FR2699402A1 - Matériau composite haute performance notamment pour usage dentaire et médical et son procédé d'obtention. - Google Patents
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Abstract
- L'invention concerne un matériau composite haute performance pour usage dentaire et médical et son procédé d'obtention. - L'objet de l'invention est un matériau composite haute performance notamment pour usage dentaire et médical, du type à renfort fibreux et charges minérales noyés dans une matrice organique thermodurcissable, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir des constituants de départ suivants: une phase liquide comprenant une résine du type polyuréthane modifiée acrylique et un agent de pontage, et une phase solide comprenant des charges constituées de quartz, de fibres et de silice et un agent plastifiant, la proportion, en pourcentage en poids du total phase liquide + phase solide, de ladite phase solide pouvant atteindre 80 % environ, cependant que la proportion de la résine dans la phase liquide est de l'ordre de 25 à 30 % du poids total liquide et que les proportions de quartz et de fibres dans la phase solide sont respectivement de l'ordre de 50 à 70 % et de 3 à 7 % du poids total solide. - Application notamment à l'art dentaire et médical.
Description
MATERIAU COMPOSITE HAUTE PERFORMANCE NOTAMMENT POUR USAGE
DENTAIRE ET MEDICAL ET SON PROCEDE D'OBTENTION
La présente invention a trait à un matériau composite du type à renfort fibreux et charges minérales noyés dans une matrice organique thermodurcissable, présentant des propriétés physico-chimiques et mécaniques, notamment de dureté, d'antirayure, de résistance à la compression, au cisaillement, à la flexion, à la traction, à l'usure, aux chocs, et des propriétés de bio-compatibilité et d'esthétisme, remarquables, le rendant particulièrement adapté à un usage dentaire ou médical notamment.
DENTAIRE ET MEDICAL ET SON PROCEDE D'OBTENTION
La présente invention a trait à un matériau composite du type à renfort fibreux et charges minérales noyés dans une matrice organique thermodurcissable, présentant des propriétés physico-chimiques et mécaniques, notamment de dureté, d'antirayure, de résistance à la compression, au cisaillement, à la flexion, à la traction, à l'usure, aux chocs, et des propriétés de bio-compatibilité et d'esthétisme, remarquables, le rendant particulièrement adapté à un usage dentaire ou médical notamment.
L'invention vise notamment, bien que non exclusivement, à proposer un matériau prothétique de substitution à un tissu dentaire, présentant des bio-propriétés les plus voisines possibles de celles du tissu à remplacer, à savoir des propriétés mécaniques, physiques, chimiques et optiques proches au maximum de celles de l'émail et de la dentine, et des propriétés biologiques rendant le matériau compatible avec les tissus concernés, le matériau devant par ailleurs répondre à des impératifs d'usinage permettant une mise en oeuvre industrielle rationnelle et efficace.
A cet effet, l'invention a pour objet un matériau composite haute-performance notamment pour usage dentaire et médical, du type à renfort fibreux et charges minérales noyés dans une matrice organique thermodurcissable, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir des constituants de départ suivants
- une phase liquide comprenant une résine du type polyuréthane modifiée acrylique et un agent de pontage, et
- une phase solide comprenant des charges constituées de quartz, de fibres et de silice et un agent plastifiant,
- la proportion, en pourcentage en poids du total phase liquide + phase solide, de ladite phase solide pouvant atteindre 80 % environ, cependant que la proportion de la résine dans la phase liquide est de l'ordre de 25 à 30 % du poids total liquide et que les proportions de quartz et de fibres dans la phase solide sont respectivement de l'ordre de 50 à 70 % et de 3 à 7 % du poids total solide.
- une phase liquide comprenant une résine du type polyuréthane modifiée acrylique et un agent de pontage, et
- une phase solide comprenant des charges constituées de quartz, de fibres et de silice et un agent plastifiant,
- la proportion, en pourcentage en poids du total phase liquide + phase solide, de ladite phase solide pouvant atteindre 80 % environ, cependant que la proportion de la résine dans la phase liquide est de l'ordre de 25 à 30 % du poids total liquide et que les proportions de quartz et de fibres dans la phase solide sont respectivement de l'ordre de 50 à 70 % et de 3 à 7 % du poids total solide.
