(57)【要約】　　　（修正有）【課題】これまで廃棄されていた打錠成形機の杵および臼のリサイクルを可能ならしめ、杵および臼の使用寿命を延長させる、全く新しい表面処理方法を提供する。【解決手段】打錠成形機に用いられる杵１および／または臼の打錠成形面２に微粒子を圧縮空気に混合して吹き付ける処理により、打錠成形面２を改質することで、これまで廃棄されていた打錠成形機の杵１および臼のリサイクルを可能ならしめ、杵１および臼の使用寿命を延長させるようにした。【選択図】　図１
2004009175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打錠成形用の杵および／または臼の打錠成形面を改質するための処理であって、
前記打錠成形面に、鉱石の微粒子を圧縮空気に混合して吹き付けることを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
杵および／または臼のリサイクル処理に適用されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記微粒子の平均粒径が、１０〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の表面処理方法。
【請求項４】
平均粒径の異なる２種類の前記微粒子を別々に吹き付けることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記微粒子の吹き付ける処理を施した表面に、さらに金属薄膜を形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記金属薄膜が、互いに異なる金属を積層させてなることを特徴とする請求項５に記載の表面処理方法。
【請求項７】
平均粒径の異なる２種類の微粒子をそれぞれ圧縮空気に混合して別々に吹き付ける処理により、杵または臼の打錠成形面の表面粗さがＲａで１．３５μｍ以下に仕上げられていることを特徴とする、杵および／または臼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、菓子、薬、健康食品などを製造する打錠成形機に用いられる、杵および臼（プラスチック成形用金型も含む）の耐久性を向上させ、使用寿命を延長させるための表面改質に関する。特に、使用により打錠成形面の磨耗した打錠成形用の杵および臼をリサイクルするための表面改質に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体、菓子、薬、健康食品などを製造する打錠成形機の杵および臼（プラスチック成形用金型も含む）のボディは、ＳＫＤ鋼などの素材から形成され、表面の研磨後に、さらに杵先端部の打錠部の凹面および臼の内壁の表面にクロム等の金属メッキなどを施すことが広く一般的に行われている。
このような杵または臼を打錠成形機で繰り返し使用すると、上述の杵先端部の凹面や臼の内壁面のクロムメッキが次第に磨耗して、打錠成形性が損なわれたり、製品に変形やバリが発生するため、製品の歩留りが低下するという問題が起こる。また、打錠時の衝撃により、クロムメッキが細かく剥離して、その破片が製品中に混入するという危険性も生じる。これまで、不要なクロムメッキ層を効果的に除去・修復する方法がなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、使用頻度の高い杵または臼の寿命は、約３〜６カ月とかなり短いのが現状であり、上述のような不具合の生じた杵や臼は修復されることなく、そのまま廃棄され新品と交換されてきた。しかし、昨今の環境問題およびコスト削減の観点等から、できるだけ廃棄物を削減して廃品をリサイクルして再利用する有効な手段が強く望まれていた。
【０００４】
本発明は、このような問題点を解消し、これまで廃棄されていた打錠成形機の杵および臼のリサイクルを可能ならしめ、杵および臼の使用寿命を延長させる、全く新しい表面処理方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、打錠成形機に用いられる杵および／または臼の打錠成形面を改質するための処理であって、前記打錠成形面に、微粒子を圧縮空気に混合して吹き付けることによって、上記課題を解決したものである。
【０００６】
ここで、「微粒子を圧縮空気に混合して吹き付けること」とは、一定圧以上の噴射圧で微粒子を噴射して対象面に衝突させる、乾式のブラスト処理を意味し、この処理によって、表面形状を改質することが可能となる。微粒子の吹き付けによる改質の作用は、噴射圧および噴射される微粒子の形状、大きさ等に依存するが、ここでは、微粒子の衝突によって、打錠成形面の不具合、すなわち具体的には打錠成形性能の低下の原因となる打錠成形面の歪み、剥離、バリ等の異常部位が取り除かれたり、微細なクラックが封入されたりして、処理前よりも均質な表面に加工される。この方法によれば、上述のような打錠成形面の不具合が解消されて、引き続き行われるクロムメッキ等の表層処理が可能となるので、既存の打錠成形用の杵および臼の使用寿命を延長せしめることとなる。本発明により、吹き付け処理面の表面粗さがＲａで約１．３５μｍ以下に仕上げられることが望ましく、特に約０．１０〜０．３０μｍの範囲となることがより望ましい。
