一种新型紫外光固化微压印装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种紫外光固化微压印装置及方法。其内容包括：光固化材料通过垂直于压印辊上方的涂布机构加料到压印辊上，压印辊经过特殊处理使其对光固化材料具有不粘性。通过压印辊一侧的刮刀装置将多余的光固化材料去除，使压印辊上的光固化材料厚度均匀。随着压印辊的转动向下进入压印区，通过透明基底底部的紫外光辐射使光固化膜固化并与基底连为一体，得到最终的微压印制品。本发明专利技术技术压印设备简单，操作简便，能够进行连续化生产并且有着较高的产品良率。

A new UV curable micro imprint device and method

The invention discloses a UV curable micro imprint device and a method thereof. The contents include: the light curing material is added to the embossing roll through the coating mechanism perpendicular to the embossing roller, and the imprint roller is not sticky to the light cured material after special treatment. The excess curing material is removed through the scraper device on the side of the stamping roller, so that the thickness of the light curing material on the impression roller is uniform. With the rotation of the imprint roll down into the embossing area, the UV radiation at the bottom of the transparent substrate solidifies the photocurable film and connects with the substrate, and the final micro embossing products are obtained. The invention has simple technology, simple operation, continuous production and high product yield.

【技术实现步骤摘要】
一种新型紫外光固化微压印装置及方法
本专利技术属于微纳加工制造领域，尤其涉及一种紫外光固化微压印的装置及方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，人们对产品加工精度的要求也变得越来也高。微纳制造技术此时应运而生，使得制造业的制造水平有了极大提高。目前，微纳制造技术已经成具有国家战略高度的高新技术，对于下一代生物医学、信息技术产业、光学产业、环保产业等都具有非常重要的意义。微压印技术在制造微纳器件方面具有很大的应用前景。微压印技术具有模具成本低、微结构复刻精度高、工艺简单等优点，是目前利用聚合物材料制造微纳器件的重要加工技术之一。微压印技术按照基本工艺的不同又可以分为热压印技术和紫外（光固化）压印技术。热压印是最早提出的纳米压印技术，通过将温度升高到抗蚀剂玻璃转化温度(Tg)之上使转移介质处于熔融状态，然后进行模板对准施压，压印结束后降温使抗蚀剂固化、脱模结束后即可完成图形的复制。然而热压印由于其高温高压的苛刻条件，会使产品产生较大的热变形，高温高压的操作环境需要时间进行升高或降低，增加了制备过程的时间，降低了生产效率。紫外光固化微压印的整个工艺流程可在常温常压下进行，无需经升温降温等步骤，从而可以提高生产效率、降低生产成本。除此之外，光固化微压印对工艺条件要求较低，可以低压环境压印成型。如易脆模具或软模具（如PDMS等）均可用于压印成型，紫外固化材料（固化胶）黏度较低，适合高深宽比结构的填充固化成型。可以说，光固化微压印是目前聚合物微纳器件实现工业化生产的最有前景的方法。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种紫外光固化微压印装置及方法，利用紫外光固化微压印在常温常压下就可以进行压印的特点，克服了现有热压印设备需要加热加压才能完成压印成型的缺陷，同时解决了热压印产品由于高温高压产生的热变形问题。本方法具有产品成型精度高，生产效率高，能量消耗低等特点。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的一个技术方案是：一种紫外光固化微压印装置，该装置包括放卷机构、涂布机构、刮刀装置、压印辊、光照装置，张力控制系统、收卷机构。涂布机构设置于所述压印辊的上方，光固化材料通过涂布机构将液态光固化材料均匀涂布于压印辊上。压印辊上具有微结构，刮刀装置设置于所述压印辊的斜上侧，通过压印辊斜上侧的刮刀装置去除多余的光固化材料，使光固化材料在压印辊上涂布均匀。