[發(fā)明專利]一種超聲輔助往復(fù)擺動卷對固定卷熱輥壓印裝置及壓印方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910874951.4
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110497608A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許志龍;楊小璠;劉菊東;方芳;王素;沈志煌;姜濤
• 申請（專利權(quán)）人: 集美大學(xué)
• 主分類號: B29C59/04
• 分類號: B29C59/04
• 代理公司: 11331 北京康盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 梁錦平<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種超聲輔助往復(fù)擺動卷對固定卷熱輥壓印裝置及壓印方法。其中，壓印裝置包括出卷機(jī)構(gòu)、第一導(dǎo)向輥、加熱輥、定心模具輥、擺動壓力輥組件、冷卻裝置、第二導(dǎo)向輥、第三導(dǎo)向輥、收卷機(jī)構(gòu)、基帶和聚合物材料。出卷輥機(jī)構(gòu)與第一導(dǎo)向輥連接，加熱輥位于第一導(dǎo)向輥的上方，第一導(dǎo)向輥與固定模具輥連接，擺動壓力輥組件位于固定模具輥下方，可繞固定模具輥擺動，冷卻裝置位于固定模具輥后方，固定模具輥與第二導(dǎo)向輥連接，第二導(dǎo)向輥與第三輥連接，第三導(dǎo)向輥與收卷輥連接。本發(fā)明將固定的壓力輥改進(jìn)為擺動壓力組件，彌補(bǔ)了固定輥只能加壓于固定位置的缺點(diǎn)，很大程度提高了壓印的精密度與壓印的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲輔助卷對卷熱輥壓印的技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種超聲輔助往復(fù)擺動卷對固定卷熱輥壓印裝置及方法。

背景技術(shù)

納米壓印技術(shù)是一種新型的微納加工技術(shù)，該技術(shù)通過機(jī)械轉(zhuǎn)移的手段，達(dá)到了超高的分辨率，有望在未來取代傳統(tǒng)光刻技術(shù)，成為微電子、材料領(lǐng)域的重要加工手段。普通熱壓印要求的環(huán)境較為苛刻，因此超聲輔助壓印技術(shù)逐漸融入納米壓印之中，但是傳統(tǒng)平板熱壓印無法連續(xù)成模，導(dǎo)致其效率較為低下。卷對卷熱輥壓印成型技術(shù)通過結(jié)合了卷對卷的生產(chǎn)方式和平板熱壓印的生產(chǎn)方式，使待壓印的熱塑性聚合材料在模具輥和壓力輥之間輥過并在壓力下填充模腔，實(shí)現(xiàn)了微納米熱壓印連續(xù)成型，很大程度地提高了壓印的效率。

現(xiàn)階段，大面積聚合物表面微納米結(jié)構(gòu)加工需求不斷上升，而目前卷對卷熱壓印裝置都為固定壓力輥對模具輥進(jìn)行熱輥壓，其缺點(diǎn)為聚合物材料無法完全填腔，且難以排除模腔內(nèi)的空氣，形成的織構(gòu)不飽和度缺陷多。

公開號為CN 106113479 A的專利公布了一種聚合物表面微納米結(jié)構(gòu)卷對卷熱輥壓印成型方法。該裝置使用了三個超聲振動輥輔助壓印，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且壓印輥與模具輥均為線接觸，壓印過程中不能保證聚合物完全填充，所形成的聚合物織構(gòu)容易缺損，不飽和度缺陷多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中聚合物織構(gòu)容易缺損，不飽和度缺陷多的技術(shù)問題而提供一種能夠使聚合物材料更為完整地充滿微織構(gòu)型腔，且不易產(chǎn)生缺損的超聲輔助往復(fù)擺動卷對固定卷熱輥壓印裝置及方法。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種超聲輔助往復(fù)擺動卷對固定卷熱輥壓印裝置，其包括出卷機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向輥、加熱輥、定心模具輥、擺動壓力輥組件、冷卻裝置、收卷機(jī)構(gòu)、基帶、聚合物材料和壓輥驅(qū)動裝置，其中導(dǎo)向輥包括第一導(dǎo)線輥、第二導(dǎo)向輥及第三導(dǎo)向輥，出卷機(jī)構(gòu)通過基帶與第一導(dǎo)向輥連接，加熱輥位于第一導(dǎo)向輥的上方，第一導(dǎo)向輥通過基帶與定心模具輥連接，擺動壓力輥組件設(shè)置在定心模具輥的下方，可繞定心模具輥的軸線擺動，冷卻裝置設(shè)置于定心模具輥的后方，定心模具輥通過基帶與第二導(dǎo)向輥連接，第二導(dǎo)向輥通過基帶與第三導(dǎo)向輥連接，第三導(dǎo)向輥通過基帶與收卷機(jī)構(gòu)連接；所述定心模具輥包括輥軸、支撐軸承，輥軸可繞支撐軸承轉(zhuǎn)動，輥軸的圓柱面加工有微織構(gòu)型腔；所述的擺動壓力輥組件包括框型擺桿、壓力輥、超聲振動模塊、調(diào)壓模塊和調(diào)心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，框型擺桿鉸接于定心模具輥的軸線上，壓力輥通過調(diào)壓模塊與框型擺桿相連接，調(diào)壓模塊可在框型擺桿滑動，調(diào)心曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動框型擺桿擺動，超聲振動模塊位于框型擺桿內(nèi)側(cè)，超聲振動模塊的變幅桿作用于壓力輥上。聚合物材料從出卷機(jī)構(gòu)傳送至第一導(dǎo)向輥與加熱輥之間，通過加熱輥加熱后傳送到定心模具輥與擺動壓力輥組件間，壓力輥往復(fù)擺動將聚合物材料填充于定心模具輥的微織構(gòu)型腔，同時超聲振動模塊的變幅桿作用于壓力輥輔助充型，通過冷卻裝置將成型的聚合物的織構(gòu)冷卻脫模后，經(jīng)第二導(dǎo)向輥和第三導(dǎo)向輥傳送到收卷機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述的出卷機(jī)構(gòu)包括出卷輥、出卷電機(jī)和出卷張力傳感器，出卷電機(jī)控制出卷輥的轉(zhuǎn)速，當(dāng)聚合物材料從出卷輥送出，出卷輥的半徑變小，出卷輥的速度越變越慢，出卷輥至第一導(dǎo)向輥間的聚合物材料產(chǎn)生張力，出卷張力傳感器感受聚合物材料的張力并調(diào)節(jié)出卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證出卷機(jī)構(gòu)和第一導(dǎo)向輥同步轉(zhuǎn)動。