JP2001293729A - タイヤ加硫成形用金型の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セクターのタイヤプロファイル面及びモール
ド鋳継ぎ部の加硫汚れを、減圧下の真空処理槽内におい
てプラズマ放電と反応ガスとの化学変化により効率良く
洗浄するタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法を提供する。 【解決手段】プラズマ洗浄装置は、密閉された洗浄処理
槽１０内に設置された電極テーブル１１上に、前記複数
のピースブロック３ａ，３ｂを組付けた複数個のセクタ
ー１をプロファイル面１ａが板状のシャワー電極１２と
相対向する位置となるように配設する。そして、前記洗
浄処理槽１０内を、排気孔１５，フィルタ１６，排気真
空ポンプ１７を介して減圧状態（この実施形態では、７
０Ｐａまで減圧させる）にし、この状態で、前記セクタ
ー１をプロファイル面１ａに、前記シャワー電極１２か
ら酸素と四フッ化炭素との混合体から成る反応ガスＧを
噴射させながらプラズマを発生させて洗浄させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タイヤ加硫成形
用金型の洗浄方法に係わり、更に詳しくは特にスピュー
レスモールド（タイヤ加硫時に溶融したゴム材料が流出
しない程度の微小なベントホールや排気溝を備えた金
型）のプロファイル面の加硫汚れをプラズマと反応ガス
との化学変化により効率良く洗浄するタイヤ加硫成形用
金型の洗浄方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、外観の優れたタイヤで、かつタイ
ヤ加硫成形時に不良品の発生を低減させる目的で、ベン
トホールや排気溝をモールドプロファイル面に形成して
いないスピューレスモールド（スリットベント）が使用
されている。

【０００３】このスピューレスモールドの発明として
は、例えば、. 特開平4-223108号公報（発明の名称：
未加硫タイヤカーカスの加硫用金型および該金型の製作
方法ならびに該金型を使用したタイヤの加硫方法）及び
特開平10-24423号公報（発明の名称：タイヤ加硫成型用
金型およびその製造方法）等が提案されている。

【０００４】前者の発明は、タイヤのトレッドパター
ンを各ピッチ毎に分割したバックブロックを組立て、バ
ックブロック間に設けた隙間からタイヤと金型との間に
存在するエアーを外部から吸引する方法であり、また後
者の発明は、パターンピースの母体金属（アルミニュ
ウム）に異種金属（SS400)を鋳ぐるんで、タイヤ加硫時
の成形温度（160 °Ｃ) における線熱膨張係数の差によ
って形成される隙間を利用してエアーを排出する方法で
ある。

【０００５】また、その他に、スピューレスモールドと
しては、機械加工でピース間に段差を設けたり、ピース
間にスペーサを挿入することで、エアー抜きを行う方法
がある。

【０００６】ところで、スピューレスモールドでは、タ
イヤ加硫成形時にタイヤプロファイル面や、バックブロ
ック間に設けた隙間、及び金属の鋳継ぎ部にゴム材料の
一部が溶着したり、詰まったりすることがある。これに
よって、モールドプロファイル面を汚したり、隙間や鋳
継ぎ部を塞ぎ、加硫成形されたタイヤの外観を損うと共
に、加硫時にエアー抜きを効率良く行うことが出来ない
と言う問題が発生し、このため、スピューレスモールド
を定期的に洗浄する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のスピューレスモ
ールドのクリーニング方法としては、例えば、モールド
プロファイル面にプラスチックビーズをエアーで吹き付
けるショットブラスト、カーボランダムと水を混ぜてエ
アーで吹き付ける液体ホーニング、ドライアイスペレッ
トを噴射してサーマルショックを利用して表面の汚れを
剥離するコールドジット、高圧水を噴射する高圧ジェッ
ト洗浄等があり、また最近ではＹＡＧレーザーを利用し
たレーザークリーニングが採用されている。

