JPH0156156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、虹模様が生じるような微細な凹凸模
様が内面に形成された電鋳金型の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 電鋳金型は、母型の表面に形成された模様の再
現性が良好なため、精密な写実性が要求される各
種の成形用金型として利用されている。

通常、母型として合成樹脂やガラス等の非金属
材又は金属材が使用されるが、非金属材によつて
製作された母型を用いる場合、電鋳金型は次のよ
うにして製造されている。

すなわち、母型表面に導電膜を形成し、該導電
膜に電鋳層を一体的に形成した後、母型から導電
膜および該導電膜に一体的に形成された電鋳層を
取外すことにより所期の電鋳金型が製造されてい
る。

近年、レーザー加工技術の進歩に伴つて、サブ
ミクロンオーダーの凹凸模様が板状原型にレーザ
ーカツテイングされた平板状母型が製作されるに
及んで、光デイスク成形用の精密電鋳金型の製造
が可能となつた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、レーザーカツテイングを行うに
は相当高価な設備を必要とし、母型表面の模様の
形成に容易に適用できるという訳にはいかない。

また、レーザーカツテイングは、実用的には平
面に対する模様の形成に止まり、曲面への適用は
技術的にほとんど不可能な状況にある。

母型の表面に虹模様等の微細な凹凸模様が容易
に形成することができれば、通常の電鋳金型の製
造手段で、かかる模様を忠実に写し取つた成形金
型を製造することができ、従来にない美的模様を
一般の成形品に付与できることになり、成形品の
経済的価値を著しく向上させることができる。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、
電鋳金型の製造において、母型表面にその形状を
問わず、微細な凹凸模様を容易に形成することが
できる手段を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために講じられた本発明の
手段の特徴とするところは、合成樹脂で形成され
た原型に、微細な凹凸模様が形成された合成樹脂
フイルムを加熱して加圧し、原型表面に前記フイ
ルムの凹凸模様をエンボス加工して母型を製作し
た点にある。

（作用） 微細な凹凸模様が形成された合成樹脂フイルム
は、加熱されて、合成樹脂で形成された原型に加
圧されるので、前記フイルムは原型の表面形状に
沿うと共に原形表面層を軟化させ、フイルムの凹
凸模様を軟化した原形表面層にエンボス加工する
ことができる。

（実施例） 以下、円筒状キヤツプの外表面成形用の電鋳金
型の製造実施例について説明する。

第１図は、本実施例に係る電鋳金型の母型１ａ
を示しており、その上面並びに外周面に微細な凹
凸模様２によつて構成された菱形模様３ａ，３ｂ
が形成されている。

前記母型１は、第２図１，２に示した円筒状の
原型４の上面並びに外周面に前記菱形模様３ａ，
３ｂが形成されたものである。

前記原型４は、合成樹脂で形成されており、好
適な合成樹脂として、ABS樹脂、AS樹脂、PS樹
脂等の非結晶性の合成樹脂を例示できる。これら
の樹脂は、PPやPEのような結晶性樹脂に比べて
凝固収縮が少なく、寸法精度が良好だからであ
る。

原型４の上面は曲率半径の大きな球面形状とな
つており、上面と外周面との角部も丸味をもつた
曲面で形成されている。この様な原型４は、通常
の手段、例えば機械加工や成形加工によつて容易
に成形される。

かかる原形４の上面および外周面を構成する曲
面に、前記菱形模様３ａ，３ｂを形成するには、
第３図に示したように、微細な凹凸模様２′が形
成された合成樹脂製のプリズムフイルム５を加熱
すると共に原型４の表面に加圧することによつ
て、原型４の表面がエンボス加工される。

前記プリズムフイルム５は、厚さが数10μｍの
合成樹脂フイルムの表面に、虹模様が見えるよう
なプリズム効果を有する微細な凹凸模様２′が形
成されたものである。フイルムを形成する合成樹
脂としては、例えばPET（ポリエチレンテレフタ
レート）のような耐熱性の良好なものが好適であ
り、通常、原型４の材質よりも耐熱性の優れたも
のを選択する。プリズム効果は、深さ1μｍ以下
の凹部を数μｍの間隔で形成すれば容易に得られ
る。

尚、このようなプリズムフイルムは、光デイス
クと同様のプロセスで製造され、種々の微細の凹
凸模様が形成されたフイルムが市場に供給されて
おり、容易に入手することができる。

原型４の上面に微細な凹凸模様２で構成された
菱形模様３ａを形成するには、第４図１に示した
ホツトスタンパ６ａを前記プリズムフイルム５を
介して原型４の上面に押し付ければよい。この
際、プリズムフイルム５の凹凸模様面を原型４の
表面側にすることは勿論である。

ホツトスタンパ６ａは、熱板７に菱形のゴム型
９ａが貼着されており、ゴム型９ａのゴム硬度お
よび肉厚を適宜選択することにより、任意曲面に
対して適用可能となる。通常、ゴム硬度は60〜90
度の間に設定すれば充分である。

