JP3718588B2 - 成形用エッチング金型の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の樹脂成形（射出成形、反応射出成形、ブロー成形、スタンピング成形、ローテーション成形、スラッシュ成形、真空成形、圧空成形等）やゴム成形（トランスファ成形等）に使用される成形用エッチング金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の樹脂成形用金型１０１の型面１０２を拡大して示し、該型面１０２には皮シボ模様が形成されている。この皮シボ模様は、型面１０２にエッチングにより凹部１０３を形成することにより相対的に縦断面山形状の凸部１０４を形成して構成されている。従来の成形用金型１０１の製造方法（特に皮シボ模様のエッチング方法）を、図７及び図８に従って工程順に説明する。
【０００３】
（１−１）図７（ａ）に示すように、透明樹脂フィルム１１１とその片面に付着された光硬化性のレジスト樹脂１１２Ａとを備えた第一の転写シート１１０の該レジスト樹脂１１２Ａ側を、成形用金型１０１の型面１０２に貼り付ける。このレジスト樹脂１１２Ａは、前記凸部１０４の頂部の横断面に対応する面積を有した非常に細いものである。
【０００４】
図７（ｂ）にジグザグの矢印で示すように、転写シート１１０の上から露光を施すと、透明樹脂フィルム１１１を通過した光により、レジスト樹脂１１２Ａは硬化するとともに型面１０２に強く付着する。続いて、図７（ｃ）に示すように、透明樹脂フィルム１１１を剥がすと、レジスト樹脂１１２Ａは型面１０２に付着したまま奇麗に残る。
【０００５】
（１−２）図７（ｄ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ａ間に露出している型面１０２をエッチング液でエッチングして、凹部１０３を浅く形成することにより、相対的に凸部１０４の頂部を形成する。その後、図７（ｅ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ａを型面１０２から除去する。
【０００６】
（２−１）図８（ａ）に示すように、第二の転写シート（図示略）を使用して上記工程（１−１）を繰り返すことにより、レジスト樹脂１１２Ｂを前記凸部１０４に被せるとともに型面１０２に付着させる。このレジスト樹脂１１２Ｂは、前記凸部１０４の中腹部上部レベルの横断面に対応する面積を有した幅狭のものである。
【０００７】
（２−２）図８（ｂ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ｂ間に露出している型面１０２をエッチング液でエッチングして、凹部１０３をやや深くまで形成することにより、相対的に凸部１０４の中腹部上部レベルを形成する。その後、レジスト樹脂１１２Ｂを型面１０２から除去する（図示略）。
【０００８】
（３−１）図８（ｃ）に示すように、第三の転写シート（図示略）を使用して上記工程（１−１）を繰り返すことにより、レジスト樹脂１１２Ｃを前記凸部１０４に被せるとともに型面１０２に付着させる。このレジスト樹脂１１２Ｃは、前記凸部１０４の中腹部下部レベルの横断面に対応する面積を有した幅広のものである。
【０００９】
（３−２）図８（ｄ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ｃ間に露出している型面１０２をエッチング液でエッチングして、凹部１０３をさらに深くまで形成することにより、相対的に凸部１０４の中腹部下部レベルを形成する。その後、レジスト樹脂１１２Ｃを型面１０２から除去する（図示略）。
【００１０】
（４−１）図８（ｅ）に示すように、第四の転写シート（図示略）を使用して上記工程（１−１）を繰り返すことにより、レジスト樹脂１１２Ｄを前記凸部１０４に被せるとともに型面１０２に付着させる。このレジスト樹脂１１２Ｄは、前記凸部１０４の裾野部の横断面に対応する面積を有した非常に幅広のものである。
【００１１】
（４−２）図８（ｆ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ｄ間に露出している型面１０２をエッチング液でエッチングして、凹部１０３を底部まで形成することにより、相対的に凸部１０４の裾野部を形成する。その後、図８（ｇ）に示すように、レジスト樹脂１１２Ｄを型面１０２から除去すれば、図９の成形用金型１０１が完成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の成形用金型１０１の製造方法には、次のような問題▲１▼▲２▼▲３▼があった。
