconvénient, diverses solutions ont été tentées pour accroître la résistance de la dent en porcelaine, mais celles-ci n'ont pas donné jusqu'à présent de résultats satisfaisants. On a tenté par exemple de réaliser une dent en porcelaine par addition d'un cristal d'alumine de haute pureté à une matière en porcelaine dentaire, puis en effectuant une cuisson, mais ce procédé a présenté les inconvénients ci-après. Pour que la dent en porcelaine reproduise la nuance d'une dent naturelle, la dent en porcelaine doit être préparée par cuisson de plusieurs matières en porcelaine ayant des colorations différentes sous une forme multicouche. Dans ce cas, si le cristal d'alumine est présent dans la couche externe, la translucidité et la nuance analogues à une dent naturelle sont perdues. On cherchera néanmoins à renforcer plus particulièrement la couche externe, du fait qu'elle est directement soumise aux forces extérieures, si bien que le cristal d'alumine ne pourra être présent que dans la couche interne. Toutefois, une dent en porcelaine, dans laquelle un cristal d'alumine n'est présent que dans la couche interne, présentera une résistance faiblement améliorée, ce qui ne donne pas encore de solution satisfaisante. Compte tenu de cet état de choses, une demande s'est manifestée, dans le domaine de la restauration dentaire, en vue de mettre au point un procédé permettant de renforcer totalement une dent en porcelaine, tout en conservant l'aspect translucide et la nuance correspondant à une dent naturelle.
Pour satisfaire à une telle demande, les inventeurs ont procédé à des études poussées pour aboutir finalement à la constatation suivante: lorsque après cuisson une dent en porcelaine est revêtue d'un sel inorganique déterminé d'un métal, puis chauffée à une température déterminée, la dent en porcelaine peut être totalement renforcée à l'état non fondu du sel inorganique, l'invention se trouvant ainsi réalisée.
L'invention a pour but de fournir un procédé pour le renforcement d'une dent en porcelaine permettant de renforcer facilement une dent en porcelaine après cuisson de celle-ci, tout en conservant la translucidité et la couleur d'une dent naturelle et sans avoir recours à un dispositif spécial.
En d'autres termes, l'invention a pour objet un procédé pour le renforcement d'une dent en porcelaine, consistant à déposer un ou plusieurs sels inorganiques de métaux choisis parmi le rubidium, le césium et le potassium sur la surface d'une dent en porcelaine obtenue par cuisson d'une matière en porcelaine dentaire contenant du feldspath comme matière première principale et du sodium, et à traiter thermiquement la dent en porcelaine à des températures de 380° C ou plus élevées, mais toutefois inférieures au point de fusion du sel inorganique et à la température de déformation de la dent en porcelaine.
Une dent en porcelaine, sur laquelle est appliqué le procédé de l'invention, est une dent en porcelaine largement répandue et utilisée de façon générale, pouvant être obtenue par frittage à une température de 1200 à 1300°C, d'une matière en porcelaine dentaire contenant du feldspath comme matière première principale et du sodium. Une méthode générale de fabrication de la dent en porcelaine est décrite ci-après. La matière en porcelaine dentaire comprend,
comme matière première, du feldspath-quartz ou du feldspath-quartz-kaolin, et est produite par frittage de la matière première à environ 1300°C, refroidissement pour la solidification, puis broyage. Comme feldspath utilisé comme composant principal, le feldspath de potasse est choisi de préférence en raison de l'éclat conféré à la dent en porcelaine obtenue. Le feldspath de potasse est représenté par la formule chimique K20 • A1203 • 6Si02 et constitue principalement une partie vitreuse de la dent en porcelaine. Le quartz est formé principalement d'oxyde de silicium et présente un point de fusion élevé, de 1800°C, de sorte qu'on l'utilise en vue d'accroître la résistance. Le kaolin est un minéral renfermant, comme principaux constituants, de l'oxyde d'aluminium et de l'oxyde de silicium, et qui est utilisé en vue d'accroître la stabilité dimensionnelle durant la cuisson. Du Na20 est ajouté en vue de régler la température de cuisson à de faibles valeurs. Na20 est généralement présent sous forme d'impureté dans le feldspath, de sorte que, même s'il n'est pas ajouté, la matière en porcelaine dentaire renfermera généralement du Na20. La porcelaine dentaire ainsi produite est coulée dans un moule et façonnée en des formes variées imitant une dent naturelle. La porcelaine est ensuite démoulée et cuite à la température précitée. Après cuisson, on obtient une dent en porcelaine dans laquelle un cristal de quartz est présent dans la partie vitreuse. Une dent en porcelaine se dilate ou se contracte, de façon générale, par chauffage ou refroidissement. Lorsqu'elle est soumise à un chauffage ou à un refroidissement rapide, cela entraînera généralement une différence de dilatation ou de retrait, en raison de la différence de température entre les parties superficielles et les parties internes de la dent. Il se produira donc des tensions qui se traduiront par une fine fissuration, ou même par une rupture. Il est donc préférable que la dent en porcelaine ait un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 15 x 10-7°C.
