JP5367644B2 - 熱可塑性樹脂の成形方法及び熱成形用の鋳型 - Google Patents

Description

この発明は、熱可塑性樹脂を成形する技術に関する。

熱可塑性樹脂の成形方法として、ホットプレート成形装置による方法が知られている。この方法においては、たとえば、繊維強化された熱可塑性樹脂の積層材を、加熱炉で所定の成形温度に予熱した後、成形装置の加熱冷却板に装着された金型の下型上に載せ、この積層材を油圧シリンダーの作用によって、上型で加圧して成形する。

しかし、この方法には次のような問題がある。すなわち、予熱した積層材は変形し易く取扱いが容易でないうえ、加熱炉から取出すと直ちに冷却が始まるため、加熱炉から取出して金型にセットするまでの間に冷却が進み、その結果、部位間の温度のバラツキが生じて、成形品に、しわ、よじれ、ボイド（気泡）等の製品欠陥が発生する（特許文献１の「従来の技術」の項、第３図〜第６図参照）。

このような問題を解決するために、加熱炉中に、独立した圧力調整機能を持つ二つの加圧室を配備し、これら圧力室の開口間にシート状成形材を保持し、加圧室内を加熱しつつ、二つの加圧室の圧力差で成形材を成形型に倣って賦形する方法が提案されている（特許文献１の「課題を解決するための手段」の項、第１図〜第２図参照）。

この方法によれば、予熱されたシートを成形型にセットするために取り扱う必要がないので、作業が容易であるとともに、取扱い時にシートが冷却する心配がないため、ホットプレート成形装置による方法のような問題は生じない。

しかし、この方法は、加熱炉中に独立した圧力調整機能を持つ二つの加圧室を配備する必要があるため、設備が大がかりで、かつ、高価なものとなる。

その一方、たとえば患者ごとに形状が異なる義歯に用いるための補強材のような、多種・小ロット品の生産に適した、簡易で安価な設備による熱可塑性樹脂の成形方法が求められている。

特開平３−２０７６３１号公報

この発明は、このような従来技術における問題を解決し、多種・小ロット品の生産に適した簡易かつ安価な設備でありながら、成形品に、しわ、よじれ、ボイド等の製品欠陥の生じ難い、熱可塑性樹脂の成形方法等を提供することを目的とする。

この発明による熱可塑性樹脂の成形方法は、熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得る熱可塑性樹脂の成形方法において、複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成された熱成形用の鋳型を用意し、発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された前記型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得ること、を特徴とする。

この発明による熱成形用の鋳型は、熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得るために用いられる、複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成され、発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された前記型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得るよう構成されたこと、を特徴とする。

本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲における「要素鋳型」とは、熱成形用の鋳型を複数の鋳型に分割した一つであって、各「要素鋳型」は、被成形材を配置するときには相互に分離することができ、被成形材を押圧するときには相互に近接することができるよう構成されている。

また「要素鋳型枠」とは、鋳型材料を充填して固化するための鋳型枠を分割した一つであって、「要素鋳型枠」に充填して固化された鋳型材料とともに「要素鋳型」を構成する。

本願の第１発明による熱可塑性樹脂の成形方法は、熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得る熱可塑性樹脂の成形方法において、複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成された熱成形用の鋳型を用意し、発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得ること、を特徴とする。

また、本願の第５発明による熱成形用の鋳型は、熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得るために用いられる、複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成され、発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得るよう構成されたこと、を特徴とする。

つまり、これらの発明においては、要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより要素鋳型を形成するよう構成している。したがって、様々な形状の鋳型を、短時間で、かつ、安価に作製することが可能となる。このため、多種・小ロット品の生産に適した簡易かつ安価な鋳型を容易に得ることができる。

また、これらの発明においては、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成するとともに、発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧するよう構成している。

したがって、被成形材を要素鋳型に接するよう配置しておけば、被成形材は、発熱体により加熱された要素鋳型によって、予熱されて軟化するとともに、そのまま押圧されて成形される。このため、予熱された被成形材を成形型にセットするために取り扱う必要がないので、作業が容易であるとともに、取扱い時に被成形材が冷却する心配がなく、被成形材に、部位間の温度のバラツキが生じ難い。この結果、成形品に、しわ、よじれ、ボイド等の製品欠陥が生じ難い。

さらに、要素鋳型に内蔵された発熱体により、被成形材の予熱及び成形時の加熱を行うから、別途、予熱用の設備を設ける必要がない。

すなわち、この発明によれば、多種・小ロット品の生産に適した簡易かつ安価な設備でありながら、成形品に、しわ、よじれ、ボイド等の製品欠陥が生じ難い、熱可塑性樹脂の成形方法を実現することができる。

本願の第２発明による熱可塑性樹脂の成形方法は、本願の第１発明による熱可塑性樹脂の成形方法において、発熱体は、要素鋳型枠に充填された鋳型材料中に埋没して設けられたものであること、を特徴とする。

また、本願の第６発明による熱成形用の鋳型は、本願の第５発明による熱成形用の鋳型において、発熱体は、要素鋳型枠に充填された鋳型材料中に埋没して設けられたものであること、を特徴とする。

このように、要素鋳型枠に充填された鋳型材料中に発熱体を埋没して設けるよう構成することで、要素鋳型枠自体に発熱体を設ける場合に比し、発熱体を設ける位置や、発熱体の種類、形状、個数、発熱量等について、選択の自由度が高くなる。このため、被成形材の材質、厚さ、形状や、成形品の厚さ、形状等に対応した最適な発熱体を最適な位置に設置することができる。

すなわち、被成形材や成形品に応じたきめ細かい発熱体の設定が可能となるから、多種・小ロット品の生産にいっそう適した、製品欠陥のより生じ難い、熱可塑性樹脂の成形方法を実現することが可能となる。

本願の第３発明による熱可塑性樹脂の成形方法は、本願の第１ないし第２のいずれかの発明による熱可塑性樹脂の成形方法において、被成形材は、板状、シート状又はフィルム状の被成形材であり、熱成形用の鋳型は、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型を備えていること、を特徴とする。

本願の第７発明による熱成形用の鋳型は、本願の第５ないし第６のいずれかの発明による熱成形用の鋳型において、熱成形用の鋳型は、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型を備えていること、を特徴とする。

被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型を用いて熱成形用の鋳型を構成することで、熱成形用の鋳型の構成自体が単純なものとなる上、被成形材を押圧するための装置も単純な構成のもので済む。このため、いっそう簡易かつ安価な設備でありながら、製品欠陥が生じ難い、熱可塑性樹脂の成形方法を実現することができる。

本願の第４発明による熱可塑性樹脂の成形方法は、本願の第３発明による熱可塑性樹脂の成形方法において、一対の要素鋳型のうち一方の要素鋳型の型面に被成形材の厚さを超える高さの凸部を設けるとともに、他方の要素鋳型の型面に前記凸部を収容可能な凹部を設け、被成形材にガイド孔を設け、被成形材を一対の要素鋳型で挟む際、一方の要素鋳型の凸部が被成形材のガイド孔を貫通して他方の要素鋳型の凹部に進入するよう構成したこと、を特徴とする。

本願の第８発明による熱成形用の鋳型は、本願の第７発明による熱成形用の鋳型において、一対の要素鋳型のうち一方の要素鋳型の型面に被成形材の厚さを超える高さの凸部を設けるとともに、他方の要素鋳型の型面に前記凸部を収容可能な凹部を設けたこと、を特徴とする。

このように構成することで、被成形材を一対の要素鋳型で挟む際、一方の要素鋳型の凸部が被成形材を貫通して他方の要素鋳型の凹部に進入するようにすることができる。このため、被成形材を挟む際における要素鋳型同士の位置決めが容易になる他、押圧時に被成形材が要素鋳型からずれるのを防止することができる。

