JP2007038502A - タイヤ加硫成形用金型の洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波放電により発生した高密度プラズマをバイアス放電により、これによりモールドの汚れ面の高速エッチングを可能として洗浄処理時間の短縮化を図ることが出来るタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法及びその装置を提供する。
【解決手段】電極テーブル４は、下部電極９ａ，９ｂ及び絶縁体１０ａを介して洗浄処理槽３の床面３ａ上に設置され、この床面３ａに、前記フィルター１，真空ポンプ２等の減圧手段が接続されて排気を行うように構成されている。前記下部電極９ａ，９ｂには、絶縁体１０ｂを介して４０〜１００ＫＨｚに設定したバイアス電圧を印加するバイアス電源１１が接続されている。高周波電源５と前記バイアス電源１１とには、高周波電力の出力、及びこの高周波電力の印加に対応してバイアス電源の出力を段階的に上げて制御するステップ制御装置１２が接続してあり、それぞれの出力を段階的に上げてステップ制御を行うように構成してある。
【選択図】 図１

Description

この発明は、タイヤ加硫成形用金型の洗浄方法及びその装置に係わり、更に詳しくは高密度プラズマをモールド汚れ面に効率良く発生させてタイヤ加硫成形用金型の洗浄スピードを速めて、洗浄時間の短縮を図ることが出来るタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法及びその装置に関するものである。

従来、タイヤ加硫成形用金型の洗浄装置としては、例えば、図３及び図４に示すようにフィルター１，真空ポンプ２等の減圧手段を接続した洗浄処理槽３内の電極テーブル４上に、高周波電源５（13.56MHzの高周波発振器）及びオートチューニング装置６を介して接続された板状の電極７（パワー電極）を鉛直向きに配置し、前記洗浄処理槽３の一部に、前記板状の電極７に相対向して配置したセクターモールドＷと板状の電極７との間に反応ガスＱを供給すると共に、モールドＷの汚れ面Ｗｘと前記板状の電極７との間に反応ガスＱを噴射させながらプラズマＺを生成させ、プラズマ放電と反応ガスＱとの化学反応によってセクターモールドＷの汚れを除去するように構成している（例えば、特許文献１参照）。

なお、前記オートチューニング装置６とは、高周波電源５の出力とプラズマ負荷との両者のインピーダンスマッチングを取ることによって高周波電力の反射波Ｓをなくし、進行波電力の出力波Ｓａを効率良く負荷側に電送する装置である。

ところで、近年スタッドレスタイヤのパターンの微細化、三次元サイプ、マイクログルーブの採用等で、モールドの物理的ダメージの少ないプラズマクリーニングへ移行してきているが、タイヤ加硫成形用金型の洗浄方法に使用されるプラズマクリーニングの課題としては、処理時間が従来の洗浄方法（ショットブラスト等）に比べて処理時間が長いことであり、特にスタッドレスの汚れが酷いモールドは少なくとも２回以上プラズマ処理し、処理能力（処理時間）を更に悪化させる傾向にあった。
特開２００１−２９３７２９号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、高周波放電により発生した高密度プラズマをバイアス放電により大きいイオン衝撃エネルギーに発生させて加速し、これによりモールドの汚れ面の高速エッチングを可能として洗浄処理時間の短縮化を図ることが出来るタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法及びその装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、この発明のタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法は、板状の電極にプラズマ生成用の高周波電力を供給すると共に、前記セクターモールドの下面の電極テーブルにバイアス電圧を印加することを要旨とするものである。

ここで、前記高周波電力の出力を段階的に上げてステップ制御を行い、また前記バイアス電圧の印加の開始を、プラズマ生成用の高周波電力の印加と同時、または所定時間遅延させ、バイアス電圧の出力を段階的に上げてステップ制御を行うものである。また前記セクターモールドを前記洗浄処理槽内に配設する前に所定温度に予熱・加温する。

また、この発明のタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置は、セクターモールドを載置する電極テーブルにバイアス電源を接続したことを要旨とするものである。

ここで、前記高周波電源と板状の電極との接続回路にオートチューニング装置を設け、前記高周波電源と前記バイアス電源とに、高周波電力の出力、及びこの高周波電力の印加に対応してバイアス電源の出力を段階的に上げて制御するステップ制御装置を接続するものである。

また、前記洗浄処理槽の近傍に、洗浄するセクターモールドを予め所定の温度に予熱する予熱・加温装置を設置し、前記板状の電極を、アルミ一体構造に構成し、セクターモールドと相対しない面を絶縁体で覆うように構成し、更に前記洗浄処理槽の下部に、減圧排気手段を接続して構成するものである。

このように構成することで、高周波放電により発生した高密度プラズマをバイアス放電により大きいイオン衝撃エネルギーに発生させて加速し、これによりモールドの汚れ面の高速エッチングを可能として洗浄処理時間の短縮化を図ることが出来る。

