JP7401730B2

JP7401730B2 - 加硫用モールドの洗浄方法および装置並びにタイヤの製造方法

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Publication number: JP7401730B2
Application number: JP2019124660A
Authority: JP
Inventors: 芳晃松本; 翼北原; 未佳永島; 三雄辻; 善範和泉; 倫子串田; 剛一郎三好
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2023-12-20
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: JP2021011026A

Description

本発明は、加硫用モールドの洗浄方法および装置並びにタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、加硫工程における加硫ゴムの離型時に、レーザ光を用いて洗浄した洗浄対象部に加硫ゴムが付着残存して、ゴム製品にゴム欠損が生じることを防止できる加硫用モールドの洗浄方法および装置並びにこの洗浄方法により洗浄されたモールドを用いたタイヤの製造方法に関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する際に使用する加硫用モールドの成形面には、加硫する度に、僅かながらゴム成分や配合剤に由来する汚れが付着する。モールドの繰り返し使用によって、この汚れが徐々に累積するので、そのまま汚れを放置すれば、加硫する製品の品質に悪影響が生じる。そのため適宜、成形面を洗浄して汚れを除去する必要がある。モールドを洗浄する方法としては、ショットブラスト洗浄方法、プラズマ洗浄方法、レーザ光洗浄方法等が知られている。

ショットブラスト洗浄方法では、成形面が損傷し易いので、洗浄による成形面の損傷を防止するには、発生させたプラズマによって汚れを化学反応させて除去するプラズマ洗浄方法やレーザ光を成形面に照射してその衝撃波によって汚れを除去するレーザ光洗浄方法が望ましい。ただし、プラズマ洗浄方法は、単位時間に洗浄できる面積が小さくメンテナンス作業にも時間を要するため、効率性を考慮するとレーザ光洗浄方法がより望ましい。

しかしながら、レーザ光によって洗浄した加硫用モールドを用いて加硫を行うと、加硫ゴムを離型した際にモールドの成形面に加硫ゴムが付着残存して、ゴム製品にゴム欠損が生じるという問題がある（特許文献１参照）。この問題に対して特許文献１では、成形面を所望の凹凸状態にするようにレーザ光を照射することが提案されている。ところが、成形面を特許文献１で提案されている所望の凹凸状態（隣接する２つの凸部分の間の平均間隔が４．７μｍ以下）になっているか否かを確認すること自体が困難である。

特開２０１６－３４７０７号公報

本発明の目的は、加硫工程における加硫ゴムの離型時に、レーザ光を用いて洗浄した洗浄対象部に加硫ゴムが付着残存して、ゴム製品にゴム欠損が生じることを防止できる加硫用モールドの洗浄方法および装置並びにこの洗浄方法により洗浄されたモールドを用いたタイヤの製造方法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加硫用モールドの洗浄方法は、ゴム製品を製造する際に使用する加硫用モールドの洗浄対象部にレーザ光を照射することにより、前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する加硫用モールドの洗浄方法において、前記モールドの母材の主材質がアルミニウムであり、レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する際の仕様で照射して洗浄された前記洗浄対象部に、前記モールドを用いて加硫したゴム製品の離型時に前記ゴム製品を形成している加硫ゴムが付着残存して前記ゴム製品にゴム欠損を生じさせる高さがナノレベルの超微細な突起の発生を抑制できる雰囲気条件として基準値を設定し、前記レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する仕様で照射する際には必ず、前記洗浄対象部の前記レーザ光が照射されている照射範囲を含む対象領域の単位体積当りの酸素量を、予め設定された前記基準値以下にして前記対象領域を低酸素状態にし、前記基準値が大気圧下で酸素濃度５％に相当する値であることを特徴とする。

本発明の加硫用モールドの洗浄装置は、レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をゴム製品を製造する際に使用する加硫用モールドの洗浄対象部に照射するレーザヘッドとを備えたモールドの洗浄装置において、前記モールドの母材の主材質がアルミニウムであり、レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する際の仕様で照射して洗浄された前記洗浄対象部に、前記モールドを用いて加硫したゴム製品の離型時に前記ゴム製品を形成している加硫ゴムが付着残存して前記ゴム製品にゴム欠損を生じさせる高さがナノレベルの超微細な突起の発生を抑制できる雰囲気条件として基準値が設定されていて、前記洗浄対象部の前記レーザ光が照射されている照射範囲を含む対象領域の単位体積当りの酸素量を、予め設定された前記基準値以下にする酸素量調整部を備えて、前記レーザ光が前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する仕様で前記洗浄対象部に照射される際には必ず、前記酸素量調整部によって前記対象領域を前記基準値以下の低酸素状態にする設定にされていて、前記基準値が大気圧下で酸素濃度５％に相当する値であることを特徴とする。

