(57)【要約】鋳型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合において、鋳型に樹脂を均一に注入し成型することができる機能を提供する。内部に樹脂を入れる容器を備えた装置であって、内部を減圧し得る真空手段と、内部を脱気し得る乾燥手段と、樹脂を融解し得る加熱手段とを備える構成とされ、加熱手段を用いて樹脂を融点より高い温度で融解し、真空手段と乾燥手段により、内部を減圧脱気し、その後、基準圧力に戻して鋳型を樹脂の表面に配置し、再び減圧して鋳型を樹脂中に沈降させ、所定時間放置し、樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻すことを特徴とする。
2008053866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型に生分解性樹脂を含浸させスカフォールドとしての樹脂を成型する方法であって、樹脂容器内の生分解性樹脂を加熱して溶融する工程と、溶融状態の生分解性樹脂および前記鋳型の周辺雰囲気を減圧脱気する工程と、減圧脱気状態のまま前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させる工程と、前記生分解性樹脂が溶融状態のまま前記鋳型の周辺雰囲気を基準圧力に戻す工程とを備えたことを特徴とする樹脂成型方法。
【請求項２】
前記内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型は、ワックス（ＷＡＸ）で成形された第１の鋳型に、ハイドロキシアパタイト懸濁液を前記第１の鋳型に注入して重合反応を用いて懸濁液を硬化させた後、前記第１の鋳型を焼結させて得られたハイドロキシアパタイトで成形された第２の鋳型であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項３】
前記生分解性樹脂は、ポリ乳酸樹脂、ポリグリコール酸樹脂、乳酸とグリコール酸の共重合体樹脂から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項４】
前記鋳型の立体形状の大きさが５〜１０ｍｍのものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項５】
前記基準圧力に戻す工程の後、更に生分解性樹脂中から前記鋳型を取り出して冷却する工程と、溶剤で前記鋳型を除去する工程とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項６】
前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させる工程において、生分解性樹脂を溶融し減圧脱気する工程後、一旦基準圧力に戻して前記鋳型を生分解性樹脂の表面に配置し、再び減圧して前記鋳型を生分解性樹脂中に沈降させることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項７】
前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させる工程において、前記生分解性樹脂を溶融し減圧脱気する工程後、前記生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻す工程による作用で、前記鋳型を保持する容器に前記生分解性樹脂を移動させ、溶融した前記生分解性樹脂を前記鋳型に吸い込ませることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項８】
前記鋳型を保持する容器が少なくとも１以上の鋳型を配設し得る構成とされ、前記樹脂容器と連結・分離させる工程を更に備えることにより、複数の鋳型に連続して生分解性樹脂を含浸させスカフォールドを成型し得ることを特徴とする請求項７に記載の樹脂成型方法。
【請求項９】
前記鋳型の周囲を耐熱性ゴム膜で覆い、前記ゴム膜内側に溶融した生分解性樹脂を充填させる工程と、前記ゴム膜外側を減圧する工程とを更に備え、前記ゴム膜外側を減圧した状態で生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させ、前記ゴム膜外側を基準圧力に戻すことで前記ゴム膜を鋳型に密着させ余分な生分解性樹脂を除去し得ることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型方法。
【請求項１０】
内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型に生分解性樹脂を含浸させスカフォールドとしての樹脂を成型する装置であって、内部に生分解性樹脂を入れる樹脂容器を備えた装置であって、内部を減圧し得る真空手段と、内部を脱気し得る乾燥手段と、生分解性樹脂を溶融し得る加熱手段とを備え、前記加熱手段を用いて生分解性樹脂を溶融し、前記真空手段と乾燥手段により内部を減圧脱気後、生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置し、生分解性樹脂が溶融状態のまま前記鋳型の周辺雰囲気を基準圧力に戻すことによりスカフォールドの成型体を得ることを特徴とする樹脂成型装置。
