METHOD AND APPARATUS FOR THE POLYMERIZATION OF RESINS

Abstract: Method for the polymerisation of resins 1 in a mould 2, subjected to microwaves produced by a magnetron 3 and directed by a waveguide 4 ending in an antenna 5 with a radiating surface, whose walls 6 are solid, as well as an apparatus for implementing this method. <IMAGE>

Description: PROCEDE DE POLYMERISATION DE RESINES ET INSTAL LATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. L'invention a pour objet un procédé de polymérisation de résines dans un moule, notamment dans un mouffle pour la fabrication de prothèses dentaires, soumis à des micro-ondes engendrées par au moins un magnétron et dirigées par au moins un guide d'ondes se terminant par une antenne à surface rayonnante. On connaît actuellement un procédé de polymérisation de résines suivant lequel on utilise des moules métalliques que l'on soumet, dans un four, à des microondes , ces moules étant percés d'ouvertures permettant le rayonnement des micro-ondes à l'intérieur des moules. Ce procédé connu présente plusieurs inconvénients dont les principaux sont, d'une part, le mauvais rendement du magnétron puisqu'une partie importante des micro-ondes émises sont réfléchies par les parois métalliques des moules et, d'autre part, la difficulté de bien localiser, répartir et choisir les dimensions des ouvertures pour obtenir un échauffement homogène du contenu des moules, ces ouvertures variant en outre en fonction des quantités ou natures des résines à polymériser. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un procédé qui permet l'utilisation d'un seul moule, de construction beaucoup plus simple que celle des moules connus, pouvant assurer un échauffement homogène des résines à polymériser, quels que soient les objets à mouler ainsi que la quantité et la nature de la résine utilisée. A cet effet, suivant l'invention, on utilise un moule dont les parois sont pleines. Suivant une forme de réalisation de l'invention, on utilise un moule dont les parois sont réalisées en un matériau pouvant être traversé par les micro-ondes, l'antenne à surface rayonnante étant disposée à l'extérieur du moule. Suivant un autre mode de réalisation de l'inven tion, on utilise un moule dont les parois sont réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes, l'antenne à surface rayonnante étant disposée à l'intérieur du moule. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, on asservit le magnétron aux informations procurées par une sonde thermique logée dans une masse de résine de référence qui est localisée, d'une part,soit à l'intérieur du moule, soit à l'extérieur de celui-ci, lorsque les parois dudit moule sont réalisées en un matériau pouvant être traversé par les micro-ondes, et d'autre part, à l'intérieur du moule quand les parois de celui-ci sont réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé susdit. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs , des formes de réalisations particulières de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue schématique, en élévation et partiellement en coupe, illustrant le procédé et l'installation suivant l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 et illustrent des variantes du procédé et de l'installation montrés à ladite figure 1. La figure 4 est une vue en perspective montrant les éléments constituant un mouffle suivant l'invention, ces éléments étant représentés non assemblés. La figure 5 est une vue en coupe du mouffle illustré à la figure 4, les éléments qui le constituent étant assemblés. Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues. Le procédé suivant l'invention et illustré aux dessins est destiné à la polymérisation de résines 1 dans un moule 2, notamment dans un mouffle pour la fabrication de prothèses dentaires, soumis à des micro-ondes engendrées par un magnétron 3 et dirigées par un guide d'ondes 4 se terminant par une antenne à surface rayonnante 5. Suivant ce procédé, on utilise des moules 2 dont les parois 6 sont pleines. Ces parois sont soit, comme montré à la figure 1, réalisées en un matériau pouvant être traversé par les micro-ondes, l'antenne à surface rayonnante 5 étant alors disposée à l'extérieur du moule, soit comme montré à la figure 2, réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes, l'antenne 5 étant, dans ce cas,disposée dans le moule 2. Etant donné que la température obtenue dans la résine à polymériser est influencée par des paramètres tels que poids de résine mise à