JP2021066141A - タイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】外表面の離型性を維持しながら、タイヤ加硫用ブラダをより長く使用することを可能にするタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステムを提供する。【解決手段】ブラダ２１が収縮することで生じる外表面２２ａのシワを、膨張維持機構を構成する加圧ライン７を通じてブラダ２１に加圧媒体を注入してブラダ２１を所定の膨張状態に維持することで消滅させて、この所定の膨張状態のブラダ２１の外表面２２ａとプラズマ照射装置８の照射ノズル９の先端との距離ｄを、ノズル移動機構１０を用いて所定の一定範囲に維持しつつ、照射ノズル９の先端から外表面２２ａの対象範囲にプラズマＺを照射して改質し、この改質した外表面２２ａの外側に離型剤付与装置１１の塗布ノズル１２から離型剤Ｌを噴霧して外表面２２ａの外側を離型剤Ｌによって被覆する。【選択図】図４
Description
本発明は、タイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステムに関し、さらに詳しくは、タイヤ加硫用ブラダの外表面の離型性を維持しながら、このブラダをより長く使用することを可能にするタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステムに関するものである。
加硫したタイヤの内面とタイヤ加硫用ブラダとの密着を防止して、加硫したタイヤを円滑に取り出すために、ブラダ外表面には離型剤を塗布されている。この離型剤は加硫を繰り返すことで剥がれが生じる。そこで、ブラダ外表面に離型剤を接着性よくコーティングするために、この外表面にプラズマ表面処理を行った後に離型剤を塗布することが提案されている（特許文献１参照）。
プラズマ表面処理によってブラダ外表面が改質されることにより、塗布された離型剤はこの外表面から剥がれ難くなる。しかしながら、単にプラズマ表面処理を行っただけでは、ブラダ外表面の改質具合にバラつきが生じ、これに起因してブラダ外表面には離型剤が早期に剥がれる領域が散在することになる。それ故、ブラダ外表面の離型性を維持しながら、このブラダをより長く使用するには改善の余地がある。
本発明の目的は、タイヤ加硫用ブラダの外表面の離型性を維持しながら、このブラダをより長く使用することを可能にするタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステムを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法は、前記タイヤ加硫用ブラダの外表面の対象範囲にプラズマを照射して改質し、この改質した前記外表面の外側を離型剤によって被覆するタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法において、前記ブラダが収縮することで生じる前記外表面のシワを消滅させる所定の膨張状態に前記ブラダを維持し、前記所定の膨張状態の前記ブラダの前記外表面と前記プラズマを照射するノズル先端との距離を所定の一定範囲に維持しつつ、前記ノズル先端から前記プラズマを照射することを特徴とする。
本発明のタイヤ加硫用ブラダの離型処理システムは、タイヤ加硫用ブラダの外表面の対象範囲にプラズマを照射するプラズマ照射装置と、前記プラズマにより改質された前記外表面の外側を離型剤によって被覆する離型剤付与装置とを備えたタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法において、前記ブラダが収縮することで生じる前記外表面のシワを消滅させる所定の膨張状態に前記ブラダを維持する膨張維持機構と、前記所定の膨張状態の前記ブラダの前記外表面と前記プラズマを照射するノズル先端との距離を所定の一定範囲に維持する間隔維持機構とを有することを特徴とする。