【請求項１１】
前記内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型は、ワックス（ＷＡＸ）で成形された第１の鋳型に、ハイドロキシアパタイト懸濁液を前記第１の鋳型に注入して重合反応を用いて懸濁液を硬化させた後、前記第１の鋳型を焼結させて得られたハイドロキシアパタイトで成形された第２の鋳型であることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１２】
前記生分解性樹脂は、ポリ乳酸樹脂、ポリグリコール酸樹脂、乳酸とグリコール酸の共重合体樹脂から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１３】
前記鋳型の立体形状の大きさが５〜１０ｍｍのものであることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１４】
前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させる場合において、装置内部を減圧脱気後、一旦基準圧力に戻して前記鋳型を前記生分解性樹脂の表面に配置させる手段を更に備え、再び装置内部を減圧して前記鋳型を前記生分解性樹脂中に沈降させることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１５】
前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させる場合において、内部に前記鋳型を保持し得る容器を更に備え、装置内部を減圧脱気後、前記生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻す作用で、前記鋳型を保持する容器に前記生分解性樹脂を移動させ、溶融した前記生分解性樹脂を前記鋳型に吸い込ませることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１６】
前記鋳型を保持する容器に少なくとも１以上の鋳型を配設し得る手段と、前記樹脂容器と連結・分離し得る手段とを更に備えることにより、複数の鋳型に連続して前記生分解性樹脂を含浸させスカフォールドを成型し得ることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂成型装置。
【請求項１７】
前記鋳型の周囲を耐熱性ゴム膜で覆い、前記ゴム膜内側に溶融した前記生分解性樹脂を充填させる手段と、前記ゴム膜外側を減圧し得る手段とを更に備え、前記ゴム膜外側を減圧した状態で前記生分解性樹脂中に前記鋳型を少なくとも１０分以上放置させ、前記ゴム膜外側を基準圧力に戻すことで前記ゴム膜を前記鋳型に密着させ余分な前記生分解性樹脂を除去し得ることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型装置。
【請求項１８】
前記鋳型を保持する容器に加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１５に記載の樹脂成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合において、鋳型に樹脂を均一に注入し成型することができる樹脂成型方法および樹脂成型装置に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックの成型法には、射出成型、真空成型、圧空成型などがある。このうち、溶融した樹脂を成型する場合、射出成型が多用される。この射出成型を行うには、高圧設備が必要となる。
一方で、金属の鋳造に用いられているロストワックス技術を用いた樹脂成型法が開発されている。これは、三次元造形機を用いてワックス原型を製作し、これに金属や無機材料の粉末を吹き付けて固め、加熱・焼結してワックスを除き鋳型とするものである。この鋳型に溶媒に溶かした樹脂を含浸させ乾燥させた後（以下、方法Ａと称する）、或いは、高圧で溶融した樹脂を充填固化させた後（以下、方法Ｂと称する）、酸などの薬品により鋳型を溶解し、目的物を得る方法である。【０００３】
上記方法Ａの鋳型に溶媒に溶かした樹脂を含浸させて乾燥するやり方では、鋳型に樹脂を含浸する段階で主として有機溶媒を用いることから、鋳型に樹脂溶液が完全に含浸したことを確認できる手段がない。特に、鋳型がその内部構造内に微小な空間が存在する場合は尚更である。