本発明のタイヤの製造方法は、上記の加硫用モールドの洗浄方法により洗浄された前記加硫用モールドを使用してグリーンタイヤを加硫することを特徴とする。

本発明の加硫用モールドの洗浄方法および装置によれば、単位体積当りの酸素量が予め設定された基準値以下にした低酸素状態の雰囲気下で洗浄対象部にレーザ光を照射することで、洗浄対象部の汚れを除去し、かつ洗浄した洗浄対象部に、ナノレベルの超微細な突起が形成されることを抑制できる。これにより、加硫ゴムを離型する際、洗浄した洗浄対象部に加硫ゴムが付着残存して、ゴム製品にゴム欠損が生じることをより簡便に防止できる。

本発明のタイヤの製造方法では、レーザ光を照射して洗浄した加硫用モールドを使用するが、洗浄対象部に、ナノレベルの大きさの超微細な突起が形成されることが抑制されている。そのため、このモールドを使用してグリーンタイヤを加硫した後に離型する際に、洗浄した洗浄対象部に加硫ゴムが付着残存して、タイヤにゴム欠損が生じる不具合を防止できる。

加硫用モールドの洗浄装置の実施形態を平面視で例示する説明図である。スタッドレスタイヤ加硫用モールドの成形面を平面視で例示する説明図である。鋳継ぎモールドの成形面を拡大して断面視で例示する説明図である。モールドを洗浄している状態を側面視で例示する説明図である。モールドを洗浄している状態を正面視で例示する説明図である。カバーの内部に配置されたモールドを洗浄している状態を正面視で例示する説明図である。図６のカバーとモールドを平面視で例示する説明図である。モールドを閉型してグリーンタイヤを加硫している加硫装置の左半分を断面視で例示する説明図である。モールドを開型して加硫されたタイヤを離型させた状態の加硫装置の左半分を断面視で例示する説明図である。洗浄装置の別の実施形態によってモールドを洗浄している状態を断面視で例示する説明図である。図１０のケースの内部を平面視で例示する説明図である。洗浄装置のさらに別の実施形態によってモールドを洗浄している状態を断面視で例示する説明図である。図１２のケースの内部を平面視で例示する説明図である。洗浄装置のさらに別の実施形態によってモールドを洗浄している状態を断面視で例示する説明図である。

本発明の加硫用モールドの洗浄方法および装置並びにタイヤの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。尚、以下の説明では、タイヤ加硫用モールドを洗浄対象としているが、本発明はタイヤに限らずゴム製品を加硫するための加硫用モールドの洗浄に用いることができる。

本発明は、タイヤ加硫用モールド１１（以下、モールド１１という）の洗浄対象部に付着した汚れＸを、レーザ光Ｌを用いて除去する。セクショナルタイプのモールド１１は、後述するように円筒状に組み付けられる複数のセクターモールド１Ａと、２つの円環状のサイドモールド１Ｂとで構成される。

本発明の洗浄方法を行うには、図１に例示する加硫用モールドの洗浄装置１を用いる。この洗浄装置１は、レーザ発振器２と、レーザヘッド３と、不活性ガスＧを供給する酸素濃度調整部７とを備えている。レーザ発振器２とレーザヘッド３とは光ファイバーケーブル２ａによって接続されている。酸素濃度調整部７は、不活性ガスＧが収容されているタンク７ａと、供給量調整機構７ｂと、ホースを介してタンク７ａに接続されている供給ノズル７ｃとを有している。

この洗浄装置１はさらに、レーザヘッド３が取り付けられるアーム５と、アーム５やレーザヘッド３の動きを制御する制御部６と、酸素量センサ１９とを備えている。アーム５はアームベース４に回転自在に取り付けられていて、複数のアーム部５ａ、５ｂを回転自在に接続して構成されている。アーム５の先端部にレーザヘッド３が着脱自在に装着される。レーザヘッド３には酸素量センサ１９が取り付けられている。

