專利名稱：用于形成圖案的多孔電鑄殼及其制造方法
用于形成圖案的多孔電鑄殼及其制造方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于形成圖案的多孔電鑄殼及其制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及 用于形成圖案的多孔電鑄殼及其制造方法，以使得能夠經(jīng)濟(jì)地并有效地制造具有精細(xì)紋 路的表皮材料或注射模塑制品，其用于高質(zhì)量表皮材料的整模造型(one-piece molding)， 以通過期望形狀的各種圖案提供具有精細(xì)紋路的特定三維立體合成樹脂產(chǎn)品的彎曲表 面，從而增強(qiáng)情感品質(zhì)。在本發(fā)明的用于形成圖案的多孔電鑄殼的制造方法中，能夠根據(jù)電鑄殼的不同 彎曲形狀，通過使用纖維在電鑄殼上形成孔來簡單、經(jīng)濟(jì)、有效并精確地控制孔的整體 或局部形成位置、形狀、密度和直徑。2.現(xiàn)有技術(shù)說明隨著生活水平的提高和工業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)者最近已表現(xiàn)出逐漸將產(chǎn)品外觀中示 出的感官質(zhì)量(例如顏色或紋路)和產(chǎn)品自身功能視為重要購買標(biāo)準(zhǔn)的趨勢。根據(jù)這樣的趨勢，目前塑料模塑技術(shù)及其設(shè)備正日益發(fā)展。此外，由于在車輛 制造領(lǐng)域和信息技術(shù)(IT)領(lǐng)域，需要成本降低和高附加值，已經(jīng)提出多種模內(nèi)(in-mold) 成形方法和多組分共注方法，并且它們的應(yīng)用范圍已經(jīng)快速擴(kuò)張。模內(nèi)成形方法表示一類成形方法，其中，在將產(chǎn)品模塑的同時，在一個模內(nèi)應(yīng) 用諸如標(biāo)記、層壓、涂漆、涂裝、焊接、表面保護(hù)、裝飾、組裝、轉(zhuǎn)移印刷、激光切 害I]、等離子體加工、噴霧活化(spray activation)或微構(gòu)造(micro-structuring)的多種技 術(shù)。此外，根據(jù)所應(yīng)用的技術(shù)的種類，可以將模內(nèi)成形方法分成模內(nèi)層壓(IML)、模內(nèi) 裝飾(IMD)、模內(nèi)涂裝(IMC)、模內(nèi)轉(zhuǎn)印(IMT)等。 同時，在多組分共注方法中，通過將不同種類或顏色的聚合物模塑材料互相組 合并通過使用一種或多種模塑機(jī)器和特定的模塑系統(tǒng)，通過單一工藝制模塑的物品。該 方法代表性地包括夾層模制、重疊模制等。如上所述的兩種強(qiáng)功能性和高效注射模塑方 法并非彼此獨(dú)立的。實(shí)際上，在多種情況下，將兩種方法互相重疊地采用。將高質(zhì)量表皮材料的整模造型應(yīng)用于多種物品，例如儀表面板(panel)或儀表盤 (board),手套箱、控制臺、下蓋、支柱、門內(nèi)面板、氣囊蓋面板等。此外，該方法的實(shí) 例可以包括模內(nèi)注射壓縮成形方法(in-mold injection compression forming method)，其 中將熱塑性聚烯烴橡膠(TPO)膜(約0.7mm)和發(fā)泡層(約3.0mm)用作用于提供紋路 圖案和柔軟感覺的表面裝飾層的表皮材料，并將聚丙烯復(fù)合材料用作基底，通過機(jī)器人 將預(yù)成形的TPO表皮層安裝在塑模內(nèi)，并作為單一過程同時進(jìn)行發(fā)泡和圖案裝飾過程及 模塑過程；模內(nèi)修剪層壓方法(in-mold trimming lamination method)，其中將進(jìn)行了激光 切割后的表皮材料在塑模內(nèi)進(jìn)行修剪，借此省略處理后修剪過程；處理后不期望雜交方 法(post-process-unwanted hybridizing method)，其中將熱塑樹脂的注射模塑和聚氨酯的反 應(yīng)模塑應(yīng)用于高檔機(jī)動車的板材裝飾邊(sheet trim)，從而提供優(yōu)異的柔軟接觸效果和高 耐刮傷性和高UV抗性；地毯表面裝飾整體模塑方法，其中對于地毯表皮材料的內(nèi)部材料，將作為單一過程進(jìn)行地 毯層壓材料的預(yù)成形和壓縮模塑，而不進(jìn)行地毯表皮材料的 預(yù)成形過程，從而降低工藝數(shù)目；以及多級箝位控制注射壓縮模塑方法，其中在表皮材 料是泡沫材料的情況下，通過打開塑模而將表皮材料置于塑模內(nèi)，并進(jìn)行低壓模制，隨 后將塑模壓縮并重新打開以將表皮材料的厚度恢復(fù)至接近其原始厚度。