JPH06285868A - 加硫金型の清浄方法 - Google Patents

加硫金型の清浄方法

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JPH06285868A
JPH06285868A JP5072053A JP7205393A JPH06285868A JP H06285868 A JPH06285868 A JP H06285868A JP 5072053 A JP5072053 A JP 5072053A JP 7205393 A JP7205393 A JP 7205393A JP H06285868 A JPH06285868 A JP H06285868A
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vulcanization
gas
mold
residue
plasma environment
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JP5072053A
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Yoshio Nohara
義夫 野原
Masahito Yoshikawa
雅人 吉川
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Bridgestone Corp
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/70—Maintenance
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、エラストマーの製造に使用する加
硫金型の清浄方法に関するものであり、金型を傷めるこ
となく金型に付着したエラストマーの加硫残滓を除去す
る清浄方法に関する。 【構成】 本発明の加硫金型３の清浄方法は、プラズマ
環境下の処理槽２内に加硫金型３を装入することによ
り、加硫金型３に付着したエラストマー加硫残滓を除去
する工程を含むことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エラストマーの製造に
使用する加硫金型の清浄方法に関するものであり、金型
を傷めることなく金型に付着したエラストマーの加硫残
滓を除去する清浄方法に関するものである。なお、エラ
ストマーとは、金型による加硫成形前のゴムまたはゴム
状弾性材料配合組成物をさし、加硫残滓とは、エラスト
マーとこれに配合したカーボンブラック、亜鉛華などの
配合剤が加硫工程の反復によって加硫金型のキャビティ
−表面などに堆積してこびりついた汚損物を意味する。
【０００２】
【従来の技術】加硫金型の代表的なものにタイヤ加硫成
形用金型があり、この金型の一つにインサーターモール
ドがある。インサーターモールドは、例えば特開平４−
２２３１０８号公報に記載されているように、インサー
ターモールドの周上に沿って配置した９個程度の分割モ
ールドからなり、各分割モールドは、さらに多数のピー
スからなっていて、結果として数百個程度のピースから
構成されている。インサーターモールドは、ピース間に
存在する８０μｍ程度の隙間がエアーベントの機能を果
たすことができるため、エアーベントのないスピューレ
スタイプの金型である。
【０００３】加硫金型は、一般的に上述した加硫残滓が
金型のキャビティ─表面、エア─ベントおよびスリット
内部等に付着したまま残留することが多く、この加硫残
滓の量は加硫工程の反復とともに増加する傾向にある。
この金型に付着した加硫残滓は、製品としてのエラスト
マーの品質に悪影響を及ぼすため除去することが必要で
あり、所定の加硫成形回数ごとに前記加硫残滓を除去す
る清浄作業を行っている。
【０００４】加硫金型の清浄方法としては、代表的なも
のとして、ショットブラスト法および液体清浄法があ
る。ショットブラスト法は、プラスチックビーズを高圧
ガスで金型に吹き付けることにより清浄する方法であ
り、液体清浄法は、塩酸、硫酸、および硝酸等の強酸、
あるいは苛性ソーダ等の強アルカリの溶液、または有機
アルカリのアミン系の溶液を用いて清浄する方法であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した金型
の清浄方法にはいずれも問題点がある。すなわち、ショ
ットブラスト法は、金型のキャビティー表面に加硫残滓
が付着している場合には、高圧ガスで吹き付けたプラス
チックビーズが直接当たった部分については清浄できる
ものの、例えばタイヤ用加硫金型のように、エアーベン
トやスリット内部のような部分についてはプラスチック
ビーズが直接当たらないため、この部分に加硫残滓が付
着していれば除去することができない。そのうえ、プラ
スチックビーズが破砕しこの破砕したビ─ズがエアーベ
ントに詰まることがあり、エアー抜き機能等を阻害する
おそれもあった。さらに、金型は、通常アルミニウムを
