ES2936470T3 - Aparato dental de doble carcasa y construcciones materiales - Google Patents

Abstract

Se describen aparatos dentales mejorados y láminas poliméricas. Los aparatos dentales y las láminas poliméricas son útiles para fabricar aparatos dentales que tienen capas exteriores compuestas de un material que tiene un módulo de aproximadamente 1000 MPA a 2500 MPA ("duro") y un núcleo interior compuesto de material elastomérico o materiales que tienen un módulo de alrededor de 50 MPa a 500 MPa ("blando"), que muestran una mayor flexibilidad y resistencia y una mejor resistencia a las manchas que los materiales y aparatos dentales actualmente disponibles. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato dental de doble carcasa y construcciones materiales

CAMPO TÉCNICO

Se divulgan composiciones en forma de láminas poliméricas. Las láminas poliméricas son útiles, por ejemplo, en un aparato dental, y están construidas con capas que confieren flexibilidad y fuerza y resistencia a las manchas a los dispositivos fabricados con las láminas. También se pueden encontrar en la literatura láminas poliméricas para aplicaciones dentales. El documento US 6 746 757 B1 por ejemplo, divulga un moldeo multicapa y se refiere a un moldeo multicapa que comprende al menos dos de una capa A y una capa B, en el que las capas A se forman en ambos lados de la capa B, cada capa A comprende una misma o diferentes composiciones de resina termoplástica, la capa A tiene un módulo de flexión de acuerdo con ASTM D790 no inferior a 5.000 kg/cm2, la capa B comprende una composición de resina termoplástica y tiene un módulo de flexión de acuerdo con ASTM D790 no superior a 5.000 kg/cm2, y la relación entre el módulo de flexión de la capa A y el módulo de flexión de la capa B no es inferior a 5. El documento WO 2010 074 789 A1por ejemplo, divulga una composición de copolímero de bloque cíclico, comprendiendo la composición un copolímero de bloque cíclico que es un copolímero de bloque de dieno conjugado aromático de vinilo sustancialmente totalmente hidrogenado, teniendo dicho copolímero de bloque sustancialmente totalmente hidrogenado una deformación por alargamiento a la rotura de más del 30 % y un módulo que está dentro de un intervalo mayor o igual a 150.000 psi (1034 MPa) a menos de 270.000 psi (1862 MPa), tanto la deformación por alargamiento a la rotura como el módulo se determinan de acuerdo con la American Society for Testing and Materials (ASTM) Test D638-02a. Además, el documento WO 2010/043419 A1 divulga un procedimiento y una férula dental multicapa, en la que la férula dental puede ser una primera lámina de embutición profunda y al menos una segunda lámina de embutición profunda y, opcionalmente, al menos una tercera lámina de embutición profunda.

ANTECEDENTES

Existe la necesidad de aparatos ortodóncicos y dentales mejorados capaces de facilitar los movimientos ortodóncicos de los dientes, estabilizar las posiciones de los dientes o protegerlos de fuerzas externas potencialmente dañinas. Los materiales y productos existentes se construyen a partir de materiales monocapa, bicapa o tricapa que tienen una funcionalidad limitada y pueden presentar deficiencias de rendimiento. Los alineadores son carcasas de plástico que se ajustan a los dientes y están diseñados para aplicar fuerzas de traslación o rotación a los dientes. Su capacidad para mover con precisión los dientes está limitada por su módulo efectivo, su elasticidad y su capacidad para resistir la fluencia y la relajación de tensiones. Además, por lo general deben ser resistentes a las manchas y al agrietamiento por tensión ambiental.

Los aparatos para la protección de los dientes, por ejemplo, los protectores bucales deportivos y las férulas dentales tienen requisitos contradictorios. Por un lado, deben ser capaces de disipar las fuerzas de impacto y, por otro, deben ser finos y no interferir con la oclusión natural de los dientes de una persona ni impedirle hablar.

BREVE SUMARIO

En un aspecto, se proporciona una composición que comprende al menos dos capas exteriores A y C y una capa intermedia B. Las capas A y C comprenden individualmente un polímero termoplástico compuesto de uno o más de un copoliéster o un poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 1.000 MPa a 2.500 MPa y una temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de aproximadamente 80 °C a 180 °C y la capa intermedia B está compuesta de al menos un elastómero de uno o más de un elastómero de poliuretano, un elastómero de poliolefina, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de olefina cíclica, un elastómero acrílico, un elastómero de poliéter aromático o alifático y un elastómero de poliuretano de poliéster que tenga un módulo de aproximadamente 50 MPa a aproximadamente 500 MPa y una o más de una temperatura de transición vítrea y/o un punto de fusión de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 220 °C.

En una realización, las capas A y C están compuestas por uno o más de un copoliéster o un poliuretano.

La capa intermedia B está compuesta por uno o más de un elastómero de poliuretano, un elastómero de poliolefina, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de olefina cíclica, un elastómero acrílico, un poliéter aromático o alifático y un poliuretano de poliéster.

En otra realización, el material de la capa intermedia B tiene una deformación por compresión inferior a 35 %, 30 %, 25 %, 20 % o 10 % después de 22 horas a 25 °C.

En otra realización, las capas A y C tienen una fuerza de restauración lateral de menos de 100 N (Newtons) por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2, o 10 N por cmA2, cuando se desplazan de 0,05 mm a 0,1 mm una respecto a la otra.

En otra realización, la resistencia al desprendimiento entre las capas A y C y la capa B es superior a 50 N por 2,5 cm.

En una realización, el grosor combinado de las capas A, B y C es de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 2.000 micrómetros y el grosor combinado de las capas A y C es de 25 micrómetros a 750 micrómetros, de 50 micrómetros a 1.000 micrómetros, de 100 micrómetros a 700 micrómetros, de 150 micrómetros a 650 micrómetros, o de 200 micrómetros a 600 micrómetros.

En otras realizaciones, una o más de las capas A y C comprenden una poliamida microcristalina compuesta de 50 a 100 % en moles de moléculas de diácido alifático C6 a C14, y aproximadamente 50 a 100 % en moles de 4,4'-metilenbis(ciclohexilamina) (CAS [1761-71-3]), que tenga una transición vítrea comprendida entre 100 C y 180 C aproximadamente, un calor de fusión inferior a 20 J/g y una transmisión de la luz superior al 80 %.

En otra realización, una o más de las capas A y C comprende un copoliéster compuesto de: (a) un componente de ácido dicarboxílico que comprenda 70 % en moles a 100 % en moles de residuos de ácido tereftálico, y b) un componente de diol que comprenda i) 0 a 95 % de etilenglicol, ii) 5 % en moles a 50 % en moles de residuos de 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol, iii) 50 % en moles a 95 % en moles de residuos de 1,4-ciclohexanodimetanol, y/o iv) 0 a 1% de un poliol que tenga tres o más grupos hidroxilo, en el que la suma de los % molares de los residuos de diol i) y/o ii) y/o iii) y/o iv) sea igual a 100 % en moles y el copoliéster tenga una temperatura de transición vítrea Tg de 80° C a 150° C.

En otra realización, la capa intermedia B comprende un poliuretano poliéter aromático que tiene una dureza Shore de aproximadamente A90 a D55 y una deformación por compresión inferior al 35 %, en la que la resistencia al desprendimiento entre las capas A y C y la capa B es superior a 50 N por 2,5 cm.

En una realización, una o más de las capas A y C comprende un poliuretano formado por a) un diisocianato que comprende 80 % en moles a 100 % en moles de residuos de diisocianato de metilendifenilo y/o diisocianato de metilendifenilo hidrogenado y b) un componente diol que comprende i) 0 a 100 % en moles de diol de hexametileno y ii) 0 a 50 % en moles de 1,4-ciclohexanodimetanol, donde la suma de i) y ii) es superior al 90 % en moles y el poliuretano tiene una temperatura de transición vítrea Tg de aproximadamente 85 °C a aproximadamente 150 °C .

En otro aspecto, un aparato dental conforme a uno o más dientes hecho de una composición o una lámina polimérica como se describe en el presente documento.

En una realización del aparato dental, el grosor combinado de las capas A, B y C es de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 2.000 micrómetros y el grosor combinado de las capas A y C es de 25 micrómetros a 750 micrómetros, de 50 micrómetros a 1.000 micrómetros, de 100 micrómetros a 700 micrómetros, de 150 micrómetros a 650 micrómetros o de 200 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros.

En otro aspecto, se proporciona un aparato dental reversiblemente deformable formado por una composición o un material de lámina polimérica como se describe en el presente documento, en el que la capa intermedia elastomérica y las capas externas pueden moverse reversiblemente una respecto a la otra y tener una fuerza de restauración lateral de menos de 100 N por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2, o 10 N por cmA2 cuando se desplazan de 0,05 mm a 0,1 mm una respecto a la otra.