在本文中，在采用具有諸如天然或人造皮革紋路圖案的特定立體圖案的表皮材 料的模內(nèi)成形中，因?yàn)楸砥げ牧蠈η楦衅焚|(zhì)有影響，這已經(jīng)成為為表皮材料提供預(yù)定的 立體圖案并將其預(yù)成形為預(yù)定的三維形狀的重要問題。這樣的預(yù)成形方法的實(shí)例可以包 括正型(雄型)真空成形方法、負(fù)型(雌型)真空成形方法、聚氨酯噴霧方法以及涂凝模 塑(slush molding)方法。圖9是例示用于將表皮材料預(yù)成形為裝飾層的常規(guī)通用負(fù)型真空成形方法的模 擬圖。在該方法中，將包括具有形成有紋路圖案的表面20a的電沉積層20以及形成于其 中的多個微孔21的多孔電鑄殼1’安裝于在中心具有減壓抽吸孔41的下部塑模40上。 隨后，將未形成有紋路圖案的平滑熱塑性聚烯烴(TPO)板材35通過預(yù)熱來軟化，與多孔 電鑄殼1’接觸，并通過上部塑模50進(jìn)行擠壓的同時進(jìn)行減壓抽吸。因此，在為板材提 供紋路圖案的同時，將板材預(yù)成形。因此，由于上述負(fù)型真空成形方法通常采用多孔電鑄殼1’，則其優(yōu)勢在于紋路 的表現(xiàn)精確性(紋路輪廓的清晰度)高，幾乎不發(fā)生紋路的局部消失，紋路的形變被最小 化，紋路的位置和方向有規(guī)則，并且生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效率高。因此，該方法被廣泛地應(yīng)用 于制造具有裝飾層的表皮材料。在采用具有諸如紋路圖案的特定立體圖案的表皮材料的模內(nèi)成形方法中，可以 應(yīng)用上述負(fù)型真空成形方法。在下文中，將描述要被應(yīng)用于表皮材料的預(yù)成形的多孔電 鑄殼1’的常規(guī)制造方法，特別是多孔鎳電鑄殼、多孔電鑄殼1’以及表皮材料的成形方法。日本專利特許公開HEI 05-156486 (公開于1993年6月22日)公開了用于制造 多孔電鑄塑模的方法，其中在心軸表面的銀鏡導(dǎo)電膜上形成孔。在該方法中，由于電鑄 塑模脫模期間的孔處理導(dǎo)致的在殼的前側(cè)形成毛刺，則問題在于要求用于除去毛刺的附 加過程。日本專利特許公開HEI 02-225687 (公開于1990年9月7日)公開了用于制造透 氣多孔電鑄塑模的方法，其包括以下步驟將短纖維靜電種植在心軸表面的銀鏡導(dǎo)電膜 上；形成第一電鑄層，將短纖維的基礎(chǔ)包埋在其中；將第二電鑄層堆成層以從短纖維的 前端產(chǎn)生并生長通孔；使第一和第二電鑄層從心軸剝落；以及除去短纖維。該方法要求 附加的靜電縱列種植設(shè)備，根據(jù)短纖維長度控制的兩步電鑄工序以及通過燃燒和/或溶 劑溶解除去短纖維的工序，由此該方法具有低生產(chǎn)率和低經(jīng)濟(jì)效率。此外，日本專利特許公開HEI 6-25885 (公開于1994年2月1日)公開了多孔電 鑄塑模及其制造方法。在該方法中，在具有排出孔的電鑄掩膜上形成具有多個第一通孔 的第一電鑄層，在其上附著可燃的第一網(wǎng)狀構(gòu)件，并在其上形成具有與第一通孔聯(lián)通的 第二通孔的第二電鑄層，同時通過氣體供給裝置將氮?dú)夤┙o至第一通孔。隨后，當(dāng)將該 過程進(jìn)行至少一次以后，將電鑄掩膜分離，并將第一網(wǎng)狀構(gòu)件加熱并除去，從而形成與 多個通孔互相橫向聯(lián)通的網(wǎng)狀通孔。該方法的缺點(diǎn)還在于由工藝復(fù)雜導(dǎo)致的低生產(chǎn)率和低經(jīng)濟(jì)效率，并且其未涉及電鑄殼中通孔密度的局部控制。此外，日本專利特許公開HEI 9-249987 (公開于1997年9月22日)公開了用于 制造多孔電鑄框架的方法，其中將無孔的電鑄框架的表面層電鑄；通過激光、電子束、 離子束、放電或鉆孔形成具有窄的和預(yù)定的直徑的微直孔；以及通過電鑄使得從微直孔 末端延伸直徑擴(kuò)大的孔，由此即使通過長時間的表面摩擦，孔直徑也能夠不擴(kuò)大。該方 法的優(yōu)勢在于理論上可以控制微直孔的直徑和整體/局部密度，但其缺點(diǎn)是多個微直孔 的物理處理非常復(fù)雜、不經(jīng)濟(jì)并且費(fèi)時，因此實(shí)際上，該方法是完全無效率的。發(fā)明概述因此，做出本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，并且本發(fā)明的第一目的是提供用于形成圖案的多孔電鑄殼及其制造方法，其中根據(jù)電鑄殼的不同彎曲形狀能夠 整體地或部分地簡單、經(jīng)濟(jì)、有效并精確地控制在三維電鑄殼上形成的微孔的直徑、形 成位置和密度。除了第一目的以外，本發(fā)明的第二目的是提供制造形成圖案的多孔電鑄殼的方 法，從而用于經(jīng)濟(jì)且有效地表達(dá)注射模塑制品表面上細(xì)微、銳利且精確的質(zhì)地。本發(fā)明的第三目的是提供根據(jù)第一和第二目的的制造方法制造的形成圖案的多 孔電鑄殼，特別是形成圖案的多孔鎳電鑄殼。