tude rhologique des rsines composites et de la guttapercha

1
Étude rhéologique des résines composites et de la
gutta-percha

• Sébastien Beun
• Staff PATD février 2005

2
PLAN

• Introduction
• Théorie
• Application à la dentisterie

3
INTRODUCTION

• RHEOLOGIE
• Branche de la mécanique qui étudie le
  comportement des matériaux lié aux contraintes et
  aux déformations.
• (Le Petit Robert)
• Applications nombreuses industrie (huiles de
  moteurs, peintures), cosmétique (crèmes,
  pommades), alimentation (yaourts)

4
THEORIE

• Ecoulement cisaillement

Taux de cisaillement
Contrainte
5
Viscosité

• Si contrainte ?, taux de cisaillement ?
• Rapport entre les deux viscosité (?)

2 grands types de fluides
Newtoniens
Non-newtoniens
6
Fluides newtoniens

• A T constante, contrainte proportionnelle au
  cisaillement

Exemples

• Eau
• Miel

7
Fluides newtoniens
Bis-GMA / TEGDMA 60/40 ( poids), 23C
8
Fluides non-newtoniens

• Contrainte non proportionnelle au cisaillement
• Fluides rhéofluidifiants (pseudo-plastiques)
• Fluides à seuil (plastiques, fluides de Bingham)
• Fluides rhéoépaississants
• Fluides thixotropes

9
Fluides rhéofluidifiants

• Viscosité ? quand cisaillement ?
• Modélisés par une loi de puissance

Exemples

• Peinture
• Shampoing

10
Fluides à seuil

• Le fluide ne sécoule que si la contrainte
  appliquée est supérieure à une valeur seuil. Sil
  est fluidifiant

Exemples

• Dentifrice

11
Fluides rhéoépaississants

• Viscosité ? qd cisaillement ?
• Beaucoup rares

Exemples

• Sable mouillé
• Suspension damidon

12
Fluides thixotropes

• Fluides rhéofluidifiants
• Viscosité ? sous contrainte avec le temps à cause
  dune déstructuration du matériau

Exemples

• Peinture
• Yaourt

13
Viscoélasticité

• Comportement visqueux (liquide) et élastique
  (solide)
• Dépend du taux de cisaillement

14

• Expérience du bouncing-putty (gel de silicone)

10-9 s
Solide
10-3 s
Elastique
1 h
Liquide visqueux
15
(No Transcript)
16
Modélisation
Comportement visco-élastique
Comportement élastique
Kelvin
Comportement visqueux
Maxwell
17
Temps de relaxation

• Temps nécessaire à la relaxation des chaînes
  moléculaires
• Propre à chaque matériau
• Varie avec
• Poids moléculaire
• Température

Nombre de Deborah
18
Modèles généralisés
Maxwell
Kelvin
19
Contrainte
Temps de relaxation
Viscosité
20
Modules dynamiques de viscosité

• Servent à quantifier le comportement visqueux ou
  élastique des matériaux
• Loi de Hooke

Pour les matériaux visco-élastiques, G varie avec
le temps de sollicitation (la fréquence) G
G a deux composantes
G module de stockage (élastique)
G module de perte (visqueux)
21
(No Transcript)
22
Balle au rebond
Modèle de Maxwell
G
G
Quand le caractère élastique domine GgtgtG
Quand le caractère visqueux domine GltltG
23
Rhéomètres
24
Rhéomètres
Cône-plan
Plan-plan
25
RHEOLOGIE DES COMPOSITES

• Que recherche-t-on?
• Pas découlement en labsence de contrainte
• Écoulement facile sous contrainte faible
• Fluide à viscosité élevée mais rhéofluidifiant
• Fluide à seuil
• Fluide à caractère thixotrope

26
Charisma
Balayage en fréquences
27
Admira Flow
Balayage en fréquences
28
Admira Flow
Seuil découlement
29
Admira Flow
Thixotropie
30
PHASE ORGANIQUE
Composition

• Bis-GMA, TEGDMA, Bis-EMA, UDMA
• Photoactivateurs
• Stabilisants, inhibiteurs

Démarche scientifique

• Mélanges de Bis-GMA et TEGDMA
• Étude de lévolution des propriétés rhéologiques
  en fonction de la composition
• Mesure de la température de transition vitreuse
  de chaque mélange

31
Bis-GMA
Viscosité (25C) 628,69 Pa.s
32
TEGDMA
Viscosité (25C) 0,008 Pa.s
33
Bis-GMA / TEGDMA
70/30
60/40
Viscosité 1,77 Pa.s
Viscosité O,51 Pa.s
50/50
Viscosité 0,20 Pa.s
34
Bis-GMA / TEGDMA
35
Bis-GMA / TEGDMA Tg

• Tg température de transition vitreuse
• Si Tg monomères bas, DC élevé
• Si Tg élevé, DC bas
• Lien avec la viscosité ?

36
Bis-GMA / TEGDMA Tg
TEGDMA
Bis-GMA
Tg -4,19C
Tg -84,32C
37
70/30
Tg -46,61C
80/20
Tg -31,79C
60/40
Tg -56,38C
50/50
Tg -62,79C
38
Bis-GMA / TEGDMA Tg
39
Composition / Tg
40
Conclusions

• La phase organique présente un comportement
  strictement newtonien
• Le Bis-GMA doit impérativement être mélangé à des
  monomères diluants (? activité importante de
  développement de nouveaux monomères)
• La viscosité de la phase organique des composites
  est fortement liée à sa Tg

41
Conclusions

• Les propriétés des composites sont dues
• Aux charges minérales
• A linterface charges-résine

42
GUTTA-PERCHA
43
Propriétés
Gutta-percha pure

• Rigide à température ambiante
• Pliable aux alentours de 30C
• Plastique à 60C
• Liquide à 100C (décomposition partielle)

(Budavari et al., 1996)
Techniques dobturation à chaud

• System B 300C (Wu et al., 2002a)
• Touch n heat 250C (Silver et al., 1999)

44
Rhéologie ?

• Analyser le comportement rhéologique du matériau
  en fonction de la température
• Déterminer comment les composants influencent le
  comportement visco-élastique du matériau
• Définir quelles sont les propriétés rhéologiques
  indispensables dun bon matériau dobturation
  canalaire
• Tenter de modifier le comportement rhéologique
  des matériaux dobturation canalaire actuels