【０００７】
本発明の表面処理は、杵および／または臼のリサイクル処理に適用されることにより、従来までは廃棄して新品と交換するしかなかったような、打錠成形面の著しく磨耗した杵または臼についても、新品同様に再生できて再利用が可能となる。
【０００８】
また、表面の仕上がりの良好さや微粒子の扱い易さの観点から、微粒子は鉱石の微粒子が好ましく、その平均粒径は、約１０〜２００μｍが好ましい。特に、平均粒径の異なる２種類の微粒子を別々に使用することが好ましい。具体的には、初めに粒径のより大きな（粗い）微粒子で吹き付け処理をした後に、より小さな粒径の（細かい）微粒子で吹き付け処理を行うことが望ましい。このような方法であれば、まず粗い微粒子により、打錠成形面の剥離や、バリに挟まった異物等を効果的に除去できて、さらに細かい微粒子により、打錠成形面をより均質な面に加工することが可能となる。前記の粗い微粒子の平均粒径は、約３０〜２００μｍが望ましく、前記の細かい微粒子の平均粒径は約１０〜５０μｍであることが特に望ましい。
【０００９】
また、上記の微粒子を吹き付ける処理を施した表面に、さらに金属薄膜を形成するようにしたので、杵および臼の耐磨耗性や耐食性をより一層高めることとなる。金属薄膜として、クロムまたはチタンを含有するものが挙げられる。薄膜を形成する方法として、通常のメッキ法、例えば真空蒸着、スパッタリング、電気メッキおよび化学メッキ等が挙げられるが、特にＰＶＤ処理による窒化クロムの被膜が好適である。
【００１０】
また、打錠成形面の磨耗程度が一目でわかるようにするためには、前記金属薄膜が、互いに異なる金属を積層させてなるようにしたものが好ましい。このようなものであれば、最上層の金属薄膜が磨耗して、下層の金属薄膜が露出する状態を目視で確認できるので、杵または臼の使用寿命を的確かつ容易に把握し得ることとなる。使用寿命に達した杵および臼に、再び本発明の表面改質の処理を行うようにすれば、杵および臼のリサイクルを一層効率的に行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態としての打錠成形用の杵を説明するための図である。打錠成形用の杵１とは、打錠成形機に取り付けられて使用される棒体状のもので、その先端部の打錠成形面２を、同じく打錠成形機に設けられた臼（図示しない）に押しつけることで、粉末やゲル状物から菓子、薬、健康食品、半導体等を成形加工する。打錠成形面２には、打錠成形する製品の形状に対応させたキャビテイ（凹み）が設けられている。杵１および臼のボディは、耐腐食性、強度等の観点から、ＳＫＤ６１などの鋼材から製造され、表面はクロム等の金属メッキ処理が施されている。このような杵１を打錠成形機で繰り返し使用して衝撃を与えると、打錠成形面２の金属メッキ層が次第に変形し、やがて剥離やヒビ割れが生じて、製品の成形が不可能になってくる。
【００１３】
上述のように磨耗した杵の打錠成形面２に対し、粒径が約１０〜２００μｍの鉱石の微粒子を吹き付けてブラスト処理する。鉱石の種類に特に限定はない。鉱石の微粒子は圧縮空気に混合され、約０．１〜２．５ｂａｒ圧で目的とするキャビテイに噴射する。まず打錠成形面２に粒径の粗い鉱石の微粒子を吹き付けた後に、粒径の細かい微粒子を吹き付ける順番の工程で行う。第一段階として、平均粒径が約３０〜２００μｍのやや角張った鉱石の微粒子を打錠成形面２に噴射して、剥離状態の金属メッキや、でこぼこに挟まった異物等を大まかに除去する。続いて、平均粒径が約１０〜５０μｍの細かい微粒子を打錠成形面２に噴射して、表面の不均一な凸凹をならして、より均質な表面に仕上げる。仕上がりの程度は、処理前の杵のメッキ状態や打錠成形面の磨耗具合にも依るが、処理後の表面粗さがＲａで０．１０〜０．３０μｍに仕上げるのが、後の金属メッキ処理を行う上で特に好ましい。次いで、余分な微粒子を取り除くための洗浄・洗浄を行い、クロム等の金属による薄膜処理を施す。こうして、磨耗して使用限界に至った杵をリサイクルして新品と同様の杵を提供することができる。
【００１４】
杵および臼にさらなる耐久性を付与するために、窒化金属による被膜を施すことも望ましい。特にＰＶＤ処理（イオンプレーティング）による窒化クロムの被膜が好適である。また、リサイクルした杵および臼を打錠成形機に用いた場合に、これらの使用限界を越えない範囲で安心して使用するためには、互いに異なる金属を積層させて薄膜を形成するようにしたものが特に好適である。例えば、下層に約１μｍの窒化チタンのコーティング層を設け、その上に窒化クロムのコーティング層を設けることが挙げられる。使用により窒化クロムが磨耗すると、窒化クロム（灰色帯びた金属光沢）の間から、窒化チタン特有の金属光沢（金色を帯びた色）が露出するので、使用限界を知る上での目安となる。また、下層に窒化クロムのコーティング層を設け、上層に窒化チタンのコーティング層を設けても構わない。
【００１５】
また、杵について行った上述の処理方法は、打錠成形用の臼についても適用される。これにより、従来の臼の使用寿命を大幅に延長させることが可能となる。
【００１６】