また、得られた目的物（成型体）の内部および表面に残留した気泡により、意図した形状や強度を維持できない。鋳型の構造が規則的で空間率が大きい（樹脂を含浸させて乾燥し、出来上がった目的物は、逆に樹脂の比率が多くなる）場合には特に問題とならないが、鋳型の構造が不規則な形状で内部構造を持ち空間率が小さい場合には、樹脂を均一に含浸させることは困難である。
また、溶媒に溶かす樹脂の濃度は２０〜３０％が限度であり、かつ粘性が上がると含浸させるのに時間がかかり、かつ分布が不均一となる。乾燥時には７０〜８０％を占める溶媒を除去せねばならず、鋳型内の樹脂に体積の減少が起こり、変形が生じる場合がある。
更に、溶媒の完全な除去は困難であり、残留による問題および鋳型溶解後に長期的な形状変化が生じる可能性がある。
上述の問題点は、特に本発明の主たる利用分野である細胞培養、医療材料としての安全性、適合性に欠ける結果をもたらすことになる。【０００４】
次に、上記方法Ｂの高圧で溶融した樹脂を充填固化するやり方では、有機溶媒は使用しないのであるが、以下に述べるような問題点がある。
先ず、前述の方法Ａと同様、鋳型に樹脂が隙間なく均一に充填されていることを確認できる手段がない。特に、鋳型がその内部構造内に微小な空間が存在する場合は尚更である。
また、充填時に高圧を加えることから残留空気は圧縮されて体積減少を起こし、鋳型から空気が容易に抜けなくなる。一見、気泡を含まないように見える成型体が得られるが、高圧空気の残留による変形が、鋳型除去後に生じるリスクがある。
また、鋳型内の空気が圧縮されて一部に集中し、樹脂の充填されない領域が生じる可能性もある。鋳型の構造によっては、充填時の圧力（通常、２〜４ＭＰａ）により鋳型のマクロな破壊が起こる可能性もある。
更に、三次元プリンタで製作された任意形状の鋳型で外形まで忠実に再現しようとすると、鋳型ごとの外形に合わせた金型が必要となるといった問題もある。【０００５】
射出成型装置においては、樹脂材料を真空下に保持した状態で金型内へ注入可能な技術が知られている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
また、樹脂成型体を加熱処理するにあって、真空乾燥器の槽内空気を一旦排気し、その後、不活性ガスを流通して行うことに拠り、酸素酸化の懸念がなく、かつ、樹脂成型体が均一に処理される方法が知られている（特許文献３）。
しかしながら、これらの先行技術では、鋳型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合において、鋳型に樹脂を均一に注入し成型できるものではなかった。【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０３５８４６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９７５２８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１８００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の問題点やニーズに対応すべく、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置は、鋳型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合において、鋳型に生分解性樹脂を均一に注入し成型することができる機能を提供することを目的とする。【０００８】
また、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置は、有機溶媒を使用せず、有機溶媒による残留溶媒の問題がなく、細胞培養、医療材料としての安全性、適合性を確保して、細胞培養、医療材料に利用できることを目的とする。【０００９】
さらに、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置は、充填する樹脂に含まれる気体を除去でき、また鋳型内部構造内に含まれる気体を除去でき、また成型後にウェルド（ひび割れ）の発生がない目的物を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂成型方法は、内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型に生分解性樹脂を含浸させスカフォールドとしての樹脂を成型する方法であって、樹脂容器内の生分解性樹脂を加熱して溶融する工程と、溶融状態の生分解性樹脂および鋳型の周辺雰囲気を減圧脱気する工程と、減圧脱気状態のまま生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置させる工程と、生分解性樹脂が溶融状態のまま鋳型の周辺雰囲気を基準圧力に戻す工程とを備える。
ここで、基準圧力に戻す工程の後、更に生分解性樹脂中から鋳型を取り出して冷却する工程と、溶剤で鋳型を除去する工程とを経て、目的の形態の生分解性樹脂を成型する。【００１１】
