Ls46 zircomania du rêve à la réalité

Page 1

implantologie

ZIRCOMANIA : du rêve à la réalité Dr Catherine HO VAN TRUC - Dr Jean PERISSE

Après un article consacré aux protocoles de fabrication de

une déflexion permet d’éviter l’anastomose entre les diverses

la zircone, nous allons détailler ici les propriétés mécaniques

fissures et on constate une transformation au niveau des

et physico-chimiques de ce composant des prothèses den-

micro fissures assurant la protection de ces zones.

taires. En effet, depuis une vingtaine d’années, les prothèses dentaires ont évolué vers des infrastructures non métalliques, pour des raisons d’esthétisme et de biocompatibilité. Ces technologies modernes font l’objet de nombreuses présentations auprès des professionnels de santé et des patients. Comprendre et connaître les caractéristiques de ce matériau et ses modalités de fabrication, est un enjeu fondamental pour que les praticiens l’utilisent dans des conditions optimales.

E NTRONS

DANS LE VIF DU SUJET POUR ÉTUDIER

LES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DE LA ZIRCONE .

Il faut bien comprendre que ces propriétés dépendent principalement de la structure dense en micro grains et sans défauts de la zircone : pureté de la pièce, porosité, structure cristalline (proportion de phase tétragonale et monoclinique), caractéristiques géométriques, état de surface … En effet, la présence de micro-défauts de structure de 1 à 10μm peut influencer ces propriétés.

DE

QUELLES MESURES PARLE T-ON

?

Tout d’abord, la ténacité (voir graphique ci-dessous). C’est la résistance du matériau à la propagation d’une fissure. La ténacité de la zircone est corrélée à son comportement Rcurve. La phase métastable de la zircone (matériaux non stable en théorie, en raison d’une vitesse de transformation très faible) augmente sa résistance devant la propagation de fissure par un phénomène d’absorption des contraintes. Les cristaux maintenus artificiellement en phase quadratique grâce à l’Yttrium, profitent de l’apport d’énergie pour revenir en phase monoclinique.

Graphiques 1 et 2 : ténacité des matériaux à rupture fragile et des matériaux

Des mécanismes actifs se trouvant à l’arrière de la fissure

ductiles (ductibilité : aptitude d’un matériau à supporter une déformation per-

réduisent sa propagation. Par la différence de volume entre

manente sans rupture)

la phase monoclinique (vol supérieur de 3 à 5%) et la phase

La zircone est dix fois plus tenace que le verre pour une même force donnée.

quadratique, la fissure peu aussi se combler au fur et à mesure, par les déchets des grains libérés par la fracture ;

L S

N°46 -juin 10

14

(...)


implantologie

La ténacité d’un matériau se mesure d’après le coefficient

phique ci-dessous). Le traitement HIP, grâce à l’augmentation

Kic, soit : Kic=_b (yV_a) où _b = tension de fracture - y =

de sa densité, confère à la zircone une résistance presque

facteur géométrique - a = dimension du défaut.

doublée (1400 et 1600 MPa) par rapport à un frittage natu-

L’étude de la zircone soumise aux cycles de fatigues permet

rel. On observe des valeurs deux fois plus élevées pour la

de conclure à une sensibilité exponentielle à la propagation

zircone comparée à la céramique infiltrée et plus encore à

d’une fissure qui indique une extrême sensibilité du matériau

l’alumine. C’est grâce à cette résistance à la flexion très éle-

aux contraintes. Les prédictions à long terme varient énormé-

vée qu’il est envisageable de réaliser des pièces prothétiques

ment selon les hypothèses initiales de la taille des défauts.

de longues portée en zircone, conçues avec des sections de connexions réduites et donc plus esthétiques.

La dureté. Elle se définit comme étant la résistance d’un

En général, la résistance mécanique en flexion est précisée

matériau à la pénétration d’un autre corps plus dur que lui.

par le fabricant, mais sans indiquer les conditions des essais

La zircone HIP possède une grande dureté.

