FR3019461A1 - PREFORMS OF RETICULATED COMPOSITE MATERIAL FOR PROCESSING CROWNS OR BRIDGES - Google Patents
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Abstract
Préforme en matériau composite réticulé destinée à l'usinage de couronnes ou bridges, en particulier par CF AO comprenant une infrastructure composée par la superposition de tissus à base de fibres, les tissus étant imprégnés d'une résine et étant sensiblement répartis sur toute l'épaisseur de ladite infrastructure, caractérisée en ce qu'elle contient, en outre, une suprastructure à base de résine, ladite suprastructure étant exempte de fibres et solidaire de l'infrastructure sur la totalité de sa surface supérieure ou inférieure.Preform made of crosslinked composite material for machining crowns or bridges, in particular CF AO comprising an infrastructure composed of the superposition of fiber-based fabrics, the fabrics being impregnated with a resin and being substantially distributed over the entire thickness of said infrastructure, characterized in that it further contains a resin-based superstructure, said suprastructure being free of fibers and integral with the infrastructure on the whole of its upper or lower surface.
Description
PREFORME EN 1VIATERIAU COMPOSITE RETICULE DESTINEE A L'USINAGE DE COURONNES OU DE BRIDGES L'invention a pour objet une préforme en matériau composite réticulé destinée à l'usinage de couronnes ou de bridges. Elle concerne également un procédé de fabrication de ladite préforme. L'usinage des prothèses dentaires, spécifiquement des couronnes et des bridges par CFAO (Conception Fabrication Assistée par Ordinateur) est parfaitement connu. Cette technologie a par exemple été décrite dans le document EP040165B1. La technologie a depuis évolué, tant sur le plan du matériel de CFAO, que sur le plan de la composition des préformes. Le document WO 2010/109496 décrit par exemple une préforme en matériau composite constituée d'une superposition de nappes fibreuses noyées dans une matrice polymérique. Les nappes sont réparties sur toute l'épaisseur de la préforme et sont reliées chacune par des fils transversaux. La préforme sert à la réalisation de couronnes et de tenons notamment. Selon une caractéristique essentielle, les nappes sont tissées selon les motifs spécifiques, ce qui implique que la proportion de fils dans le sens trame est différente de la proportion de fils dans le sens chaine. La préforme décrite dans ce document présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord la présence de tissus à la surface de la préforme engendre une irritation des tissus environnant de la prothèse, une fois celle-ci posée. Par ailleurs, la répartition des fils selon des motifs prédéterminés ne permet pas de garantir une résistance mécanique satisfaisante de la couronne sur toute sa surface. En d'autres termes, le problème que se propose de résoudre l'invention est de mettre au point une préforme destinée à l'usinage de couronnes ou de bridges, en particulier par la technique de CFAO, qui ne présente pas les inconvénients ci-avant. Pour ce faire, le Demandeur a eu l'idée de proposer une préforme bi-composant c'est-à-dire, une préforme constituée de deux matériaux distincts respectivement, un matériau renforcé à base de fibres et un matériau exempt de fibres, les deux matériaux étant solidaires l'un de l'autre. Plus précisément, l'invention a pour objet une préforme en matériau composite réticulé destinée à l'usinage de couronnes ou bridges, en particulier par CFAO comprenant une infrastructure composée par la superposition de tissus à base de fibres, les tissus étant imprégnés d'une résine et étant sensiblement répartis sur toute l'épaisseur de ladite infrastructure. La préforme de l'invention se caractérise en ce qu'elle contient, en outre, une suprastructure à base de résine, ladite suprastructure étant exempte de fibres et solidaire de l'infrastructure sur la totalité de sa surface supérieure ou inférieure. En d'autres termes, l'invention consiste à avoir revêtu une préforme constituée d'un matériau renforcé par des fibres, d'une couche supérieure exempt de fibres permettant de résoudre le problème de l'irritation des tissus environnant la couronne ou le bridge une fois posé. En outre, il n'y a aucun risque d'arrachage des fibres lors de l'usinage, ce qui évite la création de trous formant des réservoirs potentiels d'impuretés. En fonction de la nature des résines constitutives de l'infrastructure et de la suprastructure, de même que du procédé de fabrication, la suprastructure adhère directement sur la surface de l'infrastructure ou indirectement, par le biais d'une couche intermédiaire adhésive appliquée entre les deux surfaces. Plus précisément, lorsque les résines présentes à l'interface entre l'infrastructure et la suprastructure sont identiques ou compatibles, la suprastructure peut adhérer directement sur la surface de l'infrastructure, et ce, aussi en fonction du procédé de fabrication. Au contraire, lorsque les résines présentes à l'interface entre l'infrastructure