JPH08238530A - プレス用簡易金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 都市ゴミ、産業廃棄物の焼却灰を樹脂廃棄物
で固形化して無害な組成物の成形体で構成されたプレス
用簡易金型の提供。 【構成】 金型材料を廃棄物の焼却灰を温度400〜600℃
で加熱処理し、温度220〜400℃に冷却後、これに粒状の
樹脂廃棄物を混合して第１混合物を作製し、該第１混合
物を温度220〜350℃で加熱処理を施し、この加熱処理さ
れた該第１混合物を冷却した後、これに粉末状の樹脂廃
棄物を混合して第２混合物を作製し、該第２混合物を温
度220〜350℃の加熱処理を施した後、成形型内で圧力50
〜400kg／cm²で加圧成形した成形体で構成したプレス用
簡易金型。 【効果】 従来の金型用亜鉛合金で構成されたプレス用
金型と同程度の強度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス用簡易金型に関
し、更に詳細には、自動車用、家電用等の部品をプレス
加工する際に用いるプレス用簡易金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のプレス用金型の材料とし
ては、金型用亜鉛合金例えば商品名ザス（ＺＡＳ：三井
金属鉱業株式会社・高純度亜鉛を材料とした合金、以下
ザスという）が知られている。

【０００３】そして、ザスを用いてのプレス用金型の作
製は、先ず、プレス成形品と同型の木型（原型）を作製
し、この木型を石膏型とし、石膏型で砂型を作製、或い
は石膏型で砂型を採取した後、砂型に黒鉛を塗布し、こ
の砂型内に温度450〜600℃に加熱した溶融状態のザスを
流し込んで鋳造を行った後、常温まで自然冷却する。そ
の後、砂型を取り壊して、鋳造された鋳型を取出し、プ
レス用金型の上型または下型を作製する。

【０００４】一方、都市ゴミ、産業廃棄物は焼却し、そ
の灰をそのまま所定の場所の地中に埋め立てるか、或い
は焼却灰をセメント、水等と混練してコンクリート化し
た後、所定の場所に埋め立てる方法が行われていた。

【０００５】また、都市ゴミ、産業廃棄物の中にあるプ
ラスチック材、所謂樹脂廃棄物はそのまま、または粉砕
して所定の場所に埋め立てるか、或いは焼却して焼却灰
とした後、所定の場所に埋め立てる方法が行われてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記、従来のザスを用
いてプレス用金型を作製する場合は、前記手段を用いて
いるため、砂型、石膏型が廃材となるばかりではなく、
ザスを砂型内に流し込む際、ザスは温度450〜600℃の高
温度の溶融状態となっているので、溶融状態のザスと共
に空気が砂型内に入り込まないように取扱いに注意を要
し、また、鋳造されたプレス用金型の角、スミ、Ｒ面の
仕上を必要とする等、木型作製から、プレス用金型完成
までに長時間を要して生産性が低いという問題がある。

【０００７】一方、年々増加傾向にある都市ゴミ、産業
廃棄物の処理方法は広大な処理場の確保、多額の費用が
必要であるばかりではなく、公害発生等、限界に達して
いるという問題がある。

【０００８】本発明はかかる従来の問題点を解消し、金
型材料として廃棄物の焼却灰を樹脂廃棄物で固形化して
無害な成形体として再利用することが出来るプレス用簡
易金型を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項第１項の発明は、プレス用簡易金型におい
て、金型材料を廃棄物の焼却灰を温度400〜600℃で加熱
処理し、温度220〜400℃に冷却後、これに粒状の樹脂廃
棄物を混合して第１混合物を作製し、該第１混合物を温
度220〜350℃で加熱処理を施し、この加熱処理された該
第１混合物をした後、これに粉末状の樹脂廃棄物を混合
して第２混合物を作製し、該第２混合物を温度220〜350
℃の加熱処理を施した後、成形型内で圧力50〜400kg／c
m²で加圧成形した成形体で構成したことを特徴とする。

