JPH0254439B2 - - 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
様が合成樹成形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がガラス等の非金属
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、母型から電鋳
層を導電膜ごと分離する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
特徴とするところは、原型として原型本体表面に
熱可塑性塗膜が形成されたものを使用し、該塗膜
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する点にあ
る。

（作 用） 本発明においては、原型として原型本体表面に
熱可塑性塗膜が形成されているので、原型本体の
表面性状ないし表面欠陥の有無に拘らず、表面性
状の良好な原型を使用することができる。また、
前記塗膜の性状を選定するだけで、原型表面に所
期の性状を付与することができる。

また、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、原型の表面層を構成する
前記熱可塑性塗膜に加圧されるので、前記フイル
ムは原型の表面形状に沿うと共に前記塗膜を軟化
させ、フイルム面の微細凹凸模様を軟化した塗膜
にエンボス加工することができる。そして、凹凸
模様が形成された部分を除く他の部分すなわち基
地部分は、塗膜の性状がそのまま表出した状態と
なる。

（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１ａ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３
ａ，３ｂが形成されたものである。

前記原型４は、原型本体４ａとその外表面に塗
着形成された熱可塑性塗膜４ｂとで構成されてい
る。

前記原型本体４ａは、凹凸模様２の形成層とし
て前記塗膜４ｂが外表面に形成されているため、
合成樹脂や金属材料等のいかなる材料でも使用可
能である。

原型本体４ａ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。この様な原型本体
４ａは、通常の手段、例えば機械加工が成形加工
によつて容易に成形される。

原型本体４ａとして合成樹脂成形品を使用する
場合。成形品の表面にはひけ、フローマーク、ウ
エルドライン等の表面欠陥が生じ易いが、本発明
の場合、原型本体４ａの表面に前記塗膜４ｂを形
成するので、これらの欠陥の有無は母型１ａの模
様部分および基地部分の性状に何ら影響を与えな
い。原型本体４ａとして金属材料を用いる場合も
同様に表面あらさを高精度に仕上げる必要はな
い。

前記熱可塑性塗膜４ｂを形成する塗料として
は、塗膜形成主要素が油性系：ニトロセルロース
系、アセチルセルロース系等の繊維素誘導体系：
アクリル系、ビニル系、ポリエステル系、ポリブ
タジエン系等の合成樹脂系：水系のものを適宜使
用することができ、必要とされる母型の基地部分
表面の性状により、つや出し剤を添加したクリア
塗料やつや消し剤を添加したマツト塗料を使用す
ることができる。クリア塗料を使用すれば、母型
の基地部分表面は鏡面となり、マツト塗料を使用
すれば、つや消し地ないし梨子地に形成すること
ができる。

塗膜４ｂの厚さは、１〜100μm程度、通常は３
〜30μm程度に形成される。形成手段としては、
スプレー法、デイツピング法、フローコート法、
静電塗装法等の適宜の塗着手段が適用される。

かかる原型４の上面および外周面を構成する曲
面に、前記菱形模様３，３ｂ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の表面層すなわち塗膜４ｂ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、塗膜４ｂ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、種々の微細な凹
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、塗膜
４ｂ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。

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
表面を形成する塗膜４ｂを軟化させ、フイルムに
形成された微細な凹凸模様２′を、軟化した塗膜
４ｂ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、加熱ローラ８の外周面に菱形のゴム型
９ｂ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に回転治具
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に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、ゴム型は図示例の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を浮び上がられた母型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１ａ，１ｂ
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、３〜15mm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、母型から導電膜に一体的に形成さ
れた電鋳層を導電膜ごと分離し、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。

ところで、前記母型１ａ，１ｂの製作に際し
て、塗膜４ｂをクリア塗料で形成した原型４を用
いると、母型の基地部分表面は鏡面となる。かか
る母型によつて形成された電鋳金型を用いて樹脂
成形を行うと、成形品の基地部分は鏡面に成形さ
れ、後に適宜の金属蒸着を施すことにより、良好
な輝きが得られる。

また、塗膜４ｂをマツト塗料で形成した場合で
は、成形品の基地部分がつや消し面として成形さ
れ、後に蒸着を施すと、マツト感のある基地部分
に模様部分が虹模様の輝きを伴つて浮かび上がつ
た状態となる。

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、原型本体の凹部内面に熱可塑
性塗膜を形成しておき、該塗膜に微細な凹凸模様
をプリズムフイルム５によつてエンボス加工して
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、弾常、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１図に示した母型１ａ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) 直径42mmのABC製原型本体４ａに油性系塗
料（商品名AS87・東洋工業製）をスプレーコ
ート法により約10μm塗布した後、60℃で１時
間乾燥して熱可塑性塗膜４ｂを形成した。この
ようにして製作された原型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180℃、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５
mm、硬度80のシリコンゴム板で成形した。

(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、180℃で１周
4.2秒で行つた。

(3) エンボス加工後、電鋳治具となる銅板に母型
をエポキシ樹脂接着剤によつて接着した。

(4) 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 35ml／ 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 アクチベインング処理後、水洗した後、PH
９に調整した苛性アルカリ性無電解Niメツ
キ浴に30℃で６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／ 水酸化ナトリウム ４ｇ／ 蒸留水 残部 (5) 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
等を防止するために常に浴中で動揺させた。

(6) 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
鋳層から母型を溶剤により溶解除去した。

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に形成され
た電鋳金型が得られた。

(7) 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
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確認された。

（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、原型として原型本体表面に熱可塑性塗膜が
形成されたものを使用するので、原型本体の材
質、表面性状ないし表面欠陥の有無に拘らず、表
面性状の良好な原型を使用することができ、また
原型表面に所期の表面性状を容易に付与すること
ができる。

また、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、原型が三
次元曲面形状であつても、前記フイルムは原型表
面に沿つて、原型表面に形成された熱可塑性塗膜
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
型の斜視部および断面図、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、４ａ…原型本
体、４ｂ…熱可塑性塗膜、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、母型から電鋳層を導
   電膜ごと分離して電鋳金型を製造する方法におい
   て、 前記原型は原型本体表面に熱可塑性塗膜が形成
   されており、該塗膜に微細な凹凸模様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。