アーム５の動きを制御することにより、レーザヘッド３を三次元の所望の位置に移動させることができる。アーム５の先端部に供給ノズル７ｃも装着されているので、供給ノズル７ｃの先端を常にレーザ光Ｌの照射方向に向けることができる。

レーザ発振器２により供給されたレーザ光Ｌは、光ファイバーケーブル２ａを通じてレーザヘッド３に送られる。レーザ光Ｌはレーザヘッド３からモールド１１の洗浄対象部となる成形面１２に照射される。

酸素濃度調整部７は、タンク７ａに収容されている不活性ガスＧを、供給ノズル７ｃから、レーザ光Ｌが照射されている成形面１２の照射範囲またはその周辺に向かって供給する。これにより、照射範囲を含む対象領域Ｓを不活性ガスＧの雰囲気下にする。この対象領域Ｓでは、存在していた酸素が不活性ガスＧに置換されて、その単位体積当りの酸素量が予め設定された基準値Ｍ以下になり、対象領域Ｓは大気に比して極度の低酸素状態になる。図中には、対象領域Ｓを二点鎖線によって便宜的に記載している。この対象領域Ｓは、レーザ光Ｌが照射されている成形面１２の照射範囲を網羅する領域であればよく、例えば、少なくともレーザ光Ｌの照射範囲から上方２ｃｍまでの空間を含む領域である。

この基準値Ｍは例えば、空気中の酸素量０．３ｋｇ／ｍ³（０．２５ｋｇ／ｍ³～０．３５ｋｇ／ｍ³）程度に対して設定される。大気圧下で酸素量センサ１９を用いて検知する場合は、酸素濃度５％程度がこの基準値Ｍに相当する。この実施形態では酸素量センサ１９により検知された検知データは、逐次、供給量調整機構７ｂに入力されて、タンク７ａからの不活性ガスＧの供給量の増減に利用される。

レーザ光Ｌには、モールド１１の洗浄に従来使用されているレーザ光Ｌを用いることができる。照射するレーザ光Ｌの具体的な仕様は、例えば以下のとおりである。レーザ光Ｌの種類は、特に指定はないが、Ｙｂ－ＹＡＧレーザ光（波長１０３０ｎｍ）、Ｎｄ－ＹＡＧレーザ光（波長１０６４ｎｍ）が望ましい。レーザ光Ｌの光源出力は１Ｗ～５ｋＷ、パルス幅は１ｎｓ～５００ｎｓ、パルスエネルギーは１ｍＪ～０．１Ｊ、パルス周波数は１ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、フルエンスは０．５Ｊ／ｍ²～４．０Ｊ／ｍ²、ビーム径（直径）は０．１ｍｍ～３ｍｍ、パルスオーバラップは０～１００％、ラインオーバーラップは０～１００％である。

この実施形態では、ピンポイントでレーザ光Ｌを照射するレーザヘッド３を備えているが、レーザヘッド３はこのタイプに限らない。例えば、ガルバノミラーを内蔵していてレーザ光Ｌを幅方向にスキャンして幅広に照射できるタイプのレーザヘッド３を採用することもできる。レーザヘッド３は１本に限らず、複数本を有する仕様にすることもできる。同じタイプのレーザヘッド３を複数本有することも、異なるタイプのレーザヘッド３を組み合わせて有する仕様にすることもできる。

洗浄するモールド１１はセクショナルタイプに限らず、二分割タイプの場合もある。また、一般的なタイヤ用に限らず、図２に示すスタッドレスタイヤ加硫用モールドの場合もある。図２のモールド１１の成形面１２は、突設された溝成形突起１３およびサイプ成形突起１４を有している。溝成形突起１３はモールド１１の母材と一体的に鋳造されたものであり、サイプ成形突起１４はモールド１１の母材とは別体として成形面１２に取付けられたものである。モールド１１の母材の材質は主にアルミニウム、サイプ成形突起１４の材質は鋼等である。

サイプ成形突起１４の厚さは、０．４ｍｍ～１．２ｍｍ程度である。サイプ成形突起１４や薄肉の溝成形突起１３の表面および根元部分は、モールド１１の洗浄の際には汚れＸを除去し難い部分となる。尚、図中に記載されているＣ矢印、Ｒ矢印、Ｗ矢印は、それぞれ、モールド１１に挿入して加硫するタイヤの周方向、半径方向、幅方向を示す。