【０００８】しかし、スピューレスモールドは、エアー
ベントの代わりにタイヤプロファイル面にスリットベン
ドと呼称されている隙間を形成しており、その隙間は１
／１００mm前後と非常に狭いため、従来のクリーニング
方法ではモールド成形面の汚れは除去できるが、スリッ
トベンド部は充分にクリーニングすることが出来なかっ
た。

【０００９】例えば、ショットブラストを使用するとシ
ョットピーニング効果によってスリットベントが潰れて
エアーベント効果がなくなり、またレーザーは直進する
性質のため、スリットベント部の隙間の奥に進入できず
汚れがとれない。また、高圧ジェット洗浄は、２０ＭＰ
ａ以上の圧力をかけるとスリットベント部の汚れは取れ
るがタイヤの模様を形成する細い骨が破損したり、サイ
プブレードが曲がる等の問題が生じ、いずれにしても従
来のクリーニング方法では、スピューレスモールドを効
率良く洗浄することは困難であった。

【００１０】また、他の洗浄方法として、化学薬品洗浄
に効果を期待することが出来るが、金型の材料がアルミ
材質である場合には腐食の危険があり、廃液処理の問
題、安全性、金型を分解・組み立てする必要がある等、
実用化するにはコスト、作業性からも問題があった。

【００１１】そこで、本願発明者等は、スピューレスタ
イヤを製造中にスピューレスモールドのスリットベント
が詰まってライト故障（エアー残りによるタイヤ表面の
凹み等）が発生した場合に、加硫機上でライト故障が発
生した箇所を酸素アセチレンバーナーでスリットベント
部を軽く炙ると火柱が走り、黒い汚れが白く変化して通
気性が回復し、ライト故障が止まる現象を発見した。こ
の現象を検証してみると、酸素と温度の介在により汚れ
が酸化反応によって分解すると考えられる。

【００１２】しかし、モールドのスリットベント部を高
温の炎で炙ると、プロファイル面に形成されたタイヤパ
ターンによっては細いリブが瞬時に溶け、外観不良を起
こす危険が高く、また加硫機上で作用するため、安全面
等において問題があることが判った。本願発明者等は、
上記酸化反応に着目し、モールドを損傷しない低温で酸
化反応が発生する条件を調べた結果、低温プラズマ雰囲
気下で金型汚れを処理するのが最も有効であることを見
いだしたのである。

【００１３】この発明の目的は、スピューレスモールド
を構成するセクターのタイヤプロファイル面及びモール
ド鋳継ぎ部の加硫汚れを、減圧下の真空処理槽内におい
てプラズマ放電と反応ガスとの化学変化により効率良く
洗浄するタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、ダイカスト鋳造により複数回のショットに
分けてピースブロックを鋳造積層し、該ピースブロック
の鋳継ぎ部に、鋳込み金属材料の凝固収縮により微細な
間隙を形成すると共に、前記鋳継ぎ部のライン上に、モ
ールド背面側から法線方向に大気と連通する排気孔を形
成したタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法であって、洗浄
処理槽内に設けた電極テーブル上に、前記複数のピース
ブロックを組付けた複数組みのセクターをモールドプロ
ファイル面が板状の電極と相対向する位置になるように
配設し、前記洗浄処理槽内を減圧状態にした状態で、モ
ールドプロファイル面に反応ガスを噴射させながらプラ
ズマを生成させ、前記反応ガスがセクターモールド表面
の鋳継ぎ部からセクターモールド内の排気孔に流れる
際、反応ガスの化学変化によってモールド表面及び鋳継
ぎ部から排気孔の加硫汚れを除去することを要旨とする
ものである。

【００１５】また、この発明では、セクターモールドを
第１洗浄工程としてのプラズマクリーニングした後、第
２洗浄工程として水洗浄機で洗浄することを要旨とする
ものである。

【００１６】この発明は、上記のように構成され、スピ
ューレスモールドを構成するセクターを減圧下の洗浄処
理槽内に設置し、プラズマ放電と反応ガスとの化学変化
によってセクターのタイヤプロファイル面及びモールド
鋳継ぎ部の加硫汚れを除去し、その後、水洗浄機で洗浄
することで、タイヤの模様を形成する細い骨が破損した
り、サイプブレードが曲がる等の問題もなく、更に金型
の材料が腐食したり、廃液処理の問題もなく、安全で、
効率良くタイヤ加硫用金型の洗浄作業を行うことが出来
るものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、この発
明の実施形態を説明する。

