JPS59106943A - 工業用試作模型等超硬質樹脂製品の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工業用試作模型や義歯模型のような樹脂製品
の製作方法及びその装置に関する。

従来、工業用試作模型や義歯模型のような樹脂製品は全
て金型により製作されてきた。

即ち、製作しようとする製品の形状に適合した上下金型
を用意し、その金型間にプラスチック材を流し込んで希
望する形状にプレスする方法がとられてきた。

しかしながらこれらの金型による製法では高価であるこ
と、修正が難しいことなどの欠点がある。

それ故に、長い間、これらの公知手段に代って簡素で且
つ精密さを有する製作方法、装置が要望されてきた。

この発明は、経済的旧つ精巧度の高い模型用の樹脂製品
を製作する方法を提供することを主目的とするものであ
る。

さらに、ワックス原型を用いることによりきわめて容易
に形状の修正が可能となる樹脂製品の製作方法を提供す
ることを第二の目的とする。

第三の目的は、この発明の製作方法に特別に用いられる
ように構成された装置を提供することである。

最後に、製作工程において最も適わしい樹脂の射出スピ
ード、圧力、温度、スプルランナーの径などを備えた装
置を提供することであるｇ。

この発明の方法及び装置は工業用サンプリング模型、義
歯、盆や台所用品等を含む広範囲の目的に用いられる。

この発明の思想を実現する技術手段はフラスコの中にワ
ックス原型を入れること、フラスコ中へ石膏を注入する
こと、石膏が硬化した後ワックス模型が融けるまでワッ
クス模型を加熱すること、その融けたワックス模型をフ
ラスコから外へ流出すること、ワックス模型を流出した
ことにより形成されるスペース中に樹脂を射出圧入する
こと、樹脂が硬化するまで冷やすことという特殊な工程
から形成される。

この発明の構成を添付図面に詳述するならば次のとおり
である。

第１図から第３図まではこの発明の装置の実施例を示す
図面である。

まず、製作しようとする樹脂製品の寸法及び形状どおり
のワックス原型１と、上下部分２ａ。

２ｂに分割されたフラスコ２が用意される。

フラスコ２は上下蓋１１と側体１２に分割される。

これ〆らの部品は典型的にはボルト１３とナツト１４の
ような接合手段８で完全に接合される。

樹脂射出圧入用の孔４は側体１２に形成されこの射出用
孔４から融けたワックスが外へ流出できるようにしてい
る。

この射出用孔４の数は限定されない。

しかしながら２以−ヒの孔４が形成される場合は、樹脂
の射出圧入する１つの孔４以外はすべて樹脂の射出圧入
時において栓１５によって緊密に密封されねばならない
。

石膏の注入口９は上部フラスコの上蓋に形成される。

栓１６はこ・の注入口９に嵌脱自在に嵌合される。

ワックス原型１は下部フラスコ２ｂの底面内側に載置さ
れる。

樹脂圧入ゲート５はワックス原型１から樹脂圧入孔４ま
での間にワックスで接続して形成される。

冷却用バイブロはその両端がフラスコ２の側部に形成さ
れた開口部７に接続するように下部フラスコ２ｂの内側
に収納される。

上部フラスコ２ａは下部フラスコ２ｂの上面に載設され
上下２つのフラスコ２ａ、２ｂはｉ２図に示すような接
合手段８で共に接合される。

ワックス原型１は第４図に示すように、下部フラスコ２
ｂの内側底面に形成される超硬石膏床３に埋込まれるよ
うにして固定される。このワックス原型１はワックスと
軟質樹脂の合成されたものでもよい。

フラスコ２は下部フラスコ２ｂの上面に上部フラスコ２
ａを載置し、第２図に示すようにフラスコ２が互いに密
着し得るよう接合手段で上下部を緊密に接合する。

しかし、第３図に示すように下部フラスコ２ｂにワック
ス原型１を収納した状態で樹脂射出圧入ゲート５が形成
され、このゲート５がフラスコ２の一側に形成されたワ
ックス原型１から樹脂射出圧入孔４までの間接続される
。

冷却バイブロはその両端が下部フラスコ２ｂのわく組の
上端に設けた孔７を通して外気に開目されており、フラ
スコ２の内側に備えられている。この冷却バイブロはで
きるだけ耐圧、耐熱性を有するものが望ましい。

もちろんフラスコ２に２以」二の冷却パイプを有するこ
とも可能である。

次に、第４図から第７図はこの発明の詳細な説明図であ
ってこの方法に用いられる工程が示されている。

第一ニ、ワックス原型１をフラスコ２内に置きこのフラ
スコ２を上述した手段で緊密に接合する。石膏はフラス
コ２の内側に充満するまで開ロアを通してフラスコ２中
に流し込まれ第′５図に示すように冷却バイブロとゲー
ト５は石膏１０中に埋め込まれる。石膏１０が硬化する
のをまってフラスコ２は内側にあるワックスが融けるま
で加熱される。この状態は第６図で示されている。