光固化材料随着压印辊的转动与透明基材接触同时在压印区进行紫外光照，使透明基材与光固化膜融为一体。通过导向辊牵引与收卷机构将微结构膜收卷。根据本专利技术目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述涂布机构包括进胶口，储液槽，压力控制系统，喷嘴。光固化材料通过进胶口进入储液槽并由压力控制系统控制喷嘴将液态光固化材料均匀涂布于压印辊上。根据本专利技术目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述压印辊其表面经过特殊处理，使其对光固化材料具有不粘性。紫外光固化后，具有微结构光固化膜与透明基材结合成一体。根据本专利技术目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述刮刀装置，作用于压印辊上，能够将压印辊上多余的光固化材料刮除。其与压印辊的间距可精确调节，以保证透明基材上光固化材料厚度均一可调。根据本专利技术目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述透明基材包括PMMA、PET、PMDS、PP。根据本专利技术目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述光照装置为高压汞灯、紫外激光束、氙灯和UVLED冷光源。根据本专利技术提出的一种紫外光固化微压印装置，其工艺路线包括：（1）通过放卷机构和导向辊将透明基材按照给定的速度和张力向前输送。（2）液态光固化材料通过涂布机构加置于压印辊上，通过刮刀装置将多余光固化材料刮除并使光固化材料在压印辊上均匀涂敷，达到所需厚度。（3）压印辊经过特殊处理使其对光固化材料有不粘性。随着压印辊的自转进入压印区，在一定的压力下，光固化材料粘附在透明基材上并且带有微结构。压印的同时利用光照装置进行紫外光辐照，使光固化材料快速固化成型。此时光固化物料压印在透明基材上并且通过紫外光固化使得光固化膜与透明基材合成一体。（4）最终通过导向辊与收卷系统的牵引将光固化微压印制品收取。根据上述技术方案的应用，本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术采用紫外光固化微压印的方式，相较于传统热压印工艺，能够在室温下完成压印过程，无需加热与冷却，大大减少了产品成型所用的时间，提高了生产效率，并且避免了因热变形因素而导致的产品精度下降。本专利技术在采用涂布机构加刮刀装置的组合，能够保证光固化材料压印时厚度的均匀性，可提高微结构图案的压印品质。附图说明图1是本专利技术一种紫外光固化微压印装置的简化原理图。其中：收卷机构（1）；导向辊（2、7）；光照装置（3）；压印辊（4）；涂布机构（5）；刮刀装置（6）；放卷机构（8）。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1本专利技术提供一种紫外光固化固化微压印装置，包括：放卷机构（8）、涂布机构（5）、刮刀装置（6）、压印辊（4）、光照装置（3），张力控制系统、收卷机构（1）。放卷机构（8）和导向辊（7）将透明基材按照给定的速度和张力向前输送，光固化材料通过涂布机构（5）加置于与压印辊（4）上，经过刮刀装置（6）的调节，去除了多余的光固化材料并且使得光固化材料的厚度均匀，其中压印辊（4）经过特殊处理使其对光固化材料有不粘性。随着压印辊的自转进入压印区，压印的同时利用光照装置（3）进行紫外光辐照。此时光固化物料压印在透明基材上并且通过紫外光固化使得光固化膜与透明基材形成一体。最终通过导向辊（2）与收卷系统（1）的牵引将光固化微压印制品收取。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型紫外光固化微压印装置，其特征在于：该装置包括放卷机构、涂布机构、刮刀装置、压印辊、光照装置，张力控制系统、收卷机构；光固化材料通过垂直于压印辊上方的涂布机构涂布在压印辊上，并通过压印辊斜上侧的刮刀装置使光固化材料在压印辊上涂布均匀；光固化材料随着压印辊的转动与透明基材接触同时在压印区进行紫外光照，使透明基材与光固化膜融为一体；通过导向辊牵引与收卷机构将微结构膜收卷。

【技术特征摘要】
1.一种新型紫外光固化微压印装置，其特征在于：该装置包括放卷机构、涂布机构、刮刀装置、压印辊、光照装置，张力控制系统、收卷机构；光固化材料通过垂直于压印辊上方的涂布机构涂布在压印辊上，并通过压印辊斜上侧的刮刀装置使光固化材料在压印辊上涂布均匀；光固化材料随着压印辊的转动与透明基材接触同时在压印区进行紫外光照，使透明基材与光固化膜融为一体；通过导向辊牵引与收卷机构将微结构膜收卷。2.根据权利要求1所述的一种新型紫外光固化微压印装置，其特征在于：所述涂布机构包括进胶口，储液槽，压力控制系统，喷嘴；光固化材料通过进胶口进入储液槽并由压力控制系统控制喷嘴将液态光固化材料均匀涂布于压印辊上。3.根据权利要求1所述的一种新型紫外光固化微压印装置，其特征在于：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺建芸，李嘉维，赵长松，谢鹏程，罗锡丹，刘振文，张景慧，佟金戈，杨卫民，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11