その他、洗浄する別の種類のモールド１１としては、図３に示す空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドを例示できる。このモールド１１は、第１鋳造部１５を鋳造した後に第２鋳造部１６を鋳造するいわゆる鋳継ぎによって製造されたものである。鋳込まれた溶融金属の凝固収縮によって第１鋳造部１５と第２鋳造部１６との鋳継ぎ部１８には微小すき間ｇが形成されている。この微小すき間ｇの大きさは例えば５μｍ～８０μｍである。微小すき間ｇに連通させて排気穴１７が形成されている。このモールド１１では、タイヤ加硫時の不要なエアやガスは、成形面１２から微小すき間ｇを通じて排気穴１７に排出され、排気穴１７を通じてモールド１１の外部に排出される。この微小すき間ｇはモールド１１を洗浄の際には汚れＸを除去し難い部分となる。

次に、モールド１１の洗浄方法を、セクターモールド１Ａを洗浄する場合を例にして説明する。尚、サイドモールド１Ｂはセクターモールド１Ａと同様に洗浄することもできるが、公知の別の方法で洗浄することもできる。

セクターモールド１１Ａの洗浄は洗浄ブースで行う。この実施形態では、セクターモールド１１Ａを１個ずつ洗浄するので、図１に例示するように１つのセクターモールド１１Ａを所定位置に設置する。その後、アーム５の動きを制御して、図４、図５に例示するようにレーザヘッド３を洗浄する成形面１２に沿って移動させる。このようにレーザヘッド３を移動させつつ、レーザ発振器２から供給されたレーザ光Ｌを成形面１２に照射する。ここで、レーザ光Ｌが照射されている照射範囲に向かって、供給ノズル７ｃから不活性ガスＧを供給して、照射範囲を不活性ガスＧの雰囲気下にする。これにより、対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にする。

不活性ガスＧとしては、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることができる。入手し易さ、コストや取扱い性等の観点から、不活性ガスＧとして窒素ガスを用いることが好ましい。

照射したレーザ光Ｌによって成形面１２に付着していた汚れＸは除去されて洗浄される。洗浄対象部となる成形面１２の範囲を網羅するようにレーザヘッド３を移動させつつ、不活性ガスＧの雰囲気下でレーザ光Ｌを照射して洗浄を行う。

この実施形態では、不活性ガスＧを対象領域Ｓに向かって供給しながらレーザ光Ｌを照射している。これにより、照射範囲の不活性ガスＧの濃度を高く維持（即ち、低酸素状態を維持）しつつ、不活性ガスＧの使用量を抑制するのに有利になっている。

図６、図７に例示するように、洗浄対象の成形面１２をカバー８によって覆われた閉空間に配置して、このカバー８の内部の閉空間を不活性ガスＧが充填された状態にして、レーザ光Ｌを照射することもできる。不活性ガスＧは種類（比重）によって大気下では下方に溜まり易いもの、上方に溜まり易いものがある。特にアルゴンガス、二酸化炭素などの下方に溜まり易い不活性ガスＧを使用する場合は、カバー８を用いることで対象領域Ｓでの不活性ガスＧの濃度を安定して高く維持し易くなる。

このカバー８は、上面にタイヤ幅方向に延在する開口部９ａを有している。レーザヘッド３は開口部９ａの延在方向に沿って移動しながら、カバー８の内部でレーザ光Ｌを照射して成形面１２を洗浄する。このカバー８はセクターモールド１１Ａに対して移動可能になっているので、レーザヘッド３のタイヤ周方向への移動に伴って、カバー８を移動させることで成形面１２の全体を洗浄することが可能になっている。

このようなカバー８を設けて閉空間を形成することで、不活性ガスＧの拡散を防止して対象領域Ｓの不活性ガスＧの濃度を高く維持し易くなる。ただし、窒素ガスやアルゴンガス、二酸化炭素などの不活性ガスＧは大気下では急激に拡散することはないので、このカバー８を省略して、開空間で対象領域Ｓに不活性ガスＧを供給してもよい。

このように洗浄したセクターモールド１１Ａを使用してタイヤＴを製造するには、図８に例示するように加硫装置２３に設置したモールド１１（１１Ａ、１１Ｂ）の中にグリーンタイヤＴＧを配置する。その後、モールド１１を閉型して、グリーンタイヤＴＧの内側で加硫ブラダ２４を膨張させてグリーンタイヤＴＧを加硫する。この加硫工程では、グリーンタイヤＴＧの外表面は成形面１２に押圧されて、成形面１２の形状が転写されるように成形される。所定の加硫時間経過後に、図９に例示するようにモールド１１を開型し加硫ブラダ２０１４を収縮させて、加硫済みのタイヤＴをモールド１１から離型させる。