En una realización, la capa intermedia elastomérica comprende un poliuretano que tiene una dureza de aproximadamente A 80 a D 75, A 85 a D 65, o A 90 a D 55.

En otro aspecto, una composición, lámina polimérica o aparato dental que tiene resistencia a la tensión ambiental compuesta por al menos dos capas externas y una capa interna elastomérica, en la que una o más de las capas externas es un copoliéster o un poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 1.000 MPa a 2.500 MPa, y la capa interna está compuesta por uno o más de un elastómero de poliuretano, un elastómero de poliolefina, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de olefina cíclica, un elastómero acrílico, un elastómero de poliéter aromático o alifático y un elastómero de poliuretano de poliéster con un módulo de aproximadamente 50 MPa a aproximadamente 500 MPa, en el que la resistencia al desprendimiento entre al menos una capa exterior y el elastómero es superior a aproximadamente 50 N /2,5 cm (pulgada).

En otro aspecto, se proporciona un aparato dental reversiblemente deformable, en el que el grosor de la capa exterior A es de aproximadamente 175 a aproximadamente 250 micrómetros, el grosor de la capa exterior C es de aproximadamente 175 a aproximadamente 250 micrómetros, y el grosor de la capa intermedia B es de 300 a 500 micrómetros, en el que el grosor combinado de las capas A, B y C es de 850 a 1.000 micrómetros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1A es una representación esquemática de una vista en sección transversal de una lámina de tres capas de la invención con una construcción ABC simple. La capa A y la capa C pueden ser del mismo material o de materiales diferentes y cada capa puede estar compuesta de uno o más materiales, o mezclas o aleaciones. La capa B puede ser un material único, una mezcla de materiales o aleaciones.

La FIG. 1B es una representación esquemática de una vista en sección transversal de una lámina de múltiples capas. Cada capa A, B y C, puede estar compuesta por una sola capa o múltiples capas y cada capa puede estar compuesta por uno o más materiales o una mezcla de materiales. La capa A puede estar compuesta por más de una capa, por ejemplo, la capa a y a', la capa B puede estar compuesta por más de una capa, por ejemplo, la capa b y b', y la capa C puede estar compuesta por más de una capa, por ejemplo, la capa c y c', como se ejemplifica en la FIG. 1B.

Las FIGS. 2A y 2B son representaciones esquemáticas de muestras de ensayo ejemplares para determinar el desplazamiento (FIG. 2A) y fuerza restauradora (movimiento de traslación; FIG. 2B), de una lámina simple de 3 capas compuesta por dos capas exteriores rígidas y una capa interior elastomérica, donde A, B y C son capas individuales de la lámina. En este ejemplo, las capas A y C se desplazan entre sí de forma reversible y la capa B proporciona una fuerza restauradora. En un ejemplo más específico, las capas A B C pueden tener cada una un grosor de aproximadamente 250 micrómetros, y las capas A, B y C pueden estar compuestas de uno o más materiales y cada una puede comprender individualmente una o más capas. La FIG. 3A es una representación gráfica de las curvas de desplazamiento/fuerza para elastómeros que tiene diferentes grados de dureza. El gráfico demuestra la fuerza de restauración (N/cm2) generada a partir del movimiento de traslación de la capa A con respecto a la capa C, teniendo una capa intermedia B con elastómeros TPU de diferente dureza, y que la dureza del elastómero influye en el desplazamiento y en la fuerza de restauración. Un uretano termoplástico (TPU) más duro generará una mayor fuerza de recuperación, pero puede limitar la cantidad de movimiento.

La FIG. 3B es una representación gráfica de la fuerza de restauración (N/cm2) en función del tiempo (0 a 48 horas) para un desplazamiento dado entre una capa A y una capa C que tiene una capa intermedia B con elastómeros TPU de diferente dureza en la capa B. El TPU 75A tiene un juego de compresión bajo y muestra la menor fuerza inicial, pero la fuerza decae muy poco con el tiempo. El TPU 75D tiene un alto juego de compresión, y aunque muestra una fuerza de restauración inicial mucho mayor, la fuerza decae rápidamente con el tiempo.

La FIG. 4 es una representación gráfica de la fuerza retenida al 5 % de tensión para diferentes construcciones expuestas a 37 °C y agua durante un periodo de tiempo de 48 horas.

Debe apreciarse que las construcciones y propiedades ilustradas en las FIGS. 1-4 son ejemplos específicos y no pretenden limitar el alcance de las construcciones y pruebas que pueden utilizarse. Otros materiales, construcciones y secuencias de pasos también pueden realizarse de acuerdo con realizaciones alternativas. Por ejemplo, las realizaciones alternativas pueden contener capas adicionales, incluyendo capas de unión, pigmentos, aditivos ópticos o agentes de refuerzo, y pueden construirse de cualquier manera conocida en la técnica, tal como extrusión de lámina plana, película soplada de coextrusión, calandrado, laminado y unión adhesiva. En algunas realizaciones, las estructuras (o láminas de polímero) y los dispositivos pueden fabricarse mediante impresión 3D o recubrimiento por inmersión. Un experto en la técnica reconocería y apreciaría muchas variaciones, modificaciones y alternativas de las construcciones.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Los alineadores ortodóncicos actuales tienen un intervalo elástico muy limitado (típicamente del 4 % al 7 %) y cuando se deforman muestran un rápido decaimiento de la fuerza de recuperación. Como resultado, puede ser necesario cambiar los aparatos con frecuencia, lo que aumenta el coste de fabricación, los dientes pueden no moverse como se desea y el paciente puede experimentar molestias por fuerzas iniciales excesivamente altas. Los intentos de mejorar el intervalo elástico proporcionando una fina capa exterior de elastómero (típicamente un poliuretano, como se describe por ejemplo en el documento US 9,655,693 B2), pueden dar lugar a una superficie de contacto con el diente que se deforma fácilmente, reduciendo la precisión del movimiento del diente, y pueden aumentar la propensión a manchas antiestéticas por alimentos comunes, bebidas o cigarrillos. La Patente de EE. UU. No. 6,524,101 describe aparatos dentales que tienen regiones con diferentes módulos elásticos y aparatos que tienen elementos de rigidez añadidos. Los poliuretanos que no manchan utilizados para fabricar aparatos dentales, tales como Zendura® A disponible en Bay Materials, LLC (Fremont, CA), tienen excelentes propiedades, pero son higroscópicos, requieren un secado riguroso antes del termoformado, pueden resultar incómodos al principio, son difíciles de limpiar y pueden no ser ideales para algunas aplicaciones.

Muchos otros poliuretanos también deben secarse antes del termoformado, lo que añade tiempo y coste al procedimiento de fabricación. Los poliésteres o copoliésteres aromáticos pueden utilizarse para formar alineadores; sin embargo, presentan escasa resistencia química y baja resistencia al impacto y al desgarro. Los alineadores fabricados con materiales rígidos tales como poliésteres o poliuretanos rígidos tienen un módulo elevado, por ejemplo, superior a aproximadamente 1.000 o 1.500 MPa, y cuando se deforman pueden ejercer fuerzas excesivas sobre los dientes, causando molestias y posibles daños a las raíces dentales. Los polímeros altamente elastoméricos, tal como los elastómeros de poliuretano termoplástico (TPU), los elastómeros estirénicos (tales como SBS, SEBS, SIS, por ejemplo) tienen un módulo bajo (normalmente inferior a 100 o 200 MPa), que puede ser insuficiente para mover los dientes y se manchan con facilidad, por lo que su utilidad para fabricar alineadores es limitada.

La presente divulgación se basa en el descubrimiento de que muchas de las deficiencias de los materiales de la técnica anterior y de los aparatos dentales construidos con ellos pueden reducirse o eliminarse con una lámina o dispositivo que tenga capas externas compuestas de un material que tenga un módulo de más de aproximadamente 1.000 MPA hasta 2.500 MPA y una capa elastomérica interior o núcleo compuesto de material elastomérico o materiales que tienen un módulo de aproximadamente de 50 MPa a 500 MPa, que puede ser no mancha, tiene un coste más bajo que uretanos rígidos, exhibe propiedades elásticas mejoradas, y tiene sorprendentemente mayor resistencia al agrietamiento por tensión ambiental.

Una lámina o dispositivo polimérico puede estar compuesto por más de dos capas rígidas, por ejemplo una tercera capa rígida puede estar dispuesta entre dos o más capas elastoméricas. La construcción multicapa proporciona un aparato dental de doble carcasa que puede adaptarse para mover dientes, retener dientes en una posición existente o proteger dientes de impactos. Como se describe en el presente documento, el material de la carcasa exterior que entra en contacto con los dientes puede ser sustancialmente rígido para acoplarse con precisión con los dientes proporcionando fuerzas precisas, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de ejercer una fuerza más casi constante a lo largo de distancias más largas.