L'invention a également pour objet un procédé d'obtention du matériau composite ci-dessus, caractérisé en ce que
- on incorpore à la résine entre 40 et 50 % des constituants solides, excepté les fibres, par malaxage à une vitesse de l'ordre de 800 à 2000 tr/mn, pendant une dizaine de minutes et à une température inférieure ou égale à 800 C environ
- puis, on ajoute les fibres en conservant la même vitesse de malaxage et pendant quelques minutes,
- ensuite, on ajoute le reste des constituants solides en malaxant à une vitesse de l'ordre de 2000 à 2500 tr/mn et pendant une durée d'une dizaine de minutes, et
- on polymérise à chaud dans des conditions appropriées en sorte de maitriser la propagation et l'évacuation thermique au sein du matériau en cours de polymérisation, en vue d'obtenir un matériau isotrope.
- on incorpore à la résine entre 40 et 50 % des constituants solides, excepté les fibres, par malaxage à une vitesse de l'ordre de 800 à 2000 tr/mn, pendant une dizaine de minutes et à une température inférieure ou égale à 800 C environ
- puis, on ajoute les fibres en conservant la même vitesse de malaxage et pendant quelques minutes,
- ensuite, on ajoute le reste des constituants solides en malaxant à une vitesse de l'ordre de 2000 à 2500 tr/mn et pendant une durée d'une dizaine de minutes, et
- on polymérise à chaud dans des conditions appropriées en sorte de maitriser la propagation et l'évacuation thermique au sein du matériau en cours de polymérisation, en vue d'obtenir un matériau isotrope.
La polymérisation peut être effectuée à partir d'un catalyseur approprié et par les techniques connues d'injection, de compression ou par autoclave, mais, avantageusement, la polymérisation sera réalisée par cuisson par rayonnement électromégnétique hyper-fréquence, le matériau étant maintenu à une température comprise entre 160 et 2000C et sous une pression constante de quelques dizaines de bars.
La polymérisation du matériau peut être réalisée dans l'enceinte ayant servi à l'élaboration du mélange des divers constituants, mais, avantageusement, dans le cas notamment d'une polymérisation par hyper-fréquence, le mélange obtenu conformément au procédé ci-dessus est mis sous forme d'un barreau par transfert dans une enceinte appropriée à une cuisson par rayonnement hyper-fréquence, le matériau étant, préalablement au transfert, soumis à des contraintes vibratoires sous basse pression, puis, injecté sous pression dans ladite enceinte en maintenant l'ensemble matériauenceinte sous régime vibratoire et, enfin, soumis à ladite polymérisation hyper-fréquence dans lesdites conditions de température et pression.
D'autres caractéristiques et avantages du matériau de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de modes de mise en oeuvre dudit matériau.
La base du matériau est constituée par la résine qui est une résine thermodurcissable purifiée de type polyuréthane modifiée acrylique, c'est-à-dire une résine à fonction acrylique du type H2C = CH-C loi -OR dont le groupement R renferme les fonctions méthane : ~N - clol- o.
La proportion de cette résine, en pourcentage en poids total : phase liquide + phase solide, est typiquement de l'ordre de 30 %, mais il peut être avantageux, selon les utilisations du matériau, de porter la proportion des constituants solides jusqu'à environ 80 % en poids du total, afin d'améliorer au maximum les propriétés et performances physiques.
L'agent de pontage est par exemple un liant de type silane dont la formule comporte une molécule contenant au moins un atome de silicium tétrasubstitué.
Son rôle est d'améliorer les propriétés physiques des charges solides et de conférer un meilleur pouvoir de dispersion et réduire la viscosité du mélange.
A titre indicatif, le silane entre dans le mélange dans la proportion d'environ 0,5 % du poids total.
La phase solide comporte du quartz d'une granulométrie inférieure à 25 micromètres , dont la fonction essentielle est d'apporter la dureté nécessaire au matériau.