polymériser, conductibilite ther attique des matériaux separant la résine du milieu extérieur et, dans le cas ot le moule est soumis aux micro-ondes à l'inté- rieur du four, masse d'eau de protection introduite dans le four, pour éviter des surchauffes ainsi que débit du ventilateur du four, le procédé suivant l'invention prévoit d'asservir le magnétron 3 pour tenir compte ae ces paramètres, Cet asservissement est obtenu en disposant à l'intérieur du moule une masse de résine de référence 7, en plaçant dans cette masse une sonde thermique b ( voir figure 3) qui transmet des informiations auxquelles répond le magnétron 3 . Dans le cas o un asservissement moins précis est suffisant, et que l'antenne à surface rayonnante 5 est située en déhors du moule 2, la masse de résine de référence 7 et la sonde 8 qui y est noyée peuvent être placées à l1exté- rieur du moule. Cette façon de faire permet de simplifier la fabrication et l'utilisation dudit moule, car il ne faut pas y prévoir d'ouverture pour le passage des connexions électriques, ni le logement de la masse 7 dans la nasse de mise en mouffle 12. Pour éviter des concentrations localisées et fixes d'ondes stationnaires dans le moule, on module avantageusement la fréquence des micro-ondes. Lorsque la polymérisation de résine s' effectue dans le but d'obtenir des prothèses dentaires, on utilise un mouffle 2 , réalisé par exemple, comme montré aux figures 1 à 3 , en deux pièces creuses 9 et 10. On dispose dans la pièce 9 la maquette en cire de la prothese placée sur son plâtre 11 et on l'immobilise à l'aide d'une masse de mise en mouffle 12 disposée dans les pièces 9 et 10 et qui peut être traversée par les micro-ondes, qui présente une bonne conductibilité thermique permettant la dissipation de la chaleur engendrée par la réaction exothermique qu'est la polymérisation et ce, afin d'éviter l'ébullition locale du monomère de la résine qui rendrait poreuse la masse de résine polymérisée, tout en ayant une finesse de grain et une résistance mécanique convenables. Après avoir laissé cette masse 12 durcir, on soumet le mouffle 2 aux micro-ondes pendant un temps suffisant pour faire fondre la cire de la maquette. On ouvre alors le mouffle et on débarasse la masse 12 de la cire fondue, cette masse étant ébouillantée ainsi que le plâtre 11 de la maquette. Pour éviter que de l'eau présente dans le plâtre et dans la masse 12 augmente, en cours de polymérisation et sous l'action des micro-ondes, leur température, il est important de sècher ce plâtre et cette masse par exemple en soumettant le mouffle ouvert aux micro-ondes. Afin de réduire le volume du plâtre de mise en mouffle et par là même éviter les inconvénients inhérents aux volumes importants de plâtre, il est intéressant d'utiliser un élément, réalisé en un matériau bon conducteur thermique pouvant être traversé par les micro-ondes, prenant dans le mouffle une partie de la place normalement prise par la masse de mise en mouffle 12. Après séchage et refroidissement du moule, les parois de la cavité, formée par la fonte de la cire de la maquette, sont enduites d'une matière pouvant être traversée par les micro-ondes empêchant la résine d'adhérer au plâtre 11 et à la masse 12. On bourre ou on injecte ensuite dans cette cavité de la résine 1 préparée, on ferme le mouffle pour le soumettre aux micro-ondes et on démouf f le enfin la prothèse après refroidissement dudit mouffle. Dans le cas où la masse de résine de référence 7 est logée à l'intérieur du moule, on prévoit un logement pour cette masse 7 dans la masse de mise en mouffle 12, ce logement étant situé le plus près possible de la cavité précitée dans laquelle est bourrée la résine. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé susdit comprend, comme montré aux figures 1 et 3 , un four à micro-ondes 13 et un moule ou mouffle 2 dont les parois peuvent être traversées par les microondes générées par le magnétron 3 d- four. Ce moule ou mouffle 2 est avantageusement constitué, comme montré aux figures 4 et 5 , de quatre pièces 14,15,16 et 17 à parois pleines, les pièces 14 et 17, qui sont identiques et donc inter changeables, constituant les deux couvercles inférieur et supérieur du mouffle tandis que les pièces 15 et 16 , qui sont creuses et superposables constituent les parois latérales du mouffle, des moyens 18 étant prévus pour réaliser l'assemblage des quatre pièces susdites Celles-ci sont en forme de disques de diamètres sensiblement égaux, les disques constituant