JPH1119945A

JPH1119945A - 加硫金型の清浄方法

Info

Publication number: JPH1119945A
Application number: JP9196509A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ono; 信吾大野; Yasuhiro Horiike; ▲靖▼浩堀池
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【解決手段】真空処理槽内に環状の加硫金型を位置さ
せ、エラストマの繰り返し加硫成形により該金型の内側
表面に形成されたエラストマ残滓に低圧反応ガスのプラ
ズマを作用させ、該残滓をアッシングして除去する加硫
金型の清浄方法において、上記処理槽内の加硫金型の中
空部に誘導結合用コイルを上記加硫金型内周面と対向す
るように配置し、このコイルに高周波電源から高周波電
力を供給すると共に、上記加硫金型の中空部に反応ガス
を供給して、プラズマを生成させ、生成したプラズマガ
ス及びプラズマにより生成された中性活性種ガスの少な
くとも一方のガスによりエラストマ残滓をアッシングす
ることを特徴とする加硫金型の清浄方法。【効果】加硫金型を電極として使用しないため、不均
一放電領域が形成されることがなく、均一なアッシング
処理が可能となり、加硫金型の温度制御が容易となり、
金型の劣化、損傷を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムタイヤ、防振
ゴムなどのゴム製品及びその他のエラストマとしてのプ
ラスチック製品の加硫成形に際し、繰り返し用いる金型
内側の成形表面、分割金型の場合は合せ面も含めた表面
及び凹部や穴に不可避的に形成されるエラストマ残滓を
有利に除去するための加硫金型の清浄方法に関し、特に
加硫金型に対する不利な劣化、損傷を伴うことなく、ま
たプラズマ分布の不均一領域形成にわずらわされること
なく、安定した均一な残滓処理が可能な加硫金型の清浄
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】既に、本出願人による特開平６−２８５
８６８号公報にて詳述したように、エラストマ製品、と
りわけゴムタイヤ製品（以下、単にタイヤと記す）や防
振ゴム製品などは要求性能を満たすため、天然ゴム、合
成ゴム又はこれらのブレンドゴムに架橋剤としての硫黄
と補強材としてのカーボンブラックとを配合するほか、
加硫促進剤や各種耐久性保持のための各種薬品を配合す
る必要がある。

【０００３】このようにして調合した未加硫ゴム組成物
を加硫成形する際、一般的に２００℃に近い高温度で架
橋反応などの化学反応を生じさせるので、ゴム組成物は
流動性を増すばかりでなく一部はガス化し、その結果、
加硫金型の成形表面はもとより、金型の合せ面の極く狭
い隙間や空気抜きのいわゆるベントホールなどの穴など
にもゴム組成物及びその化学反応生成物が加硫成形の都
度、微量ながら残滓物として強固に付着するのは不可避
である。この加硫成形を多数回にわたり繰り返すことに
より残滓物は看過し得ない程の厚さで堆積する。このこ
とは、ゴム組成物に限らず他のエラストマについても大
同小異で同様に生じる。

【０００４】加硫金型に強固に付着堆積した厚い加硫残
滓はタイヤの外観を損ねるのみに止まらず、タイヤ全体
の優れた品質保持に対し悪影響を及ぼす。よって加硫成
形を所定回数だけ実施した加硫金型を新品同様に清浄す
る作業が必要であり、この作業法としてプラスチックビ
ーズやグラスビーズなどの粒体を高圧ガスにより吹き当
てるショットブラスト清浄法、又は酸、アルカリ、アミ
ン系などの溶液中に浸す液体清浄法が主流を占めていた
ところ、これらの清浄法による各種の不利な点を大幅に
改善するため、本出願人は上記特開平６−２８５８６８
号公報に記載したプラズマによる加硫金型清浄方法を提
案し、顕著に優れた効果を得ている。

【０００５】しかし、この成果を突き詰めてみると、下
記する諸点につき更に改善を施す余地があることを見出
した。

【０００６】即ち、その第一点は、清浄を必要とする加
硫金型の型形成面に、特殊なタイヤ種は別としても一般
にはタイヤに対する要求特性の十分な発揮に必要不可欠
な太溝、細溝、スリットなどをトレッド部に形成するた
めの多数個のリブやサイプ（細条片）などの突起物を設
けていて、プラズマがこれらの突起物に遮られて清浄面
対象全領域にわたる加硫残滓の均一なアッシング（灰
化）が損なわれがちであることである。

