CN102312256B - 用于形成图案的多孔电铸壳及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于形成纹路图案的多孔电铸壳及其制造方法。该方法包括以下步骤：在通过在环氧心轴上形成导电薄膜使得该环氧心轴导电；通过利用掩膜在导电薄膜上转移不导电掩模图案；通过电铸在不导电掩模图案的位置产生并生长微孔；以及从环氧心轴脱模具有微孔的电沉积层。通过该公开的方法，能够根据电铸壳的各种弯曲形状，整体或部分地对微孔的直径、形成位置和密度进行简单、经济且有效的控制。因此，在具有预定图案的高质量表皮材料或塑料模塑产品的表面的形成中，当将微孔用作减压抽吸孔或通气口时，可以以这样的方式有效且经济地获得预定图案：其具有规则的位置、规则的方向性、锐利的半径和最小化的形变。

Description

用于形成图案的多孔电铸壳及其制造方法

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于形成图案的多孔电铸壳及其制造方法，更具体地，本发明涉及用于形成图案的多孔电铸壳及其制造方法以使得能经济且有效地制造具有精细纹理的表皮材料或塑料模塑产品，其用于高质量表皮材料的整模造型(one-piece molding)，以通过期望形状的各种图案提供具有精细纹理的特定三维立体合成树脂产品的弯曲表面，从而增强情感品质。

在本发明的用于形成图案的多孔电铸壳的制造方法中，通过使用掩膜(masking film)，根据电铸壳的各种弯曲形状，能够简单、低成本、有效并精确地控制孔的整体和局部形成位置、密度和直径。因此，在具有预定图案的高质量表皮材料(即，表皮板材或膜)或者塑料模塑产品的表面的形成中，通过将孔用作减压抽吸孔或通气口，能够以这样的方式有效地形成预定图案以具有规则的位置、规则的方向性、锐利的半径和减少的形变，这可以实现增加的产率和经济效益。

2.现有技术描述

随着生活标准的改善和工业的发展，消费者最近已表现出将产品的外观所表现出的感官品质(如颜色或纹理)以及产品自身的功能视为重要的购买标准的趋势。

对应于这样的趋势，塑料模塑技术及其设备最近正日益发展。此外，由于车辆制造领域和信息技术(IT)领域所要求成本降低和高附加价值，已经提出了各种模内(in-mold)形成方法和多组分共注方法，并且它们的应用范围已经被快速地扩展。

模内形成方法表示一类形成方法，其中，在将产品模塑的同时，在一个塑模中应用各种技术，例如标记、层压、涂漆、涂装、焊接、表面保护、装饰、组装、转移印刷、激光切割、等离子体加工、喷雾活化或微构型。此外，根据所应用的技术的种类，模内形成方法可以分成模内层压(IML)、模内装饰(IMD)、模内涂装(IMC)、模内转录(IMT)等。

同时，在多组分共注方法中，通过互相组合不同种类或颜色的聚合物模塑材料并利用一种或多种模塑机器和特定的模塑系统，通过单一过程来制造模塑的物品。该方法代表性地包括夹心模塑、重叠模塑等。

上文所述的两种强功能性和高有效性的注射模塑方法并非互相独立的。实际上，在许多情况下，这两种方法互相重合地使用。

在机动车的内部材料的制造中，将高质量表皮材料的整模造型用于各种物品，例如仪表面板或仪表盘、手套箱、控制台、下盖、支柱、门内面板、气囊盖面板等。此外，所述方法的实例可以包括：模内注射压缩形成方法(in-mold injection compression forming method)，其中将热塑性聚烯烃(TPO)膜(约0.7mm)和泡沫层(约3.0mm)用作用于提供纹路图案和柔软感觉的表面装饰层的表皮材料，并将聚丙烯复合材料用作基底，通过机器人将预形成的TPO表皮层安装在塑模内，并作为单一过程同时进行发泡和图案装饰过程及模塑过程；模内修剪层压方法(in-mold trimming lamination method)，其中将进行了激光切割后的表皮材料在塑模内进行修剪，借此省略处理后修剪过程；处理后不期望杂交方法(post-process-unwanted hybridizing method)，其中将热塑性树脂的注射塑模和聚氨酯的反应模塑应用至高档机动车的板材装饰边从而提供优异的柔软接触效果和高耐刮伤性及高UV抗性；地毯表面装饰整体模塑方法，其中对于地毯表皮材料的内部材料，将地毯层压和压缩模塑作为单一过程进行，而不进行地毯表皮材料的预形成加工，从而减少工序的数量；以及多级箝位控制注射压缩模塑方法，其中在表皮材料是泡沫材料的情况下，通过打开塑模将表皮材料置于塑模内，并进行低压模塑，然后将塑模压缩并再次打开以将表皮材料的厚度恢复至其原始厚度。

在本文中，在使用具有诸如天然或人工皮革纹路图案的特定立体图案的表皮材料的模内形成中，由于表皮材料对情感品质具有影响，这已经成为为表皮材料提供预定的立体图案，并将其预形成为预定三维形状的重要问题。这种预形成方法的实例可以包括正型(公型)真空形成方法、负型(母型)真空形成方法、聚氨酯喷雾方法以及涂凝模塑(slush molding)方法。

在本文中，通常的正(公)真空形成方法示于图9中。图9是表示用于将表皮材料预形成为装饰层的常规一般正型真空形成方法的模拟图。在该方法中，使由聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物制成的板材34与形成为具有多个微孔31的多孔环氧塑模30接触，该板材34用预定的纹路图案34a预形成纹理并进行预加热。在本文中，多孔环氧塑模30具有特定的三维立体形状并且由在中心形成了减压抽吸孔33的基础32支撑和固定。通过减压抽吸，将形成了纹路图案的板材34以这样的方式预成形：其能够对应于多孔环氧塑模30的形状。