les pièces 15 et 16 étant évidés dans leur partie centrale afin de former des ld > gements 19' et 20' , en forme de troncs de pyramide, qui communiquent entre eux, lorsque les pièces 15 et 16 sont superposées, par leur grande base. Les moyens d'assemblage 18 sont constitués , d'une part, par trois boulons 19, décalés de 120 l'un par rapport à 11 autre, dont les tètes 20 s'engagent dans des évidements correspondants 21 rEalisés à la périphérie et sur toute l'épaisseur des pièces 14 et 17 interchangeables, des ouvertures 22 étant prévues dans les pièces 15 et 16 pour livrer passage aux tiges 23 des boulons 19, le serrage des deux pièces 15 et 16 l'une sur l'autre étant assuré parles écrous 24 et rondelles 25 des boulons et, d'autre part, par deux séries de trois boulons 26 et 27 décalés de 120 l'un par rapport a l'autre et de 600 par rapport aux boulons 19. Les tetes 28 des boulons 26 et 27 sont logées dans des évidements 29 réalisés la périphérie des pièces 14 et 17 sur une partie de l'épaisseur de ces dernières. Ces piè- ces 14 et 17 présentent des ouvertures 30 pour le passage des tiges 31 des boulons 26 et 27 tandis que les pièces 15 et 16 présentent respectivement les écrous 32 et 33 qui y sont noyés, les boulons 26 permettant donc de fixer la pièce 14 a la pièce 15 tandis que les boulons 27 assurent l'assemblage de la pièce 17 à la pièce 16. Pour faciliter l'alignement des pièces 15 et 16, les portions 34 des tiges 23 des boulons 19 ainsi que les ouvertures 22 réalisées dans la pièce 16 sont avantageusement coniques. Pour éviter les arcs électriques entre les parois du four et les parties métalliques (boulons) du mouffle, l'installation comprend un support 35 de mouffle qui est constitué par un cylindre creux, réalisé en un matériau se laissant traverser par les micro-ondes, dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre des pièces 15 et 16, la pièce 15 présentant une saillie annulaire 36 limitant le déplacement du mouffle 2 à l'intérieur du support 35. Ce support 35 présente également une saillie annulaire interne 46. La distance qui sépare la face 47 de cette saillie 46 de la face 48 du support 35 est supérieure à la distance séparant la face 49 de la saillie 36 susdite de la face 50 du couvercle 17 du mouffle, ce qui permet, lors du démoulage, après avoir enlevé le couvercle 14 et exercé une pression sur la masse de mise en mouffle, de retenir dans le support 35 l'ensemble constitué par la partie 16 du mouffle, le couvercle 15 et toute la masse de mise en mouffle. Après enlèvement de la partie 15 du moule, on tourne le support 35 pour que sa cavité 51 soit tournée vers le haut, on dépose dans le support l'ensemble susdit FDur que le couvercle 17 soit dirige vers le haut, on enlève ce couvercle et on chasse alors la masse de mise en mouffle qui tombe à l'intérieur du support. L'installation suivant l'invention et- illustrée a la figure 2 comprend un moule ou mouffle 2 constitué par exemple des deux pièces 9 et 10 susdites qui sont réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes tmi ses par un magnétron 3 extérieur au mouffle et amont l'antenne à surface rayonnante 5 est fixée à la pièce 9 ou 10 et reliée au magnétron par le guide d'ondes 4. Cette installation présente l'avangage de pouvoir connecter plusieurs mouffles au même magnétron a l'aide d'autant de guides d'ondes 4 qu'il y a de mouffles. Les parois internes 37 et 38 du mouffle présentent avantageusement des facettes orientées pour réfléchir les micro-ondes dans toutes les directions, tandis que les parois internes 39 et 40 sont lisses pour mermettre le dégagement aisé de la masse de mise en mouffle 12. L'ouverture de l'antenne à surface rayonnante 5 est obturée, pour empêcher que la masse de mise en mouffle y pénètre, par une couche de matériau 46 laissant passer les micro-ondes. L'assemblage des pièces 9 et 10 est réalisé grâce à une bride 41, un ressort de bride 42 et une vis de pression 43. Pour l'asservissement du magnétron aux informations fournies par la sonde 8 susdite, l'installation comprend, comme montré à la figure 3, un amplificateur 44 des signaux émis par la sonde et un processeur 45 de régulation du magnétron. Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées a ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet. On pourrait notamment disposer directement, c'est-à-dire sans faire appel à une masse de résine de référence 7 , la sonde thermique 8 soit à l'intérieur du mouffle, soit à l'extérieur de ce dernier.

