JPS606767B2 - 工業用試作模型等超硬質樹脂製品の製作方法 - Google Patents

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、経済的且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通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。

この発明の方法及び装置は工業用サンプリング模型Ｌ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柱入する
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。

これらの部品は典型的にはボルト】３とナット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以上の孔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に隊脱自在に鼓合される。

ワックス原型１は下部フラスコ２ｂの底面内側に載層さ
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。

冷却用パイプ６はその両端がフラスコ２の側部に形成さ
れた閉口部７尊こ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は第２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‘ま第４図に示すように、下部フラスコ
２ｂ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。このワックス原型川まワックス
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２ａを戦暦し、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−ト５が形成
されし このゲート５がフラスコ２の一側に形成された
ワックス糠型亀から樹脂射出圧入孔４までの間接流され
る。

冷却パイプ６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を適して外気に開□されておりもフラ
スコ２の内側に備えられている。

この冷却パイプ６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以上の冷却パイ
プを有することも可能である。

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

第一に、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関口７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パイ
プ６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は冷却パイプ６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は冷却パイプ６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。それからアクレ１ノ
ック・レジンやポリカーボネートやポリネードレジンや
ステレン。レジンやポルセンタン・レジンやポリエステ
ル・レジンのような欧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、欧質樹脂材を射出
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 二例を示すものであ
って一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もま底プレート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ト２６，２７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２
３と下部フラスコとで完全なフラスコを構成するように
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１０００〜１５００ｋ９′あの耐
圧を有するように設計されることが望ましい。

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。性出口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が隊挿される。この千全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アー抜き
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□２９よりフラスコに流し込まれ
る。この閉口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雛
型剤を注入口２４より石膏の内面に方遍なくカバーでき
るように注入する。樹脂液を射出圧入する前にフラスコ
は射出圧口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
成型に要する条件は樹脂液の射出速度０．０１〜１０／
秒、射出圧３０〜１２００ｋ９′の保持圧時間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０．５〜２
００側、ェア脱気孔の直径又は同じ周囲径は０．１〜５
◇肌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
のをま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
込み法則ちインナーワックス成型法であるから上下の欧
み合せ部分からバリが出るし、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１００３
３１号明細書として、石膏澱粉および食塩の混合物に水
を加え混練樺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
唇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閉口が大になるた
め樹脂の冷却硬化反応にバラッキを来して製品にむらが
生じる上、表面状態が荒くなりバリも出来やすい。

又石膏澱粉および食塩の混合物に水を加え漉練控和した
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関口
部と前記模型と同都材でなるゲートにより連結ししその
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
の空洞を囲接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ペン
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
状態も繊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、菱関
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□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擁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繊密な高精度の
樹脂製品が得られることになる。又〜‐本発明では樹脂
の射出条件を射出速度０．０１〜１晩少「 射出圧３０
〜１２００ｋ９ノの保持圧時間０．０５〜６現砂、注入
ゲートの直径又は同じ周囲径０．５〜２０ぐ肋「 ェア
脱気孔の直径又は同じ周囲蓬０．１〜５？肋、フラスコ
の耐圧１０００〜１５００ｋｇノｃ流‘こ設定したから
遠い射出連と高い射出圧力により細いゲートから射出圧
入しかつ細いェァ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ヱァ抜されると同時に成
形されてしかも表面状態の繊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ト出
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難であるが、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２５０〜３００ｋ９〆
均ｔｏ．１秒以下では７００〜９００ｋｇ′鮒の圧力に
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。又特関昭５３一６１１９４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
リンダー部材とからなっておりハンドルを回転させなが
らレジンをゆっくりフラスコのプラスタ−型内に加圧注
入し「 この加圧注入工程中にペントよりレジンが注出
するのを確認した後ｔ適法に従ってレジンを加熱重合す
る。

つまり６０ｑＣで３ぴ分係留後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−回の埋没で製作しようとするもの
でいるがら このようなアクリル樹脂製品は口腔内の咳
合圧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ッキによ
り表面肌も荒〈蕃美・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０．０１〜０．９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３０〜１２００ｋ９／地、保持
圧時間０．０５〜６の砂、注入ゲートの直径０．５〜２
０？側、フラスコの耐圧１０００〜１５００ｋｇ′ｃ確
の設定条件で、０．１〜１０肌のェア脱気孔よりェアを
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、蕃美性にも優れている超高質樹
脂製品が高精度であり、さらに表面状態が繊密で内部は
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。その上石骨型は金型のように鏡面に形成出釆
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？肌のェア脱気孔よりェアを抜
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射図、
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、２２
ａ…・・・底板、２２ｂ・・・・・０下部カラー、２３
ａ・・・・・・上菱、２３ｂ・・・・・’上部カラー、
２５……洋出口、３１……栓。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワツ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撓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〜
   １２００ｋｇ／ｃｍ＾２、保持圧時間０．０５〜６０秒
   、注入ゲートの直径０．５〜２０φｍｍ、フラスコの耐
   圧１０００〜１５００ｋｇ／ｃｍ＾２の設定条件で、０
   ．１〜１φｍｍ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。