【００１３】
▲１▼ エッチングには、レジスト樹脂縁の型面を略直角に腐蝕して角張った凹部及び凸部を形成していく性質がある一方、レジスト樹脂が無ければ角張った箇所を優先的に腐蝕して丸めてゆく性質がある。
【００１４】
従来の成形用金型１０１では、凸部１０４を頂部→中腹部→裾野部の順番で形成するため、後工程ほど幅広のレジスト樹脂を付着させる。従って、例えば図８（ｂ）の工程（２−２）でエッチングされた凹部１０３及び凸部１０４の角張った箇所に対し、図８（ｃ）の工程（３−１）でレジスト樹脂１１２Ｃを被せるため、図８（ｄ）に示す工程（３−２）でエッチングする際に、レジスト樹脂１１２Ｃが凹部１０３及び凸部１０４の角張った箇所を保護してそのまま残してしまう。それ以降の工程についても同じである。こうして、図８（ｇ）及び図９に示すように、縦断面山形状の凸部１０４が、階段状に角張った幅広のスロープで形成され、本物の皮シボとはかなり異なる皮シボ模様となってしまう。
【００１５】
図１０は、この成形用金型１０１を使用して射出成形した樹脂成形品１２０を拡大して示すもので、１２１は上記のように角張った幅広のスロープの凸部１０４により形成された凹部であるが、該凹部１２１の幅が本物の皮シボより広めになるとか、凹部１２１と凸部１２２との境界がはっきりせず、皮シボの忠実性に欠けるとかという問題があった。
【００１６】
▲２▼ 上記凸部１０４の階段状に角張ったスロープをなだらかにする方法として、図８（ｇ）のレジスト樹脂を除去した型面１０２の全体を最後に仕上げエッチングし、角張った箇所を丸める方法がある。しかし、この仕上げエッチングで角張った箇所を十分に丸めようとすると、その他の部分も過剰にエッチングしてしまうため、やはり、なまった皮シボ模様となってしまう。このなまりは、図１０の樹脂成形品１２０の表面に、例えば異様なテカリ感として現われる。
【００１７】
▲３▼ 皮シボ模様には、上記凹部１０３及び凸部１０４のみならず、図９に示すような極微小凸部１０５も存在する。図７（ａ）に示すように、第一の転写シート１１０には、この極微小凸部１０５を形成するためのレジスト樹脂１１２Ｐが付着しており、該レジスト樹脂１１２Ｐが上記の工程（１−１）で型面１０２に付着し、工程（１−２）で極微小凸部１０５が形成される。しかし、第二〜第四の転写シート（図示略）には同様のレジスト樹脂が付着していないので、図８（ｂ）（ｄ）（ｆ）に示すように、その後のエッチングで、極微小凸部１０５は角が取れて消失又は小さくなってしまう。すると、図１０の樹脂成形品１２０の極微小凸部１２３も消失又は小さくなってしまい、この点も皮シボの忠実性に欠ける原因であった。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、皮シボ模様、木目模様、その他の各種凹凸模様をエッチングにより形成するに当たり、従来のエッチングの水準を越えた忠実性の高い凹凸模様を形成することができる、新規な成形用エッチング金型の製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、型面にエッチングにより凹部を形成することにより相対的に縦断面山形状の凸部を形成する成形用エッチング金型の製造方法において、次の各手段を採った。
【００２１】
（ＩＩ）型面に凸部の裾野部の横断面に対応する面積の裾野部レジスト樹脂を付着させ、該裾野部レジスト樹脂間に露出している型面をエッチング液でエッチングして裾野部を形成してから、該裾野部レジスト樹脂を型面から除去する、という一連の裾野部形成工程を行ない、
その後、裾野部の上に凸部の中腹部の横断面に対応する面積の中腹部レジスト樹脂を付着させ、該中腹部レジスト樹脂間に露出している該型面をエッチング液でエッチングして中腹部を形成するとともに前記裾野部の角張った箇所を丸めてから、該中腹部レジスト樹脂を該型面から除去する、という一連の中腹部形成工程を行い、
その後、中腹部の上に凸部の頂部の横断面に対応する面積の頂部レジスト樹脂を付着させ、該頂部レジスト樹脂間に露出している該型面をエッチング液でエッチングして頂部を形成するとともに前記中腹部の角張った箇所を丸めてから、該頂部レジスト樹脂を該型面から除去する、という一連の頂部形成工程を行うことにより、
