NO330516B1 - Formbart prepreg og fremgangsmate for fremstilling av dette - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et preimpregneringsmateriale, en fremgangsmåte for fremstilling av preimpregneringsmaterialet og en pakke med preimpregneringsmaterialet. Oppfinnelsen angår videre en kompositt for bruk av preimpregneringsmaterialet og bruk av kompositten.

Publikasjoner og annet materiale er brukt her for å belyse oppfinnelsens bakgrunn og især tilfeller som gir tilleggsopplysninger om utførelsen.

Mange dagligdagse artikler og spesielt artikler i dentale og medisinske innretninger fremstilt av polymerer, er utsatt for brudd på grunn av menneskelig påvirkning. I tannlegeindustrien er det godt dokumentert at det kan oppstå brudd i gebiss etter noen år (1-3). Innen ortopedien er det bitt konstatert at bensement utgjør det svake ledd mellom for eksempel en leddimplantering og et ben (4,5). I løpet av de siste tiår er fiberforsterket komposittmateriale (FRC) blitt utprøvet i stedet for uforsterkede polymermaterialer som mer egnede materialer innen dentale og medisinske anvendelser. Forsøk har vært utført for å utvikle polymerfiberkomposittmaterialer som oppfyller biologiske krav og kravene innen klinisk dental- og ortopedisk kirurgi til slikt fiberforsterket komposittmateriale. Nylig ble det introdusert en oppfinnelse hvor polymerpreimpregnerte fibermaterialer (prepreg) ble brukt innen dentale og medisinske anvendelsesområder (6). Nevnte prepreg gjorde det mulig å bruke fiberkomposittmateriale sammen med flerfaset akrylresiner med relativt høy viskositet før polymerisasjonen. Flerfaset akrylpolymerer fremstilles av pre-polymerisert pulverpartikler, for eksempel polymetylmetakrylat (PMMA) og monomervæske, for eksempel metylmetakrylat (MMA) og etylenglykoldimetakrylat (EGDMA) (7). Flerfasede akrylresiner ble brukt i dentale innretninger og innen ortopediske ben-sementer (7, 5). Bruken av nevnte prepreg førte til et godt impregnert fiberkomposittmateriale med gode mekaniske egenskaper. Senere har kliniske undersøkelser vist at bruken av slikt polymerpreimpregnert prepreg eliminerer gjentatte brudd i gebiss av aryl-resin (8).

Selv om ovennevnte prepreg har løst problemet med å forsterke flerfaset akrylresiner i avtakbare gebiss med fibre, har nevnte prepreg ikke løst enkelte andre problemer angående bruk av fiberforsterket komposittmateriale innen tannlegeindustrien. På mange dentalanvendelsesområder fremstilles polymerer bare fra monomervæskesys-temer i stedet for av pulver-væske-blandinger som beskrevet tidligere. Systemene er fremstilt av dimetakrylatresiner, for eksempel BISGMA og trietylenglykoldimetakrylat (TEGDMA) og polymerisert ved aktivering av en initiator ved hjelp av lysbestråling (9). Viskositeten i slike monomersystemer blir regulert ved å endre monomerene og dette før-te til et slikt monomersystem som kan brukes ved preimpregnering av fibre med monomerer. Slike produkter (Vectris, Vivadent/Ivoclar, Liechtenstein; FibreKor, Jene-ric/Pentron, USA) er på markedet. På grunn av fullstendig annerledes håndtering av di-metakrylatmonomerimpregnerte fibre, blir det brukt mye utstyr for å bruke disse produk-tene i tannlegelaboratorier. Hovedproblemet i denne henseende med den tidligere nevnte monomerimpregneringsmetode, blir at fibrene ble oppsplittet til uønskede områder i tannsystemet når prepreger ble plassert på tennene. Dessuten førte bearbeidingen av monomerpreimpregnerte fibre med håndlamineringsteknikk til at tannlegepersonalet fikk allergi av monomerene.

En annen stor ulempe ved å bruke slike monomerpreimpregnerte fibersys-temer i dentale broer, var at det var behov for en konvensjonell type tannbearbeiding. Dette innebærer at en stor del av tannemaljen og tannsystemet måtte slipes for å få plass til oppbygningsmaterialet. Denne type restaureringspleie innen tannlegeindustrien, kan benevnes som "invaderende odontologisk prostetikk" og en komplikasjon av denne type behandling var overfølsomhet i tennene eller nekrose i tannkjøttet. Behovet for tannbearbeiding var mindre med såkalte "resinsementerte broer" eller "Maryland-broer" som ble fremstilt av støpt metallegering og sementert med resin (10, 11). En ulempe med denne restaurering var gjentatt omsementering av restaureringen og relativt høye kostnader ved restaureringen ved hjelp av komplisert laboratorieteknikk (10, 11).

Karbon/grafitt og glassfiber-epoksy-kompositter er blitt utviklet for bruk ved rotkanalfyllinger (12, 13). Rotkanalsøyler ble brukt for å gjenoppbygge tenner med en kunstig krone. Tradisjonelt ble rotkanalsøyler fremstilt av tilpassede støpe-metallegeringer eller av metallskruer. Fiber-epoksy-rotkanalsøyler kan erstatte tradisjonelt brukte materialer, men en ulempe med komposittsøyler fremstilt av fiberepoksy i munnen, er blitt rapportert. Denne ulempe består av utilstrekkelig feste mellom resinse-menten og fiber-epoksykomposittsøylen som fører til at søylen løsner etter noen tid (14). Dette skyldes den store kryssforbundne, termosettende polymerstrukturen i epoksyen som ikke tillot dannelse av det mellomgjennomtrengende polymernettverket (IPN) i sammensveisingen eller i den radikale polymerisasjonssveisingen (15).

