CN101232984A - 轮胎硫化模具的清洗方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
一种轮胎硫化模具的清洗方法，其使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块的成型面，该等离子体是在可与附着于所述扇形块的成型面上的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的。该方法包括：在清洗处理槽内的电极台上配置扇形块的工序；一边对清洗处理槽内减压、一边向该清洗处理槽内供给反应气体的工序；向放电用电极供给高频电力、在放电用电极与扇形块的成型面之间生成等离子体的工序；和向电极台施加频率比供给给放电用电极的高频波低的高频电压、在该电极台中产生负的自偏电压的工序。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎硫化模具的清洗方法以及装置，更详细地说，涉及能够缩短清洗时间提高清洗效率的轮胎硫化模具的清洗方法以及装置。
背景技术
近年来，在无防滑钉轮胎中，为了进一步提高性能，胎面图形采用三维形状的刀槽花纹、花纹沟等，胎面图形的微细化不断进展。对这样的无防滑钉轮胎进行硫化的硫化模具，在扇形块的成型面上设有使三维形状的刀槽花纹、花纹沟成型的较细的成型骨，所以当通过以往的模具清洗所使用的将塑料珠吹到扇形块的成型面上进行清洗的喷丸方法、将高压水喷射到扇形块的成型面上进行清洗的高压喷射清洗方法等进行清洗时，会产生成型骨破损的问题。因此，在这样的轮胎硫化模具中，一直采用物理损伤较小的等离子体清洗方法。
以往，作为进行这样的等离子体清洗的装置，已知有如图3以及图4所示的轮胎硫化模具的清洗装置。该清洗装置包括：收纳使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块20的清洗处理槽101，具备用于使清洗处理槽101内成为负压的真空泵102和过滤器103等的减压单元104，和向清洗处理槽101内供给反应气体Q的供给单元105。在清洗处理槽101内，配置有经由阻抗匹配器106而连接于高频电源107的放电用的上部电极108和电极台(下部电极)109。
上述清洗装置构成为：将扇形块120配置在电极台109上，在通过减压单元104使清洗处理槽101内成为真空的状态下，通过供给单元105向清洗处理槽101内供给反应气体Q，在反应气体环境中通过来自上部电极108的放电而在上部电极108与扇形块120的成型面120a之间产生等离子体Z，通过等离子体放电和反应气体Q的化学反应来除去附着在扇形块120的成型面120a上的污垢(例如，参照专利文献1)。
然而，通过上述的装置进行的等离子体清洗，与喷丸方法等以往的清洗方法相比清洗时间较长，特别是在污垢较重的无防滑钉轮胎用的轮胎硫化模具中，必须进行至少2次等离子体清洗处理，结果存在清洗时间大幅度增加、清洗效率大幅度下降的问题。
专利文献1：日本特开2001-293729号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够缩短清洗时间提高清洗效率的轮胎硫化模具的清洗方法以及装置。
达成上述目的的本发明的轮胎硫化模具的清洗方法，使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块的成型面，该等离子体是在可与附着于所述扇形块的成型面上的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的，该清洗方法的特征在于，包括：使所述扇形块的成型面与放电用电极相面对地将该扇形块配置在清洗处理槽内的电极台上的工序；一边对清洗处理槽内减压、一边向该清洗处理槽内供给反应气体的工序；向放电用电极供给高频电力、在放电用电极与扇形块的成型面之间生成等离子体的工序；和向电极台施加频率比供给到放电用电极的高频波低的高频电压、在该电极台中产生负的自偏电压的工序。
本发明的轮胎硫化模具的清洗装置，使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块的成型面，该等离子体是在可与附着于所述扇形块的成型面上的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的，该清洗装置的特征在于，具有：收纳扇形块的清洗处理槽；配设在该清洗处理槽内、载置扇形块的电极台；对清洗处理槽内进行减压的减压单元；向清洗处理槽内供给反应气体的反应气体供给单元；配设在清洗处理槽内的放电用电极；向该放电用电极供给高频电力的第1高频电源；和向电极台供给频率比向放电用电极供给的高频波低的高频电压的第2高频电源。