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了制造用于形成圖案的多孔電鑄殼的方法，所述 方法包括將纖維植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面的纖維植入步驟；在負(fù)型 聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面上涂覆、層壓并固化環(huán)氧樹脂以及在環(huán)氧心軸脫模期 間將纖維從負(fù)型聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸的環(huán)氧心軸制造步驟；在環(huán)氧心軸的形成 有圖案的表面上形成導(dǎo)電薄膜并使形成有圖案的表面導(dǎo)電的導(dǎo)電薄膜成形步驟；將具有 導(dǎo)電薄膜的纖維從環(huán)氧心軸表面除去的纖維除去步驟；通過將電鑄金屬電沉積在導(dǎo)電薄 膜上而形成電沉積層，同時由于纖維的除去而在孔位置處產(chǎn)生并生長微孔的電鑄步驟； 以及使具有微孔的電沉積層從環(huán)氧心軸脫模的多孔電鑄殼脫模步驟。優(yōu)選地，被植入至負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面中的纖維的總長度可 以為5mm至15mm。優(yōu)選地，可以將從負(fù)型聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸的纖維植入環(huán)氧心軸的深 度為2mm至4mm。優(yōu)選地，纖維直徑可以為0.05mm至0.30mm。優(yōu)選地，在電鑄步驟中，可以將高度比環(huán)氧心軸最大高度大20mm至30mm并具 有形成于其中的多個孔的阻斷壁(blocking wall)以箱型置于環(huán)氧心軸的前/后/左/右側(cè) 和上部，從而防止氣泡通過電鑄液的流動速度而分離。優(yōu)選地，在電鑄步驟中，將環(huán)氧心軸浸入電鍍液中，隨后在1至2小時后電鑄， 從而增強(qiáng)具有導(dǎo)電薄膜的環(huán)氧心軸和電鍍液之間的粘合。優(yōu)選地，在電鑄步驟中，最初將其在0.5A/dm2至0.8A/dm2的電流中電沉積2 小時至5小時，隨后使電流每10分鐘增加0.05A/d m2至0.2A/d m2直至達(dá)到1.2A/d m2至 2.5A/d m2,隨后將其連續(xù)電沉積5天至10天，或從開始的5天至10天內(nèi)連續(xù)保持1.2A/ dm2 至 2.5A/dm2。優(yōu)選地，電沉積層可以由鎳、銅或黃銅制成。
優(yōu)選地，在將纖維植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面之前，實(shí)施釋放 處理步驟。優(yōu)選地，多孔電鑄殼具有多個微孔并且至少95%的微孔的前側(cè)開口直徑在由纖 維形成的孔直徑的士0.02mm的誤差范圍內(nèi)。在本發(fā)明的形成圖案的多孔電鑄殼的制造方法中，將纖維轉(zhuǎn)移成導(dǎo)電的，隨后 將其除去以進(jìn)行電鑄，從而根據(jù)電鑄殼的不同彎曲形狀能夠整體地或部分地簡單、經(jīng) 濟(jì)、有效并精確地控制微孔的直徑、形成位置和密度。因此，在使高質(zhì)量表皮材料的表 面即表皮片或膜或塑料模制產(chǎn)品形成有預(yù)定圖案時，當(dāng)微孔被用作減壓抽吸孔或放氣孔 時，能夠以這樣的方式有效并經(jīng)濟(jì)地獲得預(yù)定圖案其圖案具有規(guī)則的位置、規(guī)則的方 向、銳利的半徑和最小化的變形。附圖簡述由以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將而變得 更明顯，其中圖Ia至Ii為依順序例示本發(fā)明的制造用于形成圖案的多孔電鑄殼的方法的圖；圖2為示出本發(fā)明的經(jīng)過導(dǎo)電處理的環(huán)氧心軸以及植入的纖維的照片；圖3為示出本發(fā)明的由環(huán)氧心軸上除去纖維而產(chǎn)生的孔的放大照片；圖4a至4b示出在根據(jù)本發(fā)明制造的形成圖案的多孔電鑄殼中形成的微孔的前側(cè) 開口和后側(cè)開口的放大照片，其中前側(cè)開口和后側(cè)開口分別對應(yīng)于形成有紋路圖案的表 面的微孔開口和形成有紋路圖案的表面的后側(cè)表面的另一微孔開口；圖5為例示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1制造的形成圖案的多孔電鑄殼中形成的微孔的 前側(cè)開口直徑分布的圖；圖6為示出在比較實(shí)施例1的形成圖案的多孔電鑄殼中電鑄后通過除去纖維的微 孔的前側(cè)開口的放大照片；圖7為示出在根據(jù)比較實(shí)施例3制造的形成圖案的多孔電鑄殼中形成的微孔的前 側(cè)開口的放大照片；圖8為例示在根據(jù)比較實(shí)施例3制造的形成圖案的多孔電鑄殼中形成的微孔的前 側(cè)開口直徑的分布的圖；以及圖9為例示常規(guī)通用負(fù)型真空成形方法的模擬圖。