Brevet FR2735696A1 — publié le 19961227

APPAREILS ORTHODONTIOUES REVETUS D'OXYDE AYANT UN COEFFICIENT DE FROTTEMENT REDUIT La présente invention concerne des appareils orthodontiques, et plus particulièrement des appareils orthodontiques revêtus d'oxyde ayant un coefficient de frottement réduit. Dans le cas de certains types d'appareils orthodontiques tels que les fils d'arcade ou les bandes de fixation de fils d'arcade formant joint torique, il est souhaitable que l'appareil présente un coefficient de frottement relativement faible. Des études ont montré que certains des alliages utilisés tout récemment en orthodontie, tels que le Ni-Ti et le titane bêta 3 (qui est un alliage de titane et de molybdène commercialisé par Ormco Corp sous la marque commerciale "TMA") présentent généralement des coefficients de frottement plus élevés que l'acier inoxydable, qui avait été auparavant le matériau le plus utilisé pour les fils d'arcade et les supports. Du fait que certains des récents matériaux possèdent d'autres propriétés physiques souhaitables, des techniques pour réduire leur coefficient de frottement ont été explorées. Par exemple, le TMA est utile dans de nombreux appareils orthodontiques en raison de sa détente élevée, de ses niveaux de force allant de bas à moyen, de sa bonne formabilité, de sa soudabilité et de l'absence de nickel qui en font un matériau biocompatible souhaitable pour des utilisations orthodontiques. Une des techniques explorées pour réduire le coefficient de frottement du TMA est l'implantation ionique. Des produits tels que les fils d'arcade, fabriqués en TMA et traités par implantation par faisceau d'ions pour former un revêtement de surface au nitrure de titane, ont été commercialisés par Ormco Corporation sous le nom commercial "Low Friction TMA" (TMA à faible frottement). Alors que la technique d'implantation ionique pour former des revêtements au nitrure ont montré des résultats acceptables, il est nécessaire de trouver d'autres procédés et appareils orthodontiques ayant différents traitements de surface, tout en réduisant leur coefficient de frottement et sans affecter en contrepartie les propriétés mécaniques souhaitables du matériau de l'appareil sous-jacent. Dans ses aspects les plus vastes, la présente invention s'oriente vers un appareil orthodontique constitué d'un matériau sélectionné dans les alliages à base de titane, les alliages à base de zirconium, les matières plastiques, les matériaux élastomères, dans lesquels au moins une surface extérieure de l'appareil orthodontique est revêtue d'un oxyde afin de réduire le coefficient de frottement de cette surface revêtue. En outre, l'invention comprend des procédés destinés à réduire le coefficient de frottement des appareils orthodontiques fabriqués à partir d'un des matériaux référencés ci-dessus au moyen de la formation d'un revêtement d'oxyde sur au moins une surface extérieure de l'appareil. Le revêtement d'oxyde peut être formé par anodisation, implantation par faisceau d'ions, revêtement au plasma ou revêtement par pulvérisation, en fonction du substrat spécifique de l'appareil orthodontique. Tel qu'utilisé ici, le terme "formation" a le sens de (1) formation in situ d'un oxyde sur la surface de l'appareil, comme cela se produit en cas d'anodisation ou d'exposition à l'oxygène; et (2) d'application d'un revêtement d'oxyde sur une surface de l'appareil. Les appareils orthodontiques de la présente invention peuvent être des fils d'arcade ou des joints toriques élastomères tels que ceux utilisés pour retenir un fil d'arcade dans la fente du fil d'arcade d'un support. Plus particulièrement, les alliages à base de titane, les alliages à base de zirconium, les matières plastiques, y compris le polycarbonate peuvent être utilisés. Les joints toriques sont typiquement constitués d'un matériau élastomère tel que le polyuréthanne. Lorsque l'appareil est constitué d'un alliage à base de titane, le revêtement d'oxyde comprend un oxyde métallique tel que l'oxyde de titane. Lorsque l'appareil est constitué d'un alliage à base de zirconium, l'oxyde métallique comprend un oxyde de zirconium. De préférence, le revêtement d'oxyde est formé sur les appareils orthodontiques métalliques au moyen de l'anodisation (connue également sous le nom de revêtement anodique) qui est un traitement électrolytique qui provoque la formation d'un film d'oxyde relativement stable et lourd sur la surface du métal qui est anodisé. L'anodisation est un type de procédé électrochimique, utilisant typiquement de l'acide sulfurique, oxalique ou chromique comme électrolyte primaire. En plaçant l'appareil orthodontique métallique dans un bain électrolytique, l'appareil agit comme l'anode dans le procédé électrochimique et le film d'oxyde se forme sur les surfaces exposées de celui-ci. Le revêtement d'oxyde résultant présente un coefficient de frottement réduit. Typiquement, le coefficient de frottement souhaité pour la surface revêtue est compris dans la gamme allant de 0,05 à 0,3, et de manière plus préférée dans la gamme allant de 0,1 à 0,2, comme mesuré par rapport à 300 séries d'acier inoxydable par des procédés de test de coefficient de frottement standard. Comme autre procédé à la place de l'anodisation, on peut utiliser l'implantation par faisceau d'ions pour former de manière efficace un revêtement d'oxyde sur une ou plusieurs surfaces extérieures de l'appareil. Dans l'implantation par faisceau d'ions, un flux des ions souhaités bombarde la surface exposée de l'appareil et place une partie de celle-ci sur un niveau atomique permettant de déposer un revêtement d'oxyde souhaité ou une couche superficielle. Cette technique est particulièrement utile en relation avec la formation d'une couche d'oxyde sur les matériaux plastiques ou élastomères. Des ions appropriés pour l'implantation par faisceau d'ions sont les oxydes d'aluminium, le dioxyde de silicium, l'oxygène, l'azote, le carbone ou d'autres éléments interstitiels. Comme avantage supplémentaire, le procédé de la présente invention peut être utilisé pour colorer de manière efficace les appareils orthodontiques. Par exemple, des fils d'arcade de différentes couleurs peuvent être fabriqués par anodisation. Ces caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront clairement aux spécialistes de l'art à la lecture de la description détaillée suivante. