MATERIAL COMPUESTO Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION.

Material compuesto con una matriz inorgánica no metálica porosa y un segundo material,

caracterizado porque

- la matriz inorgánica no metálica porosa posee una resistencia a la rotura por flexión de = 40 MPa, medida conforme a la norma ISO 6 872,

- el segundo material es un material orgánico que rellena los poros de la matriz porosa al menos parcialmente y

- el material compuesto presenta un módulo de elasticidad E = 25 GPa medido conforme a la norma ISO 10 477

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W0202567EP.

Solicitante: VITA ZAHNFABRIK H. RAUTER GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 13 38,D-79704 BAD SACKINGEN.

Inventor/es: NAGEL, EMIL, THIEL, NORBERT, DR., AECHTNER,STEFAN, HORNBERGER,HELGA.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 2 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61K6/06
  • A61K6/083D
  • C04B38/00 QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › Morteros, hormigón, piedra artificial o artículos de cerámica porosos; Su preparación (tratamiento de escorias por gases o por compuestos que producen gases C04B 5/06).
  • C04B41/52 C04B […] › C04B 41/00 Postratamiento de morteros, hormigón, piedra artificial; Tratamiento de la piedra natural (vidriados distintos a los vidirados en frio C03C 8/00). › Revestimiento o impregnación múltiple.
  • C04B41/89 C04B 41/00 […] › para obtener al menos dos revestimientos superpuestos de composiciones diferentes.

Clasificación PCT:

  • A61K6/06
  • A61K6/083
  • C04B38/00 C04B […] › Morteros, hormigón, piedra artificial o artículos de cerámica porosos; Su preparación (tratamiento de escorias por gases o por compuestos que producen gases C04B 5/06).
  • C04B38/06 C04B […] › C04B 38/00 Morteros, hormigón, piedra artificial o artículos de cerámica porosos; Su preparación (tratamiento de escorias por gases o por compuestos que producen gases C04B 5/06). › eliminando por quemado las sustancias añadidas.
  • C04B41/83 C04B 41/00 […] › Compuestos macromoleculares.

Clasificación antigua:

  • A61K6/06
  • A61K6/083
  • C04B38/00 C04B […] › Morteros, hormigón, piedra artificial o artículos de cerámica porosos; Su preparación (tratamiento de escorias por gases o por compuestos que producen gases C04B 5/06).
  • C04B38/06 C04B 38/00 […] › eliminando por quemado las sustancias añadidas.
  • C04B41/83 C04B 41/00 […] › Compuestos macromoleculares.

Fragmento de la descripción:

Material compuesto y procedimiento para su fabricación.

La presente invención se refiere a un material compuesto con una red inorgánico-no metálica porosa cuyos poros están rellenos con un polímero, a un procedimiento para su fabricación así como a usos de este material compuesto.

El documento EP-A-1 006 095 se refiere a un procedimiento para la elaboración de restauraciones endodóncicas, ortodóncicas y directas que se construyen sobre una red cerámica. Partiendo de un monómero vítreo, este se rellena con un material para conseguir una flexibilidad y resistencia a la abrasión mejoradas. El material de infiltración puede ser por ejemplo un vidrio que forme entonces una capa con una dureza de 300-600 KHN y un módulo de elasticidad en el intervalo de 70-80 GPa. La resistencia a la rotura por flexión se encuentra en el intervalo de 200-500 MPa. En el interior, la estructura debe presentar una resistencia a la rotura por flexión de aproximadamente 150-80 MPa y un módulo de elasticidad de 15-25 GPa. Tales valores deben conseguirse por infiltración con un monómero y subsiguiente endurecimiento. Así, se describe una estructura de dos capas que presenta distintas propiedades. Productos correspondientes no son conocidos hasta ahora.