【００１８】図１は、この発明を実施した分割型のスピ
ューレスタイヤ加硫成形用金型（スピューレスセクター
モールド）を構成する一つのセクターの斜視図を示し、
この一つのセクター１は、製品タイヤの少なくともトレ
ッド部のプロファイル面１ａ（タイヤ成形面）に対応し
た凹凸２が形成された複数のピース３を相互に隣接させ
てバックブロック４に装着することにより構成してあ
る。

【００１９】そして、セクター１は、複数個（この実施
形態では８個であるが、数はとくに限定されるものでは
ない）相互に連結させて環状に構成することによりセク
ターモールドを構成する。

【００２０】また、前記バックブロック４に装着する複
数のピース３は、図２〜図４に示すように、タイヤ周方
向のトレッドパターンを、一定のピッチまたは任意のピ
ッチに複数区画分割してピース単体により構成すると共
に、この各ピース単体は、ダイカスト鋳造により複数回
のショット（この実施形態では２ショットであるが、特
に回数は限定されるものではない）に分けて第１ピース
ブロック３ａと第２ピースブロック３ｂとに鋳造積層し
て構成するものである。

【００２１】そして、前記複数回のショットによる鋳込
み金属材料（第１ピース３ａと第２ピース３ｂ）の鋳継
ぎ部Ｘに、図３に示すような金属材料の凝固収縮による
微細な隙間ｈを形成する。なお、この実施形態における
鋳込み金属材料としては、第１ピースブロック３ａ及び
第２ピースブロック３ｂともアルミニュウムの同種金属
を使用し、前記第２ショットの凝固収縮により形成され
る微細な隙間ｈは、0.005 〜0.08mm、好ましくは0.02mm
である。

【００２２】更に、この発明の実施形態では、ピース３
のプロファイル面から下方に、微細な隙間ｈと連通する
排気孔１４が形成してあり、また図示しないが、ピース
３の裏面側には、大気と連通する排気孔が設けてある。

【００２３】この発明では、上記のように構成されるス
ピューレスタイヤ加硫成形用金型を洗浄する場合に、複
数個（偶数個が望ましい）のセクター１を後述する減圧
下の洗浄処理槽１０内に設置し、プラズマ放電と反応ガ
スとの化学変化によってセクター１のプロファイル面１
ａ（モールド成形面）及びモールド鋳継ぎ部Ｘ，排気孔
１４の加硫汚れを除去し、その後、後述する水洗浄機で
洗浄するようにしたものである。

【００２４】前記プラズマ洗浄装置は、図５に示すよう
に、密閉された洗浄処理槽１０（アルミチャンバー）内
に設置された電極テーブル１１上に、前記複数のピース
ブロック３ａ，３ｂを組付けた複数個のセクター１（こ
の実施形態では２個または４個を対面させる）をプロフ
ァイル面１ａが板状のシャワー電極１２と相対向する位
置となるように配設する。

【００２５】そして、前記洗浄処理槽１０内を、排気孔
１５，フィルタ１６，排気真空ポンプ１７を介して減圧
状態（この実施形態では、７０Ｐａまで減圧させる）に
し、この状態で、前記セクター１をプロファイル面１ａ
に、前記シャワー電極１２から酸素と四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ４）との混合体から成る反応ガスＧを噴射させながら
プラズマを発生させて洗浄させる。

【００２６】ここで、安定したプラズマを発生させ、し
かもセクター１のプロファイル面１ａのみならず、鋳継
ぎ部Ｘの微細な隙間ｈの加硫汚れを除去するためには、
発明者等の多くの実験と理論の結果から、プラズマを負
荷に供給する時に最も必要であるインピーダンス整合器
の性能が極めて重要であることが判った。

