[發(fā)明專(zhuān)利]具有微米/納米圖案的注塑成型工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080056032.3
• 申請(qǐng)日: 2010-10-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102713751A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西奧多·貢布·尼爾森;布萊恩·巴倫伯格·奧爾森;杰斯珀·諾雷加爾;安德斯·克里斯滕森;克里斯蒂安·史密斯楚普;埃米爾·索佳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 丹麥技術(shù)大學(xué);尼爾技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/00
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/00;B29C45/37
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 段迎春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將微米和/或納米圖案嵌入注塑成型工具的方法。本發(fā)明也涉及一種相應(yīng)的注塑成型工具。

背景技術(shù)

注塑成型的原理顯然簡(jiǎn)單：將融化的聚合物用來(lái)注滿用于制造零件的模具。實(shí)際上，這是具有很多參數(shù)的一個(gè)復(fù)雜工藝。其基本過(guò)程是：1)將液態(tài)聚合物注射進(jìn)模型，2)冷卻使得該聚合物固化，以及3)將該零件脫模。注塑機(jī)把熱塑性顆粒或者粒子轉(zhuǎn)變成成品零件。

注模也稱(chēng)為模塑工具，并且通常具有可替換的模腔。因?yàn)楫?dāng)模腔用舊時(shí)，只需要更換該模腔，這就延長(zhǎng)了工具壽命。

納米結(jié)構(gòu)可能已經(jīng)在例如藍(lán)光光盤(pán)和DVD的生產(chǎn)過(guò)程中注塑在2D表面上。不過(guò)，所謂自由變形注塑成型的目前結(jié)構(gòu)尺寸限制是大約50μm。一般使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)設(shè)計(jì)自由曲面，并且因?yàn)闆](méi)有由像平面、圓柱、圓錐的表面等等一樣的剛性徑向坐標(biāo)作為邊界，因此，需要一種在有效50μm極限下能進(jìn)行模塑構(gòu)造細(xì)節(jié)的更先進(jìn)的注塑技術(shù)。

WO?2009/028745(LG電子股份有限公司)公開(kāi)一種注塑成型裝置。該注塑成型裝置包括：具有型腔的模子；具有芯表面的芯模，當(dāng)連接到型腔模子時(shí)形成注塑成型的模塑空間；用于加熱型腔模或者芯模的加熱單元；冷卻型腔模或者芯模的冷卻單元；以及具有微米或納米大小的圖案形成并設(shè)置在模塑空間的內(nèi)表面上的圖案印模。微米或納米大小的圖案形成在注塑成型的表面上，以便具有超級(jí)疏水的特性和光學(xué)特性，并且復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微米或者納米圖案可以通過(guò)將圖案印模設(shè)置在模腔里而完成。

但是，該成型裝置固有地局限于圖案印模是在成型裝置外面制備并隨后插入成型工具內(nèi)的專(zhuān)用位置，并且局限于在平面或者簡(jiǎn)單曲面(像圓柱一樣的彎曲面)上形成微米和納米圖案。由于在成型時(shí)注塑系統(tǒng)內(nèi)的高壓和/或高溫，這反過(guò)來(lái)也限制了可能獲得的圖案形狀。因此，通過(guò)這種方法不容易形成更復(fù)雜的形狀。因此，由于可獲得的形狀有限，所公開(kāi)的方法相當(dāng)缺乏靈活性。

因此，一種改進(jìn)的注塑成型工具將是有利的，并且尤其一種更有效和/或可靠的注塑成型工具將是有利的。

發(fā)明目的

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供現(xiàn)有技術(shù)之外的另一種選擇。

尤其，提供一種解決現(xiàn)有技術(shù)上述問(wèn)題的具有在復(fù)雜的幾何形狀或者在模型的型腔中的所謂自由表面上形成微米和/或納米圖案的注塑成型工具可以被視為一個(gè)本發(fā)明的目的。

發(fā)明內(nèi)容

因此，上述目的和幾個(gè)其他目的可以通過(guò)在本發(fā)明的第一主要方面的一種在注塑成型工具的作用表面之中或之上制造微米/納米結(jié)構(gòu)圖案的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

提供注塑成型工具；

提供微米/納米結(jié)構(gòu)壓印設(shè)備，其具有要被壓印到所述工具內(nèi)的結(jié)構(gòu)；以及

將該壓印設(shè)備應(yīng)用于所述作用表面之中或之上，以便當(dāng)該壓印設(shè)備至少部分位于在注塑成型工具的型腔內(nèi)時(shí)將所述微米/納米圖案結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移給所述工具。

本發(fā)明特別，但不是專(zhuān)門(mén)，有利于提供一種使簡(jiǎn)單和有效轉(zhuǎn)移圖案的方式成為可能的注塑成型工具的微米/納米圖案形成方法。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行成型工藝之前不需要工具的廣泛制備或者重新安裝，這種圖案能轉(zhuǎn)移到工具的有效工作位置上，即該圖案在開(kāi)模前可立即植入。這有利于在各種新的和/或令人驚訝的領(lǐng)域中應(yīng)用所成型的零件和/或?qū)崿F(xiàn)其功能，參照附錄1和附錄2所列出的這種領(lǐng)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，壓印有微米/納米圖案的作用表面可以在宏觀范圍內(nèi)是非平面的。宏觀范圍的概念可能被定義為對(duì)象和過(guò)程為具有正常視力的人的肉眼可測(cè)的和看得見(jiàn)的長(zhǎng)度范圍。更具體地說(shuō)，參考下面“定義”段落，宏觀范圍可暫時(shí)規(guī)定為大約1毫米(mm)以上的長(zhǎng)度。

從數(shù)學(xué)觀點(diǎn)考慮，非平面的概念認(rèn)為是偏離平面，但是非平面應(yīng)該更進(jìn)一步根據(jù)宏觀范圍考慮，即大約1毫米。非平面的更定量的概念在下面“定義”段落內(nèi)提出。更具體地，被壓印微米/納米圖案的作用表面可能被在宏觀范圍內(nèi)彎曲，例如是近似圓柱形，圓錐形，或者圓形。

優(yōu)選的，當(dāng)注塑工具為組合形式時(shí)，上述組合形式準(zhǔn)備好，或者基本上準(zhǔn)備好用于注塑成型時(shí)，可進(jìn)行壓印設(shè)備的應(yīng)用。這可能與其他已有的要求作用表面部與工具本身分開(kāi)的注塑成型工具的表面圖案形成技術(shù)有區(qū)別。一個(gè)例子是WO?2009/028745(LG電子股份有限公司)的方法，其需要一個(gè)用于圖案形成的可插入印模板。

優(yōu)選的，微米/納米圖案結(jié)構(gòu)可能永久轉(zhuǎn)移到工具。這可以由例如激光輔助直接壓印(LADI)完成。術(shù)語(yǔ)“永久”意思是實(shí)質(zhì)上與工具不可分離，和/或該納米/微米結(jié)構(gòu)構(gòu)成刀具表面的材料(例如鋼)的整體部分。