すなわち、簡易かつ安価な設備でありながら、いっそう製品欠陥が生じ難い、熱可塑性樹脂の成形方法を実現することができる。

図１は、この成形方法に使用される熱成形用の鋳型である鋳型１の構成を示す適部縦断面図である。 図２Ａは、下鋳型本体２３の一部を構成するレプリカ模型５の平面図、図２Ｂは、図２ＡにおけるＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。 図３Ａは、下鋳型２の平面図、図３Ｂは、図３ＡにおけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。 図４は、下鋳型２に基づいて上鋳型３を作製する手順を説明するための下鋳型２及びフラスコ上輪３１の適部縦断面図である。 図５Ｂは、上鋳型３の底面図、図５Ａは、図５ＢにおけるＶＡ−ＶＡ線断面図である。 図６Ａは、下鋳型２を構成する下鋳型本体２３の型面２４に被成形材９を載置した状態を示す平面図、図６Ｂは、図６ＡにおけるＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図である。 図７は、図６Ｂに示す状態の被成形材９の上に上鋳型３を載せた状態を示す適部縦断面図である。 図８は、図７に示す状態からさらに下鋳型２、上鋳型３間に押圧力を付与し、被成形材９を所望の形状に成形した状態を示す適部縦断面図である。 図９は、凸部を２つ設けた下鋳型１０２の型面２４に被成形材１０９を載置した状態を示す平面図である。 図１０は、凸部を３つ設けた下鋳型２０２の型面２４に被成形材２０９を載置した状態を示す平面図である。 図１１Ａは、マイクロ波により非接触で発熱体にエネルギーを供給して発熱させる場合に用いられる下鋳型の一例である下鋳型３０２の構成を示す適部縦断面図である。図１１Ｂは、マイクロ波により非接触で発熱体にエネルギーを供給して発熱させる場合に用いられる、下鋳型の他の例である下鋳型４０２の構成を示す適部縦断面図である。 図１２Ａは、マイクロ波発熱材３０４を上鋳型本体３３の所定領域に多数、配置してなる上鋳型の一例である上鋳型５０３の構成を示す適部縦断面図である。図１２Ｂは、マイクロ波発熱材３０４を上鋳型本体３３の所定領域に多数、配置してなる上鋳型の他の例である上鋳型６０３の構成を示す適部縦断面図である。

まず、この発明の一の実施形態による熱可塑性樹脂の成形方法である、繊維強化熱可塑性樹脂の成形方法について説明する。この実施形態においては、被成形材として、長炭素繊維で織られた織物に熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂をマトリックスとして含浸させてなる平板状のものを用い、これを熱成形し、成形品として義歯床の補強材を得る場合を例に説明する。

図１は、この成形方法に使用される熱成形用の鋳型である鋳型１の構成を示す適部縦断面図である。

鋳型１は、被成形材を熱成形して成形品を得るために用いられ、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型である下鋳型２、上鋳型３を備えている。下鋳型２、上鋳型３は、それぞれ、有底略筒状（椀状）に構成された要素鋳型枠である下鋳型枠２０、上鋳型枠３０内に、鋳型材料を充填して固化することにより形成されている。

この実施形態においては、鋳型１は、下鋳型２、上鋳型３ともに金属で構成されたものを用いているが、鋳型１の材質はこれに限定されるものではない。たとえば、鋳型１の材質として、セラミックでもよいし、上記熱成形に耐えうる耐熱性を有するものであれば合成樹脂であってもよい。なお、鋳型１は、上記熱成形に際し鋳型１が塑性変形又は破損しない程度の強度を備えていれば問題ない。

要素鋳型枠に充填されて固化した状態の鋳型材料を要素鋳型本体と呼ぶこととすれば、下鋳型２は、下鋳型枠２０と、下鋳型枠２０内に形成された要素鋳型本体である下鋳型本体２３とを備えており、上鋳型３は、上鋳型枠３０と、上鋳型枠３０内に形成された要素鋳型本体である上鋳型本体３３とを備えていることになる。

この例においては、下鋳型枠２０は一体に構成されているが、上鋳型枠３０は、両端が開放された略筒状の上鋳型枠本体３１と、上鋳型枠本体３１の一方の端部を覆う略板状の上鋳型枠蓋体３２とが別体として構成され、上鋳型枠本体３１と上鋳型枠蓋体３２とは、ボルト・ナット等の締結具（図示せず）を用いて、相互に着脱自在に構成されている。

なお、この例では、鋳型枠として歯科用フラスコを用いている。したがって、以後、下鋳型枠２０をフラスコ下輪２０、上鋳型枠本体３１をフラスコ上輪３１、上鋳型枠蓋体３２をフラスコ蓋３２と呼ぶことがある。換言すれば、フラスコ下輪２０、フラスコ上輪３１及びフラスコ蓋３２により、歯科用フラスコが構成されている。

下鋳型２及び上鋳型３の少なくとも一方に、発熱体を内蔵するよう構成され、発熱体により、下鋳型２及び上鋳型３の少なくとも一方の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された型面に接するように配置された被成形材を、発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得るよう構成されている。

図１に示すように、この例では、下鋳型本体２３の内部に、発熱体である電熱コイル４が埋設されている。この、電熱コイル４により、下鋳型２の型面である下鋳型本体２３の型面２４のうち、少なくとも被成形材９が載置される部分（図６Ａ，図６Ｂ参照）の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になるよう加熱するのである。

軟化温度以上の所定の温度とは、とくに限定されるものではなく、被成形材９の材質、厚さや面積、下鋳型本体２３の材質や量、上鋳型本体３３の材質や量、電熱コイル４の位置、発熱量や通電解除のタイミング等により異なるものであるが、低くとも、被成形材９の軟化温度そのもの、高くとも、熱成形時に焼け焦げ等の変色やボイドが被成形材９に生じない限度の温度である（以下同様）。

下鋳型本体２３の型面２４に、被成形材９の厚さを超える高さの凸部２５を設けるとともに、上鋳型３の型面である上鋳型本体３３の型面３４に、凸部２５を収容可能な凹部３５を設けている（図３Ａ，図３Ｂ、図５Ａ，図５Ｂ参照）。

凹部３５の内径は、凸部２５を収容可能であれば、とくに限定されるものではないが、下鋳型２と上鋳型３とを接合する際の位置決め用ガイドとしての機能を重視するのであれば、下鋳型２の凸部２５の外径と略同一になるよう（同一又は僅かに大きくなるよう）形成するのが好ましい。

また、図６Ｂに示すように、この例では、凸部２５の高さは、下鋳型本体２３の型面２４に平板状の被成形材９の下面９２が接するよう載置したときに、凸部２５の頂部２５ａが、被成形材９の上面９３より高くなるよう構成されている。凸部２５の高さは、下鋳型２と上鋳型３とを接合したときに（図１参照）凸部２５の頂部２５ａが上鋳型３の上鋳型枠蓋体３２の内面に接するような高さを越えてはならない。

なお、図７に示すように、被成形材９にガイド孔９５を設け、被成形材９を下鋳型２及び上鋳型３で挟む際、凸部２５の外径と略同一になるよう（同一又は僅かに大きくなるよう）形成された被成形材９のガイド孔９５を貫通して、凸部２５が上鋳型３の凹部３５に進入するよう構成している。

凸部２５の頂部２５ａが、図６Ｂに示す状態における被成形材９の上面９３より、どの程度高くなるよう構成するかは、とくに限定されるものではないが、被成形材９の厚さの１倍程度以上高くするのが好ましく、より好ましくは、５倍程度以上、さらに好ましくは１０倍程度以上、最も好ましくは３０倍程度以上である。

このように構成することで、被成形材９を下鋳型２の型面２４に載置する際、より確実に、凸部２５を被成形材９のガイド孔９５に通すことができる。

また、このように構成することで、被成形材９の素材となる、より大きい素材平板（この例では、繊維強化熱可塑性樹脂素材平板）から、下鋳型本体２３の型面２４に合う形状となるよう被成形材９を切り出す作業が必要となるような場合に、凸部２５を、この作業の際の位置決め用のガイドとして利用することが可能となる。

つぎに、図２Ａないし図５Ｂを参照しつつ、鋳型１の作製方法を説明する。図２Ａは、下鋳型本体２３の一部を構成するレプリカ模型５の平面図、図２Ｂは、図２ＡにおけるＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図３Ａは、下鋳型２の平面図、図３Ｂは、図３ＡにおけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。図４は、下鋳型２に基づいて上鋳型３を作製する手順を説明するための下鋳型２及びフラスコ上輪３１の適部縦断面図である。図５Ｂは、上鋳型３の底面図、図５Ａは、図５ＢにおけるＶＡ−ＶＡ線断面図である。