El documento EP-A-0 803 241 se refiere a un material dental de una cerámica porosa que se rellena en un diente artificial, un inlay, un onlay, una corona, un puente de corona o un bloque, que es apropiado para un procesamiento CAD/CAM. Este material se sinteriza, formándose poros interconectados entre sí. A continuación se impregna con una resina sintética. Es un inconveniente de estos productos descritos la definición y el trazado no exacto de la red en que se basa. Esto conduce en muchas realizaciones al empeoramiento de los datos físico-técnicos en comparación con materiales opuestos hoy usuales. El documento US-A-5,843,348 se refiere a un procedimiento para la fabricación de un material estructural cerámico a partir de una suspensión cerámica. Este procedimiento incluye el vaciado de una suspensión en un molde que está configurado en forma de diente. La suspensión contiene partículas de óxido de aluminio dispersadas en un medio que contiene agua desionizada con un pH en el intervalo de 4-5 y poli(alcohol vinílico) en una concentración de 0,5-1% en peso. Tras secado de la suspensión esta se cuece en un horno a una temperatura en el intervalo de 1000-1400ºC para generar una red cerámica. La estructura porosa se infunde con un vidrio de aluminosilicato de lantano, de modo que se forma una capa de vidrio de un espesor en el intervalo de 1-2 mm dentro de la red cerámica.

En Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry se describen distintos procedimientos para la conservación de estructuras de piedra porosas. A este respecto se impregnan los objetos, p.ej. esculturas de piedra o mármol, con reactivos hidrófobos como alquiltrialcoxisilanos y/o reactivos de acoplamiento como ortosilicato de tetraetilo. Para la estabilización de la estructura se infiltran además los poros a vacío con monómeros, por ejemplo metacrilato de metilo. Tras el endurecimiento térmico a presión los objetos son mecánicamente estables y sobre todo se inhibe ampliamente la descomposición química por el cierre de los poros.

La invención se plantea el objetivo de proporcionar un material compuesto que presente una estructura sin poros homogénea y propiedades que se encuentren entre materiales poliméricos cerámicos y rellenos convencionalmente, y especificar un procedimiento para la fabricación de este material compuesto.

Este objetivo se consigue con un material compuesto con una matriz inorgánica no metálica porosa y un segundo material, caracterizado porque

    - la matriz inorgánica no metálica porosa posee una resistencia a la rotura por flexión de = 40 MPa, medida conforme a la norma ISO 6 872,
    - el segundo material es un material orgánico que rellena los poros de la matriz porosa al menos parcialmente y
    - el material compuesto presenta un módulo de elasticidad E = 25 GPa medido conforme a la norma ISO 10 477.

El material compuesto conforme a la invención es ventajoso porque se consigue una nueva clase de material cuyas propiedades se encuentran entre las de materiales cerámicos y de plástico. Por ejemplo, esta clase de material se distingue por una parte por una menor fragilidad que la cerámica y por otra parte por una resistencia a la abrasión incrementada respecto a los polímeros rellenados inorgánicamente actuales.

La fase inorgánico-no metálica del material compuesto conforme a la invención forma una red que posee una resistencia inherente (resistencia a la rotura por flexión de la red porosa inorgánico-no metálica antes de la infiltración) de s = 40 MPa. De este modo tiene lugar un incremento del módulo de elasticidad del material compuesto en comparación con materiales compuestos rellenos convencionalmente.

El material compuesto conforme a la invención presenta preferiblemente una resistencia a la rotura por flexión de s = 100 MPa, medida conforme a la norma ISO 6 872.

Los poros de la red porosa ocupan un volumen del 5% al 85% en volumen, preferiblemente del 10 al 50% en volumen, en especial del 15 al 35% en volumen. Una ventaja de una porosidad ajustable de la red inorgánico-no metálica es la proporción de polímero que se correlaciona con ella en el material compuesto posterior. El incremento de la proporción de polímero está asociada a un incremento de la resiliencia y a la disminución del peso específico del material compuesto.

Típicamente los poros de la red inorgánico-no metálica del material compuesto conforme a la invención presentan un tamaño de poro de 0,2 a 25 µm, preferiblemente de 0,5 a 10 µm. Los tamaños y formas de los poros a emplear dependen de la combinación de material de inorgánico y polímero, del ángulo de humectación entre inorgánico y monómero o polímero, del tratamiento previo y del procedimiento de infiltración utilizado.

La red inorgánico-no metálica porosa como capa intermedia para el material compuesto conforme a la invención puede obtenerse por ejemplo por sinterización de substancias o mezclas de substancias pulveriformes inorgánicas, en especial cerámicas, finalizándose el proceso de sinterización en especial antes de la formación de poros cerrados. Preferiblemente además el proceso de sinterización solo se finaliza después de la fase de formación de puentes de sinterización o de la vitrificación, que típicamente va asociada a una variación brusca de la resistencia inherente de la red inorgánico-no metálica.