Les fibres sont par exemple des fibres de verre du type E, d'une longueur de 4 à 8 mm et d'un diamètre de l'ordre de quelques micromètres. Elles sont chargées de transmettre les efforts et également de conférer au matériau d'autres propriétés, notamment optiques, utiles en particulier en utilisation dentaire.
En effet, les fibres de verre qui sont distribuées au hasard mais de manière sensiblement homogène dans toute la masse du matériau obtenu conformément au procédé de l'invention, conduisent la lumière. Les fibres dont une extrémité affleure la surface du matériau font ainsi pénétrer de la lumière sur une certaine épaisseur superficielle.
Cette propriété, jointe au fait que l'indice de réfraction de la résine du matériau permet un transfert de la lumière transversalement aux fibres, donne au matériau un aspect extérieur semblable à celui d'une dent naturelle.
Avantageusement, les fibres de verre sont traitées au préalable en sorte de les désensimer puis de les réensimer, par les techniques habituelles. Un tel traitement de surface a pour but d'assurer aux fibres un meilleur accrochage à la résine.
La silice est de préférence présente sous deux formes d'une part, de la silice sous forme d'une poudre d'une granulométrie micrométrique (particules d'une grosseur de l'ordre de quelques micromètres) et, d'autre part, de la silice d'une granulométrie de particule de l'ordre de 100 fois inférieure à celle de la silice précédente et en quantité sensiblement égale au tiers de celle de la silice micrométrique.
La silice micrométrique a pour rôle de combler les interstices entre les grains de quartz, cependant que l'autre silice maintient par sa fluidité lesdits grains en suspension.
L'agent plastifiant, du type thermoplastique, améliore la résistance aux agents chimiques et à la corrosion, apporte une certaine souplesse et rend plus facile l'usinage, la proportion de liant étant par exemple de l'ordre de 5 % du poids total.
Pour une application plus spécifique du matériau de l'invention à la réalisation de produits dentaires, le mélange comporte un agent de protection contre la lumière, évitant la dégradation notamment par les rayons ultra-violet et une coloration parasite du matériau.
Suivant un mode de préparation préféré du matériau selon l'invention, préalablement à sa polymérisation le mélange est mis sous contraintes vibratoires, sous basse pression et pendant quelques minutes, puis est injecté sous pression dans une enceinte apte à supporter un rayonnement hyper-fréquence et moulant le matériau sous la forme d'un barreau, de préférence cylindrique et, enfin, le matériau contenu dans l'enceinte est soumis à une polymérisation hyper-fréquence.
Pendant l'injection dans ladite enceinte, l'ensemble matériauenceinte est soumis également à des contraintes vibratoires.
On va maintenant décrire plus en détails ce mode de préparation, ainsi que les propriétés du matériau selon l'invention, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels
- Les figures 1 et 2 illustrent très schématiquement la
mise sous forme d'un barreau d'un mélange selon
l'invention
- La figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif
de cuisson à haute-fréquence du matériau sous forme
de barreau,
- La figure 4 est une coupe axiale de l'enceinte
contenant le matériau à polymériser, et
- Les figures 5 à 8 illustrent comparativement
certaines propriétés du matériau de l'invention et de
divers matériaux dentaires.
- Les figures 1 et 2 illustrent très schématiquement la
mise sous forme d'un barreau d'un mélange selon
l'invention
- La figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif
de cuisson à haute-fréquence du matériau sous forme
de barreau,
- La figure 4 est une coupe axiale de l'enceinte
contenant le matériau à polymériser, et
- Les figures 5 à 8 illustrent comparativement
certaines propriétés du matériau de l'invention et de
divers matériaux dentaires.
Sur la figure 1, on a symbolisé en 1 un récipient muni d'un agitateur 2 et dans lequel sont placés les divers constituants du matériau selon l'invention, suivant le procédé décrit plus haut.
