本发明专利技术公开了一种制造水溶性PVA薄膜模具的装置及其方法，该装置包括：放卷装置、PET薄膜衬底、电晕处理装置、涂布装置、膜厚控制装置、预干燥固化装置、热滚压印成型装置、后干燥固化装置、收卷装置、导向装置。基于该装置实现模具制造的方法：（1）预处理；（2）电晕处理；（3）PVA水溶胶涂布；（4）膜厚测量和控制；（5）预干燥固化；（6）压印成型；（7）后干燥固化；（8）收卷。本发明专利技术实现了水溶性PVA薄膜模具高效、低成本规模化连续生产，为大面积复杂三维微纳结构的批量化制造提供了一种工业级解决方案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳制造
，尤其涉及一种用于制造水溶性PVA薄膜模具的装置及其方法。
技术介绍
薄膜型模具有着非常广泛的用途，它既可作为纳米压印的软模具，也可以直接作为掩模实现微纳结构的制造，还可以用作各种功能性薄膜(如抗反射膜、防眩光膜、增量膜等)。尤其是水溶性聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)薄膜模具用于紫外纳米压印,解决了大面积脱模的难题(PVA薄膜模具为一次性模具，在脱模过程中如果部分残留在固化的UV压印胶中，采用40-80°C热水即可以去除)，这为大面积纳米图形化、复杂三维微纳米结构制造以及非平整(甚至曲面衬底)和易碎衬底的图形化提供了一种理想的解决方案。因此，结合水溶性PVA薄膜模具和紫外纳米压印的图形化方法为LED图形化、平板显示、太阳能电池板、光学器件、三维微型电池、MEMS器件、抗反射层结构、自清洁表面等的规模化生产提供了一种具有工业化应用前景的使能技术。但是，采用现有的各种微纳制造技术难以实现宽幅水溶性PVA薄膜模具的高效、低成本、批量化生产，严重制约了该技术的广泛应用。因此，迫切需要开发新的装置和方法，实现水溶性PVA薄膜型模具高效、低成本规模化生产，为大面积微纳结构的低成本、规模化制造提供关键技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于高效、低成本规模化生产宽幅水溶性PVA薄膜模具的装置及其方法，该方法充分利用热滚型纳米压印、干燥固化成膜和溶液流延成型的优点。首先将配置好含水量80-85%的PVA水溶胶均匀一致性的涂布在PET薄膜衬底上；随后，经过预干燥固化，使含PVA水溶胶涂层的水量降低到50-55% ;然后，通过热滚压印装置将压印辊上的微纳米特征结构复制到PVA水溶胶，干燥固化成型后得到PVA薄膜模具，PVA胶膜的含水量控制在20-25% ;最后，通过后干燥固化，得到含水量15-20%的PVA薄膜模具，并将制造的PVA薄膜模具收取成卷。通过该方法，实现水溶性PVA薄膜模具高效、低成本、批量化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种制造水溶性PVA薄膜模具的装置，它包括:放卷装置、PET薄膜衬底、电晕处理装置、涂布装置、膜厚测控装置、预干燥固化装置、热滚压印成型装置、后干燥固化装置、收卷装置、导向装置，PET薄膜衬底从放卷装置送出经导向装置送入收卷装置；在放卷装置与收卷装置间沿导向装置运行方向依次设置电晕处理装置、涂布装置、膜厚测控装置、预干燥固化装置、热滚压印成型装置、后干燥固化装置、水溶性PVA薄膜模具，涂布装置将含水量80-85%的PVA水溶胶均匀一致性的涂布在PET薄膜衬底上；预干燥固化装置将PVA水溶胶涂层的水量降低到50-55% ;热滚压印成型装置得到水溶性PVA薄膜模具，并将水溶性PVA薄膜模具的含水量控制在20-25% ;后干燥固化装置对水溶性PVA薄膜模具进一步干燥固化，得到含水量15-20%的水溶性PVA薄膜模具，完成制造。所述涂布装置包括:网纹涂布辊、多头滴胶机、刮刀、支撑辊；网纹涂布辊和支撑辊上下布置，PET薄膜衬底从两者间通过；PVA水溶胶置于多头滴胶机内；在网纹涂布辊一侧设有刮刀，通过调整网纹涂布辊的网线数和网孔容积确定涂布的厚度。所述热滚压印成型装置包括:压印辊、脱模辊、干燥固化装置、支撑辊；所述压印辊位于PET薄膜衬底上方，脱模辊、干燥固化装置、支撑辊位于PET薄膜衬底下方；所述压印辊表面具有凸凹的微纳米特征结构的图案，压印辊内部设有加热装置，所述支撑辊为柔性辊；所述预干燥固化装置、后干燥固化装置均为红外/热风式，干燥固化装置采用热风式。