I korthet er problemene i forbindelse med gjeldende fremgangsmåter på området: 1) Prepreger fremstilt av monomersystemer ble vanskelig å håndtere av tannleger og tannteknikere på grunn av at preimpregneringsmonomerene ikke tilstrekkelig binder fibrene sammen. 2) Håndteringen av monomerpreimpregnerte prepreger utsetter tannlegepersonalet for monomerer ved hudkontakt mot prepregete. 3) Behandling med konvensjonelle tannbroer krevde tannforberedelse og kan defineres som "invaderende odontologisk tannbehandling". 4) Ved å bruke mindre invaderende prostodontologiske teknikker, for eksempel resinsveisede broer, ble det et problem med gjentatt omsementering av metall fra rammens sement i broen. 5) ved å bruke tilgjengelige fiberepoksykompositter i endodontologiske søyler, ble det problem med løsning av søylen fra rotkanalen.

I tillegg var det et uløst problem med alle polymerene med polymerisasjonssammentrekningen av resinet (9). Dette førte til dårlig tilpassede gjenoppbygninger og gebiss og forårsaket marginal restaureringslekkasje.

Bruken av halvfast, omkapslet fiberprepreg ble beskrevet i US patentskrift 4 264 655 (16). I dette prepreg ble fibrene preimpregnert med varmeherdende resiner og deretter dekket av en membran av termoplastresin. Det ble fremhevet at termoplastmembranen forble en atskilt del av det termosettende resin og at det ikke ble oppnådd noen sementering eller som ønskelig, mellom polymerfasene. Dessuten var termoplastmembranen slik at den eliminerte sammenfiltrering av prepregetes tråder.

Et annet US patentskrift, 5 597 631 (17), beskriver et prepreg med en film av termoplast. Hensikten med filmbelegget var å øke styrken i den fiberforsterkede kompositt fremstilt av prepreget ved hjelp av den store styrke og høye modulusen i polymeren som ble brukt i filmbelegget. Imidlertid kunne dette filmbelegget, selv om det ble sveiset til den fiberrike del av termoplastprepreget, ikke forårsake sammenklebing av prepregetes tråder på grunn av at prepreget var av termoplasttypen som er den type som brukes i tannlegevirksomhet.

Mange dagligdagse artikler og forskjellige typer utstyr skal oppfylle kravene som pålegges av den kliniske tannlegevirksomhet til et prepreg fremstilt av fibre og monomersystemer innen tannlegevirksomheten. Hovedkravene er som følger: 1) Sammensetningen av en ikke-polymerisert (det vil si ikke herdet) har-piksfase av prepreget må være så sammenhengende at harpiksfasen vesentlig beholder formen av prepreget, selv om det er i upolymerisert form, 2) prepreget må være tilstrekkelig plastisk ved rom- og kroppstemperatur,

3) prepreget må være fullstendig impregnert i resinmaterialet,

4) prepreget bør være polymerisert, for eksempel ved autopolymerisasjon, varmepolymerisasjon, mikrobølgepolymerisasjon eller ved lyspolymerisasjon, 5) komposittmaterialet fremstilt av prepreget bør kunne festes sterkt til resinmaterialer som brukes innen tannlegeindustrien og medisinen (for eksempel resinholdige sementer av BISGMA og TEGDMA), 6) polymerisasjonssammentrekningen av kompositten bør være så lav som mulig, 7) ved sammentrykning av prepregete før polymerisasjonen, bør de kunne bindes tilstrekkelig sammen (intertrådsammenklebing), og 8) prepregpakningen bør kunne tillate utforming og polymerisasjon av prepreget og unngå kontakt fra monomerer mot hendene til pleiepersonalet.

Et formål med oppfinnelsen er et prepreg som oppfyller de ovennevnte krav 1) til 8).

Et annet formål med oppfinnelsen er å bruke prepreget ved fremstilling av fiberforsterkede kompositter. Nevnte kompositter egner seg for bruk på alle tekniske områder, især innen det dentale eller medisinske felt.

Således angår oppfinnelsen i et aspekt et formbart prepreg som omfatter fibre og en polymermatriks, som er kjennetegnet ved at polymermatriksen er en multifasematriks som omfatter en første matrikskomponent som består av en monomer eller en dendrimer, og en andre matrikskomponent som består av organiske molekyler med høy molekylvekt, hvor den andre matrikskomponent utgjør en klebrig membran av prepreget med et interpenetrerende polymernettverk (IPN) bundet til den første matrikskomponent.

Ifølge et andre aspekt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av prepreget, som er kjennetegnet ved at fibrene blir fuktet i en monomer eller en dendrimer og at produktet eventuelt ytterligere fuktes i en løsning med organiske molekyler av høy molekylvekt.

Ifølge et tredje aspekt omfatter oppfinnelsen en pakke med prepreget som er kjennetegnet ved at den omfatter prepreget omsluttet av en metallfoliebunn og ett eller to lag med plastfolie, idet den nærmeste folien mot prepreget er en klar, gjennomsiktig folie og det ytterste laget er en gjennomsiktig folie som er behandlet slik at den ikke vesentlig tillater lysgjennomstrømning for herding.