et la suprastructure ne sont pas identiques ou pas compatibles, la suprastructure adhère sur la surface de l'infrastructure par le biais d'une couche adhésive appliquée entre les deux surfaces. L'homme du métier saura choisir l'adhésif dentaire adéquat. Il peut s'agir notamment du Sealbond Ultima® photo-polymérisable commercialisé par RTD. Avantageusement, l'infrastructure et la suprastructure contiennent chacune une seule résine ou mélange de résines répartis de manière homogène sur toute l'épaisseur de l'infrastructure et de la suprastructure. Selon une autre caractéristique, pour garantir qu'aucune fibre n'apparaisse en surface après usinage de la préforme, l'épaisseur de la suprastructure représente entre 50 et 70% de l'épaisseur de la préforme.The invention relates to a crosslinked composite material preform for machining crowns or bridges. BACKGROUND OF THE INVENTION It also relates to a method of manufacturing said preform. The machining of dental prostheses, specifically crowns and bridges by CAD / CAM (Computer Aided Manufacturing Design) is well known. This technology has for example been described in EP040165B1. Technology has since evolved in terms of both CAD / CAM hardware and preform composition. Document WO 2010/109496 for example describes a preform made of composite material consisting of a superposition of fibrous webs embedded in a polymeric matrix. The plies are distributed over the entire thickness of the preform and are each connected by transverse threads. The preform is used for making crowns and tenons in particular. According to an essential characteristic, the plies are woven according to the specific patterns, which implies that the proportion of threads in the weft direction is different from the proportion of threads in the warp direction. The preform described in this document has several disadvantages. First, the presence of tissue on the surface of the preform causes irritation of the surrounding tissue of the prosthesis, once it is posed. Moreover, the distribution of the son according to predetermined patterns does not ensure satisfactory mechanical strength of the crown over its entire surface. In other words, the problem to be solved by the invention is to develop a preform intended for the machining of crowns or bridges, in particular by the CAD / CAM technique, which does not have the disadvantages mentioned above. before. To do this, the Applicant had the idea to propose a two-component preform that is to say, a preform consisting of two separate materials respectively, a reinforced fiber-based material and a fiber-free material, the two materials being integral with each other. More specifically, the subject of the invention is a crosslinked composite material preform intended for the machining of crowns or bridges, in particular by CAD / CAM comprising an infrastructure composed of the superposition of fiber-based fabrics, the fabrics being impregnated with a resin and being substantially distributed over the entire thickness of said infrastructure. The preform of the invention is characterized in that it further contains a resin-based suprastructure, said suprastructure being free of fibers and integral with the infrastructure over its entire upper or lower surface. In other words, the invention consists in having coated a preform made of a material reinforced with fibers, a top layer free of fibers making it possible to solve the problem of the irritation of the tissues surrounding the crown or the bridge once posed. In addition, there is no risk of pulling fibers during machining, which avoids the creation of holes forming potential reservoirs of impurities. Depending on the nature of the constituent resins of the infrastructure and the superstructure, as well as the manufacturing process, the superstructure adheres directly to the surface of the infrastructure or indirectly, through an adhesive interlayer applied between both surfaces. More precisely, when the resins present at the interface between the infrastructure and the suprastructure are identical or compatible, the suprastructure can adhere directly to the surface of the infrastructure, also according to the manufacturing process. On the contrary, when the resins present at the interface between the infrastructure and the suprastructure are not identical or not compatible, the superstructure adheres to the surface of the infrastructure by means of an adhesive layer applied between the two surfaces. Those skilled in the art will know how to choose the correct dental adhesive. This may include the photo-polymerizable Sealbond Ultima® marketed by RTD. Advantageously, the infrastructure and the suprastructure each contain a single resin or mixture of resins distributed homogeneously over the entire thickness of the infrastructure and the suprastructure. According to another characteristic, to ensure that no fiber appears on the surface after machining of the preform, the thickness of the suprastructure is between 50 and 70% of the thickness of the preform.