(flexion 3 points, 4 points, bi-axiale …). Il est pourtant essentiel de connaître ces conditions d’essais avant d’inter-

Parlons ensuite de la résistance à la flexion (voir gra-

préter les résultats. Notons que la résistance des matériaux à basse ténacité est limitée et liée à la taille du défaut. Module d’élasticité longitudinale : Module de Young (Loi de Hooke) (voir graphique ci-dessous). Au-delà d’une certaine force appliquée, appelée limite élastique, le matériau prend une déformation permanente. On dit qu’il est déformé plastiquement. Le module d’élasticité de la zircone autorise une déformation peu importante du matériau avant rupture (en élasticité).

Graphique 3 : résistance à la flexion des matériaux à rupture fragile et des matériaux ductiles

QUELQUES

PARAMÈTRES MODIFIANT LES

PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DE LA ZIRCONE

Les retouches après frittage sont considérées comme déstabilisantes. Il est préférable de limiter ces reprises et de les réaliser sous eau afin d’éviter l’échauffement local. Certains recommandent de recuire systématiquement la zircone à 1000°C après retouche. Les rectifications de surface peuvent réduire la résistance des pièces prothétiques. Chaque rayure serait une amorce partielle de fissure. (Kosmac and coll : étude du modèle de Weibull : probabilité à la rupture). Graphique 4 : élasticité des matériaux à rupture fragile et des matériaux ductiles

L S

N°46 -juin 10

15

(...)


implantologie

Le design de la pièce usinée doit éviter le plus possible

solubilité chimique en comparaison avec les autres

les angles vifs qui sont des zones de concentration de

céramiques. L’absence quasi-totale de phase vitreuse la rend

contraintes. Une épaisseur minimale de matière doit être

très résistante à la corrosion sous acide pendant des

observée (au minimum 0,5 mm dans la partie interne du

temps relativement courts (24h). La zircone n’est pas avide

pilier zircone et 1mm dans la partie émergente du pilier zir-

d’oxygène et résiste ainsi à l’oxydation.

cone. O. Etienne et S. Baixe recommandent une angulation

L’énergie électronique de l’oxyde de zirconium implique une

implant piliers inférieure à 39°. Certains fabricants ne vont pas au-delà de 15°, les risques de fractures étant trop important.

conductivité électrique, un électromagnétisme et la possibilité d’une polarité dans les prothèses. Par contre, le fait d’avoir des petits cristaux très homogénéisés induit une diffu-

Les conditions d’usinage. Une machine industrielle en cinq axes permettra un usinage fidèle au modèle, meilleur

sion électrique de peu d’amplitude.

qu’une machine à trois ou quatre axes. La quatrième géné-

COMMENT

ration de bridges dont l’armature est issue d’une seule et

Dans le milieu buccal, les matériaux sont soumis à des

unique pièce, grâce à un procédé de fraisage contrôlé par

charges statiques et dynamiques, ainsi qu’à une action chi-

ordinateur, offre une amélioration de la précision d’adapta-

mique qui modifient leur stabilité et leur résistance à long

tion.

terme. La dégradation de la zircone TZP est accélérée

VIEILLIT LA ZIRCONE

?

notamment par la présence de vapeur d’eau ou d’eau. Notons que la coloration de la zircone introduit des défauts

Certains fabricants de poudre ajoutent une faible quantité

de structure à l’échelle atomique par la présence d’ajouts

d’alumine, ce qui réduit le vieillissement de la zircone.

minéraux (colorants) dégradant ainsi légèrement ses pro-

L’utilisateur devra vérifier cette proportion pour garantir le

priétés mécaniques. Les infrastructures colorées offrent de

matériau. Notons enfin qu’un polissage très minutieux aug-

meilleurs résultats esthétiques et mécaniques. Il est conseillé

mente la résistance à long terme.

de cuire le cosmétique sans liner opaque. Les teintes obtenues par imprégnation de surfaces semblent augmenter la

Un grattage mal mesuré peut provoquer des fissures, des

solidité des zones imprégnées.