主体とした材質からできているため強度的に弱い面があ
り、ビーズの衝突による摩滅やエッジ部変形のような物
理的な損傷を生じやすく、金型の文字や刻印が不鮮明に
なったり、パターン形状のシャープさが失われるという
欠点を有していた。特に、インサーターモールドの場合
は、上述したピース間の隙間が多数あるため、この隙間
に破砕したプラスチックビーズが詰まったりはみ出しゴ
ムが付着したりしやすく、またエッジ部には変形バリが
生じてピース間の隙間が狭くなる等の傾向があり、ショ
ットブラスト法ではこのピース間に詰まったプラスチッ
クビーズおよびはみ出しゴムを除去できず、数百個のピ
ースを分解清浄して再び組み立てる作業を要し、またエ
ッジ部の変形バリについてもバリ取り作業を要するため
作業性を大きく悪化させていた。
【０００６】一方、液体清浄法は、ショットブラスト法
では除去できなかったエアーベントやスリット内部のよ
うな部分に付着した加硫残滓等を除去することができ、
しかもプラスチックビーズによる金型の摩滅や破砕した
ビーズの目詰まりを生じることがない点ではショットブ
ラスト法よりも優れているが、酸・アルカリ溶液を用い
た場合は、アルミニウム材質ベースの金型が大きく腐食
するため好ましくなくまた有機アルカリのアミン系溶液
を用いた場合は、第４類第３石油類の危険物になるた
め、安全上の対策が必要な他、コストが高いなどの欠点
があった。
【０００７】そこで本発明は、金型を傷めずに、しかも
安全性と作業性を低下させることなく金型の表面に付着
したエラストマーの加硫残滓を除去する清浄方法を開発
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ環境
下の処理槽内に加硫金型を装入することにより、加硫金
型に付着したエラストマー加硫残滓を除去する工程を含
むことを特徴とする、加硫金型の清浄方法である。ま
た、プラズマ環境が、処理槽に反応ガスを送り込み所定
電源を用い電極間に電圧を印加することにより生成した
所定雰囲気であること、プラズマ環境が、プラズマ発生
炉に反応ガスを送り込み所定電源を用いて電極間に電圧
を印加すとにより生成した所定雰囲気を処理槽内に導入
することによるものであること、所定雰囲気が、減圧雰
囲気であること、反応ガスが、酸素ガスであること、反
応ガスが、ハロゲン族元素とＢ，Ｃ，Ｎ，Ｓ，Ｐおよび
Ｓｉ元素のいずれか一種と化学的に結合したハロゲン化
物の一種以上からなるハロゲン化物ガスであること、反
応ガスが、酸素ガスとハロゲン化物ガスとの混合ガスで
あること、所定電源が、高周波電源であること、前記加
硫残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはいず
れか一方で、高圧液体噴射による処理を行うこと、前記
加硫残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはい
ずれか一方で、超音波による処理を行うこと、前記加硫
残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはいずれ
か一方で、界面活性剤による処理を行うこと、前記加硫
残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはいずれ
か一方で、高圧気体噴射による処理を行うこと、前記加
硫残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはいず
れか一方で、回転ブラシによる処理を行うこと、前記加
硫残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後またはいず
れか一方で、真空吸引による処理を行うこと、がより好
ましい。
【０００９】図１に、本発明方法で使用した代表的なプ
ラズマ処理装置を加硫金型を装入した状態で示し，図中
１はプラズマ処理装置、２は処理槽、３は加硫金型、４
はガス流入口、５はオーディオ波電源、６は電極、７は
ガス排出口、８は真空ポンプである。図１に示すプラズ
マ処理装置１を用いて行う本発明方法は、プラズマ環境
下の処理槽２内に加硫金型３を装入することにより、加
硫金型３に付着したエラストマー加硫残滓を除去する工
程を含む加硫金型の清浄方法である。
【００１０】前記のプラズマ環境は、処理槽２に反応ガ
スをガス流入口４から送り込みオーディオ波電源５を用
い電極６間に電圧を印加することにより生成した減圧雰
囲気である。この減圧雰囲気は、処理槽のガス排出口７
を介して連結した真空ポンプ８により維持され、１０-1
〜１０4 Ｐａの範囲とすることが好ましい。反応ガス
は、酸素ガスとハロゲン化物ガスの混合ガスであること
が好ましく、加硫金型３に付着した加硫残滓の量や付着
程度などからエッチング力とアッシング力の調整の必要
性に応じて、混合ガス中のハロゲン化物の割合を適宜変
えることができる。また、酸素ガスまたはハロゲン化物
ガスの単一ガスあるいはこの単一ガスに不活性ガスをそ
れぞれ添加したガスまたは前記混合ガスに不活性ガスを