まず、図２Ａ，図２Ｂに示すレプリカ模型５を用意する。この例では、レプリカ模型５は、義歯を装着する患者の口腔内粘膜の形状を再現した形状を有する模型型面５４と、その反対側の面である模型底面５３と、模型底面５３に略直交する模型側面５２とにより囲まれた立体である。

レプリカ模型５の作製方法はとくに限定されるものではないが、たとえば、患者の口腔内粘膜の形状を模したマスター模型の複製として作製される。

この例では、レプリカ模型５を構成する材料（鋳型材料）として、高温鋳造用埋没材（たとえば、スノーホワイト：株式会社松風製）を用いているが、レプリカ模型５の材料はとくに限定されるものではなく、熱伝導性、保温性をある程度兼ね備えるとともに、所望の耐熱性及び機械的強度を備えたもの、すなわち、被成形材９を熱成形する際の、電熱コイル４（発熱体）による加熱や、下鋳型２及び上鋳型３による加圧によっても、変形、割れ等が発生しないものであればよい。

レプリカ模型５の材料として、たとえば、上記高温鋳造用埋没材その他の歯科用埋没材、歯科用石膏、又は、これらを適当な割合で混合して所望の耐熱性等を持たせた材料を用いることができる。

つぎに、図３Ａ，図３Ｂに示すように、フラスコ下輪２０を用意し、フラスコ下輪２０内に電熱コイル４を配置するとともに、泥状の鋳型材料（粉状のものを水及び／又は専用液等で練って泥状にしたもの）をフラスコ下輪２０に流し込んで、電熱コイル４を埋没する。その上に、レプリカ模型５を載せ、レプリカ模型５の周囲にも鋳型材料を流し込んでレプリカ模型５を埋没する。そして、流し込んだ鋳型材料が固まる前に鋳型材料の表面の形を整え、放置して鋳型材料が固化するのを待つ。

この例では、フラスコ下輪２０内に流し込む鋳型材料として、レプリカ模型５を構成する材料と同じ材料（高温鋳造用埋没材）を用いているが、フラスコ下輪２０内に流し込む鋳型材料と、レプリカ模型５を構成する材料とが異なるよう構成することもできる。なお、フラスコ下輪２０内に流し込む鋳型材料のバリエーションは、上述のレプリカ模型５を構成する材料のバリエーションと同様である。

このようにしてフラスコ下輪２０内に流し込まれて固化した鋳型材料と、当該鋳型材料に埋没されたレプリカ模型５とにより、下鋳型本体２３が構成される。下鋳型本体２３の型面２４は、下鋳型本体２３の表面に露出するよう配置されたレプリカ模型５の模型型面５４と、この模型型面５４に滑らかに連続するように形成されたフラスコ下輪２０内に流し込まれて固化した鋳型材料の表面とにより構成されている。

電熱コイル４の配置は、とくに限定されるものではないが、レプリカ模型５の模型型面５４の中央に可能な限り近い位置に設けるのが好ましい。とくに、電熱コイル４の上下方向（図中のＹ方向）の位置としては、レプリカ模型５の模型底面５３に略接する位置が好ましい。

このように構成することで、電熱コイル４からの熱が被成形材９に伝わりやすいからである。また、このように構成することで、電熱コイル４とフラスコ下輪２０の底部２０ｂ及び側壁部２０ｃとの間に固化した鋳型材料が介在することになるから、電熱コイル４からの熱がフラスコ下輪２０に伝わり難い。

このため、フラスコ下輪２０の温度上昇を抑制することができるうえ、フラスコ下輪２０を介して電熱コイル４からの熱が逃げるのを抑制することができる。この結果、フラスコ下輪２０の取り扱いが容易になるとともに、熱成形のための電熱コイル４も発熱量の小さいものを用いれば済むので、設備コストをさらに抑えることが可能となる。

電熱コイル４は、温度センサーを内蔵するものが好ましく、温度センサーを内蔵していない場合には、別途、温度センサーを併用することが好ましい。また、電熱コイル４は、温度調整可能となっているものが好ましい。もっとも、温度センサー機能や温度調節機能を用いない電熱コイルであっても、発熱量が当該被成形材９の熱成形に適したものであれば、とくに問題ない。

なお、電熱コイル４は、これを泥状の鋳型材料に埋没する工程において水等の液体に接するため、耐水性（耐液性）を有することが好ましい。

電熱コイル４の電源コード４１は、下鋳型本体２３の中をとおり、フラスコ下輪２０の接合縁２０ａの一部に形成された切欠き部２０ｄからフラスコ下輪２０の外部に導出され、外部の電源（図示せず）に接続されている。

なお、この実施形態においては、ピン（たとえば円柱状の金属製ピン）を１本用意しておき、フラスコ下輪２０に流し込んだ鋳型材料が固まる前に、鋳型材料の表面からピンの一部を差し込むようにしている。ピンは、フラスコ下輪２０の接合縁２０ａ（フラスコ下輪２０とフラスコ上輪３１とを接合する際に、フラスコ上輪３１の接合縁３１ａと接する部分）に直交する方向に差し込む。ピンの長手方向を、フラスコ下輪２０とフラスコ上輪３１とを接合・分離する方向に一致させるためである。

このようにして差し込まれたピンのうち鋳型材料の表面から露出している部分が、凸部２５を構成している。凸部２５の形状、数、位置等は限定されるものではないが、この実施形態においては、直径５ｍｍ程度の略円柱状の１つの凸部２５を、レプリカ模型５の模型型面５４に可能な限り近い位置（好ましくは、レプリカ模型５の模型側面５２に略接する位置）に設けるようにしている。もちろん、凸部２５の直径は、被成形材９の寸法や材質等に応じて適宜変更することができる。

凸部２５の形状を略円柱状としているのは、製作が容易である等の理由からであり、数を１つとしているのは、２つ以上設けると、被成形材９を熱成形する際に、複数の凸部間で被成形材９の引っ張り合いが生じ、被成形材９の部分的な伸びやちぎれ、凸部の破損等を招き、成形に支障をきたすおそれがあるからである（とくに被成形材が繊維強化熱可塑性樹脂の場合には、そのおそれが大きい）。なお、２つ以上の凸部を設ける場合については後述する。

また、凸部２５を、レプリカ模型５の模型型面５４に可能な限り近い位置としているのは、被成形材９の大きさをできるだけ小さくするためである。つまり、被成形材９には、凸部２５に通されるガイド孔９５を設ける必要があるため、仮にレプリカ模型５の模型型面５４と凸部２５との距離が大きいと、成形品の大きさに比し必要以上に大きい被成形材９を用意して熱成形しなければならず、材料コストが増加するほか、熱成形のための発熱体も発熱量の大きいものを用いなければならず、設備コストも増加するからである。

また、下鋳型本体２３の型面２４のうち被成形材９の成形に用いるべき部分が略線対称の形状である場合には、凸部２５を、被成形材９の成形に用いるべき部分の対称軸５に対して略線対称の位置に設けることが好ましい。図６Ａに示すように、この例では、当該対称軸５上に凸部２５を設けている。

このように構成すると、熱成形時に被成形材９が凸部２５から受ける力は、対称軸５に対して線対称となる（この例では、対称軸５方向の引っ張り力のみを受ける）。これにより、熱成形時に被成形材９に非対称な歪みが生ずることを防止することができるのである。

なお、この実施形態においては、凸部２５を形成するために鋳型材料の表面から差し込むピンとして、円柱状の金属製ピンを用いているが、ピンはこれに限定されるものではない。ピンの材料として、金属以外に、たとえば、セラミック、石膏、耐熱性樹脂などを用いることができる。ピンの形状として、円柱以外に、たとえば、四角柱や六角注などの角柱や、テーパ形状を有する柱体を用いることもできる。