なだらかなスロープをもつ縦断面山形状の凸部を形成する。
【００２２】
上記（ＩＩ）において、中腹部形成工程は、一回でもよいが、凸部の中腹部のレベルを段階的に変えて複数回行うこともできる。
【００２３】
上記（ＩＩ）において、型面への各レジスト樹脂の付着方法は、特に限定されないが、透明樹脂フィルムとその片面に付着された光硬化性のレジスト樹脂とを備えた転写シートの該レジスト樹脂側を型面に貼り付け、該転写シートの上から露光を施して該レジスト樹脂を硬化させるとともに該型面に付着させた後、該透明樹脂フィルムを剥がして該レジスト樹脂を該型面に残すことにより行うことが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車のインストルメントパネルのステアリングカウル部を樹脂で射出成形するための成形用金型に具体化した実施形態例について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は成形用金型１の全体を示している。図５は該金型１の型面２を拡大して示すものであり、該型面２には皮シボ模様が形成されている。この皮シボ模様は、型面２にエッチングにより凹部３を形成することにより相対的に縦断面山形状（頂部が細く裾野部が広い形状）の凸部４を形成して構成されている。凹部３の底部には極微小凸部５も存在する。この成形用金型１の製造方法（特に皮シボ模様のエッチング方法）を、図２〜図４に従って工程順に説明する。
【００２６】
（１）裾野部形成工程
（１−１）図３（ａ）に示すように、第一の転写シート１０Ｄを成形用金型１の型面２に貼り付ける。この転写シート１０Ｄは、透明樹脂フィルム１１とその片面に付着された光硬化性の裾野部レジスト樹脂１２Ｄとを備えたもので、さらに、不使用時には裾野部レジスト樹脂１２Ｄに剥離フィルム１３が添設されている。図２（ａ）は、この転写シート１０Ｄの平面図であり、縦縞線を付した部分が裾野部レジスト樹脂１２Ｄである。この裾野部レジスト樹脂１２Ｄは、前記凸部４の裾野部の横断面に対応する面積を有した非常に幅広のものである。転写シート１０Ｄから剥離フィルム１３を剥がし、図３（ｂ）に示すように、裾野部レジスト樹脂１２Ｄ側を型面２に押し当てれば、裾野部レジスト樹脂１２Ｄの有する粘着性によって容易に貼り付けることができる。
【００２７】
図３（ｂ）にジグザグの矢印で示すように、転写シート１０Ｄの上から露光（本実施形態では紫外線ランプを使用したが、これに限定されない。）を施すと、透明樹脂フィルム１１を通過した光により、裾野部レジスト樹脂１２Ｄは硬化するとともに型面２に強く付着する。続いて、図３（ｃ）に示すように、透明樹脂フィルム１１を剥がすと、裾野部レジスト樹脂１２Ｄは型面２に付着したまま奇麗に残る。
【００２８】
（１−２）図３（ｄ）に示すように、型面２にエッチング液を（本実施形態では塩化第二鉄溶液であるが、これに限定されず、塩化第二銅溶液等でもよい。）を接触させ、裾野部レジスト樹脂１２Ｄ間に露出している型面２をエッチング液でエッチングして、凹部３を浅く形成することにより、相対的に凸部４の裾野部を形成する。エッチング条件は、適宜決定できる。その後、図３（ｅ）に示すように、裾野部レジスト樹脂１２Ｄを溶解、洗浄等の公知の方法で型面２から除去する。
【００２９】
（２）中腹部下部形成工程
（２−１）図２（ｂ）に示す第二の転写シート１０Ｃを使用して、上記工程（１−１）を繰り返すことにより、図４（ａ）に示すように、中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃを型面２の前記凸部４の上に付着させる。この中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃは、前記凸部４の中腹部下部レベルの横断面に対応する面積を有した幅広のものである。
【００３０】
（２−２）図４（ｂ）に示すように、中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃ間に露出している型面２をエッチング液でエッチングして、凹部３をやや深くまで形成することにより、相対的に凸部４の中腹部下部レベルを形成する。その後、中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃを型面２から除去する（図示略）。