ここで、樹脂容器内の生分解性樹脂を溶融する理由は、生分解性樹脂を融点より高い温度で融解し減圧脱気することにより、充填する生分解性樹脂に含まれる気体を除去するためである。
また、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻す理由は、鋳型の内部に空間が残っている場合でも、溶融状態で基準圧力に戻す際に生分解性樹脂が空間に浸入し、不規則な構造を持つ部分にも完全に充填できるようにするためである。なお、基準圧力は、例えば大気圧である。
また、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻すことから、射出成型に見られるような成型後のウェルドの発生リスクがなく、原型で意図した形状、表面状態、強度の再現が可能となるのである。【００１２】
ここで、より具体的には、生分解性樹脂中に鋳型を所定時間放置させる工程において、生分解性樹脂を溶融し減圧脱気する工程後、一旦基準圧力に戻して鋳型を生分解性樹脂の表面に配置し、再び減圧して鋳型を生分解性樹脂中に沈降させることが好適である。
鋳型を生分解性樹脂の表面に配置して再び減圧する理由は、鋳型内部構造内に含まれる気体を除去するためである。【００１３】
また、生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置させる工程において、生分解性樹脂を溶融し減圧脱気する工程後、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻す工程による作用で、鋳型を保持する容器に生分解性樹脂を移動させ、溶融した生分解性樹脂を鋳型に吸い込ませることがより好ましい。
ここで、固形の生分解性樹脂を樹脂容器に入れ、充分に減圧した後に生分解性樹脂を溶融させることも可能である。
また、鋳型を保持する容器が少なくとも１以上の鋳型を配設し得る構成とされ、樹脂容器と連結・分離させる工程を更に備えることにより、複数の鋳型に連続して生分解性樹脂を含浸させ生分解性樹脂を成型することができ、生産効率を向上できる。【００１４】
また、鋳型の周囲を耐熱性ゴム膜で覆い、ゴム膜内側に溶融した生分解性樹脂を充填させる工程と、ゴム膜外側を減圧する工程とを更に備え、ゴム膜外側を減圧した状態で生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置させ、ゴム膜外側を基準圧力に戻すことでゴム膜を鋳型に密着させ余分な生分解性樹脂を除去することが好ましい。余分な生分解性樹脂を除去して、鋳型の外形に忠実な生分解性樹脂の成型が可能となるからである。【００１５】
また、本発明に係る樹脂成型装置は、内部空隙率が３０％以下の不規則な立体形状を有する鋳型に生分解性樹脂を含浸させスカフォールドとしての樹脂を成型する装置であって、内部に生分解性樹脂を入れる樹脂容器を備えた装置であって、内部を減圧し得る真空手段と、内部を脱気し得る乾燥手段と、生分解性樹脂を溶融し得る加熱手段とを備え、前記加熱手段を用いて生分解性樹脂を溶融し、前記真空手段と乾燥手段により内部を減圧脱気後、生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置し、生分解性樹脂が溶融状態のまま鋳型の周辺雰囲気を基準圧力に戻すことによりスカフォールドの成型体を得ることを特徴とする。【００１６】
ここで、真空手段は、例えば真空ポンプなどで容器内を減圧するものである。また、加熱手段は、電気ヒータなどで樹脂容器を接触若しくは非接触で加熱するものである。
また、内部に生分解性樹脂を入れる樹脂容器は、真空手段と連結され、容器全体として密封状態になり得るものである。樹脂容器は、容器内部に樹脂や鋳型を出し入れすべく開閉部を有する構成となっている。例えば、容器の上部が開口しており、開口部を上蓋で閉じるような構成である。【００１７】
本発明の樹脂成型装置において、生分解性樹脂を融解し減圧脱気する理由は、充填する生分解性樹脂に含まれる気体を除去するためであり、また、鋳型を樹脂の表面に配置して再び減圧する理由は、鋳型内部構造内に含まれる気体を除去するためである。
また、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻すことにする理由は、鋳型の内部に空間が残っている場合でも、溶融状態で基準圧力に戻す際に生分解性樹脂が空間に浸入し、不規則な構造を持つ部分にも完全に充填できるようにするためである。
また、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻すことから、射出成型に見られるような成型後のウェルドの発生リスクがなく、原型で意図した形状、表面状態、強度の再現が可能となるのである。【００１８】