根据上述的本发明，由于向载置要清洗的扇形块的电极台上施加频率比供给到放电用电极的高频波低的高频电压从而在该电极台中产生负的自偏电压，所以能够将所生成的等离子体中的正离子以比以往更高的速度吸引到载置在电极台上的扇形块，以较大的离子冲击能量撞击在扇形块的成型面上。因此，能够高速高效地除去附着在扇形块的成型面上的污垢，能够缩短扇形块的清洗时间，提高清洗效率。
附图说明
图1是在配置有要清洗的扇形块的状态下表示本发明的轮胎硫化模具的清洗装置的一个实施方式的概略说明图。
图2是在没有要清洗的扇形块的状态下从右方观察图1的轮胎硫化模具的清洗装置时的概略说明图。
图3是在配置有要清洗的扇形块的状态下表示以往的轮胎硫化模具的清洗装置的概略说明图。
图4是在没有要清洗的扇形块的状态下从右方观察图3的轮胎硫化模具的清洗装置时的概略说明图。
具体实施方式
下面，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行详细说明。
图1、2表示本发明的轮胎硫化模具的清洗装置的一个实施方式。该清洗装置，使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块20的成型面20a，具有收纳要清洗的扇形块20的清洗处理槽1，其中，所述等离子体是在可与附着在成型面20a的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的。在该清洗处理槽1内，配置有连接于放电用的上部电极2和下部电极3的电极台4。
由铝等导电性金属形成的上部电极2由板状体构成，经由支撑构件5从清洗处理槽1的上面1a的中央部悬吊设置。上部电极2具有与载置于电极台4上的扇形块20的成型面20a相面对的面2a和不相面对的面2b，不相面对的面2b被电绝缘层所覆盖，使得不会从该不相面对的面2b放电。由此能够对产生等离子体的区域进行限定，使后述的反应气体Q的使用量和电力的使用量降低。
上部电极2，经由阻抗匹配器8而与设置在清洗处理槽1的外部的第1高频电源7电连接，从第1高频电源7向上部电极2供给高频电力。作为第1高频电源7，可优选使用如振荡出在日本电波法中被规定为工业频率的13.56MHz的高频波的高频振荡器。
电极台4，隔着下部电极3而配设于设置在清洗处理槽1的底面1b上的电绝缘体9。下部电极3，经由连接部10，与设置在清洗处理槽1的外部的第2高频电源11电连接。从第2高频电源11经由连接部10和下部电极3，向电极台4供给频率比从第1高频电源7向上部电极2供给的高频波低的高频电压，从而在电极台4中产生负的自偏电压。
作为第2高频电源11，可优选使用振荡出40KHz～100KHz的高频波的高频振荡器。在将振荡出40KHz～100KHz的高频波的高频振荡器使用作第2高频电源11时，从第2高频电源11输出的高频波的周期长，所以不需要阻抗匹配，不需要在连接部10与第2高频电源11之间电连接阻抗匹配器。即使从第2高频电源11输出的高频波的频率低于40KHz或者超过100KHz，也不需要阻抗匹配。
在第1高频电源7以及第2高频电源11上，电连接有控制来自第1高频电源7和第2高频电源11的输出使其分别阶段性地增加的控制单元12。
在清洗处理槽1的下部，连接有用于使清洗处理槽1内成为负压的减压单元13。该减压单元13，具有过滤器14和用于将清洗处理槽1内吸成负压的真空泵15，真空泵15经由过滤器14而连接于形成在清洗处理槽1的底面1b上的吸气口16。通过真空泵15吸走的清洗处理槽1内的气体从真空泵15排出到清洗处理槽1的外部。通过减压单元13，清洗处理槽1内维持为60Pa～90Pa的压力。在时常吸气使得清洗处理槽1内的压力低于60Pa时，真空度变得过高，被供给到清洗处理槽1内的后述的反应气体Q在扇形块20的成型面20a附近滞留的时间缩短，所以阻碍了等离子体的生成。相反在使清洗处理槽1内的压力高于90Pa时，真空度变得过低，等离子体反应后的使用过的气体滞留在扇形块20的成型面20a附近，妨碍放电，所以反应气体Q的反应时间参差不齐，等离子体分布变得不均匀。
在清洗处理槽1的侧面，连接有向清洗处理槽1内供给反应气体Q的反应气体供给单元17。反应气体供给单元17，供给与附着在扇形块20的成型面20a上的污垢进行化学反应的反应气体Q，构成为：从形成在清洗处理槽1的侧壁1c上的供给18向清洗处理槽1内的上部电极2与载置在电极台4上的扇形块20之间喷射反应气体Q。通过在上部电极2与载置在电极台4上的扇形块20之间产生的辉光放电，在上部电极2与扇形块20之间产生反应气体Q的等离子体Z。