【０００７】また、本出願人は、特開平８−２０７０５
６号公報、特開平８−２１６１６４号公報及び特開平８
−２４４０４１号公報にて、高周波電力を印加する一方
の電極を円筒状に構成し、又はその外周面に多数個のフ
ィンを備える構成として、他方の電極としての加硫金型
の内側表面との間で放電によるプラズマを生起させて残
滓部を均一に灰化する装置及び方法を提案した。

【０００８】しかし、以下に述べる諸点は放電領域内に
加硫金型を位置させるために生じる不利な点であり、即
ちその第二点は、しばしば不均一放電領域が形成され
て、均一なアッシング処理が阻害されがちであること、
第三点は、特に上記不均一放電に基づき加硫金型の温度
が、例えば２００℃以上になる現象が生じ、これが金型
の精度を損ねるほか、金型の劣化、損傷をもたらすこ
と、第四点は、第三点との関連もあり、加硫金型の温度
制御が困難であること、そして第五点は、清浄対象外の
表面まで放電領域にさらす結果となるため、この表面部
分に劣化を生じさせ、また損傷を与える憂いがあること
である。

【０００９】そこで上述した不利な第一点〜第五点を改
善するため、本出願人は更に特開平８−３００３６６号
公報にて、真空処理槽に中性活性種（ラジカル）を供給
するプラズマ発生炉と、該炉に流入する反応ガスをマイ
クロ波放電プラズマにより中性活性種を含むガスとする
マイクロ波発生装置とをそれぞれ設け、プラズマ発生炉
にて発生した中性活性種を導管にて処理槽内に導入し、
導入した中性活性種を加硫金型の残滓面全面に向け一様
に噴出させ、噴出した中性活性種ガスによりエラストマ
残滓をアッシングする方法を提案した。

【００１０】上記の新しい清浄方法による加硫金型の清
浄は、上記の不利な諸点の改善に関し著しい効果を発揮
しているが、この清浄作業を通じて更に改善を要する点
が明らかになった。即ち、上記方法では、プラズマ発生
炉にて発生した中性活性種を多く含むガスを導管を介し
て処理槽内に供給する間に、中性活性種の一部分が失活
するため、アッシング効率が低下するという不利な点で
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の目
的は、上述した不利な諸点すべての改善を目指し、加硫
金型の型形成面の形状や大きさに制約を加えることな
く、また加硫金型に不利な影響を及ぼすことなく、顕著
に高い効率の下で均一な残滓アッシングを実現すること
が可能な加硫金型の清浄方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、下記の加硫金型の清浄方法を提供する。請求項１：真空処理槽内に環状の加硫金型を位置させ、
エラストマの繰り返し加硫成形により該金型の内側表面
に形成されたエラストマ残滓に低圧反応ガスのプラズマ
を作用させ、該残滓をアッシングして除去する加硫金型
の清浄方法において、上記処理槽内の加硫金型の中空部
に誘導結合用コイルを上記加硫金型内周面と対向するよ
うに配置し、このコイルに高周波電源から高周波電力を
供給すると共に、上記加硫金型の中空部に反応ガスを供
給して、プラズマを生成させ、生成したプラズマガス及
びプラズマにより生成された中性活性種ガスの少なくと
も一方のガスによりエラストマ残滓をアッシングするこ
とを特徴とする加硫金型の清浄方法。請求項２：上記反応ガスが、酸素ガス単体又は酸素ガス
を主成分とするハロゲン化物ガスとの混合ガスのいずれ
か一方のガスからなる請求項１記載の清浄方法。請求項３：真空処理槽内における加硫金型を１００〜１
８０℃の範囲内の温度まで加温保持してアッシング処理
を施す請求項１又は２記載の清浄方法。

【００１３】本発明によれば、真空処理槽内に設置した
加硫金型の内部に誘導結合用コイルを設置して、加硫金
型の残滓面に近い場所で誘導結合プラズマを発生させ、
プラズマガス及び中性活性種ガスによりアッシングを行
うため、輸送による活性種の失活が少なく、プラズマを
均一かつ高密度に発生することができ、均一かつ高能率
なアッシングが可能となる。また、従来の方法より低い
圧力で高密度のプラズマを生成することが可能になるの
で、使用するプロセスガスの量を削減することが可能に
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による加硫金型の清
浄方法につき図１〜３を参照して詳述する。図１は、本
発明の実施に用いる清浄装置の概略断面図であり、この
清浄装置は真空処理槽１を具備する。この真空処理槽１
は下方位置にて相互に上下に分離可能でかつシール可能
な上部容器２−１と下部容器２−２とを有する容器２を
備え、上部容器２−１は下部容器２−２に対し着脱自在
で上方に向け昇降自在である。