ここで、より具体的には、生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置させる場合において、装置内部を減圧脱気後、一旦基準圧力に戻して鋳型を生分解性樹脂の表面に配置させる手段を更に備え、再び装置内部を減圧して鋳型を生分解性樹脂中に沈降させることが好適である。鋳型内部構造内に含まれる気体を除去するためである。【００１９】
また、生分解性脂中に鋳型を所定時間放置させる場合において、内部に鋳型を保持し得る容器を更に備え、装置内部を減圧脱気後、生分解性樹脂が溶融状態のまま基準圧力に戻す作用で、鋳型を保持する容器に生分解性樹脂を移動させ、溶融した生分解性樹脂を鋳型に吸い込ませることがより好ましい。
また、鋳型を保持する容器に少なくとも１以上の鋳型を配設し得る手段と、前記樹脂容器と連結・分離し得る手段とを更に備えることにより、複数の鋳型に連続して生分解性樹脂を含浸させ生分解性樹脂を成型することができ、生産効率を向上できる。【００２０】
また、鋳型の周囲を耐熱性ゴム膜で覆い、ゴム膜内側に溶融した樹脂を充填させる手段と、ゴム膜外側を減圧し得る手段とを更に備え、ゴム膜外側を減圧した状態で生分解性樹脂中に鋳型を少なくとも１０分以上放置させ、ゴム膜外側を基準圧力に戻すことでゴム膜を鋳型に密着させ余分な生分解性樹脂を除去することが好ましい。鋳型の外形に忠実な成型が可能となるからである。【００２１】
また、鋳型を保持する容器には加熱手段を設けることが好ましい。鋳型を保持する容器には加熱手段を設けることで、鋳型内での生分解性樹脂の流動性を確保できるからである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置によれば、真空系を用いることから、充填する生分解性樹脂に含まれる気体、および鋳型内部構造内に含まれる気体を除去でき、溶融状態で基準圧力に戻す際に生分解性樹脂が空間に浸入するため、鋳型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合においても、鋳型に生分解性樹脂を均一に注入し成型することができるといった効果を有する。
特に、成型体に袋小路になった部分を有する構造である場合に、この袋小路になった部分への樹脂注入が可能となる効果がある。【００２３】
また、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置によれば、生分解性樹脂の含浸を減圧（真空）で行うため、射出成型機のような高価な高圧設備を必要としない。【００２４】
また、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置によれば、有機溶媒を使用しないことから、有機溶媒の除去に伴う体積変化や形状の変形が生じないという効果がある。また、有機溶媒を使用しないことから、残留溶媒の問題がなく、細胞培養、医療材料としての安全性、適合性が確保でき、細胞培養、医療材料に利用できるといった効果がある。さらに、生分解性樹脂成型の製造者側での有機溶媒の暴露がなく、また製造設備に防爆が不要となる。【００２５】
なお、本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置は、有機溶媒で溶解した生分解性樹脂の充填にも応用が可能であるが、有機溶媒を用いることにより生ずるリスクを加味する必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。ただし、本発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。
先ず、三次元造形機を用いてワックス（ＷＡＸ）原型を製作する。三次元造形機は、三次元ＣＡＤを用いてＷＡＸ型（第１の鋳型）の三次元形状モデル設計を行い、三次元データをスライスデータに変換し、スライスデータおよびワックス（ＷＡＸ）樹脂を用いて三次元積層造形を行ってＷＡＸ型（第１の鋳型）を得る。
次に、ハイドロキシアパタイト懸濁液をＷＡＸ型（第１の鋳型）に注入し、重合反応を行わせて懸濁液を硬化させる。そして、ワックス（ＷＡＸ）を熱分解・除去して、ハイドロキシアパタイト懸濁液が注入されたＷＡＸ型（第１の鋳型）を焼結させ、ハイドロキシアパタイト型（ＨＡ型）を得る。
得られたＨＡ型を鋳型（第２の鋳型）として利用して、ＨＡ型（第２の鋳型）に生分解性高分子（例えば、ポリ乳酸樹脂）を注入する。かかるＨＡ型（第２の鋳型）の構造が、不規則な形状で内部構造を持ち空間率が小さい場合、樹脂を均一に含浸させることは非常に困難である。特に、利用分野として細胞培養器、骨補填材の場合、鋳型は内部に連通孔を持つ複雑な構造となる。
そのため、ＨＡ型（第２の鋳型）に生分解性高分子（ポリ乳酸樹脂）を本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置を用いて注入する。【００２７】
以下に、図１，図２を参照して本発明の樹脂成型方法の処理フロー図およびフローチャートについて説明する。
図１に示されるように、先ず、生分解性樹脂（例えば、ポリ乳酸樹脂）を試験管に入れ、加熱器で融点（１７０℃）より高い温度で融解する（図１（１），図２のステップＳ１０）。