【００１０】請求項第２項の発明は、プレス用簡易金型
において、金型材料を廃棄物の焼却灰を温度400〜600℃
で加熱処理し、温度220〜400℃に冷却後、これに粒状の
樹脂廃棄物を混合して第１混合物を作製し、該第１混合
物を温度220〜350℃で加熱処理を施し、この加熱処理さ
れた該第１混合物を冷却した後、これに粉末状の樹脂廃
棄物を混合して第２混合物を作製し、該第２混合物を温
度220〜350℃の加熱処理を施した後、成形型内で圧力50
〜400kg／cm²で加圧成形した成形体で構成すると共に、
該成形体の外面に厚さ30〜50mmの金属材料を配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項第３項の発明は、請求項第２項のプ
レス用簡易金型の金属材料をＳＳ４１軟鋼、Ｓ４５Ｃ炭
素工具鋼のいずれかであることを特徴とする。

【００１２】

【作用】産業廃棄物の焼却灰を加熱処理した後、これに
粒状の樹脂廃棄物を混合し、加熱処理し、更に粉末状の
樹脂廃棄物を混合し、加熱処理を施した後、これを成形
型内で加圧成形することにより、廃棄物の焼却灰と樹脂
廃棄物とが溶融して固形化し、無害であって高強度のプ
レス用簡易金型の材料となる。

【００１３】

【実施例】先ず、本発明のプレス用簡易金型材料の原料
となる廃棄物の焼却灰および樹脂廃棄物について説明す
る。

【００１４】廃棄物の焼却灰は通常最も多く廃棄される
都市ゴミ、産業廃棄物等をゴミ焼却炉で焼却した灰であ
り、その焼却灰の組成の１例を下記表１に示す。

【００１５】表１ 焼却灰の組成例 シリカ（ＳｉＯ₂） ２８．１ｗｔ％ アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃） ２６．４ｗｔ％ カルシウム（ＣａＯ） ２３．５ｗｔ％ 鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃） １６．８ｗｔ％ ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ） ２．５ｗｔ％ マグネシウム（ＭｇＯ） １．８ｗｔ％ その他成分 ０．９ｗｔ％ 尚、その他成分はニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅
（Ｃｕ）、リン（Ｐ）、マンガン（Ｍｎ）である。

【００１６】また、樹脂廃棄物は都市ゴミや産業廃棄物
として廃棄される中の樹脂製品のスクラップ等である樹
脂廃棄物の組成の１例を下記表２に示す。

【００１７】表２ 樹脂廃棄物の組成例 ポリプロピレン樹脂（ＰＰ） ５０ｗｔ％ エイ・ビー・エス樹脂（ＡＢＳ） ４０ｗｔ％ その他樹脂 １０ｗｔ％ 尚、その他樹脂はアクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂、不
飽和ポリエステル系樹脂等の熱硬化性樹脂である。

【００１８】また、前記材料を用いて本発明のプレス用
簡易金型の成形体を作成する際の、成形条件について説
明する。

【００１９】前記廃棄物の焼却灰を加熱処理する際の加
熱温度を400〜650℃としたのは、温度が400℃に満たな
い場合は、廃棄物焼却灰が増粘し、混練の際に混練負荷
が増大すると共に粗粉砕となるからであり、また温度が
650℃を超えた場合は、廃棄物焼却灰が微粉化し、混練
の際に粉塵として飛散するからである。

【００２０】また、廃棄物の焼却灰に加熱処理を施した
後、これを220〜400℃に冷却するのは、温度が220℃に
より低い場合は、焼却灰に混合する樹脂廃棄物が均一に
混合、分散しなくなるからであり、また温度が400℃よ
り高い場合は、焼却灰に混合する樹脂廃棄物が高熱によ
って燃えてしまうからである。