本発明によれば、ブラダの外表面をプラズマによって改質する際にブラダを所定の膨張状態に維持して、ブラダが収縮することで生じる外表面のシワを消滅させ、かつ、この所定の膨張状態のブラダの外表面とプラズマを照射するノズル先端との距離を所定の一定範囲に維持してノズル先端からプラズマを照射する。これにより、プラダの外表面のプラズマによる改質具合のバラつきが抑制されて、ブラダの外表面には離型剤が早期に剥がれる領域が発生し難くなる。その結果、ブラダの外表面の離型性を維持しながら、このブラダをより長く使用することが可能になる。
以下、本発明のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法およびシステムを図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１〜図３に例示するタイヤ加硫用ブラダ２１（以下、ブラダ２１という）は、本発明を用いて、外表面２２ａを離型剤Ｌによって被覆する離型処理が施されている。ブラダ２１は、筒状の本体部２２と本体部２２の両端に開口縁部２３とを有した筒状体である。それぞれの開口縁部２３は本体部２２よりも厚く形成されている。
外表面２２ａの対象範囲は、後述するようにプラズマＺによって改質されていて（濡れ性が向上していて）、その改質された範囲はプライマＰにより被覆されている。そのプライマＰによる被覆層（プライマ層）は離型剤Ｌにより被覆されている。水で希釈された所定濃度のシリコーン液などの公知の液体の離型剤Ｌが使用される。
プライマＰは、外表面２２ａと離型剤Ｌとをより強固に接合する接着剤であり、両者に適した仕様を、事前テスト等を行って選定しておく。プライマ層は任意で設けることができるので、外表面２２ａを直接、離型剤Ｌにより被覆して、離型層Ｌによる被覆層（離型層）を外表面２２ａの上に形成することもできる。
このブラダ２１の外表面２２ａを離型処理する際には、ブラダ２１は保持部３によって保持される。保持部３は、ブラダ２１を軸方向に挿通する中心軸５と、保持プレート４Ａと保持リング４Ｂの組の２組と、を有している。
中心軸５は両端が閉口し、一端には後述する加圧ライン７が接続可能になっていて、軸方向中途には貫通孔５ａを有している。図中の一点鎖線ＣＬは中心軸５の軸心を示している。保持プレート４Ａと保持リング４Ｂの組どうしは、中心軸５に軸方向に間隔をあけて取り付けられている。それぞれの開口縁部２３は、保持プレート４Ａと保持リング４Ｂとによって挟持される。
図４、図５に例示する本発明のタイヤ加硫用ブラダの離型処理システム１（以下、処理システム１という）は、プラズマ照射装置８と、離型剤付与装置１１と、膨張維持機構（加圧ライン７）と、プラズマ照射装置８と離型剤付与装置１１と膨張維持機構（加圧ライン７）との作動を制御する制御部２０と、を有している。
この実施形態では、外表面２２をプライマＰにより被覆するので、プライマ付与装置１４を有し、さらに、外表面２２を所望の温度に調整する外表面温調機構１７を有している。プライマ付与装置１４および外表面温調機構１７の作動は制御部２０により制御される。プライマ付与装置１４および外表面温調機構１７は任意で設けることができる。
ブラダ２１を保持した保持部３は、支持フレーム２の支柱２ａから水平に延びる梁部２ｂに取り付けられる。中心軸５はこの梁部２ｂに回転可能に保持される。別の梁部２ｂには回転駆動モータ６が取り付けられている。中心軸５は回転駆動モータ６によって回転駆動される。これに伴い、ブラダ２１は中心軸５を中心にして回転する。回転駆動モータ６の作動は制御部２０により制御される。外表面温調機構１７は支柱２ａに取り付けられているが、別の部材や別の位置に取り付けることもできる。