Seleccionando el módulo y grosor apropiados del material exterior e interior, dos o más carcasas sustancialmente rígidas pueden desplazarse reversiblemente una respecto a la otra en mayor medida que un material rígido de grosor y forma comparables, proporcionando un aparato dental que puede aplicar las fuerzas deseadas a los dientes con un mayor intervalo de movimiento sin crear fuerzas excesivas ni mostrar una relajación excesiva de la tensión cuando se deforman. Sin limitar la divulgación a construcciones específicas, una lámina o aparato dental puede denominarse en el presente documento lámina o aparato de "doble envoltura". Una lámina o aparato de "doble envoltura" puede constar de dos o más envolturas o capas. Las envolturas o capas pueden tener el mismo o diferente grosor. Se puede utilizar una serie de aparatos dentales compuestos de esta construcción de "doble envoltura" para mover los dientes en etapas incrementales en las que dos o más aparatos pueden estar construidos con el mismo material o con materiales diferentes. Los aparatos dentales pueden construirse termoformando un material de doble envoltura sobre un modelo de uno o más dientes o pueden construirse termoformando secuencialmente láminas precursoras rígidas y elastoméricas o recubriendo secuencialmente por inmersión un modelo con soluciones poliméricas o monómeros u oligómeros formadores de polímeros que pueden opcionalmente curarse o postprocesarse de otro modo. Los inventores han descubierto que esta construcción única puede reducir significativamente la cantidad de agrietamiento por tensión que presenta una envoltura o materiales, ampliando así la gama de materiales que pueden utilizarse en las láminas o el aparato.

DEFINICIONES

El uso de los términos "un" y "una" y "el/la" y referentes similares en el contexto de la descripción de las realizaciones divulgadas (especialmente en el contexto de las reivindicaciones siguientes) deben interpretarse para cubrir tanto el singular como el plural, a menos que se indique lo contrario en el presente documento o se contradiga claramente por el contexto. Los términos "que comprenda", "que tenga", "que incluya" y "que contenga" deben interpretarse como términos abiertos (es decir, con el significado de "que incluya, pero no se limite a") a menos que se indique lo contrario. El término "conectado" debe interpretarse como contenido parcial o total, adjunto o unido, incluso si hay algo intermedio. La expresión "con base en" debe entenderse como abierta y no limitativa en modo alguno, y debe interpretarse o leerse como "con base al menos en parte en", cuando proceda. La recitación de intervalo de valores en el presente documento sólo pretende servir como un procedimiento abreviado de referirse individualmente a cada valor separado que cae dentro del intervalo, a menos que se indique lo contrario en el presente documento, y cada valor separado se incorpora a la especificación como si se recitara individualmente en el presente documento. Todos los procedimientos descritos en el presente documento pueden realizarse en cualquier orden adecuado, a menos que se indique lo contrario o que el contexto lo contradiga claramente. El uso de todos y cada uno de los ejemplos, o lenguaje ejemplar (por ejemplo, "tal como") que se proporcionan en el presente documento, tiene por objeto simplemente iluminar mejor las realizaciones de la divulgación y no supone una limitación del alcance de la divulgación, a menos que se reivindique lo contrario. Ningún lenguaje de la especificación debe interpretarse como indicación de ningún elemento no reivindicado como esencial para la práctica de la divulgación.

El término "aparato dental" se utiliza en el presente documento con referencia a cualquier dispositivo colocado en o sobre los dientes de un sujeto. Los aparatos dentales incluyen, pero no se limitan a, dispositivos de ortodoncia, prótesis, retención, ronquidos/vías respiratorias, cosméticos, terapéuticos, de protección (por ejemplo, protectores bucales) y de modificación de hábitos.

El término "ASTM D638", se utiliza en el presente documento con referencia a la prueba de Resistencia a la Tracción de Plásticos.

El término "ASTM D1364", se utiliza en el presente documento con referencia a la prueba de resistencia al desprendimiento entre capas.

El término "deformación por compresión" se utiliza en el presente documento con referencia a la deformación permanente de un material cuando se aplica y se retira una fuerza.

El término "módulo de flexión" se utiliza en el presente documento con referencia a la rigidez de un material y/o a la resistencia del material a la deformación en flexión. Cuanto mayor es el módulo de flexión del material, más resistente es a la flexión. Para un material isótropo, los módulos elásticos medidos en cualquier dirección son los mismos.

El término "dureza" se utiliza en el presente documento con referencia a una escala de dureza Shore. La dureza Shore y el módulo están generalmente correlacionados y pueden convertirse por aproximación si sólo se conoce un valor.

El término "módulo" o "módulo de tracción" se utiliza en el presente documento con referencia a la rigidez de un material y/o a la resistencia del material al estiramiento. Cuanto mayor sea el módulo del material, más rígido será. El módulo de flexión y el módulo de tracción de un material pueden ser iguales o diferentes. Para materiales isótropos tales como A, B y C, el módulo de flexión y el módulo (que también puede denominarse módulo de tracción) son sustancialmente iguales y puede medirse uno u otro dependiendo de las circunstancias.

El término "lámina polimérica" se utiliza indistintamente en el presente documento con el término "lámina de plástico".

El término "fuerza de restauración lateral" con respecto a las capas A y C de una lámina polimérica se utiliza con referencia a la fuerza que puede ejercer una capa que se ha desplazado con respecto a otra capa que está fija en posición. Si las capas A y C se mueven independientemente una de otra, volverán a su posición original si no se las frena.

El término "fuerza de cizallamiento", tal como se utiliza en el presente documento, significa la fuerza de traslación aplicada a dos superficies que están conectadas por un material elástico.

El término "envoltura" se utiliza en el presente documento con referencia a envolturas poliméricas que se ajustan a los dientes y se pueden colocar de forma extraíble sobre los dientes.

El término "resistente a las manchas" se utiliza en el presente documento en referencia a un material diseñado para ser resistente a las manchas.

El término "polímero termoplástico" se utiliza en el presente documento con referencia a un polímero es un polímero que se vuelve maleable o moldeable por encima de una temperatura específica y se solidifica al enfriarse, siempre que el calor y la presión no descompongan químicamente el polímero.

Los términos "diente" y "dientes" incluyen dientes naturales, incluyendo dientes naturales que han sido modificados por empastes o por coronas, dientes implantados, dientes artificiales que forman parte de un puente u otro accesorio fijado a uno o más dientes naturales o implantados, y dientes artificiales que forman parte de un accesorio extraíble.

En la siguiente descripción, se describen diversas realizaciones. A efectos explicativos, se describen configuraciones y detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de las realizaciones. Sin embargo, también será evidente para los expertos en la técnica que las realizaciones pueden practicarse sin los detalles específicos. Además, pueden omitirse o simplificarse características bien conocidas para no oscurecer la realización que se describe.

REALIZACIONES

En algunas realizaciones (denominadas en el presente documento realización #1), una lámina polimérica termoformable, está compuesta por al menos dos capas exteriores A y C, y una capa intermedia B, en la que las capas A y C están compuestas individualmente por un polímero termoplástico que tiene un módulo mayor que aproximadamente 1.000 MPa, por ejemplo 1.000 MPA a 1.500 MPA; 1.100 MPA a 1.600 MPA; 1.200 MPA a 1.700 MPA; 1.300 MPA a 1.800 MPA; 1.400 MPA a 1.900 MPA; 1.500 MPA a 2.000 MPA; 1.100 MPA; 1.200 MPA; 1.300 MPA; 1.400 MPA; 1.500 MPA; 1.600 MPA; 1.700 MPA; 1.800 MPA, 1.900 MPA; 2.000 MPA; o hasta 2.500 MPA; y una temperatura de transición vítrea (Tg) y/o punto de fusión de aproximadamente 80 °C a 180 °C; 90 °C a 170 °C; 100 °C a 160 °C; 110 °C a 150 °C; 120 °C a 150 °C; 130 °C a 170 °C; 140 °C a 180 °C; 80 °C; 90 °C; 100 °C; 110 °C; 120 °C; 130 °C; 140 °C; 150 °C; 160 °C; 170 °C; o 180 °C.

En tales realizaciones, la capa intermedia B está compuesta de al menos un elastómero que tiene un módulo de aproximadamente 50 MPa a aproximadamente 500 MPa; 60 MPa a 470 MPa; 70 MPa a 440 MPa; 80 MPa a 400 MPa; 100 MPa a 350 MPa; 150 MPa a 300 MPa; 200 MPa a 400 MPa; 60 MPa, 70 MPa; 80 MPa, 90 MPa; 100 MPa; 110 MPa; 120 MPa; 130 MPa; 140 MPa; 150 MPa, 160 MPa; 170 MPa; 180 MPa; 190 MPa; 200 MPa, 250 MPa, 300 MPa, 350 MPa, 400 MPa, 450 MPa, o hasta 500 MPa, y uno o más de (a) una temperatura de transición vítrea, o (b) un punto de fusión de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 220 °C; de 100 °C a aproximadamente 200 °C; de 120 °C a aproximadamente 180 °C; de 140 °C a 220 °C; o de 160 °C a aproximadamente 220 °C. En algunas realizaciones, la capa intermedia B es una capa o envoltura elastomérica, que puede incluir uno o más materiales y una o más capas.