【００２１】また、廃棄物の焼却灰に加熱処理を施し、
冷却した後に混合する粒状の樹脂廃棄物の大きさ（粒
径）は0.3〜0.5cm程度であればよい。

【００２２】そして、粒状の樹脂廃棄物を混合した第１
混合物を加熱処理する際の加熱温度を220〜350℃とした
のは、温度が220℃に満たない場合は、焼却灰中に粒状
の樹脂廃棄物が均一に混合、分散しなくなるからであ
り、また、温度が350℃を超えた場合は、焼却灰中の粒
状の樹脂廃棄物が溶融して互いに固着して団塊となるか
らである。

【００２３】また、第１混合物に加熱処理を施した後に
混合する粉末状の樹脂廃棄物の大きさは10〜100メッシ
ュ程度であればよい。

【００２４】そして、廃棄物の焼却灰と樹脂廃棄物の混
合量は、全体として廃棄物焼却灰30〜70重量部：樹脂廃
棄物70〜30重量部となるように第１混合物の混合の際、
並びに第２混合物の混合の際に両方の樹脂廃棄物量を計
算し、調製する。尚、廃棄物焼却灰と樹脂廃棄物の混合
における混合量を前記範囲とするのは、廃棄物の焼却灰
量が30重量部に満たないと廃棄物焼却灰が増粘し、混練
の際に混練負荷が増大すると共に、粗粉砕となるからで
あり、また、廃棄物の焼却灰量が70重量部を超えると金
型としての強度が不足し、金型としての使用回数が低下
するからである。また、第１混合物の作成の際に、廃棄
物の焼却灰に混合する樹脂廃棄物の混合量は第１混合物
並びに第２混合物の作成時に混合する全樹脂廃棄物量の
40〜50％程度とする。従って、残りの樹脂廃棄物量は第
２混合物の作成の際に混合する樹脂廃棄物の量となる。

【００２５】そして、粉末状の樹脂廃棄物を混合した第
２混合物を加熱処理する際の加熱温度を220〜350℃とし
たのは、温度が220℃に満たない場合は、第１混合物中
に粉末状の樹脂廃棄物が均一に分散しなくなるからであ
り、また温度が350℃を超えた場合は、粉末状の樹脂廃
棄物が溶融した互いに固着して団塊となるからである。

【００２６】また、第２混合物に加熱処理を施した後、
成形型内で加圧成形する際の圧力を50〜400kg／cm²とし
たのは、圧力が50kg／cm²に満たない場合は、成形製品
となる金型の密度が低く、脆くなって耐久力が得られな
くなるであり、また圧力が400kg／cm²を超えた場合は、
成形製品となる金型の密度が高まるばかりで経済性が低
くなるからである。

【００２７】次に本発明の具体的実施例を比較例と共に
説明する。

【００２８】実施例１ 先ず、廃棄物の焼却灰として前記表１組成の50〜100メ
ッシュの粉末状の焼却灰を100重量部(kg)用意した。

【００２９】また、粒状の樹脂廃棄物として前記表２組
成の大きさ（粒径）0.3〜0.5cmの樹脂廃棄物を35重量部
(kg)を用意した。

【００３０】また、これらとは別個に粉末状樹脂廃棄物
として前記表２組成の10〜100メッシュの樹脂廃棄物を3
0重量部(kg)を用意した。

【００３１】次に、前記廃棄物の焼却灰（100重量部）
に温度600℃で5分間の加熱処理を施した後、これを250
℃まで冷却した。

【００３２】続いて、250℃まで冷却された焼却灰に粒
状の樹脂廃棄物（35重量部）を混合して第１混合物を作
成した後、この第１混合物に温度220℃で2分間の加熱処
理を施した。

【００３３】この加熱処理が施された第１混合物に粉末
状の樹脂廃棄物（30重量部）を混合した第２混合物を作
成した後、この第２混合物に温度220℃で2分間の加熱処
理を施した。

【００３４】この加熱処理後、粒度10〜100メッシュ程
度に粉砕して成形体の粉末原料を作成した。

【００３５】この粉末原料を原型の外型内に充填し、該
外型に原型の内型を嵌め込み、プレス機で圧力150kg／c
m²でプレス成形を行って、図１に示すプレス用簡易金型
１の上型２並びにプレス用簡易金型１の下型３を作製し
た。