La dent en porcelaine ainsi obtenue par frittage de la porcelaine dentaire, contenant du feldspath comme matière première et du sodium, est renforcée conformément au procédé de l'invention de la manière suivante. (Le procédé de l'invention pourra être ci-après appelé «traitement de renforcement».) Un ou plusieurs sels inorganiques de métaux choisis parmi le rubidium, le césium et le potassium (le sel inorganique pouvant être désigné ci-après par «sel inorganique métallique de renforcement») sont déposés sur la surface de la dent en porcelaine, puis la dent obtenue est traitée thermiquement à des températures de 380? C ou plus, mais inférieures au point de fusion du sel inorganique et à la température de déformation de la dent en porcelaine (température à laquelle la viscosité est de 1014'5 poises). Par ce traitement thermique, il se produit un échange d'ions dans la dent en porcelaine et l'ion rubidium, l'ion césium ou l'ion potassium dans le sel inorganique métallique de ren5
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forcement déposé sur cette dent. La dimension de l'ion sodium est de 1,9 Â, alors que les dimensions de l'ion potassium, de l'ion rubidium et de l'ion césium sont, respectivement, de 2,66 Â, 2,96 Â et 3,38 Â , ces dernières valeurs étant plus grandes que celles de l'ion sodium. De cette façon, une tension apparaît à la surface de la dent en porcelaine, par suite de l'échange d'ions, et la tension ainsi formée est maintenue, sous la forme d'une tension de compression, même après refroidissement de la dent en porcelaine, ce qui permet que cette dent soit renforcée. Bien qu'un ion lithium subisse également l'échange d'ions avec l'ion sodium, du fait que sa dimension est de 1,2 Â, donc inférieure à celle de l'ion sodium, il ne peut conduire à la formation d'une tension de compression. L'ion lithium ne peut donc être utilisé dans l'invention.
Dans le procédé de l'invention, le traitement thermique pour la déposition d'un sel inorganique métallique de renforcement, contenant un ion présentant un tel effet de renforcement, sur la surface d'une dent en porcelaine, est effectué à des températures égales ou supérieures à 380° C, de sorte que l'échange d'ions peut être entièrement réalisé par traitement thermique à une température inférieure au point de fusion du sel inorganique métallique de renforcement, c'est-à-dire en son état non fondu. Dans le procédé de l'invention, un composé organique n'est pas utilisable comme composé contenant un ion présentant un tel effet de renforcement, vu qu'il se décompose vraisemblablement à des températures de 380°C ou plus élevées.
Il s'ensuit que le sel inorganique métallique de renforcement pouvant être utilisé dans le procédé de l'invention est un sel inorganique de rubidium, de césium ou de potassium ayant un point de fusion égal ou supérieur à 380° C.