本発明では、レーザ光Ｌを照射して成形面１２を洗浄する時は必ず、対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にしている。そのため、レーザ光Ｌを用いて洗浄した成形面１２に加硫ゴムが付着残存して、タイヤにゴム欠損が生じる不具合は発生しない。

従来のよう大気下でレーザ光Ｌを成形面１２に照射して汚れＸを除去し、その洗浄した成形面１２を拡大して観察すると、その他の洗浄方法では生じない超微細な突起が形成されていることを本願発明者らは確認した。この超微細な突起の高さはｎｍのレベル（１ｎｍ～数百ｎｍ程度）である。一方、対象領域Ｓを不活性ガスＧの雰囲気下にして極度に酸素量が少ない低酸素状態でレーザ光Ｌを照射して成形面１２を洗浄すると、洗浄した成形面１２には上述した超微細な突起の発生を抑制できることを本願発明者らは確認した。

したがって、レーザ光Ｌを照射して洗浄した成形面１２に形成される超微細な突起が、加硫工程において加硫ゴムを離型させる時に、洗浄した成形面１２に加硫ゴムを付着残存させる一因と推定される。この実施形態では、レーザ光Ｌによる汚れＸの除去が、不活性ガスＧの濃度が濃い雰囲気下で行われる。即ち、レーザ光Ｌの照射が、大気中の酸素が排除された雰囲気下で行われることで、レーザ光Ｌで洗浄した成形面１２に超微細な突起が形成されることが抑制されると考えらえる。それ故、この実施形態では、レーザ光Ｌの照射範囲を不活性ガスＧの雰囲気下にするという簡便な手段によって、レーザ光Ｌを用いて洗浄した洗浄対象部に加硫ゴムが付着残存して、ゴム製品にゴム欠損が生じる不具合を防止できる。

対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量が基準値Ｍ以下になるように、酸素量センサ１９の検知データに基づいて、供給量調整機構７ｂを制御することで、安定的に対象領域Ｓを必要な低酸素状態に維持できる。例えば、大気圧下では酸素量センサ１９によって検知される酸素濃度が５％以下に維持されるように、対象領域Ｓに不活性ガスＧを供給する。

尚、不活性ガスＧを供給する主目的は、レーザ光Ｌを照射して汚れＸを除去した成形面１２に、上述した超微細な突起を形成させないことである。そのため、除去した汚れＸを、供給ノズル７ｃから供給した不活性ガスＧの噴流によって吹き飛ばす必要はない。したがって、本発明では、レーザ光Ｌの照射により除去された汚れＸを、吹き飛ばすような噴流で不活性ガスＧを供給する必要はない。

図１０、図１１に例示する洗浄装置１の実施形態では、複数のセクターモールド１１Ａを一度に洗浄する。即ち、１本のグリーンタイヤを加硫するために必要な数のセクターモールド１１Ａが成形面１２を内側にして環状に配置されている。それぞれのモールド１１は受け台９ｂに載置されている。それぞれのセクターモールド１１Ａは上面に開口部９ａを有するカバー８によって覆われて、成形面１２はカバー８の内部の閉空間に配置されている。

上下移動可能なアーム５は開口部９ａを挿通して、環状に配置されたセクターモールド１１Ａの環状中心部で上下に延在している。アーム５の先端部にはレーザヘッド３が取り付けられている。供給ノズル７ｃはカバー８の上面に取付けられている。アーム５はその上下軸心を中心にして回転可能になっていて、レーザヘッド３もアーム５とともに回転する。このレーザヘッド３は上下に首振り可能になっている。

それぞれのセクターモールド１１Ａの成形面１２を洗浄する際には、アーム５を回転させつつ、カバー８の内部に配置したレーザヘッド３からレーザ光Ｌを照射する。また、適宜、アーム５の上下移動とレーザヘッド３の上下の首振りを行って、レーザヘッド３を成形面１２の必要範囲に移動させてレーザ光Ｌによる洗浄を行う。カバー８の内部には供給ノズル７ｃから不活性ガスＧを供給して対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にする。このようにして、対象領域Ｓを低酸素状態にして成形面１２の洗浄を行う。