即ち、板状の電極の一方にプラズマ生成用の高周波電力を供給し、他方の電極にバイアス電圧を印加することにより、セクターモールド側に負のセルフバイアス電圧が形成され、プラズマ中の正イオンがこのセルフバイアス電圧により加速されセクター側（陰極）に引っ張られることで、大きいイオン衝撃エネルギーを発生させ、これによりモールドの汚れ面の高速エッチングを可能とするものである。

この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。（ａ）．板状の電極にプラズマ生成用の高周波電力を供給すると共に、前記セクターモールドの下面の電極テーブルにバイアス電圧を印加することにより、高密度プラズマをモールド汚れ面に効率良く発生させてタイヤ加硫成形用金型の洗浄スピードを速めて、洗浄時間の短縮を図ることが出来る。
（ｂ）．またバイアス電圧を、例えば、４０〜１００ＫＨｚに設定することで、バイアス電圧の周期が長くなり、バイアス用のチューニング装置を設置する必要がない。
（ｃ）．高周波電力の出力と、バイアス電圧の出力を段階的に上げるステップ制御を行うことにより、チューニングが追従し易くなりプラズマが安定し、精度の高いプラズマ洗浄を行うことが出来る。
（ｄ）．更に、洗浄処理槽の近傍に、洗浄するタイヤ加硫成形用金型を予め所定の温度に予熱する予熱・加温装置を設置し、セクターモールドを前記洗浄処理槽内に配設する前に例えば、１００°Ｃ〜１６０°Ｃに予熱・加温することで、セクターモールドの湿気を除去し、真空度を早期に安定させてプラズマを活性化させモールド温度が設定温度まで上昇する時間の短縮化を図ることが出来る。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。なお、従来例と同一構成要素は、同一符号を付して説明は省略する。

図１は、この発明のタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法を実施するための洗浄装置の概略縦断正面図、図２は図１の概略縦断側面図を示し、３はフィルター１，真空ポンプ２等の減圧手段を接続した洗浄処理槽、４は洗浄処理槽３内に配設されたセクターモールドＷを載置する電極テーブル４を示し、前記洗浄処理槽３内には、高周波電源５（電波法で工業周波数と定められている13.56MHzの高周波発振器）及びオートチューニング装置６を介して接続されたアルミ一体構造の板状の電極７（パワー電極）が鉛直向きに吊設され、この電極７は、セクターモールドＷと相対しない面を絶縁体で覆うように構成してある。

前記洗浄処理槽３の側面の一部には、前記板状の電極７に相対向して配置したセクターモールドＷと板状の電極７との間に反応ガスＱ（酸素と四フッ化炭素の混合気体）を供給する反応ガス供給装置８が接続され、この反応ガス供給装置８によりモールドＷの汚れ面Ｗｘと前記板状の電極７との間に反応ガスＱを噴射させながらプラズマＺを生成させ、プラズマ放電と反応ガスＱとの化学反応によってセクターモールドＷの汚れを除去するように構成している。

前記電極テーブル４は、下部電極９ａ，９ｂ及び絶縁体１０ａを介して洗浄処理槽３の床面３ａ上に設置され、この床面３ａに、前記フィルター１，真空ポンプ２等の減圧手段が接続されて排気を行うように構成されている。前記下部電極９ａ，９ｂには、絶縁体１０ｂを介して４０〜１００ＫＨｚに設定したバイアス電圧を印加するバイアス電源１１が接続されている。

また、前記高周波電源５と前記バイアス電源１１とには、高周波電力の出力、及びこの高周波電力の印加に対応してバイアス電源の出力を段階的に上げて制御するステップ制御装置１２が接続してあり、それぞれの出力を段階的に上げてステップ制御を行うように構成してある。なお、この実施形態では、バイアス電圧の印加の開始を、プラズマ生成用の高周波電力の印加と同時、または１０秒〜５分間遅延させ、バイアス電圧の出力を段階的に上げてステップ制御を行うことが好ましい。なお、バイアス電圧の印加の開始を高周波電力の印加と同時、または１０秒〜５分間に設定することで、オートチューニング装置６が追従し易くなる。

また、この発明では前記洗浄処理槽３の近傍に、洗浄するセクターモールドＷを予め所定の温度に予熱する図示しない予熱・加温装置が設置してあり、これによりセクターモールドＷを前記洗浄処理槽３内に配設する前に１００°Ｃ〜１６０°Ｃに予熱・加温することで、セクターモールドＷの湿気を除去し、真空度を早期に安定させてプラズマを活性化させモールド温度が設定温度まで上昇する時間の短縮化を図ることが出来る。

前記洗浄処理槽３内は、フィルター１，真空ポンプ２等の減圧手段により６０〜９０Ｐａの減圧雰囲気に維持されるように設定され、また反応ガスＱは、酸素と四フッ化炭素の混合気体を使用し、噴射圧力０．１５ＭＰａで、流量４００ＳＣＣＭ、１００ＳＣＣＭで洗浄処理槽１内に噴射させるように構成している。