Une fois tous les constituants mélangés, l'ensemble est transféré dans une enceinte 3 comportant un conduit 4 muni d'une vanne 5 et un organe 6 formant couvercle hermétique, susceptible également d'exercer sur la masse contenue dans l'enceinte 3 une pression contrôlée réglable.
En outre, l'enceinte 3 est soumise, par l'intermédiaire d'un dispositif symbolisé en 7 disposé sous l'enceinte 3, à des contraintes vibratoires dans des conditions déterminées.
Dans l'enceinte 3, le mélange est soumis pendant une durée déterminée, de l'ordre de quelques minutes, à une mise en vibration et sous basse pression. A cet effet, l'organe 6 obture hermétiquement l'orifice supérieur de l'enceinte 3, et le conduit 4 est raccordé à une source de vide appropriée destinée à provoquer la dilatation des inclusions d'air et l'évacuation de l'air de dégazage.
Les conditions d'application des contraintes vibratoires ci-dessus sont du type décrit dans le brevet PCT/FR 91 00033 auquel on pourra se reporter pour la détermination de la fréquence et de l'amplitude des vibrations à utiliser et leurs modalités d'application.
Le but de ce traitement est d'éliminer les micro-bulles dans le mélange, d'avoir une bonne imprégnation des fibres et charges par la matrice liquide, ainsi qu'un mixage entrainant une répartition et une orientation homogènes des fibres et des charges dans la masse du mélange.
La polymérisation ultérieure donnera ainsi un matériau composite de très bonne qualité dans lequel les composants de charge sont en contact direct sur toute leur surface avec la résine matricielle.
Après mise en vibration dans l'enceinte 3, le mélange est transféré (figure 2) dans un tube allongé 8, de section de préférence circulaire, par exemple de 450 mm de long et de diamètre interne de l'ordre de 15 mm.
Le matériau du tube 8 est par exemple en verre, ce matériau étant radio-transparent vis à vis des rayonnements hyper-fréquence et permettant en outre la pyrométrie par infra-rouge.
l'épaisseur du tube 8 est déterminée pour supporter la pression, de l'ordre de quelques dizaines de bars, appliquée au matériau en cours de polymérisation.
Le transfert du mélange de l'enceinte 3 à l'intérieur du tube 8 se fait par injection sous une pression de quelques bars.
Ce transfert s'effectue tout en appliquant à l'ensemble enceinte 3-tube 8 des vibrations suivant des conditions similaires à celles évoquées plus haut.
Sur la figure 2 on a schématisé en 7' le dispositif d'application des vibrations à l'enceinte 3 à laquelle est raccordé le tube 8 à remplir, la pression d'injection étant fournie par l'organe 6.
L'application des vibrations permet de remplir le tube 8 tout en conservant au mélange injecté dans le tube ses propriétés d'homogénéité de répartition et d'orientation des fibres et des charges, sa densité et sa compacité et en évitant toute délamination dans la veine de matière progressant dans le tube au cours du remplissage.
Le tube 8 complètement rempli est mis en place dans le dispositif de cuisson par hyper-fréquence schématisé sur la figure 3.
Ce dispositif comprend deux magnetrons 9 et 10 envoyant en alternance un rayonnement hyper-fréquence à chaque extrémité du tube 8, placé dans un cylindre protecteur 11, par l'intermédiaire de deux guides d'ondes 12 et 13.
L'ensemble 12,13 constitue un applicateur à deux voies agissant comme une entrée ou une sortie. Chacune des voies est connectée à un couple isolateur magnétron (9,10). Quand l'un des magnétrons émet un rayonnement hyper-fréquence dans une voie, l'autre voie fonctionne en mode réception, grâce à son isolateur 14, l'autre magnétron étant au repos.
Les magnétrons reçoivent l'ordre d'émission et de commutation des voies à partir d'un système de gestion informatisé symbolisé en 15.
Les magnétrons émettent par exemple un rayonnement électromagnétique de fréquence 2450 MHz.
Les magnétrons 9,10 et les guides d'ondes 12,13 sont standards et émettent un rayonnement en mode TE10.