Ifølge et fjerde aspekt omfatter oppfinnelsen en kompositt basert på nevnte prepreg samt bruk av nevnte kompositt.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj under henvisning til de vedføyde tegninger og eksempel på utførelse, hvor fig. IA og IB viser to forskjellige prepreger ifølge foreliggende oppfinnelse, fig. 2 viser en prepregpakke, fig. 3 viser en resinsveiset bro basert på bruken av prepreget, og fig. 4 viser et presisjonsfeste basert på bruken av prepreget.

Fig. IA viser et prepreg ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor prepreget består av fibre, en første matrikskomponent og en andre matrikskomponent. Ifølge en foretrukket utførelse omfatter prepreget videre en tredje matrikskomponent (se fig. IB) som består av organiske molekyler med høy molekylvekt, for eksempel termoplast, idet den tredje matrikskomponenten er fordelt mellom fibrene.

Den første matrikskomponent og den tredje matrikskomponent danner en gel. Prepreget inneholder fortrinnsvis ingredienser som kan sette i gang polymerisasjonen ved ønsket tidspunkt. Alle nødvendige ingredienser kan være inkludert, unntatt i det tilfelle hvor herdeprosessen er basert på autopolymerisasjon. I dette tilfelle bør tilsetningen av minst en av de nødvendige ingredienser utsettes til ønsket polymerisasjon (herding) er ønsket.

Ifølge en annen, foretrukket utførelse inneholder prepreget tilsetninger, for eksempel bioaktive eller inerte fyllmaterialer, fargepigmenter eller terapeutiske materialer.

Selv om membranen som dekker fibrene kan fremstilles ved polymerisasjon av monomeren på overflatelaget av prepreget, er det å foretrekke å fremstille membranen ved å dyppe preformen i en egen polymerløsning.

En foretrukket fremgangsmåte for fremstilling av prepreget ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter følgende trinn: a) impregnering av fibrene med en væske som inneholder organiske molekyler med høy molekylvekt, for eksempel PMMA-molekyler med molekylvekt på mellom 190.000 og 900.000 eller epsilon-kaprolakton/PLA, epsilon-kaprolakton, D- og L-laktid, PLA- eller PGA-molekyler eller andre termoplast, biokompatible polymermolekyler med en molekylvekt mellom 5000 og 400.000 i en raskt fordampende organisk løsning, for eksempel tetrahydrofuran (THF), aceton eller liknende, idet væsken eventuelt inneholder tilsetninger, som for eksempel forskjellige inerte eller bioaktive fyllmaterialer som inneholder elementer av oksider av Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F eller andre sammensetninger av nevnte elementer, fargepigmenter, inerte keramikkmaterialer, hydroksyapatitt (HA) eller andre Ca-fosfater, AI2O3, Zr02, xerogeler, bioaktive glassmaterialer eller funksjonelt bioaktive eller terapeutisk aktive molekyler, antigener, antibiotika, desinfiseringsmidler, radioopake materialer, organiske syrer, for eksempel maleinsyre, polyakrylsyre og liknende, og b) fordampe løs-ningen som fører til en meget porøs polymermasse mellom fibrene, c) fukte preformen som oppnås i trinn b) i et monomersystem, for eksempel et BISGMA-TEGDMA-system, eller i en flerfunksjonen, krysskopler (såkalt dendrimer) idet systemet eventuelt inneholder nødvendige kjemiske sammensetninger, som kreves for etterfølgende polymerisasjon av monomerene eller dendrimerne, idet monomerene eller dendrimerne minst delvis oppløser den svært porøse termoplastmassen mellom fibrene, d) pultrusjon av preformen i trinn c) gjennom en blanding av en løsning og organiske molekyler med høy molekylvekt for å frembringe en brønn bundet IPN polymermembran for dekning av fibrene i prepreget, e) eventuelt dekke membranen med små partikler av polymer, inerte eller bioaktive fyllmaterialer som inneholder oksidelementer av Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Ti, F eller andre sammensetninger av nevnte elementer, fargepigmenter, inerte keramikkmaterialer, hydroksyapatitt (HA) eller andre Ca-fosfater, A1203, Zr02, xerogeler, bioaktive glassmaterialer eller funksjonsmessig bioaktive eller terapeutisk aktive molekyler, antigener, antibiotika, desinfiseringsmidler, radioopake materialer, og f) eventuelt pakke prepreget i en pakke som inneholder en metallfoliebunn og eventuelt to lag av polymerplate, idet det nærmeste laget mot prepreget er en klar, gjennomsiktig plate og det ytterste laget er en gjennomskinnelig plate som kan unngå igangsettelse av lyspolymerisasjon av synlig lys i lyspolymeriserbare prepreger.

Prepreget som således oppnås, inneholder en polymer-monomergel som binder fibrene tilstrekkelig sterkt sammen, og en tynn, polymer, tennoplastmembran med høy molekylvekt som dekker fibrene i prepreget. Molekylene med høy molekylvekt opp-trer som fyllmateriale i monomermatriksen og således minsker den nødvendige mengde av polymeriserbare monomerer. Den minskede mengde monomerer minsker i sin tur po-lymerisasjonssammentrykningen av resinet. Den litt klebrige termoplastmembranen gjør et mulig å oppnå inter-trådsammenklebning i prepregete før polymerisasjonen.

Prepreget kan fremstilles i ønsket form av kontinuerlige, ensrettede fibre, en fibervev, en fibermatte, fibertråder eller annen form av fibre eller fyllpartikler. Blandinger av de forskjellige fibrene kan også brukes.