この実施形態では、一度に多数のセクターモールド１１Ａを洗浄できるメリットがある。アーム５をその上下軸心を中心に回転させる構造ではなく、受け台９ｂをアーム５の上下軸心を中心に回転させる構造にすることもできる。また、この実施形態では、環状に配置されたそれぞれのセクターモールド１１Ａが、カバー８の内部に供給された不活性ガスＧが拡散することを防止する。即ち、それぞれのセクターモールド１１Ａが、カバー８としても機能するのでカバー８を省略しても、対象領域Ｓに不活性ガスＧが充填された状態（低酸素状態）を比較的、長時間維持することができる。

モールド１１がスタッドレスタイヤ加硫用モールドまたは空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドのような複雑な形状の成形面１２を有する場合であっても、本発明によれば、汚れＸを効率的に除去することができる。そして、加硫されたタイヤＴの離型時に、洗浄した成形面１２には加硫ゴムが付着残存してタイヤにゴム欠損が生じる不具合を防止できる。

対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にするには別の方法もある。例えば図１２、図１３に示すように、セクターモールド１１Ａをケース１０の内部の閉空間に配置して、このケース１０の内部を真空引きして減圧してもよい。

図１２、図１３では、環状の受け台９ｂの上に環状に配置された複数のセクターモールド１１Ａが成形面１２を内側にして、円環筒状のケース１０の内部に配置されている。酸素量センサ１９は受け台９ｂに取り付けられているが、ケース１０の内部の任意の位置に設置することができる。ケース１０には排気路２０の一端および他端が接続されている。排気路２０には上流側から順に、真空ポンプ２１、フィルタ２０ａ、切換え弁２０ｂが設けられている。切換え弁２０ｂの操作により、排気路２０はケース１０の内部に還流する循環路、または、ケース１０に還流せずに大気に連通する開放路になる。

ケース１０の中央部に位置する貫通部分（ケース１０の外部）には、上下移動可能なアーム５が上下に延在している。アーム５の先端部にはレーザヘッド３が取り付けられている。アーム５はその上下軸心を中心にして回転可能になっていて、レーザヘッド３もアーム５とともに回転する。このレーザヘッド３は上下に首振り可能になっている。ケース１０の外部に配置されるレーザヘッド３と、ケース１０の内部に配置される成形面１２との間に存在しているケース１０の壁面は、レーザ光Ｌが透過するガラス等のレーザ光透過性材料で形成されている。この実施形態では、この壁面だけがレーザ光透過性材料で形成されているが、ケース１０の少なくともこの壁面がレーザ光透過性材料で形成されていればよく、その他の壁面が金属等のレーザ光非透過性材料で形成されていてもよい。

この洗浄装置１では、真空ポンプ２１を稼働させて排気路２０を通じてケース１０の内部を真空引きして減圧する。これにより、不活性ガスＧを用いることなく、対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にして低酸素状態にする。即ち、この洗浄装置１では、真空ポンプ２１が、酸素量調整部になっている。酸素量センサ１９による検知データに基づいて真空ポンプ２１の稼働を制御することで、対象領域Ｓを安定して必要な低酸素状態にできる。この状態でケース１０の外部からレーザ光Ｌを洗浄対象部に照射して汚れＸを除去する。

この実施形態では、レーザ光Ｌを照射しつつ、排気路２０を通じてケース１０の内部から外部へ吸引換気される。そのため、レーザ光Ｌの照射により除去された汚れＸの成分が排気路２０を通じてケース１０から流出してフィルタ２０ａで回収される。フィルタ２０ａを通過した気体は、汚れＸの成分が概ね除去されて清浄されているので、切換え弁２０ｂの操作によって大気に放出することもできる。或いは清浄された気体を切換え弁２０ｂの操作によって再度、ケース１０の内部に還流させることもできる。

この実施形態では、レーザヘッド３がケース１０の外部に配置されるので、ケース１０の気密性を確保するには有利になる。また、ケース１０の内部から外部へ吸引換気されるので、除去された汚れＸの成分を確実に回収し易くなり、ケース１０の内部に汚れＸの成分が充満することを回避できる。

尚、図６、図１０に例示した洗浄装置１においても、同様にカバー８により覆われた閉空間の内部から外部へ吸引換気をして、除去された汚れＸの成分を排気路２０に設けられたフィルタ２０ａによって回収することもできる。また、図６、図１０に例示した洗浄装置１のように不活性ガスＧを対象領域Ｓに供給する装置においても、レーザヘッド３をケース１０の外部に配置して、ケース１０の気密性を高くすることができる。そして、ケース１０の外部からレーザ光Ｌを洗浄対象部に照射して汚れＸを除去するようにしてもよい。。