示例性實(shí)施方案詳述在本說明書中，術(shù)語“圖案”不但由特定表面形狀來定義，而且由喚起任何重 復(fù)或特定的統(tǒng)一想法的其它形狀廣泛地定義。特別地，術(shù)語“紋路圖案”由在天然或人 工皮革的外表面上實(shí)現(xiàn)的任何圖案定義。此外，術(shù)語“殼”表示具有三維形狀的曲線和突起物的表皮類型塑模，有時它 的含義包括板型二維形狀。此外，術(shù)語“用于形成圖案的多孔電鑄殼”不但由用于以負(fù)型真空形成方法預(yù) 形成表皮材料的塑模來定義，該負(fù)型真空形成方法用于制造用于高質(zhì)量表皮材料的整模 造型的表皮材料(一種模內(nèi)形成方法)；而且由用于各種形成方法的塑?；蚝Y網(wǎng)(screen) 廣泛地定義，該形成方法例如吹塑、沖壓模塑、注射模塑、RIM氨基甲酸乙酯模塑、壓 縮模塑、注射壓縮模塑、多級箝位控制注射壓縮模塑、各種模內(nèi)形成方法、模內(nèi)夾物注射模塑、樹脂珠泡沫模塑以及預(yù)形成模塑。
在本發(fā)明中，“纖維”被定義為長且細(xì)的并能夠被柔軟地彎曲的天然或人造線 狀材料。在下文中，將參考附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。圖Ia至Ii依順序例示本發(fā)明的制造用于形成圖案的多孔電鑄殼的方法。在下文 中，將對該方法進(jìn)行描述。首先，圖Ia示出制造模型的步驟，其中與注射模塑產(chǎn)品的形狀和大小有關(guān)的所 有數(shù)據(jù)均得自產(chǎn)品開發(fā)公司或產(chǎn)品制造公司，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并總結(jié)，進(jìn)行產(chǎn)品的工具 設(shè)計(jì)，并基于此獲得模型2。模型2通常由木材制成，并根據(jù)需要可以由合成樹脂(例如環(huán)氧、化學(xué)木材等) 或諸如石膏或蜂蠟的其它多種材料制成。通常，將模型2的外部表面形成光滑表面。將模型2的數(shù)據(jù)以這樣的方式修飾根據(jù)產(chǎn)品的形狀和大小能夠獲得精確的圖 案，并且能夠基于經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)信息來進(jìn)行約0.1mm至1.0mm的大小轉(zhuǎn)化。這樣的數(shù)據(jù)修 飾考慮了實(shí)現(xiàn)模塑產(chǎn)品簡單并且精密地形成圖案。此外，選擇適當(dāng)?shù)暮穸纫蕴峁?shí)施所需要的耐久性，將產(chǎn)品形狀重新設(shè)計(jì)，并 將獲得的數(shù)據(jù)儲存。由于重新設(shè)計(jì)的模型2上修飾數(shù)據(jù)與生產(chǎn)率直接相關(guān)，所有根據(jù)操 作方向的觀點(diǎn)以及安裝和脫模的角度進(jìn)行各種總結(jié)。同時，盡管未示出，在例外的情況下，模型2可以由輕金屬制成，例如Fe、Cu 或其合金；Al或其合金；Sn或其合金；Ni或其合金。在這些情況下，可以將模型2直 接形成圖案而不經(jīng)過如以下圖Ib中所示的皮革包裝步驟。此時，處理后表面的基于砂紙 的粗糙度優(yōu)選地等于或大于#600，由此形成銳利并且精確的圖案。同時，在模型2由木材、合成樹脂、石膏或蜂蠟制成，而不是由輕金屬制成的 通常情況下，進(jìn)行如圖Ib中示出的皮革包裝步驟。在該步驟中，將得自如圖Ia中示出 的由木材等制成的模型2的外表面用具有諸如特定的天然或人工皮革紋路圖案的待實(shí)現(xiàn) 的圖案的皮革3包裝，并且對皮革3的粘合狀態(tài)、圖案方向、組成圖案的紋路的形變、紋 路的缺陷、缺陷的程度等進(jìn)行檢查。隨后，圖Ic示出用于包裝的模型2或形成有圖案的輕金屬模型2的表面轉(zhuǎn)移的聚 硅氧烷鑄件的制造步驟。在該步驟中，將聚硅氧烷樹脂涂覆于形成有圖案的外部表面， 隨后通過固化，從而通過皮革3的形成有圖案的表面3a或輕金屬模型2的形成有蝕刻的 圖案的表面，使負(fù)型聚硅氧烷鑄件4的內(nèi)表面成為形成有圖案的表面4a。通常，聚硅氧烷樹脂具有高彈性，并能夠在脫模期間被轉(zhuǎn)移而不用擔(dān)心對形成 的精細(xì)且精確的圖案的損傷。通常，使聚硅氧烷樹脂層形成為約5mm至20mm的預(yù)定厚 度，并且通過在室溫下靜置而固化約24小時至48小時。可以用于圖Ic所示的上述步驟中的樹脂不限于聚硅氧烷。對于樹脂沒有限制， 只要其是本領(lǐng)域已知的與聚硅氧烷具有類似物理性質(zhì)的柔軟材料。圖Id示出將纖維植入聚硅氧烷樹脂的步驟。在該步驟中，通過使用固化的聚硅 氧烷樹脂的低硬度特性而將多個纖維4b植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件4的形成有圖案的表面4a 而不形成分離的孔。此時，纖維的總長度可以為約5mm至15mm。同時，暴露在負(fù)型 聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面的外側(cè)的纖維長度優(yōu)選為約2mm至4mm。