次に、真空乾燥器によりポリ乳酸樹脂の周辺雰囲気を１３３３Ｐａに減圧脱気する（図１（２），図２のステップＳ２０）。
次に、大気圧に戻してＨＡ型（第２の鋳型）をポリ乳酸樹脂の表面に配置する（図１（３），図２のステップＳ３０）。
次に、再び減圧してＨＡ型（第２の鋳型）をポリ乳酸樹脂中に沈降させ（図１（４），図２のステップＳ４０）、約１０〜６０分間放置する（図２のステップＳ５０）。
そして、ポリ乳酸樹脂が溶融状態のまま大気圧に戻し（図１（５），図２のステップＳ６０）、その後にポリ乳酸樹脂からＨＡ型（第２の鋳型）を取り出して冷却し（図１（６），図２のステップＳ７０）、最後に酸若しくは脱灰液などの溶剤でＨＡ型（第２の鋳型）を除去する（図１（７），図２のステップＳ８０）。
これらの処理工程を経て、目的とするポリ乳酸樹脂の成型体を得るのである。【００２８】
次に、従前の本発明の樹脂成型方法 により成型した成型体と従前の溶媒に溶かした樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型した成型体の比較データとして、μ-ＣＴ（Computed Tomography）画像での比較を実施した結果を図７および図８に示す。
図７は、ＨＡ型を鋳型として樹脂にＰＬＧＡ（乳酸・グリコール酸共重合体）を用いて成型したＰＬＧＡ成型体について、（１）に従前の溶媒に溶かした樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型した場合のμ-ＣＴ画像データを、（２）に本発明の樹脂成型方法 により成型した場合のμ-ＣＴ画像データを、それぞれ最も中が抜けている断面例（Ａ）と最も良好な断面例（Ｂ）の２画像ずつ示している。なお、μ-ＣＴ画像データの断面の円の直径は５ｍｍである。【００２９】
ここで、溶媒に溶かしたＰＬＧＡ樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型する方法を以下に詳細する。
先ず、ＰＬＧＡに酢酸エチルを加え、２５vol％の溶液を作製する。次に、ＨＡ型に作製した溶液を加え、減圧条件にすることで、ＨＡ型内部に溶液を浸潤させる。８０℃で加温・減圧下で固化させる。最後に、カッターで整形し、脱灰処理を施して成型体を得る。
一方、本発明の樹脂成型方法の場合、図１に示すように試験管にＰＬＧＡ樹脂を適量入れ、減圧条件でＰＬＧＡ樹脂を溶融し（温度１２０℃）、ＨＡ型を投入する。そして、減圧条件に戻して、しばらく静置しておくと試験管の底までＨＡ型が沈降する。試験管から取り出し、ＨＡ型を冷却して固化させ、カッターで整形、脱灰処理を施して成型体を得る。
図７のμ-ＣＴ画像データから、本発明の樹脂成型方法 により成型した場合の方が、溶媒に溶かした樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型した場合よりも、鋳型にＰＬＧＡ樹脂を均一に注入し成型できていることが確認できる。【００３０】
また、図８は、ＨＡ型を鋳型として樹脂にＰＬＬＡ（ポリＬ−乳酸）を用いて成型したＰＬＬＡ成型体について、（１）に従前の溶媒に溶かした樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型した場合のμ-ＣＴ画像データを、（２）に本発明の樹脂成型方法 により成型した場合のμ-ＣＴ画像データを、それぞれ最も中が抜けている断面例（Ａ）と最も良好な断面例（Ｂ）の２画像ずつ示している。なお、μ-ＣＴ画像データの断面の円の直径は５ｍｍである。【００３１】
ここで、溶媒に溶かしたＰＬＬＡ樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型する方法を以下に詳細する。
先ず、ＰＬＬＡにクロロホルムを加え、２５vol％の溶液を作製する。次に、ＨＡ型に作製した溶液を加え、減圧条件にすることで、ＨＡ型内部に溶液を浸潤させる。７０℃で加温・減圧下で固化させる。最後に、カッターで整形し、脱灰処理を施して成型体を得る。
一方、本発明の樹脂成型方法の場合、図１に示すように試験管にＰＬＧＡ樹脂を適量入れ、減圧条件でＰＬＬＡ樹脂を溶融し（温度１８０℃）、ＨＡ型を投入する。そして、減圧条件に戻して、しばらく静置しておくと試験管の底までＨＡ型が沈降する。試験管から取り出し、ＨＡ型を冷却して固化させ、カッターで整形、脱灰処理を施して成型体を得る。
図８のμ-ＣＴ画像データから、本発明の樹脂成型方法 により成型した場合の方が、溶媒に溶かした樹脂を鋳型に含浸・乾燥させ成型した場合よりも、鋳型にＰＬＬＡ樹脂を均一に注入し成型できていることが確認できる。【００３２】
以上、ＰＬＧＡ樹脂とＰＬＬＡ樹脂を例に挙げて、従前の溶媒を用いた樹脂成型方法と本発明の樹脂成型方法の効果を比較した。樹脂の種類を問わず双方とも本発明の樹脂成型方法による成型体が構造面で優れていることが理解できよう。これは成型体の強度特性にプラスの影響を与えることとなる。【００３３】