该方法的优势在于具有高产率和经济效益。然而，由于在预加热中处于软化状态的用纹路图案34a预形成图案的板材34与具有复杂三维形状的多孔环氧塑模30接触，并且被真空抽吸，所以其劣势在于纹路的整体表现精确度(纹路轮廓的锐度)不高，某些局部的轮廓消失，并且纹路的位置和方向发生不规则的变化。

同时，图10是表示用于将表皮材料预形成为装饰层的常规一般负型真空形成方法的模拟图。在该方法中，将包含具有形成有纹路图案的表面20a的电沉积层20以及形成于其中的多个微孔21的多孔电铸壳1’安装于在中心具有减压抽吸孔41的下部塑模40中。然后，将未形成纹路图案的平滑热塑性聚烯烃(TPO)板材35通过预加热软化，与多孔电铸壳1’接触，并在通过上部塑模50进行挤压的同时进行减压抽吸。结果是，向板材提供纹路图案并同时将板材预成形。

因此，由于上述负型真空形成方法通常使用多孔电铸壳1’，所以其优势在于纹路的表现精确度(纹路轮廓的锐度)高，几乎不发生纹路的局部消失，纹路的形变被最小化了，纹路的位置和方向是规则的，并且生产率和经济效益高。因此，该方法被广泛地应用于具有装饰层的表皮材料的制造。

同时，用于通过将聚氨酯喷在塑模的形成有纹路图案的表面然后固化而获得预形成的表皮材料的聚氨酯喷雾方法，以及通过将埋在预定量的热塑性聚氨酯浆(slush)中的塑模加热和旋转并将塑模空腔的正面(内表面)中的熔化的树脂涂装和固化来获得预形成的表皮材料的涂凝塑模方法的优势在于纹路的表现精确度高并且纹路的位置和方向是规则的，但是劣势在于生产率和经济效益低并且降低了塑模的耐久性。

如上文所述，在使用具有诸如纹路图案的特定立体图案的表皮材料的模内成方法中，可以使用上述负型真空形成方法。在下文中将描述要被应用于表皮材料的预成型的多孔电铸壳1’的常规制造方法，特别是多孔镍电铸壳、多孔电铸壳1’及表皮材料的形成方法。

日本专利特许公开HEI 02-225687(公开于1990年9月7日)公开了透气多孔电铸塑模的制造方法，包括以下步骤：将短纤维静电种植在具有心轴表面的银镜导电膜上；形成第一电铸层，其中将短纤维的基础包埋；将第二电铸层堆成层以从短纤维的前端产生并生长通孔；从心轴剥落第一和第二电铸层；以及除去短纤维。该方法要求另外的静电纵列种植设备、根据短纤维的长度控制的两步电铸方法以及通过燃烧和/或溶剂溶解除去短纤维的方法，因此生产率和经济效益低。而且，由于难以在电铸中根据三维形状来局部地控制短纤维纵列的种植密度(壳孔的形成位置)，所以也难以局部地控制电铸壳的孔密度。

此外，日本专利特许公开HEI 7-207485(公开于1995年8月8日)公开了制造透气电铸壳塑模及其电铸壳的方法，其中应用第一电铸涂料并将其干燥，将第二电铸涂料材料以点状进行喷洒，在将涂料材料干燥前，将苯乙烯(或丙烯酸)树脂球体与其附着，进行第一电铸，通过点焊来附着作为形变抑制强化的铜网，通过使暴露的树脂球体的位置与相同类型的球体附着来进行第二电铸，从而增加电铸厚度，并且通过溶剂除去树脂球体。该方法的劣势在于复杂过程导致的低生产率和低经济效益，并且电铸壳上的图案形成基本上是不可能的。

此外，日本专利特许公开2000-301554(公开于2000年10月31日)公开了形成TOP粉末浆的方法，其中将形成电铸塑模的表皮材料进行加热，该电铸塑模形成有皱纹图案和通孔；通过与TPO粉末接触而将形成的表面溶化以形成熔化的膜；通过将膜的后侧减压而将熔化的膜抽吸；通过通孔由溶化的膜吸走并除去空气；然后将熔化的膜冷却并固化，从而消除针孔的产生。如上文所述，这种涂凝模塑方法的优势在于纹路的表现精确度高并且纹路的方向是规则的，但是劣势在于生产率和经济效益低。同时，没有提及电铸塑模中通孔的形成。

此外，日本专利特许公开HEI 6-25885(公开于1994年2月1日)公开了多孔电铸塑模及其制造方法。在该方法中，在具有排出孔的电铸掩模上形成具有多个第一通孔的第一电铸层，在其上附着可燃烧的第一网孔元件，并在其上形成具有与第一通孔联通的第二通孔的第二电铸层，同时通过气体供给装置向第一通孔供给氮气。然后，在将这个过程进行至少一次后，将电铸掩模分离，并将第一网孔元件加热并除去，从而形成与多个通孔互相横向联通的网孔形状的通孔。该方法的劣势还在于复杂过程导致的低生产率和经济效益，并且其不涉及电铸壳中通孔密度的局部控制。