Des exemples spécifiques de tels sels comprennent le carbonate de rubidium (p.f. 837°C), le chlorure de rubidium (p.f. 717°C), le chlorure de césium (p.f. 645° C), le carbonate de potassium (p.f. 891°C) et le chlorure de potassium (p.f. 776°C). En outre, le sulfate de rubidium (p.f. 1060° C), le sulfate de césium (p.f. 1010° C), le sulfate de potassium (p.f. 1069°C), le phosphate tertiaire de potassium (p.f. 1340°C) et le pyrophosphate de potassium (p.f. 1100°C) peuvent être également utilisés. Toutefois, le sel inorganique métallique de renforcement pouvant être utilisé dans le procédé de l'invention n'est pas limité à ces sels. Le sel inorganique métallique de renforcement peut être utilisé seul ou mélangé avec deux ou plusieurs de ces sels.
Lorsqu'on dépose le sel inorganique métallique de renforcement sur la dent en porcelaine, le sel précité est dissous ou dispersé dans un liquide de déposition, tel que de l'eau ou de l'huile, auquel on ajoute éventuellement une petite quantité d'un liant organique agissant comme agent auxiliaire favorisant la déposition, en vue de préparer une solution ou une bouillie (par exemple, on dissout 90 g de phosphate tertiaire de potassium dans 100 cc d'eau, puis on ajoute à cette solution 1 g de gomme arabique); cette solution ou bouillie est pulvérisée ou enduite sur la dent en porcelaine à raison d'une épaisseur, à sec, de 2 à 5 mm, et la dent en porcelaine obtenue est préchauffée en vue d'un séchage, de façon que le liquide de déposition n'entre pas en rapide ébullition, etc., durant le traitement thermique pour le renforcement. Dans le procédé de l'invention, l'emploi d'un tel liquide de déposition et d'une petite quantité d'un liant organique n'entraîne aucun effet nuisible.
La dent en porcelaine, sur laquelle le sel inorganique métallique de renforcement a été déposé, est traitée thermiquement à des températures égales ou supérieures à 380°C. En ce qui concerne la température de traitement thermique, l'effet est plus prononcé lorsque la température augmente, si la température est inférieure au point de fusion du sel inorganique métallique de renforcement. D'autre part, si la température est supérieure à la température de déformation de la dent en porcelaine obtenue par cuisson de la porcelaine dentaire, et bien que l'échange d'ions s'effectue par traitement thermique, une tension de compression n'apparaît pas à la surface de la dent en porcelaine, ou même si cette tension se manifestait, du fait qu'il se produit une relaxation de tension, la tension de compression res-
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tante est si faible que le renforcement ne peut être totalement réalisé. La température de traitement thermique est donc de 380e C ou plus élevée, mais inférieure au point de fusion du sel inorganique métallique de renforcement et à la température de déformation de la dent en porcelaine. La durée du traitement thermique est généralement suffisante lorsqu'elle est comprise entre 5 et 60 minutes, bien qu'une durée supérieure à 60 minutes soit également acceptable. Il n'est pas nécessaire de recourir à un dispositif spécial comme appareillage pour le traitement thermique; un four électrique couramment employé par un technicien dentaire peut être utilisé.
La dent en porcelaine ainsi traitée thermiquement est parachevée par refroidissement et éventuellement par lavage à l'eau ou autres moyens. On peut ainsi obtenir une dent en porcelaine renforcée, conformément au procédé de l'invention.
Le procédé de l'invention permet de renforcer totalement une dent en porcelaine en déposant sur celle-ci un sel inorganique métallique de renforcement, contenant du rubidium, du césium ou du potassium et ayant un point de fusion de 380° C ou plus et en traitant thermiquement la dent en porcelaine à des températures de 380° C ou plus élevées, mais au moins inférieures au point de fusion du sel inorganique métallique de renforcement, de manière à provoquer un échange d'ions du sel inorganique métallique de renforcement, avec un ion sodium de la dent en porcelaine à revêtir du sel précité à l'état non fondu. Par ailleurs, pour la dent en porcelaine renforcée ainsi obtenue, il n'y a aucun risque que le sel inorganique métallique de renforcement déposé se déplace ou se détache de ladite dent en porcelaine, par fusion et liquéfaction, et même une petite quantité du sel précité utilisé contribue efficacement à l'échange d'ions, de sorte qu'il est possible d'utiliser un tel sel avec un bon rendement. En outre, le procédé de l'invention peut être parachevé par simple traitement thermique après déposition par pulvérisation ou enduction, sans avoir à recourir à un dispositif spécial, grâce à quoi la dent en porcelaine peut être renforcée tout en conservant l'aspect translucide et la nuance d'une dent naturelle.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, en référence aux exemples ci-après, ainsi qu'aux exemples comparatifs.