【００１５】下部容器２−２は、図示を省略した真空ポ
ンプに接続する吸引部３を具備する。加硫金型１５の清
浄作業を開始するに先立ち、この真空ポンプを稼働さ
せ、容器２内部の空気を吸引部３を介し図の矢印Ａの向
きに排気して、容器２内部の空気圧を例えば１０^-1〜１
０^-5Ｔｏｒｒのいわゆる中真空〜高真空とする。なお、
図示例の真空処理槽１は下部容器２−２を、ホイールコ
ンベヤ５と共に、例えば複数本の支柱４（図では２本の
みを示す）により床面Ｆｓなどに固定支持する。ホイー
ルコンベヤ５が定盤１６上に据えた清浄対象の環状加硫
金型１５を保持する。

【００１６】上記加硫金型１５の中空部１５ａには、誘
導結合用コイル７が金型１５の内周面１５ｓに対向する
ように配置され、このコイル７はマッチングボックス６
を介して高周波発生源８に接続される。

【００１７】高周波発生源８は周波数３００ＫＨｚ〜３
００ＭＨｚの範囲内、望ましくは１ＭＨｚ〜１００ＭＨ
ｚの範囲内の高周波を発生して出力し、この高周波出力
はマッチングボックス６で整合をとられ、上記誘導結合
用コイル７に供給される。

【００１８】なお、誘導結合用コイル７は、図１，２で
は２巻きとしたが、これに制限されるものではなく、１
巻きでも３巻き以上でもよい。また、図４に示すよう
に、複数のコイルを並列に接続することもできる。更
に、誘導結合用コイルを中空のパイプにて形成し、内部
に冷却媒体を流すことにより、冷却することができる。

【００１９】符号１０は、上記金型１５の中空部１５ａ
の内に配置した反応ガス噴出用パイプである。該パイプ
１０は、金型１５とコイル７との間に複数本が互いに所
定間隔（好ましくは等間隔）で配列されており、図示し
ていないが、これらパイプ１０は１本の環状パイプに連
通して固着されていると共に、この環状パイプに反応ガ
ス導入パイプ１０ａが連結されており、この反応ガス導
入パイプ１０ａより環状パイプを通って各パイプ１０に
反応ガスが供給され、反応ガスは、金型内周面１５ｓに
対向して各パイプ１０に設けられた小孔より金型１５の
内周面１５ｓに向けて噴出するようになっている。

【００２０】上記清浄装置を用いて加硫金型１５の内周
面を清浄化処理する場合は、高周波発生源８を作動さ
せ、マッチングボックス６を介して誘導結合用コイル７
に高周波電力を供給する。これにより、高周波発生源８
から伝送された高周波は誘導結合用コイル７によって金
型１５の中空部１５ａに電磁界を形成する。これと同時
に各パイプ１０から反応ガスを噴出させると、電磁界の
エネルギーにより反応ガスはプラズマ化されて、高密度
なプラズマガスと十分な濃度をもつ中性活性種ガスとを
生成する。

【００２１】この中性活性種ガスは、余分な経路を経る
ことなく、清浄対象の金型の残滓内側表面に到達するた
め、途中での失活は極めて少なく、更に中性活性種ガス
のみならずプラズマ発生部と被処理部である金型内側表
面とが接近しているためにプラズマガス自体も被処理面
に到達し、アッシング作用に寄与することができる。そ
の上、金型を電極として使用していないので、異常放電
は生じず、異常放電に伴う不利の一切を排除することが
でき、余分な電力を消費せず均一なプラズマガスを中性
活性種ガスと共に高密度で発生させることが可能であ
り、その結果、高度に高い効率の下で加硫残滓に対する
アッシング作用を実現することができる。

【００２２】この場合、真空槽内の加硫金型に負のバイ
アス電圧を印加することにより、更に高速なアッシング
作用を実現できる。なお、バイアス電圧は直流、交流の
いずれでもよい。

【００２３】ここで、反応ガスが、酸素ガス単体又は酸
素ガスを主成分とするハロゲン化物ガスとの混合ガスの
いずれか一方のガスからなれば、アッシング処理効率の
一層の向上に寄与する。ここに反応ガスの酸素ガスはＯ
₂、Ｏ₃のいずれもが適合し、またハロゲン化物ガスとし
てはＦ（フッ素）、Ｃｌ（塩素）、Ｂｒ（臭素）、Ｉ
（ヨウ素）などを含有するあらゆるガスを使用すること
ができる。また真空処理槽１にガスとして供給できれば
よいため、標準状態（２５℃，１ａｔｍ）で必ずしもガ
スである必要はなく、例えば液体状態であってもよい。
特にフロンやＮＦ₃、ＳＦ₆が好適に用いられ、とりわけ
ＣＦ₄（四フッ化炭素）が効果的である。