此外，日本专利特许公开HEI 6-33291(公开于1944年2月8日)公开了通过电铸形成塑模的电铸而制造多孔形成塑模的方法，其中添加用于增加电解液的表面张力的表面活性剂以防止气泡容易地分离。这种方法基于常规已知的多孔塑模制造方法，其中镍从导电部分的表面沉积同时在导电部分与绝缘部分之间的界面产生过量的电场，并且产生大量的微氢气泡，然后通过夹带气泡使镍散布并生长，这根据电铸的过程通过气泡的形状形成具有从内到外渐增的直径的小通孔。该方法包括以下步骤：将雾状的低粘性绝缘涂料喷在有机硅负性基质的内表面从而将多微孔形式的涂料附着在其上，然后进行固化；将低粘性导电涂料涂装在整体绝缘涂料的表面，然后进行固化；将涂料转移至作为衬里层的环氧阳性基质，从而获得形成模具，其中导电涂料被完全地涂装在环氧衬里层上，并且在其上形成多个小点形式的绝缘涂料；以及在添加有表面活性剂的电解液中进行电铸。因此，对于释放期间由于绝缘涂料材料的脱离而产生的产品缺陷有很多关注。此外，由于绝缘涂料材料被喷雾等所散布，所以难以控制小通孔的直径和密度。而且，明显的问题是非常难以确定和控制三维形状所导致的局部密度差异。

此外，美国专利5,728,284号(1998年3月17日)公开了制造多孔电铸框架的方法，其中将无孔的电铸框架表面层进行电铸；通过激光、电子束、离子束、放电或钻孔形成具有狭窄和预定直径的小直孔；以及通过电铸从小直孔的末端延伸直径扩大的孔，使得孔的直径甚至不会被长时间的表面摩擦所扩大。该方法的优势在于理论上有可能控制小直孔的直径，但是劣势在于多个小直孔的物理加工是非常复杂、不经济且耗时的，因此实际上是完全无效率的。

此外，日本专利特许公开HEI 11-181588(公开于1999年7月6日)公开了制造多孔电铸框架的方法，其中将金属基底、胶带、离型纸、胶带以及形成针的树脂板顺序地层叠，然后进行激光处理以形成多个环形树脂针；除了树脂针之外，将树脂板剥离；通过使粘合板材与树脂针接触来将树脂针剥离；使具有附着于其上的树脂针的粘合板材与形成有导电层的三维模型接触，从而使树脂针附着至导电层上，除去粘合剂，然后将具有附着于其上的树脂针的导电层进行电铸以形成电铸框架；以及通过加热和焚烧除去树脂针。通过该方法，能够形成直径和位置被精确控制的通孔。然而，该方法的优势在于必须在对应于许多通孔的各自位置上通过激光进行物理针处理。因此，这种方法是复杂、不经济且耗时的，并且在实际应用中存在问题。而且，在形成树脂针、释放剩余的部分、将树脂针转移至模型并剥离胶带的过程中存在树脂针脱离的问题。

发明概述

因此，做出本发明以解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明的第一目的是提供用于形成图案的多孔电铸壳及其制造方法，其中根据电铸壳的各种弯曲形状能够整体地或部分地简单、经济、有效并精确地控制在三维电铸壳上形成的微孔的直径、形成位置及密度。

除了第一目的以外，本发明的第二目的是提供制造形成图案的多孔电铸壳的方法，从而经济且有效地制造具有精制、锐利且精确的纹理的表皮材料，该表皮材料用于高质量表皮材料的整模造型中。

除了第一目的以外，本发明的第三目的是提供经济且有效地制造形成图案的多孔电铸壳的方法，从而在注射模塑产品的表面上有效地表现精制、锐利且精确的纹理。

除了上述目的以外，本发明的第四目的是提供制造形成图案的多孔电铸壳的方法，其中微孔的直径、形成位置和密度能够表现出高的可靠性和恒定性，并且不受操作者的熟练程度的差异的影响。

除了上述目的以外，本发明的第五目的是提供制造多孔电铸壳的方法，其中能够复制在微孔的直径、形成位置和密度方面具有高相似性的多个多孔电铸壳。

本发明的第六目的是提供根据第一至第五目的的制造方法制造的形成图案的多孔电铸壳，特别是形成图案的多孔镍电铸壳。

根据本发明的第一方面，提供了制造用于形成图案的多孔电铸壳的方法，所述方法包括：在环氧心轴的形成有图案的表面上形成导电薄膜，并使得形成有图案的表面导电的导电薄膜形成步骤；通过利用形成有不导电掩模图案的掩膜在导电薄膜上转移不导电掩模图案的掩模图案转移步骤；通过在导电薄膜上电沉积电铸金属，同时在不导电掩模图案的位置产生并生长微孔来形成电沉积层的电铸步骤；以及将具有微孔的电沉积层从环氧心轴脱模的多孔电铸壳脱模步骤。

优选地，掩模图案的转移可以通过湿转移掩膜、负型光掩膜或正型光掩膜进行。

优选地，来自掩膜的掩模图案可以以互相分离的多个点的形式来转移，此外，点可以是互相分离的并且由单位面积的点数所定义的点密度可以是完全均匀的，或者是局部不均匀的。

优选地，在电铸步骤中，可以将高度比环氧心轴的最大高度大20～200mm、优选大100～200mm并且具有形成于其中的多个孔的阻断壁(blocking wall)以箱形置于环氧心轴的前侧/后侧/左侧/右侧和上方，并且可以将其浸没于电铸箱中，从而防止由电铸液的流速所导致的气泡脱离。