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, un film d'oxyde de titane est formé sur un substrat de titane (tel qu'un fil d'arcade) par anodisation. La couleur attribuée à l'appareil orthodontique peut varier selon l'épaisseur du revêtement d'oxyde. La raison en est que la lumière réfléchie sur la surface du film d'oxyde et la lumière déviée et réfléchie dans l'oxyde interfèrent l'une avec l'autre pour produire une couleur d'interférence. Par conséquent, la couleur est uniquement liée à l'épaisseur du film d'oxyde qui peut être contrôlée par des conditions de traitement; par exemple, l'oxydation dans l'air opposée à l'anodisation électrochimique, et l'anodisation dans des conditions variables. Plus particulièrement, le tableau 1 ci-dessous montre qu'en faisant varier la tension de l'électrolyte (V), l'épaisseur du film varie et la couleur d'interférence (c'est-à-dire la couleur apparente de l'appareil orthodontique) est modifiée. TABLEAU 1 Tension de Epaisseur du film Couleur l'électrolyte (V) (A) d'interférence 0 15 argent 2 25 argent 4 105 or clair 6 132 or clair 12 270 or 272 violet doré 24 364 bleu foncé 610 bleu clair Alors que l'invention a été décrite en référence aux exemples spécifiques, il sera apprécié des spécialistes de l'art que des variantes et des modifications soient apportées qui s'inscrivent dans le cadre de la présente invention telle qu'elle est définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Appareil orthodontique sélectionné à partir de fils d'arcade et de bandes de fixations de fils d'arcade formant joint torique et fabriqués dans un matériau choisi dans le groupe comprenant des alliages à base de Ti, des alliages à base de Zr, des matières platiques, et des matériaux élastomères, caractérisé en ce qu'il comprend: un revêtement d'oxyde sur une surface extérieure dudit appareil de telle sorte que le coefficient de frottement de ladite surface soit réduit. 2. Appareil orthodontique selon la revendication 1, dans lequel ledit appareil est un fil d'arcade. 3. Appareil orthodontique selon la revendication 1, dans lequel ledit appareil est un joint torique élastomère. 4. Appareil orthodontique selon la revendication 2, dans lequel ledit fil d'arcade est un fil d'arcade métallique. 5. Appareil orthodontique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit appareil est constitué d'un alliage à base de Ti. 6. Appareil orthodontique selon la revendication 5, dans lequel ledit revêtement d'oxyde comprend un oxyde métallique. 7. Appareil orthodontique selon la revendication 6, dans lequel ledit oxyde métallique comprend un oxyde de Ti. 8. Appareil orthodontique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit appareil est constitué d'un alliage à base de Zr. 9. Appareil orthodontique selon la revendication 8, dans lequel ledit revêtement d'oxyde comprend un oxyde métallique. 10. Appareil orthodontique selon la revendication 9, dans lequel ledit revêtement d'oxyde comprend un oxyde de Zr. 11. Appareil orthodontique selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel ledit revêtement d'oxyde attribue une couleur souhaitée à ladite surface. 12. Appareil orthodontique selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel ladite surface revêtue d'oxyde a un coefficient de frottement compris dans la gamme allant de 0,05 à 0,3 environ tel que mesuré par rapport à 300 séries d'acier inoxydable. 13. Appareil orthodontique selon la revendication 12, dans lequel ledit coefficient de frottement est compris dans la gamme allant de 0,1 à 0,2. 14. Procédé pour réduire le coefficient de frottement d'au moins une surface extérieure d'un appareil orthodontique sélectionné à partir de fils d'arcade et de bandes de fixation de fils d'arcade formant joint torique et constitué d'un matériau choisi dans le groupe comprenant des alliages à base de Ti, des alliages à base de Zr, des matières plastiques et des matériaux élastomères, ledit procédé comprenant l'étape consistant à: former un revêtement d'oxyde sur ladite surface extérieure dudit appareil orthodontique. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel ledit revêtement d'oxyde est formé par un procédé choisi entre l'anodisation, l'implantation par faisceau d'ions, le revêtement au plasma et le revêtement par pulvérisation. 16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel ledit revêtement d'oxyde comprend un oxyde métallique. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel ledit appareil orthodontique est constitué d'un alliage à base de Ti. 18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ledit oxyde métallique comprend un oxyde de Ti. 19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel ledit appareil orthodontique est constitué d'un alliage à base de Zr. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ledit oxyde métallique comprend un oxyde de Zr. 21. Procédé selon la revendication 15, dans lequel ledit revêtement est formé par anodisation. 22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel ladite étape d'anodisation fournit une couleur souhaitée à ladite surface revêtue dudit appareil.