在本發(fā)明中，纖維不限于任何材料，只要其具有足夠的硬度以植入聚硅氧烷鑄 件中并具有足夠拉伸強(qiáng)度以不在隨后的環(huán)氧心軸制造步驟中被切斷。例如，可以將碳纖 維、尼龍纖維或鋼絲用作纖維。所用纖維的直徑能夠根據(jù)其目的而變化，并且在本發(fā)明 的該實(shí)施方案中，其直徑為0.10mm至0.30mm。此時，能夠?qū)⒗w維末端斜向切斷以便容 易地將纖維植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件。根據(jù)材料的質(zhì)量，實(shí)施釋放處理步驟，其中將釋放 劑涂覆在纖維等的表面，從而在以下的纖維轉(zhuǎn)移步驟或纖維除去步驟中容易地將其從聚 硅氧烷鑄件或環(huán)氧心軸除去。 圖Ie示出制造環(huán)氧心軸5的步驟。在該步驟中，涂覆其中植入多個纖維4b的 負(fù)型聚硅氧烷鑄件4的形成有圖案的表面4a，并與待固化的環(huán)氧樹脂層壓。此時，根據(jù) 環(huán)氧心軸5的固化，將植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件4中的纖維4b轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸5。此時， 根據(jù)環(huán)氧樹脂的涂覆、層壓和固化，從負(fù)型聚硅氧烷鑄件4的形成有圖案表面4a暴露的 一部分纖維4b被轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸5。如圖Id中所述，轉(zhuǎn)移并植入環(huán)氧心軸5的纖維長度 優(yōu)選為約2mm至4mm。在其低于2mm的情況下，在將纖維從聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至環(huán)氧 樹脂后，纖維能夠在其脫模期間被拔出。此外，所關(guān)注的是當(dāng)將纖維從環(huán)氧心軸除去， 緊接著如下所述的銀鏡反應(yīng)步驟時，纖維能夠在其中心部分被切斷。圖If示出對其中植入多個纖維的環(huán)氧心軸的形成有圖案的表面進(jìn)行導(dǎo)電處理的 步驟。在該步驟中，在環(huán)氧心軸5的形成有圖案的表面形成導(dǎo)電薄膜6。同時，將轉(zhuǎn)移 至環(huán)氧心軸5的纖維4b—起進(jìn)行導(dǎo)電處理。圖2為示出根據(jù)本發(fā)明，與植入的纖維一起 進(jìn)行導(dǎo)電處理的環(huán)氧心軸5的照片。圖Ig示出將纖維4b從環(huán)氧心軸5除去的步驟。因此，根據(jù)纖維4b的除去而在 導(dǎo)電薄膜6上形成多個孔6a。此時，除去纖維的方法不受限制。然而，優(yōu)選將纖維從 環(huán)氧心軸拔出。圖3為示出根據(jù)本發(fā)明，由環(huán)氧心軸5上除去纖維而產(chǎn)生的孔的放大照 片。因?yàn)榭?a的形狀和大小是根據(jù)所用的纖維4b的形狀和大小來確定的，所以能夠 通過使用截面形狀或直徑不同的其它纖維來確定孔6a的形狀。根據(jù)其目的，纖維4b的直 徑大小可以任選。通常，其為0.05mm至0.30mm。更優(yōu)選地，其為0.10mm至0.15mm。 因此，能夠在該范圍內(nèi)確定所產(chǎn)生的孔6a的大小。此時，在電鑄期間，將導(dǎo)電薄膜6的部分用電鑄金屬電沉積，并使非導(dǎo)電孔6a 的部分不用電鑄金屬電沉積。隨后，圖Ih示出電鑄步驟。如圖所示，將已經(jīng)進(jìn)行了導(dǎo)電和不導(dǎo)電過程并具有 掩蓋的側(cè)表面和掩蓋的下表面的環(huán)氧心軸5的導(dǎo)電薄膜6與電氣裝置的負(fù)極連接，并將金 屬電極7與正極連接。將它們在含有電鑄液11的電鑄池10中處理，隨后通過施加DC而 進(jìn)行電鑄(電沉積)電鍍。隨后，使金屬離子通過電鑄液11移動，并電沉積在具有導(dǎo)電 性的環(huán)氧心軸5上的導(dǎo)電薄膜6上，從而形成金屬電沉積層20(見圖Ii)。通常，作為可以用于電鑄的金屬電極7，最廣泛使用的是Ni。然而，金屬電極 7可以由銅、黃銅等制成。此外，盡管在實(shí)例中僅示出位于右側(cè)的一個金屬電極7，但也 可以在左側(cè)和右側(cè)或者在前側(cè)、后側(cè)、左側(cè)和右側(cè)提供多個金屬電極。電鑄液11可以包括常規(guī)的氨基磺酸鎳和硼酸作為主要組分，并根據(jù)需要，還可 以包括氯化鎳或十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑。