作为反应气体Q，可优选使用如氧气和四氟化碳的混合气体。例如，在将反应气体Q的喷射压力设为0.15MPa时，可以将氧气的流量设为400SCCM，将四氟化碳的流量设为100SCCM。
与清洗处理槽1相邻，设有能够预热扇形块20的预热单元19。预热单元19，具有用于预热扇形块20的高温槽19A，能够在该高温槽19A内在100℃～160℃的范围内对扇形块20加热。通过用预热单元19对扇形块20预热，能够除去扇形块20的湿气，由此能够尽早使对配置了扇形块20的清洗处理槽1内进行减压时的真空度稳定，一边使生成的等离子体活性化一边缩短扇形块20的温度上升到设定温度为止的时间。在加热温度低于100℃时，扇形块20的湿气的除去不充分，真空度的稳定需要时间，进而等离子体能量在扇形块20的升温中被消耗，所以由等离子体进行的化学反应速度变慢。相反在加热温度超过160℃时，在扇形块20的处理等方面产生问题。
另外，图中30是配置在连接部10的周围的电绝缘体。
下面，使用上述的清洗装置说明本发明的轮胎硫化模具的清洗方法。
首先，在高温槽19A内对要清洗的扇形块20预热。加热温度如上所述为100℃～160℃的范围。出于上述的原因而优选进行该预热工序，但并非一定要实施。
在对扇形块20预热后，将该预热后的扇形块20配置在清洗处理槽1内的电极台4上。此时，使得扇形块20的成型面20a与上部电极2的面2a相面对。
接下来，通过减压单元13的真空泵14对清洗处理槽1内减压，同时反应气体供给单元17向上部电极2与载置在电极台4上的扇形块20之间喷射反应气体Q，向清洗处理槽1内供给反应气体Q。反应气体Q的喷射压力和流量如上所述，喷射压力为0.15MPa左右，流量为100SCCM～400SCCM左右。清洗处理槽1内，通过减压单元13维持为60Pa～90Pa左右的压力。
在将清洗处理槽1内减压为上述压力、设为反应气体Q的环境的状态下，从第1高频电源7向上部电极2供给高频电力。与此同时，从第2高频电源11向电极台4施加高频电压。由此，在上部电极2与载置在电极台4上的扇形块20之间的空间内生成等离子体Z。另外，在电极台4中产生负的自偏电压，等离子体Z中的正离子被该负的自偏电压吸引而加速，以较大的离子冲击能量撞击在载置于电极台4上的扇形块20的成型面20a上。由此将附着在扇形块20的成型面20a上的污垢高速高效地除去。另外，反应气体Q变化而生成的离子或自由基粒子等与附着在扇形块20的成型面20a上的污垢的成分进行化学反应，由此使该成分燃烧，将其除去。
优选的是：通过控制单元12控制第1高频电源7，一边使从第1高频电源7向上部电极2供给的高频电力的输出阶段性地增加，一边从第1高频电源7向上部电极2供给的高频电力。例如，使高频电力的输出从整个输出的50％开始，阶段性地每隔30秒或者1分钟增加10％，一直增加到100％。由此，通过阻抗匹配器8进行的匹配变得容易，能够使等离子体Z的生成密度稳定，所以能够提高通过等离子体Z进行的清洗的精度。
另外，优选的是：从向上部电极2供给高频电力开始延迟10秒～5分钟后，从第2高频电源11向电极台4施加偏压，另一方面通过控制单元12控制第2高频电源11，使施加的偏压的输出阶段性地增加。例如，使施加的偏压的输出从整个输出的50％开始，阶段性地每隔30秒或者1分钟增加10％，一直增加到100％。由此，能够使等离子体Z的生成密度更加稳定。在延迟小于10秒时，等离子体状态不稳定，所以阻抗匹配变得困难。相反在延迟超过5分钟时，清洗处理所花费的时间变长，所以不优选。
一边在规定期间将清洗处理槽1内维持为负压的状态下，通过反应气体供给单元17向清洗处理槽1内供给反应气体Q，一边在反应气体环境中在上部电极2与扇形块20的成型面20a之间生成等离子体Z，除去附着在扇形块20的成型面20a上的污垢。
根据上述的本发明，向载置要清洗的扇形块20的电极台4施加频率比供给到上部电极2的高频波低的高频电压，在电极台4中产生负的自偏电压，所以能够将等离子体Z中的正离子以比以往更高的速度吸引到载置在电极台4上的扇形块20，以较大的离子冲击能量撞击在成型面20a上。因此，能够高速高效地除去附着在扇形块20的成型面20a上的污垢。因此，能够缩短扇形块20的清洗时间，提高清洗效率。
本发明在上述的实施方式中示出了清洗多个扇形块20的例子，但当然也可以是清洗一个扇形块20的情况，并不局限于上述的实施方式。
具有上述的优异效果的本发明的轮胎硫化模具的清洗方法以及装置，能够极为有效地用于清洗对充气轮胎进行硫化的模具的扇形块，特别是对胎面图形微细化了的无防滑钉轮胎进行硫化的模具的扇形块。
Claims (16)