优选地，在电铸步骤中，可以在0.5A/dm²至2.5A/dm²的范围内分阶段增加电流，或者可以将电流固定于该范围内的预定值。

优选地，可以至少多次重复进行通过有机硅铸塑的环氧心轴模塑和从环氧心轴的多孔电铸壳的电铸，以形成至少多个具有相同图案和相同形状的多孔电铸壳。

根据本发明的另一方面，提供了通过上述方法制造的用于形成图案的多孔镍电铸壳，其中该多孔镍电铸壳具有多个微孔，其中微孔的前侧开口直径为0.02mm至0.35mm，后侧开口直径为1.20mm至3.50mm，并且以这样的方式形成：微孔是互相分离的，并且由单位面积的微孔数所定义的微孔密度可以是完全均匀的，或者是局部不均匀的。

优选地，至少75％、优选至少90％的微孔的前侧开口直径为0.05mm至0.15mm。

根据本发明，在形成图案的多孔电铸壳的制造方法中，使用具有掩模图案的掩膜，从而根据电铸壳的各种弯曲形状能够整体地或部分地，简单、经济、有效并精确地控制微孔的直径、形成位置和密度。因此，在具有预定图案的高质量表皮材料(即，表皮板材或膜)或塑料模塑产品的表面的形成中，当将微孔用作减压抽吸孔或通气口时，能够以这样的方式有效且经济地获得预定的图案：其具有规则的位置、规则的方向、锐利的半径和最小化的形变。

附图简述

根据下文的详细描述并结合附图，本发明的上述和其它目的、特征及优势会变得更明显，其中：

图1a至1j是顺序地表示本发明的制造用于形成图案的多孔电铸壳的方法的图示；

图2是表示用于本发明的制造方法的掩膜的实例的平面图；

图3是表示环氧板的模拟图，其中该环氧板处于形成有纹路图案并具有形成于其上的电铸导电薄膜的状态；

图4a至4b是放大照片，其示出在根据本发明制造的形成图案的多孔电铸壳上形成的微孔的前侧开口和后侧开口，其中前侧开口和后侧开口分别对应于形成有纹路图案的表面的微孔开口和形成有纹路图案的表面的后表面的另一微孔开口；

图5是表示根据本发明制造的形成图案的多孔电铸壳中形成的微孔的前侧开口直径的分布的图示；

图6a和6b是示例性照片，其分别示出根据本发明制造的形成图案的多孔电铸壳的形成有纹路图案的表面及其后表面；

图7是示出多个微孔的暗室照片，其中将光源置于图6a所示的多孔电铸壳的形成有纹路图案的表面之后，使得允许通过裸眼来观察孔；

图8a和8b是示例性照片，其分别示出使用图6a和6b所示的多孔电铸壳的形成有纹路图案的模内模塑产品的表面纹理；

图9是模拟图，其显示用于预形成作为装饰层的表皮材料的常规一般正型真空模塑方法；以及

图10是模拟图，其显示用于预形成作为装饰层的表皮材料的常规一般负型真空模塑方法。

示例性实施方案详述

在本说明书中，术语“图案”不但由特定表面形状来定义，而且由唤起任何重复或特定的统一想法的其它形状广泛地定义。特别地，术语“纹路图案”由在天然或人工皮革的外表面上实现的任何图案定义。

此外，术语“壳”表示具有三维形状的曲线和突出物的表皮类型塑模，有时候，其含义包括板型二维形状。

此外，术语“用于形成图案的多孔电铸壳”不但由用于以负型真空形成方法预形成表皮材料的塑模来定义，该负型真空形成方法用于制造用于高质量表皮材料的整模造型的表皮材料(一种模内形成方法)；而且由用于各种形成方法的塑模或筛网(screen)广泛地定义，该形成方法例如吹塑、冲压模塑、注射模塑、RIM氨基甲酸乙酯模塑、压缩模塑、注射压缩模塑、多级箝位控制注射压缩模塑、各种模内形成方法、模内夹物注射模塑、树脂珠泡沫模塑以及预形成模塑。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明。

图1a至1j顺序地显示制造本发明的用于形成图案的多孔电铸壳的方法。在下文中将描述这种方法。

首先，图1a示出制造模型的步骤，其中与注射模塑产品的形状和大小有关的全部数据均得自产品开发公司或产品制造公司，将数据进行分析并总结，进行产品的工具设计并基于这些获得模型2。

模型2通常由木材制成，并且按需要可以由合成树脂(例如环氧、化学木材等)或诸如石膏或蜂蜡的其它各种材料制成。通常，将模型2的外表面形成为光滑表面。

以这样的方式来修饰模型2的数据：能够根据产品的形状和大小来实现精确的图案，并且能够基于经验和实验信息来进行约0.1～1.0mm的大小转化。这种数据修饰考虑到模塑产品的容易和精确的图案形成。

此外，选择合适的厚度，从而提供实施所需的耐久性，将产品形状重新设计，并保存获得的数据。由于重新设计的模型2上的修饰数据与生产率直接相关，所以根据操作方向的观点及安装和脱模的角度进行各种总结。

同时，尽管未显示，在例外的情况下，模型2可以由轻金属制成，例如Fe、Cu或其合金；Al或其合金；Sn或其合金；Ni或其合金。在这些情况下，可以将模型2直接形成图案而不经过如下文所述并示于图1b中的皮革包装步骤。在本文中，处理后的表面基于砂纸的粗糙度优选地等于或大于#600，以形成锐利和精确的图案。

如上文所述，在模型2由轻金属制成并且将其表面直接形成图案的情况下，通过已知的照相技术和已知的计算机应用程序，将预定要求的图案，如天然敏感性环境友好图案图像或人工创造的图案，用于创造预定要求的设计，然后将创造的设计与任何用于表达图案的物体组合。通常，制造用于转移模型2的外表面上的预定形成的图案的特征的光掩膜。这对模塑产品上形成的图案质量有明显的影响。