【００２７】即ち、負荷に安定したプラズマを供給し、
所定の目的、即ち、鋳継ぎ部Ｘの微細な隙間ｈの加硫汚
れを除去する目的を達成するには、インピーダンス整合
器から発生する直流バイアス電圧が極めて重要であるこ
とが明らかとなり、その直流バイアス電圧を調整するこ
とによって、上記のようなピースブロックの鋳継ぎ部Ｘ
の微細な隙間ｈ（スリット）に安定な、強力なプラズマ
を供給することが明確になったのである。

【００２８】具体的には、インピーダンス整合器の出力
チュウーニイグコイル回路に直流バイアス電圧を発生さ
せることで、鋳継ぎ部Ｘの微細な隙間ｈ（スリット）を
綺麗にクリーニングすることが可能となったのである。

【００２９】前記反応ガスＧは、上述したように酸素と
四フッ化炭素（ＣＦ４）の混合体を使用し、その流量
は、それぞれ４００ＳＣＣＭ，１００ＳＣＣＭで噴出さ
せ、噴出圧力を０．１５ＭＰａに設定する。

【００３０】前記セクター１のプロファイル面１ａに噴
射された反応ガスＧは、鋳継ぎ部Ｘの微細な隙間ｈから
第１ピースブロック３ａ及び第２ピースブロック３ｂの
内部の排気孔１４へ流れ、そして更に反応ガスＧは、排
気孔１４を通ってセクター１の両端面から密閉された洗
浄処理槽１０の下部に設けた排気孔１５に流れる。

【００３１】前記排気真空ポンプ１７は常時作動してい
るので、反応ガスＧは上述した経路を通り鋳継ぎ部Ｘの
微細な隙間ｈ（スリットベント部）にプラズマを生成
し、反応ガスＧが変化して生じたイオンやラジカル粒子
（中性活性種）等との化学変化によって加硫汚れをアッ
シング及びエッチングしてモールドの汚れを除去するも
のである。このような状態は、洗浄処理槽１０の図示し
ない覗き窓から観察するとセクター１の排気孔１４内が
青白く光り、プラズマが発生しているのを確認すること
が出来る。

【００３２】また、汚れの成分を分析すると有機成分、
カーボン、硫黄、亜鉛等が検出されるが、反応ガスＧの
酸素と四フッ化炭素（ＣＦ４）の化学変化により、例え
ば、カーボン（炭素）は酸素と反応して二酸化炭素にな
り、排気真空ポンプ１７で外部に排出させる。プラズマ
により有機物は気化して排出されるが無機物はセクター
１のプロファイル面１ａの表面に残る。その残留物は、
黒色から白色に変化しており分析すると亜鉛が検出され
た。

【００３３】この無機物の亜鉛は、ナイロンブラシでブ
ラッシングすると簡単に落ちるが、鋳継ぎ部Ｘの微細な
隙間ｈの部分は必ずしも取れないため、別の手段が必要
となり、二次洗浄として図６に示すような水洗浄機２０
を使用する。

【００３４】また水洗浄する場合に、プラズマ処理直後
にセクター１の表面温度は、測定結果約１３０℃である
が、この状態で水をかけるとセクター表面の亜鉛と反応
して灰色に変化し、斑模様のシミが焼き付きとれなくな
るので冷却する必要がある。

【００３５】なお、温度変化は１５分後に１００℃、３
０分後に８０℃、１時間後に６３℃であった。

【００３６】この水洗浄機２０は、ケーシング２１内に
セクター１を取付ける回転可能なターンテーブル２２
と、セクター１のプロファイル面１ａ及び側面等に高圧
水を吹き付ける水噴射ノズル２３とで構成され、前記セ
クター１を取付けたターンテーブル２２を所定の速度で
回転させながらセクター１のプロファイル面１ａ及び側
面に高圧水Ｗを吹き付けることで、セクター１のプロフ
ァイル面１ａの鋳継ぎ部Ｘ等に付着する残留物を効率良
く除去することが出来るものである。なお、２４は排水
管を示している。