La dent en porcelaine utilisée dans ces exemples présente un coefficient de dilatation thermique de 8 x 10~6/ C et une température de déformation de 1000°C et possède la composition chimique suivante:
Si02 72% en poids
A1203 17% en poids
K20 7% en poids
Na20 3% en poids
Autres 1 % en poids
La porcelaine dentaire est mélangée avec de l'eau pour former une bouillie. Cette bouillie est ensuite versée dans un moule, en vue du moulage, et cuite à environ 1270°C, une correction étant ensuite pratiquée pour modifier la forme du produit. La matière obtenue est encore soumise à une cuisson de 1290°C, de manière à obtenir une matière cuite, ayant une forme de colonne, d'un diamètre de 8 mm et d'une épaisseur de 4 mm, et présentant l'aspect translucide et la couleur d'une dent naturelle. La matière cuite ainsi obtenue est utilisée pour les exemples et les exemples comparatifs.
Exemples 1 à 8:
On applique, sur la matière cuite, une bouillie homogénéisée de chacun des divers sels inorganiques métalliques de renforcement, indiqués au tableau 1 ci-après, et une huile végétale, puis on effectue un préchauffage pour volatiliser l'huile végétale, ce qui permet de déposer le sel inorganique métallique de renforcement en une épaisseur d'environ 5 mm sur la matière cuite. On effectue ensuite un traitement thermique dans les conditions indiquées au tableau 1, puis on élimine par lavage à l'eau l'excès de sel inorganique métallique de renforcement. On obtient ainsi un produit cuit renforcé, conformément au procédé de l'invention.
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Sur le produit cuit renforcé ainsi obtenu, on effectue un essai de compression de la façon décrite ci-après, ce qui permet de déterminer la résistance à la traction diamétrale. Le produit cuit renforcé, en forme de colonne, est placé dans un appareil d'essai de compression et compressé à raison de 1 mm/min dans le sens diamétral, jusqu'à rupture. On mesure la charge appliquée à la rupture et l'on calcule la résistance à la traction diamétrale à l'aide de l'équation suivante:
Résistance à la traction diamétrale = 2 P/(% • d • e),
dans laquelle P est la charge appliquée à la rupture; d est le diamètre du produit cuit; e est l'épaisseur du produit cuit et k la valeur constante du cercle.
La méthode qui vient d'être décrite, pour la mesure de la résistance à la traction diamétrale, est largement utilisée comme méthode de mesure de la résistance de matériaux fragiles, tels que verre, céramique, béton, etc., possédant une résistance élevée à la compression, mais une faible résistance à la traction.
Les résultats obtenus sont indiqués au tableau 1. La translucidité et la nuance du produit cuit (avant le traitement de renforcement) identiques à celles d'une dent naturelle sont conservées telles quelles, même après le traitement de renforcement.