因此，在模型2由轻金属制成的情况下，在确定图案和制造光掩膜后，如上文所述，用正型或负型光致抗蚀剂涂层形成模型2的表面，并用制备的光掩膜附着，然后进行UV照射、显影和蚀刻。通过深度为约5μm至500μm的蚀刻，形成具有突出和凹穴的预定图案。这种蚀刻可以是湿蚀刻或干蚀刻。同时，蚀刻后模型2的表面状态对图案的质量有直接影响，因此，按照要求，可以进行另外的高光泽表面修整步骤或另外的不光滑表面修整步骤，其中所述方法进行至如图1c所示的有机硅铸塑步骤，而不经过如下文所述且如图1b所示的皮革包装步骤。

同时，在模型2由木材、合成树脂、石膏或蜂蜡制成，而不是由轻金属制成的通常情况下，进行如图1b所示的皮革包装步骤。在该步骤中，将得自如图1a所示的步骤的由木材等制成的模型2的外表面用具有诸如特定的天然或人工皮革纹路图案的要实现的图案的皮革3包装，并且检查皮革3的粘合状态、图案方向、构成图案的纹路的形变、纹路的缺陷、缺陷的程度等。

然后，图1c示出用于包装的模型2或形成有图案的轻金属模型2的表面转移的有机硅铸塑制造步骤。在该步骤中，将有机硅树脂应用于形成有图案的外表面，然后进行固化，借此使负型有机硅铸塑4的内表面通过皮革3的形成有图案的表面3a，或通过轻金属模型2的蚀刻的形成有图案的表面而变成形成有图案的表面4a。

通常，有机硅树脂具有高弹性，并且能够在脱模期间进行转移，而不必担心对形成的精细和精确图案的损坏。通常使有机硅树脂层形成约5mm至约20mm的预定厚度，并且通过在室温下放置约24小时至48小时来进行固化。

可以用于上文所述并示于图1c的步骤中的树脂并不限于有机硅。对树脂没有限制，只要其是具有本领域已知的具有类似于有机硅的物理性质的柔软材料。

然后，图1d示出制造环氧心轴5的步骤。在该步骤中，向负型有机硅铸塑4的形成有图案的表面4a(在其上如所示地完成了表面转移)应用作为反应性可固化材料的环氧树脂，并通过在室温下放置约24小时至48小时来进行固化，从而提供具有形成有图案的表面5a的正型环氧心轴5。然后，将其脱模，并检查形成有图案的表面5a的图案。如果存在缝隙或其它小缺陷，则对它们进行整修，并且按要求进行标注(lettering)。

如下文所述地，使用环氧心轴5的优势在于有可能使作为电沉积层的多孔电铸壳的脱模期间图案的形变最小化。

然后，如图1e所示，进行导电薄膜形成步骤，其中通过银镜反应、糊状银漆喷雾(pasty silver lacquer spray)、化学镀膜、电镀等，以不发生针孔或层分离的方式使环氧心轴5的形成有图案的表面5a均匀地形成导电薄膜6，然后进行导电处理。

当导电薄膜6过薄时，不可能提供足够的导电性；另一方面，当其过厚时，则降低在环氧心轴5的形成有图案的表面5a上形成的三维精细图案的忠实性和锐度。因此，导电薄膜6的厚度为约1μm至30μm，并且优选为2μm至10μm，但是本发明并不限于此。厚度可以根据各种参数而变化至某种程度，例如图案的形状和深度、纹路的宽度、电铸壳所要求的物理性质、膜的用途等。

然后，进行图1f所示的掩膜附着步骤，其中在导电薄膜6上附着掩膜7。

如下文所述，掩膜7上的掩模图案7a对应于电铸壳上的微孔形成位置，因此被设计为考虑各种条件，例如环氧心轴5的三维形状性质、形成有图案的表面5a的图案性质、电铸壳的物理性质、构成注射模塑产品的模塑树脂的物理性质或其表面装饰材料、模塑温度等。

掩膜7最简单的实例示于图2中。在所示的掩膜7中，掩模图案7a为不导电油墨的点的形式，其中点相等距离地互相分离，并且形成的单位面积点数(密度)整体上是均匀的。点图案7a的直径为0.2mm至0.45mm，优选为0.3mm至0.35mm。此外，点图案7a之间的间隔为3.5mm至10mm，优选为5mm至10mm，但是本发明并不限于此。

如果点图案7a的大小小于约0.2mm，则其很可能不能在位置上生长成为微通孔并且可以通过电铸而包埋在电铸金属中。另一方面，如果点图案7a的大小大于约0.45mm，则微通孔的开口直径可以在电铸期间被过度扩大，这使得通过使用电铸壳的真空形成可以用裸眼看到模塑产品的外表面上的通气口标志。

此外，当点图案7a之间的间隔小于约3.5mm时，则气泡很有可能在电铸期间通过生长而互相粘在一起。因此，在某些情况下，这种间隔不是优选的。另一方面，当间隔大于约10mm时，微孔的分布(密度)被过度地减小，这会显著减少通过电铸壳实现的真空模塑效果。因此，这样的间隔也不是优选的。

然而，在某些例外的情况下，点图案7a之间的间隔可以为约小于3.5mm。这使得通过电铸生长的气泡互相粘在一起，从而提供哑铃形或珠形的微孔设计。

因此，上文所述的图案7a的分布仅是示例性的。优选地，考虑到三维注射模塑产品的外表面，局部地调整图案密度和/或点直径。例如，在较平的部分，单位面积的图案数目可以较少，而在深度弯曲的部分，单位面积的数目可以较大。