éclatements et des arrachements. Contrôler la vitesse permet de protéger les propriétés de la zircone. Avec les abrasifs

Pour conclure, retenons que les propriétés mécaniques de la

adéquats, des vitesses de 3000 à 12 000 tours seront très

zircone dépendent directement de la qualité et de la prove-

efficaces, sans dommage significatif pour la zircone, avec

nance des matières premières, de la validation des différents

ou sans eau, tant que la pièce ne s’échauffe pas. Mais le

paramètres d’usinage, du suivi et de la maintenance du

grattage doit donner une rugosité suffisante pour augmenter

matériel de production (machines) et enfin de la fiabilité et

la surface de contact avec la masse apportée (adhérence du

de la reproductivité de la totalité du procédé de fabrication.

cosmétique). Un sablage de la zircone permet d’enlever les

(Sachant cependant que pour une même cuisson dans un

éléments cristallites prêts à partir et donner un aspect satiné

même four, nous pouvons trouver des différences entre les

à la surface. En revanche, les ultrasons sont à prescrire, pro-

pièces).

vocant de nombreuses fractures. Pour obtenir un état de surface idéal, un traitement ther-

D ANS

UN SECOND TEMPS , ABORDONS LES PRO -

mique judicieux permettra un brûlage des impuretés de sur-

PRIÉTÉS PHYSICO - CHIMIQUES DE LA ZIRCONE .

face ainsi qu’un apport d’énergie thermique qui réparera les petites agressions de surface dues au meulage.

En règle générale, la zircone stabilisée à l’yttrium présente une radioactivité largement inférieure aux exigences des

LA

ZIRCONE EST-ELLE BIOCOMPATIBLE

?

normes. Cependant, le fabricant doit fournir le niveau de

La biocompatibilité est la capacité d’un matériau à être uti-

radioactivité de la zircone qu’il commercialise.

lisé avec une bonne réponse des tissus receveurs. Le succès de la biocompatibilité des implants en bouche dépend de

D’autre part, la zircone TPZ présente une très faible

L S

N°46 -juin 10

16

l’adhésion des tissus autour de l’implant. Les études in vitro (...)


implantologie

ont démontré la stabilité de la zircone dans les conditions

tielles à suivre afin de garantir une reproductibilité des

intra buccales. Les poudres et les particules de zircone n’in-

propriétés de la zircone. Les difficultés rencontrées avec

duisent pas d’inflammation ni de toxicité sur les cellules

la zircone sont généralement consécutives aux malfaçons

lymphocytes et monocytes. La plupart des résultats publiés

du travail fait en laboratoire. Pour chaque étape du pro-

montrent une absence de toxicité sur les tissus conjonctifs et

cessus de fabrication, le laboratoire se doit d’apporter la

l’os. La tolérance en bouche par les tissus mous

preuve de l’application rigoureuse des protocoles ainsi

est parfaite, favorisant l’adhésion et la prolifération cel-

que de la maintenance des machines outils. Le moindre

lulaire.

détail peut compromettre les propriétés mécaniques et physicochimiques de l’armature.

On a pu constater une absence de corrosion et une diminution de la prolifération bactérienne sur la zircone par rap-

L’intervention du chirurgien dentiste est

port au titane. Cependant un composant non biocompatible

importante pour valider le travail du prothé-

peut s’introduire lors de l’opération d’usinage. Ce pro-

siste. Celle-ci nécessite une confiance absolue

blème ne se pose pas dans le cas d’usinage de bloc déjà

dans les intervenants à qui il confie la pro-

frittés.

duction de l’armature. Ces procédés sont

D’autres études doivent être faites pour confirmer la supé-

encore en évolution et doivent être considérés

riorité de la zircone à long terme.

avec précaution.

En vulgarisant l’utilisation de la zircone, la démultiplication des origines des matières premières et des systèmes de fabrication risque d’induire une dérive des règles essen-

L S

N°46 -juin 10

17


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.