Preferiblemente se utilizan substancias o mezclas de substancias pulveriformes inorgánicas con tamaños de grano que presentan una distribución bimodal, p.ej. tamaños de grano finos y gruesos. A este respecto los granos finos presentan una mayor actividad de sinterización, los granos gruesos determinan la forma de los poros.

La red inorgánico-no metálica del material compuesto conforme a la invención presenta en una forma de realización preferida substancias o mezclas de substancias pulveriformes inorgánicas que tienen un tamaño de grano de 0,2 µm a 25 µm. Los valores d50 típicos (granulometría láser) de los materiales de partida utilizados se encuentran entre 0,5 y 5 µm.

La red inorgánico-no metálica del material compuesto conforme a la invención ha sido construida preferiblemente por al menos dos mezclas de polvos distintas con diferentes temperaturas de sinterización. La actividad de sinterización se determina por los componentes del polvo que funden a menor temperatura.

Los poros de la red inorgánico-no metálica presentan ventajosamente superficies que poseen propiedades hidrófobas. Las propiedades hidrófobas pueden conseguirse por ejemplo por silanización superficial. Las superficies hidrófobas incrementan la humectabilidad de la red porosa con monómeros.

La silanización se realiza sencillamente mediante un agente de silanización en fase líquida.

Para la silanización de la red inorgánico-no metálica porosa se utiliza un alcoxilano o un halogenosilano, preferiblemente 3-metacriloxipropil-trimetoxisilano.

La fase orgánica del material compuesto conforme a la invención es en especial un polímero orgánico que se forma mediante prepolímeros, oligómeros o monómeros in situ en los poros de la red porosa por polimerización. El polímero orgánico se forma a partir de...

 


Reivindicaciones:

1. Material compuesto con una matriz inorgánica no metálica porosa y un segundo material, caracterizado porque

    - la matriz inorgánica no metálica porosa posee una resistencia a la rotura por flexión de = 40 MPa, medida conforme a la norma ISO 6 872,
    - el segundo material es un material orgánico que rellena los poros de la matriz porosa al menos parcialmente y
    - el material compuesto presenta un módulo de elasticidad E = 25 GPa medido conforme a la norma ISO 10 477.

2. Material compuesto conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque presenta una resistencia a la rotura por flexión de s = 100 MPa, medida conforme a la norma ISO 6 872.

3. Material compuesto conforme a la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado porque el proceso de sinterización solo se finaliza después de la fase de formación de puentes de sinterización y/o de la vitrificación.

4. Material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se utilizan substancias o mezclas de substancias pulveriformes inorgánicas con tamaños de grano que presentan una distribución bimodal.

5. Material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las substancias o mezclas de substancias pulveriformes inorgánicas presentan un tamaño de grano d50 de 0,2 µm a 25 µm, preferiblemente de 0,5 a 5 µm, medido mediante granulometría láser.

6. Material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la red inorgánico-no metálica presenta una superficie cubierta con un reactivo de acoplamiento que de este modo se hidrofobiza y se provee de grupos funcionales.

7. Material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el agente de silanización es aminopropiltrietoxisilano, viniltrietoxisilano, 3-metacriloxipropil-trimetoxisilano o una mezcla de los mismos.

8. Procedimiento para la fabricación de un material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

    - preparación del material de partida inorgánico, preferiblemente en forma de polvo,
    - sinterización del material de partida inorgánico, finalizándose el proceso de sinterización antes de que se formen en el producto de sinterización poros substancialmente cerrados,
    - y que se haya alcanzado la fase de formación de puentes de sinterización y/o de vitrificación,
    - la superficie de la matriz inorgánica no metálica se cubre con un reactivo de acoplamiento,
    - la matriz inorgánica no metálica porosa y superficialmente modificada así obtenida se infiltra con material orgánico y
    - después de esto el material orgánico se consolida.

9. Procedimiento conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque se llevan monómeros o prepolímeros al material inorgánico sinterizado y se polimerizan en los poros del material inorgánico sinterizado dando el material orgánico.