【００２４】加硫金型の清浄に際しては、プラズマガス
及び／又は中性活性種ガスの密度が所望の値となるよう
に、高周波発生源８における高周波周波数及び供給電力
量と反応ガスの流入量（ＳＣＣＭ）とを選定する。この
場合、酸素ガスのみ、又は主成分の酸素ガスと従成分の
ハロゲン化物ガス、好適にはＣＦ₄ガスとの混合ガスの
いずれかを反応ガスとして、酸素（Ｏ、Ｏ₂、Ｏ₃）ラジ
カル、ＣＦ₄ラジカルを得ることが好ましい。また、ア
ッシング処理中は真空ポンプを動作させて常時吸引部３
から真空処理槽１内のガス排気を継続させ、常に処理槽
１内部の圧力を０．００１〜１０Ｔｏｒｒの範囲内で一
定圧力に保持することが好ましい。

【００２５】図１において、符号１７は金型１５を加熱
する加熱源としての温度調節用ジャケットあり、このジ
ャケット１７の内部空間１７ｊに高温ガス又はスチーム
などの加熱媒体を供給し、好適には金型１５を１００〜
１８０℃の範囲内で所望の温度に加温し保持する。金型
１５をこの高温度で保持すればアッシング反応速度がよ
り一層速まるため、プラズマアッシング処理時間を大幅
に短縮することに寄与する。なお、図示は省略したが、
金型１５は温度測定用センサを備え、処理槽１の外部で
加熱媒体の温度及び／又は流量制御及び金型１５の温度
制御をそれぞれ実施する。

【００２６】なお、図において、金型１５は一体として
図示してるが、この例ではいわゆる割りモールドのうち
外周側を分割形成する多数個、例えば３〜２０個のセグ
メントを、金属製、例えばスチール製の支持搬送用定盤
１６上面に、実際の使用時と同じ状態に仮組みしたとこ
ろを示している。

【００２７】また、タイヤのトレッド部に踏面及び各種
溝やスリットを形成する部分には一般にアルミニウム合
金を適用し、実際に使用する際はこの合金部分をスチー
ル製保持部材に取り付けて上述のセグメントとするもの
であり、この発明では上記合金部分のみの場合とセグメ
ントの場合との両方を含めて金型１５と呼ぶ。

【００２８】金型１５が割りモールドである場合は、図
示のセグメントモールドの上下に一対のサイドモールド
を組み合わせてモールド本体とする。このモールド本体
を加硫金型１５としてプラズマ清浄を施すこともでき、
更に円周上に分割面を有する、いわゆる上下２つ合せモ
ールド及び多数個のセグメントモールドのうちの一個分
いずれにもこの発明を適用することができる。

【００２９】図示を省略したが、定盤１６は、多数個の
セグメントを仮組みする際又は割りモールド本体や上下
２つ合せモールドを据え置く際、セグメントの集合体又
はこれらモールドを所定位置に据えるための機構を備
え、さらに定盤１６は、集合体としての金型１５又はこ
れらモールドとしての金型１５を凹部２ｃの中心軸線に
対し心出しをする機構を備える。後者の機構は金型１５
及び定盤１６を支持するホイールコンベヤ５に設けた心
出し装置と心出し係合する。

【００３０】金型１５の処理槽１内への導入は、上部容
器２−１を上昇移動させた状態で、予め処理槽１の外部
で定盤１６上に仮組み乃至据え置いた金型１５を定盤１
６と共に、図示を省略した別の同様ホイールコンベヤ上
で図示位置まで搬送し、同時に心出しを実施する。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。

【００３２】図１〜３に従い、定盤１６上にて温度調節
用ジャケット１７に８個のセグメントよりなる最大内径
が５５０ｍｍの金型１５を収容し、これらを真空処理槽
１内に据え置いた後、容器２−１，２−２を密封固着し
てから真空ポンプを動作させ、処理槽１内部の圧力を１
×１０^-4Ｔｏｒｒまで減圧した。

