JP3773112B2 - 立体有形物の樹脂構造体の成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体有形物の固有外形中空部を透明樹脂体に設けた定置物にして、「理科教材・美術工芸教材・歴史教材・博物館等の展示物または観賞用置物体・メモリアル体」等として広い分野で使用する「立体有形物の樹脂構造体」の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工業量産できない立体有形物の美術工芸品や歴史上の有意義な固形有形物を歴史教育・理科教育・展示教育・美術工芸教育したり博物館展示する場合は、平面的な写真・印刷物を教材とせざるを得ないので、実感性に欠けて教育・展示効果が不足する。
【０００３】
一方、固有の人体手型等を現すメモリアル物は、その手型を平面紙に写して現わした二次元形態が主流を成しており、かつ手表面形状の精緻性が不充分にして実感性・固形性に欠けると共に耐久保存性が良好でない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の従来技術の難点を解消する「固有の立体外形の表面形状を樹脂枠体内に精緻に現わして成る立体有形物の樹脂構造体の成形方法」を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の技術課題を解決する本発明は以下の工法を特徴としている。
【０００６】
即ち、「立体有形物の外周面形状を周壁に成す固形中空部を継ぎ目なし固形透明性樹脂体内に設けた構造の立体有形物の樹脂構造体を成形するにおいて、固形中空部に成すべき立体有形物のワックス母型を成形し、しかるのち、該ワックス母型を立体枠体内に定置して、該ワックス母型と該立体枠内周との空間に熱硬化性の透明性樹脂溶液を注入充填し、続いて、該熱硬化性透明樹脂溶液を硬化させると共に、該硬化による発熱によって該ワックス母型のワックス材を溶融させて前記熱硬化性透明樹脂溶液の硬化体から流出除去し、該溶融流出による残空間を前記固形中空部に成すことを特徴とする立体有形物の樹脂構造体の成形方法」と
【０００７】
前記の成形方法において「立体有形物を各半に分割するパートラインによって分割した各半部分の外周に、シリコーンゴムを剥離自在に貼着したシリコーンゴム皮膜と該シリコ ーンゴム皮膜の外側に補強層を備えた周壁から成る一対の各半型を接合セット・分離自在にした石膏型の母型成形型の成形キャビティーに、溶融ワックスを注入してワックス母型を成形する成形方法」が特徴である。
【０００８】
即ち、前記構成の本発明の成形方法は、公知の精緻鋳造のロストワックス工法を応用して、該立体有形物と同一サイズ立体形のワックス母型によって、透明樹脂体内に該立体有形物の外形空間を設け、その透明樹脂体の外側から該立体有形物の外形・表面意匠を視認観察可能にするものである。
【０００９】
そして、前記構成の成形方法において、前記のワックス母型を成形するに際して立体有形物が直接使用できないときは、該立体有形物と同一サイズ同形の代用物の石膏型によって前記ワックス母型を成形する態様にする。
【００１０】
なお、前記構成における透明性樹脂とは、樹脂体内の中空部が外側から視認把握可能であれば良く、完全な透明性のものと、その視認把握性が確保できる半透明性・着色樹脂が含まれる。
【００１１】
【作用】
前記構成の本発明の成形方法による「立体有形物の固形中空部を備えた樹脂構造体」は、その固形中空部の立体形状と表面状態が外側から視認観察可能にして、かつ、工業量産可能となるので、一品限定存在の立体有形物の観賞・教材用として極めて有用になる。そして、全体が固形樹脂体のため耐久性・堅牢性が良く、それぞれの立体有形物の外形が汚損・損傷することなく長期間安定維持できる。
【００１２】