図５に例示するように、ブラダ２１を保持した保持部３は、支柱２ａの軸方向（延在方向）を中心して回転移動できる構造になっている。この回転移動の作動も制御部２０により制御される。プラズマ照射装置８、プライマ付与装置１４、離型剤付与装置１１は、平面視で支柱２ａを中心にして間隔をあけて配置されている。そのため、ブラダ２１を、プラズマ照射装置８、プライマ付与装置１４、離型剤付与装置１１のそれぞれにより実施される工程に順次移動させることができる。
プラズマ照射装置８、プライマ付与装置１４、離型剤付与装置１１による工程にブラダ２１を順次移動させるには、この実施形態で例示した構成に限らず、様々な機構を用いることができる。例えば、ロボットアームやガイドに沿って移動する移動装置などを用いることができる。
プラズマ照射装置９は、外表面２２ａの対象範囲にプラズマＺを照射して、外表面２２ａを活性化させる改質工程を行う。プラズマ照射装置９は、プラズマ発生器９ａと、プラズマＺを照射する照射ノズル９ｂと、照射ノズル９ｂを所望の位置に移動させるノズル移動機構１０とを有している。ノズル移動機構１０は、複数本のアーム１０ａと、これらアーム１０ａを回転自在に接続する回転ジョイント１０ｂとを有している。ノズル移動機構１０は、後述するように間隔維持機構として機能する。
使用するプラズマＺとしては、熱平衡プラズマ（熱プラズマ）や非熱平衡プラズマ（低温プラズマ）を用いることができる。熱平衡プラズマは、大気圧では粒子の平均自由工程が短く、衝突を繰り返すため、外表面２２ａが熱によって損傷するリスクがあるが改質効果は高い。非熱平衡プラズマは、真空のような低圧（負圧）下では、粒子の衝突などの相互作用が少なく、外表面２２ａが熱によって損傷するリスクがないが、装置が大掛かりになる。例えば、平行平板電極の少なくとも一方の電極に誘電体を配置し、電極間に交流またはパルス電圧を印加して誘電体バリア放電を発生させる。誘電体バリア放電は常にパルス的な放電となって、ジュール熱を抑制し、安定した大気圧非熱平行プラズマを得ることができるので、このプラズマＺを用いるとよい。プラズマＺの強度（印加電圧の大きさ）は、事前テストなどを行って適切な範囲を把握しておき、その適切な範囲に設定する。
離型剤付与装置１１は、照射したプラズマＺにより改質された外表面２２ａの外側を離型剤Ｌによって被覆する離型剤被覆工程を行う。この実施形態では、プライマＰにより形成されたプライマ層の上に離型層を形成する。離型剤付与装置１１は、離型剤Ｌの供給源と、離型剤Ｌを吐出する塗布ノズル１２と、塗布ノズル１２を所望の位置に移動させるノズル移動機構１３とを有している。ノズル移動機構１３は、複数本のアーム１３ａと、これらアーム１３ａを回転自在に接続する回転ジョイント１３ｂとを有している。
プライマ付与装置１４は、照射したプラズマＺにより改質された外表面２２ａをプライマＰによって被覆するプライマ被覆工程を行う。プライマ付与装置１４は、プライマＰの供給源と、プライマＰを吐出する塗布ノズル１５と、塗布ノズル１５を所望の位置に移動させるノズル移動機構１６とを有している。ノズル移動機構１６は、複数本のアーム１６ａと、これらアーム１６ａを回転自在に接続する回転ジョイント１６ｂとを有している。
膨張維持機構は、加圧ライン７と、加圧ライン７に接続された加圧媒体供給源と、加圧ライン７に設けられた調整弁とを有している。加圧媒体供給源からは加圧ライン７を通して空気または窒素ガスなどの加圧媒体がブラダ２１の内部に供給される。調整弁の開弁具合が制御部２０により制御されることで、ブラダ２１の膨張具合が調整される。
外表面温調機構１７は、外表面２２ａを活性化（改質）し易い温度範囲に維持する。外表面２２ａを活性化（改質）し易い温度範囲は、事前テストなどを行って予め把握しておく。
図６に例示するように、ブラダ２１は収縮することで外表面２２ａにシワＷが発生する。膨張維持機構（加圧ライン７など）は、ブラダ２１が収縮することで生じる外表面２２ａのシワＷを消滅させる所定の膨張状態にブラダ２１を維持する。この所定の膨張具合は、事前テストなどを行って予め決定しておく。即ち、ブラダ２１を所定の膨張具合にするブラダ内圧を予め把握しておく。このブラダ内圧としては例えば０．０５Ｐａ以下が望ましい。