Egnede fibre for bruk ifølge oppfinnelsen er enten uorganiske eller organiske fibre. Valget av fibre avhenger svært av det tekniske område som den fiberforsterkede kompositten skal brukes i. Fibre som allerede er blitt utprøvet innen tannlegeindustrien, omfatter E-glass, S-glass, karbon/grafitt, aramid og polyetylenfibre med ultrahøy molekylvekt. Det ser ut til at glassfibre best oppfyller de kosmetiske og sementerende krav innen dentalindustrien. Andre eksempler på egnede fibre kan være fibre av bioaktive glass og solgelavledede silisiumfibre.

Monomerene som brukes i den første matrikskomponenten i prepreget kan være enhver type monomer eller kombinasjon av monomerer. Blant de foretrukne monomerer kan nevnes for eksempel 2,2-bis[4-(2-hydroksy-3-metakroyloksy)-fenyl]-propan (BISGMA), trietylenglykoldimetakrylat (TEGDMA) eller hydroksyetyldimetakrylat

(HEMA).

Polymerene som brukes i den andre matrikskomponenten i prepreget er fortrinnsvis en termoplastpolymer i oppløst form, for eksempel PMMA. Termoplastpolymerer er foretrukket på grunn av at de kan oppløses i resiner rundt prepreget.

Polymeren som brukes i den tredje matrikskomponenten i prepreget kan være en termoplastpolymer. Polymeren som oftest brukes innen tannlegeindustrien og den ortopediske kirurgien er polymetylmetakrylat (PMMA). Andre egnede polymerer er epsilon-kaprolakton (PLA), epsilon-kaprolakton, D- og L-laktid, PLA-, PGA-molekyler, polyortoestere eller andre bioaktive, biokompatible polymerer.

Under fremstillingen av prepreget oppløses polymerkjedene i preimpreg-neringspolymeren (tredje matrikskomponent) (f.eks. PMMA) av monomerene (f.eks. BISGMA-TEGDMA) eller dendrimere i den første matrikskomponent og de danner en meget viskøs gel som inneholder molekyler med høy molekylvekt (PMMA) i mono-merfasen (BISGMA-TEGDMA). Gelen og den tynne membranen med høy molekylvekt (andre matrikskomponent) binder fibrene sammen og eliminerer oppflising av fibrene ved håndteringen. Både monofasen og molekylfasen med høy molekylvekt, eller begge, kan inneholde kjemiske sammensetninger som kreves for å sette i gang polymerisasjons-reaksjonen.

Prepreget blir fortrinnsvis pakket til en pakke med metallfoliebunn og eventuelt en eller to plastlag: idet det nærmeste laget mot prepreget er en klar, gjennomsiktig plate og den andre plate er en gjennomsiktig membran som kan eliminere polymerisasjonen av prepreget ved lyspolymeriserbar prepreg med et synlig lys. Fortrinnsvis er det andre lag oransjefarget. Metallfolien gjør det mulig å forme prepreget i ønsket form, for eksempel ved dentalstøping og metallfolien holder formen til polymerisasjonen av prepreget er fullført. Plastplatene eliminerer hudkontakt fra prepreget under utformingen. Det henvises til fig. 2.

Etter polymerisasjonen utgjør prepreget en fiberkompositt med forsterkningsfibre i flerfasepolymermatriksen. Flerfasepolymermatriksen inneholder molekyler med høy molekylvekt av termoplastpolymer (f.eks. PMMA), svært kryssbundet kopolymersystem (f.eks. BISGMA-TEGDMA eller dendrimer) som er belagt med et tynt lag termoplastmembran. Høymolekylvektfasene mellom fibrene blir vilkårlig innrettet i prepreget og områdene med berikede molekyler med høy molekylvekt blir bundet til den kryssbundne del av polymermatriksen med en IPN (intergjennomtrengende polymernettverk)-system.

Områdene med berikede molekyler av høy molekylvekt mellom fibrene er faktisk kjeder av termoplastpolymerer (PMMA) (tredje matrikskomponent) som i det minste delvis er oppløselig i den monomerer eller dendrimerer. Disse PMMA-kj edene i den kryssbundne polymermatriksen i den endelige polymeriserte fiberkompositten og termoplastmembranen, gjør det mulig å oppnå god sementering av enhver type resinmateri-ale, for eksempel slike som brukes i dentalsementer til fiberkompositten. God sveising er basert på dannelse av IPN-laget mellom termoplastkjedene i polymermatriksen eller termoplastmembranen. Slik sveising kan ikke oppnås med den svært kryssbundne del av polymermatriksen (15).

Prepreget ifølge oppfinnelsen kan brukes på en lang rekke områder:

1) På det ortopediske felt som for eksempel i forbindelse med gipsbandasjer som erstatter tradisjonelle gipsbandasjer. Gipsbandasjer fremstilt av prepreget ifølge oppfinnelsen, er tynne, lette og holdbare. Egnede fargepigmentfyllmaterialer, andre fyllmaterialer, terapeutiske komponenter eller desinfeksjonsmidler forbedrer de estetiske og medisinske kvaliteter. 2) Når det gjelder bruk av bioaktive keramikkmaterialer eller bioaktive glass eller bioaktive polymerer, kan det fremstilles forskjellige bærere som muliggjør vevkontakt mot bæreren og vevet for sårheling. 3) Prepreget kan også brukes for å konstruere sårplaster, ortopediske bære-sokker for bruk rundt lemmer eller for heling i dentalkirurgien eller innen odontologien.