【００３７】更にこの発明の他の実施形態としては、プ
ラズマ洗浄したセクター１を水中洗浄する方法であっ
て、水中洗浄機は、図７に示すように、処理槽２５に高
圧噴射ノズル２６を備え、気泡ショットブラストと呼称
される洗浄装置で鋳継ぎ部Ｘの微細な隙間ｈを効果的に
洗えることが出来る。

【００３８】即ち、処理槽２５に約７０℃〜８０℃の温
水Ｗａを満たし、籠２７にセクター１の汚れ面を横に向
けて２個入れて温水Ｗａ中に浸す。そして、前記籠２７
は、処理槽２５の中で水平に正転または逆転を繰返し、
処理槽２５の対角コーナー２ヵ所に縦に３個の回転噴射
ノズル２６を配置し、また底部に５個の固定ノズル２８
を上向きに配置して同時に作用させる。噴射水圧は、１
０ＭＰａで１０分間でセクター１のプロファイル面１ａ
等に付着した亜鉛等の無機物を洗浄することが出来た。

【００３９】乾燥は、エアーブローで水分を除去して放
置するだけで、セクター１の潜熱で乾燥可能であるが、
真空乾燥機を併用しても良い。なお、最後にクリーニン
グ効果の確認のために、エアーリークテスター等の測定
器を使用して測定した結果、スピューレスタイヤ加硫成
形用金型の通気性を回復することが確認できた。

【００４０】以上のように、この発明の実施形態では、
スピューレスモールドを構成するセクター１を減圧下の
洗浄処理槽１０内に設置し、プラズマ放電と反応ガスと
の化学変化によってセクター１のタイヤプロファイル面
１ａ及びモールド鋳継ぎ部Ｘや排気孔１４の加硫汚れを
除去し、その後水洗浄機で洗浄することで、タイヤの模
様を形成する細い骨が破損したり、サイプブレードが曲
がる等の問題もなく、更に金型の材料が腐食したり、廃
液処理の問題もなく、安全で、効率良くタイヤ加硫用金
型の洗浄作業を行うことが出来るものである。

【００４１】なお、上記の実施形態では、１個のタイヤ
加硫成形用金型の洗浄方法について説明したが、複数個
の金型を同時に洗浄させる場合には、各モールドのプロ
ファイル面に反応ガスを等量噴射させてプラズマを発生
させる必要があり、このような場合には、ガズ分配器を
用いて流量計を見ながらバルブの開度を調整することで
容易に行うことも可能である。

【００４２】

【発明の効果】この発明は、上記のようにダイカスト鋳
造により複数回のショットに分けてピースブロックを鋳
造積層し、該ピースブロックの鋳継ぎ部に、鋳込み金属
材料の凝固収縮により微細な間隙を形成すると共に、前
記鋳継ぎ部のライン上に、モールド背面側から法線方向
に大気と連通する排気孔を形成したタイヤ加硫成形用金
型の洗浄方法であって、洗浄処理槽内に設けた電極テー
ブル上に、前記複数のピースブロックを組付けた複数組
みのセクターをモールドプロファイル面が板状の電極と
相対向する位置になるように配設し、前記洗浄処理槽内
を減圧状態にした状態で、モールドプロファイル面に反
応ガスを噴射させながらプラズマを生成させ、前記反応
ガスがセクターモールド表面の鋳継ぎ部からセクターモ
ールド内の排気孔に流れる際、反応ガスの化学変化によ
ってモールド表面及び鋳継ぎ部から排気孔の加硫汚れを
除去し、その後、プラズマ処理したセクターモールドを
水洗浄機で洗浄するようにしたので、従来のようにタイ
ヤの模様を形成する細い骨が破損したり、サイプブレー
ドが曲がる等の問題もなく、更に金型の材料が腐食した
り、廃液処理の問題もなく、セクターのタイヤプロファ
イル面及びモールド鋳継ぎ部，排気孔の加硫汚れを、安
全で、効率良く洗浄することが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した分割型のスピューレスタイ
ヤ加硫成形用金型（スピューレスモールドセクターモー
ルド）を構成する一つのセクターの斜視図である。