次に図３の模式図を用いて、本発明の樹脂成型装置について説明する。図３に示される樹脂成型装置を用いて、下記１）〜６）の手順でポリ乳酸樹脂を成型する。
１）先ず、真空乾燥機１の内部の加熱器２を２００℃に設定し、樹脂容器４の中に樹脂３としてポリ乳酸樹脂を入れ、真空ポンプ６を用いて真空乾燥機１の内部を１３３３Ｐａに減圧する。ここで、ポリ乳酸樹脂の融点は１７０℃である。
２）樹脂３（ポリ乳酸樹脂）が融解したら、真空乾燥機１を大気圧に戻して、樹脂３の表面に鋳型５を置く。ここで、鋳型５は、上記のＨＡ型（第２の鋳型）に対応する。
３）再び真空乾燥機１の内部を１３３３Ｐａに減圧し、鋳型５がポリ乳酸樹脂の中に沈降するまで放置する。
４）約１０〜６０分後、鋳型５から気泡の発生が止まれば、真空乾燥機１の内部の気圧を大気圧に戻す。図３はこの状態を示している。図３において鋳型５には多数の連通孔（空孔）１５が存在する場合でも、充分に樹脂３が含浸されるのである。
５）鋳型５を樹脂から引き上げて、鋳型５の表面の余分な樹脂を除いて冷却する。
６）樹脂の充填された鋳型５を、酸若しくは脱灰液などの溶剤で処理して、成型体を取り出す。
【実施例１】
【００３４】
図４は、実施例１の樹脂成型装置の構成を示すもので、上から順に上蓋、樹脂容器、加熱炉である。
加熱炉８は上蓋１０によって密閉され、上蓋１０のジョイント１１を介して真空ポンプ（図示せず）と連結される。この真空ポンプにより加熱炉８の内部を真空状態にすることができ、樹脂容器４ａ内の樹脂３を溶融し減圧脱気するのである。【００３５】
図２の処理フローチャートに従って、実施例１の樹脂成型装置の使用の仕方を説明する。
先ず、樹脂容器４ａ内の樹脂３を加熱器２ｂで熱を加えることにより溶融し（ステップＳ１０）、上蓋１０のジョイント１１を介して真空ポンプを用いて減圧脱気する（ステップＳ２０）。次に、一旦大気圧に戻し上蓋１０を開けて、鋳型５を樹脂３の表面に配置する（ステップＳ３０）。再び減圧して鋳型５を樹脂３中に沈降させ（ステップＳ４０）、所定時間放置する（ステップＳ５０）。樹脂３が溶融状態のまま大気圧に戻し（ステップＳ６０）、その後に上蓋１０を開けて、樹脂３から鋳型５を取り出して冷却する（ステップＳ７０）。最後に溶剤で鋳型５を除去する（ステップＳ８０）。
【実施例２】
【００３６】
図５は、実施例２の樹脂成型装置の構成図を示している。
本実施例２は、複数の鋳型を同時に成型できる樹脂成型装置の一例を示す。
図５に示されるように、実施例２は、複数の鋳型を鋳型ホルダに入れて、減圧しながら樹脂を溶融させるものである。鋳型ホルダ７内には４つの鋳型５が存在している。ヒータ（２ｂ，２ｃ）は、加熱炉８ａ内と鋳型ホルダ７内に設けている。加熱炉８ａ内のヒータ２ｂは樹脂容器を加熱し樹脂を溶融するものである。また、鋳型ホルダ７内のヒータ２ｃは鋳型５を加熱し、鋳型内での樹脂の流動性を確保するものである。
鋳型ホルダ７は、加熱炉８ａと連結管１３を介して連結・分離可能な構成とされており、鋳型がセットされた鋳型ホルダ７を交換し、樹脂容器４ｂ内に樹脂３を補充することで、連続したプロセスを可能としている。
充分に減圧を行った後に、樹脂容器４ｂを大気圧に開放すると、鋳型内と溶融した樹脂液面の圧力差で、樹脂が鋳型に吸い込まれ成型されるのである。【００３７】
以下に実施例２の樹脂成型装置の使用の仕方について説明する。
先ず、固形樹脂ペレット若しくは液状の樹脂を樹脂容器４ｂに入れ、真空ポンプ（図示せず）により充分に減圧する。この時、連結管１３を介して連結されている鋳型ホルダ７および鋳型５内も充分に減圧される。固形樹脂ペレットの場合、ヒータ２ｂを用いて樹脂を溶融させる。
次に、樹脂容器４ｂを大気圧に開放すると、溶融した樹脂３が圧力差によって連結管１３を上昇し、鋳型５に吸い込まれる。ヒータ２ｃで鋳型５の周囲を加熱することにより、鋳型５内の樹脂３の流動性が確保され、鋳型５に樹脂３を充分に含浸させ、均一に注入することができるのである。
また、鋳型５の形状表面からはみ出た樹脂は、その自重により鋳型ホルダ７内の下部に溜まるため、実施例１のように樹脂から鋳型を取り出すような作業が必要ではなくなり、作業効率が向上する。
その後、鋳型ホルダ７内の鋳型５を冷却し、鋳型５を鋳型ホルダ７から取り出し、酸若しくは脱灰液などの溶剤で処理して、成型体を得るのである。
【実施例３】
【００３８】
図６は、実施例３の樹脂成型装置の構成図を示している。
本実施例３は、複雑な外形を成型できる樹脂成型装置の一例を示す。
図６に示されるように、実施例３は、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）で覆われた鋳型５ａを、外側も減圧できる鋳型ホルダ（７ａ，７ｂ）に配設し、上記実施例２と同様に樹脂３を充填した後に、外側を大気圧に開放することで耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）を鋳型５ａに密着させ、これにより余分な樹脂３を除去して、外形を忠実に再現した成型体を得ることを可能とするものである。【００３９】