また、この実施形態においては、フラスコ下輪２０に流し込んだ鋳型材料が固まる前に、鋳型材料の表面からピンの一部を差し込んで凸部２５を形成するようにしているが、凸部の形成方法は、これに限定されるものではない。たとえば、フラスコ下輪２０に流し込んだ鋳型材料が固まったあとで、固まった鋳型材料に穴をあけ、その穴にピンを差し込んで固定することで凸部を形成するようにしてもよい。さらに、ピンを用いることなく、フラスコ下輪２０に流し込んだ鋳型材料自体で凸部を形成するようにしてもよい。

このようにして、下鋳型２が作製される。つぎに、下鋳型２の型面２４に分離剤（たとえばワセリン）を塗布し、その後、図４に示すように、下鋳型２を構成するフラスコ下輪２０の上にフラスコ上輪３１を載置する。この際、フラスコ下輪２０の接合縁２０ａと、フラスコ上輪３１の接合縁３１ａとが接するよう、位置合わせをしておく。

図４に示す状態で、フラスコ上輪３１内に、泥状の鋳型材料を流し込んだあと、図１に示すように、フラスコ蓋３２をかぶせ、フラスコ上輪３１とフラスコ蓋３２とをボルト・ナットなどの締結具（図示せず）で固定し、そのまま放置し、あるいは、上鋳型枠３０と下鋳型枠２０とを、ボルト・ナットなどの締結具（図示せず）や油圧による加圧装置等（図示せず）を用いて固定しつつ放置して、フラスコ上輪３１内の鋳型材料が固化するのを待つ。鋳型材料が固化した後、フラスコ下輪２０とフラスコ上輪３１とを分離すれば、図５Ａ，図５Ｂに示す上鋳型３が得られる。

この例では、フラスコ上輪３１内に流し込む鋳型材料（上鋳型本体３３を構成する材料）として、下鋳型本体２３を構成する材料と異なる材料（たとえば歯科用石膏）を用いているが、これは、上鋳型３には発熱体を内蔵していないため、下鋳型本体２３ほどの耐熱性が要求されないことから、コスト低減のため、より安価な材料を選択したためである。

上鋳型本体３３を構成する材料は、これに限定されるものではなく、下鋳型本体２３を構成する材料と同一であってもよい。そして、上鋳型本体３３を構成する材料のバリエーションは、上述のレプリカ模型５を構成する材料のバリエーションと同様であり、自由に選択することができる。

このようにして形成された上鋳型３を構成する上鋳型本体３３の型面３４の形状は、図３Ａ及び図３Ｂに示す下鋳型２を構成する下鋳型本体２３の型面２４の形状を反転した形状となっている。上鋳型本体３３の型面３４には、下鋳型本体２３に設けられた凸部２５の形状を反転した形状を有する凹部３５が形成されている。

つぎに、図６Ａないし図８を参照しつつ、鋳型１を用いた繊維強化熱可塑性樹脂の熱成形方法について説明する。

図６Ａは、下鋳型２を構成する下鋳型本体２３の型面２４に被成形材９を載置した状態を示す平面図、図６Ｂは、図６ＡにおけるＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図である。図７は、図６Ｂに示す状態の被成形材９の上に上鋳型３を載せた状態を示す適部縦断面図である。図８は、図７に示す状態からさらに下鋳型２、上鋳型３間に押圧力を付与し、被成形材９を所望の形状に成形した状態を示す適部縦断面図である。

まず、図６Ａ，図６Ｂに示すように、予め所定の形状に形成された平板状の被成形材９を用意し、下鋳型本体２３の型面２４の上に被成形材９を載置する。

このとき、下鋳型本体２３の型面２４のうち被成形材９の成形に用いるべき部分（この例では、型面２４の盛り上がった部分及びその内側、すなわち、略馬蹄形の顎堤部分に対応する部分およびその内側の口蓋部分に対応する部分）を覆うように、被成形材９を位置決めするが、下鋳型本体２３の型面２４に設けられた凸部２５を、被成形材９に設けられたガイド孔９５に通すことで、この位置決めが容易となる。

被成形材９を上記所定の形状に形成する方法は、とくに限定されるものではなく、たとえば、この実施形態では、長炭素繊維で織られた織物に熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂をマトリックスとして含浸させてなる素材平板（たとえば、パイロフィルシート：三菱レイヨン株式会社製（軟化温度９０〜１３０℃）、図示せず）から、下鋳型本体２３の型面２４に合う形状となるよう、鋳型ごとに一つひとつ、被成形材９を切り出している。

もっとも、同一形状の成形品を多数作製する場合や、異なる形状の成形品を作製する場合（すなわち、下鋳型本体の型面の形状が鋳型ごとに異なる場合）であっても、被成形材９の形状が同一で済むような場合は、たとえば、型による打ち抜きなど、量産に適した方法で、被成形材９を得るようにしてもよい。

なお、電熱コイル４が内蔵されている下鋳型本体２３の型面２４に被成形材９を載置する際、型面２４と被成形材９との間に、離型用の部材（たとえば、耐熱性を有する薄膜部材、ペースト状部材等）を介在させるのが好ましい。熱成形時に被成形材９が型面２４に融着して離型が困難になるのを防止するためである。

たとえば、離型用の薄膜部材として、ゴム状の薄膜部材を用いることができる。ゴム状の薄膜部材は、成形時に、型面２４に沿って容易に弾性変形するため、好都合である。

電熱コイル４が内蔵されていない上鋳型本体３３の型面３４と被成形材９との間にも離型用の部材を介在させるよう構成してもよい。型面３４と被成形材９との型離れをよくする必要がある場合もあるからである。

つぎに、電熱コイル４に通電し、下鋳型本体２３を介して、その型面２４を、被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になるよう加熱する。

つぎに、図７に示すように、被成形材９を載置した下鋳型２の型面２４と上鋳型３の型面３４とが対向する位置にくるよう、下鋳型２の上に、被成形材９を介して上鋳型３を載置する。このとき、下鋳型２の下鋳型本体２３に設けられた凸部２５と、上鋳型３の上鋳型本体３３に設けられた凹部３５とがかみ合って、下鋳型２に対する上鋳型３の位置決めが、より正確に行われる。

つぎに、図７に示す状態から、油圧による加圧装置等（図示せず）を用いて、下鋳型２と上鋳型３とを互いに近接する方向に押圧する。

下鋳型２の型面２４の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になっているため、型面２４に接して載置された被成形材９が加熱され軟化するとともに、下鋳型２の型面２４と上鋳型３の型面３４との間で押圧されるため、図８に示すように、被成形材９は、型面２４と型面３４とに沿った形状に変形する。

つぎに、電熱コイル４への通電を解除したのち、図８に示す状態を維持したまま冷却（たとえば、徐冷、急冷、室温下での放置等による冷却）し、冷却後、下鋳型２と上鋳型３とを分離して、成形品（変形して固化した被成形材９）を取り出す。

このようにして、鋳型１を用いて熱成形を行うことにより、被成形材９から成形品を得ることができる。典型的には、１つの鋳型は１回の熱成形にのみ用いられるが、鋳型の損耗が軽微であれば、同一の鋳型を用いて２回以上の熱成形を行うことも可能であり、この場合には、同一の鋳型を用いて同一形状の２つ以上の成形品を得ることも可能である。

なお、鋳型１から取り出された成形品は、そのまま、あるいは必要に応じてカット、研磨等の後加工が施され、義歯床の補強材が完成する。このようにして、鋳型１を用いて、長炭素繊維で織られた織物に熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂をマトリックスとして含浸させてなる平板状の素材から、成形品である義歯床の補強材を得ることができる。

なお、上述の例では、電熱コイル４に通電する前に、被成形材９を型面２４に載置するよう構成しているが、被成形材９を型面２４に載置するタイミングはこれに限定されるものではない。たとえば、電熱コイル４に通電開始したあと、下鋳型２の型面２４の温度が被成形材９の軟化温度を下回る所定の温度になった後に、被成形材９を型面２４に載置するようにしてもよいし、型面２４の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になった後に、被成形材９を型面２４に載置するようにしてもよい。