1.一种轮胎硫化模具的清洗方法，使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块的成型面，该等离子体是在可与附着于所述扇形块的成型面上的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的，该方法包括：
使所述扇形块的成型面与放电用电极相面对地将该扇形块配置在清洗处理槽内的电极台上的工序；
一边对所述清洗处理槽内减压、一边向该清洗处理槽内供给所述反应气体的工序；
向所述放电用电极供给高频电力、在所述放电用电极与所述扇形块的成型面之间生成等离子体的工序；和
向所述电极台施加频率比供给到所述放电用电极的高频低的高频电压、在该电极台产生负的自偏电压的工序。
2.如权利要求1所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：使供给到所述放电用电极的高频电力的输出阶段性地增加。
3.如权利要求1或2所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：在向所述放电用电极供给高频电力的同时，向所述电极台施加高频电压。
4.如权利要求1或2所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：在开始向所述放电用电极供给高频电力之后，延迟10秒～5分钟向所述电极台施加高频电压，另一方面使向所述电极台施加的高频电压的输出阶段性地增加。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：从40KHz～100KHz的高频电源向所述电极台施加所述高频电压。
6.如权利要求1至5中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：将所述清洗处理槽内减压到60Pa～90Pa的范围。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：具有在将所述扇形块配置在所述清洗处理槽内之前对所述扇形块进行预热的工序。
8.如权利要求7所述的轮胎硫化模具的清洗方法，其中：在100℃～160℃的范围内对所述扇形块预热。
9.一种轮胎硫化模具的清洗装置，使用等离子体清洗使充气轮胎的胎面部成型的轮胎硫化模具的扇形块的成型面，该等离子体是在可与附着于所述扇形块的成型面上的污垢进行化学反应的反应气体环境中产生的，该清洗装置具有：
收纳所述扇形块的清洗处理槽；配设在该清洗处理槽内、载置所述扇形块的电极台；对所述清洗处理槽内进行减压的减压单元；向所述清洗处理槽内供给所述反应气体的反应气体供给单元；配设在所述清洗处理槽内的放电用电极；向该放电用电极供给高频电力的第1高频电源；和向所述电极台供给频率比向所述放电用电极供给的高频波低的高频电压的第2高频电源。
10.如权利要求9所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：在所述放电用电极与所述第1高频电源之间电连接有阻抗匹配器。
11.如权利要求9或10所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：具有控制所述第1高频电源和所述第2高频电源的输出使其阶段性增加的控制单元。
12.如权利要求9、10或11所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：具有能够预热所述扇形块的预热单元。
13.如权利要求9、10、11或12所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：所述放电用电极由板状体构成，该板状体由铝形成，该板状体的面与载置在所述电极台上的所述扇形块的成型面相面对。
14.如权利要求9～13中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：所述反应气体供给单元构成为，向所述放电用电极与载置在所述电极台上的所述扇形块之间喷射反应气体。
15.如权利要求9～14中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：在所述清洗处理槽的下部连接有所述减压单元。
16.如权利要求9～15中的任意一项所述的轮胎硫化模具的清洗装置，其中：所述第1高频电源由实质上振荡出13.56MHz的高频波的高频振荡器构成，所述第2高频电源由实质上振荡出40KHz～100KHz的高频波的高频振荡器构成。
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