【図２】第１ピースブロックと第２ピースブロックとを
一体的に鋳造した断面図である。

【図３】図２のＡ部における隙間と連通する排気孔の拡
大断面図である。

【図４】第１ピースブロックと第２ピースブロックとを
一体的に鋳造した完成ピースの平面図である。

【図５】プラズマ洗浄装置の断面図である。

【図６】水洗浄装置の第１実施形態の断面図である。

【図７】水洗浄装置の第２実施形態の断面図である。

【符号の説明】

１ セクター １ａ プロファイル面 ２ 凹凸 ３ ピース ３ａ 第１ピースブロック ３ｂ 第２ピースブロック ４ バックブロック １０ 洗浄処理槽 １１ 電極テーブル １２ シャワー電極 １４ 排気孔 １５ 排気孔 １６ フィルタ １７ 排気真空ポンプ ２０ 水洗浄機 ２１ ケーシング ２２ ターンテーブル ２３ 噴射ノズル ２４ 排水管 Ｘ 鋳継ぎ部 ｈ 隙間 Ｗ 高圧水 Ｗａ 温水 Ｇ 反応ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 拓三 神奈川県平塚市追分２番１号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内 (72)発明者 斉藤 幸 埼玉県入間郡三芳町北永井字鶴ノ舞585− ９ 株式会社モリエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB01 AB34 BB21 BB82 BB89 BB90 CC03 CD11 CD33 3B201 AA46 AB01 AB34 BB21 BB82 BB89 BB90 BB92 BB98 CB12 CB21 CC12 CD11 CD33 4F202 AM13 AM28 AM29 AM30 CA21 CU01 CU20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイカスト鋳造により複数回のショット
   に分けてピースブロックを鋳造積層し、該ピースブロッ
   クの鋳継ぎ部に、鋳込み金属材料の凝固収縮により微細
   な間隙を形成すると共に、前記鋳継ぎ部のライン上に、
   モールド背面側から法線方向に大気と連通する排気孔を
   形成したタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法であって、 洗浄処理槽内に設けた電極テーブル上に、前記複数のピ
   ースブロックを組付けた複数組みのセクターをモールド
   プロファイル面が板状の電極と相対向する位置になるよ
   うに配設し、前記洗浄処理槽内を減圧状態にした状態
   で、モールドプロファイル面に反応ガスを噴射させなが
   らプラズマを生成させ、前記反応ガスがセクターモール
   ド表面の鋳継ぎ部からセクターモールド内の排気孔に流
   れる際、反応ガスの化学変化によってモールド表面及び
   鋳継ぎ部から排気孔の加硫汚れを除去するタイヤ加硫成
   形用金型の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記洗浄処理槽内の減圧雰囲気を０．５
   Ｐａ〜３００Ｐａを維持するように設定する請求項１に
   記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記反応ガスは、酸素と四フッ化炭素の
   混合体を使用し、その流量は、それぞれ４００ＳＣＣ
   Ｍ，１００ＳＣＣＭで噴出させ、噴出圧力を０．１５Ｍ
   Ｐａに設定した請求項１または２に記載のタイヤ加硫成
   形用金型の洗浄方法。
4. 【請求項４】 前記セクターモールドを第１洗浄工程と
   してのプラズマクリーニングした後、第２洗浄工程とし
   て水洗浄機で洗浄する請求項１，２または３に記載のタ
   イヤ加硫成形用金型の洗浄方法。
5. 【請求項５】 前記水洗浄は、ケーシング内に設けたタ
   ーンテーブルにセクターを取付け、セクターのプロファ
   イル面及び側面に水噴射ノズルから高圧水を吹き付けて
   洗浄する請求項４に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄
   方法。
6. 【請求項６】 前記水洗浄は、７０〜８０℃の温水を入
   れた処理槽内に、汚れ面を横向きにして籠に入れたセク
   ターを浸し、そしてセクターを水平に正転または逆転さ
   せながら、水平方向及び底面方向から高圧水を噴射させ
   て洗浄する請求項４に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗
   浄方法。