具有微米/纳米图案的注塑成型工具制造技术

本发明专利技术涉及一种将微米和/或纳米图案植入注塑工具的方法。在第一主要方面中，微米/纳米结构压印设备应用于作用表面之上或之中，以便当压印设备至少部分位于在注塑成型工具的型腔内时，将该微米/纳米图案结构转移给工具。在第二主要方面中，在其上部具有微米/纳米结构化图案的底板定位在该工具内的作用表面上，底板的下部面对该工具，接收该底板的作用表面在宏观范围内为非平面的。这两个方面使得转移这种图案的简单和有效的方式成为可能，并且可以在进行注塑成型之前立即转移该图案到工具的有效工作位置，不需要在进行注塑成型工艺之前进行工具的大量准备或重新安装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将微米和/或纳米图案嵌入注塑成型工具的方法。本专利技术也涉及一种相应的注塑成型工具。
技术介绍
注塑成型的原理显然简单将融化的聚合物用来注满用于制造零件的模具。实际上，这是具有很多参数的一个复杂工艺。其基本过程是1)将液态聚合物注射进模型，2)冷却使得该聚合物固化，以及3 )将该零件脱模。注塑机把热塑性颗粒或者粒子转变成成品零件。注模也称为模塑工具，并且通常具有可替换的模腔。因为当模腔用旧时，只需要更换该模腔，这就延长了工具寿命。纳米结构可能已经在例如蓝光光盘和DVD的生产过程中注塑在2D表面上。不过，所谓自由变形注塑成型的目前结构尺寸限制是大约50 μ m。一般使用计算机辅助设计(CAD)技术设计自由曲面，并且因为没有由像平面、圆柱、圆锥的表面等等一样的刚性径向坐标作为边界，因此，需要一种在有效50 μ m极限下能进行模塑构造细节的更先进的注塑技术。WO 2009/028745 (LG电子股份有限公司)公开一种注塑成型装置。该注塑成型装置包括具有型腔的模子；具有芯表面的芯模，当连接到型腔模子时形成注塑成型的模塑空间；用于加热型腔模或者芯模的加热单元；冷却型腔模或者芯模的冷却单元；以及具有微米或纳米大小的图案形成并设置在模塑空间的内表面上的图案印模。微米或纳米大小的图案形成在注塑成型的表面上，以便具有超级疏水的特性和光学特性，并且复杂结构的微米或者纳米图案可以通过将图案印模设置在模腔里而完成。但是，该成型装置固有地局限于图案印模是在成型装置外面制备并随后插入成型工具内的专用位置，并且局限于在平面或者简单曲面(像圆柱一样的弯曲面)上形成微米和纳米图案。由于在成型时注塑系统内的高压和/或高温，这反过来也限制了可能获得的图案形状。因此，通过这种方法不容易形成更复杂的形状。因此，由于可获得的形状有限，所公开的方法相当缺乏灵活性。因此，一种改进的注塑成型工具将是有利的，并且尤其一种更有效和/或可靠的注塑成型工具将是有利的。专利技术目的本专利技术的再一个目的是提供现有技术之外的另一种选择。尤其，提供一种解决现有技术上述问题的具有在复杂的几何形状或者在模型的型腔中的所谓自由表面上形成微米和/或纳米图案的注塑成型工具可以被视为一个本专利技术的目的
技术实现思路
因此，上述目的和几个其他目的可以通过在本专利技术的第一主要方面的一种在注塑成型工具的作用表面之中或之上制造微米/纳米结构图案的方法实现，该方法包括提供注塑成型工具；提供微米/纳米结构压印设备，其具有要被压印到所述工具内的结构；以及将该压印设备应用于所述作用表面之中或之上，以便当该压印设备至少部分位于在注塑成型工具的型腔内时将所述微米/纳米图案结构转移给所述工具。本专利技术特别，但不是专门，有利于提供一种使简单和有效转移图案的方式成为可能的注塑成型工具的微米/纳米图案形成方法。另一个优点是在进行成型工艺之前不需要工具的广泛制备或者重新安装，这种图案能转移到工具的有效工作位置上，即该图案在开模前可立即植入。这有利于在各种新的和/或令人惊讶的领域中应用所成型的零件和/或实现其功能，参照附录I和附录2所列出的这种领域。 在一个实施例中，压印有微米/纳米图案的作用表面可以在宏观范围内是非平面的。宏观范围的概念可能被定义为对象和过程为具有正常视力的人的肉眼可测的和看得见的长度范围。更具体地说，参考下面“定义”段落，宏观范围可暂时规定为大约I毫米(mm)以上的长度。从数学观点考虑，非平面的概念认为是偏离平面，但是非平面应该更进一步根据宏观范围考虑，即大约I毫米。非平面的更定量的概念在下面“定义”段落内提出。更具体地，被压印微米/纳米图案的作用表面可能被在宏观范围内弯曲，例如是近似圆柱形，圆锥形，或者圆形。优选的，当注塑工具为组合形式时，上述组合形式准备好，或者基本上准备好用于注塑成型时，可进行压印设备的应用。这可能与其他已有的要求作用表面部与工具本身分开的注塑成型工具的表面图案形成技术有区别。一个例子是WO 2009/028745 (LG电子股份有限公司)的方法，其需要一个用于图案形成的可插入印模板。优选的，微米/纳米图案结构可能永久转移到工具。这可以由例如激光辅助直接压印(LADI)完成。术语“永久”意思是实质上与工具不可分离，和/或该纳米/微米结构构成刀具表面的材料(例如钢)的整体部分。可选的或者另外的，微米/纳米图案可以直接压印在工具之中，或者之上。这可能需要专用工具和/或表面工具。