次に、実施例に基づいて、本発明を更に詳細に説明するが、実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施例１：まず、打錠成形機に杵を取り付ける。杵はＳＫＤ６１製で、直径６．０ｍｍの棒状の杵の先端部には、打錠成形用の逆碗型のキャビティ（Ｒ＝１２．０ｍｍ）が設けられ、表面がクロムメッキされているものである。この杵に、重酸化ナトリウムを主成分とした粉末の錠剤加工成形を繰り返させて、先端部の打錠成形面の剥離が目視で確認できる程度まで磨耗させた（この杵は、後述の比較例１の杵に相当する）。次に、磨耗した杵の先端部を洗浄、乾燥させた後に、平均粒径３０〜２００μｍの微粒子を、杵先のキャビテイに吹き付け、さらに、平均粒径１０〜５０μｍの微粒子を吹き付ける処理を行った。洗浄・乾燥させた後に１０μｍ厚さのクロムメッキを施した。
【００１８】
比較例１：上述の方法で磨耗させた杵（すなわち、微粒子の吹き付け処理前の杵）を用いた。
上記の２つの杵の性能について、先端部の打錠成形面の表面粗さ、打錠成形面の剥離の程度、打錠性能（不良率）、および打錠時の離型性を比較し評価した。結果を以下の表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004009175.tif 000003
【００２０】
表１から明らかなように、比較例１に認められていた金属の剥離や表面の不均一さが、実施例１において著しく改善し、さらに打錠成形性および離型性が大幅に向上していた。本発明の処理を行うことにより、今まで廃棄するしかなかった磨耗した杵についてのリサイクルが可能となることが確認された。
【００２１】
〔実施例２および実施例３〕
実施例２：打錠成形用の杵（ＳＫＤ６１製、直径６．０ｍｍの棒状の先端部に、１０〜１５μｍクロムメッキされた打錠成形用のキャビティ（Ｒ１２）を有する）を磨耗させた後に、この先端部に対し、実施例１と同様の微粒子を吹き付ける処理を行った。次いで、この表面に１０μｍ厚さのクロムメッキを施した。
【００２２】
実施例３：打錠成形用の杵（ＳＫＤ６１製、直径６．０ｍｍの棒状の先端部に、１０〜１５μｍクロムメッキされた打錠成形用のキャビティ（Ｒ１２）を有する）を磨耗させた後に、この先端部に対し、実施例２と同様の処理方法により微粒子の吹きつけ、クロムメッキ加工を行った。さらに、この表面にＰＶＤ処理（イオンプレーティング）を行って表層にＣｒＮを蒸着させ、２〜３μｍのＣｒＮ層を形成させた。
【００２３】
比較例２：上述の杵と同一形状を有する、未使用状態の打錠成形用の杵（ＳＫＤ６１製、直径６．０ｍｍの棒状の先端部に、１０〜１５μｍクロムメッキされた打錠成形用のキャビティ（Ｒ１２）を有する）を用いた。
上記の実施例２、実施例３および比較例２の杵を、後述する打錠成形能評価に供した。
【００２４】
各杵を打錠成形機に取り付けて、炭酸カルシウムを主成分とする錠剤を加工成形する打錠試験を実施し、各杵の打錠成形能を評価した。打錠成形能は、成形不良品が出現するまでの打錠数で表した。評価結果を、図２に示す。
【００２５】
図２から明らかなように、実施例２の杵は比較例２の杵と同等の打錠性能を有していた。また、実施例３の杵は、比較例２および実施例２の杵よりも優れた打錠性能（約１．５倍の打錠数）を有していた。すなわち、本発明の処理により、磨耗した杵を新品同様の性能にまで復元することが可能となり、さらに、ＰＶＤ処理による窒化クロムの表面処理を追加で行うと、杵の使用寿命を初期状態のものよりもより一層延長できることが確認された。
【００２６】
なお、本発明における構成は、以上説明したものに限定されないのは勿論であるり、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の表面処理方法によれば、打錠成形用の杵および臼の打錠成形の低下の原因となる打錠成形面の歪み、金属メッキの剥離、バリ等の異常部位が取り除かれて、より均一な表面が得ることが可能となる。そして、この均一な表面上に、金属被膜の再処理を安定的に施すことで、新品同様の杵および臼を提供できるという効果を奏する。したがって、従来の杵および臼の使用寿命を延長せしめると同時に、今までは廃棄していた杵および臼をリサイクルできるので、廃棄物の減量に大きく貢献できる効果も有する。また、本発明の処理は、杵および臼のボディをそのまま活用しているので、新品のものを製造する場合と比べて原料費や時間を大幅に削減できるというメリットも有する。さらに、本発明の処理によってリサイクルした杵および臼の使用目安が一目で把握できるし、使用限界時期に再度本発明の処理を施せば、杵および臼を半永久的に利用することが可能となるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するもので、打錠成形用の杵の側面図である。
【図２】同実施例および本発明の他の実施例における、打錠成形性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１　杵
２　打錠成形面
【図１】
2004009175.tif 000004
【図２】
2004009175.tif 000005