Brevet FR2738738A1 — publié le 19970321

PROCEDE DE FABRICATION D'ARMATURES METALLIQUES POUR PROTHESES DENTAIRES L'invention est relative à un procédé de fabrication d'armatures métalliques pour prothèses dentaires - du genre comportant des chapes métalliques, recouvertes ou non de résine ou de céramique, destinées à etre scellées en bouche directement sur le moignon de la ou des dents à restaurer, contigues ou indépendantes, reliées ou non par des éléments intermèdiaires également métalliques;; - mettant en oeuvre pour la réalisation desdites chapes directement sur le maitre-modèle, généralement en plâtre, obtenu à partir de l'empreinte maxillaire ou mandibulaire de la mâchoire du patient, autrement dit sans nécessiter le passage par un duplicata en matériau réfractaire, d'abord une opération de formage d'une feuille métallique de faible épaisseur sur le modèle du moignon de la dent à restaurer et ensuite une opération de frittage et/ou de fusion de poudres métalliques, précieuses, semi-précieuses ou non-précieuses, recouvrant ladite feuille métallique, sous l'effet d'une source de chaleur appropriée. La technique actuellement la plus répandue dans le domaine de la réalisation de chapes métalliques pour prothèses dentaires est la technique dite de la cire perdue qui consiste, successivement, à réaliser, sur le mattre- modèle la maquette en cire de la chape (ou armature);à mettre ladite maquette en cylindre (en revêtement réfractaire); à placer le tout dans un four calorifique pour faire fondre la cire; à effectuer une coulée (dans une fronde électronique) de métal fondu (alliage de nickel-chrome en général) qui va occuper tout le volume laissé libre par la cire; à ajuster (grattage et sablage) la chape obtenue. La technique en question présente les inconvénients suivants - le temps de réalisation d'une chape est de l'ordre de 3 heures (temps de durcissement du cylindre, montées en température et refroidissements...); - la matière utilisée intervient dans de grandes quantités (surtout sensible avec l'utilisation de métaux précieux) car l'épaisseur des chapes est d'au moins 0,6 millimètre avec en plus des pertes liées à la nécessité de prévoir des tiges de coulées et diverses réservations; - la qualité de la chape obtenue nécessite un travail d'ajustage important (porosités dues au gaz dégagé pendant la coulée, suppression des tiges de coulée...). Des essais de réalisation de chapes, ou armatures métalliques, ont été réalisés dans le domaine dentaire selon les techniques suivantes 1- Celle décrite dans le brevet FR-A-2036946 (CERAMCO) qui utilise des poudres métalliques (or ou alliage d'or) et qui consiste à réliser d'abord une empreinte par exemple en silicone du maitre-modèle puis un duplicata en revêtement réfractaire qui servira de support physique et de fusion à la poudre métallique, puis à recouvrir les zones concernées dudit duplicata de poudres métalliques et de liant liquide, enfin à placer le tout dans un four calorifique de manière à obtenir le frittage sans compression des particules de la poudre. La technique en question, qui nécessite l'utilisation d'un duplicata (opération longue) et qui présente divers inconvénients liés à l'utilisation quasi-exclusive d'or (pour éviter les oxydations), à la déformation des chapes (rétraction) et des hiatus internes incompatibles avec l'utilisation de la céramique, n'a jamais franchi le stade expérimental. 2- Celle décrite dans le brevet EP-A-0104320 (SHOHER) qui utilise un produit constitué de plusieurs feuilles de métal (platine et or) superposées,soudées et préformées, que l'on applique (par repoussage-pliage) sur le modèle et que l'on soude au chalumeau en faisant fondre l'ors Les éléments intermèdiaires sont en or et les ajouts se font avec de la poudre d'or. La technique en question présente les principaux inconvénients suivants - fragilité : rapport céramique/métal et déformation de la chape; - très coûteuse : quantité importante de métal précieux. Cette technique a franchi le stade expérimental mais elle n'est que très peu utilisée, principalement à cause de son coût. 3- Celle décrite dans le brevet FR-A-2660224 (des mêmes déposants) qui consiste d'abord à former une feuille de métal de 0,02 à 0,03 millimètre sur le modèle concerné, ensuite à saupoudrer une poudre métallique de base sur ladite feuille formée recouverte au préalable de substance adhésive, puis à recouvrir lesdites particules d'un métal d'apport, de point de fusion inférieur à celui dudit métal de base,par électrodéposition, par sublimation métallique ou par projection plasma, puis à élever la température pour obtenir la liaison entre les particules du métal d'apport et celles du métal de base, enfin à séparer la feuille de métal de l'armature métallique sus-jacente ainsi obtenue. La technique en question, qui nta jamais franchi le stade expérimental, présente les