Un joint tournant, du type diaphragme, symbolisé en 16 et 17 sur la figure 3, permet de passer de la structure rectangulaire des éléments 12 et 13 à la structure cylindrique de l'élément 11 et, ainsi, de passer en mode TMo1 à l'intérieur du cylindre 11.
Ce mode opératoire, allié à la forme et à l'agencement du barreau de matière à polymériser, à savoir un cylindre coaxial à la composante axiale du champ électomagnétique engendré dans ledit barreau, permet de transférer au matériau le maximum d'énergie et avec une bonne homogénéité et une bonne progressivité, depuis l'axe du barreau jusqu'à sa périphérie.
Le matériau à polymériser est contenu dans le tube 8, lequel est placé dans le cylindre 11 coaxialement à ce dernier, le matériau étant en outre en permanence comprimé dans le tube 8 sous une pression constante de l'ordre de quelques dizaines de bars, appliquée, comme illustré schématiquement par la figure 4, par l'intermédiaire d'un piston-soupape 18 pouvant coulisser dans l'extrémité supérieure du tube 8, celui-ci étant placé verticalement, en comprimant le barreau de matière 19, sous l'action d'une masse
M reposant sur le piston-soupape 18.
M reposant sur le piston-soupape 18.
Un tel dispositif maintient la matière 19 sous pression constante en dépit des phénomènes de dilatation.
Le fonctionnement en alternance des magnétrons 9 et 10 permet une cuisson plus homogène du barreau de matière 19 dans le tube 8.
La polymérisation par cuisson hyper-fréquence est connue.
Ce mode de chauffage utilise l'intéraction entre un champ électrique oscillant et la matière à chauffer. Cette dernière s'agite au niveau moléculaire sous l'action du champ électrique et les forces de freinage s'opposant à cette agitation sont la source des calories apparaissant au coeur même de la matière.
Il est nécessaire de contrôler l'évolution de la température du matériau en cours de polymérisation, en fonction des critères de qualité à obtenir en final pour le matériau (qualité de la réticulation, qualité de l'aspect, qualité mécanique, etc...)
Comme les caractéristiques du mélange évoluent avec la température, la puissance absorbée varie également et en définitive le transfert thermique se modifie tout au long de la cuisson.
Comme les caractéristiques du mélange évoluent avec la température, la puissance absorbée varie également et en définitive le transfert thermique se modifie tout au long de la cuisson.
Pour remédier à cette inconvénient, on mesure la puissance absorbée tout au long de la réaction en contrôlant à tout instant le bilan énergétique.
Ce contrôle est assuré par le système informatisé 15, à partir de la mesure des puissances incidente, réfléchie et transmise et de la température du matériau dans le tube 8, fournie par des pyromètres infra-rouge 20, ladite température pouvant varier entre 160 et 2000C.
Le pilotage par le système 15 du dispositif de polymérisation consiste, à partir d'un cycle de température préalablement établi en fonction des critères de qualité à obtenir pour le produit final, à moduler en créneau la puissance des magnétrons 9,10 en fonction du temps, en vue de suivre ledit cycle de température.
L'énergie du rayonnement hyper-fréquence est fournie ainsi sous forme impulsionnelle, en alternance par les deux magnétrons, jusqu'à la cuisson finale du barreau de matière.
La durée de la polymérisation, de l'ordre de 1 à 2 heures, dépend du produit à cuire.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir un matériau compact et dense, remarquablement isotrope, se distinguant par une distribution plus homogène des fibres et des charges dans la résine, par une forte densité de fibres et charges, par un mouillage d'excellente qualité et par un ébullage très poussé.
Dans le tableau ci-après sont récapitulées quelques caractéristique essentielles d'une dent naturelle.