そして、前記の本発明の成形方法は公知のロストワックス工法をベースとするので、前記ワックス母型の表面状態が立体有形物の実外形状態と極めて近似する精密外周面を備えるので、そのワックス母型を用いて成る立体有形物の中空部表面は実物と同質同一となる精緻な外周形状・表面意匠を備えた高度のリアリティーを有し、観賞用・教材用等として特段の高品質のものになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の成形方法によって成形する「立体有形物の樹脂構造体」の１実施形態を図１・図２を参照して説明する。即ち、この実施形態のものは、図２に示す立体有形物の彫刻体５を透明樹脂材の四角柱の「継ぎ目なし樹脂枠体３」内に固形中空部２（以下、単に中空部２という）として現わした構造から成り、この中空部２は彫刻体５の立体外周と同一サイズ同一形状の外形形状を有する立体中空部にして底部が開放されて外側と連通している。そして、その内周壁は彫刻体５の外周面の各ポイントの凹凸・立体模様の表面意匠を極めて精緻に現わした特有形状を有している。
【００１４】
以上の実施形態の樹脂構造体１は、透明樹脂の樹脂枠体３内に前記構造の中空部２が存在するので、彫刻体５の固有立体形状・精緻な表面意匠の正面・背面・側面等の６面と全方位的斜視が樹脂枠体３の外側から明瞭に視認把握可能になる。
【００１５】
そして、その中空部２は固形体の樹脂枠体３によって保護されるので、損傷したり変形するおそれは無く耐久性に優れると共に、複製困難な彫刻体５のリアルな具現物が工業量産可能にして、彫刻体観賞置物・展示物・彫刻教材等として極めて有用に使用できる。
【００１６】
続いて、図３・図４を参照して本発明の「立体有形物の樹脂構造体１」の成形方法の１実施形態を説明する。なお、本発明の樹脂構造体１の中空部２の形状は図２例示の複雑な外周形状・意匠の立体有形物が対象であるものの、この成形方法の実施形態では、図示表現を判り易くするために単純な鶏卵状立体有形物に特定して説明する。
【００１７】
即ち、鶏卵状の立体有形物６（以下、有形物６という）の中空部２を透明な樹脂枠体３内に備えた「立体有形物の樹脂構造体１」は「有形物６の成形キャビティー１６を有する上下接合の各半型７・８」から成る母型成形型２０を第１ステップで形成し、この母型成形型２０によって中空部２を成形するためのワックス母型２５を形成し、しかるのち、このワックス母型２５によって成形する手順・工法となる。
【００１８】
詳しくは（図３参照）有形物６の上下接半のパートライン１１を定め、このパートライン１１の図示下半部分の有形物６の下半部６Ｂを油粘度に埋め込んでパートライン１１を上面と成す台盤状の下半部保持台１２を成形する。
【００１９】
続いて、その下半部保持台１２に下半部６Ｂを埋め込んだ有形物６の露出した上半部６Ａにシリコーンゴム（例えば、信越シリコーン社製の型取り用シリコーンゴムパウンドＫＥ１２ＲＴＶ）を均一に２回塗りして硬化させてシリコーンゴム皮膜１３を形成し、続いて、固化したシリコーンゴム皮膜１３の上にシリコーンゴムを塗布してガーゼ・ガラスクロス等の補強材を貼着敷設する補強作業を３〜４回反復して中間補強層１４を形成する。
【００２０】
さらに続いて、その中間補強層１４の上に石膏・強化プラスチック材から成る補強外層１５を設ける。かくして、以上のシリコーンゴム皮膜１３と中間補強層１４と補強外層１５から成る３層構造の母型成形用の各半型７を形成する。
【００２１】
続いて、その各半型７を成形した状態のものを天地反転させて下半部保持台１２を外して、各半型７を下にして露出した有形物６の下半部６Ｂに前記と同一の工法によって「シリコーンゴム皮膜１３と中間補強層１４と補強外層１５」から成る３層構造の母型成形用の各半型８を成形する。
【００２２】
続いて、その各半型７・８の接合フランジ１０を分離して固形物６を取り出し、その取り出しによる残空間を成形キャビティー１６に成し、かつ接合面の１ケ所に外側空間と連通する注入孔１７を有する一対合せ型の母型成形型２０を形成する。
【００２３】
なお、以上の母型成形型２０の各半型７・８の接合面には両者の分離を容易にする離型剤を適宜塗布すると共に、両者の上下セット位置をワンタッチ的に的確にする凹凸嵌合部（図示しない）を必要に応じて設けておく。そして、その各半型７・８の接合部位の注入孔１７は有形物６に小突起１８を予め付設突設しておくことによって成形する。
【００２４】
そして、その各半型７・８は、成形キャビティー１６の周縁部分を外方に伸長した接合フランジ１０を有し、このフランジ１０を接合してクランプすることによって一体の接合セット固定と離反が自在にできるように形成される。
【００２５】