En la realización #1, las capas A y C pueden comprender un poliéster o copoliéster, un poliuretano, una poliamida, una poliolefina, un polímero (met)acrílico, un policarbonato, un polímero vinílico tal como el cloruro de polivinilo o un fluoropolímero.

En la realización #1, la capa B puede comprender un elastómero de poliuretano, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de siloxano, un elastómero de poliéter, un elastómero de poliolefina, un copolímero de olefina, un elastómero acrílico o un fluroelastómero.

En la realización #1, el material de la capa B tiene una deformación por compresión de 22 horas a 25 °C de menos de aproximadamente 35%, 30%, 25%, 20% 10%, menos de 35%, 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%, 26%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11% o 10%. En contradicción con las conclusiones del documento US 9,655,693 B2 en los que se utiliza un elastómero como capa exterior, hemos descubierto que es más eficaz un juego de compresión más bajo que uno más alto.

En ciertos aspectos de la realización #1, la lámina tiene un grosor total de aproximadamente 250 micrómetros a 2.000 micrómetros.

En ciertos aspectos de la realización #1, el grosor combinado de las capas A y C es de aproximadamente 25 micrómetros a aproximadamente 1000 micrómetros, 50 micrómetros a 750 micrómetros, 100 a 750 micrómetros, 250 micrómetros a 750 micrómetros, o 250 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros.

En ciertos aspectos de la realización #1, la lámina termoformable tiene un módulo de flexión de aproximadamente 100 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, de aproximadamente 250 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, de aproximadamente 500 MPa a 1.500 MPa, de aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, o de aproximadamente 750 micrómetros a aproximadamente 1.500 MPa.

En ciertos aspectos de la realización #1, las capas A y C tienen una Tg de entre 80 y 150 C aproximadamente, y la capa B tiene una Tg o punto de fusión de entre aproximadamente 180 a aproximadamente 220 C y un calor de fusión de aproximadamente 5 julios/g a aproximadamente 20 julios/g , o 5 julios/g a 15 julios/g .

En ciertos aspectos de la realización #1, la resistencia al desprendimiento entre capas de una capa A es mayor que aproximadamente 50 N/2,5 cm (pulgada), mayor que aproximadamente 60 N/2,5 cm (pulgada), mayor que aproximadamente 70 N/2,5 cm (pulgada).

En ciertos aspectos de la realización #1, las capas A y C tienen cada una un grosor de 25 micrómetros a aproximadamente 1000 micrómetros, 50 micrómetros a 750 micrómetros, 100 a 750 micrómetros, 125 a 300 micrómetros, 250 micrómetros a 750 micrómetros o 250 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros y pueden tener un grosor combinado de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros estando compuestas de un copoliéster rígido o poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 1000 MPa a 2,500 MPa con Tg de entre 95 C y 150 C, la capa elastomérica B que tiene un grosor de entre aproximadamente 200 micrómetros a aproximadamente 1000 micrómetros o de 200 a 500 micrómetros está compuesta por un poliéter o poliuretano de poliéster que tiene una dureza de entre aproximadamente D 35 a aproximadamente D 65, y una deformación por compresión de 22 horas a 25 °C de menos de aproximadamente 35 %, 30 %, 25 %, 20 % 10 %, menos de 35 %, 34%, 33 %, 32 %, 31 %, 30 %, 29 %, 28 %, 27%, 26 %, 25 %, 24 %, 23 %, 22 %, 21 %, 20%, 19 %, 18 %, 17 %, 16 %, 15 %, 14 %, 13 %, 12 %, 11 % o 10 %, y una capa A que tiene una resistencia al desprendimiento entre capas superior a aproximadamente 50 N/2,5 cm (pulgada), superior a aproximadamente 60 N/2,5 cm (pulgada) o superior a aproximadamente 70 N/2,5 cm (pulgada),en la que la lámina de polímero tiene un módulo de flexión de entre aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 1.500 MPa; de aproximadamente 100 MPa a aproximadamente 2.000 MPa; de aproximadamente 250 MPa a aproximadamente 2.000 MPa; de aproximadamente 500 MPa a aproximadamente 1.500 MPa; o de aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 2.000 MPa.

En algunos aspectos de la realización #1 pueden estar presentes capas finas de polímeros adicionales (capas de unión) para mejorar la adherencia de las capas de polímeros que no son naturalmente adhesivas entre sí, por ejemplo, puede utilizarse una capa de polipropileno injertado con anhídrido malei

capa de polipropileno A y una capa de poliéster o poliamida B.

En algunas realizaciones (referidas en el presente documento como realización #2), las capas A y C de la lámina o dispositivo pueden moverse reversiblemente una respecto a la otra (por ejemplo, traslacionalmente) de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 0,1 mm con una fuerza de menos de 100 N por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2, o 10 N por cmA2.

En algunos aspectos de la realización #2, las capas A y C de la lámina o dispositivo tienen un grosor total de aproximadamente 500 micrómetros a 1.000 micrómetros y pueden moverse reversiblemente una respecto a la otra una distancia de 0,05 mm a 0,1 mm con una fuerza inferior a 100 N por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2, o 10 N por cmA2.

En algunos aspectos de la realización #2, el material de la capa B tiene una deformación por compresión de 22 horas a 25 °C de menos de aproximadamente 35 %, 30 %, 25 %, 20 % 10 %, menos de 35 %, 34 %, 33 %, 32 %, 31 %, 30 %, 29 %, 28 %, 27 %, 26 %, 25%, 24 %, 23 %, 22 %, 21 %, 20%, 19 %, 18 %, 17 %, 16 %, 15 %, 14 %, 13%, 12 %, 11% o 10 %.

En algunas realizaciones (denominadas en el presente documento realización #3), una o más de las capas A y C comprende una poliamida microcristalina compuesta de 50 a 100, 50 a 90, 50 a 80, 50 a 70, 60 a 9060 a 80, o 70 a 90 % en moles de fragmentos de diácido alifático C6 a C14, y aproximadamente 50 a 100, 50 a 90, 50 a 80, 50 a 70, 60 a 90, 60 a 80, o 70 a 90 % en moles de 4,4'-metilen-bis(ciclohexilamina) (CAS [1761-71-3]), que tenga una temperatura de transición vítrea comprendida entre aproximadamente 100 °C y 180 °C, un calor de fusión inferior a 20 J/g, por ejemplo, de 5 julios/g a aproximadamente 20 julios/g, o de 5 julios/g a 15 julios/g. Véase, por ejemplo Solicitud DE No. 43 10970 (realización 3). En algunos aspectos de las realizaciones #3, el grosor combinado de las capas A y C es inferior a aproximadamente 500 micrómetros, inferior a aproximadamente 400 micrómetros, inferior a aproximadamente 300 micrómetros.

En algunas realizaciones (referidas en el presente documento como realización #4), un aparato dental conforme a uno o más dientes comprende al menos dos capas externas A y C, y una capa intermedia B en la que las capas A y C, están individualmente compuestas de un polímero termoplástico que tiene un módulo de más de aproximadamente más de 1.000 MPA, por ejemplo 1.000 MPA a 1.500 MPA; 1.100 MPA a 1.600 MPA; 1.200 MPA a 1.700 MPA; 1.300 MPA a 1.800 MPA; 1.400 MPA a 1.900 MPA; 1.500 MPA a 2.000 MPA; 1.100 MPA; 1.200 MPA; 1.300 MPA; 1.400 MPA; 1.500 MPA; 1.600 MPA; 1.700 MPA; 1.800 MPA, 1.900 MPA; 2.000 MPA; hasta 2.500 MPA, en ciertos aspectos superior a 1.500 MPa, y una temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de aproximadamente 80 °C a 180 °C; 90 °C a 170 °C; 100 °C a 160 °C; 110 °C a 150 °C; 120 °C a 150 °C; 130 °C a 170 °C; 140 °C a 180 °C; 80 °C; 90 °C; 100 °C; 110 °C; 120 °C; 130 °C; 140 °C; 150 °C; 160 °C; 170 °C: o 180 °C, en ciertos aspectos de 80 a 150 °C o de 95 a 150 °C. En tales realizaciones, la capa intermedia B está compuesta de al menos un elastómero que tiene un módulo de aproximadamente 50 MPa a 500 MPa; 70 MPa a 450 MPa; 80 MPa a 400 MPa; 100 MPa a 350 MPa; 150 MPa a 300 MPa; 200 MPa a 400 MPa; 60 MPa, 70 MPa; 80 MPa, 90 MPa; 100 MPa; 110 MPa; 120 MPa; 130 MPa; 140 MPa; 150 MPa, 160 MPa; 170 MPa; 180 MPa; 190 MPa; 200 MPa, hasta 250 MPa, y una o más de una temperatura de transición vítrea o punto de fusión de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 220 °C.