<tb>
<SEP> Caractéristiques <SEP> valeur <SEP> minimale <SEP> | <SEP> <SEP> Valeur <SEP> maximale
<tb> <SEP> dent <SEP> naturelle
<tb> <SEP> Optique <SEP> Translucide <SEP> 80 <SEP> % <SEP> anisotrope
<tb> <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> 200 <SEP> MPa <SEP> 350 <SEP> MPa
<tb> <SEP> compression
<tb> <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> 130 <SEP> MPa <SEP> 300 <SEP> MPa
<tb> <SEP> flexion
<tb> <SEP> Dureté <SEP> Shore <SEP> D <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Coefficient <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> 0,5
<tb> <SEP> frottement
<tb> <SEP> (norme <SEP> ISO)
<tb> Absorption <SEP> d'eau <SEP> 0% <SEP>
<tb> Propriété <SEP> isolant
<tb> électrique
<tb> Densité <SEP> 1,8 <SEP> J <SEP> <SEP> 2,2
<tb> Propriété <SEP> Résistance <SEP> aux <SEP> acides <SEP> et <SEP> bases
<tb> Chimique <SEP> forts
<tb> Stabilité <SEP> de <SEP> Stable <SEP> aux <SEP> U.V.
<tb>
<tb> <SEP> dent <SEP> naturelle
<tb> <SEP> Optique <SEP> Translucide <SEP> 80 <SEP> % <SEP> anisotrope
<tb> <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> 200 <SEP> MPa <SEP> 350 <SEP> MPa
<tb> <SEP> compression
<tb> <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> 130 <SEP> MPa <SEP> 300 <SEP> MPa
<tb> <SEP> flexion
<tb> <SEP> Dureté <SEP> Shore <SEP> D <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Coefficient <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> 0,5
<tb> <SEP> frottement
<tb> <SEP> (norme <SEP> ISO)
<tb> Absorption <SEP> d'eau <SEP> 0% <SEP>
<tb> Propriété <SEP> isolant
<tb> électrique
<tb> Densité <SEP> 1,8 <SEP> J <SEP> <SEP> 2,2
<tb> Propriété <SEP> Résistance <SEP> aux <SEP> acides <SEP> et <SEP> bases
<tb> Chimique <SEP> forts
<tb> Stabilité <SEP> de <SEP> Stable <SEP> aux <SEP> U.V.
<tb>
<SEP> teinte
<tb>
Le matériau selon l'invention s'est révélé présenter sensiblement les mêmes caractéristiques ou propriétés que celles des dents naturelles rappelées dans le tableau cidessus.
<tb>
Le matériau selon l'invention s'est révélé présenter sensiblement les mêmes caractéristiques ou propriétés que celles des dents naturelles rappelées dans le tableau cidessus.
Le matériau de l'invention offre en outre un bon confort en bouche et présente en particulier une propriété de translucidité à 80% anisotrope, une couleur, une stabilité de teinte, une diffusivité thermique, un taux d'usure, une résistance aux chocs et une propriété diélectique, tout à fait similaires à ceux de la dent naturelle.
Par ailleurs, l'excellent mouillage en particulier des fibres offre une résistance accrue notamment aux contraintes de cisaillement.
Pour mieux situer ce matériau par rapport aux matériaux utilisés habituellement dans l'art dentaire, on se reportera aux figures 5 à 8 illustrant comparativement un certain nombre de propriétés, d'une part, du matériau selon l'invention, désigné par la référence I, d'autre part, des matériaux habituellement utilisés dans l'art dentaire, à savoir l'alliage Nickel-Chrome (A), l'or dentaire (O), le matériau composite de reconstitution de carie (MC), la céramique dentaire (C) et, enfin, la dentine (D) et l'émail (E).
Les différents matériaux ci-dessus sont représentés sur les figures 5 à 8 par des blocs parallélépipédiques dont la taille correspond à la valeur du paramètre considéré, la valeur donnée au matériau selon l'invention (I) étant une valeur minimale, les caractéristiques du matériau évoluant avec la proportion de fibres et charges dans le mélange.
C'est ainsi que la figure 5 illustre la résistance à la compression, la valeur minimale (300 MPa) de celle du matériau de l'invention étant intermédiaire entre celle (265 MPa) de la dentine (D) et celle (385 MPa) de l'émail (E).
La figure 6 illustre la résistance à la flexion, la valeur minimale (200 MPa) de celle du matériau de l'invention étant sensiblement supérieure à celle de la dentine (D) et nettement supérieure à celle (60 MPa) du matériau composite (MC).