可选的，微米/纳米图案可以初始压印在预制层里，预制层随后被处理以形成所需图案。参照下面的详细描述，预制层例如可以是随后电镀的抗蚀剂层，等等。该预制层不必在可插入的印模中压印，因为该过程可以植入到该模具本身。应当指出的是，抗蚀层可以在压印之前被沉积，或者可选的抗蚀层可以附装在压印设备上。可以使用像HSQ —样的混合聚合物作为特别的预制层；在沉积之后，混合聚合物被加热以形成一种多孔玻璃结构。例如可以在注塑成型工具或者在环绕成型系统中使用加热设备进行加热。有利的是，压印设备可以包括第一和第二型腔，其中在压印设备中通过柔性中间构件分开第一型腔和第二型腔，中间构件包括具有微米/纳米压印图案的印模。另外，这种方法可以还包括将压印设备定位在工具上，以便在第二型腔内形成实质上气密的封闭体，该封闭体至少由相应工具表面和柔性中间构件确定，并且改变第一和第二型腔之间的相对压力，以便通过朝工具表面移动柔性中间构件引起第二型腔的容积下降，从而将微米/纳米图案压印在工具之中或之上。优选的，压印设备具有容器状的形式，其具有要定位于所述工具上的开口端，该开口端限定出上述相应的工具表面。此外，密封装置设置在所述压印设备的面对所述要被压印的工具的那一部分上，该密封装置设置成，与该对象表面相结合以提供所述第二腔实质上气密的密封。在第二主要方面中，本专利技术提供一种在注塑成型工具的作用表面之中或之上制造微米/纳米图案结构的方法，该方法包括提供工具；提供底板，该底板具有位于上部的微米/纳米结构图案， 将该底板定位在所述工具的该作用表面上，所述底板的下部面对所述工具；以及固定所述底板在所述工具内的位置，其中接收该底板的所述作用表面在宏观范围内是非平面的。本专利技术特别，但不是专门，有利于提供一种注塑成型工具的微米/纳米图案形成方法，其使在注塑成型工具非平面的表面上简单和有效转移图案的方式成为可能，尤其是对于可不另外具有植入的微米/纳米图案的复杂和/或大型工具。在一些情况下，可以基本上一次完成定位的步骤和该底板在作用表面上的步骤，例如底板的定位可能最终完成为使得底板的定位固定下来，例如通过底板和/或注塑成型工具的作用表面的塑性变形。在一个实施例中，压印有微米/纳米图案的作用表面可以在宏观范围内是弯曲的。宏观范围的概念可能被定义为对象和过程为具有正常视力的人的肉眼可测的和看得见的长度范围。更具体地说，参考下面“定义”段落，宏观范围可暂时规定为大约I毫米(mm)以上的长度。被压印微米/纳米图案的作用表面可能被在宏观范围内弯曲，例如是近似圆柱形，圆锥形，或者圆形。有利的是，该底板可以根据注塑成型工具的作用表面的形状变形，优选以塑性变形即不可逆重新形成板。通常，这个底板可以包括金属，例如钢，铝，镍，等等。该底板的定位可例如从底板的上部的这一侧作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.02 DK PA200970145;2009.11.24 DK PA200970221.ー种在注塑成型工具的作用表面之中或之上制造微米/纳米结构图案的方法，该方法包括 提供注塑成型工具； 提供微米/纳米结构压印设备，其具有要被压印到所述工具内的结构；以及 将该压印设备应用于所述作用表面之中或之上，以便当该压印设备至少部分位于在注塑成型工具的型腔内时将所述微米/纳米图案结构转移给所述工具。2.根据权利要求I所述的方法，其中压印所述微米/纳米图案的所述作用表面在宏观范围内是非平面的。3.根据权利要求I或者2所述的方法，其中压印所述微米/纳米图案的所述作用表面在宏观范围内是弯曲的。4.根据权利要求I所述的方法，当注塑成型工具为组装形式时，上述组装形式准备好，或者基本上准备好用于注塑成型时，进行压印设备的应用。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述微米/纳米图案结构永久转移给该工具。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述微米/纳米图案被直接压印在工具之中或者之上。7.根据权利要求I所述的方法，其中所述微米/纳米图案最初被压印在预制层里，所述预制层随后被处理以形成所期望的图案。8.根据权利要求I所述的方法，其中所述压印设备包括第一和第二腔，第一和第二腔在所述压印设备中被柔性中间构件分隔开，该柔性中间构件包括具有微米/纳米压印图案的印摸。9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括 将所述压印设备定位在所述工具上，以便在第二型腔内形成实质上气密的封闭体，该封闭体至少由相应工具表面和所述柔性中间构件来界定，并且， 改变所述第一和第二腔之间的相对压力，以便通过朝所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多·贡布·尼尔森，布莱恩·巴伦伯格·奥尔森，杰斯珀·诺雷加尔，安德斯·克里斯滕森，克里斯蒂安·史密斯楚普，埃米尔·索佳，
申请(专利权)人：丹麦技术大学，尼尔技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：