此外，点图案7a的点厚度是可选的，但是通常为约3μm至50μm，优选为约5μm至25μm。

同时，作为可以用于本发明制造方法的掩膜7，可以使用湿转移膜和负型或正型光掩膜中的任何一种。特别地，在复杂的三维形状的情况下，湿转移膜对于转移效率的观点而言可以是优选的，但是本发明并不限于此。

图1g示出不导电掩模(油墨)图案7a的转移步骤。在本文中，如果掩膜7是湿转移膜，则通过水溶解来除去诸如聚乙烯醇(PVA)的水溶性基底以转移不导电掩模图案7a，而如果掩膜7是光掩膜，则通过UV照射和显影来转移不导电掩模图案7a。

在本文中，在电铸期间，将导电薄膜6用电铸金属来电沉积，而将不导电掩模图案7a的部分不用电铸金属来电沉积。

图1h示出掩盖未形成图案的侧表面和下表面的步骤，使得电铸金属未在电铸期间被电沉积。附图标记8表示掩盖部分。

然后，图1i示出电铸步骤。如所示的，将已经进行了导电和不导电转移过程并且具有掩盖的侧表面和掩盖的下表面的环氧心轴5的导电薄膜6连接至电气装置的负极，将金属电极9连接至正极。将它们放置在含有电铸液13的电铸池12中，然后通过应用DC来进行电铸(电沉积)镀层。然后，金属离子移动通过电铸液13，并且电沉积在具有导电性的环氧心轴5的导电薄膜6上，从而形成金属电沉积层(即，如图1j所示的用于形成图案的多孔电铸壳1)。

通常，最广泛地将Ni用作可以用于电铸的金属电极9。然而，金属电极9可以由铜、黄铜等制成。此外，尽管在实例中，在右侧只示出了一个金属电极9，但是可以在左侧和右侧都提供多个金属电极，或者在可以前侧、后侧、左侧及右侧提供多个金属电极。

同时，在镍电铸壳的情况下，电铸液13可以包含常规的氨基磺酸镍和硼酸作为主要组分，并且按需要还可以包含氯化镍或月桂基硫酸钠作为表面活性剂。

优选地，在放宽条件下而不是在通常条件下进行镍电铸以形成微孔，因为这样的放宽条件的优势在于控制气泡的生长和防止气泡的脱离。特别地，将镍从导电薄膜6的表面沉淀，同时在与不导电图案7a的界面中产生过量的电场，从而产生大量的微氢气泡。由于气泡被夹带，所以气泡变得更大并生长至某种程度。然后，根据电铸的进展，通过气泡的形状形成具有朝外渐增直径的微通孔(参见图1j中的附图标记21)。

因此，根据本发明制造方法，在放宽条件下，例如，电流从0.5A/dm²至2.5A/dm²逐步渐增，或者在固定条件下，可以使电流的突然变化所导致的镍电沉积层的物理性质的变化最小化，还可以获得稳定的微穿通形状。

然而，这样的条件并不是绝对的，而是选择性的。因此，根据各种条件的变化，例如三维形状性质和电铸壳的厚度、图案性质、构成注射模塑产品或其表皮材料的模塑树脂的物理化学性质等，来合适地选择及确定这些条件。

此外，根据本发明的制造方法，优选地将由不可电沉积的刚性树脂(例如酚和甲醛的缩合树脂，如Bakelite(商品名))制成的具有多个孔11的阻断壁10以箱形置于要电沉积的环氧心轴5的上部和前侧/后侧/左侧/右侧部分，从而防止由于电铸液的流速所导致的气泡脱离。这有助于令人满意地产生和生长上述微通孔。

阻断壁10的高度优选比环氧心轴5的最大高度大20～200mm。此外，在阻断壁10中形成的孔11的直径以这样的方式从中心向外渐增：通过均匀的电沉积能够保证电铸壳的均匀厚度。

然后，图1j示出从环氧心轴5脱模的、用于形成负型图案的多孔电铸壳1的模拟横截面图示。从该图中能够看到，包含在上述电铸步骤中电沉积在环氧心轴5的导电薄膜6上的电沉积层20的用于形成图案的多孔电铸壳1具有形成于其中的多个微孔21。

电沉积层20具有作为形成有图案的表面的前表面(即，内表面)20a，和后表面(即，外表面)20b，并且具有源自上述掩膜7的掩模图案7a的微孔21。

随着电铸期间氢气泡在掩模图案7a上的产生、附着、生长和发展，由未沉积在气泡区域的电铸金属形成微孔21。因此，其是具有很小直径的前侧开口21a和相对很大直径的后侧开口21b的杯形。

这样的形状是重要的，因为其允许在模塑的产品或装饰性表皮材料的预形成期间有效地发生通气或抽吸，并且还防止诸如模塑树脂、粉尘等的外来物质堵塞微孔21。

微孔21的前侧开口21a的直径为0.02～0.35mm，优选为0.05～0.15mm，但是本发明并不限于此；而后侧开口21b的直径为1.20～3.50mm，优选为1.50～3.20mm，但是本发明并不限于此。

微孔21互相分离，并且可以以这样的方式形成：微孔21的密度(即，单位面积的微孔数)能够是完全均匀的，或者是局部不均匀的。此外，微孔21的直径可以根据用于形成图案的电铸壳1的形态特征而局部不同。

同时，构成用于形成图案的电铸壳1的电沉积层20的厚度通常为0.15mm至15mm，但是可以根据各种参数在更大范围内确定，所述参数例如三维形状和图案性质、电铸壳的用途所要求的物理性质、构成注射模塑产品或其表皮材料的模塑树脂的物理化学性质、模塑温度等。