En algunos aspectos de la realización #4 las capas A y C tienen un grosor combinado de aproximadamente en ciertos aspectos 25 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros, por ejemplo, 250 micrómetros, 300 micrómetros, 350 micrómetros, 400 micrómetros, 450 micrómetros, 500 micrómetros, 550 micrómetros o 600 micrómetros, estando compuestas de un copoliéster rígido o poliuretano que tiene un módulo superior a 1.000 MPa, por ejemplo de 1.000 MPA a 1.500 MPA; 1.100 MPA a 1.600 MPA; 1.200 MPA a 1.700 MPA; 1.300 MPA a 1.800 MPA; 1.400 MPA a 1.900 MPA; 1.500 MPA a 2.000 MPA; 1.100 MPA; 1.200 MPA; 1.300 MPA; 1.400 MPA; 1.500 MPA; 1.600 MPA; 1.700 MPA; 1.800 MPA, 1.900 MPA; 2.000 MPA; o hasta 2.500 MPA con una Tg de 80 °C a 180 °C; 90 °C a 170 °C; 100 °C a 160 °C; 110 °C a 150 °C; 120 °C a 150 °C; 130 °C a 170 °C; 140 °C a 180 °C; 80 °C; 90 °C; 100 °C; 110 °C; 120 °C; 130 °C; 140 °C; 150 °C; 160 °C; 170 °C: o 180 °C, por ejemplo, 80 a 150 °C o 95 a 150 °C.

En algunos aspectos de la realización #4, la capa elastomérica B tiene un grosor de aproximadamente 200 micrómetros a aproximadamente 1.000 micrómetros, por ejemplo, 100 micrómetros, 200 micrómetros, 250 micrómetros, 300 micrómetros, 350 micrómetros, 375 micrómetros, 400 micrómetros, 500 micrómetros, 750 micrómetros o 1.000 micrómetros, está compuesto por un poliéter o poliuretano de poliéster que tiene una dureza de aproximadamente D 35 a aproximadamente D 65 y una deformación por compresión de 22 horas a 25 °C inferior a aproximadamente 35 %, 34 %, 33 %, 32 %, 31 %, 30 %, 29 %, 28 %, 27 %, 26 %, 25 %, 24 %, 23 %, 22 %, 21 %, 20 %, 19 %, 18 %, 17 %, 16 %, 15 %, 14 %, 13 %, 12 %, 11 % o 10 %, y una capa A con una resistencia al desprendimiento entre capas superior a aproximadamente 50 N/2,5 cm (pulgadas), superior a aproximadamente 55 N/2,5 cm (pulgadas), superior a aproximadamente 60 N, superior a aproximadamente 70 N, en la que la lámina polimérica tiene un módulo de flexión de aproximadamente 100 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, de aproximadamente 250 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, de aproximadamente 500 MPa y 1.500 MPa, de aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 2.000 MPa, por ejemplo, un módulo de flexión de entre 100 MPa a aproximadamente 2.000 Mpa, por ejemplo de aproximadamente 750 micrómetros a aproximadamente 1.500 MPa.

En algunos aspectos de la realización #4, las capas A y C tienen una fuerza de restauración lateral de 0,05 mm a 0,1 mm con una fuerza de menos de 100 N por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2, o 10 N por cmA2.

En algunas realizaciones (denominadas en el presente documento realización #5), un aparato dental se forma termoformando una lámina multicapa sobre un modelo de dientes en el que el termoformado se realiza a una temperatura que es al menos mayor que la temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de la temperatura exterior que es al menos mayor que la temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de las capas exteriores y menor que la temperatura de transición vítrea superior y/o punto de fusión de al menos un material elastómero de la capa interior.

En una realización de la realización #5, se prepara un aparato dental termoformando una lámina multicapa que tiene al menos una capa A y una capa C que tienen una Tg de aproximadamente 80 °C a 180 °C; 90 °C a 170 °C; 100 °C a 160 °C; 110 °C a 150 °C; 120 °C a 150 °C; 130 °C a 170 °C; 140 °C a 180 °C; 80 °C; 90 °C; 100 °C; 110 °C; 120 °C; 130 °C; 140 °C; 150 °C; 160 °C; 170 °C; o 180 °C, y la capa B tiene una temperatura de transición vitrea y/o un punto de fusión comprendidos entre aproximadamente 90 °C y 220 °C, por ejemplo, 180 °C a 220 °C y un calor de fusión de aproximadamente 5 J/g a aproximadamente 20 J/g, por ejemplo, de aproximadamente 5 J/g a aproximadamente 20 julios/g, o de 5 julios/g a 15 julios/g.

En un aspecto de la realización #5 las capas A y C comprenden un copoliéster o poliuretano que tiene una Tg de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 120 °C, la capa B está compuesta por un poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 50 MPa a 500 MPa y una temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de aproximadamente 170 °C a aproximadamente 220 °C y el termoformado se realiza a una temperatura entre aproximadamente 150 °C y 200 °C.

Debe entenderse que pueden combinarse elementos de dos o más realizaciones.

En algunas realizaciones, la lámina polimérica termoformable está compuesta por al menos dos capas exteriores A y C, y una capa intermedia B, en la que una o más de las capas A y C comprenden una poliamida microcristalina compuesta de 50 a 100 % en moles de fragmentos de diácido alifático C6 a C14, y aproximadamente 50 a 100 % en moles de 4,4'-metileno-bis(ciclohexilamina) (CAS [1761-71-3]), que tenga una transición vítrea comprendida entre 100 °C y 180 °C aproximadamente, un calor de fusión inferior a 20 J/g y una transmisión de la luz superior al 80 %.

En algunas realizaciones, la lámina polimérica termoformable, está compuesta por al menos dos capas exteriores A y C, y una capa intermedia B, en la que una o más de las capas A y C comprende, un copoliéster compuesto por un componente de ácido dicarboxílico que comprende 70 % en moles a 100 % en moles de residuos de ácido tereftálico, y un componente de diol que comprende, (i) 0 a 95 % de etilenglicol, (ii) 5 % en moles a 50 % en moles de residuos de 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol, (iii) 50 % en moles a 95 % en moles de residuos de 1,4-ciclohexanodimetanol, y/o (iv) 0 a 1% de un poliol que tenga tres o más grupos hidroxilo, donde la suma de los % en moles de los residuos de diol (i), (ii), (iii) y/o (iv) asciende a 100 % en moles y el copoliéster presenta una temperatura de transición vítrea Tg de 80 °C a 150 °C. En algunos aspectos de la presente realización, la lámina polimérica termoformable incluye una capa intermedia B que comprende un poliuretano poliéter aromático que tiene una dureza Shore de aproximadamente A90 a D55 y una deformación por compresión inferior al 35 %, en la que la resistencia al desprendimiento entre las capas A y C y la capa B es superior a 50 N por 2,5 cm.

En algunas realizaciones, un aparato dental conforme a uno o más dientes se fabrica con la poliamida microcristalina o el copoliéster descritos anteriormente.

Procedimientos de construcción

Las láminas multicapa pueden prepararse por diversos medios, entre los que se incluyen, sin limitación, la laminación en caliente o en frío, la laminación adhesiva, la laminación por fusión, la extrusión multicapa por coextrusión u otros procedimientos conocidos. Las láminas pueden estar totalmente preparadas antes de formar un aparato de ortodoncia, o puede fabricarse un aparato utilizando una secuencia de pasos individuales de termoformado para crear múltiples capas.

El termoformado de láminas para producir muestras de prueba o aparatos dentales puede realizarse utilizando un moldeador a presión "Biostar" disponible en Great Lakes Orthodontics utilizando procedimientos comúnmente utilizados en la industria. Alternativamente, el termoformado puede realizarse utilizando una termoformadora de rodillos, una formadora de vacío u otras técnicas de termoformado conocidas. El termoformado puede realizarse utilizando diferentes condiciones, formas o modelos para variar la relación de embutición y el grosor de la parte. Los dispositivos multicapa pueden fabricarse mediante uno o más procedimientos de impresión en 3D o por recubrimiento secuencial por inmersión, recubrimiento por pulverización, recubrimiento en polvo o procedimientos similares conocidos para producir películas, láminas y estructuras en 3D.

La temperatura de la lámina durante el termoformado puede medirse utilizando un termómetro infrarrojo o un termopar de superficie.