inconvénients suivants - pour obtenir des chapes présentant les qualités mécaniques requises, il faut plusieurs couches de métal de base (puisqu'il doit être en plus grande quantité que le métal d'apport) avec chaque fois une couche d'adhésif d'où des problèmes d'oxydation lors de sa fusion; - les couches ainsi obtenues ne tiennent pas dans le bain électrolytique (agitateur et température); - l'interpénétrationnesefaitpasdans de bonnes conditions lors de la fusion, d'où des problèmes d'homogénéité des chapes obtenues; - la séparation feuille de métal/chape fondue est très difficile à réaliser dans de bonnes conditions; - le liant d'un type classique ne permet pas de réduire l'oxydation;; - des phénoménes de rétraction du métal fondu viennent modifier les caractéristiques dimensionnelles des chapes obtenues. Les recherches pour l'obtention d'une technique susceptible de répondre aux impératifs techniques et économiques inhérents à l'art dentaire ont consisté essentiellement - à travailler directement sur le maitre-modèle en supprimant la phase de réalisation d'un duplicata qui est longue et onéreuse; -à utiliser les techniques de frittage et de fusion des poudres d'alliages métalliques qui permettent d'obtenir des chapes d'épaisseur moitié (0,3 mm en moyenne), autrement dit qui rendent économiquement possible l'utilisation de métaux semi-précieux et précieux, et d'une esthétique très supérieure (suppression du bandeau palatin); - à trouver des solutions qui éliminent les problèmes liés aux phénomènes d'oxydation, de rétraction, d'hétérogénéité des couches de métal obtenues... -à supprimer la phase d'ajustage (grattage en particulier); -à travailler indifféremment avec des métaux non-précieux, semi-précieux et précieux. Le procédé selon l'invention permet de réaliser une chape métallique en moins de 15 minutes contre 3 heures avec la technique de base dite de la cire perdue et de répondre aux divers impératifs techniques et économiques inhérents à l'art dentaire. Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode préféré de l'invention, avec diverses variantes, donné à titre d'exemple non-limitatif. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement - à recouvrir directement le moignon du mai' tre-modè le correspondant à la dent à restaurer, d'un film de substance adhésive qui a la propriété d'une part de tenir plaquée sur ledit moignon la feuille métallique lors de sa mise en forme et d'autre part de se volatiliser sous l'effet d'une source de chaleur de manière à permettre la désolidarisation de la feuille métalliue, surmontée de la poudre métallique, dudit moignon et ce avant l'opération de transformation de la chape proprement dite sous l'effet d'une source de chaleur appropriée;; - à utiliser, pour recouvrir ledit modèle de moignon, lui même recouvert dudit film de substance adhésive, une feuille métallique dont le point de fusion est supérieur à celui de fusion des particules métalliques de la poudre métallique destinées à fondre lors de l'opération de transformation de la chape sous l'effet de la source de chaleur appropriée et qui a la propriété de ne pas former, à la température de transformation de ladite chape, un mélange eutectique avec un ou plusieurs des constituants métalliques de ladite poudre métallique;; - à utiliser, pour recouvrir ladite feuille métallique mise en forme sur ledit modèle de moignon, une poudre métallique dont une partie des particules métalliques ont la propriété de fondre à la température de transformation de la chape proprement dite de manière d'une part à souder entre elles l'autre partie des particules métalliques qui n'ont pas fondu à ladite température et d'autre part à souder la chape sus-jacente en cours de formation à la chape sous-jacente constituée par la feuille métallique mise en forme sur ledit modèle de moignon; - à recouvrir l'intérieur de la feuille métallique, désolidarisée dumattre- modèle et recouverte de la poudre métallique, avant de soumettre ledit ensemble à l'effet de la source de chaleur appropriée, d'un mélange pâteux obtenu à partir d'un produit réfractaire en poudre et d'un liant liquide;; - à soumettre enfin l'ensemble constitué par la feuille métallique, recouverte de poudre métallique à l'extérieur et de produit réfractaire à 1 'inté- rieur, à l'action de la source de chaleur appropriée de manière à obtenir une chape composite monolithique constituée par la couche de poudre métallique sus-jacente solidarisée à la feuille métallique sous-jacente; - à éliminer, après réalisation de la chape composite, la couche de produit réfractaire qu'elle contient. La substance adhésive qui recouvre le modèle de moignon permet d'éviter les mauvais contacts entre la feuille métallique à former et ledit modèle surtout avec l'utilisation de feuilles d'épaisseur inférieure à 0,010 millimètre où le micro-martelage n'est pas