(57)【要約】【課題】型形状に影響されず、肉厚が均一な成形品を得ることができる熱可塑性樹脂の成形法ならびにその装置を提供する。【解決手段】加熱軟化した熱可塑性樹脂をその周縁を解放した状態で型に冠せ、その上から塑性又は延性を有する弾性シートを冠せ、該弾性シートを圧空または／および真空吸引することにより熱可塑性樹脂を型に圧接する。マウスピースを作成する場合は、型として歯列模型を用い、且つ、熱可塑性樹脂は口中温度で軟化しない素材のものを採用する。また成型装置は、加熱軟化させた熱可塑性樹脂を冠着した型を載置するテーブルと、塑性または延性を有する弾性シートの周囲を固定したまま該弾性シートを熱可塑性樹脂側から型に密着させる手段と、前記弾性シートを塑性または弾性変形するように弾性シート側から圧空する手段または／および前記弾性シートをテーブル側から真空吸引する手段とからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱軟化した熱可塑性樹脂をその周縁を解放した状態で型に冠せ、その上から塑性又は延性を有する弾性シートを冠せ、該弾性シートを圧空または／および真空吸引することにより熱可塑性樹脂を型に圧接することを特徴とした熱可塑性樹脂の成形法。
【請求項２】
弾性シートを真空吸引した後、圧空する請求項１記載の熱可塑性樹脂の成形法。
【請求項３】
型は歯列模型とし、且つ、熱可塑性樹脂は口中温度で軟化しない素材からなる請求項１または２項記載の熱可塑性樹脂の成形法。
【請求項４】
加熱軟化させた熱可塑性樹脂を冠着した型を載置するテーブルと、塑性または延性を有する弾性シートの周囲を固定したまま該弾性シートを熱可塑性樹脂側から型に密着させる手段と、前記弾性シートを塑性または弾性変形するように弾性シート側から圧空する手段または／および前記弾性シートをテーブル側から真空吸引する手段とからなることを特徴とする熱可塑性樹脂の成形装置。
【請求項５】
さらに、熱可塑性樹脂を加熱軟化させる手段を設けた請求項４記載の熱可塑性樹脂の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱可塑性樹脂の熱成形分野に属し、より詳しくは、均一な肉厚の成形品を得る手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の熱成形法として、真空成形、圧空成形、これらを併用する真空圧空成形は既に公知である。これら成形法は、熱可塑性樹脂からなるシート状原料を加熱軟化させた状態で、型の底面側からシート状原料を真空吸引、または／およびシート状原料に上方から圧縮空気による圧力をかけて、シート状原料が型に密着するように変形させるものであり、他の樹脂成形法としての射出成形と比較して、優劣ない成形精度が得られ、しかも型費が安く、型の変更も容易で、成形品の厚みも適宜変更できる等の理由から、小ロット生産に向いている。
【０００３】
ところで、樹脂成形品としてマウスピースを例に挙げると、その態様は使用目的に応じてスポーツ用、歯列矯正用、整体用、歯磨き用など、種々のものが流通するものの、何れも弓形ないしは馬蹄形の全体形状を呈し、且つ、主材も硬化後に弾性力を有する熱可塑性樹脂あるいは重合性樹脂からなる。このため、マウスピースもまた、一般的な樹脂成形法によって製作することができるが、射出成形法などの大量生産型では、使用者ごとの個別具体的な口腔形状や症例に適合するマウスピースを得ることはできない。
【０００４】
そこで従来は、歯列模型を使用してロウ型を作製した後、陰型（雌型）をとって目的の材料に置き換える方法を採用していたが、製作に時間と熟練を要するため、多用されていないのが実情である。
【０００５】
また、他の方法としては、ボイルアンドバイド法による製作がある。これは、半既成の馬蹄型を熱湯により軟化させ、装着者自身が口内で適合調整を行う方法であるが、やはり適合性の悪さが指摘されていたのである。
【０００６】
これに対して、上述した真空成形法などの熱成形法によれば、大掛かりな設備を必要とせず、比較的容易に歯列模型に応じたカスタムメイドのマウスピースを製作することができる。このため、歯科領域において当該熱成形法がマウスピースの成形法としてしばしば用いられる。
【０００７】
図２は、その概略を示したものであるが、用いる装置およびその作業手順は一般的な熱成形法と変わるところがない。つまり、熱可塑性樹脂からなるシート状原料１１をヒータ１２によって加熱軟化させ、その周縁を上下動可能なアーム１０のクランプで挟んだ状態でテーブル１３位置まで下ろし、密封蓋１４を閉めて下室１５側から真空吸引または／および密封蓋１４側から圧空する。これにより、シート状原料１１は、歯列模型１６との間に作用する真空（陰圧）により、または／およびシート状原料１１の上面側に作用する加圧により、歯列模型１６に圧接され、当該形態が印記される。