添加したガスを反応ガスとして使用してもよい。
【００１１】電極６間に電圧を印加するための電源は、
プラズマ雰囲気を生成できれば直流電源でもよいが高周
波電源の方が好ましく、特に図１で使用したオ─ディオ
波電源５および図５で使用したマイクロ波電源１２がよ
り好ましい。オ─ディオ波電源５は、２０ｋＨｚや１
３．５６ＭＨｚの周波数が商業的に広く使用されている
ため価格が安く性能が安定している点で有利である。こ
のオーディオ波電源５を用いたプラズマ処理装置１の電
極構造は、図１に示すように電極６間に加硫金型をセッ
トする構造の他、加硫金型３をアース電極とし対極６と
の間でプラズマを発生させる構造（図２）、アース電極
を対極６とし加硫金型３との間でプラズマを発生させる
構造（図３）、処理槽２を絶縁体としその処理槽２の外
部にコンデンサー型（誘電型）またはコイル型（誘導
型）の電極６を備える構造（図４）が適している。また
マイクロ波電源１２（２．４５ＧＨｚ）を用いた場合
は、プラズマ環境を、処理槽２外で生成してから処理槽
２内に導入でき、加硫金型３はプラズマ放電中に直接曝
されないため、加硫金型３の温度を前記のオ─ディオ波
電源５を用いて加硫残滓を除去するときの金型の温度
（２００℃程度）に比べ低くすることができ、加硫金型
３が熱的な影響を受けやすい場合は有用である。
【００１２】また、本発明による加硫金型３の清浄方法
は、前記プラズマ環境で加硫残滓を除去する前後または
いずれか一方で行う洗浄処理を併用して行うことが好ま
しい。この洗浄処理の方法としては、高圧液体噴射法、
高圧気体噴射法、超音波振動法、界面活性剤による方
法、回転ブラシによる方法、および真空吸引法が適して
いる。この洗浄処理を行うことで加硫金型３を清浄する
作用が高められる。なお、高圧液体噴射法の液体圧力
は、液体が水の場合、１５〜２５ＭＰａであることが好
ましい。
【００１３】
【作用】加硫成形の反復により加硫金型に付着した加硫
残滓の構成成分は、例えば、タイヤ加硫成形用金型の場
合の一例を表１に示すが、ステアリン酸やパルミチン酸
などの有機成分、無機成分の硫化亜鉛、およびカーボン
ブラックである。発明者は、この加硫残滓の有機成分が
カーボンブラックおよび硫化亜鉛の粒状物の粘結剤とし
て作用して金型に強固にこびりつくこと、また加硫残滓
を金型から除去する方法としては酸化反応を利用した分
解法が有益であることを鋭意検討した結果、突き止め
た。以下に、各構成成分の酸化反応式を示す。 有機物：ＣX ＨY ＋〔Ｏ〕→ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ（１） カーボンブラック：Ｃ＋〔Ｏ〕→ＣＯ2 （２） 硫化亜鉛：ＺｎＳ＋〔Ｏ〕→ＺｎＳＯ4 （３） すなわち、前記の酸化反応により有機物は二酸化炭素と
水に、またカーボンブラックは二酸化炭素にそれぞれ分
解して除去し、硫化亜鉛は水溶性の硫酸亜鉛に変化する
ため容易に除去できる状態にすることにより、金型にこ
びりついた加硫残滓を容易に除去することができると考
えた。しかし、通常の酸化反応では、７００℃以上の高
温で燃焼しなければ前記の分解反応が生じないため融点
が低いアルミニウム材質を主体とした金型に使用するこ
とができなかった。
【００１４】
【表１】
【００１５】これに対し、本発明方法ではプラズマ環境
下の処理槽２内に加硫金型３を装入し、加硫金型３に付
着した加硫残滓をプラズマ中に曝すことにより前記した
酸化反応を生じ加硫残滓を比較的低温でアッシュ化し、
分解することができ、このときの酸化反応は、約２００
℃の加硫温度程度の低温で生じるため加硫金型３を高温
に曝さなくてよい。加硫金型３のエア─ベントやスリッ
ト内部等に付着した加硫残滓についても従来のように分
解等の作業をすることなく除去することができる。ま
た、金型が熱的に影響を受けやすいため、より低温のプ
ラズマ中で除去作業を行う必要がある場合は、プラズマ
発生炉１３でプラズマ環境を生成してから処理槽２内に
プラズマ雰囲気を導入することもできる。さらに、加硫
残滓をプラズマ環境下で除去する前後またはいずれか一
方で高圧液体噴射法、高圧気体噴射法、超音波法、界面
活性剤による方法、回転ブラシによる方法、および真空
吸引法等の洗浄処理を併用することで加硫残滓をより除
去しやすくなる。
【００１６】
【実施例】本発明方法にしたがう加硫金型の清浄方法を
図面を参照しながら説明する。実施例１は、図１に示す
プラズマ処理装置１を用い、加硫金型３が電極６間にセ
ットされた処理槽２を、その処理槽２と接続された真空
ポンプ８により１３３Ｐａの減圧雰囲気に保持した後、
酸素ガスを反応ガスとして処理槽２に送り込み、オーデ
ィオ波電源５を用い、１３．５６ＭＨｚ、５００Ｗの条
件で電極６間に電圧を印加して３０分間、加硫金型３を
プラズマ中に暴露し、その後１５ＭＰａの水圧で図６に
示す高圧水噴射法による洗浄処理を行った。前記加硫金
型３は、ダイカストタイプのアルミニウムを主材質とし
た金型を用いた。実施例２は、図５に示すプラズマ処理
装置を用い、プラズマ発生炉に酸素ガスを反応ガスとし
