LA VULCANITE

La vulcanisation est le procédé chimique qui consiste à incorporer un produit vulcanisant (soufre) à du caoutchouc pour le rendre moins déformable sous la contrainte. Ceci nécessite une montée en température jusque vers 165° sous une pression de 6 à 7 kg.

La vulcanisation fut découverte par Charles Goodyear en 1839, et le premier brevet de la Charles Goodyear Dental Vulcanite Company fut déposé aux USA en 1851 : c'est la naissance de la VULCANITE, matériau donc à base de résine d'hévéa, du caoutchouc sulfurisé et vulcanisé.

Plus précisément le caoutchouc dentaire est un composé de caoutchouc (fourni par le ficus elastica et le siphonia cahuca, découverts en 1735 par La Condamine) et de soufre en proportions variant de 5 à 30 parties de soufre pour 100 parties de caoutchouc. C'est à l'addition du soufre que le caoutchouc doit de durcir à la cuisson. Le meilleur caoutchouc, c'est-à-dire le plus souple, le plus résistant, le plus élastique est celui qui contient 30% de soufre, sans matière colorante : il est alors brun jaunâtre. La partie du soufre qui sert réellement à la vulcanisation est d'environ 2% ; tout ce qui est au dessus agit comme accélérateur de la vulcanisation.

Les dentistes cherchaient depuis de nombreuses années un matériau pour confectionner les bases de leurs prothèses dentaires plus pratique et économique que l'ivoire et les plaques de métal estampées, équipées de dents céramique unitaires problématiques. De nombreux essais furent tentés avec des nouveaux matériaux plastiques moulables comme le shellac, la galalithe, le Celluloïd, mais les dentistes furent immédiatement séduits par la vulcanite.

La vulcanite est d'une manipulation un peu lourde et compliquée par l'utilisation d'un vulcanisateur pour cuisson longue à paliers sous haute pression. La vulcanite, matériau économique, rigide, relativement solide, moulable, réparable, se travaillant très bien, facilement manipulable, avec possibilité d'y inclure des dents unitaires correspondait tout à fait à l'attente des dentistes. On avait enfin un matériau qui permettait de fixer solidement les dents unitaires en céramique d'une manière simple et efficace , en les positionnant idéalement, et en supprimant de nombreux problèmes techniques prothétiques.

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prothèses en vulcanite ca. 1920

Vulcanite ca. 1890

DIFFERENTES SORTES DE VULCANITE

Pendant plus d'un siècle (1850-1950) la vulcanite eut un succès considérable. De nombreuses sortes de vulcanite avec différentes marques et propriétés furent mises à la disposition des prothésistes (couleurs, résistances, élasticité, poids, solidité, etc.). La vulcanite dentaire était colorée en rouge avec du vermillon, en blanc avec de l'oxyde de zinc, et en noir avec de la corne calcinée. La cuisson rendait la vulcanite plus foncée et en la mettant dans l'alcool elle prenait des nuances plus claires.

Plaques de caoutchouc dentaire à vulcaniser, ca.1940	présentoir d'échantillons de 30 modèles de vulcanite! ca.1900

LES MOUFLES DE CUISSON

On devait utiliser des moufles en bronze destinés à être le support des pièces à vulcaniser. Ils s'ouvraient au moins en deux parties pour y inclure dans du plâtre les modèles et leurs maquettes. Une contre partie était coulée. Ces moufles étaient fermés souvent par des clavettes.

Moufle à prothèse avec ses clavettes. C.Ash 1880.

PRINCIPES DU VULCANISATEUR

Dans son principe un vulcanisateur est une à marmite de Papin à à vapeur d'eau. C'est une chambre, une cuve en cuivre forgé de 3 à 5 cm d'épaisseur avec un couvercle en laiton ou fer et une bride massive en fer munie d'une vis de fermeture équipée d'un volant de serrage. Le joint du couvercle est en métal mou (plomb ou cuivre) nécessitant un entretien particulièrement rigoureux. Un manomètre et un thermomètre jusqu'à 180°, 200°sont indispensables. Une soupape de sécurité avec un petit obturateur équipé d'une pastille en métal fusible à 175° pouvait libérer la pression et température en cas de dépassement accidentel de la chauffe. La Société Ash & sons, en 1890, garantissait que ses vulcanisateurs étaient testés pour résister à une pression de à 600 livres par pouce, soit sept fois plus que la pression nécessaire !

Au début certains vulcanisateurs furent chauffés à l'alcool, mais la majorité des vulcanisateurs fonctionnèrent au gaz et certains dès 1920 adoptèrent l'électricité. De nombreux modèles avec différents automatismes furent proposés par les distributeurs. Il semblerait qu'en Europe seuls trois ou quatre fabricants produisirent des vulcanisateurs que les grandes maisons de distributions dentaires adaptèrent pour faire croire à une propre production. Le plus souvent les vulcanisateurs étaient munis d'un dispositif spécial (régulateur et manomètre combinés) qui permettait de maintenir à l'état constant la température préconisée pour la vulcanisation : ce dispositif abaissait la flamme au moment où la température était atteinte.

Reconstitution d'un laboratoire de prothèse avec son coin vulcanisateur, presse, meuble à dents, tour à polir

Petite presse à moufle

Vulcanisateur ouvert et fermé avec son manomètre

éLABORATION D'UNE prothèse EN VULCANITE

A partir de la maquette en cire d'une prothèse dentaire sur son modèle d'empreinte en plâtre munies de dents porcelaine, crochets et autres artifices, celle-ci était incluse dans un moufle en bronze chargé de plâtre. Une contre partie en plâtre était coulée ensuite avec l'autre moitié du moufle. On ébouillantait le moufle ouvert pour éliminer soigneusement toute la cire. On avait alors réalisé un moule en deux parties dont l'espace qui avait été occupé par la cire était vide et qu'il convenait de remplacer par du caoutchouc que l'on allait bourrer délicatement.