続いて（図４参照）、以上の母型成形型２０を注入孔１７を上方にすると共に、注入孔１７を通して外側に伸長する保持バー１９をセットして縦姿勢に保持し、注入孔１７から成形キャビティー１６に注入孔１７が埋まるまで溶融ワックスＷを注入充填する。そして、注入した溶融ワックスＷの固化後に各半型７・８を分離して、成形キャビティー１６と同一形状（有形物６と同一サイズ・同一形状）にして保持バー１９を上方へ伸長するワックス母型２５を取り出し成形する。
【００２６】
かくして、そのワックス母型２５を用いて以下の工法によって樹脂構造体１を成形する。即ち、保持バー１９を上方へ伸長したワックス母型２５をスタンド２３に垂設すると共に、そのワックス母型２５を上方開口有底の枠体２４の中空部に宙吊り状にセットする。
【００２７】
続いて、その枠体２４の枠周とワックス成形型２５との空間に、エポキシ樹脂・不飽和ポリエステル樹脂・ウレタン樹脂等の熱硬化性の透明樹脂材の液状樹脂Ｌを上方開口部から「注入孔１７が埋まってできた突起２１」の上端まで注入してゲル化発熱固化させて樹脂枠体３に成すと共に、その発熱によってワックス母型２５のワックス材を溶融させて突起２１を下方にして自重流出して除去し、ワックス母型２５と同一サイズ同一形状の有形物６の中空部２を固形透明樹脂の樹脂枠体３の中心部分に設けた「立体有形物の樹脂構造体」に成形し、最後にその樹脂枠体３の外周面を機械加工・研磨加工等によって美麗に仕上げ加工し、中空部２の立体形状が外側から美麗的確に一べつ視認把握できる樹脂構造体１を成形する。
【００２８】
なお、以上の工法において、ワックス母型２５は各半型７・８のパートラインによるバリが生ずるので母型成形型２０より脱型したとき、そのバリを適宜除去処理する。そして、枠体２４に注入する熱硬化性樹脂は硬化剤を予め添加攪拌して枠体２４に注入すると共に、その熱硬化性樹脂が硬化してワックス母型２５が溶融して流出除去した後に、乾燥器に入れたり熱湯洗浄・ブラッシングして、その流出によって生じた中空部２に付着している残存ワックスを除去するワックスクリーニング作業を適宜施す。
【００２９】
以上の実施形態の成形方法は、有形物６の外周にシリコーンゴム皮膜１３を貼着した内側表皮の成形キャビティー１６を形成するので、そのシリコーンゴム皮膜１３は有形物６の表面の平面的・立体的意匠を極めて精緻に転写した状態となる。従って、その成形キャビティー１６に溶融ワックスＷを充填して成形したワックス母型２５は有形物６と実質同一の外形状・表面意匠の母型となる。
【００３０】
かくして、そのワックス母型２５によって成形した中空部２の内周はワックス母形２５の表面意匠を精緻に転写した「有形物６と実質的同一の形状・意匠」にして、前記作用を奏する高品質の「立体有形物の樹脂構造体」が成形できる。
【００３１】
次に、図５〜図７を参照して本発明の成形方法による樹脂構造体の他の実施形態を説明する。まず、図５に示すものは人間の手の固有形状・固有意匠を透明性の樹脂枠体３の中空部２として設けた本発明の樹脂構造体１にして、手固有の手相や凹凸筋・線条等が極めて精緻にあらわれた立体形状を有している。
【００３２】
この手型樹脂構造体１は、従来慣用の平面的手型転写物より特段のリアリティーを有して変形・損傷のおそれがなくメモリアル物として極めて有効に長期間保存できる。
【００３３】
なお、この手型樹脂構造体１は人間の手を母型成形用として直接使用できないので、公知の型取り用ゴム材（例えば、日本シーコン株式会社製のアルギン酸成分のテトリッコ（商品名））の中に手を漬けて該ゴム材が固化した後に、弾性の該ゴム材から手を抜き出し、その抜き出し空間に溶融石膏または含水ポリエステル樹脂を流し込んで固化させ、しかるのち、該ゴム材から固化した石膏類手型を抜き出す公知の石膏類型形成工法によって石膏類手型を形成する前工程を実施し、その石膏類手型によって「ワックス母型２５を成形するための母型成形型２０」を形成し、以下前記実施形態と同様な手順・工法によって樹脂構造体１を成形する成形方法を採択する。
【００３４】
一方、図６・図７は樹脂構造体１の他の態様が示してあり、図６（Ａ）は埴輪の中空部２、図６（Ｂ）はアンモナイトの中空部２を設けた樹脂構造体１である。そして、図７（Ａ）は「神話グリフォン」の中空部２、図７（Ｂ）は「日本百名山の木曽駒ケ岳」の中空部２を設けた樹脂構造体１である。
【００３５】