在放大中，尽管未显示，掩模图案7a和导电薄膜6存在于从环氧心轴5脱模的多孔电铸壳1的前表面(内表面)。因此，例如，通过利用过氧化氢与氨水的混合液体来除去诸如银镜膜的导电薄膜6，并且使掩模图案7a进行燃烧除去或溶剂除去。然后进行光泽控制。按需要，可以合适地进行多孔电铸壳1的后表面(外表面)上的清理、残留部分的切割、研磨、光泽处理、砂磨等。

当用于形成图案的多孔电铸壳1由镍制成时，其特征实际上与纯镍的物理性质相同，并具体地描述如下：

厚度：等于或小于5mm(可选)；密度：8.908g/cm³；熔点：1455℃；热膨胀系数(25℃)：13.4μm/(m·K)；以及导热率(300K)：90.9W(m·K)。

在本发明的制造方法中，如上文所述，当要产生并生长为微孔21的不导电图案7a在导电薄膜6上形成时，使用具有预控制图案7a的掩膜7。因此，可以根据多孔电铸壳1的各种弯曲形状，有可能简单、经济且有效地对要在三维形状的多孔电铸壳1中形成的微孔21的直径、形成位置和密度整体或部分地进行精确控制，此外，微孔的直径、形成位置和密度能够表现出高可靠性和恒定性，而没有操作者的熟练程度的差异和其它变数。换言之，通过由本发明的制造方法获得的多孔电铸壳1，可以有效地为要应用于高质量表皮材料的整模造型的表皮材料或塑料模塑产品的外表面提供高精密、锐利和精确的纹理。

此外，在上述用于形成图案的多孔电铸壳1的制造方法中，如图1a至1j所示，如果要求批量生产多个完全相同的多孔电铸壳1，则可以重复“有机硅铸塑-环氧心轴-电铸-多孔电铸壳”的单位过程以获得多个复本。从这样的多个重复的多孔电铸壳，能够批量生产所要求的注射模塑产品或装饰表皮材料。

由于已经描述了图2所示的掩膜7，所以将省略其额外的描述。同时，图3是处于这样的状态的环氧板5的模拟图示：该环氧板5具有带有纹路图案的形成有图案的表面5a以及形成于其上的电铸导电薄膜6。

在图3中，如上文所述，导电薄膜6的厚度为约1μm至30μm，从而在环氧板5的形成有图案的表面5a上形成的三维微图案的忠实性或锐度不会降低。此外，与掩盖部分8一起形成了未形成电沉积层的下表面和侧表面的下部。

图4a和4b是60倍放大图像，其分别示出微孔(参见图1j中的附图标记21)的前侧开口(参见图1j中的附图标记21a)和后侧开口(参见图1j中的附图标记21b)，其中微孔形成于通过本发明的制造方法获得的用于形成图案的多孔(镍)电铸壳的形成有纹路图案的表面20上。

图5示出微孔的前侧开口(参见图1j和5a中的附图标记21a)的表面直径分布，其中在160个微孔中，约149个微孔的前侧开口直径在0.15mm至0.05mm的目标范围内。能够看到，可以将93％或更多微孔置于要求的范围内。

图6a和6b是透视照片，其分别示出根据本发明制造的，用于在机动车内部材料中形成图案的多孔(镍)电铸壳1的形成有纹路图案的表面20a及其后表面20b。此外，能够从图7a清楚地看到纹路图案类似于皮革。

图7是示出多个微孔的暗室照片，其中将光源置于图6a所示的用于形成图案的多孔(镍)电铸壳1的形成有纹路图案的表面20a的后面，并且用裸眼从下表面侧观察孔。从图7可以直接看到多个微孔21。

然后，图8a和8b是示例性照片，其分别示出图6a和6b所示的形成有表面装饰纹路图案的模内塑料模塑产品上实现的表面纹理，该纹理是通过用于形成图案的多孔(镍)电铸壳1获得的。

在下文中，将参照实施例更详细地描述本发明。然而，这些实施例仅作为示例而不意图限制本发明。

实施例1至4：多孔镍电铸测试片的制造

为了制造具有形成有纹路图案的表面的模塑产品，制备如图4所示的具有纹路图案的12个环氧板型测试片。如下文所述，每一测试片被制造成大小为100mm×100mm×25mm(厚度)，并且根据图5所示的方法来制造用于形成图案的多孔镍电铸壳。

通过银镜反应使环氧板型测试片的形成有纹路图案的表面变得导电。

在银镜的表面，使图2所示的掩膜(板材)附着并以如表1所示的不同点大小进行转移。点图案转移后，在上方和前侧/后侧/左侧/右侧提供具有形成于其中的多个孔的箱型Bakelite阻断壁(参见图1i中的附图标记10)，该阻断壁的高度比测试片的上表面高25mm，以减少电铸表面的流速。