Videre kan prepreget ifølge oppfinnelsen brukes for mange ikke-medisinske og ikke-dentale formål. Den kan brukes for generelle tekniske formål, som for eksempel del av instrumenter, verktøy, innretninger og materialer og utstyr som kan utformes fritt for tilpasning til produkter, for eksempel for hånd eller som kan utformes i former under påvirkning av trykk eller i en jigg for masseproduksjon. Især kan prepreget brukes for å reparere tomrom, feil eller brudd i forskjellige produkter.

Oppfinnelsen er illustrert av følgende eksempler. I eksemplene forklares oppfinnelsen ved hjelp av foretrukne utførelser og implikasjoner innen tannlegevirksomheten, selv om oppfinnelsen også kan brukes på andre medisinske og tekniske felt.

Eksempel 1

Bearbeiding av prepreget fra uimpregnerte fibre

Fibrene var E-glassfibre (Ahlstrom, Karhula, Finland) med innhold av silan. Fiberroving eller vevroving ble pultrudert gjennom en monomervæske, BISGMA og TEGDMA (første matrikskomponent). BISGMA-TEGDMA inneholdt alle nødvendige kjemikalier for fotoinitiering av polymerisasjonen. Følgelig ble dette og følgende trinn utført i et mørkerom eller kammer. De etterfølgende pultrusjonstrinn ble utført gjennom en løsningsvæske, THF, og oppløste PMMA molekyler. Dette trinn frembrakte en gel-membran av prepreget (andre matrikskomponent) som bandt fibrene sammen. Prepreget ble deretter tørket og skåret i ønskede stykker og pakket i pakker med aluminiumsfolie bunn og to lag polymerbelegg, idet det nærmeste mot prepreget var klart gjennomsiktig og det ytterste oransjefarget og gjennomsiktig.

Eksempel 2

Bearbeiding av prepreget fra polymerpreimpregnerte fibre

En polymer preimpregnert (tredje matrikskomponent) prepreg bearbeidet ifølge eksempel 1 i WO 96/25911 ble pultrudert gjennom en monomer væske av BISGMA-TEGDMA (første matrikskomponent) som inneholdt alle nødvendige kjemikalier for fotoinitiering av polymerisasjonen. Det etterfølgende pultrusjonstrinnet ble gjennom-ført gjennom en løsningsvæske, THF, og oppløste PMMA-molekyler (andre matrikskomponent) som utformet gelmembranen. Pakningen ble fremstilt som beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 3

Bearbeiding av prepreget med ekstra bioglasspartikkeloverflate

Fiberprepreget fremstilt som beskrevet i første eller andre eksempel ble pultrudert gjennom en løsningsvæske, THF, og oppløste PMMA-molekyler til en gel-membran for prepreget. Før tørking av gelen ble prepreget pulverbelagt med små partikler av bioaktivt glass (partikkelstørrelse mellom 10 og 50 um) som ble festet til overflaten av prepreget under tørking.

Følgende eksempler beskriver bruken av prepreget, idet det henvises til de beskrevne eksempler 1-3 ovenfor.

Eksempel 4

Bruk av prepreget ved fremstilling av periodontal splint

Ønsket lengde av prepreget ble klippet ved hjelp av en saks, tannemaljen ble etset med fosforsyre og normale dentalsementer ble brukt. Prepreget ble så trykket mot tannen ved hjelp av håndholdte instrumenter med og uten aluminiumsfoliepakken og prepreget ble lysherdet ved hjelp av en vanlig dental lysherdeenhet. Den polymeriserte prepreget ble sveiset til dentalsveisemidlene, som er dimetakrylatresiner via 1PN-lagformasjonen av termoplastfasene i prepreget og ved radikal polymerisasjon av ureagerte karbon-karbon-sementeringer av prepreget og dentale sementeringsmiddelmono-merer. På samme måten kan prepreget brukes som odontologiske splinter plassert i ten-nenes hulrom.

Eksempel 5

Bruk av prepreget ved fremstilling av komposittkroner eller broer

Kroner eller broer ble fremstilt av vevet prepreg ved å trykke prepreget over den butte tannavstøpningen av en transparent form eller ved hjelp av aluminiumsfolie-pakkene. Prepregete ble delvis herdet gjennom den transparente formen med en lysherdeenhet. Brotennene ble fremstilt av kontinuerlige, ensrettede prepreger som ble plassert over avkuttingene og polymerisert til overflaten av prepreg vevet på den avkuttede tannen. Laget med prepreg sveises sammen ved hjelp av det klebrige prepreg og etter polymerisasjon ble sveisingen basert på radikalpolymerisasjon og IPN-lagdannelse. Den endelige, lett herdede rammen for komposittbroen ble dekket med normalt farget komposittresin for å gi samme tannutseende for den avskårne og kunstige tannen. Broen ble festet til de avskårne tenner med normal resinsement, og sveisingen til komposittrammen av broen ble basert på dannelse av IPN-lag mellom termoplastfasen av kompositten og den termoherdende sementen, samt på radikalpolymerisasjon av termoherdende sementmo-nomer og ureagerte, doble sveisinger av polymerisert prepreg ved fremstilling av resinsveiset bro.