て送り込んでマイクロ波電源を用い、２．４５ＧＨｚ、
１ｋｗの条件で電極６間に電圧を印加することにより生
成したプラズマ環境を処理槽内に導入し３０分間、加硫
金型をプラズマ中に暴露し、その後１５ＭＰａの水圧で
図６に示す高圧水噴射法による洗浄処理を行った。前記
加硫金型は、ダイカストタイプのアルミニウムを主材質
とした金型を用いた。実施例３は、反応ガスとしてＣＦ
4 ガスを使用した以外は実施例１に記載した方法と同様
である。実施例４は、反応ガスとして９０％の酸素ガス
と１０％のＣＦ4 ガスとの混合ガスを使用した以外は実
施例１に記載した方法と同様である。実施例５は、加硫
残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後に図６に示す
ように大気中で高圧水噴射による洗浄処理を行った以外
は実施例１に記載した方法と同様である。実施例６は、
加硫残滓を前記プラズマ環境下で除去する前後に図７に
示すように界面活性剤を含む水中で高圧水噴射および超
音波振動による洗浄処理を行った以外は実施例１に記載
した方法と同様である。実施例７は、加硫残滓を前記プ
ラズマ環境下で除去する前後に図８に示すように高圧空
気噴射、回転ブラシ、および真空吸引による洗浄処理を
行った以外は実施例１に記載した方法と同様である。従
来例１は、ショットブラスト法により行った。このとき
の条件は、プラスチックビーズを０．５ＭＰａの高圧空
気噴射による洗浄処理を行った。従来例２は、液体清浄
法により行った。このときの条件は、アミン系溶液に浸
漬膨潤後１５ＭＰａの高水圧噴射による洗浄処理。
【００１７】前記した方法で行った加硫金型の清浄状態
を評価するとともに、加硫金型の損傷状態および清浄方
法の安全性についても評価した。表２にこれらの評価結
果を示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２の結果から実施例１〜１２は従来例１
および従来例２に比し、加硫金型の清浄性に優れてい
る。また、いずれの実施例とも、加硫金型の損傷が認め
られず、清浄作業についても安全であった。
【００２０】次に、上記実施例において、反応ガスとプ
ラズマ暴露時間を変化させ、残留する加硫残滓の外観の
色、酸化反応による分解指数、および清浄性について評
価した結果を表３に示す。なお、残留する加硫残滓の外
観の色および酸化反応による分解指数の評価は、高圧水
噴射法による洗浄処理前に行った。また、酸化反応によ
る分解指数は、プラズマ暴露前後の重量差から算出し、
プラズマ暴露時間が３０分のときの前記分解指数を１と
して指数比で示した。
【００２１】
【表３】
【００２２】表３の結果から次のことがわかった。 １：反応ガスを酸素ガスとした場合、加硫残滓の外観の
色はプラズマ中の暴露時間が３０分のときが灰色、６０
分のときが白色であり、酸化による分解指数は前記暴露
時間を３０分から６０分にすることで６倍になり、それ
とともに清浄性も向上した。 ２：反応ガスを、９０％の酸素ガスと１０％のＣＦ4 ガ
スとの混合ガスにすることにより、酸素ガスのみを使用
したときに比べプラズマ暴露時間を半分にしても同程度
の清浄性が得られた。なお、前記の加硫残滓の外観が灰
色のときはカーボンブラックが残存していて、白色の残
留物は分析したところ９０％の硫酸亜鉛と１０％の硫黄
で構成されていることがわかった。
【００２３】前記の実施例では、金型を清浄する方法と
してプラズマ環境による清浄法と高圧水噴射法による洗
浄法との併用で行ったが、ここでは洗浄法として水中で
行う超音波振動法を使用しそのときの清浄効果を調べ
た。なお、反応ガスには、９０％の酸素ガスと１０％の
ＣＦ4 ガスとの混合ガスを用い、プラズマ暴露時間を変
化させて金型の清浄状態を調べた。表４にその結果を示
す。
【００２４】
【表４】
【００２５】この結果から、超音波振動法による洗浄処
理を併用することでプラズマ暴露時間を１／３に短縮す
ることができた。
【００２６】
【発明の効果】本発明方法は、プラズマ環境下の処理槽
２内に加硫金型３を装入し、加硫金型３に付着した加硫
残滓をプラズマ中に曝すことにより前記した酸化反応を
生じさせて加硫残滓を比較的低温でアッシュ化し、分解
することができるため、加硫金型３に付着した加硫残滓
を容易に除去することができる。このときの酸化反応
は、２００℃程度の比較的低温で生じるため、加硫金型
３は高温に曝されないため熱的損傷を受けず、また、従
来の清浄方法であるショットブラスト法や液体清浄法の
ような物理的または化学的な損傷も受けないので金型の
耐久性が向上する。そのうえ、加硫金型３のエア─ベン
トやスリット内部等に付着した加硫残滓についても従来
のように分解・組み立てをすることなく除去することが
できるので作業性についても有利であり、特に数百個の
ピースからなるインサーターモールドを清浄するのに適
している。さらに、加硫残滓をプラズマ環境下で除去す
る前後またはいずれか一方で高圧液体噴射法、高圧気体
噴射法、超音波法、界面活性剤による方法、回転ブラシ