するとこの融解されたワックスは孔４を通って外へ流出
させておき且つ熱湯でフラスコ２から流れ出す。

なお、フラスコ２は冷却バイブロに通して熱湯又は蒸気
を循環させることにより加熱されるようにしてもよい。

フラスコ２は冷ｍバイブロを通して冷水を循環させるこ
とにより冷却される。

第７図に関して、二つの樹脂射出圧入用孔のうちの一方
に緊密に密封し、フラスコ２を射出孔４が上へくるよう
に横転する。それからアクシリツク。レジンやポリカー
ボネートやポリネートレジンやスチレン、レジンやポル
センタン。

レジンやポリエステル、レジンのような軟質樹脂材を射
出成型機で射出圧入用開孔４より射出圧入する。

この際、軟質樹脂材を射出圧入する前にフラスコ中に樹
脂離型剤を塗っておくことが望ましく、それを塗ってお
くことによって樹脂製品１を石膏１０から取り出す工程
に速かに移れるからである。樹脂材が樹脂製品ａに成型
されるまで硬化してからフラスコ２を分離して石膏１０
を取り去って製品１を得る。得られた製品は常法通り磨
かれて仕上げられる。

第８図より第１０図まではこの発明の第二実施例を示す
ものであって−そろいの歯列がこの発明の着想により作
られることを示す。歯列のワックス原型２１は底プレー
ト２２ａと下部カラー　２２ｂとから成る下部フラスコ
２２中に収納される。ワックス原型２１は第８図に示す
ように注入口２４とワックス原型２１を接続する注入ゲ
ート２６と、注出ゲート２７を備えこれらの両ゲー）２
６．２７はワックスで作られている。

さらに、上部フラスコ２３の上部カラー２３ｂと上部プ
レート２３ａから成り上部フラスコ２３と下部フラスコ
とで完全なフラスコを構成スるように置かれており、第
９〜１０図に示すような接合手段で緊密に接合されてい
る。

このようなフラスコは１０００〜１５００に９／ｃＩ／
ｌの耐圧を有するように設計されるごとが望ましい。上
下部カラー２３ｂ、２２ｂには注入口２４とのその反対
側にある注出口２５が穿設されている。注出口２５には
フラスコ中に射出圧入される樹脂材を保持するために栓
３１が嵌挿される。この栓３１にはフラスコ中にエアー
が残っている場合に脱気できるようにエナー抜き口３２
を備えておくことが望ましい。フラスコが一体に連結さ
れると石膏が開口２９よりフラスコに流し込まれる。

この間口２９はその後ストッパー３０で密封される。石
膏は真空脱胞法又はバイブレーション法又は一般に知ら
れる注入法を用いてフラスコ中に充填する。フラスコに
流し込まれた石膏は硬化するまで待ち硬化したらワック
ス原型２１が融けるまで加熱される。それから石膏型に
より作られる樹脂製品を取り出し易くするため樹脂離型
剤を注入口２４より石膏の内面に万遍なくカバーできる
ように注入する。

樹脂液を射出圧入する前にフラスコは射出ＩＥ口２４が
上方に位置し、底部に栓３１を有する注出口２５がそれ
ぞれ配置されるようにその側部を横転する。それから樹
脂液をフラスコ内に射出圧入する。

この射出成型（こ要する条件は樹脂液の射出速度０．０
１〜１０／秒、射出圧３０〜１２００に９／ｃｒ／１保
持圧時間０．０５〜６０／秒であることが望ましい。さ
らに、注入ゲートの直径又は同じ周囲径は０．５〜２０
ｙ！朋、エア脱気孔の直径又は同じ周囲径は０．１〜５
．ｇｗｎＲであることが望ましくこの条件以下又は以上
でも樹脂液の射出成型が充分になされない。

樹脂液が硬化するのを士って樹脂製品を石膏から取り出
せるものである。

この発明は上述の工程を含む方法から構成されるもので
あるから従来の歯科補綴物の製作法の場合は単なる流し
込み法即ちインナーワックス成型法であるから」二下の
咬み合せ部分からパリが出るし、また内部に固まった石
膏中に一応固定されている歯列にズレが生じ易くそれを
取り除いて研磨するため手間がかかるだけでなく精度的
にも劣っていた。これを石膏空洞内に超硬樹脂液を射出
成型する方法により解決した。