Eksempel 6

Bruk av prepreget ved fremstilling av resinsementert bro

Fremstilling av resinsementert bro av fiberkompositt (RBB) krever ikke nødvendigvis bearbeiding ved sliping som ved en konvensjonell bro. RBB ble fremstilt på en primær dentalstøpning ved å trykke et ensrettet prepreg mot de avskårne tannflater og prepreget ble lett-herdet. Den andre muligheten med å vri prepreget rundt den distale eller mesiale avslipning øket broens styrke vesentlig. Det polymeriserte, ensrettede prepreget ble så grunnet igjen med et lag vevet prepreg og deretter lett-herdet. Eventuelt ble prepregets ramme dekket med et annet lag vevet prepreg. RBB's tenner ble fremstilt av tannfarget komposittresin. RBB ble festet til den etsede emaljeflaten ved hjelp av normal dental sement. Sementeringen ble basert på formingen av IPN-lag og radikalpolymerisasjon. Det henvises til fig. 3.

Eksempel 7

Bruk av prepreget ved fremstilling av en rotkanalsøyle

Det kontinuerlige, ensrettede fiberprepreg ble trykket inn i en form tilpasset ønsket rotkanalsøyle. Søyleformen kan enten være standardisert eller tilpasset, for eksempel kan søylen bli herdet til den bestemte form ved fremstilling av søylen, eller søy-len kan være fremstilt av prepreget direkte tilpasset rotkanalen, på stedet. Det uherdede prepreget ble polymerisert i fonnen og fjernet fra formen. Komposittsøylen fremstilt av ensrettet fiberprepreg ble klemt inn i tannen med resinsement. God hefting mellom søy-len og sementen ble oppnådd ved utformingen av et IPN-lag mellom de termoplastiske fasene av søylen og sementkittet.

Eventuelt kan det ensrettede fiberprepreg legges inn i rotkanalen, før polymerisasjonen. Prepreget ble herdet med lys og/eller autopolymerisasjon, på stedet.

Eksempel 8

Bruk av prepreg som fyllmateriale i tenner

"Prepregbrikker" fra vilkårlig innrettede fibre ble pakket inn i hullet i tannen som var blitt behandlet med dentale sementmidler. Prepregets molekylære fraksjoner med høy molekylvekt gjorde materialet kondenserbart og minsket polymerisasjonssammentrekningen i fyllmaterialet.

Eksempel 9

Bruk av prepreg som matriks for dentalt fyllmateriale

Prepreg i form av tynt vev kan brukes som matriks for dentalt fyllkompo-sittmateriale. Prepregmatriksen var av en type som kunne festes permanent til kompo-sittresinet samtidig med polymerisasjonen av fyllmaterialet og således danne en utvendig del av fyllingen. Denne type prepreg matriks eliminerte problemet med dannelsen av et mellomrom mellom den reparerte tannen og tannen ved siden av.

Eksempel 10

Bruk av prepreg som presisjonsfeste

Prepreg fremstilt av et ensrettet eller vevet type prepreg ble brukt som re-sinpresisjonsfeste for avtakbare gebiss. Det ensrettede prepreg ble vridd for å dekke, labi-ale/bukkale og paletale/linguale sider av tannen. Sløyfedelen av prepreget ble dekket med en gullplate eller et keramisk materiale for å oppnå en slitesterk overflate. Alternativt kan enhver type matriks eller matriksdel av presisjonsfestet brukes for å erstatte gullplaten. Prepreget ble polymerisert og kittet til tannflaten ved hjelp av normale dentale sementer. Tannfestingen ble basert på dannelse av et IPN-lag. Det avtakbare gebiss ble fremstilt over tann- og matriksdelen av presisjonsfestet, det vil si fremstilt fra prepreget. Matriksdelen av presisjonsfestet ble normalt plassert inn i gebisset. Det henvises til fig. 4.

Eksempel 11

Bruk av prepreg som ortodontisk holder

Prepreget fremstilt av ensrettede fibre eller av vevde fibre ble kittet til den etsede emaljeflate på tennene etter ortodontisk behandling. Festingen av emaljen ble ut-ført ved hjelp av normale, dentale sementer og prepreget ble lett-herdet til ønsket område av tannsystemet.

Eksempel 12

Bruk av prepreg ved reparasjon av polymerstrukturer i munnen

Prepreget, som enten ble fremstilt av kontinuerlige, ensrettede fibre eller fibervev ble plassert på det dentale reparasjonsområde i munnen etterat overflaten var blitt behandlet på kjent måte (for eksempel ved syreetsing, sandblåsing, eller ved hjelp av dentale limstoffer) for å oppnå godt feste mellom prepreget og den reparerte, dentale konstruksjon. Dentalkonstruksjonen som kunne repareres med prepreg var: tannfyllinger, porselens-mot-metallkroner og broer, andre typer broer, keramiske kroner, presisjonsfeste av avtakbare gebisser og liknende. Etter herding av prepreget ved hjelp av lett polymerisasjon, ble prepregets overflate belagt med tannfarget polymermateriale for å forbedre det kosmetiske utseende av det reparerte område.

Eksempel 13

Bruk av prepreg som basemateriale i dentale konstruksjoner

Enkelte dentale konstruksjoner fremstilt i tannlaboratorier kan ha dårlig tilpasning, på stedet. For eksempel kan en krone, en keramisk innleggs- eller påleggsfylling eller keramisk eller polymert belegg løsne når festet mot tannen blir foretatt. Vevet prepreg ble brukt for å forbedre festingen av slike konstruksjoner ved å plassere et stykke ikke-herdet prepreg mellom konstruksjonen og tannen når konstruksjonen ble sementert til tannen. Etter herding av sementen og prepreget, ble kittet forsterket med fibrene fra prepreget. Dette minsket også slitasjen av kittet mellom fyllingen og tannen.