Claims: REVENDICATIONS 1) Procédé de polymérisation de résines (1) dans un moule (2) , notamment dans un mouffle pour la fabrication de prothèses dentaires, soumis à des micro-ondes engendrées par au moins un magnétron (3) et dirigées par au moins un guide d'ondes (4) se terminant par une antenne à surface rayonnante (5) , caractérisé en ce qu'on utilise un moule dont les parois (6) sont pleines. 2) Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'on utilise un moule (2) dont les parois (6) sont réalisées en un matériau pouvant être traversé par les micro-ondes, l'antenne à surface rayonnante (5) étant dosée a l'extérieur du moule. 3) Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'on utilise un moule (2) dont les parois (6) sont réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes, l'antenne à surface rayonnante (5) étant disposée à itintérieur du moule. 4) Procédé suivant l1une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce qu'on dispose a l'extérieur du moule (2) , de manière a ce qu'elle soit soumise aux micro-ondes, une sonde thermique et on asservit le magnétron (3) aux informations procurées par la sonde. 5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce qu'on dispose dans le moule (2) une sonde thermique (8) et on asservit le magnétron (3) aux informations procurées par la sonde. 6) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 5 , caractérisé en ce qu'on place la sonde thermique (8) dans une masse de résine de référence (7). 7) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 , caractérisé en ce que, lors de l'utilisation d'un mouffle (2) pour la fabrication d'une prothèse dentaire, on dispose la maquette en cire placée sur son plâtre (11) dans le mouffle et on immobilise cette dernière à l'aide d'une masse de mise en mouffle (12) pouvant être traversée par les micro-ondes, présentant une bonne conductibilité thermique, ainsi qu'une finesse de grain et une résistance mécanique convenables, on laisse durcir ladite masse, on soumet le mouffle (2) aux micro-ondes, on ouvre le mouffle, on débarrasse la masse de mise enmouffle (12) de la cire fondue, on ébouillante le plâtre (11) de la maquette et la masse de mise en mouffle (12), on soumet le mouffle ouvert aux micro-ondes pour sècher son contenu, on laisse refroidir le mouffle, on enduit les parois de la cavité à bourrer de résine d'une matière empêchant cette dernière d'adhérer au plâtre et à la masse de mise en mouf f le, on bourre cette cavité de résine préparée, on ferme le mouffle, on le soumet aux micro-ondes, on laisse alors refroidir le mouffle et on démouffle la prothèse. 8) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on prévoit, dans la masse de mise en mouffle (12), un logement pour recevoir une masse de résine (7) de référence thermique, on dispose cette masse dans son logement en même temps que lon bourre la cavité susdite de résine préparée et on immobilise la sonde thermique (8) dans ladite masse de résine de référence (7). 9) Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 8 , caractérisé en ce qu'on module la fréquence des micro-ondes pour éviter les concentrations localisées et fixes d'ondes stationnaires dans le moule. 10) Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 , et comprenant au moins un moule ou mouffle (2) , au moins un magnétron (3) et au moins un guide d'ondes (4) se terminant par une antenne à surface rayonnante (5) caractérisée en ce que le moule ou mouffle est constitué de quatre pièces ( 14,15,16 et 17) à parois pleines, deux couvercles inférieur et supérieur (14 et 17) et deux éléments creux (15 et 16) superposables constituant les parois latérales du mouffle7 des moyens (18) étant prévus pour l'assemblage de ces quatre pièces. 11) Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les quatre pièces ( 14, 15, 16 et 17) sont en forme de disques de diamètres sensiblement égaux, les disques constituant les deux éléments superposables (15 et 16) étant évidés dans leur partie centrale, afin de former des logements (19' et 20') en forme de troncs de pyramide, les moyens d'assemblage (18) comprenant au moins trois boulons (19) dont les tiges s'engagent dans des ouvertures ménagées à travers les disques parallèlement à leur axe et décalées de 1200 l'une par rapport à l'autre, ces quatre pièces étant réalisées en un matériau tel que résine synthétique, céramique, verre à haute résistance,pouvant être traversé par les micro-ondes, le mouffle (2) obtenu à partir desdites quatre pièces étant destiné à être utilisé dans une enceinte à parois réfléchissantes, dans laquelle est située au moins une antenne à surface rayonnante(5). 12) Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend un support (35) de mouffle destiné à écarter les parties métalliques de ce dernier des parois réfléchissantes susdites, ce support étant constitué par un cylindre creux dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètres des disques, des moyens (36) étant prévus pour limiter le déplacement du mouffle à l'intérieur du support. 13) Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les quatre pièces (14,15,16 et 17) sont réalisées en un matériau réfléchissant les micro-ondes, les pièces (14 et 17) formant les couvercles ayant leur face, destinée à être tournée vers l'intérieur du mouffle, qui présente des facettes orientées pour réfléchir les micro-ondes dans toutes les directions, au moins un des couvercles (14,17) comportant au moins une antenne à surface rayonnante (5) au niveau de la face destinée à être tournée vers l'intérieur du moule, les deux éléments superposables (15 et 16) présentant chacun un évidement (19' , 20') à paroi interne lisse. I4) Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une sonde thermique (8) et un système d'asservissement du magnétron aux informations fournies par la sonde, ledit système comprenant un processeur de régulation, avec éventuellement un amplificateur (44) des signaux émis par la sonde du magnétron (3). I5) Installation suivant la revendication 14, caractérisée en ce que, lorsque la sonde thermique (8) est située à l'intérieur du mouffle (2) , une des piè- ces (14,15,16,17) présentant une ouverture destinée à livrer passage aux connexions de la sonde.

Inventors: DE CLERCK, JEAN-PAUL HENRI
Applicants: DE CLERCK, JEAN-PAUL HENRI
Application year: 1986
Main classification: A61C13
IPC codes: A61C13