なお、この発明の実施形態では、スタッドレスタイヤの場合、３Ｋｗ／８０分で２回処理していたのをバイアス電圧を１Ｋｗ印加することにより１回に短縮出来た。

この発明は、上記のように構成され、洗浄処理槽３内の電極テーブル４上にセクターモールドＷの汚れ面Ｗｘが板状の電極７と相対向する位置に配置し、前記洗浄処理槽３内を減圧雰囲気にした状態で、前記モールドＷの汚れ面Ｗｘと前記板状の電極７との間に反応ガスＱを噴射させながらプラズマＺを生成させる。

そして、プラズマ放電と反応ガスＱとの化学反応によってセクターモールドＷの汚れ面Ｗｘを洗浄する際、前記板状の電極７にプラズマ生成用の高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）を供給すると共に、前記セクターモールドＷの下面の電極テーブル４にバイアス電圧（４０〜１００ＫＨｚ）を印加する。

このように、バイアス電圧を印加することにより、セクター側に負のセルフバイアス電圧が形成され、プラズマ中の正イオンがこのセルフバイアス電圧により加速されセクター側（陰極）に引っ張られることで、大きいイオン衝撃エネルギーを発生させることが出来、この結果セクターモールドＷの汚れ面の高速エッチングが可能となる。

これにより、高密度プラズマをモールド汚れ面に効率良く発生させてタイヤ加硫成形用金型の洗浄スピードを速めて、洗浄時間の短縮を図ることが出来るのである。なお、実験ではバイアス電圧を印加すると、セクターモールドＷの骨の周りにイオンシースが集まり青白く発光するのを目で確認することが出来た。

また、この実施形態では、前記高周波電力の出力をステップ制御装置１２を介して段階的に上げてステップ制御を行い、また前記バイアス電圧の印加の開始を、プラズマ生成用の高周波電力の印加と同時、または１０秒〜５分間遅延させ、バイアス電圧の出力を段階的に上げてステップ制御を行うことで、チューニングが追従し易くなりプラズマが安定し、精度の高いプラズマ洗浄を行うことが出来る。

この発明のタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法を実施するための洗浄装置の概略縦断正面図である。 図１の概略縦断側面図である。 従来の洗浄装置の概略縦断正面図である。 図３の概略縦断側面図である。

符号の説明

１ フィルター ２ 真空ポンプ
３ 洗浄処理槽 ４ 電極テーブル
５ 高周波電源 ６ オートチューニング装置
７ 電極 Ｑ 反応ガス
８ 反応ガス供給装置 Ｚ プラズマ
９ａ，９ｂ 下部電極
１０ａ，１０ｂ 絶縁体 １１ バイアス電源
１２ ステップ制御装置
Ｗ セクターモールド Ｗｘ 汚れ面

Claims (9)

1. 洗浄処理槽内の電極テーブル上にセクターモールドの汚れ面を板状の電極と相対向する位置に配置し、前記洗浄処理槽内を減圧雰囲気にした状態で、前記モールド汚れ面と前記板状電極との間に反応ガスを噴射させながらプラズマを生成させ、プラズマ放電と反応ガスとの化学反応によってセクターモールドの汚れ面を洗浄するタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法において、
   前記板状の電極にプラズマ生成用の高周波電力を供給すると共に、前記セクターモールドの下面の電極テーブルにバイアス電圧を印加することを特徴とするタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法。
2. 前記高周波電力の出力を段階的に上げてステップ制御を行う請求項１に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄方法。
3. 前記バイアス電圧の印加の開始を、プラズマ生成用の高周波電力の印加と同時、または所定時間遅延させ、バイアス電圧の出力を段階的に上げてステップ制御を行う請求項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. 前記セクターモールドを前記洗浄処理槽内に配設する前に所定温度に予熱・加温する請求項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. 減圧排気手段を接続した洗浄処理槽内の電極テーブル上に、高周波電源と接続された板状の電極を鉛直向きに配置し、前記洗浄処理槽の一部に、前記板状の電極に相対向して配置したセクターモールドと板状の電極との間に反応ガスを噴射させる噴射孔を設けたタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置において、
   前記セクターモールドを載置する電極テーブルにバイアス電源を接続したことを特徴とするタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置。
6. 前記高周波電源と板状の電極との接続回路にオートチューニング装置を設け、前記高周波電源と前記バイアス電源とに、高周波電力の出力、及びこの高周波電力の印加に対応してバイアス電源の出力を段階的に上げて制御するステップ制御装置を接続した請求項５に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置。
7. 前記洗浄処理槽の近傍に、洗浄するセクターモールドを予め所定の温度に予熱する予熱・加温装置を設置した請求項５または６に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置。
8. 前記板状の電極を、アルミ一体構造に構成し、セクターモールドと相対しない面を絶縁体で覆うように構成した請求項５，６または７に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置。
9. 前記洗浄処理槽の下部に、減圧排気手段を接続した請求項５，６，７または８に記載のタイヤ加硫成形用金型の洗浄装置。
   

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