また、下鋳型２の上に被成形材９を介して上鋳型３を載置するタイミングも、とくに限定されるものではない。上述の例では、下鋳型２の型面２４の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になった後に、上鋳型３を載置するようにしているが、たとえば、電熱コイル４に通電を開始したあと、型面２４の温度が被成形材９の軟化温度を下回る所定の温度になった後に、上鋳型３を載置するようにしてもよいし、電熱コイル４に通電する前に、上鋳型３を載置するようにしてもよい。

また、加圧装置等による押圧のタイミングも、とくに限定されるものではないが、被成形材９が部分的に軟化を開始した後であって完全に軟化する前に押圧を開始するのが好ましい。被成形材９が全く軟化していない状態で押圧を開始すると被成形材９が破壊するおそれがある一方、被成形材９が繊維強化熱可塑性樹脂で構成されている場合、被成形材９を構成するマトリックスの樹脂が完全に軟化してしまうと、被成形材９を構成する繊維がマトリックスの樹脂から離脱するおそれがあるからである。

また、電熱コイル４への通電を解除するタイミングもとくに限定されるものではない。上述の例では、加圧装置等による押圧が完了した時点で、電熱コイル４への通電を解除しているが、余熱による熱成形が可能であれば、加圧装置等による押圧の途中、あるいは、加圧装置等による押圧の開始前に、電熱コイル４への通電を解除してもよいし、さらには、上鋳型３を下鋳型２の上に載置する前や、被成形材９を下鋳型２の型面２４の上に載置する前に、電熱コイル４への通電を解除してもよい。

このようにして得られた義歯床の補強材は、歯科で多用されるアクリル系の床用レジンとの接合性が良好である。このため、アクリル系の床用レジンにより義歯床を作製する際に、たとえば、当該床用レジンの間にこの補強材を芯材として挟み込んで、サンドイッチ構造の義歯床を得ることができる。本例では、厚さ約０．２５ｍｍの補強材をアクリル系の床用レジンで挟み込んでなる合計厚さ約１ｍｍのサンドイッチ構造の義歯床（炭素繊維強化義歯床）を得ている。

このようにして、金属による補強材を用いなくても高強度の義歯床を実現することができる。すなわち、金属アレルギーのおそれがなく、高強度で、しかも軽量の義歯床を実現することが可能となる。

なお、上述の実施形態においては、下鋳型２の型面２４に１つの凸部２５を設ける場合を例に説明したが、凸部の数は１つに限定されるものではなく、２以上の凸部を設けるようにしてもよい。

一般的には、２以上の凸部の位置はとくに限定されるものではないが、下鋳型本体の型面のうち被成形材の成形に用いるべき部分が略線対称の形状である場合には、下鋳型２の場合と同様の理由から、すべての凸部を、被成形材の成形に用いるべき部分の対称軸に対して略線対称の位置に配置するのが好ましい。

図９は、凸部を２つ設けた下鋳型１０２の型面２４に被成形材１０９を載置した状態を示す平面図である。下鋳型１０２においては、型面２４に２つの凸部１２５ａ、１２５ｂを設けている。この例においては、凸部１２５ａ、１２５ｂの双方を、下鋳型本体２３の型面２４のうち被成形材１０９の成形に用いるべき部分の対称軸５上に設けている。

より詳しくは、図９に示す下鋳型１０２においては、凸部１２５ａ、１２５ｂを、対称軸５上であって、型面２４のうち被成形材１０９の成形に用いるべき部分の両端近傍に配置している。そして、凸部１２５ａは、図３Ａに示す凸部２５と同様の位置に設けられている。

下鋳型１０２を用いた熱成形の対象となる被成形材１０９には、下鋳型１０２の凸部１２５ａ、１２５ｂに対応する位置に、これらの凸部を通すためのガイド孔１９５ａ、１９５ｂが設けられているが、これらのガイド孔のうち一方は丸孔、他方は長孔になっている。図９の例では、ガイド孔１９５ａが丸孔、ガイド孔１９５ｂが長孔になっている。

ガイド孔１９５ｂの長軸上にガイド孔１９５ａの中心が位置するよう構成されている。ガイド孔１９５ｂの長軸方向の寸法はとくに限定されるものではないが、下鋳型１０２の型面２４に被成形材１０９を載置したとき、下鋳型１０２の凸部１２５ａ及び１２５ｂのいずれもが、熱成形の前後いずれの時点においても、干渉なくガイド孔１９５ａ、１９５ｂに挿通可能であるような寸法であることが好ましい。

このように構成すれば、図９に示すように、下鋳型１０２の型面２４に被成形材１０９を載置したとき、被成形材１０９は、型面２４に対して平行移動のみならず回転移動も不能になるため、被成形材１０９の位置決めをより正確かつ容易に行うことができる。また、下鋳型２の場合と同様に、熱成形時に被成形材１０９がこれら凸部から受ける力は、対称軸５に対して線対称となる（この例では、凸部１２５ａから、対称軸５方向の引っ張り力のみを受ける）。このため、熱成形時に、被成形材１０９に非対称な歪みが生ずることを防止することができる。また、熱成形時に２つの凸部１２５ａ、１２５ｂ間で被成形材１０９の引っ張り合いが生ずることもない。

下鋳型１０２の、この余の構成は、下鋳型２と同様であり、下鋳型２に適用される種々のバリエーションは、その性質上、下鋳型１０２に適用不能なものを除き、すべて、下鋳型１０２にも適用される。

なお、下鋳型１０２と組み合わせて用いられる上鋳型には、上鋳型３の場合と同様に、凸部１２５ａ、１２５ｂが進入可能な２つの凹部が設けられている。

図１０は、凸部を３つ設けた下鋳型２０２の型面２４に被成形材２０９を載置した状態を示す平面図である。下鋳型２０２においては、型面２４に３つの凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃを設けている。この例においては、凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃを、下鋳型本体２３の型面２４のうち被成形材２０９の成形に用いるべき部分の対称軸５に対して略線対称の位置に配置している。

図１０に示す下鋳型２０２においては、凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃを、対称軸５に略直行する線６上であって対称軸５に対して略線対称となる位置に配置している。そして、凸部２２５ａは、図３Ａに示す凸部２５と同様の位置に設けられている。もっとも、凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃを、対称軸５に対して略線対称の位置に配置する場合、必ずしもこれらを一直線上に配置する必要はなく、たとえばＶ字状に配置することもできる。

下鋳型２０２を用いた熱成形の対象となる被成形材２０９には、下鋳型２０２の凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃに対応する位置に、これらの凸部を通すためのガイド孔２９５ａ、２９５ｂ、２９５ｃが設けられているが、これらのガイド孔のうち、中央のガイド孔は丸孔、他のガイド孔は長孔になっている。図１０の例では、ガイド孔２９５ａが丸孔、ガイド孔２９５ｂ、２９５ｃが長孔になっている。

ガイド孔２９５ｂ、２９５ｃのそれぞれの長軸の交点にガイド孔２９５ａの中心が位置するよう構成されている。ガイド孔２９５ｂ、２９５ｃの長軸方向の寸法はとくに限定されるものではないが、下鋳型２０２の型面２４に被成形材２０９を載置したとき、下鋳型２０２の凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃのいずれもが、熱成形の前後いずれの時点においても、干渉なくガイド孔２９５ａ、２９５ｂ、２９５ｃに、それぞれ挿通可能であるような寸法であることが好ましい。

このように構成すれば、図１０に示すように、下鋳型２０２の型面２４に被成形材２０９を載置したとき、被成形材２０９は、型面２４に対して平行移動のみならず回転移動も不能になるため、被成形材２０９の位置決めをより正確かつ容易に行うことができる。また、下鋳型２の場合と同様に、熱成形時に被成形材２０９がこれら凸部から受ける力は、対称軸５に対して線対称となる（図１０の例では、凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃから、それぞれ対称軸５方向の引っ張り力を受け、凸部２２５ｂ、２２５ｃから受ける力は略同一となる）。このため、熱成形時に、被成形材２０９に非対称な歪みが生ずることを防止することができる。また、熱成形時に３つの凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ間で被成形材２０９の引っ張り合いが生ずることもない。