鋳型ホルダ（７ａ，７ｂ）は分割可能にしており、鋳型５ａの出し入れを効率よく行うことができる。また、２つの鋳型ホルダ（７ａ，７ｂ）の接合部には各々耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）が取り付けられている。鋳型ホルダ（７ａ，７ｂ）の形状・耐熱性ゴム膜の配置は、両方の鋳型ホルダ（７ａ，７ｂ）を嵌合することで、流路管１４が構成され、同時に鋳型５ａが耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）で覆われるようにしている。【００４０】
以下に実施例３の樹脂成型装置の使用の仕方について説明する。
図６（１）において、鋳型５ａは、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）で覆われている。この耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）には、内側（ここでは鋳型５ａの存在する側を耐熱性ゴム膜の内側と見る）に樹脂を流入できる機構と、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の内側を減圧できる機構が接続されている（かかる機構は図示していない）。また、耐熱性ゴム膜１２ａは、鋳型ホルダ７ａに配設し、耐熱性ゴム膜１２ｂは、鋳型ホルダ７ｂに配設している。耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の外側（ここでは鋳型５ａの存在しない側を耐熱性ゴム膜の外側と見る）も減圧できる機構としている。減圧できる機構とは、例えば真空ポンプなどである。【００４１】
先ず、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の内外を減圧する。この時、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の外側の圧力を内側の圧力よりも低くすることで、図６（１）のように、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）が膨らんだ状態となる。
次に、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の内側に樹脂３を流入し（図中に矢印で示している）、鋳型５ａに樹脂３を浸透させる。
この状態で、図６（２）のように、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の外部の圧力を大気圧に開放すると、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）が収縮して鋳型５ａに密着する。この時、鋳型５ａの周囲からの圧力により、樹脂３が鋳型５ａ内部まで充分に浸透する。また同時に余分な樹脂３は鋳型５ａから除去される。
その後、冷却したのち、再度、耐熱性ゴム膜（１２ａ，１２ｂ）の外側を減圧することにより、樹脂が含浸した鋳型５ａを取り出す。酸若しくは脱灰液などの溶剤で処理して、成型体を得るのである。【００４２】
以上説明してきた種々の実施例の樹脂成型方法および樹脂成型装置により、型の構造が不規則な形状で、且つ内部構造を持ち空間率が小さい場合においても、鋳型に樹脂を均一に注入し成型することができることが理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の樹脂成型方法および樹脂成型装置は、細胞培養、医療材料を作製する方法，装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の樹脂成型方法の処理フロー図
【図２】本発明の樹脂成型方法のフローチャート
【図３】本発明の樹脂成型装置の模式図
【図４】実施例１の樹脂成型装置の構成図
【図５】実施例２の樹脂成型装置の構成図
【図６】実施例３の樹脂成型装置の構成図
【図７】ＰＬＧＡ成型体のμ−ＣＴ画像データ
【図８】ＰＬＬＡ成型体のμ−ＣＴ画像データ
【符号の説明】
【００４５】
１    真空乾燥機
２，２ａ，２ｂ，２ｃ    加熱器（ヒータ）
３    樹脂
４，４ａ，４ｂ    樹脂容器
５，５ａ    鋳型
６    真空ポンプ
７，７ａ，７ｂ    鋳型ホルダ
８，８ａ    加熱炉
９    ローリング
１０  上蓋
１１  ジョイント
１２ａ，１２ｂ  耐熱性ゴム膜
１３  連結管
１４  流路管
１５  連通孔（空孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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