そして、歯列模型１６・アーム１０から離型した硬化後のシート状原料１１に対して、その周囲をトリミングするなど、適宜な最終仕上げを施すことによって、使用者等の歯列に適合したマウスピースを得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように真空・圧空成形法によれば、比較的簡単な設備で、短時間にカスタムメイドのマウスピースを製作することができる。しかしながら、この簡便な方法においても、次のような課題が存在する。即ち、真空成形法の場合は、真空吸引によりシート状原料１１の歯列模型１６に対する型当たり面１１ａの成形精度は高まるが、シート状原料１１の上面側１１ｂには吸引力が直接作用せず、また、最大吸引圧が１気圧と比較的弱いこととも相俟って、全体として成形精度が悪い。一方、圧空成形法の場合は、高い圧力（例えば３〜５ｋｇ／平方センチメートル）でシート状原料１１を歯列模型１６に圧接させることができるため、真空成形法よりも成形精度が高まるが、部分的に肉厚が薄くなるという課題がある。
【０００９】
もちろん、これら課題は真空成形法と圧空成形法のそれぞれ一長一短な部分であるから、両成形法を併用する真空圧空成形法であれば、個々の課題をある程度相殺することはできる。しかしながら、真空圧空成形法を含めた上記何れの成形法も、そもそもの原理は、型との間を密封するようにその周縁を固定することによってシート状原料１１を気圧差の境界を成形するダイアフラムとしても機能させ、当該状態のまま、シート状原料１１を真空圧または／および加圧により型に沿うように直接的に展延・引き延ばして成形するというものであるから、型の形状によっては部分的にシート状原料１１の展延量ないしは延び量が高まって、肉厚不均等な成形品となる場合がある。
【００１０】
この点、スポーツ事故において顎顔面領域が受ける損傷（前歯を折るなど）の殆どは正面からの衝撃によるものであるから、当該事故を防止すべくマウスピースにあっては、特に前歯の全面（前歯唇側面）の肉厚を一定以上に確保する必要がある。しかし、歯列模型１６において前歯は臼歯と比べて垂直長が長いため、その部分の肉厚が薄くなってしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、型形状に影響されず、肉厚が均一な成形品を得ることができる熱可塑性樹脂の成形法ならびにその装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明では、加熱軟化した熱可塑性樹脂をその周縁を解放した状態で型に冠せ、その上から塑性又は延性を有する弾性シートを冠せ、該弾性シートを圧空または／および真空吸引することにより熱可塑性樹脂を型に圧接するという手段を用いた。熱可塑性樹脂は成形品の原料であり、成形品に適合するものを選択できるが、例えば、マウスピースを作製する場合は、少なくとも口中温度では軟化しないものを用いる。型は、凹型、凸型その他、適宜形状ものを選択できるが、マウスピースを作製する場合は、歯列模型を用いる。また型として歯列模型を用いる場合は、使用者の歯列を個別に再現したものであることが原則であるが、標準的な歯列を再現したものも排除するものではない。弾性シートは塑性または延性を有する素材からなり、最も入手が容易な汎用的なものとして適宜厚さのゴム板を採用することができる。なお、本発明では、弾性シートを圧空単独、真空吸引単独も可能であるが、成形精度を高めるためには、圧空と真空吸引を併用することが好ましく、さらに手順としては真空吸引後に圧空することがより好ましい。
【００１３】
また、上記成形法を実施する本発明装置は、加熱軟化させた熱可塑性樹脂を冠着した型を載置するテーブルと、塑性または延性を有する弾性シートの周囲を固定したまま該弾性シートを熱可塑性樹脂側から型に密着させる手段と、前記弾性シートを塑性または弾性変形するように弾性シート側から圧空する手段または／および前記弾性シートをテーブル側から真空吸引する手段とからなる。さらに、熱可塑性樹脂を加熱軟化させる手段を設けることもある。
【００１４】
上記手段によれば、圧空または／および真空吸引によって弾性シートが型の形状と合うように塑性または弾性変形しようとする。これは、型を下型とすれば、弾性シートは上型として機能することを意味する。そして、原料である熱可塑性樹脂はその周縁が解放された状態で弾性シートと型の間に挟まれ、弾性シートの圧接力によって型形状が印記されるのであり、これは、いわばプレス成形に類似する作用として、熱可塑性樹脂にはほぼ均一な圧力が作用し、結果、均一な肉厚の成形品を得ることができる。このとき、熱可塑性樹脂は上述のように周縁が解放された状態にあるため、加圧による延びはなく、また真空圧による延びも微少で、専ら弾性シートによる圧接力によって成形される。
【００１５】