Selon l'invention, la préforme peut être une préforme destinée aux prothèses provisoires ou une préforme définitive en fonction de la nature de la résine constitutive de la suprastructure.According to the invention, the preform may be a preform intended for temporary prostheses or a definitive preform depending on the nature of the constituent resin of the suprastructure.
Lorsqu'il s'agit d'une préforme destinée à l'usinage d'une couronne ou bridge provisoires, la résine constitutive de la suprastructure n'est pas chargée. Au contraire, lorsqu'il s'agit d'usiner une couronne ou un bridge définitifs, la résine constitutive de la suprastructure est dans ce cas chargée. L'infrastructure peut éventuellement contenir des charges.In the case of a preform intended for machining a temporary crown or bridge, the constituent resin of the suprastructure is not loaded. On the contrary, when it comes to machining a final crown or bridge, the constituent resin of the suprastructure is in this case loaded. The infrastructure may possibly contain loads.
Les charges présentes dans la suprastructure, et le cas échéant dans l'infrastructure sont notamment des charges microniques ou nanométriques de silice, quartz, verre céramique, d'oxyde métallique, d'éléments radio opaque (YbF3) etc.., bien connus dans le domaine des composites dentaires. Bien entendu, le taux de charge sera ajusté en fonction de la résistance à l'abrasion recherchée, sans toutefois être excessif pour ne pas entraîner de contraintes lors de l'usinage des préformes. Le taux de charges est compris en pratique entre 20 et 70% en poids de la suprastructure. La résine présente dans la préforme, que ce soit dans l'infrastructure ou la suprastructure, peut être une résine thermodurcissable ou une résine thermoplastique. Lorsqu'il s'agit d'une résine thermodurcissable, elle est avantageusement choisie dans le 25 groupe comprenant PMMA, TEGDMA, BISGMA, BDMA, HDDMA, UDMA, époxy et vinylester. Lorsqu'il s'agit d'une résine thermoplastique, le matériau préféré est par exemple le PEEK (polyether, ether cétone) ou PMMA. 30 Selon une caractéristique essentielle, l'infrastructure est composée par la superposition de tissus à base de fibres. Ces tissus sont avantageusement composés de fibres longues telles que les fibres choisies notamment dans le groupe comprenant les fibres de verre, silice (quartz ou polyéthylène). 20 35 Le nombre de tissus peut être variable en fonction de l'épaisseur de l'infrastructure. En pratique, avantageusement l'infrastructure contient de 60 à 80 couches de tissus pour une épaisseur de ladite infrastructure comprise entre 19 et 21 mm.The charges present in the superstructure and, where appropriate, in the substructure are in particular micron or nanometric charges of silica, quartz, ceramic glass, metal oxide, opaque radio elements (YbF3), etc., which are well known in the art. the field of dental composites. Of course, the charge rate will be adjusted according to the desired abrasion resistance, without being excessive so as not to cause stress during the machining of the preforms. The charge rate is in practice between 20 and 70% by weight of the suprastructure. The resin present in the preform, whether in the infrastructure or the superstructure, may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. When it is a thermosetting resin, it is advantageously chosen from the group comprising PMMA, TEGDMA, BISGMA, BDMA, HDDMA, UDMA, epoxy and vinylester. When it is a thermoplastic resin, the preferred material is, for example, PEEK (polyether, ether ketone) or PMMA. According to an essential characteristic, the infrastructure is composed by the superposition of fiber-based fabrics. These fabrics are advantageously composed of long fibers such as the fibers chosen in particular in the group comprising glass fibers, silica (quartz or polyethylene). The number of tissues may be variable depending on the thickness of the infrastructure. In practice, advantageously the infrastructure contains from 60 to 80 layers of tissue for a thickness of said infrastructure between 19 and 21 mm.