Eksempel 14

Bruk av prepreg som for-formede deler for dentale konstruksjoner

Prepreget ble for-formet omtrent til form av for eksempel en kjerne av kro-nen, en brotann, en bros okklusale overflate, gebissfeste, av produsenten av prepreget. Tannlegen eller tannteknikeren brukte disse gel-liknende, ikke-herdede for-formede deler av prepregete og anbrakte dem på den dentale form eller på tannen, justerte den til riktig fonn og kontur og deretter polymeriserte dem. De herdede deler ble så brukt på vanlig måte for å utføre endelig restaurering eller prostetisk konstruksjon. Når det gjelder grep til avtakbare gebiss eller okklusale tannoverflater, var enkelte områder utsatt for slitasje i det endelige produktet. Dette ble eliminert ved å dekke den aktuelle overflate av det for-formede prepreg med slitasjemotstandsdyktige partikler som liknet små tannfargede, keramiske briketter eller annet type lag med fyllmateriale.

Eksempel 15

Bruk av prepreg som et innlegg i det dentale fyllmateriale

Prepreginnlegget med ønsket fiberretning, under hensyntagen til retningen av de okklusale krefter i tannsystemet, ble innført i tannhulrommet delvis eller helt fylt med konvensjonelt fyllmateriale. Etter polymerisasjon av fyllmaterialet og prepreget, forsterket fibrene polymerfyllingen. Eventuelt ble prepreget polymerisert til ønsket form i tannhulrommet, fjernet og deretter plassert i hulrommet som var fylt med fyllmaterialet.

Eksempel 16

Reparasjon av gammel restaurering utført ved hjelp av prepreg

Gammelt reparasjons- eller annet materiale ble fjernet fra overflaten av det fiberrike område, for eksempel prepregdelen av konstruksjonen. Fjerningen avdekket prepregets struktur som bestod av fibre og polymerfaser av termoplast og tennoherdet natur. Den nylig påførte reparasjonskompositten på overflaten av den avdekkede fiberrike overflate ble sementert av IPN-mekanisme til termoplastfasen av det fiberrike område og ved radikalpolymerisasjonsmekanisme til de gjenværende, ureagerte C-C-doble sementeringer av de andre deler av polymermatriksen. Disse festemekanismene førte til et holdbart feste mellom reparasjonsmaterialet og den gamle fiberforsterkede kompositten.

Det vil fremgå at oppfinnelsens fremgangsmåte kan brukes i mange ut-førelser hvor bare få er beskrevet her. Det vil fremgå for en spesialist på området at andre utførelser finnes og at disse ikke avviker fra oppfinnelsens område. Således bør ikke de beskrevne utførelser forstås som begrensende.

REFERANSER

1. Watson RM, Davis DM. Follow up and maintainance of implant supported prostheses: a comparison of 20 complete mandibular overdentures and 20 complete mandibular fixed cantilever prostheses. Br Dent J 1996; 181: 321 - 327. 2. Darbar UR Huggett R, Harrsion A. Denture fracture - a survey. Dr Dent J 1994; 176: 342-345. 3. Vallittu PK, Lassila VP, Lappalainen R. Evaluation of damage to removable dentures in two cities in Finland. Acta Odontol Scand 1993; 51: 363 - 369. 4. Pourdehimi B, Robinson HH, Schwartz P, Wagner HD. Fracture toughness of kevlar 29/ polymethyl methacrylate composite material for surgical implantations. Ann Biomed Eng 1986; 14: 277 - 294. 5. Pilliar RM, Blackwell R, Macnab I, Cameron HU. Carbon fiber-reinforced bone ce-ment in orthopedic surgery. J Biomed Mater Res 1976; 10: 893 - 906. 6. Vallittu P. A polymer - fibre prepreg, a method for the preparation thereof as well as the use of said prepreg. International Patent Appl. Publ. No. WO 96/25911. 7. Ruyter IE, Svendsen SA. Flexural properties of denture base polymers. J. Prosthet Dent 1980: 43; 95-104. 8. Vallittu PK. Glass fiber reinforcement in repaired acrylic resin removable dentures: preliminary results of a clinical study. Quintessence Int 1997; 28: 39 - 44. 9. Ruyter IE, Types of resin-based inlay materials and their propertied. Int Dent J 1992; 42: 139-144. 10. Altieri JV, Burstone CJ, Goldberg AJ, Patel AP. Longitudinal clinical evaluation of fiber-reinforced composite fixed partial dentures: A pilot study. J Prosthet Dent 1994; 71: 16-22. 1 l.Probster B, Henrich GM. 11-year follow-up study of resin-bonded fixed partial dentures. Int J Prosthodont 1997; 10: 259 - 268. 12. King PA, Setchell DJ. An invirto evaluation of a prototype CFRC prefabricated post developed for the restoration of pulpless teeth. J Oral Rehabil 1990; 17: 599 - 609. 13. Purton DG, Payne JA. Comparison of carbon fiber and stainless steel root canal posts. Quintessence Int. 1996; 27: 93 - 97. 14. King PA, Setchell DJ. 7 year clinical evaluation of a prototype CFRC endodonic post. J Dent Res 1997; 76: 293. (Abstract) 15. Sperling LH. Interpenetrating polymer networks and related properties. Plenum Press, New York 1981.

16. US.Patent 4,264,655: Encapsulated impregnated rovings, 1981.

17. US.Patent 5, 597,631: Prepreg, composite molding body, and method of manufacture of the composite molded body. 1997

Claims (19)

1. Formbart prepreg omfattende fibre og en polymermatriks,karakterisert vedat polymermatriksen er en multifasematriks som omfatter en første matrikskomponent som består av en monomer eller en dendrimer, og en andre matrikskomponent som består av organiske molekyler med høy molekylvekt, hvor den andre matrikskomponent utgjør en klebrig membran av prepreget med et interpenetrerende polymernettverk (IPN) bundet til den første matrikskomponent.