【００３３】反応ガスをＯ₂ガス及びＣＦ₄ガスの混合ガ
スとし、Ｏ₂ガスは１０００ＳＣＣＭ、ＣＦ₄ガスは５０
０ＳＣＣＭの割合で金型１５の中空部１５ａに流入さ
せ、処理槽１内のプラズマガス圧力を１×１０^-1Ｔｏｒ
ｒに保持した。高周波発生源８から周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波を出力し、この高周波をマッチングボック
ス６を介して誘導結合用コイル７に伝送し、誘導結合用
コイル７によりプラズマを生成し、酸素ラジカルを主体
とするプラズマを金型１５の内周面１５ｓに作用させ
た。なお、誘導結合用コイル７の外径は４００ｍｍと
し、２巻きのものを用いた。

【００３４】この実施例では、ジャケット１７による金
型１５に対する温度制御を一切施さず、金型１５の温度
はプラズマがもつエネルギーによる自然昇温にまかせ、
アッシング処理時間は６０分及び１２０分の２種類とし
た。処理終了時の灰化性を５点法により目視評価採点し
（５点満点で値が大なるほど良い）、洗浄度は灰化後、
処理面を水洗して灰分（金属に対しほとんど粘着性をも
たない無機金属塩、例えばＺｎＳＯ₄など）を洗い流し
た後、やはり目視による上記５点法に従い採点した。

【００３５】実施例の効果を検証するため、特開平８−
３００３６６号公報に従う比較例によるアッシング処理
を実施した。比較例の処理条件はすべて実施例に合わ
せ、評価項目及び判定方法も実施例に従った。実施例及
び比較例の処理をそれぞれ１０回行い、各回毎に測定、
評価を実施した。この結果を表１にまとめて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から、同じ処理時間で実施例の灰化性
及び洗浄度はいずれも比較例のそれらに比し格段に優れ
た値を示していることがわかる。このことは、とりもな
おさず、本発明による金型の加硫残滓の清浄方法は先の
出願による方法に比し、処理効率が格段に改善されるこ
との証である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、下記の利点が得られ
る。加硫金型を電極として使用しないため、不均一放電領
域が形成されることがなく、均一なアッシング処理が可
能となる。更に、加硫金型の温度制御が容易となり、金
型の劣化、損傷を抑制できる。プラズマガス及び中性活性種ガスの少なくとも一方の
ガスを残滓面に直接噴き当てるので、プラズマガスの密
度低下、中性活性種の失活などの不利を排除して、高度
な電力効率の下に短い処理時間で、均一かつ有効に残滓
をアッシングすることが可能である。上述したように金型を電極として使用しないので、金
型に任意の直流又は交流のバイアス電圧を印加すること
が可能となり、アッシング反応速度を速め、アッシング
処理時間の短縮が可能となる。従来の方法に比べ、低圧力で高密度なプラズマが生成
できるため、少ないガス量で十分なアッシング速度が得
られ、工業上有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いる清浄装置の一例を示す概
略断面図である。

【図２】同例で用いる誘導結合用コイルの斜視図であ
る。

【図３】同例の要部横断面図である。

【図４】誘導結合用コイルの他の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１真空処理槽２容器２ｃ凹部２−１上部容器２−２下部容器３吸引部４支柱５ホイールコンベヤ６マッチングボックス７誘導結合用コイル８高周波発生源１０反応ガス噴出用パイプ１０ａ反応ガス導入パイプ１０−１中性活性種噴出用容器（プラズマ発生炉）１１窓部材１２カップリングスロット１５加硫金型１５ａ中空部１５ｓ内周面１６定盤１７ジャケットＡ排気方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理槽内に環状の加硫金型を位置さ
せ、エラストマの繰り返し加硫成形により該金型の内側
表面に形成されたエラストマ残滓に低圧反応ガスのプラ
ズマを作用させ、該残滓をアッシングして除去する加硫
金型の清浄方法において、上記処理槽内の加硫金型の中空部に誘導結合用コイルを
上記加硫金型内周面と対向するように配置し、このコイ
ルに高周波電源から高周波電力を供給すると共に、上記
加硫金型の中空部に反応ガスを供給して、プラズマを生
成させ、生成したプラズマガス及びプラズマにより生成
された中性活性種ガスの少なくとも一方のガスによりエ
ラストマ残滓をアッシングすることを特徴とする加硫金
型の清浄方法。
【請求項２】上記反応ガスが、酸素ガス単体又は酸素
ガスを主成分とするハロゲン化物ガスとの混合ガスのい
ずれか一方のガスからなる請求項１記載の清浄方法。
【請求項３】真空処理槽内における加硫金型を１００
〜１８０℃の範囲内の温度まで加温保持してアッシング
処理を施す請求項１又は２記載の清浄方法。