間隔維持機構１０は、所定の膨張状態のブラダ２１の外表面２２ａと照射ノズル９ｂの先端との距離ｄを所定の一定範囲に維持する。この実施形態では、制御部２０により制御されるノズル移動機構１０が間隔維機構１０として機能する。この所定の一定距離は、事前テストなどを行って予め決定しておく。この所定の一定距離は例えば０ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。外表面２２ａと照射ノズル９ｂの先端との距離ｄを逐次検知する距離センサを用いて、距離ｄを所定の一定範囲に維持する制御をしてもよい。この所定の一定距離はプラズマＰの強度や照射ノズル９ｂの移動速度等によって異なるが、例えば１ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓ程度である。
次に、ブラダ２１の外表面２２ａを離型処理する方法を説明する。
まず、図４、図５に例示するように、ブラダ２１を保持した保持部３を支持フレーム２に取り付ける。中心軸５には加圧ライン７を接続する。加圧ライン７を通じて加圧媒体を中心軸５に供給する。供給された加圧媒体は、貫通孔５ａからブラダ２１の内部に吐出されてブラダ２１に内圧を付加する。これにより、ブラダ２１が収縮することで生じる外表面２２ａのシワＷを消滅させる所定の膨張状態にブラダ２１を維持する。また、外表面温調機構１７を必要に応じて作動させて、外表面２２ａを例えば５０〜１００℃程度に加温する。
次いで、ノズル移動機構１０を制御することで、所定の膨張状態のブラダ２１の外表面２２ａと照射ノズル９ｂの先端との距離ｄを所定の一定範囲に維持しつつ、照射ノズル９ｂの先端からプラズマＺを照射する。この時、ブラダ２１は中心軸５を中心にして回転させる。また、ノズル移動機構１０によって照射ノズル９ｂを上下移動させて、外表面２２ａの対象範囲を網羅するようにプラズマＺを大気圧下で照射する。
プラズマＺが照射された外表面２２ａの対象範囲は、活性化され（改質され）、水接触角が小さくなってプライマＰや離型剤Ｌを強固に付着させ易くなる。外表面２２ａは上述したシワＷを消滅させた所定の膨張状態になっていて、かつ、上述した距離ｄが所定の一定範囲に維持されているので、外表面２２ａのプラズマＺによる改質具合のバラつきが抑制されて、対象範囲は概ね均質な改質具合になる。また、外表面温調機構１７によって外表面２２ａを、活性化（改質）し易い温度範囲に維持することで、より迅速に安定的に改質を行うことが可能になる。
改質工程の後は、ブラダ２１をプライマ被覆工程に移動させる。この工程では、中心軸５を中心にしてブラダ２１を回転させつつ、ノズル移動機構１６によって塗布ノズル１５を上下移動させて、改質された外表面２２ａの対象範囲を網羅するようにプライマＰを噴霧して塗布する。所定の膨張状態のブラダ２１の外表面２２ａと塗布ノズル１５の先端との距離は適切な所定の一定範囲に維持することが好ましい。
プライマ被覆工程の後は、ブラダ２１を離型剤被覆工程に移動させる。この工程では、中心軸５を中心にしてブラダ２１を回転させつつ、ノズル移動機構１３によって塗布ノズル１２を上下移動させて、プライマＰが被覆された外表面２２ａの対象範囲を網羅するように離型剤Ｌを噴霧して塗布する。所定の膨張状態のブラダ２１の外表面２２ａと塗布ノズル１２の先端との距離は適切な所定の一定範囲に維持することが好ましい。
上述した改質工程、プライマ被覆工程、離型剤被覆工程を経ることで、離型剤ＬがプライマＰを介して、概ね均等に改質された外表面２２ａに強固に付着する。その結果、外表面２２ａには離型剤Ｌが早期に剥がれる領域が発生し難くなり、外表面２２ａの離型性を維持しながら、ブラダ２１をより長く使用することが可能になる。