【００３６】そして、構成のプレス用簡易金型１の上型
２並びに下型３を用い、通常のプレス加工機で長さ600m
m×幅450mm×厚さ1.6mmの冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）をプ
レス圧150kg／cm²でプレス加工を行って、図２に示す長
さ500mm×幅250mm×厚さ1.2mm×深さ120mmの自動車用サ
イレンサーカバー（プレス成型品）ＰＭを作製した。そ
して、金型の破損するまでのプレス回数を調べたとこ
ろ、2000回であった。

【００３７】尚、金型の組成を調べたところ表３の通り
であった。

【００３８】表３ 金型の組成 シリカ（ＳｉＯ₂） ２６．８ｗｔ％ アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃） ２７．１ｗｔ％ カルシウム（ＣａＯ） ２２．２ｗｔ％ 鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃） １６．３ｗｔ％ ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ） ３．７ｗｔ％ マグネシウム（ＭｇＯ） ３．１ｗｔ％ その他成分 ０．８ｗｔ％ その他成分中に含まれていたシアン化合物、六価クロム
化合物、鉛またはその化合物、ひ素またはその化合物、
有機りん化合物、ＰＣＢ等の有害物の量はいずれも産業
廃棄物の廃棄基準「環境庁告示 第１３号 溶出試験に
基づく」以下であった。

【００３９】また、硬度（ロックウェルかたさ）を調べ
たところ38〜40度であり、また色調は灰色であった。

【００４０】比較例１ プレス用金型として商品名ザス（ＺＡＳ：三井金属鉱業
株式会社・高純度亜鉛を材料とした合金）を鋳造して作
製した金型を用いた。

【００４１】そして、前記実施例１と同様の方法でプレ
ス加工を行い、型の破損するまでのプレス回数を調べた
ところ、3000回であった。

【００４２】実施例２ 先ず、前記実施例１と同様にして図１に示すプレス用簡
易金型１の上型２並びにプレス用簡易金型１の下型３を
作製した。

【００４３】次に、プレス用簡易金型１の上型２の上面
側に厚さ40mmの軟鋼（ＳＳ４１）製の上板４（上ベース
とも称する）、また、上型２の側面側にmm厚さ8mmの軟
鋼（ＳＳ４１）製の枠板５を配設して、図３（Ａ）並び
に図４（Ａ）に示すプレス用簡易金型１の上型２とし
た。

【００４４】また、プレス用簡易金型１の下型３の下面
側に厚さ40mmの軟鋼（ＳＳ４１）製の下板６（下ベース
とも称する）、また、下型３の側面に厚さ40mmの炭素工
具鋼（Ｓ４５Ｃ）製のブランクホルダー７を夫々配設し
た。また、下板６の外側に厚さ40mmの軟鋼（ＳＳ４１）
製のクッションプレート８を配設すると共に、クッショ
ンプレート８の四隅近傍に炭素工具鋼（ＳＫ３）製の径
20mm、高さ（長さ）200mmクッションピン９を突設し
た。更に該クッションピン９の先端部を下板６に穿設し
た孔１０に嵌入し、更に孔１０より突出させ、ブランク
ホルダー７の下面に当接して、図３（Ｂ）並びに図４
（Ｂ）に示すプレス用簡易金型１の下型３とした。

【００４５】そして、前記実施例１と同様の方法でプレ
ス加工を行い、型の破損するまでのプレス回数を調べた
ところ、3000回であった。

【００４６】前記実施例１、２と比較例１の結果から明
らかなように、本発明のプレス用簡易金型は従来のザス
で構成されたプレス用金型と同程度の強度を有している
ことが分かる。