優(yōu)選地，使電鑄在寬松條件下而不是在常規(guī)條件下(即ΙΑ/d m2至10A/d m2)進(jìn) 行以形成微孔，因?yàn)檫@樣的寬松條件在控制氣泡生長和防止氣泡分離方面是有利的。特 別地，鎳從導(dǎo)電薄膜6的表面沉淀，同時在與非導(dǎo)電孔6a的界面處產(chǎn)生過量的電場，從 而產(chǎn)生大量微氫氣氣泡。隨著氣泡的夾帶，氣泡變得更大并生長到一定程度。隨后， 根據(jù)電鑄的進(jìn)行，通過氣泡的形狀形成具有向外漸增直徑的微通孔(見圖Ii中附圖標(biāo)記 21)。因此，在本發(fā)明的制造方法的寬松條件下，例如，最初使其在0.5A/dm2至 0.8A/d m2的電流中電沉積2小時至5小時，隨后使電流每10分鐘增加0.05A/d m2至0.2A/ dm2直至達(dá)到1.2A/dm2至2.5A/dm2。隨后，將其連續(xù)地電沉積5天至10天，或優(yōu)選 地將其從開始連續(xù)地保持在1.2A/dm2至2.5A/dm2。然而，這樣的條件不是絕對的，而 是選擇性的。因此，根據(jù)各種條件的變化，例如電鑄殼的三維形狀性質(zhì)和厚度、圖案性 質(zhì)、構(gòu)成注射模塑產(chǎn)品或其表皮材料的模塑樹脂的物理化學(xué)性質(zhì)等，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x 擇和確定。同時，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地將由不可電沉積的剛性樹脂(例如酚和 甲醛的縮合樹脂，例如Bakelite(商品名))制成的具有多個孔9的阻斷壁8以箱形置于要 電沉積的環(huán)氧心軸5的上部和前/后/左/右側(cè)部分，從而防止氣泡通過電鑄液的流動速 度而分離。這有助于令人滿意地產(chǎn)生和生長上述微通孔。優(yōu)選地，阻斷壁8的高度比環(huán)氧心軸5的最大高度大20mm至30mm。此外， 阻斷壁8中形成的孔隙9的直徑以這樣的方式從中心至外側(cè)增加能夠通過均勻電沉積保 證電鑄殼的均勻厚度。隨后，圖Ii示出由環(huán)氧心軸5脫模的、用于形成負(fù)型圖案的多孔電鑄殼1的模擬 橫截面圖。由附圖可見，包括上述電鑄步驟中電沉積在環(huán)氧心軸5的導(dǎo)電薄膜6上的電 沉積層20的用于形成圖案的多孔電鑄殼1具有多個形成于其中的微孔21。電沉積層20具有作為形成有圖案表面的前表面(即內(nèi)表面)20a以及后表面(即 外表面)20b，并具有來源于上述非導(dǎo)電孔6a的微孔21。在電鑄期間，隨著氫氣氣泡在非導(dǎo)電孔6a上產(chǎn)生、附著、生長和發(fā)展，由未電 沉積在氣泡區(qū)域的電鑄金屬形成微孔21。因此，其是具有很小直徑的前側(cè)開口 21a和相 對很大直徑的后側(cè)開口 21b的杯形。這樣的形狀是重要的，因?yàn)槠湓试S在模塑產(chǎn)品或裝飾性表皮材料的預(yù)成形期間 有效地發(fā)生通氣或抽吸，而且防止諸如注射模塑材料的異物阻塞微孔21。微孔的大小，即本發(fā)明的多孔電鑄殼的制造期間產(chǎn)生的微孔21的前側(cè)開口 21a 的大小，能夠根據(jù)纖維直徑的大小(非導(dǎo)電孔的大小)來確定。在本發(fā)明的制造方法中， 至少95%的微孔的前側(cè)開口直徑在由纖維形成的孔直徑的士0.02mm誤差范圍內(nèi)，以便容 易地控制微孔隙21的大小。微孔21彼此隔開，并可以以這樣的方式形成微孔21的密度(即單位面積的 微孔數(shù))能夠整體上均勻或局部非均勻。此外，根據(jù)用于形成圖案的電鑄殼1的形態(tài)特 征，微孔21的直徑可以局部不同。 同時，構(gòu)成用于形成圖案的電鑄殼1的電沉積層20的厚度通常在0.15mm至 15mm的范圍內(nèi)，但可以根據(jù)各種參數(shù)在更大范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定，所述參數(shù)例如三維形狀和圖案性質(zhì)、電鑄殼的應(yīng)用所需要的物理性質(zhì)、構(gòu)成注射模塑產(chǎn)品或其表皮材料的模塑 樹脂的物理化學(xué)性質(zhì)、模塑溫度等。