による方法、および真空吸引法等の洗浄処理を併用する
ことで加硫残滓を除去するためのプラズマ生成時間が短
縮できるので、時間的・コスト的にも向上させることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法にしたがう実施例で使用したプラズ
マ処理装置の概略図である。
【図２】本発明方法にしたがうプラズマ処理装置の概略
図である。
【図３】本発明方法にしたがうプラズマ処理装置の概略
図である。
【図４】本発明方法にしたがうプラズマ処理装置の概略
図である。
【図５】本発明方法にしたがうプラズマ処理装置の概略
図である。
【図６】本発明方法にしたがう洗浄処理を行っている状
態の概略図である。
【図７】本発明方法にしたがう洗浄処理を行っている状
態の概略図である。
【図８】本発明方法にしたがう洗浄処理を行っている状
態の概略図である。
【符号の説明】
1 プラズマ処理装置 2 処理槽 3 加硫金型 4 ガス流入口 5 オーディオ波電源 6 電極 7 ガス排出口 8 真空ポンプ 9 ガスボンベ 10 アース 11 絶縁体処理槽 12 マイクロ波電源 13 プラズマ発生炉 14 高水圧ノズル 15 水または界面活性剤 16 超音波振動子 17 高ガス圧ノズル 18 回転ブラシ 19 真空吸引管

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ環境下の処理槽内に加硫金型を
    装入することにより、加硫金型に付着したエラストマー
    加硫残滓を除去する工程を含むことを特徴とする、加硫
    金型の清浄方法。
  2. 【請求項２】 プラズマ環境が、処理槽に反応ガスを送
    り込み所定電源を用い電極間に電圧を印加することによ
    り生成した所定雰囲気であることを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 プラズマ環境が、プラズマ発生炉に反応
    ガスを送り込み所定電源を用いて電極間に電圧を印加す
    ることにより生成した所定雰囲気を処理槽内に導入する
    ことによるものであることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 所定雰囲気が、減圧雰囲気であることを
    特徴とする請求項２または３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 反応ガスが、酸素ガスであることを特徴
    とする請求項２〜４のいずれか一に記載の方法。
  6. 【請求項６】 反応ガスが、ハロゲン族元素とＢ，Ｃ，
    Ｎ，Ｓ，ＰおよびＳｉ元素のいずれか一種と化学的に結
    合したハロゲン化物の一種以上からなるハロゲン化物ガ
    スであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 反応ガスが、酸素ガスとハロゲン化物ガ
    スとの混合ガスであることを特徴とする請求項２〜４の
    いずれか一に記載の方法。
  8. 【請求項８】 所定電源が、高周波電源であることを特
    徴とする請求項２〜７のいずれか一に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で除
    去する前後またはいずれか一方で、高圧液体噴射による
    処理を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で
    除去する前後またはいずれか一方で、超音波による処理
    を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で
    除去する前後またはいずれか一方で、界面活性剤による
    処理を行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか
    一に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で
    除去する前後またはいずれか一方で、高圧気体噴射によ
    る処理を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか
    一に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で
    除去する前後またはいずれか一方で、回転ブラシによる
    処理を行うことを特徴とする請求項１〜８および１２の
    いずれか一に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記加硫残滓を前記プラズマ環境下で
    除去する前後またはいずれか一方で、真空吸引による処
    理を行うことを特徴とする請求項１〜８、１２、および
    １３のいずれか一に記載の方法。
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