La figure 7 illustre le coefficient de frottement des mêmes matériaux, excepté la dentine, relativement à l'émail.
Chaque bloc représentant chaque matériau est divisé en deux parties. Le rapport entre la partie supérieure et la partie inférieure illustre le taux de variation du coefficient de frottement du matériau considéré (vis-à-vis de l'émail), consécutif à des variations de composition dudit matériau.
C'est ainsi que le matériau de l'invention (I) ne voit pas son coefficient de frottement modifié par suite de modifications de sa composition, ce qui est loin d'être le cas pour l'or (O), le matériau composite (MC) et la céramique (C).
Enfin, la figure 8 illustre la densité de chacun desdits matériaux. La densité (2,2) du matériau de l'invention (I) est voisine de celles (2,15 et 2,97) de la dentine (D) et de l'émail (E) respectivement)
Par ailleurs, sur un jeu de cinq éprouvettes de matériau selon l'invention, des mesures de dureté Shore D ont donné une valeur moyenne de 87 pour une dureté de 85 à 90 pour une dent naturelle.
Par ailleurs, sur un jeu de cinq éprouvettes de matériau selon l'invention, des mesures de dureté Shore D ont donné une valeur moyenne de 87 pour une dureté de 85 à 90 pour une dent naturelle.
Les diverses mesures et tests comparatifs montrent donc que le matériau de l'invention est le seul à cumuler le plus grand nombre de caractéristiques, et en particulier celles prioritaires dans l'art dentaire, voisines de celles des dents naturelles.
Si, en comparaison, certains des matériaux de substitution dans l'art dentaire, ont, sur une point particulier, des performances supérieures à celles du matériau de l'invention, ils présentent par contre tous des inconvénients sérieux sur d'autres points. C'est ainsi que la céramique (C) est très fragile, cassante, trop dense, difficile à usiner et son contact avec l'émail use trop ce dernier, ce qui n'est pas le cas du matériau de l'invention. Le matériau composite (MC) a une trop faible résistance à la flexion. L'or (O) et l'alliage (A) sont trop denses, ne sont pas isolants électriques, ont une mauvaise diffusivité thermique et n'ont pas les propriétés optiques et de coloration appropriées.
Le matériau de l'invention est utilisable non seulement dans l'art dentaire, mais aussi en orthopédie pour la reconstitution osseuse, la réalisation de plaques d'ostéosynthèse (le matériau présentant en outre l'avantage d'être radio-transparent).
Il est utilisable aussi pour la réalisation d'instruments de micro-chirurgie, du fait de ses qualités mécaniques, mais aussi de sa bio-compatibilité, de ses propriétés de non réflexion en ambiance éclairée, de moulabilité (le matériau pouvant être polymérisé en forme), d'isolant électrique. Le matériau est aussi stérilisable (jusqu'à 120 C).
Les propriétés esthétiques du matériau lui permettent aussi une application comme substitut à l'ivoire.
Le matériau de l'invention peut être, en vue de sa polymérisation notamment par cuisson hyper-fréquence, être moulé sous une autre forme qu'un barreau cylindrique, dans la mesure où on lui appliquera le rayonnement hyper-fréquence en sorte de contrôler l'évolution de la température dans la masse du produit, en vue d'avoir une polymérisation complète et homogène et un produit final isotrope.
Claims (15)
1. Matériau composite haute-performance notamment pour usage dentaire et médical, du type à renfort fibreux et charges minérales noyés dans une matrice organique thermodurcissable, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir des constituants de départ suivants
- une phase liquide comprenant une résine du type polyuréthane modifiée acrylique et un agent de pontage, et
- une phase solide comprenant des charges constituées de quartz, de fibres et de silice et un agent plastifiant,
- la proportion, en pourcentage en poids du total phase liquide + phase solide, de ladite phase solide pouvant atteindre 80 % environ, cependant que la proportion de la résine dans la phase liquide est de l'ordre de 25 à 30 % du poids total liquide et que les proportions de quartz et de fibres dans la phase solide sont respectivement de l'ordre de 50 à 70 % et de 3 à 7 % du poids total solide.