下鋳型２０２の、この余の構成は、下鋳型２と同様であり、下鋳型２に適用される種々のバリエーションは、その性質上、下鋳型２０２に適用不能なものを除き、すべて、下鋳型２０２にも適用される。

なお、下鋳型２０２と組み合わせて用いられる上鋳型には、上鋳型３の場合と同様に、凸部２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃが進入可能な３つの凹部が設けられている。

なお、上述の各実施形態においては、発熱体（電熱コイル４）を、下鋳型２におけるレプリカ模型５とフラスコ下輪２０の底部２０ｂとの間に設ける場合を例に説明したが、発熱体を設ける場所はこれに限定されるものではない。たとえば、発熱体をレプリカ模型５内に設けるようにしてもよいし、フラスコ下輪２０の底部２０ｂなどフラスコ下輪２０自体に設けるようにしてもよい。

発熱体をレプリカ模型５内に設けることができれば、被成形材９に熱が伝わりやすい上、外部に熱が漏れにくくなるので好都合である。一方、発熱体をフラスコ下輪２０自体に設けると、被成形材９への熱の伝達や、外部への熱の漏れ等に関し難があるものの、下鋳型本体２３を形成する毎に発熱体を埋め込んだり取り外したりする必要がなく、作業の簡素化が期待できるうえ、発熱体の損耗を抑制することができる。

また、発熱体の個数は、とくに限定されるものではなく、型面２４の形状や大きさ、被成形材９の材質等に応じて、複数用いることもできる。

また、上述の実施形態においては、発熱体として電熱コイルを用いているが、発熱体の形状や種類も限定されるものではない。たとえば、コード状の発熱体やシート状に形成された発熱体を用いることもできる。シート状に形成された発熱体として、たとえば、シリコンラバーシートの間に発熱体を挟みこんで薄いシート状に仕上げたシリコンラバーヒーター（株式会社加島製）を例示することができる。

また、発熱体は、電源コードにより電気エネルギーを供給されて発熱するものが典型例であるが、発熱体へのエネルギーの供給方法はこれに限定されるものではない。たとえば、液体や気体のような熱媒体を介して発熱体にエネルギーを供給するよう構成することもできる。この場合には、外部熱源からパイプ、ホースその他の管路を介して、発熱体に熱エネルギーが供給される。

また、電磁誘導やマイクロ波等により、非接触で、発熱体にエネルギーを供給して発熱するよう構成することもできる。

電磁誘導により発熱させる方法においては、たとえば、発熱体として鉄等の磁性体を鋳型に内蔵しておき、外部に設置された交流コイルから発せられた磁力線により磁性体を発熱させる。ただし、この方法では、外部に設置された交流コイルと鋳型に内蔵された磁性体とが、ある程度以上離れると磁界強度が急減することから、両者が近接していないと機能しない。このため、磁性体（発熱体）を設ける位置に対する制限が大きいのが難点である。

一方、マイクロ波による方法は、電子レンジ等に内蔵されたマグネトロンから発せられたマイクロ波を照射して発熱体を発熱させるため、マイクロ波が届く範囲であれば発熱体を発熱させることができる。このため、マグネトロンと発熱体とがある程度離れていても機能するので、上記の電磁誘導による方法に比し、発熱体を設ける位置に対する制限は小さい。マイクロ波による発熱方法については後述する。

さらに、非接触で発熱体を過熱する方法として、化学反応（発熱反応）を利用する方法も考えられる。鋳型に、特定条件下で発熱反応を起こす化学物質を内蔵しておき、反応条件を付与することにより発熱反応を生ぜしめるのである。

また、上述の実施形態においては、発熱体を下鋳型２のみに内蔵する場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、発熱体を上鋳型３に内蔵するよう構成することもできる。さらに、発熱体を下鋳型２及び上鋳型３の双方に内蔵するよう構成することもできる。これらの場合、発熱体を下鋳型２に内蔵する場合における発熱体の設置方法や、位置、個数、種類その他の各種バリエーションは、その性質上、発熱体を上鋳型３に内蔵する場合に適用不能なものを除き、発熱体を上鋳型３に内蔵する場合にも適用される。

図１１Ａは、マイクロ波により非接触で発熱体にエネルギーを供給して発熱させる場合に用いられる下鋳型の一例である下鋳型３０２の構成を示す適部縦断面図である。下鋳型３０２においては、マイクロ波を吸収して発熱する微小なマイクロ波発熱材３０４を発熱体として用い、これを、下鋳型本体２３の所定領域（この例では、下鋳型本体２３のうちレプリカ模型５が占める領域を除く領域内の所定の領域）に多数、分散して配置している。

マイクロ波発熱材３０４の構成はとくに限定されるものではないが、μｍオーダーのピッチでコイル状に巻かれた非晶質の炭素繊維（たとえば、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）：シーエムシー技術開発株式会社製）を例示することができる。

マイクロ波発熱材３０４を配置する領域はとくに限定されるものではないが、上述の発熱コイル４の場合と同様に、型面２４のうち被成形材９の成形に用いるべき部分の中央（すなわち、レプリカ模型５の模型型面５４の略中央）に可能な限り近い位置に設けるのが好ましい。

図１１Ａの例では、型面２４のうち被成形材の成形に用いるべき部分の、図面上、略直下の領域であって、レプリカ模型５の模型底面５３に略接する位置から、図面上、下方に所定の厚さをもった領域の内部に、多数のマイクロ波発熱材３０４（図中、小円を用いて概念的に示している）を配置している。

このように構成することで、マイクロ波発熱材３０４からの熱が、比較的、被成形材９に伝わりやすいからである。また、このように構成することで、マイクロ波発熱材３０４とフラスコ下輪２０の底部２０ｂ及び側壁部２０ｃとの間に、マイクロ波発熱材３０４を含まない固化した鋳型材料の領域が介在することになるから、マイクロ波発熱材３０４からの熱がフラスコ下輪２０に伝わり難い。

このため、図３Ａ、図３Ｂに示す下鋳型２における電熱コイル４の場合と同様に、フラスコ下輪２０の温度上昇を抑制することができるうえ、フラスコ下輪２０を介して発熱体からの熱が逃げるのを抑制することができ、保温性に優れる。

もっとも、図１１Ａに示す領域以外の任意の領域にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよいし、下鋳型３０２を構成する下鋳型本体２３のうちレプリカ模型５を除く領域全体にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよい。

下鋳型本体２３の内部に、マイクロ波発熱材３０４を配置した領域と、マイクロ波発熱材３０４を含まない領域とを併存させる方法はとくに限定されるものではないが、たとえば、下鋳型本体２３を形成するために泥状の鋳型材料を用意するにあたり、所定個数（所定量）のマイクロ波発熱材３０４を混入した発熱体入りの鋳型材料と、マイクロ波発熱材３０４を混入しない通常の鋳型材料との２種類の鋳型材料を用意しておき、フラスコ下輪２０に鋳型材料を充填する際に、これら２種類の鋳型材料を適宜使い分けて充填すればよい。

なお、下鋳型本体２３の内部にマイクロ波発熱材３０４を配置するにあたり、マイクロ波発熱材３０４をそのまま用いてもよいが、マイクロ波発熱材３０４に加工を施してなる２次加工品や、２次加工品にさらに加工を施してなる３次以上の加工品を用いてもよい。

マイクロ波発熱材３０４の２次加工品として、たとえば、複数のマイクロ波発熱材３０４を合成樹脂等により固めて粒状にしたもの（たとえば、複数のマイクロ波発熱材をアクリル系樹脂で固めて、直径０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の粒状にしたＣＭＣビーズ：シーエムシー技術開発株式会社製）が例示される。３次加工品として、たとえば、このＣＭＣビーズを素材として形成されたシートが例示される。

下鋳型３０２を構成するフラスコ下輪２０（下鋳型枠２０）の材質は、マイクロ波を透過するものであればとくに限定されるものではなく、たとえば、熱成形に耐えうる耐熱性を有する合成樹脂を用いて構成することができる。

下鋳型３０２のその余の構成は、下鋳型２と同様であり、その性質上、下鋳型３０２に適用不能なものを除き、下鋳型２に適用される種々のバリエーションは、下鋳型３０２にも適用される。