Avantageux, la préforme contient exclusivement des tissus dont 100% des fibres de chaine sont orientées d'un angle de 0° et 100% des fibres de trame sont orientées d'un angle de 90°. Selon une autre caractéristique, toute ou partie des tissus présentent en outre une répartition de 50% des fibres dans le sens chaine et 50% des fibres orientées dans le sens trame. On dit que le tissu est équilibré. Dans un premier mode de réalisation, tous les tissus sont des tissus équilibrés.Advantageously, the preform contains exclusively fabrics in which 100% of the warp fibers are oriented at an angle of 0 ° and 100% of the weft fibers are oriented at an angle of 90 °. According to another characteristic, all or some of the fabrics also have a distribution of 50% of the fibers in the warp direction and 50% of the fibers oriented in the weft direction. It is said that the fabric is balanced. In a first embodiment, all tissues are balanced tissues.
Dans un second mode de réalisation, la préforme alterne des tissus équilibrés et des tissus unidirectionnels. Un tissu unidirectionnel est un tissu dans la quasi-totalité des fibres sont orientées dans le sens chaine. A titre d'exemple, la préforme alterne des séries 4 tissus équilibrés puis un tissu unidirectionnel.In a second embodiment, the preform alternates balanced tissue and unidirectional tissue. A unidirectional fabric is a fabric in almost all fibers are oriented in the warp direction. For example, the preform alternates series 4 balanced fabrics then a unidirectional fabric.
En pratique, le taux de fibres de la préforme est compris entre 40 et 80% en poids. Ainsi conçue, la prothèse finale contient une infrastructure renforcée avec des fibres réparties de manière homogène sur toute la hauteur et toute la surface de ladite infrastructure, lui conférant une résistance mécanique optimale. La préforme de l'invention peut être fabriquée selon différents procédés parmi lesquels la pultrusion, le moulage sous vide, l'infusion, le moulage RIM (Reaction Injection Moulding), le moulage par compression ou encore le moulage par injection thermoplastique. Dans un premier mode de réalisation préféré, la préforme est obtenue par pultrusion. Selon ce procédé, - on stocke autant de bobines de tissu que de tissus nécessaires à l'obtention de 35 l'épaisseur souhaitée de l'infrastructure, 30 - on déroule sous tension des bobines de tissus de sorte à ce qu'ils soient superposés, - on fait passer les tissus superposés dans de la résine, - on polymérise les tissus imprégnés de résine formant ainsi l'infrastructure, - on coule ensuite sur l'infrastructure, une résine formant la suprastructure, - on polymérise la suprastructure. Dans le procédé par pultrusion, il est avantageux d'intercaler régulièrement des tissus unidirectionnels entre des tissus équilibrés orienté 0/90°. Le demandeur a en effet constaté que ceci permettait d'éviter la formation de bulles lors de la pultrusion. En pratique, les tissus sont stockés dans des cantres. Les tissus sont déroulés et imprégnés dans un bac de résine puis polymérisés dans une filière (moule semi-ouvert). Selon la chimie employée (nature et quantité de catalyseur comme du peroxyde), de la température, et du temps où l'infrastructure reste dans la filière, le matériau est polymérisé en tout ou partie. L'infrastructure pénètre ensuite dans une deuxième filière où la résine est coulée/injectée pour former la suprastructure.In practice, the fiber content of the preform is between 40 and 80% by weight. Thus conceived, the final prosthesis contains a reinforced infrastructure with fibers distributed homogeneously over the entire height and the entire surface of said infrastructure, giving it optimum mechanical strength. The preform of the invention may be manufactured according to various methods including pultrusion, vacuum molding, infusion, molding RIM (Reaction Injection Molding), compression molding or thermoplastic injection molding. In a first preferred embodiment, the preform is obtained by pultrusion. According to this method, as many reels of tissue as necessary for obtaining the desired thickness of the infrastructure are stored, tensioning of the bobbins of fabrics is carried out so that they are superimposed on one another. - the superimposed fabrics are passed through the resin, - the resin impregnated fabrics are polymerized thus forming the infrastructure, - then is poured on the infrastructure, a resin forming the suprastructure, - the suprastructure is polymerized. In the pultrusion method, it is advantageous to intercalate unidirectional tissues regularly between balanced tissues oriented 0/90 °. The applicant has indeed found that this prevented the formation of bubbles during pultrusion. In practice, the fabrics are stored in creels. The tissues are unwound and impregnated in a resin tank and then polymerized in a die (semi-open mold). Depending on the chemistry used (nature and amount of catalyst such as peroxide), the temperature, and the time the infrastructure remains in the die, the material is polymerized in whole or in part. The infrastructure then enters a second die where the resin is cast / injected to form the suprastructure.