ホツトスタンパ６ａの加熱、加圧条件は、原型
４やプリズムフイルム５の種類により適宜決定さ
れるが、プリズムフイルム５が曲面に沿い、かつ
加熱されたプリズムフイルム５の加圧によつて原
型４表面が軟化するような条件を選定する。通
常、原型材質としてABS樹脂を用い、プリズム
フイルムとしてPETフイルムを用いた場合、加
熱温度は180〜240℃、加圧時間は0.5〜1.5秒とさ
れる。

ホツトスタンパ６ａをプリズムフイルム５を介
して原型４に押し付けると、プリズムフイルム５
は変形可能な状態とされるので、原型４の表面を
構成する曲面に沿つて変形すると共に、原型４の
表面を軟化させ、フイルムに形成された微細な凹
凸模様２′を、軟化した原型４の表面層にエンボ
ス加工することができる。

第４図２のローラ状ホツトスタンパ６ｂは、原
型４の外周面に菱形模様３ｂを形成するためのも
のであり、熱ローラ８の外周面に菱形のゴム型９
ｂが適宜数貼着されている。ゴム型９ｂの硬度、
厚さは、同図１の場合と同様に考えることができ
る。

原型４の外周面に微細な凹凸模様で構成された
菱形模様３ｂを形成するには、原型４を回転治具
にセツトし、ローラ状ホツトスタンパ６ｂを回転
させながら、プリズムフイルム５を介して、原型
４の外周面をゴム型９ｂに押し付ければよい。

以上の説明は、原型４の表面に微細な凹凸模様
２で構成された菱形模様３ａ，３ｂを形成する場
合について述べたが、ホツトスタンパ６ａ，６ｂ
に貼着されるゴム型９ａ，９ｂの形状を適宜選択
することによつて任意の模様を形成することがで
きる。また、ホツトスタンパ９ａ，９ｂの加圧面
の全面に板状ゴム型を設けることにより、原型４
の全表面にプリズムフイルム５の微細な凹凸模様
２′をエンボス加工することができる。この場合、
特に、ゴム型の弾性変形によつて、上面と外周面
との角部曲面も容易に凹凸模様がエンボス加工さ
れる。尚、ゴム型は図示の例ようにそれ自体を模
様形状とする必要はなく、通常のゴム印のよう
に、基板上に模様部を凸設させるようにしてもよ
い。

また、第５図に示すように、微細な凹凸模様２
の上に任意の模様（図示例ではＨ文字）を印刷し
て、微細な凹凸模様２を背景として任意の印刷模
様１０を浮び上がらせた母型１ｂを容易に製作す
ることができる。

以上のようにして製作された母型は、その外周
面に導電膜が形成される。該導電膜は、真空蒸
着、スパツタ、イオンプレーテイング、無電解メ
ツキ、銀鏡反応等によつて形成され、その膜厚
は、0.1〜10μｍ程度である。導電膜の材質は、通
常後述する電鋳層と同材質のものが選定される。

導電膜の形成後、すみやかに電解メツキ治具に
取り付けて電鋳を開始し、導電膜に電鋳層を一体
的に形成する。電鋳層の厚さは、５〜15mm程度で
よい。電鋳層を形成する金属としては、通常の電
鋳に用いられるものが適用でき、例えば、Ni、
Crが硬度、防食性に優れて好ましいが、用途に
よつてはCu、Feでも使用可能である。

電鋳完了後、母型から導電膜および導電膜に一
体的に形成された電鋳層を取外し、外形を加工し
て電鋳金型を得る。

通常、電鋳金型は保持金枠に嵌着された後、成
形金型に装着され、樹脂成形に供される。

叙上の説明は、円筒状キヤツプの外表面成形用
の電鋳金型の製造実施例について述べたが、内表
面成形用の電鋳金型も同様にして製造することが
できる。すなわち、原型の凹部内面に微細な凹凸
模様をプリズムフイルムによつて形成して母型を
製作し、微細な凹凸模様が形成された母型の凹部
内表面に導電膜を形成した後、該導電膜に電鋳層
を形成すればよい。この際、原型の凹部内面は、
球面のような三次元曲面で形成してもよいことは
勿論である。尚、成形品の内表面に微細な凹凸模
様が成形される場合、通常、成形品は透明乃至半
透明樹脂によつて成形される。

次に、第５図に示した母型１ｂを用いた電鋳金
型の具体的な製造実施例について説明する。

(1) 第２図に示す、直径42mmのABS製原型４を
準備し、該原型４の上面に第４図１のホツトス
タンパ６ａを、PET製のプリズムフイルム５
を介して、210℃、0.8秒の条件で押し付け、微
細な凹凸模様２で構成された菱形模様３ａをエ
ンボス加工した。この際、ホツトスタンパ６ａ
に設けられたゴム型９ａは、厚さ５mm、硬度80
のシリコンゴム板で形成した。

(2) 次に、原型４の凹部を回転治具に固定してロ
ーラ状ホツトスタンパ６ｂを回転させながら、
プリズムフイルム５を介して、原型４外周面を
ゴム型９ｂに押し付けてエンボス加工した。ホ
ツトスタンパ６ｂの加工条件は、200℃で１周
4.2秒で行つた。