【００４７】本実施例のように従来はそのまま廃棄処分
をしていた産業廃棄物焼却灰および樹脂廃棄物を無害な
組成物の金型として再利用することが出来る。

【００４８】前記実施例では廃棄物の焼却灰を用いた
が、汚泥に加熱処理を施して得られた汚泥灰を用いても
よい。

【００４９】また、本発明のプレス用簡易金型を作製す
る際の温度は650℃以下の低温度で加熱処理を行うこと
が出来るから、従来から使用されている熱風で加熱し得
る混練機を利用することが出来、また、成形体である金
型を形成する際の加圧成形の圧力も450kg／cm²以下で加
圧成形を行うことが出来るから、従来から使用されてい
る500kg／cm²程度のプレス機を利用することが出来るの
で、多額な設備投資を必要とせず、作製コストも廉価で
行える。

【００５０】また、従来のザス製のプレス用金型のよう
な作製の際に行われる砂型の作製、金型材料のザスの加
熱、溶融を必要とせず、更に、砂型への流し込み作業、
鋳造物の仕上加工作業等を行う必要がなく、生産性が高
い。

【００５１】

【発明の効果】請求項第１項のプレス用簡易金型による
ときは、都市ゴミ、産業廃棄物の焼却灰を樹脂廃棄物で
固形化して無害な組成物で構成されているので、従来の
ザスで構成されたプレス用金型と同程度の強度を備える
安価で作製容易なプレス用簡易金型を提供することが出
来る効果がある。

【００５２】請求項第２項のプレス用簡易金型によると
きは、成形体の外面に金属材料を配設したので、金型の
寿命を更に向上させることが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプレス用簡易金型の１実施例の説明
斜視図であり、（Ａ）は上型の下方からの斜視図、
（Ｂ）は下型の上方からの斜視図、

【図２】 本発明のプレス用簡易金型を用いてプレス加
工を施して作製されたプレス成形品の斜視図、

【図３】 本発明のプレス用金型の他の実施例の説明斜
視図であり、（Ａ）は上型の下方からの斜視図、（Ｂ）
は下型の一部截除した上方からの斜視図、

【図４】 （Ａ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線截断面図、
（Ｂ）は図３（Ｂ）のＢ−Ｂ線截断面図。

【符号の説明】

１ プレス用簡易金型、 ２ 上型、 ３
下型、４ 上板、 ５ 枠板、 ６ 下板、
７ ブランクホルダー、 ８ クッションプレー
ト、９ クッションピン、 １０ 孔。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス用簡易金型において、金型材料を
   廃棄物の焼却灰を温度400〜600℃で加熱処理し、温度22
   0〜400℃に冷却後、これに粒状の樹脂廃棄物を混合して
   第１混合物を作製し、該第１混合物を温度220〜350℃で
   加熱処理を施し、この加熱処理された該第１混合物を冷
   却した後、これに粉末状の樹脂廃棄物を混合して第２混
   合物を作製し、該第２混合物を温度220〜350℃の加熱処
   理を施した後、成形型内で圧力50〜400kg／cm²で加圧成
   形した成形体で構成したことを特徴とするプレス用簡易
   金型。
2. 【請求項２】 プレス用簡易金型において、金型材料を
   廃棄物の焼却灰を温度400〜600℃で加熱処理し、温度22
   0〜400℃に冷却後、これに粒状の樹脂廃棄物を混合して
   第１混合物を作製し、該第１混合物を温度220〜350℃で
   加熱処理を施し、この加熱処理された該第１混合物を冷
   却した後、これに粉末状の樹脂廃棄物を混合して第２混
   合物を作製し、該第２混合物を温度220〜350℃の加熱処
   理を施した後、成形型内で圧力50〜400kg／cm²で加圧成
   形した成形体で構成すると共に、該成形体の外面に厚さ
   30〜50mmの金属材料を配設したことを特徴とするプレス
   用簡易金型。
3. 【請求項３】 前記金属材料はＳＳ４１軟鋼、Ｓ４５Ｃ
   炭素工具鋼のいずれかであることを特徴とする請求項第
   ２項に記載のプレス用簡易金型。