Utilidad

Las láminas y materiales descritos en el presente documento tienen utilidad como materiales termoformables con una estabilidad dimensional, amortiguación de impactos y fuerzas restauradoras superiores. Las láminas pueden convertirse en diversos tipos de aparatos bucales, por ejemplo, para mover los dientes, para su uso como protector bucal deportivo con mayor resistencia a los impactos y para su uso como retenedor ortodóncico. Las propiedades mejoradas de los materiales y aparatos descritos en el presente documento en relación con los materiales y aparatos disponibles en la actualidad incluyen, pero no se limitan a, una mayor flexibilidad que mejora la comodidad del usuario final, mejores resultados en el movimiento de los dientes, mayor resistencia a las manchas y al agrietamiento por tensión y una cosmética excelente, todo lo cual favorece un uso más constante por parte de los sujetos.

Procedimientos de ensayo

Las propiedades de tracción se midieron utilizando un Instron Universal Materials Tester. Se emplearon los procedimientos de la norma ASTM D638, a menos que se indique lo contrario. El color y la transparencia se midieron con un colorímetro BYK Gardner Spin.

La resistencia al impacto se midió utilizando un probador de impacto Gardner. La resistencia al desgarro se midió con un medidor de materiales a una velocidad de 250 mm por minuto.

La relajación de tensión de las muestras a 37 °C en agua se midió mediante el procedimiento descrito en la Patente de EE.UU No. 8,716,425 B2.

La resistencia a las manchas se midió exponiendo los artículos de prueba a un medio de tinción como mostaza o café durante 24 horas a 37 C y midiendo el color en una baldosa de color blanco antes y después de la exposición.

La fuerza de recuperación traslacional se midió construyendo una estructura de tres capas (o lámina de polímero) como se muestra en las FIGS. 1 y 2. Las muestras se desplazaron de 0 a 0,5 mm y la fuerza se registró en N/cmA2.

La resistencia al desprendimiento entre capas se mide a una velocidad de 50 mm/min y puede indicarse como Newtons (N) por pulgada o por 2,54 cm (N). Los detalles pueden encontrarse en el procedimiento de ensayo ASTM D3164.

Las pruebas térmicas para determinar las temperaturas de transición vitrea y los puntos de fusión y congelación se midieron utilizando un calorímetro diferencial de barrido a una velocidad de calentamiento y enfriamiento de 10 C por minuto, a menos que se indique lo contrario.

La resistencia al agrietamiento por tensión ambiental puede determinarse fijando una muestra de lámina alrededor de un mandril cilíndrico para inducir una tensión especificada en la superficie exterior, por ejemplo 3 % o 5 %, y exponiendo las muestras a un entorno especificado durante un tiempo especificado, por ejemplo, una solución que imite la saliva, enjuague bucal u otra solución de interés. La respuesta puede medirse semicuantitativamente mediante la observación visual del tipo y el número de grietas, o cuantitativamente midiendo posteriormente una propiedad mecánica tal como la resistencia al desgarro.

Materiales y procedimientos.

Materiales de construcción. Un gran número de materiales disponibles en el mercado pueden utilizarse en la producción de las láminas y aparatos descritos en el presente documento. En la Tabla 1 figura una lista de materiales ejemplares para su uso en el componente A o C. En la Tabla 2 figura una lista de materiales ejemplares que pueden utilizarse en el componente B. Pueden obtenerse materiales similares o relacionados de otros fabricantes o producirse por procedimientos conocidos.

T l 1. E m l m ri l il m m n n rim ri m ri l A

T l 2. E m l m ri l il m m n n rim ri m ri l B

Otros materiales adecuados para las capas A, B o C pueden incluir mezclas compatibles o incompatibles, por ejemplo mezclas de dos o más copoliésteres, mezclas de polipropileno y polietileno y elastómeros de etileno propileno, fluoropolímeros, tal como el fluoruro de polivinilideno o sus copolímeros, resinas de estireno acrilonitrilo, resinas de acrilonitrilo estireno butadieno (ABS), poliuretanos que contienen bloques blandos de policarbonato, bloques blandos de siloxano, elastómeros de silicona tales como Geniomer™, un copolímero de siloxano urea, y copolímeros de olefinas cíclicas y elastómeros de olefinas cíclicas.

EJEMPLOS

La divulgación se ilustra además mediante los siguientes ejemplos. Los ejemplos se ofrecen a título meramente ilustrativo. No debe interpretarse que limitan en modo alguno el alcance o el contenido de la invención.

EJEMPLO 1

Se preparó una serie de láminas monocapa y multicapa de un grosor total nominal de 0,76 mm como se muestra en la Tabla 3. Las muestras de ensayo 1-4 se prepararon mediante moldeo por compresión y laminación térmica de películas individuales o mediante laminación por extrusión. Ejemplos de materiales del estado de la técnica, P1, P2 y P3, se prepararon moldeando por compresión películas y, opcionalmente, laminándolas por calor.

La laminación por prensado se realizó a una temperatura de 200 a 220 °C, la laminación por extrusión se realizó utilizando una temperatura de fusión de poliuretano de 210 a 240 °C, y la coextrusión se realizó con una temperatura de fusión de poliéster de 240 °C a 260 °C, y una temperatura de fusión de poliuretano de 210 a 240 °C. Se variaron las condiciones de tiempo, temperatura y presión para maximizar la calidad, el grosor y la adherencia de la estructura (lámina de polímero).

Se midieron las propiedades mecánicas, las propiedades ópticas, la relajación de la tensión y la recuperación de la forma para comparar la idoneidad de las estructuras resultantes (láminas de polímero).

T l . H m n m li

nin i n

El material del estado de la técnica P1 es un material comercial termoformable para alineadores suministrado por Bay Materials, LLC, Fremont Ca. El material del estado de la técnica P2 es un poliéster con una temperatura de transición vítrea de aproximadamente 90 C fabricado por Eastman Chemical y vendido bajo el nombre comercial Eastar 6763. El material P3 del estado de la técnica se describe en el documento EE. UU. 9.655.693 B2. Las muestras de ensayo 1-4 son laminados multicapa (como se describe en el presente documento), que demuestran mejores propiedades de relajación de tensiones, mayor resistencia al desgarro y excelente resistencia a las manchas.

En comparación con los materiales de la técnica anterior, las muestras de ensayo 1-4 presentaban una serie de propiedades inesperadas. Comparando las muestras de ensayo 1-4 y los materiales de la técnica anterior P1 y P2, puede verse que las muestras de ensayo 1-4 presentan fuerzas iniciales sustancialmente menores en el ensayo de relajación de tensiones (lo que se cree que se traduce en una mayor comodidad para el usuario), pero, sorprendentemente, mantienen las fuerzas durante más tiempo. Esto contradice las enseñanzas de US 9,655,693 B2donde se enseña que es necesaria una capa exterior de elastómero para proteger la capa dura interior. La capacidad de las láminas multicapa para mantener niveles de fuerza adecuados durante largos periodos de tiempo en condiciones exigentes puede verse fácilmente en la FIG. 4. Las muestras A y B de FIG. 4 son láminas monocapa, mientras que las muestras 1 y 2 son láminas multicapa, tal como se describe en la Tabla 3.

La resistencia al desgarro es una propiedad importante de los aparatos dentales. Los materiales con baja resistencia al desgarro tienen poca durabilidad y pueden agrietarse en los lugares donde se concentra la tensión. La comparación de la resistencia al desgarro de los materiales P1, P2 y P3 del estado de la técnica con las muestras de ensayo 1-4 muestra que dichas estructuras multicapa (o láminas de polímero) con una capa B elastomérica tienen una resistencia al desgarro significativamente mayor que las estructuras monocapa comparables o las estructuras multicapa del estado de la técnica.

Para investigar más a fondo el efecto de la construcción sobre la resistencia al desgarro, se preparó otro laminado (#5) con capas A y C de 0,25 mm compuestas de Eastar 6763, un copoliéster disponible en Eastman Chemical que tiene una Tg de 86 °C y una capa B de 0,2 mm de elastómero de uretano shore 50 D para dar un grosor total de 0,7 mm. La resistencia al desgarro de esta muestra se comparó con los materiales de la técnica anterior P1, P2 y P3. La muestra #5 presentaba una resistencia al desgarro de 120 N, más del 200% del valor del material P3 de la técnica anterior, mientras que tenía proporciones similares de poliuretano y poliéster.

EJEMPLO 2 (Medición de la fuerza de traslación)

Se preparó una lámina de tres capas como se describe en el Ejemplo 1 para el material de prueba 2. Una tira de la lámina de 2,54 cm x 1 cm se unió entre dos tiras de poliéster rígido de 2,54 cm de ancho para crear un solapamiento de 0,5 cm ("muestra multicapa A2"). Se preparó una muestra de ensayo de control utilizando el mismo tamaño y grosor de poliéster A (técnica anterior) entre dos tiras de poliéster rígido. La respuesta de desplazamiento / fuerza se midió a una tasa de 0,04 MPa/min y los resultados se reportan en la Tabla 4. La construcción multicapa permite que las dos capas exteriores (o las dos envolturas) de un aparato admitan un mayor movimiento elástico con las fuerzas adecuadas que las construcciones de la técnica anterior.

