Brevet FR3019461A1 — publié le 20151009

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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°. 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. 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. 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). 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. 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. 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. REVENDICATIONS1 / 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, 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. 2/ Préforme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les résines présentes à l'interface entre l'infrastructure et la suprastructure sont identiques ou compatibles et la suprastructure adhère directement sur la surface de l'infrastructure. 3/ Préforme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les résines présentes à l'interface entre l'infrastructure et la suprastructure ne sont pas identiques ou pas compatibles et la suprastructure adhère sur la surface de l'infrastructure par le biais d'une couche adhésive appliquée entre les deux surfaces. 4/ Préforme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la résine est choisie dans le groupe comprenant PMMA, TEGDMA, BISGMA, BDMA, HDDMA, UDMA, époxy et vinylester, PEEK (polyether, ether cétone). 5/ Préforme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur de la suprastructure représente entre 50 et 70% de l'épaisseur de la préforme. 6/ Préforme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la suprastructure, et le cas échéant dans l'infrastructure comprend des charges choisies dans le groupe comprenant des charges microniques ou nanométriques de silice, quartz, verre céramique, d'oxyde métallique, d'éléments radio opaque (YbF3). 7/ Préforme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les tissus sont composés de fibres longues telles que les fibres choisies notamment dans le groupe comprenant les fibres de verre, silice (quartz ou polyéthylène).358/ Préforme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle 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°. 9/ Préforme selon la revendication précédentes, caractérisée en ce que toute ou partie des tissus présentant en outre 50% des fibres orientées dans le sens chaine et 50% des fibres orientées dans le sens trame par rapport au nombre totale de fibres. 10/ Préforme selon la revendication 9, caractérisée en ce que tous les tissus présentent en outre 50% des fibres orientées dans le sens chaine et 50% des fibres orientées dans le sens trame par rapport au nombre totale de fibres. 11/ Préforme selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle contient des séries de tissus alternant 4 tissus présentant 50% des fibres orientées dans le sens chaine et 50% de fibres orientées dans le sens trame par rapport au nombre total de fibres, puis 1 tissu dont la quasi-totalité des fibres sont orientées dans le sens chaine. 12/ Procédé de fabrication d'une préforme en matériau composite réticulé destinée à l'usinage de couronnes ou bridges, en particulier par CFAO selon lequel : - on prépare des bobines de 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°, les tissus présentant en outre 50% des fibres orientées dans le sens chaine et 50% des fibres orientées dans le sens trame par rapport au nombre total de fibres, - on stocke autant de bobines de tissu que de couches de tissu nécessaires à l'obtention de l'épaisseur souhaitée de l'infrastructure, - 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. 13/ Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on intercale entre les tissus, un tissu dont la quasi-totalité des fibres sont orientées dans le sens chaine.35