また、成形手順として真空吸引後に圧空することで、圧空に先駆け真空吸引により熱可塑性樹脂を型に密着させておくことができるから、型当たり面の成形精度を高めることができる。この点、真空吸引のみによる場合は、上述のように真空圧が１気圧と低く、圧接力が弱く、また弾性シートの展延が当該圧接力を減衰することになるが、圧空による圧接も併用するため、より成形精度を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明成形法をマウスピースに適用した概略を示したもので、１は歯列模型、２は熱可塑性樹脂、３は弾性シートである。歯列模型１は標準的な若しくは使用者の個別具体的な歯列を再現してなる。熱可塑性樹脂２は、例えば５０℃以上で軟化する樹脂、より具体的にはポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチルメタクリレート樹脂などが使用され、その周囲が解放された状態で歯列模型１に冠せられる。より具体的には、熱可塑性樹脂２は歯列模型１への冠着時、その周囲が歯列模型１の底辺（吸引面）から若干浮く状態とする。一方、弾性シート３は熱可塑性樹脂２よりも面積の大きいものを用い、より具体的には、その周囲が密封室４を形成する密閉蓋５によって挟持固定されており、この結果、弾性シート３の真空吸引による塑性または弾性変形を可能としている。なお、６は密封室４の底面（吸引面）を形成するテーブルであって、その中央には吸引口６ａが形成されている。また、７は密閉蓋５に形成された加圧口である。ここでは真空成形を行う装置を最も簡略的に示したが、従来技術で説明したようなヒータ等の加熱装置や弾性シートを上下動させる機構等を別途装備したものも採用することができる。また、吸引口６ａや加圧口７の数、形状および位置は図示したものに限定されない。本発明において必要なことは、歯列模型１に冠着した軟化状態の熱可塑性樹脂２を圧空または／および真空吸引により変形する弾性シート３の圧接力によって歯列模型１に押し付け、その形状を印記させる構成を採用することである。
【００１７】
作業手順は、テーブル６に歯列模型１を載せた後、歯列模型１に加熱軟化させた熱可塑性樹脂２を盛り、歯列模型１の周囲まで至るように伸ばして冠着し、あるいは軟化した熱可塑性樹脂２を歯列模型１に冠着させた後、この歯列模型１をテーブル６に載せる。次に、弾性シート３を下降させるなどして熱可塑性樹脂２側に密着させ、吸引口６ａを介して密封室４を真空吸引する。この後、加圧口７から密封室４を圧空することがより好ましい。ただし、この間、熱可塑性樹脂２は軟化状態になければならないことはもちろんである。そして、所定時間、真空吸引または／および圧空を行った後、これを解除し、弾性シート３を離間するか、若しくはそのままの状態で熱可塑性樹脂２を自然又は強制冷却等によって硬化させ、硬化後、熱可塑性樹脂２を歯列模型１から離型する。そして、離型した熱可塑性樹脂２の余剰周囲等を適宜処理することによって、一連の作業を終え、マウスピースを得るものである。
【００１８】
上述した成形法によれば、真空・圧空成形時、弾性シート３は塑性または延性により歯列模型１と合致する形状に変形し、熱可塑性樹脂２全体を均一な圧力で歯列模型１側に圧接する。この結果、熱可塑性樹脂２に歯列模型１の形状が印記される。また、軟化した熱可塑性樹脂２全体には弾性シート３による均一な圧接力が作用するから、肉厚が均一なマウスピースを得ることができ、特に前歯唇側面の肉厚が確保される。特に、吸引口６ａをテーブル６の中央に形成し、その上に歯列模型１を載置したので、弾性シート３は吸引口６ａに向かって中央に変形しようとするから、熱可塑性樹脂２に対する圧接力をより均一なものとすることができる。さらに、吸引と圧空を併用することによって、より印記精度の高いマウスピースを得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空圧空成形法を採用することにより、比較的簡単な装置で、しかも短時間に成形することができる上、弾性シートの変形により間接的に熱可塑性樹脂に型形状を印記するようにしたので、成形精度が高く、また肉厚の局部的薄弱化がないマウスピースを得ることができる。また、弾性シートはゴム板など汎用性が高い入手容易なものを使用できるため、製作コストも安価なものとすることができる。さらに、真空吸引と圧空を併用すれば、より成形精度を高めることができ、精緻さ要求される歯科用マウスピースも製作することができる。また、真空吸引を歯列模型の中心に向かって行うことにより、弾性シートも当該中心に向かって変形することになり、熱可塑性樹脂に対する圧接力がより均一となり、結果、より肉厚均等な成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形法を示した概略説明図
【図２】一般的な真空圧空成形法によるマウスピースの製作方法を示した概略説明図
【符号の説明】
１  歯列模型
２  熱可塑性樹脂
３  弾性シート
４  真空室
５  密封蓋
６ａ  吸引口
７  加圧口
【図１】
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【図２】
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