プライマＰを使用しなくても、改質した外表面２２ａに強固に離型剤Ｌを付着させることができれば、プライマＰは省略できる。尚、この実施形態では、ノズル移動機構１０としてロボットアームを使用しているがこれに限定されない。
図７に例示するように、バネなどの付勢部材によって進退するローラ１０ｃを備えたノズル移動機構１０を用いることもできる。照射ノズル９ｂの両サイドには、外表面２２ａに対して互いに独立して進退するローラ１０ｃが設置されている。それぞれのローラ１０ｃは外表面２２ａに当接して転動する。それぞれのローラ１０ｃは外表面２２ａの輪郭に沿って進退することで外表面２２ａと照射ノズル９ｂの先端との距離ｄが所定の一定範囲に維持できるようにチューニングされている。そのため、外表面２２ａのショルダ部（縦断面曲線部）においても距離ｄが所定の一定範囲に維持される。これに伴い、本体部２２の円筒曲面の外表面２２ａとドーム状の曲面の外表面２２ａとの改質具合を簡便に同等にすることができる。
ブラダ２１を所定の膨張状態にするには、図８に例示する実施形態のように、ケーシング１８と真空ポンプ１９とを有する膨張維持機構を備えた処理システム１にしてもよい。真空ポンプ１９の作動は制御部２０により制御される。
この実施形態では、ブラダ２１がケーシング１８に内部に収容される。そして、ケーシング１８の内部のブラダ２１の外側の空間を真空ポンプ１９によって負圧にする。このようにケーシング１８の内部を真空ポンプ１９を用いて真空引きして負圧にすることでブラダ２１を所定の膨張状態に維持する。ケーシング１８および真空ポンプ１９は、加圧ライン７に代えて設けるだけでなく、加圧ライン７に追加して設けることもできる。例えば、ケーシング１８および真空ポンプ１９と、加圧ライン７をそれぞれ作動させてブラダ２１を所定の膨張状態に維持することもできる。
上述した実施形態では各工程において、中心軸５を中心にしてブラダ２１を回転されているが、ブラダ２１を回転させずに、ノズル移動機構１０、１３、１６を中心軸５を中心にしてブラダ２１の周方向に移動させて各工程を行うこともできる。或いは、中心軸５を中心にしてブラダ２１を回転させ、かつ、ノズル移動機構１０、１３、１６を中心軸５を中心にしてブラダ２１の周方向に移動させて各工程を行うこともできる。
平行平板電極の少なくとも一方の電極に誘電体を配置し、電極間に交流電圧を印加して誘電体バリア放電を発生させた大気圧非熱平行プラズマを使用して、一般的なタイヤ加硫用ブラダの外表面を改質させた後に離型剤を塗布して、改質後の濡れ性と離型剤による離型層の耐久性（離型層に対する所定のこすり試験）を評価した。改質工程においてブラダの外表面とプラズマの照射ノズルの先端との距離ｄ（０ｍｍ〜１５ｍｍ）および照射ノズルの移動速度（１ｍｍ／ｓ〜７５ｍｍ／ｓ）のみを異ならせて、ブラダの外表面は収縮することで生じるシワを消滅させた所定の膨張状態に維持した。この所定の膨張状態での外表面の伸びは１００％〜１５０％程度であった。
評価の結果、距離ｄが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度で移動速度が２０ｍｍ／ｓ程度以下の場合、濡れ性の向上（改質程度が良好）であり、離型性の耐久性も良好であった。
１ 処理システム
２ 支持フレーム
２ａ 支柱
２ｂ、２ｃ 梁部
３ 保持部
４Ａ 保持プレート
４Ｂ 保持リング
５ 中心軸
５ａ 貫通孔
６ 回転駆動モータ
７ 加圧ライン（膨張維持機構）
８ プラズマ照射装置
９ａ プラズマ発生器
９ｂ 照射ノズル
１０ ノズル移動機構（間隔維持機構）
１０ａ アーム
１０ｂ 回転ジョイント
１１ 離型剤付与装置
１２ 塗布ノズル
１３ ノズル移動機構
１３ａ アーム
１３ｂ 回転ジョイント
１４ プライマ付与装置
１５ 塗布ノズル
１６ ノズル移動機構
１６ａ アーム
１６ｂ 回転ジョイント
１７ 外表面温調機構
１８ ケーシング（膨張維持機構）
１９ 真空ポンプ（膨張維持機構）