2. Prepreg ifølge krav 1, hvor det videre omfatter en tredje matrikskomponent som består av organiske molekyler med høy molekylvekt, idet den tredje matrikskomponent er fordelt mellom fibrene.

3. Prepreg ifølge krav 1 eller 2, hvor prepreget er i stand til å bli bundet til om-sluttende resinmaterialer med en IPN-mekanisme og radikalpolymerisasjon.

4. Prepreg ifølge krav 2, hvor den første matrikskomponent, som er en monomer eller en dendrimer, og den tredje matrikskomponent, danner en gel, hvor prepreget inneholder ingredienser som kreves for å initiere polymerisasjonen ved ønsket tidspunkt.

5. Prepreg ifølge ett av kravene 1-4, hvor både den andre matrikskomponent og den tredje matrikskomponent består av polymetylmetakrylat (PMMA).

6. Prepreg ifølge krav 4 eller 5, hvor monomeren er 2,2-bis[4-(2-hydroksy-3-metakroyloksy)-fenyl]-propan (BISGMA), trietylenglykoldimetakrylat (TEGDMA) eller en dendrimer.

7. Prepreg ifølge ett av kravene 1-6, hvor det inneholder ytterligere additiver.

8. Prepreg ifølge krav 7, hvor additivene er forskjellige inerte eller bioaktive fyllstoffer som inneholder elementer så som Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Na, Ti eller F, oksider eller andre forbindelser av nevnte elementer, fargepigmenter, inerte keramikkmaterialer, hydroksyapatitt (HA) eller andre Ca-fosfater, A1203, Zr02, xerogeler, bioaktive glassmaterialer eller funksjonelle bioaktive eller terapeutisk aktive molekyler, antigener, antibiotika, desinfiseringsmidler, radioopake materialer, organiske syrer som for eksempel rna-leinsyre, polyakrylsyre eller liknende.

9. Prepreg ifølge ett av kravene 1-8, hvor termoplastkomponentene i prepreget tillater dannelse av et lag med interpenetrerende polymernettverk (IPN) for å binde enhver type resinholdige materialer til overflaten av den endelig herdede kompositt fremstilt av prepreget og resinmaterialet.

10. Prepreg ifølge ett av kravene 1-9, hvor fibrene er i form av garn, roving, vevet roving, kontinuerlig fibermatte, matte av fiberkutt, korte fibre, formet tråd eller par-tikkel eller blandinger derav.

11. Prepreg ifølge ett av kravene 1-10, hvor fibrene er uorganiske fibre som for eksempel glass eller karbon/grafittfibre, eller organiske fibre som for eksempel aramid-fibre eller polyetylenfibre med ultrahøy molekylvekt, eller andre typer forsterkningsfibre eller fyllstoff, eller kombinasjoner av disse.

12. Fremgangsmåte for fremstilling av prepreget ifølge krav 1,karakterisert vedat fibrene blir fuktet i en monomer eller en dendrimer og at produktet eventuelt ytterligere fuktes i en løsning med organiske molekyler med høy molekylvekt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor membranen er av termoplastmateriale, eventuelt belagt med ett eller flere additiver, så som Si, Ca, P, Ba, Mg, K, Na, Ti eller F, oksider eller andre forbindelser av nevnte elementer, fargepigmenter, inerte keramikkmaterialer, hydroksyapatitt (HA) eller andre Ca-fosfater, A1203, Zr02, xerogeler, bioaktive glassmaterialer eller funksjonelle bioaktive eller terapeutisk aktive molekyler, antigener, antibiotika, desinfiseringsmidler, radioopake materialer, organiske syrer som for eksempel maleinsyre, polyakrylsyre eller liknende.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12 eller 13, hvor en tredje matrikskomponent som består av organiske molekyler med høy molekylvekt, blir fordelt mellom fibrene før fibrene fuktes med monomer eller dendrimer.

15. Pakke med prepreg ifølge kravene 1-11, karakterisert vedat den omfatter prepreget omsluttet av en metallfoliebunn og ett eller to lag med plastfolie, idet den nærmeste folien mot prepreget er en klar, gjennomsiktig folie og det ytterste laget er en gjennomsiktig folie som er behandlet slik at den ikke vesentlig tillater lysgjennomstrømning for herding.

16. Fiberforsterket kompositt som består av prepreget ifølge krav 1-11.

17. Kompositt ifølge krav 16 maskinelt til en eller flere ønskede blokker eller til ønsket form.

18. Kompositt ifølge krav 16 eller 17 for bruk ved medisinske eller dentale konstruksjoner, for eksempel innen prostodontologi, restorativ tannbehandling, ortodon-tologi, ortopediske anvendelsesområder og sementer, avtakbare gebissrammer eller presi-sjonsfester, festeanordninger, tannbroer, harpiksbundne broer, rotkanalsøyler, kjerner, periodontale splinter, ortodontiske holdere, kroner, fyllinger, munnbeskyttere, matrikser og innlegg for dentalt fyllmateriale og liknende.

19. Kompositt ifølge krav 18 og 19 for teknisk bruk som del i instrumenter, verktøy, innretninger og materialer og utstyr som kan utformes fritt for spesielle formål eller for bruk i masseproduksjon.