図１１Ｂは、マイクロ波により非接触で発熱体にエネルギーを供給して発熱させる場合に用いられる、下鋳型の他の例である下鋳型４０２の構成を示す適部縦断面図である。下鋳型４０２は、多数のマイクロ波発熱材３０４を、レプリカ模型５内の所定領域に分散して配置している点で、図１１Ａに示す下鋳型３０２と異なる。

レプリカ模型５内においてマイクロ波発熱材３０４を配置する領域はとくに限定されるものではないが、上述の下鋳型３０２の場合と同様に、型面２４のうち被成形材９の成形に用いるべき部分の中央に可能な限り近い位置に設けるのが好ましい。

図１１Ｂの例では、型面２４のうち被成形材の成形に用いるべき部分の、図面上、略直下の領域であって、型面２４から、図面上、下方に所定の厚さをもった領域の内部に、多数のマイクロ波発熱材３０４を配置している。このように構成することで、マイクロ波発熱材３０４からの熱が被成形材９に、さらに伝わりやすくなるからである。

もっとも、レプリカ模型５内において、図１１Ｂに示す領域以外の任意の領域にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよいし、レプリカ模型５全体にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよい。さらに、レプリカ模型５内のいずれかの領域、及び、下鋳型本体２３のうちレプリカ模型５を除く領域全体若しくはその一部の領域にも、併せてマイクロ波発熱材３０４を配置するようにしてもよい。

下鋳型４０２のその余の構成は、下鋳型３０２と同様であり、その性質上、下鋳型４０２に適用不能なものを除き、下鋳型３０２に適用される種々のバリエーションは、下鋳型４０２にも適用される。

マイクロ波発熱材３０４を配置する対称は下鋳型に限定されるものではない。図１２Ａは、マイクロ波発熱材３０４を上鋳型本体３３の所定領域に多数、分散配置してなる上鋳型の一例である上鋳型５０３の構成を示す適部縦断面図である。

マイクロ波発熱材３０４を配置する領域はとくに限定されるものではないが、上鋳型本体３３の型面３４のうち被成形材９の成形に用いるべき部分の中央に可能な限り近い位置に設けるのが好ましい。

図１２Ａの例では、型面３４のうち被成形材の成形に用いるべき部分の、図面上、略直上の領域であって、型面３４から、図面上、上方に所定距離隔てた面と、フラスコ蓋３２の内面から、図面上、下方に所定距離隔てた面とによって囲まれた領域の内部に、多数のマイクロ波発熱材３０４を配置している。

このように構成することで、マイクロ波発熱材３０４からの熱が被成形材９に、比較的伝わりやすいうえ、フラスコ上輪３１、フラスコ蓋３２を介して発熱体からの熱が逃げるのを抑制することができるため、保温性に優れる。

上鋳型５０３を構成するフラスコ上輪３１及びフラスコ蓋３２（上鋳型枠３０）の材質は、マイクロ波を透過するものであればとくに限定されるものではなく、たとえば、熱成形に耐えうる耐熱性を有する合成樹脂を用いて構成することができる。

上鋳型５０３のその余の構成は、上鋳型３と同様であり、その性質上、上鋳型５０３に適用不能なものを除き、上鋳型３に適用される種々のバリエーションは、上鋳型５０３にも適用される。

図１２Ｂは、マイクロ波発熱材３０４を上鋳型本体３３の所定領域に多数、分散配置してなる上鋳型の他の例である上鋳型６０３の構成を示す適部縦断面図である。

図１２Ｂの例では、型面３４のうち被成形材の成形に用いるべき部分の、図面上、略直上の領域であって、型面３４と、型面３４から、図面上、上方に所定距離隔てた面とによって囲まれた領域の内部に、多数のマイクロ波発熱材３０４を配置している。

このように構成することで、マイクロ波発熱材３０４からの熱が被成形材９に、さらに伝わりやすくなる。

もちろん、図１２Ａに示す領域や図１２Ｂに示す領域以外の任意の領域にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよいし、上鋳型６０３を構成する上鋳型本体３３全体にマイクロ波発熱材３０４を配置してもよい。

上鋳型６０３のその余の構成は、上鋳型５０３と同様であり、その性質上、上鋳型６０３に適用不能なものを除き、上鋳型５０３に適用される種々のバリエーションは、上鋳型６０３にも適用される。

また、マイクロ波発熱材３０４を配置するのは、下鋳型、上鋳型のいずれか一方に限定されるものではなく、下鋳型、上鋳型の双方にマイクロ波発熱材３０４を配置するよう構成することもできる。

なお、下鋳型、上鋳型の双方に発熱体を設ける場合、上述のように、双方に同方式・同種の発熱体を設けるようにしてもよいが、方式及び／又は種類の異なる発熱体を設けるようにしてもよい。たとえば、下鋳型に、電熱コイルやシリコンラバーヒーター等の電気コードにより電気エネルギーを供給する方式の発熱体を設け、上鋳型に、マイクロ波発熱材や磁性体等の非接触でエネルギーを供給する方式の発熱体を設けるようにしてもよいし、その逆にしてもよい。

つぎに、発熱体としてマイクロ波発熱材３０４の配置された下鋳型及び／又は上鋳型を用いて被成形材９の熱成形を行う場合の手順について、まず、図１１Ａに示す下鋳型３０２を例に説明する。

この場合の手順として、まず、下鋳型３０２を電子レンジ（図示せず）内にいれ、マイクロ波を照射する。これにより、下鋳型本体２３内に配置されたマイクロ波発熱材３０４が発熱する。マイクロ波発熱材３０４の発熱により、下鋳型本体２３が熱せられ、型面２４の温度が上昇する。型面２４の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になったとき、下鋳型３０２を電子レンジから取出し、所定の場所（たとえば、油圧による加圧装置等（図示せず））にセットする。

つぎに、このようにして加熱された下鋳型３０２の型面２４に被成形材９を載置する。この後の工程は、前述の、発熱体として電熱コイル４を備えた下鋳型２を用いて被成形材９の熱成形を行う場合の手順と同様である。

つぎに、図１２Ａに示す上鋳型５０３を用いて被成形材９の熱成形を行う場合の手順について説明する。

この場合は、まず、上鋳型５０３と組み合わされる下鋳型（図示せず。図６Ａ、図６Ｂ参考）の型面２４に被成形材９を載置したものを、所定の場所（たとえば、油圧による加圧装置等（図示せず））にセットしておく。つぎに、上述の下鋳型３０２の場合と同様の方法で上鋳型５０３を加熱し、その型面３４の温度が被成形材９の軟化温度以上の所定の温度になったところで電子レンジから取り出し、被成形材９を載置した下鋳型の型面２４と上鋳型５０３の型面３４とが対向する位置にくるよう、下鋳型の上に、被成形材９を介して上鋳型５０３を載置する（図７参考）。

この後の工程は、前述の、発熱体として電熱コイル４を備えた下鋳型２を用いて被成形材９の熱成形を行う場合の手順と同様である。

なお、上述の各実施形態においては、熱成形用の鋳型が、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型により構成されている場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。熱成形用の鋳型が３つ以上の要素鋳型により構成される場合、たとえば、熱成形用の鋳型が、被成形材を三方から挟んで押圧するための３つの要素鋳型により構成されている場合にも、この発明を適用することができる。

また、上述の各実施形態においては、成形品として、義歯床の補強材を得る場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。成形品として、たとえば、人工歯や人工骨の補強材（構成材）、義足や義肢の補強材（構成材）、その他の多種・小ロット品を得るために用いることができる。

また、上述の各実施形態においては、被成形材として、長炭素繊維で織られた織物に熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂をマトリックスとして含浸させてなる平板状のものを用いた場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。

たとえば、マトリックスとして、アクリル樹脂以外の熱可塑性樹脂を用いたものでも良い。また、たとえば、長炭素繊維を一方向に配列してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂平板の繊維方向が異なるよう複数枚積層してなる積層平板を被成形材として用いることもできる。また、強化繊維として、炭素繊維以外の繊維、たとえば、ガラス繊維、ケブラー（デュポン社）等のアラミド繊維を用いることもできるし、異種の繊維を組み合わせて強化繊維としてもよい。さらに、被成形材として、強化繊維を含まない、熱可塑性樹脂のみで構成されたものを用いる場合にも、この発明を適用することができる。