nécessaire (gain de temps, meilleure mise en forme, économie du dispositif de micro-martelage). En outre, avec les feuilles métalliques d'épaisseur supérieure à 0,010 millimètre, le préformage manuel de ces dernières est indispensable. Le mélange eutectique qui pourrait se former entre la feuille métallique et la poudre métallique aurait pour effet de faire fondre ladite feuille essentiellement avec des feuilles d'épaisseur inférieure à 0,010 mm. L'utilisation d'un mélange réfractaire à l'intérieur de la chape désolidarisée du maitremodèle a pour effet de rigidifier ladite chape d'une part pour la manipuler sans la déformer et d'autre part pour servir de support de fusion. Le mélange réfractaire est préparé en moins d'une minute et est disposé à l'intérieur de la chape avec un simple pinceau. La feuille métallique utilisée sert essentiellement - d'isolant mécanique par rapport au support lors du montage de la poudre; - de surface lisse de contact par rapport au moignon de la dent à restaurer; - d'isolant mécanique par rapport au revêtement réfractaire qui pourrait pénétrer dans les interstices de la poudre si la feuille n'existait pas; - de support de montage à la poudre métallique et d'isolant mécanique par rapport à cette dernière qui pourrait pénétrer dans les porosités du support lors de sa formation sous l'effet de la source de chaleur appropriée. Dans le cas de l'utilisation de poudres d'alliages non-précieux (nickelchrome ou chrome-cobalt par exemple), une poudre métallique compatible,selon le phénomène d'attraction atomique, avec au moins l'un des constituants de l'alliage métallique, peut être mélangée au produit réfractaire (meilleure tenue des particules métalliques lors de la formation de la chape). La feuille métallique, mise en forme sur le modèle de moignon, peut être recouverte d'un film de substance adhésive calcinable apte à fixer, avant le montage de la chape sus-jacente proprement dite, une pellicule de poudre métallique du type de celle utilisée pour réaliser ladite chape. Cette opération permet de créer une surface rugueuse qui favorise le montage de la poudre métallique pâteuse (meilleur maintien) sur la feuille métallique. Le mélange pâteux en question comprend la poudre métallique et un liant liquide (adhésif en suspension dans un solvant). Le liant liquide utilisé est réalisé avantageusement à partir d'un mélange de polyvinylpyrrolidone en poudre, d'eau, de méthanol et/ou d'acétone dans des proportions aptes à l'obtention, lorsqu'il est mélangé à la poudre d'alliages métalliques, d'un produit pâteux dont la consistance permet son montage sur la feuille métallique formée. Les proportions (en volume) préférées sont les suivantes - polyvinylpyrrolidone : 20 à 40% - eau : 20 à 35% - méthanol : 20 à 35% - acétone : 20 à 35% L'eau agit comme ralentisseur d'évaporation et l'acètone (et/ou le méthanol) comme accélérateur d'évaporation. Le mélange a été défini pour tenir compte d'une consistance adaptée à la facilité de montage pendant toute la durée du travail et d'évaporation en fin de montage (séchage sous l'effet d'une source de chaleur appropriée). La chape sus-jacente peut être réalisée à partir de deux alliages métalliques en poudre de points de fusion différents. Les deux alliages peuvent être : - soit mélangés en même temps au même liant pour constituer un seul mélange pâteux; - soit mélangés séparément au même liant pour constituer deux mélanges pâteux qui seront appliqués en couches superposées, celle de point de fusion le plus élevé en premier. La couche de métal de base, qui possède le point de fusion le plus élevé, peut également être placée entre des couches de métal d'apport de point de fusion le plus bas. Lors de la fusion il y a interpénétration, par capillarité et par attirance atomique, des deux couches externes en fusion dans la masse de métal de base. Selon une variante de l'invention, dans le cas de l'utilisation d'alliages non-précieux, l'alliage de point de fusion le plus bas est du nickel-chrome et celui de point de fusion le plus élevé du chrome-cobalt; le premier ayant par exemple un point de fusion de l'ordre de 1100 C et le second de 1200 C. La feuille de métal utilisée peut être dans ce cas du platine. La composition de ces divers alliages, qui sont du type utilisé en prothèse dentaire, est par exemple - pour le nickel-chrome : 70 à 75% de nickel pour 25 à 30% de chrome; - pour le chrome-cobalt : 25 à 30% de chrome pour 70 à 75% de cobalt. La proportion de ces divers alliages dans la composition finale est par exemple de 15 à 30% de nickel-chrome (qui constitue le métal d'apport) pour 70 à 85% de chrome-cobalt (qui constitue le métal de base). Le métal obtenu après fusion comporte un taux de nickel inférieur à 15% donc en dessous du seuil de toxicité. Dans le cas de l'utilisation de ces alliages, la poudre métallique mélangée à la poudre