然后，在电铸池中，进行镍电铸。

在电铸中，初始阶段的电流为0.6A/dm²，然后增加至1.5A/dm²。

电铸液含有400～450g/l的氨基磺酸镍和20～35g/l的硼酸，并且pH值为3.5～4.5。

表1

实施例5至9：多孔镍电铸测试片的制造

在以下条件下进行电铸：初始阶段的电流为0.6A/dm²，随后增加至1A/dm²，然后增加至1.5A/dm²。

同时，在环氧板的银镜表面上，以如表2所示的不同点大小将湿转移型掩膜进行转移。

除了包含450～500g/l的氨基磺酸以外，电镀溶液的条件与实施例1至4相同。

表2

实施例10：多孔镍电铸测试片的制造

在以下条件下进行电铸：固定电流为1.5A/dm²，湿转移掩膜的点厚度为12μm至15μm。其它条件与表2所列的那些条件相同。

表3

	湿转移掩膜的点直径(mm)	温度	点厚度
				实施例10	Φ0.45	30～32℃	12～17μm

实施例11和12：多孔镍电铸测试片的制造

在2A/dm²的固定电流下进行电铸。其它条件与表2所列的那些条件相同。

表4

	湿转移掩膜的点直径(mm)	温度	点厚度
				实施例11	Φ0.35	30～32℃	12～17μm
实施例12	Φ0.35	40～42℃

测试实施例1和2：测试片中微孔的前侧开口直径和后侧开口直径的测试

对于在实施例1至12中获得的每个多孔镍电铸测试片上形成的微孔，分别测量了前侧(形成有纹路图案)开口直径和后侧开口直径。结果示于表5和6中。

此外，计算了微孔的形成比率并示于表6中。

表5

表6

实施例	掩膜的点直径(mm)	微孔的形成比率	后侧开口直径(mm)
				实施例5	Φ0.3	23％	1.53～1.72
实施例6	Φ0.35	38％	1.61～1.78
				实施例7	Φ0.4	36％	1.44～2.08
实施例8	Φ0.5	72％	1.56～1.92
				实施例9	Φ0.55	90％	1.59～1.78
实施例10	Φ0.45	58％	2.40～2.50
				实施例11	Φ0.35	78％	1.91～3.11
实施例12	Φ0.35	80％	1.78～2.07

如表5所示，作为从实施例1至12获得的多孔镍电铸测试片中微孔的前侧开口直径的测试结果，能够看到当掩膜的点直径为0.3mm至0.35mm时，获得最优选的开口直径。

同时确定，从实施例1至4获得的测试片具有低微孔形成比率，其中从掩膜转移的点没有生长并发展成微孔。此外，从表6能够看到，从实施例11和12获得的测试片能够实现微孔直径和微孔形成比率的最优选效果。

因此，根据本发明的制造方法，可以简单并容易地实现对微孔的直径和分布的精确控制。

尽管参照实施例和测试实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，各种修饰、增加和取代是可能的，而不偏离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神。

Claims (16)

1.制造用于形成图案的多孔电铸壳的方法，所述方法包括下列步骤：

在环氧心轴的形成有图案的表面上形成导电薄膜，并使得所述环氧心轴的所述形成有图案的表面导电；

提供湿转移掩膜，所述湿转移掩膜带有形成一个不导电掩模图案的相互分离的多个不导电油墨点，其中所述不导电油墨点的直径为0.2mm至0.45mm，并且所述不导电油墨点之间的间隔为3.5mm至10mm；

通过利用所述湿转移掩膜，把所述不导电掩模图案的所述相互分离的多个不导电油墨点转移到所述导电薄膜上；

通过在所述导电薄膜上电沉积电铸金属而形成电沉积层，同时在所述不导电掩模图案的位置产生并生长微孔；以及

将具有所述微孔的所述电沉积层从所述环氧心轴脱模。

2.如权利要求1所述的方法，其中以这样的方式来转移所述掩模图案：所述不导电油墨点互相分离并且由单位面积的点数所定义的点密度是完全均匀的，或者是局部不均匀的。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述不导电油墨点的厚度为5μm至25μm。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述环氧心轴的形成有图案的表面被形成为皮革的纹路图案。

5.如权利要求1的所述的方法，其中通过银镜反应、糊状银漆喷雾、化学镀膜或电镀来形成所述导电薄膜。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述电沉积层由镍或铜制成。

7.如权利要求1所述的方法，其中在所述电铸步骤中，将高度比所述环氧心轴的最大高度大20～200mm并且具有形成于其中的多个孔的阻断壁以箱形置于所述环氧心轴的前侧/后侧/左侧/右侧和上方，从而防止由电铸液流速所导致的气泡脱离。

8.如权利要求1所述的方法，其中以这样的方式形成作为所述电沉积层的所述多孔电铸壳的所述微孔：前侧开口直径为0.02mm至0.35mm，并且后侧开口直径为1.20mm至3.50mm。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述多孔电铸壳的厚度为0.15mm至15mm。

10.如权利要求1所述的方法，其中在所述多孔电铸壳脱模步骤后，还进行导电薄膜和掩模图案的除去步骤。

11.如权利要求1所述的方法，其中从有机硅铸塑模塑所述环氧心轴。

12.如权利要求11所述的方法，其中从皮革包装模型或形成图案的轻金属模型模塑所述有机硅铸塑。

13.如权利要求1所述的方法，其中在所述多孔电铸壳脱模步骤后，进行所述多孔电铸壳的外表面上的清理、残留部分的切割、研磨、光泽或不光滑处理或砂磨。

14.如权利要求11所述的方法，其中将通过所述有机硅铸塑的环氧心轴模塑和来自所述环氧心轴的多孔电铸壳的电铸重复多次以形成多个具有相同图案和相同形状的多孔电铸壳。

15.通过如权利要求1所述的方法制造的用于形成图案的多孔镍电铸壳，其中所述多孔镍电铸壳具有多个微孔，其中所述微孔的前侧开口直径为0.02mm至0.35mm，后侧开口直径为1.20mm至3.50mm，并且所述微孔以这样的方式形成：所述微孔互相分离并且由单位面积的微孔数定义的微孔密度是完全均匀的，或者是局部不均匀的。

16.如权利要求15所述的多孔镍电铸壳，其中至少75%的微孔的前侧开口直径为0.05mm至0.15mm。

Images