図１４に例示する洗浄装置１は、図１２の洗浄装置１に対して排気路２０、フィルタ２０ａ、切換え弁２０ｂ、真空ポンプ２１が省略されていて、代わってケース１０の内部に脱酸素剤２２ａまたは乾燥剤２２ｂの少なくとも一方が配置されている。脱酸素剤２２としては鉄粉等を主成分にした公知のもの、乾燥剤としてはシリカゲル等の公知のものを用いることができる。脱酸素剤２２ａ、乾燥剤２２ｂはできるだけ洗浄対象部の近傍に配置するとよい。

この洗浄装置１では、ケース１０の内部に配置された脱酸素剤２２ａ、乾燥剤２２ｂが、対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量を基準値Ｍ以下にして低酸素状態にする。即ち、この洗浄装置１では、脱酸素剤２２ａ、乾燥剤２２ｂが、酸素量調整部になっている。酸素量センサ１９による検知データに基づいて脱酸素剤２２ａ、乾燥剤２２ｂの少なくとも一方の配置量を調整することで、対象領域Ｓを安定して必要な低酸素状態にできる。この状態でケース１０の外部からレーザ光Ｌを洗浄対象部に照射して汚れＸを除去する。

図１４に例示する洗浄装置１に対して、排気路２０、フィルタ２０ａ、切換え弁２０ｂ、真空ポンプ２１等を設けることもできる。即ち、ケース１０の内部に脱酸素剤２２ａまたは乾燥剤２２ｂの少なくとも一方を配置して、レーザ光Ｌの照射を行って汚れＸを除去しつつ、排気路２０を通じてケース１０の内部から外部へ吸引換気をして、除去された汚れＸの成分を排気路２０に設けられたフィルタ２０ａによって回収することもできる。

また、図１２に例示した洗浄装置１のケース１０の内部に不活性ガスＧを供給する構成にすることもできる。この構成にした場合は、対象領域Ｓに不活性ガスＧを供給するとともに、ケース１０の内部を真空引きして減圧することで、対象領域Ｓの単位体積当りの酸素量が基準値Ｍ以下になる。そして、レーザ光Ｌの照射を行って汚れＸを除去しつつ、排気路２０を通じてケース１０の内部から外部へ吸引換気をして、除去された汚れＸの成分を排気路２０に設けられたフィルタ２０ａによって回収する。フィルタ２０ａを通過して洗浄された空気は排気路２０を通じてケース１０の内部に還流させるとよい。

セクターモールドを表１に示すように条件を３通り（条件１～３）に異ならせて、成形面にレーザ照射をして洗浄した。レーザ照射（Ｙｂ－ＹＡＧレーザ光）はタイヤ加硫用モールドの洗浄に使用されている一般的な照射条件に設定にした。洗浄する際にはレーザ光の照射範囲近傍の単位体積当りの酸素量を測定した。洗浄したそれぞれのセクターモールドを使用して一般的な乗用車用のグリーンタイヤを加硫して、離型時に加硫ゴムが成形面に付着残存して、タイヤにゴム欠損が発生したか否かを確認した。その結果を表１に示す。

条件１では大気下で単純にレーザ照射を行った。条件２では図６、図７に例示したようにセクターモールドをカバーの中の閉空間に配置して、カバーの内部に窒素ガスを供給しながらレーザ照射を行った。条件３では図１２、図１３に例示したようにセクターモールドをケースの中の閉空間に配置し、この閉空間を真空引きをして減圧した状態でレーザ照射を行った。

表１の結果から、レーザ光照射範囲近傍の単位体積当りの酸素量を大気圧下で濃度５％に相当する値程度にして極度の低酸素状態でレーザ照射することで、離型時に加硫ゴムが成形面に付着残存して、タイヤにゴム欠損が生じる不具合を回避するには有効であることが分かる。