在放大中，盡管未示出，導(dǎo)電薄膜6存在于從環(huán)氧心軸5脫模的多孔電鑄殼1的 前表面(內(nèi)表面)。因此，例如，通過使用過氧化氫和氨水的混合液體除去諸如銀鏡膜 的導(dǎo)電薄膜6，并使掩膜形成圖案7a進(jìn)行燃燒除去或溶劑除去。隨后，進(jìn)行光澤控制。 根據(jù)需要，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行多孔電鑄殼1后表面(外表面)的清潔、殘余部分的切割、研 磨、光澤處理、砂磨等。當(dāng)用于形成圖案的多孔電鑄殼1由鎳制成時，其特征具體描述如下厚度等于或小于4mm(選擇性的)；密度8.9/cm3 ；熔點(diǎn)1450°C ；熱膨脹 系數(shù)(X10/°c ) 13.3 ；比熱(kcal/g°C ) 0.11 ；導(dǎo)熱系數(shù)(cal/cm.sec/C ) 0.22 ；硬 度(HRC) 25 25 ；粗糙度士0.5 μ m ；紋路深度80 μ m 至 140 μ m。

在如上所述的本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)作為微孔21待產(chǎn)生并生長的非導(dǎo)電孔6a 被形成在導(dǎo)電薄膜6上時，使用具有預(yù)定直徑和形狀的纖維4b。因此，根據(jù)多孔電鑄殼 1的不同彎曲形狀，可以簡單、經(jīng)濟(jì)并有效地對要在三維形狀的多孔電鑄殼1中形成的 微孔21的直徑、形成位置和密度整體或部分地進(jìn)行精確的控制，此外，微孔的直徑、形 成位置和密度能夠顯示高可靠性和恒定性，并且不存在操作者熟練程度的差異和其它變 數(shù)。換言之，通過由本發(fā)明的制造方法獲得的多孔電鑄殼1可以有效地為要應(yīng)用于高質(zhì) 量表皮材料的整模造型的表皮材料或塑料模塑產(chǎn)品的外表面提供高精密、銳利及精確的 紋路。在下文中，將參照實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，實(shí)施例僅使示例性的， 而并不意圖限制本發(fā)明。實(shí)施例多孔鎳電鑄測試片的制造為了制造具有形成有紋路圖案的表面的模塑產(chǎn)品，制備了具有如圖2中所示紋 路圖案的5個環(huán)氧板型測試片。每一測試片被制造成大小為100mmX 100mmX 25mm (厚 度)，并且根據(jù)如下所述并如

圖1中所示的方法制造用于形成圖案的多孔鎳電鑄殼。實(shí)施例1至實(shí)施例3 多孔鎳電鑄測試片的制造通過使用環(huán)氧板材制造負(fù)型聚硅氧烷鑄件。將直徑分別為0.20mm、0.25mm和 0.12mm的兩種碳纖維和一種絲以這樣的方式植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表 面暴露在負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面外部的纖維長度為3mm，隨后將環(huán)氧 樹脂涂覆并層壓在待固化的負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面上。此時，通過在環(huán) 氧心軸脫模期間固化環(huán)氧樹脂，使纖維的暴露部分從聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸。連續(xù)地，如圖2所示，使其中植入纖維的環(huán)氧心軸的形成有紋路圖案的表面通 過銀鏡反應(yīng)而變得導(dǎo)電。此時，纖維通過銀鏡反應(yīng)也同時變得導(dǎo)電。銀鏡反應(yīng)后，通過使用鑷子將纖維從環(huán)氧心軸中除去。圖3為示出根據(jù)本發(fā) 明，由環(huán)氧心軸5的形成有紋路圖案的表面上除去導(dǎo)電處理的纖維而產(chǎn)生的孔的200倍放 大照片。除去纖維后，在上部及前/后/左/右側(cè)提供具有形成于其中的多個孔的箱形 Bakelite阻斷壁(見圖Ih中附圖標(biāo)記10)，其高度為距離測試片上表面向上25mm，從而 降低電鑄表面上的流動速度。隨后，在電鑄池中，進(jìn)行如下表1所示的鎳電鑄。在電鑄中，在初始階段，電流連續(xù)地為1.0A/dm2。
電鑄液包含的450g/l至500g/l的氨基磺酸鎳以及20g/l至35g/l的硼酸，并且 pH 為 3.5 至 4.5。表 權(quán)利要求