【００３１】
（３）中腹部上部形成工程
（３−１）図２（ｃ）に示す第三の転写シート１０Ｂを使用して、上記工程（１−１）を繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように、中腹部上部レジスト樹脂１２Ｂを型面２の前記凸部４の上に付着させる。この中腹部上部レジスト樹脂１２Ｂは、前記凸部４の中腹部上部レベルの横断面に対応する面積を有した幅狭のものである。
【００３２】
（３−２）図４（ｄ）に示すように、中腹部上部レジスト樹脂１２Ｂ間に露出している型面２をエッチング液でエッチングして、凹部３をさらに深くまで形成することにより、相対的に凸部４の中腹部上部レベルを形成する。その後、中腹部上部レジスト樹脂１２Ｂを型面２から除去する（図示略）。
【００３３】
（４）頂部形成工程
（４−１）図２（ｄ）に示す第四の転写シート１０Ａを使用して、上記工程（１−１）を繰り返すことにより、図４（ｅ）に示すように、頂部レジスト樹脂１２Ａを型面２の前記凸部４の上に付着させる。この頂部レジスト樹脂１２Ａは、前記凸部４の頂部の横断面に対応する面積を有した非常に細いものである。また、この転写シート１０Ａには、図５の極微小凸部５を形成するためのレジスト樹脂１２Ｐも付着しており、該レジスト樹脂１２Ｐが本工程で型面２に付着する。
【００３４】
（４−２）図４（ｆ）に示すように、頂部レジスト樹脂１２Ａ間に露出している型面２をエッチング液でエッチングして、凹部３を底部まで形成することにより、相対的に凸部４の頂部を形成する。その後、図４（ｇ）に示すように、頂部レジスト樹脂１２Ａを型面２から除去すれば、図５の成形用金型１が完成する。
【００３５】
以上の成形用金型１の製造方法によれば、次のような作用効果▲１▼▲２▼▲３▼が得られる。
【００３６】
▲１▼ 前記の通り、エッチングには、レジスト樹脂縁の型面を略直角に腐蝕して角張った凹部及び凸部を形成していく性質がある一方、レジスト樹脂が無ければ角張った箇所を優先的に腐蝕して丸めてゆく性質がある。
【００３７】
本実施形態では、成形用金型１の凸部４を裾野部→中腹部→頂部の順番で形成するため、後工程ほど幅狭のレジスト樹脂を付着させる。従って、例えば図３（ｅ）の工程（１−２）で形成された凸部４の上に、図４（ａ）の工程（２−１）で中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃを付着させても、該中腹部下部レジスト樹脂１２Ｃは凸部４の角張った箇所６には被さらない。このため、図４（ｂ）の工程（２−２）でエッチングする際に角張った箇所６が優先的に腐蝕されて丸められる。それ以降の工程についても同じであり、先のエッチングで丸められた箇所６は次のエッチングでさらに丸められる。こうして、図４（ｇ）及び図５に示すように、縦断面山形状の凸部４がなだらかな幅狭のスロープで形成されると、本物の皮シボに近い皮シボ模様となる。
【００３８】
図６は、この成形用金型１を使用して樹脂で射出成形した樹脂成形品（ステアリングカウル部）２０を拡大して示すもので、２１は上記のようになだらかな幅狭のスロープの凸部４により形成された凹部であるが、該凹部２１の幅が本物の皮シボのように狭く、凹部２１と凸部２２との境界がはっきりし、皮シボの忠実性に優れている。
【００３９】
▲２▼ 上記のように、凸部４がなだらかなスロープで形成されるので、図４（ｇ）のレジスト樹脂を除去した型面２の全体を最後に仕上げエッチングする必要はほとんどなく、必要な場合でもわずかに仕上げエッチングすれば足りる。従って、従来のように過剰にエッチングして皮シボ模様をなまらせるおそれがない。よって、図６の樹脂成形品２０の表面には、非常に微細な粗状面までも表現でき、従来のような異様なテカリ感は現わない。
【００４０】
▲３▼ 本実施形態では、最後に使用する第四の転写シート１０Ａに、極微小凸部５を形成するためのレジスト樹脂１２Ｐが付着しており、該レジスト樹脂１２Ｐが上記の工程（４−１）で型面２に付着し、工程（４−２）で極微小凸部５が形成される。従って、従来のようにその後のエッチングで極微小凸部が小さくなまるおそれはなく、図１０の樹脂成形品２０には極微小凸部２３がよく表れるので、この点も本方法が皮シボの忠実性に優れる理由である。