On découpait, on préparait des morceaux de caoutchouc de différentes qualités et couleurs pour les bourrer à chaud dans les espaces libres. On commençait par des petits morceaux de caoutchouc blanc ou rose pour les dents et les gencives ; le caoutchouc rose était destiné à faire les gencives artificielles, puis on passait au caoutchouc rouge qui encastrait les crampons des dents porcelaine et les queues de crochets. Pour terminer on utilisait le caoutchouc rouge, marron ou noir pour les parties qui devaient constituer la plaque de l'appareil. Le bourrage était une opération longue et minutieuse, complétée par une mise sous presse légère avec la contre partie à chaud. On rouvrait le moufle pour s'assurer que le caoutchouc avait bien fusé partout et qu'il se trouvait en quantité suffisante, on enlevait les éventuels excès, puis on remettait le moufle fermé sous presse bien serré à fond. On posait les clavettes de fermeture du moufle.

Paire de prothèses complètes en vulcanite équipées de dents céramique continuous gum

CUISSON DU CAOUTCHOUC DANS LE VULCANISATEUR

On mettait le ou les moufles dans le vulcanisateur que l'on remplissait d'eau propre pour dépasser le niveau supérieur du moufle. On ajustait le couvercle en huilant le joint en plomb, ou cuivre mou, serti dans le couvercle et qui s'adaptait à la chaudière. On fermait le vulcanisateur en vissant la bride à fond. On allumait le gaz dont on réglait la flamme de façon à obtenir une élévation lente de la température. Un réglage automatique modérait la flamme lorsque la température de 155°, de 160°,de 165° était atteinte. Une bonne cuisson était celle qui résultait d'une température de 155°, réalisée au bout de 20 minutes et maintenue durant une heure et demie à deux heures. Une mauvaise cuisson était une cuisson courte à 175°. Le caoutchouc noir demandait une cuisson très prolongée de quatre à six heures à 145°c. Le caoutchouc mou, pour obturateur, était réalisé en cuisant 45 minutes à 145°. Une cuisson courte à 175° était moins bonne qu'une cuisson prolongée à 155°. Une cuisson brusque donnait une vulcanite poreuse.

Lorsque la cuisson était terminée, on laissait refroidir lentement jusqu'à 120°. A ce moment on ouvrait le robinet de vapeur qui s'échappait à grand bruit. Lorsque toute la vapeur était sortie, on enlevait le couvercle après avoir desserré la vis de la bride. On pouvait alors sortir le moufle pour le plonger dans l'eau froide durant quinze minutes. Le moufle étant froid on enlevait les clavettes de fermeture pour l'ouvrir. On en dégageait la prothèse vulcanisée qui après grattage devait être finie et passée au polissage. Il était conseillé de bien nettoyer et essuyer le vulcanisateur encore chaud, surtout le joint du couvercle, en attendant une autre vulcanisation.

différents systèmes de chauffage gaz pour vulcanisateurs

Bec de gaz pour vulcanisateur à commande électrique pour automatisation.

LA COLLECTION DE VULCANISATEURS DE L'ASPAD

Petit vulcanisateur avec sa cuve en cuivre, bride et collier en laiton. ca.1890.

Vulcanisateur par C. Ash & Sons, avec sa plaque de certification. 1907.

Petit vulcanisateur et sa jupe de chauffe, équipé de son thermomètre, manomètre et soupape de sécurité.ca.1900.

Vulcanisateur de grande taille pour trois moufles avec sa belle cuve en cuivre. ca.1890

Splendide vulcanisateur, par Ash & Sons, ca. 1890, avec sa jupe de chauffe, sa belle cuve en cuivre, son manomètre de sécurité, son collier en laiton, une position latérale de serrage de sa bride.

Vulcanisteur horizontal de grande dimension permettant une manipulation plus aisée de 4 moufles. Chauffage électrique. Ca.1920.

Vulcanisateur électrique de la SFFD, France ca.1930.

Exceptionnel vulcanisateur à chauffage et commande électriques. Ca.1940.

Appareil de cuisson pour Celluloïd avec ses moufles spécifiques qui demandaient plusieurs resserrages au cours de la cuisson. Le Celluloïd fut peu employé, complètement occulté par la vulcanite.

CONCLUSION

Le vulcanisateur fut pendant une centaine d'années une des pièces maitresses du laboratoire de prothèse, non seulement pour la réalisation de prothèse en vulcanite, mais surtout pour la place physique qu'il occupait au sein du laboratoire. C'était en effet une grosse et pesante à marmite à vapeur qu'il fallait faire chauffer au gaz, par paliers en la surveillant avec parfois des sonneries type réveil matin.

Elle dégageait ensuite un jet de vapeur brulante, humide et malodorante. Le vulcanisateur savait se faire rappeler par sa présence et son fonctionnement en permanence dans le laboratoire ! Les prothésistes avaient l'habitude de dire alors que le vulcanisateur régulait la vie du laboratoire par son timing, son bruit, sa vapeur, sa chaleur et ses senteurs.

D'ailleurs ce n'est pas un hasard si différents automatismes furent proposés pour faire fonctionner les vulcanisateurs la nuit en absence de personnel. Les gros laboratoires avaient souvent plusieurs vulcanisateurs qui fonctionnaient en même temps : on arrivait à leur dédier une pièce spéciale. En résumé le vulcanisateur, le bien nommé, anima le coin infernal, la forge de Vulcain, des laboratoires de prothèses pendant près d'un siècle.

Deux vulcanisateurs des années 1910

DOCUMENTATION PHOTOGRAPHIQUE DE L'ASPAD