2. Matériau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un agent de protection contre la lumière évitant la dégradation notamment par les rayons ultraviolet et une coloration parasite du matériau.
3. Matériau suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent de pontage est un liant du type silane.
4. Matériau suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le quartz présente une granulométrie inférieure à 25 micromètres.
5. Matériau suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre du type E, d'une longueur de 4 à 8 mm et d'un diamètre de l'ordre de quelques micromètres.
6. Matériau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites fibres sont au préalable désensimées puis réensimées, afin de leur assurer un meilleur accrochage à la résine.
7. Matériau suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la silice est présente sous la forme d'une silice à grains d'une grosseur de l'ordre de quelques micromètres et d'une silice à grains d'une grosseur de l'ordre de 100 fois inférieure à la silice précédente, et en quantité sensiblement égale au tiers de la quantité de cette dernière.
8. Matériau suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent plastifiant est un thermoplastique.
9. Procédé d'obtention du matériau composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que
- on incorpore à la résine entre 40 et 50 % des constituants solides, excepté les fibres, par malaxage à une vitesse de l'ordre de 800 à 2000 tr/mn, pendant une dizaine de minutes et à une température inférieure ou égale à 800 C environ ;
- puis, on ajoute les fibres en conservant la même vitesse de malaxage et pendant quelques minutes,
- ensuite, on ajoute le reste des constituants solides en malaxant à une vitesse de l'ordre de 2000 à 2500 tr/mn et pendant une durée d'une dizaine de minutes, et
- on polymérise à chaud dans des conditions appropriées en sorte de maîtriser la propagation et l'évacuation thermique au sein du matériau en cours de polymérisation, en vue d'obtenir un matériau isotrope.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la polymérisation est effectuée à partir d'un catalyseur approprié et suivant l'une des techniques connues.
11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la polymérisation est réalisée par cuisson par rayonnement hyper-fréquence, le matériau étant maintenu à une température comprise entre 160 et 2000C et sous une pression constante de quelques dizaines de bars.
12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'avant ladite polymérisation, le mélange est mis sous forme d'un barreau, par transfert dans une enceinte (8) appropriée à une cuisson par rayonnement hyper-fréquence, le matériau étant, préalablement au transfert, soumis à des contraintes vibratoires sous basse pression, puis, injecté sous pression dans ladite enceinte (8), ledit l'ensemble enceinte-matériau étant également soumis à des contraintes vibratoires au cours de l'injection..
13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la polymérisation est réalisée en appliquant en alternance aux deux extrémités de l'enceinte (8) contenant le matériau à polymériser, un rayonnement hyper-fréquence en mode Tu01.
14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que ladite enceinte est un tube cylindrique (8) en matériau radio-transparent et permettant la pyrométrie par infra-rouge et en ce que l'application du rayonnement hyper-fréquence est réalisée par cycles d'applications alternées aux extrémités de l'enceinte (8), dont les durées et les énergies appliquées sont déterminées et contrôlées en fonction de l'évolution de la température du matériau, à partir d'un cycle de température préalablement établi en fonction des critères de qualité à obtenir pour le produit final.
15. Procédé suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le matériau à l'intérieur de ladite enceinte (8) est maintenu en pression constante par l'intermédiaire d'un piston-soupape (18) engagé dans l'extrémité supérieure de l'enceinte (8) maintenue en position verticale et sur lequel repose une masse (M).
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| FR9215668A FR2699402B1 (fr) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | Matériau composite haute performance notamment pour usage dentaire et médical et son procédé d'obtention. |
| AU57034/94A AU5703494A (en) | 1992-12-18 | 1993-12-20 | High performance composite material especially for dental and medical use and process for its production |
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Patent Citations (4)
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| EP0047097A2 (fr) * | 1980-08-29 | 1982-03-10 | Dentsply International, Inc. | Compositions dentaires pouvant être durcies par la lumière visible |
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