１洗浄装置
２レーザ発振器
２ａ光ファイバーケーブル
３レーザヘッド
４アームベース
５アーム
５ａ、５ｂアーム部
６制御部
７酸素量調整部
７ａタンク
７ｂ供給量調整機構
７ｃ供給ノズル
８カバー
９ａ開口部
９ｂ受け台
１０ケース
１１加硫用モールド
１１Ａセクターモールド
１１Ｂサイドモールド
１２成形面
１３溝成形突起
１４サイプ成形突起
１５第１鋳造部
１６第２鋳造部
１７排気穴
１８鋳継ぎ部
１９酸素量センサ
２０排気路
２０ａフィルタ
２０ｂ切換え弁
２１真空ポンプ（酸素量調整部）
２２ａ脱酸素剤（酸素量調整部）
２２ｂ乾燥剤（酸素量調整部）
２３加硫装置
２４加硫ブラダ
Ｌレーザ光
Ｓ対象領域
Ｘ汚れ
ＴＧグリーンタイヤ
Ｔ加硫済みのタイヤ

Claims

ゴム製品を製造する際に使用する加硫用モールドの洗浄対象部にレーザ光を照射することにより、前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する加硫用モールドの洗浄方法において、
前記モールドの母材の主材質がアルミニウムであり、レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する際の仕様で照射して洗浄された前記洗浄対象部に、前記モールドを用いて加硫したゴム製品の離型時に前記ゴム製品を形成している加硫ゴムが付着残存して前記ゴム製品にゴム欠損を生じさせる高さがナノレベルの超微細な突起の発生を抑制できる雰囲気条件として基準値を設定し、
前記レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する仕様で照射する際には必ず、前記洗浄対象部の前記レーザ光が照射されている照射範囲を含む対象領域の単位体積当りの酸素量を、予め設定された前記基準値以下にして前記対象領域を低酸素状態にし、前記基準値が大気圧下で酸素濃度５％に相当する値であることを特徴とする加硫用モールドの洗浄方法。
前記対象領域をカバーまたはケースを用いて閉空間にする請求項１に記載の加硫用モールドの洗浄方法。
前記レーザ光の種類は波長１０３０ｎｍのＹｂ－ＹＡＧレーザ光または波長１０６４ｎｍのＮｄ－ＹＡＧレーザ光であり、前記レーザ光の光源出力は１Ｗ～５ｋＷ、パルス幅は１ｎｓ～５００ｎｓ、パルスエネルギーは１ｍＪ～０．１Ｊ、パルス周波数は１ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、フルエンスは０．５Ｊ／ｍ ² ～４．０Ｊ／ｍ ² 、ビーム径は０．１ｍｍ～３ｍｍである請求項１または２に記載の加硫用モールドの洗浄方法。
前記対象領域に不活性ガスを供給することで、前記対象領域の単位体積当りの酸素量を前記基準値以下にする請求項１～３のいずれかに記載の加硫用モールドの洗浄方法。
前記閉空間を真空引きして減圧することにより、前記対象領域の単位体積当りの酸素量を前記基準値以下にする請求項２に記載の加硫用モールドの洗浄方法。
前記閉空間に脱酸素剤または乾燥剤の少なくとも一方を配置することにより、前記対象領域の単位体積当りの酸素量を前記基準値以下にする請求項２に記載の加硫用モールドの洗浄方法。
前記閉空間の外部から前記洗浄対象部に前記レーザ光を照射する請求項２、５、６のいずれかに記載の加硫用モールドの洗浄方法。
レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をゴム製品を製造する際に使用する加硫用モールドの洗浄対象部に照射するレーザヘッドとを備えたモールドの洗浄装置において、
前記モールドの母材の主材質がアルミニウムであり、
レーザ光を前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する際の仕様で照射して洗浄された前記洗浄対象部に、前記モールドを用いて加硫したゴム製品の離型時に前記ゴム製品を形成している加硫ゴムが付着残存して前記ゴム製品にゴム欠損を生じさせる高さがナノレベルの超微細な突起の発生を抑制できる雰囲気条件として基準値が設定されていて、
前記洗浄対象部の前記レーザ光が照射されている照射範囲を含む対象領域の単位体積当りの酸素量を、予め設定された前記基準値以下にする酸素量調整部を備えて、前記レーザ光が前記洗浄対象部に付着している汚れを除去する仕様で前記洗浄対象部に照射される際には必ず、前記酸素量調整部によって前記対象領域を前記基準値以下の低酸素状態にする設定にされていて、前記基準値が大気圧下で酸素濃度５％に相当する値であることを特徴とする加硫用モールドの洗浄装置。
請求項１～７のいずれかに記載の加硫用モールドの洗浄方法により洗浄された前記加硫用モールドを使用してグリーンタイヤを加硫するタイヤの製造方法。