1.制造用于形成圖案的多孔電鑄殼的方法，所述方法包括將纖維植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面的纖維植入步驟；在所述負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面上涂覆、層壓并固化環(huán)氧樹脂以及在 環(huán)氧心軸脫模期間將纖維從所述負(fù)型聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至所述環(huán)氧心軸的環(huán)氧心軸制造 步驟；在所述環(huán)氧心軸的形成有圖案的表面上形成導(dǎo)電薄膜并使所述形成有圖案的表面導(dǎo) 電的導(dǎo)電薄膜成形步驟；將具有所述導(dǎo)電薄膜的所述纖維從所述環(huán)氧心軸表面除去的纖維除去步驟；通過將電鑄金屬電沉積在導(dǎo)電薄膜上而形成電沉積層，同時由于纖維的除去而在孔 位置處產(chǎn)生并生長微孔的電鑄步驟；以及使具有所述微孔的所述電沉積層從所述環(huán)氧心軸脫模的多孔電鑄殼脫模步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中植入所述負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面上 的所述纖維的總長度為5mm至15mm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將從負(fù)型聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至所述環(huán)氧心軸的所述 纖維植入所述環(huán)氧心軸的深度為2mm至4mm。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述纖維的直徑為0.05mm至0.30mm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述電鑄步驟中，將高度比所述環(huán)氧心軸的最大 高度大20mm至30mm并具有形成于其中的多個孔的阻斷壁以箱形置于所述環(huán)氧心軸的前 /后/左/右側(cè)和上部，從而防止氣泡通過電鑄液的流動速度而分離。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述電鑄步驟中，將所述環(huán)氧心軸浸入電鍍液中 隨后在1小時至2小時后電鑄，從而增強(qiáng)具有所述導(dǎo)電薄膜的所述環(huán)氧心軸和所述電鍍液 之間的粘合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述電鑄步驟中，最初將其在0.5A/dm2至0.8A/ d m2的電流中電沉積2小時至5小時，隨后使電流每10分鐘增加0.05A/d m2至0.2A/d m2 直至達(dá)到1.2A/dm2至2.5A/dm2，隨后將其連續(xù)電沉積5天至10天，或從開始的5天至 10天內(nèi)連續(xù)保持1.2A/d m2至2.5A/d m2。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述電沉積層由鎳、銅或黃銅制成。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在將所述纖維植入所述負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有 圖案的表面之前，進(jìn)行釋放處理步驟。
10.通過權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的方法制造的用于形成圖案的多孔電鑄 殼，其中所述多孔電鑄殼具有多個微孔并且至少95%的所述微孔的前側(cè)開口直徑在由所 述纖維形成的孔直徑的士0.02mm的誤差范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于形成紋路圖案的多孔電鑄殼及其制造方法。該方法包括將纖維植入負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面的步驟；在負(fù)型聚硅氧烷鑄件的形成有圖案的表面上涂覆、層壓并固化環(huán)氧樹脂以及在環(huán)氧心軸脫模期間將纖維從負(fù)型聚硅氧烷鑄件轉(zhuǎn)移至環(huán)氧心軸的步驟；在環(huán)氧心軸的形成有圖案的表面上形成導(dǎo)電薄膜并使形成有圖案的表面導(dǎo)電的步驟；使具有導(dǎo)電薄膜的纖維從環(huán)氧心軸表面除去的步驟；通過將電鑄金屬電沉積在導(dǎo)電薄膜上而形成電沉積層，同時由于纖維的除去而在孔位置處產(chǎn)生并生長微孔的步驟；以及使具有微孔的電沉積層從環(huán)氧心軸脫模的步驟。通過公開的方法，能夠?qū)ξ⒖椎闹睆胶头植歼M(jìn)行簡單而有效的精確控制。
文檔編號B29C33/38GK102021612SQ20101022692
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者李景浩 申請人:株式會社模泰斯