Lorsque le polymère constitutif de la résine de l'infrastructure n'est pas totalement polymérisé avant de passer dans la seconde filière et que la résine formant l'infrastructure est la même que celle formant la suprastructure, lesdites supra et infrastructures adhérent naturellement.When the constituent polymer of the resin of the infrastructure is not completely polymerized before passing into the second die and the resin forming the infrastructure is the same as that forming the suprastructure, said supra and infrastructure naturally adhere.
Si au contraire, la résine de l'infrastructure est totalement polymérisée avant de passer dans la seconde filière, quelle que soit la nature de la résine constitutive de la suprastructure, une couche adhésive est appliquée sur la surface de l'infrastructure destinée à recevoir la suprastructure. Selon un autre mode de réalisation, toujours dans ce cas, des rugosités peuvent être créées sur la surface de l'infrastructure destinée à recevoir la suprastructure en employant une filière de forme. Dans un second mode de réalisation, la préforme est obtenue par compression avec deux alternatives possibles.35 Selon la première alternative, dans un seul moule : - on imprègne individuellement chaque tissu de résine, - on superpose les tissus jusqu'à obtenir l'épaisseur souhaitée de l'infrastructure, - on coule sur l'infrastructure ainsi formée la résine constitutive de la suprastructure, - on comprime l'ensemble tout en polymérisant la résine. Selon la seconde alternative : - dans un premier moule, on forme l'infrastructure : o on imprègne individuellement chaque tissu de résine, o on superpose les tissus jusqu'à obtenir l'épaisseur souhaitée de l'infrastructure, o on comprime l'ensemble tout en polymérisant la résine, - dans un second moule, on forme la suprastructure réticulée par injection de résine, - on solidarise l'infrastructure à la suprastructure. La solidarisation peut être effectuée soit par le biais d'une couche adhésive, soit par le biais de rugosités formées sur la surface de l'infrastructure destinée à recevoir la suprastructure ou une combinaison des deux.If, on the contrary, the resin of the infrastructure is completely polymerized before passing into the second die, whatever the nature of the constituent resin of the suprastructure, an adhesive layer is applied to the surface of the infrastructure intended to receive the superstructure. According to another embodiment, still in this case, roughness can be created on the surface of the infrastructure intended to receive the suprastructure by employing a shape die. In a second embodiment, the preform is obtained by compression with two possible alternatives. According to the first alternative, in a single mold: each resin fabric is impregnated individually, the fabrics are superposed until the thickness is obtained desired infrastructure, - we run on the infrastructure thus formed the constituent resin of the superstructure, - compress the whole while polymerizing the resin. According to the second alternative: in a first mold, the infrastructure is formed: each resin fabric is impregnated individually, where the fabrics are superposed until the desired thickness of the infrastructure is obtained; while polymerizing the resin, - in a second mold, the resin crosslinked superstructure is formed, - the infrastructure is secured to the suprastructure. Bonding may be effected either by means of an adhesive layer, or by means of roughnesses formed on the surface of the infrastructure intended to receive the suprastructure or a combination of both.
Lorsque la préforme est fabriquée par compression, il n'est pas nécessaire d'insérer des tissus unidirectionnels. Dans ces conditions, tous les tissus sont avantageusement des tissus équilibrés orienté 0/90°.When the preform is made by compression, it is not necessary to insert unidirectional fabrics. Under these conditions, all the tissues are advantageously balanced tissues oriented 0/90 °.