【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【００４２】
（１）前記実施形態では、中腹部形成工程を、中腹部のレベルを段階的に変えて二回行ったが、これを一回にしたり三回以上にしたりすることもできる。また、中腹部形成工程を省き、裾野部形成工程と頂部形成工程とで構成することもできる。
【００４３】
（２）皮シボ模様以外の各種の凹凸模様（例えば、木目模様、波模様等）を表現すること。
【００４４】
（３）射出成形以外の各種の樹脂成形（反応射出成形、ブロー成形、スタンピング成形、ローテーション成形、スラッシュ成形、真空成形、圧空成形等）やゴム成形（トランスファ成形等）に使用される金型に具体化すること。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明に係る成形用エッチング金型の製造方法によれば、皮シボ模様、木目模様、その他の各種凹凸模様をエッチングにより形成するに当たり、従来のエッチングの水準を越えた忠実性の高い凹凸模様を形成することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る成形用金型の全体を示す斜視図である。
【図２】同金型の製造に使用する転写シートの部分平面図である。
【図３】同金型の製造方法を工程順に説明する部分拡大断面図である。
【図４】同金型の製造方法の続きを工程順に説明する部分拡大断面図である。
【図５】同金型の型面の部分拡大斜視図である。
【図６】同金型により射出成形された成形品の部分拡大斜視図である。
【図７】従来の成形用金型の製造方法を工程順に説明する部分拡大断面図である。
【図８】同金型の製造方法の続きを工程順に説明する部分拡大断面図である。
【図９】同金型の型面の部分拡大斜視図である。
【図１０】同金型により射出成形された成形品の部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ 成形用金型
２ 型面
３ 凹部
４ 凸部
５ 極微小凸部
６ 角張った箇所
１０Ａ 第四の転写シート
１０Ｂ 第三の転写シート
１０Ｃ 第二の転写シート
１０Ｄ 第一の転写シート
１１ 透明樹脂フィルム
１２Ａ 頂部レジスト樹脂
１２Ｂ 中腹部上部レジスト樹脂
１２Ｃ 中腹部下部レジスト樹脂
１２Ｄ 裾野部レジスト樹脂
１２Ｐ レジスト樹脂
１３ 剥離フィルム
２０ 樹脂成形品
２１ 凹部
２２ 凸部
２３ 極微小凸部

Claims (3)

1. 型面にエッチングにより凹部を形成することにより相対的に縦断面山形状の凸部を形成する成形用エッチング金型の製造方法において、
   前記型面に前記凸部の裾野部の横断面に対応する面積の裾野部レジスト樹脂を付着させ、該裾野部レジスト樹脂間に露出している型面をエッチング液でエッチングして裾野部を形成してから、該裾野部レジスト樹脂を型面から除去する、という一連の裾野部形成工程を行ない、
   その後、前記裾野部の上に前記凸部の中腹部の横断面に対応する面積の中腹部レジスト樹脂を付着させ、該中腹部レジスト樹脂間に露出している該型面をエッチング液でエッチングして中腹部を形成するとともに前記裾野部の角張った箇所を丸めてから、該中腹部レジスト樹脂を該型面から除去する、という一連の中腹部形成工程を行い、
   その後、前記中腹部の上に前記凸部の頂部の横断面に対応する面積の頂部レジスト樹脂を付着させ、該頂部レジスト樹脂間に露出している該型面をエッチング液でエッチングして頂部を形成するとともに前記中腹部の角張った箇所を丸めてから、該頂部レジスト樹脂を該型面から除去する、という一連の頂部形成工程を行うことにより、
   なだらかなスロープをもつ縦断面山形状の凸部を形成することを特徴とする成形用エッチング金型の製造方法。
2. 前記中腹部形成工程を、前記凸部の中腹部のレベルを段階的に変えて複数回行う請求項１記載の成形用エッチング金型の製造方法。
3. 前記型面への各レジスト樹脂の付着方法は、透明樹脂フィルムとその片面に付着された光硬化性のレジスト樹脂とを備えた転写シートの該レジスト樹脂側を型面に貼り付け、該転写シートの上から露光を施して該レジスト樹脂を硬化させるとともに該型面に付着させた後、該透明樹脂フィルムを剥がして該レジスト樹脂を該型面に残すことにより行う請求項１又は２記載の成形用エッチング金型の製造方法。

Images