この図６・図７実施形態のものはそれぞれの対象物の立体形状・表面意匠の高リアリティー・耐久性を有し、歴史教材・地理教材・展示物・神話説明教材・置物等として極めて有用に活用できる。
【００３６】
なお、本発明の成形方法は、前記の実施例に限定されず、樹脂枠体３の外形形状は円柱体・錐体・載置セット可能球体・その他の外形体にしたり、中空部２と樹脂枠体３の外側との連通孔を塞ぐ形態にしても良く、さらに、樹脂枠体３を淡着色樹脂にして、中空部２があらわす有形物の実感向上を図る等の態様にすることがある。
【００３７】
さらに、中空部２の内部に蓄光発光体や自発光体を装着して中空部２のライトアップ形態にして視認把握性のさらなる向上を図る態様にすることがある。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明の成形方法による「立体有形物の樹脂構造体」は、立体有形物固有の外形・表面意匠を精緻にあらわした中空部を固形樹脂枠体内に備え、その中空部の「当該立体有形物の高リアリティーの形状・意匠」が外側から的確に視認把握可能にして、かつ、損傷・変形のおそれもなく高耐久性を有し、その上複製困難な限定有形物の実型具現物として量産可能になるので、その立体有形物を特定することによって「歴史教材・科学教材等の各種教材」や展示物・装飾観賞用置物・メモリアル物等として広範な分野で極めて有用に活用できる。
【００３９】
そして、本発明の「立体有形物の樹脂構造体の成形方法」は前記の効果を奏する本発明の「立体有形物の樹脂構造体」が高品質で量産可能となる。以上の有用な諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の成形方法による実施形態の樹脂構造体を示し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその背面図、（Ｃ）はその右側面図、（Ｄ）はその中央縦断面図
【図２】 図１実施形態の構造体を示し、（Ａ）は中空部にあらわした立体有形物の斜視図、（Ｂ）はその全体斜視図
【図３】 本発明の樹脂構造体の成形方法の１実施形態の「母型成形型」の成形方法の説明図
【図４】 本発明の樹脂構造体の成形方法の１実施形態を示し、（Ａ）は母型成形型から樹脂構造体を成形する手順・工法の説明図、（Ｂ）は成形後の全体斜視図
【図５】 本発明の成形方法による他の実施形態の樹脂構造体を示し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその全体斜視図
【図６】 本発明の成形方法による他の実施形態の樹脂構造体を示し、（Ａ）（Ｂ）ともその全体斜視図
【図７】 本発明の成形方法による他の実施形態の樹脂構造体を示し、（Ａ）（Ｂ）ともその全体斜視図
【符号の説明】
１ 立体有形物の樹脂構造体
２ 固形中空部
３ 樹脂枠体
５ 彫刻体
６ 有形物
７・８ 各半型
１１ パートライン
１２ 下半部保持台
１３ シリコーンゴム皮膜
１４ 中間補強層
１５ 補強外層
１６ 成形キャビティー
１７ 注入孔
１９ 保持バー
２０ 母型成形型
２５ ワックス母型
Ｌ 液状樹脂
Ｗ 溶融ワックス

Claims (2)

1. 立体有形物の外周面形状を周壁に成す固形中空部を継ぎ目なし固形透明性樹脂体内に設けた構造の立体有形物の樹脂構造体を成形するにおいて、固形中空部に成すべき立体有形物のワックス母型を成形し、しかるのち、該ワックス母型を立体枠体内に定置して、該ワックス母型と該立体枠内周との空間に熱硬化性の透明性樹脂溶液を注入充填し、続いて、該熱硬化性透明樹脂溶液を硬化させると共に、該硬化による発熱によって該ワックス母型のワックス材を溶融させて前記熱硬化性透明樹脂溶液の硬化体から流出除去し、該溶融流出による残空間を前記固形中空部に成すことを特徴とする立体有形物の樹脂構造体の成形方法。
2. 立体有形物を各半に分割するパートラインによって分割した各半部分の外周に、シリコーンゴムを剥離自在に貼着したシリコーンゴム皮膜と該シリコーンゴム皮膜の外側に補強層を備えた周壁から成る一対の各半型を接合セット・分離自在にした石膏型の母型成形型の成形キャビティーに、溶融ワックスを注入してワックス母型を成形する請求項１に記載の立体有形物の樹脂構造体の成形方法。

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