L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien des exemples de réalisation ci-après à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique de la préforme selon l'invention. La figure 2 est une représentation éclatée de la figure 1.The invention and the advantages resulting therefrom will emerge from the following exemplary embodiments in support of the appended figures. Figure 1 is a schematic representation of the preform according to the invention. FIG. 2 is an exploded representation of FIG.
Sur la figure 1, on a représenté une préforme de l'invention de forme parallélépipédique. Cette préforme (1) est constituée de deux éléments respectivement une infrastructure (2) et une suprastructure (3).35 L'infrastructure (2) est elle-même constituée d'une série (4) de nappes ou tissus superposés tels qu'ils apparaissent sur la figure (2). Dans cet exemple, la préforme contient 6 nappes ou tissus superposés étant précisé que ce nombre n'est pas limité et est fonction de l'épaisseur de la préforme. L'infrastructure est imprégnée d'une résine réticulable, en particulier d'une résine époxy, vinyl ester ou méthacrylique.In Figure 1, there is shown a preform of the invention of parallelepiped shape. This preform (1) consists of two elements respectively an infrastructure (2) and a superstructure (3) .35 The infrastructure (2) itself consists of a series (4) of superposed layers or fabrics such as they appear in Figure (2). In this example, the preform contains 6 layers or superposed fabrics being specified that this number is not limited and is a function of the thickness of the preform. The infrastructure is impregnated with a crosslinkable resin, in particular an epoxy, vinyl ester or methacrylic resin.
Comme le montre la figure 2, cinq tissus (5) parmi les six sont constitués de fil de chaine dont 100% sont orientés d'un angle de 0% et de de fils de trame dont 100% sont orientés d'un angle de 90°. Chaque tissu (5) est un tissu équilibré c'est-à-dire qu'il contient autant de fils dans le sens chaine que dans le sens trame (50/50).As shown in FIG. 2, five of the six fabrics (5) are made of warp yarn, 100% of which are oriented at an angle of 0% and weft yarns of which 100% are oriented at an angle of 90. °. Each fabric (5) is a balanced fabric that is to say that it contains as many threads in the warp direction as in the weft direction (50/50).
Dans cet exemple de réalisation, l'infrastructure (2) contient, en outre, un tissu unidirectionnel (6) intercalé entre les deux premiers tissus équilibrés. Ce tissu unidirectionnel est constitué de manière connue d'une majorité de fibres orientées d'un angle de 0° dans le sens chaine de quelque fils dans le sens trame pour relier les fils sens chaine.In this embodiment, the infrastructure (2) further contains a unidirectional tissue (6) interposed between the first two balanced fabrics. This unidirectional fabric consists in known manner of a majority of fibers oriented at an angle of 0 ° in the warp direction of some son in the weft direction to connect the warp sense son.
La suprastructure comprend elle-même une résine réticulable identique à celle utilisée pour la fabrication de l'infrastructure. Comme indiqué précédemment, en fonction de la destination de la préforme, à savoir pour effectuer une prothèse définitive ou non définitive, la suprastructure peut contenir ou non des charges.The suprastructure itself comprises a crosslinkable resin identical to that used for the manufacture of the infrastructure. As indicated above, depending on the destination of the preform, namely to perform a definitive or non-definitive prosthesis, the suprastructure may or may not contain charges.
Dans le présent mode de réalisation, la préforme a été fabriquée par pultrusion selon le procédé précédemment décrit. L'invention et les avantages qui en découlent ressortent bien de la description qui précède. On note en particulier l'absence d'irritation de la couronne ou bridge une fois posée. La résistance mécanique des prothèses est également renforcée par le choix des tissus spécifiques constitutifs de la préforme.In the present embodiment, the preform has been produced by pultrusion according to the method previously described. The invention and the advantages derived therefrom are apparent from the foregoing description. In particular, there is no irritation of the crown or bridge when placed. The mechanical strength of the prostheses is also reinforced by the choice of the specific tissues constituting the preform.
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