réfractaire (qui peut être de l'alumine pure) est par exemple du nickel. Dans le cas d'une autre variante de l'invention, dans le cas de l'utilisation d'alliages semi-précieux, les alliages utilisés peuvent être à base de palladium et d'or dans des proportions variables afin d'obtenir des alliages de points de fusion différents comme par exemple 1100 "C pour l'alliage le moins dosé en palladium et 1300 C pour celui le plus dosé en palladium et de granulomètrie comprise par exemple entre 0,02 et 0,06 rtin. Des alliages de granulomètries différentes peuvent également être utilisés pour réaliser la même chape. Dans ce cas l'alliage de granulomètrie la plus petite correspond au point de fusion le plus bas et constitue le métal d'apport dont les particules en fusion vont souder les particules de l'autre alliage. Les soudures peuvent être réalisées à partir d'un alliage de même nature davantage dosé en or. D'une manière plus large, la granulomètrie des poudres métalliques peut être avantageusement comprise entre 0,01 et 0,1 mn. Dans les divers alliages métalliques pouvant être utilisés en poudre - le palladium intervient dans la rigidité et pour accroître le point de fusion; - l'argent peut intervenir pour faciliter la liaison et le platine pour élever le point de fusion; - le chrome intervient pour la rigidité, le bore peut intervenir pour abaisser le point de fusion, le cuivre pour la dureté et le silicium comme désoxydant. La liaison (affinité) entre les diverses particules des métaux utilisés fait intervenir les phénomènes liés - à l'attraction des particules de point de fusion le plus élevé par rapport aux particules de point de fusion le plus bas; - à la capillarité de l'alliage en fusion dans les cavités de l'alliage non fondu; - à l'adsorption et à la tension de surface des particules métalliques; - aux différentes granulomètries des particules en présence. Le phénomène de rétraction de la chape lors de sa formation est ainsi éliminé. L'alumine utilisée comme poudre réfractaire a également un pouvoir désoxydant. I1 est également possible de recouvrir la chape obtenue, dans le cas de l'utilisation d'alliages métalliques non-précieux, d'une couche de métal ou d'alliage précieux (ou semi-précieux). Pour diminuer le phénomène d'oxydation inhérent à toute fusion de poudres métalliques (principalement non-précieuses), le cycle de fusion peut s'effectuer sous atmosphère désoxydante. La feuille métallique utilisée peut avoir avantageusement une épaisseur inférieure à 0,01 mm. En particulier une feuille de 0,005 mm se forme sur le moignon en moins d'une minute avec un simple pinceau et la substance adhésive est indispensable dans ce cas. Les chapes métalliques obtenues peuvent être associées à des éléments intermèdiaires métalliques a) par soudure électrique par points directement en position sur le maîtremodèle; b) par apport d'un mélange pâteux de poudres métalliques, du type précédent mais de point de fusion inférieur, de manière à donner auxdits éléments intermèdiaires la forme finale désirée et pour assurer, par fusion, les liaisons intersticielles; c) par l'action d'une source de chaleur appropriée sur l'ensemble ainsi obtenu, désolidarisé du maitre-modèle, jusqu'à la fusion du mélange pâteux de poudres métalliques utilisé. Le liant utilisé avec le produit réfractaire (alumine pure par exemple) peut être du meme type que celui utilisé avec les poudres métalliques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes essentiellement dans - la nature des matériaux utilisés; - les températures de fusion, les granulomètries, les compositions et les pourcentages des alliages métalliques entrant dans la composition de la chape; - les épaisseurs et la nature des feuilles métalliques utilisées; - les sources de chaleur utilises (bec-bunsen, chalumeau, four calorifique à résistance, à induction, à rayonnement infrarouge...); et l'étendre à d'autres applications; sans pour celà sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication d'armatures métalliques pour prothèses dentaires - du genre comportant des chapes métalliques, recouvertes ou non de résine ou de céramique, destinées à être scellées en bouche directement sur le moignon de la ou des dents à restaurer, contigues ou indépendantes, reliées ou non par des éléments intermèdiaires également métalliques;; - mettant en oeuvre pour la réalisation desdites chapes directement sur le maître-modèle, généralement en plâtre, obtenu à partir de l'empreinte maxillaire ou mandibulaire de la mâchoire du patient, autrement dit sans nécessiter le passage par un duplicata en matériau réfractaire, d'abord une opération de formage d'une feuille métallique de faible épaisseur sur le modèle du moignon de la dent à restaurer et ensuite une opération de frittage et/ou de fusion de poudres métalliques, précieuses, semi-précieuses ou non-précieuses, recouvrant