Exemples comparatifs 1 à 3:
On applique les mêmes méthodes d'essai que dans les exemples 1 à 8, excepté qu'on utilise un produit cuit, tel quel, sans qu'il ait été soumis à un traitement thermique (exemple comparatif 1), ou des produits cuits obtenus par traitement thermique en utilisant le même sel inorganique métallique de renforcement, à savoir le phosphate tertiaire de potassium, que dans les exemples 4, 6, 7 et 8, dans les conditions indiquées au tableau 1, ce qui est en dehors du cadre de l'invention (exemples comparatifs 2 et 3). On détermine ainsi la résistance à la traction diamétrale. Les résultats obtenus sont également indiqués au tableau 1. —>
Il ressort du tableau 1 que la résistance à la traction diamétrale des produits cuits, renforcés suivant le procédé de l'invention, augmente de façon importante, de 600 à 780 kg/cm2, comparativement à celle (450 kg/cm2) du matériau cuit, avant le traitement. Un tel effet peut être obtenu non seulement en utilisant uniquement le sel inorganique métallique de renforcement, mais également, par une utilisation combinée de deux ou de plusieurs de ces sels, comme dans l'exemple 5. Par ailleurs, en ce qui concerne le temps de traitement, l'effet observé dans l'exemple 8 (temps de traitement: 30 minutes) est plus prononcé que dans l'exemple 4 (temps de traitement: 5 minutes) et, en comparant les exemples 6, 7 et 4, tout en tenant compte du fait précité, il apparaît que l'effet devient plus important lorsque la température s'accroît dans l'intervalle défini dans l'invention. En outre, comme cela ressort de la comparaison entre les exemples 4, 6 à 8 et l'exemple comparatif 1, et les exemples comparatifs 2 et 3, dans le cas où la température de traitement thermique est supérieure à 1000°C, qui est la température de déformation de la dent en porcelaine (c'est-à-dire la matière en porcelaine dentaire), ou inférieure à 380°C, on ne peut dire que la résistance de la dent en porcelaine est améliorée intégralement, comparativement à celle de la dent en porcelaine n'ayant pas été soumise au traitement de renforcement. Il s'avère donc que, pour renforcer intégralement la dent en porcelaine,
Tableau 1
Sel inorganique métallique de renforcement
Température de traitement thermique (°C)
Temps (min)
Résistance à la traction diamétrale (kg/cm2)
Exemple 1
Carbonate de
rubidium
700
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780
Exemple 2
Sulfate de
rubidium
700
5
700
Exemple 3
Sulfate de césium
700
5
600
Exemple 4
Phosphate
tertiaire de
potassium
700
5
680
Exemple 5
Sulfate de
rubidium
(50% en poids)+
Sulfate de césium
(50% en poids)
500
5
600
Exemple 6
Phosphate
tertiaire de
potassium
400
10
630
Exemple 7
Phosphate
tertiaire de
potassium
500
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Exemple 8
Phosphate
tertiaire de
postassium
700
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730
Exemple
comparatif 1
—
—
—
450
Exemple
Phosphate
comparatif 2
tertiaire de
potassium
300
10
530
Exemple
Phosphate
comparatif 3
tertiaire de
potassium
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la température de traitement thermique doit être égale ou supérieure à 380° C, mais inférieure à la température de déformation de la dent en porcelaine. Dans la mise en œuvre de ces exemples, on a utilisé un four électrique du type employé par un technicien dentaire, l'utilisation d'un dispositif spécial n'étant pas nécessaire.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir facilement un effet de renforcement d'une dent en porcelaine, tout en conservant l'aspect translucide et la couleur d'une dent naturelle, en soumettant un sel inorganique métallique de renforcement, d'un point de fusion égal ou supérieur à 380°C, déposé sur la dent en porcelaine, à un échange d'ions dans la dent, à l'état non fondu de ce sel, sans avoir à utiliser un dispositif spécial. L'invention peut ainsi largement contribuer au développement du traitement dentaire.
Bien que l'invention ait été décrite en détail en référence à des formes d'exécution spécifiques, il est bien entendu qu'on pourra y apporter toute variante ou modification, sans sortir pour cela du cadre de cette invention.
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Claims (3)
1. Procédé pour le renforcement d'une dent en porcelaine, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer un ou plusieurs sels inorganiques de métaux choisis parmi le rubidium, le césium et le potassium sur la surface d'une dent en porcelaine obtenue par frittage d'une matière en porcelaine dentaire contenant du feldspath comme matière première principale et du sodium, et à traiter thermiquement la dent en porcelaine à des températures de 380° C ou plus élevées, mais toutefois inférieures au point de fusion dudit sel inorganique et à la température de déformation de ladite dent en porcelaine.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite dent en porcelaine présente un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 15 x 10"6/°C
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite dent en porcelaine, sur laquelle a été déposé le sel inorganique métallique, est traitée pendant 5 à 60 minutes.
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Families Citing this family (15)
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