Tabla 4. Movimiento elástico controlado de material multica a

Se fabricaron dispositivos ortodóncicos utilizando los materiales y procedimientos descritos en el presente documento y se compararon con dispositivos de la misma forma y grosor fabricados con Zendura A y Essix Plus. Los dispositivos divulgados eran sustancialmente más elásticos y más cómodos de llevar. Dado que las carcasas interior y exterior pueden deformarse independientemente la una de la otra, pueden acomodar un mayor desplazamiento entre los dientes reales y el aparato sin causar molestias indebidas al paciente y ejercer una fuerza casi constante durante largos periodos de tiempo para mover los dientes con precisión.

EJEMPLO 3

Una película de polipropileno clarificado designada BFI 257 suministrada por Blue Ridge Films (Petersburg, Virginia), con un grosor de 0,25 mm se laminó a ambos lados de una película de 0,25 mm de grosor preparada a partir de Kraton GF (SEBS maleado, disponible en Kraton Polymers) en una prensa caliente a 180 F, se enfrió y se cortó en un círculo de 125 mm. El módulo del polipropileno es de 1.100 MPa. El elastómero SEBS tiene una dureza de 71 A y un módulo de 25 MPa. La película multicapa presentaba baja tinción y era termoformable sobre un modelo dental para producir un retenedor con excelentes propiedades de recuperación elástica.

EJEMPLO 4

Se investigó la durabilidad de los materiales en láminas en presencia de enjuague bucal, ya que se sabe que los aparatos dentales pueden dañarse fácilmente con alcoholes y/o tensioactivos. Se prepararon láminas de prueba con un grosor de 0,75 mm de 2,54 cm de ancho X 12 cm de largo. Los materiales del estado de la técnica P1, P2 y P3, y la lámina multicapa (material de prueba) #2 se envolvieron en un mandril de diámetro suficiente para producir una deformación del 5%. Las muestras se sumergieron en enjuague bucal y se mantuvieron a 37 °C. Se sabe que este entorno favorece el agrietamiento por tensión ambiental e induce el fraguado haciendo que los materiales tengan forma de aro en lugar de plana. Transcurridas 24 horas, las muestras se enjuagaron con agua desionizada y la cantidad de recuperación se midió inmediatamente y de nuevo al cabo de 24 y 48 horas a temperatura ambiente. Posteriormente, las muestras se observaron al microscopio para determinar la cantidad de grietas por tensión en el lado que estaba bajo extensión. Una muestra que vuelve a estar completamente plana se puntúa con un 100 % de recuperación. El agrietamiento por tensión se calificó de 1 a 5, siendo 5 la ausencia de agrietamiento visible y 1 el agrietamiento grave. La recuperación de la forma de las muestras figura en la Tabla 5. La hoja multicapa (#2) se recuperó más rápida y completamente que los materiales de la técnica anterior P1, P2 y P3.

Tabla 5. Recu eración de la forma de las muestras

EJEMPLO 5

Se prepararon tres laminados como en el Ejemplo 1, muestra 2 y se designaron como muestras #6, #7 y #8. La muestra # 6 se laminó por extrusión utilizando una película de poliéster sin tratar a una temperatura del rodillo de 40 C, la muestra # 7 se laminó por extrusión utilizando una película de poliéster tratada con corona a una temperatura del rodillo de 60 C y la muestra #8 se laminó por extrusión utilizando una película tratada con corona a una temperatura del rodillo de 80 C. El tratamiento con corona se utiliza habitualmente para activar las superficies de las películas y aumentar su polaridad. Una muestra de control de poliéster A se designó muestra #9. Las propiedades mecánicas y la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental de las tres muestras se indican en la Tabla 6.

Tabla 6. Efecto de la resistencia al des rendimiento entre ca as en la resistencia ESC de la ca a A

La dramática mejora en la resistencia ambiental observada para las muestras #7 y #8 en comparación con las muestras #6 y #9 son imprevistas e inesperadas. En cada caso, el material expuesto al medio ambiente es químicamente idéntico y está sometido a las mismas tensiones. Aunque no queremos limitarnos a la teoría, nuestra hipótesis es que parte de la tensión concentrada inducida por la deformación presente en la capa exterior de poliéster puede transferirse al material elastomérico y que la transferencia de fuerza es más eficaz en los materiales que tienen una mayor resistencia de unión entre capas. Sin embargo, no conocemos ningún precedente de este resultado.

Es bien sabido que los copoliésteres termoplásticos no cristalinos (PETGs y PCTGs) tienen una pobre resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y son propensos a una rápida degradación cuando se utilizan como aparatos dentales. La patente de EE. UU. 9,655,691 enseña que cubriendo ambos lados de tal copoliéster con un elastómero de poliuretano termoplástico que tiene una dureza de aproximadamente 60A a aproximadamente 85D sorprendentemente aumentó la durabilidad de alineadores dentales hechos de tales materiales (descritos como una "capa de polímero duro dispuesta entre dos capas de polímero blando"). Presumiblemente, el material exterior proporciona una capa protectora física y/o química. Una desventaja de tales materiales es que los elastómeros de poliuretano y otros elastómeros tienen poca resistencia a las manchas, y la estructura multicapa divulgada tiene poca resistencia al desgarro.

Los inventores han descubierto inesperadamente que la resistencia al agrietamiento por tensión de las películas, láminas o partes termoformadas de poliéster amorfo preparadas a partir de ellas puede mejorarse drásticamente uniendo un material elastomérico, tal como un poliuretano, entre dos capas del poliéster. La estructura resultante, que tiene una capa de polímero blando dispuesta entre dos capas de polímero duro, tiene una excelente resistencia química, alta transparencia y excelente resistencia a las manchas. Además, la resistencia al desgarro de la estructura multicapa es mayor que la del poliéster o el elastómero por separado. Los inventores también han descubierto que las propiedades mejoradas requieren una alta resistencia de unión entre las capas y que un material con capas mal unidas tiene una resistencia al agrietamiento y una resistencia al desgarro inferiores.

Es conocido en la técnica que las láminas rígidas de poliuretano tienen por sí mismas muy buena resistencia al agrietamiento por tensión. Inesperadamente, observamos que una estructura ABA de tres capas que tiene capas A (exteriores) de poliuretano rígido y una capa B (interior) elastomérica con excelente adherencia tenía PEOR resistencia al agrietamiento por tensión ambiental que el poliuretano rígido solo, el efecto contrario al observado con una capa exterior de poliéster.

EJEMPLO 6

Se realizaron pruebas para investigar el efecto del tratamiento térmico y las condiciones de termoformado sobre el rendimiento de los dispositivos fabricados con las láminas. Tres láminas (2A, 2B y 2C) del material de prueba 2 (tricapa, poliéster, poliuretano, poliéster), se secaron a 60 C al vacío durante 12 horas. Las muestras se introdujeron en bolsas con barrera contra la humedad y se sometieron a las condiciones de tratamiento térmico y termoformado indicadas en la Tabla 7. La muestra 2A se mantuvo a 22 C y las muestras 2B y 2C se recocieron a 100 °C durante 24 horas. A continuación, las muestras se termoformaron para producir láminas planas utilizando diferentes temperaturas de termoformado. Las muestras 2A y 2B se termoformaron a una temperatura inferior al extremo superior del intervalo de fusión del poliuretano, mientras que la 2C se termoformó a una temperatura superior al intervalo de fusión del poliuretano.

Tabla 7. Efecto de las condiciones de tratamiento térmico/Termoformado en la tensión retenida

Se cortaron muestras de ensayo a partir de muestras termoformadas, se analizaron por DSC y se sometieron a ensayos de relajación de tensiones a 37 °C en agua. El DSC mostró que el punto de fusión y el calor de fusión de las muestras aumentaban con el recocido a 100 °C y que el termoformado reducía la cantidad de calor de fusión y el intervalo de fusión. Sin embargo, la muestra termoformada por debajo del intervalo superior de fusión del poliuretano conservó más cristalinidad y obtuvo mejores resultados en la prueba de relajación de tensiones. Las condiciones de la muestra 2B de la Tabla 7 se utilizaron para fabricar un aparato dental.

EJEMPLO 7

Se pueden realizar composiciones adicionales mediante la selección de materiales de capa adecuados que tengan diferencias de módulo y elasticidad como se muestra en la Tabla 8.

T l . E m l m ri l l min m li

EJEMPLO 8

Se preparó una lámina de 2 mm de grosor laminando dos películas exteriores de homopolímero de polipropileno de 0,250 mm de grosor (Blue Ridge Films BFI 3270, módulo 1.200 MPa) y una capa interior de elastómero microcristalino de etileno propileno de 1,50 mm de grosor (Noito PN 2070, Mitsui Chemical) módulo 150 MPa. La lámina se cortó en un disco de 125 mm de diámetro y se termoformó sobre un modelo de los dientes maxilares de un individuo y se recortó para fabricar un protector bucal deportivo muy resistente a los impactos. Sorprendentemente, el protector bucal ofrece mejor protección contra impactos y mayor comodidad que un dispositivo estándar fabricado con copolímero de etilvinilacetato de 4 mm de grosor comercializado por Dreve con el nombre comercial de Drufosoft.