ladite feuille métallique, sous l'effet d'une source de chaleur appropriée; caractérisé en ce qu il consiste essentiellement - à recouvrir directement le moignon du maître-modèle correspondant à la dent à restaurer, d'un film de substance adhésive qui a la propriété d'une part de tenir plaquée sur ledit moignon la feuille métallique lors de sa mise en forme et d'autre part de se volatiliser sous l'effet d'une source de chaleur de manière à permettre la désolidarisation de la feuille métallique, surmontée de la poudre métallique, dudit moignon et ce avant l'opération de transformation de la chape proprement dite sous l'effet d'une source de chaleur appropriée;; - à utiliser, pour recouvrir ledit modèle de moignon, lui même recouvert dudit film de substance adhésive, une feuille métallique dont le point de fusion est supérieur à celui de fusion des particules métalliques de la poudre métallique destinées à fondre lors de l'opération de transformation de la chape sous l'effet de la source de chaleur appropriée et qui a la propriété de ne pas former, à la température de transformation de ladite chape, un mélange eutectique avec un ou plusieurs des constituants métalliques de ladite poudre métallique;; - à utiliser, pour recouvrir ladite feuille métallique mise en forme sur ledit modèle de moignon, une poudre métallique dont une partie des particules métalliques ont la propriété de fondre à la température de transformation de la chape proprement dite de manière d'une part à souder entre elles l'autre partie des particules métalliques qui n'ont pas fondu à ladite température et d'autre part à souder la chape sus-jacente en cours de formation à la chape sous-jacente constituée par la feuille métallique mise en forme sur ledit modèle de moignon; - à recouvrir l'intérieur de la feuille métallique, désolidarisée du maître modèle et recouverte de la poudre métallique, avant de soumettre ledit ensemble à l'effet de la source de chaleur appropriée, d'un mélange pâteux obtenu à partir d'un produit réfractaire en poudre et d'un liant liquide;; - à soumettre enfin l'ensemble constitué par la feuille métallique, recouverte de poudre métallique à l'extérieur et de produit réfractaire à l'intérieur, à l'action de la source de chaleur appropriée de manière à obtenir une chape composite monolithique constituée par la couche de poudre métallique sus-jacente solidarisée à la feuille métallique sous-jacente; - à éliminer, après réalisation de la chape composite, la couche de produit réfractaire qu'elle contient. 2- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille métallique, mise en forme sur le modèle de moignon, est recouverte d'un film de substance adhésive calcinable apte à fixer, avant le montage de la chape sus-jacente proprement dite, une pellicule de poudre métallique du type de celle utilisée pour réaliser ladite chape sus-jacente. 3- Procédé, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la chape sus-jacente est réalisée à partir d'un mélange pâteux comprenant la poudre métallique et un liant liquide. 4- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que la chape sus-jacente est réalisée à partir de deux alliages métalliques en poudre de points de fusion différents. 5- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille métallique a une épaisseur inférieure à 0,01 millimètre. 6- Procédé, selon la revendication 1 ou la revendication 5, caractérisé en ce que la feuille métallique est à base de palladium. 7- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 et 4, caractérisé en ce que la poudre a une granulomètrie comprise entre 0,01 et 0,1 millimètre. 8- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 et 7, caractérisé en ce que les alliages métalliques en poudre utilisés sont à base de palladium et d'or. 9- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1,3,4 et 8, caractérisé en ce que le liant liquide utilisé est réalisé à partir d'un mélange de polyvinylpirrolidone en poudre, d'eau, de méthanol et/ou d'acétone dans des proportions aptes à l'obtention, lorsqu'il est mélangé aux poudres métalliques, d'un produit pâteux dont la consistance permet son montage sur la feuille métallique mise en forme sur le modèle de moignon. 10- Procédé, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chapes métalliques obtenues sont associées à des éléments intermèdiaires métalliques a) par soudure électrique par points directement sur le mattre-modèle; b) par apport d'un mélange pâteux de poudres métalliques, du type précédent mais de point de fusion inférieur, de manière à donner auxdits éléments intermèdiaires la forme finale désirée et pour assurer, par fusion, les liaisons intersticielles; c) par l'action d'une source de chaleur appropriée sur l'ensemble ainsi obtenu, désolidarisé du maitre-modèle, jusqu'à la fusion du mélange pâteux de poudres métalliques utilisé.