２０ 制御部
２１ 加硫用ブラダ
２２ 本体部
２２ａ 外表面
２３ 開口縁部
Ｌ 離型剤
Ｐ プライマ
Ｗ シワ
Ｚ プラズマ
２ 支持フレーム
２ａ 支柱
２ｂ、２ｃ 梁部
３ 保持部
４Ａ 保持プレート
４Ｂ 保持リング
５ 中心軸
５ａ 貫通孔
６ 回転駆動モータ
７ 加圧ライン（膨張維持機構）
８ プラズマ照射装置
９ａ プラズマ発生器
９ｂ 照射ノズル
１０ ノズル移動機構（間隔維持機構）
１０ａ アーム
１０ｂ 回転ジョイント
１１ 離型剤付与装置
１２ 塗布ノズル
１３ ノズル移動機構
１３ａ アーム
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１４ プライマ付与装置
１５ 塗布ノズル
１６ ノズル移動機構
１６ａ アーム
１６ｂ 回転ジョイント
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１８ ケーシング（膨張維持機構）
１９ 真空ポンプ（膨張維持機構）
２０ 制御部
２１ 加硫用ブラダ
２２ 本体部
２２ａ 外表面
２３ 開口縁部
Ｌ 離型剤
Ｐ プライマ
Ｗ シワ
Ｚ プラズマ
Claims (7)
- 前記タイヤ加硫用ブラダの外表面の対象範囲にプラズマを照射して改質し、この改質した前記外表面の外側を離型剤によって被覆するタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法において、
前記ブラダが収縮することで生じる前記外表面のシワを消滅させる所定の膨張状態に前記ブラダを維持し、前記所定の膨張状態の前記ブラダの前記外表面と前記プラズマを照射するノズル先端との距離を所定の一定範囲に維持しつつ、前記ノズル先端から前記プラズマを照射することを特徴とするタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。 - 前記ブラダに内圧を付加することにより、前記ブラダを前記所定の膨張状態にする請求項１に記載のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。
- 前記ブラダをケーシングに内部に収容し、前記ケーシングの内部の前記ブラダの外側の空間を負圧にすることにより、前記ブラダを前記所定の膨張状態にする請求項１または２に記載のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。
- 前記プラズマを照射して改質した前記外表面にプライマを塗布した後に、離型剤を前記外表面に塗布する請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。
- 前記プラズマを照射して改質した前記外表面にプライマを塗布した後に、前記外表面の外側を前記離型剤によって被覆する請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。
- 前記外表面の前記対象範囲を所定の温度範囲にした状態で前記プラズマを照射する請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法。
- タイヤ加硫用ブラダの外表面の対象範囲にプラズマを照射するプラズマ照射装置と、前記プラズマにより改質された前記外表面の外側を離型剤によって被覆する離型剤付与装置とを備えたタイヤ加硫用ブラダの離型処理方法において、
前記ブラダが収縮することで生じる前記外表面のシワを消滅させる所定の膨張状態に前記ブラダを維持する膨張維持機構と、前記所定の膨張状態の前記ブラダの前記外表面と前記プラズマを照射するノズル先端との距離を所定の一定範囲に維持する間隔維持機構とを有することを特徴とするタイヤ加硫用ブラダの離型処理システム。
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