10. Procedimiento conforme a la reivindicación 9, caracterizado porque la polimerización se lleva a cabo a presión.

11. Procedimiento conforme a la reivindicación 9 y/o 10, caracterizado porque como monómeros se utilizan compuestos orgánicos que contienen al menos una unidad estructural etilénicamente insaturada, al menos una unidad estructural condensable y/o al menos una unidad estructural polimerizable con apertura de anillo.

12. Procedimiento conforme a la reivindicación 9 a 11, caracterizado porque se utilizan monómeros polimerizables por radicales como acrilatos, metacrilatos, junto con formadores de radicales como iniciadores, como compuestos azoicos o peróxidos.

13. Procedimiento conforme a al menos una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque como material inorgánico se utilizan polvos y fritas que contienen feldespato y como compuesto orgánico bismetacrilatos así como compuestos que contienen peróxido como iniciadores.

14. Uso de un material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 7 para fines dentales, p.ej. para inlays, onlays, coronas y puentes.

15. Uso de un material compuesto conforme a al menos una de las reivindicaciones 1 a 7 como cojinete de fricción, como termoaislamiento y/o insonorización, amortiguador de vibraciones así como para el bonificado superficial de metales, materiales compuestos y materiales cerámicos.

16. Cuerpo de moldeo de varias capas de un material compuesto conforme a alguna de las reivindicaciones 1 a 7, con varias capas con distintas propiedades en las capas que se obtiene por cocido de una matriz homogénea en un horno de gradiente.

17. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo de moldeo con varias capas con distintas propiedades en las capas conforme a la reivindicación 16, en el que se realiza una conformación del cuerpo de moldeo mediante endurecimiento de distintas capas y aplicación de nuevas capas con otros materiales de partida con otras propiedades físico-técnicas y se cuece una matriz homogénea de un material inorgánico no metálico poroso en un horno de gradiente.


 

Patentes similares o relacionadas:

Materia prima para la fabricación de un producto refractario, un uso de esta materia prima, así como un producto refractario que comprende dicha materia prima, del 15 de Julio de 2020, de REFRACTORY INTELLECTUAL PROPERTY GMBH & CO. KG: Materia prima para la fabricación de un producto refractario, que comprende las siguientes características: 1.1 la materia prima presenta una composición química, […]

QUEMADOR POROSO PARA HORNOS, del 2 de Julio de 2020, de UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA: Un quemador poroso para hornos que comprende un quemador de medio poroso con material inerte, una unidad de seguridad y control, un cabezal de […]

Sistema y procedimiento para fabricar una espuma in situ, del 11 de Diciembre de 2019, de BASF SE: Sistema para fabricar una espuma in situ, que comprende los componentes 50 a 98% en peso de uno o mas materiales de carga inorganicos A), 1 a 48% en peso […]

Materiales compuestos aislantes que comprenden un aerogel inorgánico y una espuma de melamina, del 7 de Noviembre de 2019, de ASPEN AEROGELS INC. (100.0%): Material compuesto monolítico que comprende un aerogel inorgánico reforzado mediante una espuma de melamina de celdas abiertas preformada, presentando dicho material […]

Nitrato de calcio como aditivo en hormigón armado de acero que tiene una resistencia elevada contra la carbonatación, del 23 de Octubre de 2019, de YARA INTERNATIONAL ASA: Composición de hormigón que se puede verter y curar, que comprende por m3 de hormigón curado - entre 300 y 500 kg de cemento; - entre 150 y 300 kg de agua; - entre […]

Filtro de cerámica y método para formar el filtro, del 4 de Septiembre de 2019, de ASK Chemicals LLC: Un precursor para un dispositivo de filtración, que comprende: al menos dos capas del elemento de filtro, cada capa del elemento de filtro comprende una […]

Material, uso del mismo y método para fabricar dicho material, del 19 de Junio de 2019, de Signa Labs S.r.L: Material poroso, caracterizado porque tiene: una porosidad que oscila entre el 50% y el 80%, en particular entre el 60% y el 70%; poros interconectados; […]

Método de producción de un material cerámico poroso, del 11 de Junio de 2019, de KURARAY CO., LTD.: Un método de producción de un cuerpo congelado de suspensión espesa que contiene una materia prima de cerámica a base de fosfato de calcio, que comprende paso (A): […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .