JPH0214434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電鋳法によつて形成される多孔質の
成形用金型の製造方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来、真空成形等を行なうための多孔質の金型
を形成するには、溶射法により金型を成形して自
然に多孔質にしたり、合成樹脂材料に混水させて
金型を成形したのち脱水して多孔質にする方法が
採用されていた。

しかし、これらの方法では孔が細か過ぎて真空
成形時に真空吸入を行いにくい上、孔が貫通的に
ならずに詰り易く、孔の掃除も困難であつた。

また、メツキの応用技術である電鋳法によつて
金型を成形する方法も採用されていた。この電鋳
法について以下略述する。

まず、電鋳が施される模型（以下、マンドレ
ルという）に導電性付与塗膜、例えばペースト
状銀ラツカーと酢酸ブチル溶液とを混合したス
プレー液を噴射して、マンドレルに導電性を付
与する。

次に、純水に塩酸と塩化第１スズとを混入し
た前処理液を前記マンドレルにはけ等で塗布
し、マンドレルの表面を活性化させてピンホー
ルの発生を防止するための前処理を行う。

次に、電鋳を行う。その電解液には、スルフ
アミン酸ニツケル液と硼酸とを混合した後、界
面活性添加剤として例えば少量のラウリル硫酸
ナトリウムを添加したものを用いる。このラウ
リル硫酸ナトリウムは電鋳加工時において、マ
ンドレルの表面上の電鋳層にピンホールが発生
することを防止するものである。

電解液槽内に貯留した前記電解液中に電鋳材
料及びマンドレルを浸し、電解液を循環させる
とともに、カソードロツカーを作動させてマン
ドレルを電解液中で移動させながら、電鋳材料
とマンドレルとの間にマンドレルの面積100cm²
あたり0.6Aの電流を３〜４時間流して、マン
ドレルの表面全体に電鋳層を薄く電着させる。

電鋳層が薄く電着されたのを確認した後、電
流をマンドレルの面積100cm²あたり１〜2Aに変
換し、電鋳層が平滑になるように電鋳加工を続
けて所望の形状に仕上げ、さらにマンドレルと
電鋳層とを分離して金型本体を形成する。

前記のようにして形成した金型本体に、先端
の直径が0.3mmの錐、またはレーザー光線によ
つて多数個の小孔を透設することにより多孔質
の金型が完成する。この小孔は錐やレーザー光
線により形成しているため、その径が金型の表
裏両面間全体にわたり一定になることはもちろ
んである。

しかし、上記のような電鋳法による金型におい
ても、多数個の小孔を形成する作業が非常に煩雑
であるばかりでなく、複雑な形状の金型の場合、
場所によつては孔を透設することができないとい
う問題点があつた。

この発明は前記問題点を解消するためになされ
たものであつて、その目的は電鋳と同時に多数の
通孔が形成された金型本体を容易に製造すること
ができ、しかもその金型本体は通孔を金型本体の
裏面側ほど拡径となるように形成でき、真空吸入
が行い易く、また転写性が高くなるばかりでな
く、さらに通孔が詰ることが少なく、かつ通孔内
の掃除を簡単に行えるものとすることができる成
形用金型の製造方法を提供することにある。

発明の構成 （課題を解決するための手段） この発明は上述した目的を達成するために、マ
ンドレルの表面に導電層を設けるとともに、同導
電層の表面に多数の微小な非導電部を設け、この
マンドレルの表面に電鋳を行うことにより金型本
体を形成するとともに、同電鋳の初期に前記非導
電部に微小な非電着部を発生させ、電鋳の進行と
ともに同非電着部を成長させることにより貫通さ
せて金型本体に多数の通孔を形成するという手段
を採つた。

すなわち、従来の電鋳技術において、ピンホー
ルは不規則かつ不安定に発生するものであり、し
かも表面に大きく表れるため、もつとも避けなけ
ればならない欠陥と考えられてきた。

これに対し、本発明では電鋳の切期に発生させ
た微小な非電着部を同電鋳時に成長させることに
より貫通させて、ピンホールではなく、真空吸入
等に使用できる微小な通孔としたものであり、ま
さに逆転の発想よりなる画期的な金型の製造方方
法といえるものである。

（作用） 前記通孔は微小な非電着部を成長させることに
より貫通させたものであり、しかもその通孔は金
型本体の裏面側ほど拡径となるように形成される
ことから、真空吸入等における気流抵抗が低く、
かつ通孔が詰ることも少ない。また、同通孔は電
鋳と同時に形成されたものであるから、電鋳後に
通孔の形成工程を行う必要もない。

（第一実施例） 以下、この発明を真空成形用の金型に具体化し
た第一実施例を図面に従つて説明する。

第１図において、１はこの発明に係る金型本体
であつて、電鋳により形成されている。２は金型
本体１に貫通して設けられた多数の通孔であつ
て、後述する通り、同電鋳の初期に発生させた微
小な非電着部を同電鋳時に厚さ方向（金型本体１
の表裏両面間）へ成長させてなるものであり、第
３図ｂに示すように金型本体１の表面から裏面に
向かうほど径が漸増している。なお、通孔２の形
状は第３図ｂに示すように単純化してテーパ状に
図示してあるが、電鋳条件により、その拡がり方
が種々異なることは言うまでもない。例えば、通
孔２の内面に凹凸が付いたり、隣接する通孔２が
互いにつながることもある。

金型本体１の表面側におけるこの通孔２の最大
径は0.1〜0.5mmであることが望ましい。真空吸入
力を高める必要がある一方、合成樹脂成形時成形
品に通孔２の跡が残らないようにするためであ
る。また、通孔２の個数は真空吸入力の点で金型
本体１の面積10cm²あたり５〜10000個であること
が望ましい。

この金型本体１は真空成形装置Ｄ上に載設さ
れ、同真空成形装置Ｄの吸入ポンプＰが駆動して
金型本体１の裏面側を減圧することにより真空成
形が行なわれる。この真空成形時に、合成樹脂材
料等よりなる被成形物Ｗは金型本体１の多数の通
孔２を通して吸引され、金型本体１の表面側に密
着する。

前記通孔２は微少な非電着部を成長させること
により貫通させたものであり、しかもその通孔２
は金型本体１の裏面側ほど拡径となるように形成
されていることから、真空吸入等における気流抵
抗が低く、真空吸入等を行い易い。また、通孔２
が詰ることが少なくて通孔２内の掃除を簡単に行
うことができる。さらに、同通孔２は電鋳と同時
に形成されたものであるから、電鋳後に通孔２の
形成工程を行う必要もなく、金型の製造が容易で
ある。

特に、本実施例の通孔２は電鋳の進行に伴つて
金型本体１の裏面側ほどその径が徐々に広くなつ
ている。従つて、この通孔２は金型本体１の表面
側では充分に径が小さいので、成形品の表面に通
孔２の跡が残らないばかりでなく、金型本体１の
裏面側では径が大きくなるので、真空吸入時の気
流抵抗も低くなり吸入力が強まるという当該金型
にとつて理想的な効果を発揮する。

次に、この金型本体１の製造に使用する装置、
材料等について説明する。

３は第２図ａ及びｂに示すように電解液槽Ａ内
に貯留した電解液であつて、450ｇ／のスルフ
アミン酸ニツケル液と40ｇ／以上の硼酸とから
なり、その温度は37℃〜40℃に保持されている。
この電解液３のpH値は添加剤としての塩化ニツ
ケル剤を加えることによつて、3.8〜4.2の範囲内
に留まるように調整されている。電解液３のpH
値が前記の範囲を越えると、電鋳時におけるカソ
ード電解効率が低下する一方、pH値が3.8に達し
ないときは電解液３中に塩基性沈澱物が生成され
て、電解された金属が変色し易くなる等の欠陥が
生ずるからである。

ここで、本実施例の電解液３中にはラウリル硫
酸ナトリウム等の界面活性添加剤が含まれていな
いので、ピンホールの生成を抑止する効果はな
い。従つて、電鋳の初期に非電着部（従来はピン
ホールの種になつていたものである）が発生し易
くなり、通孔２の成長も促進される。

４は電解液３内に配置した電鋳材料であつて、
この実施例においてはニツケルが使用されてい
る。５は電解液３中において電鋳材料４と対向す
る位置に配置したマンドレルであつて、エポキ
シ、アクリル・ブタジエン・スチレン共重合体、
塩化ビニル等の合成樹脂材料、または固形ワツク
ス、金属、木材、セラミツクス、布地、糸等にて
形成されている。このマンドレル５は第１図及び
第３図ｂに示す金型本体１の模型であつて、電解
液槽Ａの上端に移動可能に取り付けたカソードロ
ツカー６から吊り下げられ、特に第２図ｂに示す
ように、カソードロツカー６の長さ方向の動きに
応じて電解液３中を往復移動するようになつてい
る。なお、７はカソードロツカー６を往復駆動す
る移動装置である。また、電解液槽Ａの外には電
源Ｓが設けられ、電鋳材料４は陽極に、マンドレ
ル５のスプレー層８は陰極に対してそれぞれ電気
的に接続されている。

次に、この金型本体１の製造方法について順に
説明する。

金型本体１を多孔質に形成するために、マン
ドレル５は電解液３に浸される前に表面処理工
程及びラツキング工程に付される。

まず、表面処理工程において、マンドレル５
は溶剤、磨き粉等の研磨剤にてその表面が磨か
れて表面に付着した不純物が除去されるととも
に、表面が粗面化される。表面の粗面化は電導
物のなじみをよくし、電鋳被膜の密着性を高め
るためのものである。このあと、マンドレル５
は水で洗われて表面の研磨剤が除去され、さら
にジエツトエアーにて乾燥されて表面処理工程
が終了する。

ラツキング工程において、マンドレル５には
その電鋳所望面に対しスプレー液が噴射されて
導電性が与えられる。このスプレー液はペース
ト状銀ラツカー（この実施例においては福田金
属粉(株)製のRC−10を使用している。）と酢酸ブ
チル溶液とを１：１の比率で配合したのち、こ
の配合液の全体量に対し30％以下の割合にて塩
化ビニルラツカー液を混入することにより作ら
れている。

このスプレー液をマンドレル５の表面が完全
な金属色を呈するまで２度にわたり噴射して、
第３図ａに示すようにマンドレル５の表面に約
15μｍ以上の導電層としてのスプレー層８を形
成したのち、マンドレル５を約24時間自然乾燥
させる。スプレー液には塩化ビニルラツカー液
が混入されているため、マンドレル５の表面上
のスプレー層８は導電性が低くなり、マンドレ
ル５の表面に多数の通孔２が形成され易くな
る。

よりミクロ的にみると、第５図に示すよう
に、ペースト状銀ラツカーに塩化ビニルラツカ
ー液を予め混入したスプレー液をマンドレル５
に吹き付け、このスプレー層８中に点在する塩
化ビニルラツカーによつて微小な非導電部を形
成しているため、全体としての導電性が低くな
るのである。この塩化ビニルラツカーによる微
小な非導電部には、後述する電鋳の初期におい
て電鋳材料が電着しにくいため、微小な非電着
部の発生に大きく寄与するのである。

上記スプレー液中における塩化ビニルラツカ
ー液の混入度を加減することによつて、マンド
レル５の表面の導電性を自由に設定でき、前記
非導電部の大きさや分布を変化させることがで
きるため、通孔２の寸法を変化させたり、マン
ドレル５の単位面積あたりの通孔２の数や開口
率を自由に管理することができる。従つて、例
えば第４図ａに示す金型のように、２点鎖線で
囲まれた金型本体１の一部のみに多くの通孔２
を形成することもできる。第４図ｂに示すよう
にこの部分にはシボ目形成用の凹凸部１０やス
テツチ等糸目形成用の凹凸部１１があるため、
通孔２の数を多くすることにより、被成形物Ｗ
を金型本体１に対し確実に密着させてこの凹凸
部１０，１１の形状を被成形物Ｗに付けること
ができる。

また、このスプレー液中の混入液は塩化ビニ
ルラツカー液に替えて他の絶縁物質を使用して
もよい。

なお、ラツキング工程前にマンドレル５の表
面に導電性を付与するため銀鍍膜を設けておい
てもよい。

ラツキング工程が終つたのち、マンドレル５
には再度水洗いがなされて、表面の異物が取り
除かれ、マンドレル５の前処理は終了する。

この実施例においては、従来技術における前
処理液によるマンドレル５の表面の活性化処理
工程は省略されている。電鋳の初期に、マンド
レル５の表面に微小な非電着部を形成し易くす
るためである。

続いて、マンドレル５は電鋳材料４とともに
電解液槽Ａ内の電解液３中に浸される。このと
き、電解液３は循環することなく停止した状態
にあり、またカソードロツカー６の移動装置７
はオフの状態にあるので、マンドレル５も移動
することはない。微小な非電着部を発生し易く
するためである。

電源Ｓをオンにして、マンドレル５の面積
100cm²あたり3Aの電流を電鋳材料４とマンドレ
ル５のスプレー層８との間に流すと、電鋳材料
４が電解されてマンドレル５のスプレー層８上
に被覆され、電鋳層９が形成される。

この電鋳の初期において、前述したようにス
プレー層８のうち銀粉による導電部には電鋳材
料４がよく電着するが、同銀粉中に点在した塩
化ビニルラツカーによる微小な非導電部には電
鋳材料４が電着しにくいため、この非導電部を
起点として微小な非電着部が発生する。

電鋳の進行とともに、この微小な非電着部は
成長して貫通した通孔２となる。

特に本実施例ではこの非導電部の存在のみな
らず、前述したように、電解液３の組成の調
整、マンドレル５の表面活性化処理の省略、カ
ソードロツカー６の停止、電流の調整等の技術
が付加されているため、上記非電着部の発生と
成長がさらに容易になつている。

また、本実施例では通孔２が電鋳の進行に伴
つて電鋳層９の厚さ方向のみならず径方向にも
成長し、金型本体１の裏面側ほど拡径した通孔
２となつた。

そして、マンドレル５の所望面全体に電鋳層
９が被覆され、さらに同電鋳層９に多数の通孔
２が形成されたことを確認したのちに、電流を
マンドレル５の面積100cm²あたり１〜2A程度に
落とす。このあと、電解液３を循環させ、さら
にカソードロツカー６を作動させることによつ
て、カソード電流密度が均一化されるので、電
鋳層９の厚みが均一になる。

上記のように、マンドレル５の表面に電鋳が
終了したら、電解液３からマンドレル５を取り
出してこれを乾燥させる。このあと、マンドレ
ル５から電鋳層９を剥離する。なお、電鋳層９
とマンドレル５の表面にはスプレー層８が介在
しているため、電鋳層９は簡単に剥離できる。
マンドレル５から取り外された電鋳層９は金型
の金型本体１として使用される。

（第二実施例） 次に、この発明の第二実施例を説明する。

この実施例において電解液３中には第一実施例
と同様にラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性添
加剤が添加されていないが、他の工程は第一実施
例と異なり通常の電鋳と同様に行われるものであ
る。

この場合、マンドレル５の表面におけるピンホ
ールの発生は電解液３の工夫のみによつて促進さ
れるため、第一実施例の場合と比較して通孔２の
発生率は非常に低いものとなる。

この電鋳方法に対して、さらにマンドレル５の
前処理でスプレー液に塩化ビニルラツカーを混入
してスプレー層８を形成すれば、通孔２の発生率
をやや高めることができる。

さらに、 (1) マンドレル５の前処理において、前処理液を
使用しない。

(2) 電鋳時において、電解液３を循環させず、さ
らにカソードロツカー６も停止状態にしてお
く。

(3)電鋳時に通常より強い電流を流す。

等の工程を適宜組み合わせることによつて、金型
本体１の通孔２の個数を管理することができる。

また、この発明の金型は真空成形方法のみに限
らず、ブロー成形方法、射出成形方法、リム・ウ
レタン成形方法等においても使用することができ
る。

なお、この発明は上記の実施例に拘束されるも
のではなく、例えば電鋳材料４として、ニツケル
に代え、プラスイオンにて電解する他の金属を使
用する等、発明の趣旨から逸脱しない限りにおい
て任意の変更は可能である。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は特に、導電層
にはは導電部のみならず、微小な非導電部が形成
されるため、この非導電部には電鋳の初期におい
て電鋳材料が電着しにくく、微小な非電着部の発
生に寄与し、マンドレルの表面に通行が形成され
易くなるので、電鋳と同時に多数の通孔が形成さ
れた金型本体を容易に製造することができ、しか
もその通孔は電鋳の初期に発生した微小な非電着
部が電鋳の進行に伴つて成長し金型本体の裏面側
ほど拡径となるように形成されるので、真空吸入
が行いやすく、また転写性が高くなるばかりでな
く、さりに通孔が詰まることが少なく、かつ通孔
内の掃除を簡単に行える金型本体とすることがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る金型の使用状態を示す
断面図、第２図ａは金型を製造するための電鋳方
法を示す略体図、第２図ｂは第２図ａの平面図、
第３図ａはマンドレルに電鋳をした状態を示す断
面図、第３図ｂは金型の一部破断拡大断面図、第
４図ａは金型の別例を示す平面図、第４図ｂは第
４図ａのＢ−Ｂ線における拡大断面図、第５図は
非導電部の形成方法を示す部分拡大断面図であ
る。 金型本体……１、通孔……２、マンドレル……
５、導電層としてのスプレー層……８。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンドレル５の表面に導電層８を設けるとと
   もに、同導電層８の表面に多数の微小な非導電部
   を設け、 このマンドレル５の表面に電鋳を行うことによ
   り金型本体１を形成するとともに、同電鋳の初期
   に前記非導電部に微小な非電着部を発生させ、電
   鋳の進行とともに同非電着部を成長させることに
   より貫通させて金型本体１に多数の通孔２を形成
   することを特徴とする成形用金型の製造方法。