さらに、従来の工業用サンプリングを用いれば石膏簡易
金型となり従来の本金型を用いたものに比べ安価に且つ
精密に製作できることになる。また、歯科用以外の医療
用としては、例えば足の関節に骨欠損部を生じ義関節を
作る際にも本製法と同一の要領で以て樹脂製の義肢を製
作することが可能となるなど用途は多方面に亘るもので
ある。

尚、本文中に用いた「軟質樹脂」とは柔かな液状になっ
た樹脂液のことを指称し、硬化後は「超硬樹脂」となる
。

なお、特許第１００３３１号明細書として、石膏澱粉お
よび食塩の混合物に水を加え混練捏和して得られる可塑
性物により石膏雌型を印像し、この石膏雌型に普通の石
膏を充填し凝固する石膏塑造用雄型の製造法が提案され
ている。

しかしながら上記のものは冷却凝固反応の安定している
石膏の充填を目的とし、しかも印像により形成される石
膏雌型のため、特性を失い易く状態も大いに変り易い樹
脂製品の製作用として使用に耐え得ないし、又引抜き可
能な形状の製品した製作出来ず非常に用途が限定される
。

又、印像により形成された石膏雌型は開口が大になるた
め樹脂の冷却硬化反応にバラツキを来して製品にむらが
生じる上、表面状態が荒くなりパリも出来やすい。又石
膏澱粉および食塩の混合物に水を加え混練捏和したもの
は容易に破砕することになり樹脂の射出圧は非常に小さ
なものに制限され樹脂は細部にまで流入できず表面状態
の悪いものとなる。

しかしながら本発明では耐圧フラスコ内にワックスのよ
うな融解排出できる材料からなる模型を収容し、耐圧フ
ラスコの側面に設けられた開口部と前記模型と同部材で
なるゲートにより連結し、その耐圧フラスコ内に石膏を
注入して模型とゲートを埋設し、石膏硬化後模型とゲー
トを融解排出して模型スペースの空洞を囲撓する石膏型
を形成するから、このような模型スペースの空洞を有す
る石膏雌型に樹脂を細いベント孔から射出注入すると樹
脂の冷却硬化反応は安定したものとなり樹脂が空洞のす
みずみにまで行きわたり表面状態も緻密になり高精度に
なる。樹脂硬化後石膏を破砕して樹脂製品を得るもので
あるからどのような形状の製品又はオーダーによる義歯
、義関節、義肢等をも高品質で得られることになる。

さらに本発明では、軟化した合成樹脂を耐圧フラスコの
開口部から石膏のゲート孔を通して模型スペースの空洞
内に射出注入し、樹脂硬化後耐圧フラスコを分割し石膏
を破砕して樹脂製品を得るものであるから、石膏雌型は
フラスコに合致したものとなり高い樹脂射出圧に十分耐
え得るものとなる。このように高い圧力で細いゲート孔
から模型スペースの空洞を囲撓する石膏雌型内に樹脂を
射出圧入するから樹脂の射出条件は望ましいものになり
、細部にいたるまで樹脂が行きわたり表面状態の緻密な
高精度の樹脂製品が得られるこになる。

又、本発明では樹脂の射出条件を射出速度０．０１〜１
０秒、射出圧３０〜１２００ＫＰ／ｃｆ／を保持圧時間
０．０５〜６０秒、注入ゲートの直径又は同じ周囲径０
．５〜２（ｌｙＩｍ、エア脱気孔の直径又は同じ周囲径
０．１〜５ダ簡、フラスコの△ かつ細いエア脱気孔よりエアー抜きを行うから射出した
樹脂液は石膏型に短時間でエア按されると同時に成形さ
れてしかも表面状態の緻密できれいな樹脂製品となる。

つまり上述の値以外では石膏型による樹脂製品は樹脂の
特性の低下喪失及び状態の変動で製作が困難であり、出
来るとしても極めて劣悪なものとなる。

石膏の場合耐圧フラスコで支持しても金型のようには高
い射出圧を加えることは困耕であるが、射出速度を速め
れば極短時間の高圧力に石膏型は耐えられることを出願
人は実験で確認した。

例えば、射出速度に１〜５秒では２５０〜３００　Ｋｙ
／ｃｌ、　０．１秒以下では７００〜９００Ｋｙ　／　
ｄの圧力に耐え得る。したがって、射出速度を高めるこ
とにより石膏型の樹脂製品は一層良好な品質に製作でき
る効果もある。

又特開昭５３−６１１９４号公報の一回埋没法による義
歯製造法が提案されているが、それはハンドルを回転す
ることによって上下動するプランジャーと、前記プラン
ジャーの先端部の挿通を許容する餅状レジン収容シリン
ダ一部材とからなっておりハンドルを回転させなからレ
ジンをゆっくりフラスコのプラスター型内に加圧注入し
、この加圧注入工程中にベントよりレジンが注出するの
を確認した後、適法に従ってレジンを加熱重合する。つ
まり６０℃で３０分係留後１００℃で３０分係留するも
のである。