EJEMPLO 9

Se fabricó un alineador termoformando una lámina de tres capas sobre un modelo de dientes. Dos capas exteriores estaban compuestas por un poliuretano rígido con una Tg de aproximadamente 120 °C y una capa interior B compuesta por un poliuretano de éter aromático Shore A 85 con un punto de fusión en bloque duro de 160 a 195 C y un calor de fusión de 8 J/gramo. El aparato se recoció a 100 °C durante 24 horas, por debajo de la Tg de la capa exterior. No se observó ninguna deformación. Las pruebas demostraron que este aparato era más elástico y mostraba menos fluencia bajo carga que el anterior al recocido a 100 °C. Se cree que esta mejora se debe a la mejora de la microestructura del elastómero de poliuretano.

En una segunda prueba se comparó un dispositivo multicapa con un dispositivo monocapa en el que en cada caso se utilizaron materiales de Zendura A como material A/C o como material A/B/C respectivamente. Los dispositivos se recocieron a 90 °C durante 24 horas. Se observó que el dispositivo monocapa se deformaba ampliamente, mientras que el multicapa mantenía su forma. La hipótesis es que en el dispositivo multicapa el elastómero mantiene una fuerza estabilizadora sobre el material más rígido durante el recocido para evitar cambios dimensionales no deseados.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de lámina polimérica, que comprende:

al menos dos capas exteriores A y C y una capa intermedia B, en las que las capas A y C comprenden individualmente un polímero termoplástico compuesto por uno o más de un copoliéster o un poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 1.000 MPa a 2.500 MPa medido de acuerdo con ASTM D638 y una temperatura de transición vítrea y/o un punto de fusión de aproximadamente 80 °C a 180 °C determinado por una medición DSC a una tasa de calentamiento y enfriamiento de 10 °C/min y la capa intermedia B está compuesta por uno o más de un elastómero de poliuretano un elastómero de poliolefina, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de olefina cíclica, un elastómero acrílico, un elastómero de poliéter aromático o alifático y un elastómero de poliuretano de poliéster que tiene un módulo de aproximadamente 50 MPa a aproximadamente 500 MPa medido con arreglo a la norma ASTM D638

y una o más de una temperatura de transición vítrea y/o punto de fusión de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 220 °C determinado por una medición DSC.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que el material de la capa intermedia B tiene una deformación por compresión de acuerdo con ASTM D395B inferior al 35% tras 22 horas a 25 °C.

3. La composición de la reivindicación 1, en la que la lámina polimérica tiene un módulo de flexión medido de acuerdo con ASTM D638 de aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 2.000 MPa.

4. La composición de la reivindicación 1, en la que la resistencia al desprendimiento entre capas de acuerdo con ASTM D3164 entre las capas A y C y la capa B es superior a 50 N por 2,5 cm.

5. La composición de la reivindicación 1, en la que el grosor combinado de las capas A, B y C es de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 2.000 micrómetros y el grosor combinado de las capas A y C es de 25 micrómetros a 750 micrómetros, de 50 micrómetros a 1.000 micrómetros, de 100 micrómetros a 700 micrómetros, de 150 micrómetros a 650 micrómetros o de 200 micrómetros a 600 micrómetros.

6. La composición de la reivindicación 1, en la que las capas A y C tienen cada una un grosor de 25 micrómetros a aproximadamente 1000 micrómetros y un grosor combinado de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros con Tg de entre 95 °C y 150 °C determinado por una medición DSC a una tasa de calentamiento y enfriamiento de 10 °C/min, y la capa elastomérica B tiene un grosor de entre aproximadamente 200 micrómetros a aproximadamente 1000 micrómetros o de 200 a 500 micrómetros compuesta de un poliuretano que tiene una dureza de entre aproximadamente D 35 a aproximadamente D 65, y una deformación por compresión de 22 horas a 25 °C de acuerdo con ASTM D395B de menos de aproximadamente 35 % y una capa A que tiene una resistencia al desprendimiento entre capas medida de acuerdo con ASTM D3164 de más de aproximadamente 50 N/2,54 cm (pulgadas), en la que la lámina de polímero tiene un módulo de flexión medido de acuerdo con ASTM D638 de aproximadamente 750 MPa a aproximadamente 1.500 MPa.

7. La composición de la reivindicación 1, en la que una o más de las capas A y C comprende un copoliéster compuesto por:

(a) un componente de ácido dicarboxílico que comprenda de 70 % en moles a 100 % en moles de residuos de ácido tereftálico, y

(b) un componente diol que comprenda

i) 0 a 95 % de etilenglicol

ii) 5 % en moles a 50 % en moles de residuos de 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol,

iii) residuos de 1,4-ciclohexanodimetanol de 50 % en moles a 95 % en moles, y

iv) 0 a 1 % de un poliol que tiene tres o más grupos hidroxilo

en el que la suma de los % en moles de los residuos de diol i), ii), iii) y iv) asciende a 100 % en moles y el copoliéster presenta una temperatura de transición vítrea Tg de 80 °C a 150 °C medida por DSC.

8. La composición de la reivindicación 1, en la que una o más de las capas A y C comprende un poliuretano compuesto por:

(a) un diisocianato que comprenda de 80 % en moles a 100 % en moles de residuos de diisocianato de metilendifenilo y/o diisocianato de metilendifenilo hidrogenado y

(b) un componente diol que comprenda

i) diol de hexametileno de 0 a 100 % en moles

ii) 0 a 50 % en moles de 1,4-ciclohexanodimetanol

en el que la suma de i) y ii) es superior al 90 % en moles y el poliuretano tiene una temperatura de transición vítrea Tg de aproximadamente 85 °C a aproximadamente 150 °C medida por DSC.

9. Un aparato dental conforme a uno o más dientes fabricado a partir de una composición de lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 1.

10. El aparato dental de la reivindicación 9, en el que el grosor combinado de las capas A, B y C es de aproximadamente 250 micrómetros a aproximadamente 2.000 micrómetros y el grosor combinado de las capas A y C es de 25 micrómetros a 750 micrómetros, de 50 micrómetros a 1.000 micrómetros, de 100 micrómetros a 700 micrómetros, de 150 micrómetros a 650 micrómetros o de 200 micrómetros a aproximadamente 600 micrómetros.

11. El aparato dental de la reivindicación 10, que comprende una composición de lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 7.

12. El aparato dental de la reivindicación 10, que comprende una composición de lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 8.

13. Un aparato dental reversiblemente deformable compuesto por una composición de lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa intermedia elastomérica y las capas externas pueden moverse reversiblemente una con respecto a la otra y tienen una fuerza de restauración lateral inferior a 100 N por cmA2, 50 N por cmA2, 25 N por cmA2 o 10 N por cmA2 cuando se desplazan entre 0,05 mm y 0,1 mm una con respecto a la otra.

14. El aparato dental reversiblemente deformable de la reivindicación 13, en el que la capa intermedia elastomérica comprende un poliuretano que tiene una dureza de aproximadamente A 80 a D 75, A 85 a D 65, o A 90 a D 55.

15. Aparato dental de acuerdo con la reivindicación 9 que tiene una resistencia a la tensión ambiental compuesta por al menos dos capas exteriores y una capa interior elastomérica, en la que una o más de las capas exteriores es un copoliéster o un poliuretano que tiene un módulo de aproximadamente 1.000 MPa a 2.500 MPa medido de acuerdo con ASTM D638, y la capa interior está compuesta por uno o más de un elastómero de poliuretano, un elastómero de poliolefina, un elastómero de poliéster, un elastómero estirénico, un elastómero de poliamida, un elastómero de olefina cíclica, un elastómero acrílico, un elastómero de poliéter aromático o alifático y un elastómero de poliuretano de poliéster que tiene un módulo de aproximadamente 50 MPa a aproximadamente 500 MPa medido de acuerdo con ASTM D638, en el que la resistencia al desprendimiento entre capas medida de acuerdo con ASTM D3164 entre al menos una capa exterior y el elastómero es superior a aproximadamente 50 N /2,5 cm (pulgada).

16. Un aparato dental reversiblemente deformable de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el grosor de la capa exterior A es de aproximadamente 175 a aproximadamente 250 micrómetros, el grosor de la capa exterior C es de aproximadamente 175 a aproximadamente 250 micrómetros, y el grosor de la capa intermedia B es de 300 a 500 micrómetros, en el que el grosor combinado de las capas A, B y C es de 850 a 1.000 micrómetros.