(3) エンボス加工された原型の上面に、Ｈ文字形
状の印刷模様１０をスクリーン印刷して、母型
１ｂを製作した。

(4) 印刷面が乾燥した後、電鋳治具となる銅板に
母型１ｂをエポキシ樹脂接着剤によつて接着し
た。

(5) 次に、電鋳治具に接着された母型表面に無電
解Niメツキを施し、0.2〜0.3μｍの導電膜を形
成した。無電解メツキの実施要領は下記の通り
である。

脱脂処理 アセトン：水＝１：４の脱脂液に浸漬して
約１分間超音波洗浄し、その後水で洗浄し
た。

センシタイジング処理 脱脂洗浄後、表面に還元力の強い錫イオン
を吸着させるため、下記の処理液に30℃で４
分間浸漬した。

＜処理液＞ 塩化第１錫 40ｇ／ 35％塩酸 35／ 蒸留水 残部 アクチベイテイング処理 センシタイジング処理後、水洗し、無電解
メツキの触媒となる金属を吸着させるため、
下記の処理液に35℃で４分間浸漬した。

＜処理液＞ 塩化パラジウム 0.3ｇ／ 35％塩酸 ２ml／ 蒸留水 残部 無電解メツキ処理 アクチベイデイング処理後、水洗を行うこ
となくPH９に調整したアンモニアアルカリ性
無電解Niメツキ浴に45℃で約1.5分間浸漬し、
後述する電鋳時の通電に耐えるように、0.2
〜0.3μｍのNi導電膜を作成した。

＜無電解Niメツキ浴＞ 硫酸ニツケル 20ｇ／ クエン酸ナトリウム 30ｇ／ 次亜リン酸ナトリウム 15ｇ／ 塩化アンモニウム 30ｇ／ 蒸留水 残部 (6) 電鋳を行う必要のない電鋳治具表面を絶縁テ
ープやエポキシ樹脂接着剤その他通常のマスキ
ング剤でマスキングを行つた後、Ni電解メツ
キによつて電鋳を行つた。電鋳の要領は下記の
通りである。

Ni導電膜が形成された母型を陰極とし、50
℃に加熱されたスルフアミン酸ニツケル浴に浸
漬した。

使用したニツケル浴は下記の通りであり、PH
4.0であつた。

スルフアミン酸ニツケル 450ｇ／ 塩化ニツケル ５ｇ／ 硼 酸 35ｇ／ ピツト防止剤 ３c.c.／ 水 残部 電鋳当初は、電鋳層に歪が発生するのを防止
するため、電流密度を0.5A／ｄm²に落として
72時間通電後、被メツキ物の外径を測定しつ
つ、常時3A／ｄm²になる様に電流密度を調整
して220時間保持した。その結果、約７mm厚の
電鋳層が形成された。

尚、メツキ中、被メツキ物は、ピツトの発生
等を防止するため常に浴中で動揺させた。

(7) 電鋳終了後、被メツキ物を治具より取外し、
導電膜および該導電膜に一体的に形成された電
鋳層から母型１ｂを抜き取つた。母型１ｂと導
電膜とは両者の境界面で容易に剥離し、母型１
ｂの抜き取りは容易であつた。

導電膜が一体形成された電鋳層は、外周面が
精整加工され、所期の模様が内周面で形成され
た電鋳金型が得られた。

(8) 該電鋳金型を保持金枠に嵌着し、成形金型内
にセツトして、射出成形を行つたところ、母型
１ｂと同様の模様が形成された成形品が得られ
た。

該成形品に蒸着を行ない、成形品表面に金属
蒸着膜を形成したところ、菱形模様中の微細凹
凸模様の部分に鮮明な虹模様が視認された。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の電鋳金型の製造方
法は、合成樹脂で形成された原型に、微細な凹凸
模様が形成された合成樹脂フイルムを加熱して加
圧するので、前記フイルムが原型の表面形状に沿
い原型の表面が三次元曲面形状であつても、その
表面に容易に微細な凹凸模様をエンボス加工する
ことができる。

その結果、従来不可能であつた虹模様等の微細
な凹凸模様が任意曲面に形成された電鋳金型を容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は本発明実施例に係る母型
の斜視図、第２図１および２は同実施例に係る原
型の斜視図および断面図、第３図はプリズムフイ
ルムの一例を示す表面図、第４図はホツトスタン
パの斜視図である。 １ａ，１ｂ……母型、２，２′……微細な凹凸
模様、３ａ，３ｂ……菱形模様、４……原型、５
……プリズムフイルム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原型の表面に凹凸模様を形成して母型を製作
   し、該母型表面に導電膜を形成し、該導電膜に電
   鋳層を一体的に形成した後、母型から導電膜およ
   び該導電膜に一体的に形成された電鋳層を取外し
   て電鋳金型を製造する方法において、 合成樹脂で形成された原型４に微細な凹凸模様
   ２′が形成された合成樹脂フイルム５を加熱する
   と共に加圧し、原型４の表面に凹凸模様２′をエ
   ンボス加工して母型を製作することを特徴とする
   電鋳金型の製造方法。