また、上述の各実施形態においては、板状の被成形材として、平板状のものを例に説明したが、板状の被成形材としては、他に、曲面板状のものや、曲面状の部分と平面状の部分が混在する板状のものも含まれる。また、被成形材の形態としては、板状のもの以外に、シート状のものやフィルム状のものも含まれる。これらは、平面的なものであってもよいし、曲面から構成される部分を含むものであってもよい。さらに、被成形材の形態は、板状、シート状、フィルム状のものに限定されるものではなく、たとえば、中実ブロック状のもの、中空ブロック状のもの、開口を有する箱状のものなど、あらゆる形態・形状のものを含む。

上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付のクレームの範囲において、変更することができるものである。また、上記においては、本発明のいくつかの典型的な実施形態についてのみ詳細に記述したが、当業者であれば、本発明の新規な教示および利点を逸脱することなしに上記典型的な実施形態において多くの変更が可能であることを、容易に認識するであろう。したがって、そのような変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものである。

２：下鋳型
３：上鋳型
４：電熱コイル
９：被成形材
２３：下鋳型本体
２４：型面
３３：上鋳型本体
３４：型面

特許出願人 大前 太美雄
出願人代理人 弁理士 田川 幸一

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得る熱可塑性樹脂の成形方法において、
   複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成された熱成形用の鋳型を用意し、
   前記発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、
   加熱された前記型面に接するように配置された被成形材を、前記発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得る、熱可塑性樹脂の成形方法であって、
   前記発熱体は、要素鋳型枠に充填された鋳型材料中に埋没して設けられたものであり、
   前記被成形材は、板状、シート状又はフィルム状の被成形材であり、
   前記熱成形用の鋳型は、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型である下鋳型および上鋳型を備え、
   前記下鋳型は、前記要素鋳型枠である下鋳型枠を有し、当該下鋳型枠内において、耐液性の発熱体と、義歯を装着する患者の口腔内粘膜の形状を再現した形状を有する模型型面を備え高温鋳造用埋没材により形成され当該発熱体の上に接するよう配置されたレプリカ模型とを、泥状の高温鋳造用埋没材に埋没して固化することで、当該下鋳型の表面に当該レプリカ模型の模型型面を露出させて当該下鋳型の型面を形成するよう構成され、
   前記上鋳型は、前記要素鋳型枠である上鋳型枠を有し、前記下鋳型枠の上に載置された当該上鋳型枠内において、前記下鋳型の型面上に塗布された分離材を介して前記下鋳型の型面の上に泥状の歯科用石膏を流し込んで固化することで、前記下鋳型の型面の形状を反転した形状を持つ上鋳型の型面を形成するよう構成され、
   前記下鋳型と上鋳型とを用いて被成形材を熱成形することで義歯床の補強材を得ること、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
2. 請求項１の熱可塑性樹脂の成形方法において、
   前記一対の要素鋳型のうち一方の要素鋳型の型面に被成形材の厚さを超える高さの凸部を設けるとともに、他方の要素鋳型の型面に前記凸部を収容可能な凹部を設け、
   被成形材にガイド孔を設け、
   被成形材を一対の要素鋳型で挟む際、前記一方の要素鋳型の凸部が被成形材のガイド孔を貫通して他方の要素鋳型の凹部に進入するよう構成したこと、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
3. 請求項２の熱可塑性樹脂の成形方法において、
   前記被成形材は、繊維強化熱可塑性樹脂により構成され、
   前記下鋳型の型面のうち当該被成形材の成形に用いるべき部分を略線対称の形状とするとともに、前記凸部を当該被成形材の成形に用いるべき部分の対称軸上に１つだけ設けることで、熱成形時に被成形材に非対称な歪みが生ずることを防止するよう構成したこと、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
4. 請求項２の熱可塑性樹脂の成形方法において、
   前記被成形材は、繊維強化熱可塑性樹脂により構成され、
   前記下鋳型の型面のうち当該被成形材の成形に用いるべき部分を略線対称の形状とするとともに、前記凸部を当該被成形材の成形に用いるべき部分の対称軸上に２つ設けることで、熱成形時に被成形材に非対称な歪みが生ずることを防止するよう構成し、
   当該被成形材には、当該凸部に対応する位置に、これらの凸部を通すためのガイド孔が２つ設けられ、当該ガイド穴の一方は丸孔であり、他方は長孔であって、当該長孔の長軸上に当該丸孔の中心が位置するよう構成されたこと、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
5. 請求項２の熱可塑性樹脂の成形方法において、
   前記被成形材は、繊維強化熱可塑性樹脂により構成され、
   前記下鋳型の型面のうち当該被成形材の成形に用いるべき部分を略線対称の形状とするとともに、前記凸部を当該被成形材の成形に用いるべき部分の対称軸に対して略線対称の位置に３つ設けることで、熱成形時に被成形材に非対称な歪みが生ずることを防止するよう構成し、
   当該被成形材には、当該凸部に対応する位置に、これらの凸部を通すためのガイド孔が３つ設けられ、当該ガイド穴のうち当該被成形材の成形に用いるべき部分の対称軸上に配置された凸部に対応するガイド穴は丸孔であり、他の２つは長孔であって、当該２つの長孔の長軸の交点に当該丸孔の中心が位置するよう構成されたこと、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかの熱可塑性樹脂の成形方法において、
   前記被成形材を熱成形する際、前記下鋳型の型面と当該被成形材との間に、離型用の部材として耐熱性を有するゴム状の薄膜部材を介在させるよう構成したこと、
   を特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
7. 熱可塑性樹脂を含有する被成形材を熱成形して成形品を得るために用いられる、複数の要素鋳型を備えた熱成形用の鋳型であって、
   要素鋳型は要素鋳型枠に鋳型材料を充填して固化することにより形成されるとともに、いずれかの要素鋳型に発熱体を内蔵するよう構成され、
   前記発熱体により少なくとも１つの要素鋳型の型面の温度が被成形材の軟化温度以上の温度になるよう加熱し、加熱された前記型面に接するように配置された被成形材を、前記発熱体に基づく加熱下において要素鋳型により押圧することで、要素鋳型の型面の形状を反転した形状を有する成形品を得るよう構成された熱成形用の鋳型において、
   前記発熱体は、要素鋳型枠に充填された鋳型材料中に埋没して設けられたものであり、
   前記熱成形用の鋳型は、被成形材を両側から挟んで押圧するための一対の要素鋳型である下鋳型および上鋳型を備え、
   前記下鋳型は、前記要素鋳型枠である下鋳型枠を有し、当該下鋳型枠内において、耐液性の発熱体と、義歯を装着する患者の口腔内粘膜の形状を再現した形状を有する模型型面を備え高温鋳造用埋没材により形成され当該発熱体の上に接するよう配置されたレプリカ模型とを、泥状の高温鋳造用埋没材に埋没して固化することで、当該下鋳型の表面に当該レプリカ模型の模型型面を露出させて当該下鋳型の型面を形成するよう構成され、
   前記上鋳型は、前記要素鋳型枠である上鋳型枠を有し、前記下鋳型枠の上に載置された当該上鋳型枠内において、前記下鋳型の型面上に塗布された分離材を介して前記下鋳型の型面の上に泥状の歯科用石膏を流し込んで固化することで、前記下鋳型の型面の形状を反転した形状を持つ上鋳型の型面を形成するよう構成され、
   前記下鋳型と上鋳型とを用いて被成形材を熱成形することで義歯床の補強材を得るよう構成されたこと、
   を特徴とする熱成形用の鋳型。
8. 請求項７の熱成形用の鋳型において、
   前記一対の要素鋳型のうち一方の要素鋳型の型面に被成形材の厚さを超える高さの凸部を設けるとともに、他方の要素鋳型の型面に前記凸部を収容可能な凹部を設けたこと、
   を特徴とする熱成形用の鋳型。

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