これは歯科業界で長く用いられているアクリル樹脂製義
歯を一回の埋没で製作しようとするものでいるが、この
ようなアクリル樹脂製品は口腔内のｆｌｙ−金工により
破損する程強度的に弱い上に残留モノマーが溶出してア
レルギーを起こすため衛生上の欠点もあり、さらに長時
間の加熱重合を要する重合のバラツキにより表面肌も荒
く審美性に欠ける等の多くの欠点を有する低品質であり
ながら生産性も悪くてコスト高である。

本発明は長年克服出来なかった上記欠点を全く一掃し得
るものであり、石膏型に超高速射出可能な射出成形機を
用いて粘性の大きいポリカーボネート樹脂等の超硬質樹
脂を０．０１〜０．５秒位に超高速射出せしめる全く新
しい方法にして、射出圧３０〜１２００に９／Ｃｒ１１
保持圧時間０．０５〜６０秒、注入ゲートの直径０，５
〜２００１フラスコの耐圧１０００〜１５００Ｋｙ／ａ
ｄの設定条件で、０．１〜１ダ削のエア脱気孔よりエア
を抜きながら０．０１〜０．５秒位の超高速度に射出成
形せしめたから、残留モノマー、加熱重合のバラツキが
無く、高い強度性をもち、審美性にも優れている超高性
樹脂製品が高精度であり、さらに表面状態が緻密で内部
は単層状態に成形されるから石膏型による樹脂成形品と
して非常に優れた製品を能率的に得られることになる。

この場合、石膏型は脆くて射出圧を大きくすれば直ちに
破損する。その上石膏型は金型のように鏡面に形成出来
ないうえ空洞内面肌は軟質であり、さらに熱伝導率も低
い等の多くの不利な点をもつため、ポリカーボネート樹
脂等の超硬質樹脂を石膏型で成形して高品質の樹脂製品
を得ることは不可能とされていたが、本発明は上記設定
条件において０．１〜１ダ簡のエア脱気孔よりエアを抜
きながら００１〜０５秒位の超高速度に射出成形せしめ
ることによりそれを可能ならしめたから多大な効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって作られる樹脂製品の斜視図、
第２図はこの発明の装置の実施例のフラスコの透視図、
第３図はワックス原型の収納した実施例の下部フラスコ
の横断面図、第４図〜第７図はこの発明の工程を経時的
に説明する装置の縦断面図、第８図はこの発明の第二実
施例のワックス原型が下部フラスコに収納されている状
態を示す平面図、第９図は第二実施例の全部品が組合わ
された状態を示す斜視図、第１０図は第二実施例の装置
の分解図である。 １．２１・・ワックス原型２　”　’フラスコ２ａ＋　
２３・・上部フラスコ　２ｂ、２２・・下部フラスコ　
４，２４・・注入口　５・・注入ゲート　６・・冷却パ
イプ　１０・・石膏２２ａ・・底板　２２ｂ・・下部カ
ラー　２３８・・上蓋　２３ｂ・・上部カラー　２５・
・注出口３１・・栓 特　　許　　出　　願　　人　　　　　　　　木　　暮
　　山　　人Ｊ） ｑフ 特開昭５３（ＯＧ９４３　（７）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワックスのような融解排出できる物質からなる所望製品
   形状の模型を耐圧フラスコに収容し、その模型とフラス
   コの側面に設けられた複数の孔を前記の融解排出できる
   物質で形成されるゲートにより横方向に連結し、その模
   型とゲートが埋設するまでフラスコに石膏を流し込み、
   石膏が硬化した後模型とゲートを融解排出して模型スペ
   ースの空洞を囲繞する石膏型を形成し、樹脂射出用孔以
   外をエア脱気孔となし先に模型により形成されたスペー
   ス内にゲートにより形成された通路とフラスコの樹脂射
   出用孔を介して軟化した樹脂を射出圧入し樹脂硬化後石
   膏を破砕して樹脂製品を得る樹脂製品製作法において、
   前記石膏型に超高速射出可能な射出成形機を用いてポリ
   カーボネート樹脂等の超硬質樹脂を、射出圧３０〜１２
   ００　Ｋ９／ｃｄ、保持圧時間０．０５〜６０秒、注入
   ゲートの直径０．５〜２０１１フラスコの耐圧１０００
   〜１５００に９／ｃｒｌの設定条件で、０．１〜１グ閣
   のエア脱気孔よりエアを抜きながら０．０１〜０．５秒
   位の超高速度に射出成形せしめて、超硬質樹脂製試作模
   型、義関節、義肢等を成形することを特徴とする工業用
   試作模型等超硬質樹脂製品の製作方法。