所述水溶性PVA薄膜模具包括图形层和PET薄膜衬底，其中图形层为PVA水溶胶薄膜，其中图形层包含凸、凹微纳结构特征，PET薄膜衬底位于图形层之上；图形层的厚度10-100微米，支撑层厚度是100-500微米。所述压印辊施加的压力是0.lMPa-30MPa,所述压印辊加热的温度是40°C -90°C ；所述预干燥固化装置、后干燥固化装置、干燥固化装置的温度50°C -70°C，热风风速Im/s_2m/s0一种采用制造水溶性PVA薄膜模具的装置的制作方法，包括如下步骤:步骤(I):预处理；步骤(2):电晕处理；步骤(3):含水量80-85%的PVA水溶胶的涂布；步骤(4):膜厚测量和控制；步骤(5):预干燥固化，使含PVA水溶胶涂层的水量降低到50-55% ；步骤(6):压印成型，PVA胶膜的含水量控制在20-25% ；步骤(7):后干燥固化，得到含水量15-20%的水溶性PVA薄膜模具；步骤(8):收卷。所述步骤(3)的工作过程为:(3-1)首先，利用涂布装置的多头滴胶机将含水量80-85%的PVA水溶胶均匀涂布到网纹辊的网孔中，并使用刮刀将网纹涂布辊表面多余的PVA水溶胶刮去；(3-2)随后，网纹涂布辊表面网纹内的PVA水溶胶和反向运动的PET薄膜衬底接触，PVA水溶胶便转移到PET薄膜衬底的上表面，实现将网纹涂布辊网孔中的PVA水溶胶均匀涂布到PET薄膜衬底上。所述步骤(5)的工作过程为:利用红外/热风预干燥固化装置蒸发PVA水溶胶薄膜涂层中的溶剂，使PVA水溶胶薄膜的含水量控制在50-55%。所述步骤(6)的工作过程为:(6-1)首先，通过压印辊和支撑辊的共同作用，在线接触压印力的作用下将PET薄膜衬底之上涂布的PVA水溶胶挤压填充到压印辊凹形特征中，实现PVA水溶胶对压印辊凹形特征的完全填充和均匀铺展；(6-2)随后，通过加热压印辊和干燥固化装置的共同作用，蒸发PVA水溶胶薄膜中的溶剂，干燥固化PVA胶膜，使PVA水溶胶的含水量控制在20-25%，PVA水溶胶固化成型；(6-3)最后，利用脱模辊将压印固化成型的PVA胶膜与压印辊分离，完成脱模。所述步骤(7)的工作过程为:利用后干燥固化装置蒸发PVA模具薄膜中的溶剂，PVA水溶胶薄膜的含水量控制在15-20%，得到水溶性PVA薄膜模具成品。本专利技术的显著优势在于:本专利技术充分利用了热滚型纳米压印、干燥固化成膜和溶液流延成型的优点，实现了水溶性PVA薄膜模具的高效、低成本、批量化连续制造，为大面积微纳米结构的制造，或者非平整衬底大面积纳米图形化，或者曲面的大面积纳米图形化，或者复杂三维微纳结构制造，或者高深宽比大面积微纳结构制造提供了一种工业级的应用解决方案。结合软紫外纳米压印、刻蚀或者Lift-off工艺，本专利技术可用于高密度磁盘、微光学器件(如光学透镜、衍射光学元件等)、玻璃图形化、各种涂层和表面结构(抗反射、自清洁、抗霜等)、三维微型电池、蝶式太阳能聚光器、复眼影像感测器、微流控器件、生物传感器、MEMS器件、光伏器件等的制造，尤其适合大面积平板显示、太阳能电池板、玻璃图形化、LED图形化、晶圆级微光学器件的工业级生产。附图说明图1是本专利技术制造水溶性PVA薄膜模具装置的结构示意图；图2是本专利技术制造的水溶性PVA薄膜模具结构示意图；图3是本专利技术制造水溶性PVA薄膜模具的工作过程流程图。其中，I放卷装置；2PET薄膜衬底；3、4、11、12导向装置；5电晕处理装置；601网纹涂布辊、602多头滴胶机、603刮刀、604支撑辊；701膜厚测量装置、702膜厚控制装置；8预干燥固化装置；901压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造水溶性PVA薄膜模具的装置，其特征是，它包括：放卷装置、PET薄膜衬底、电晕处理装置、涂布装置、膜厚测控装置、预干燥固化装置、热滚压印成型装置、后干燥固化装置、收卷装置、导向装置，PET薄膜衬底从放卷装置送出经导向装置送入收卷装置；在放卷装置与收卷装置间沿导向装置运行方向依次设置电晕处理装置、涂布装置、膜厚测控装置、预干燥固化装置、热滚压印成型装置、后干燥固化装置、水溶性PVA薄膜模具，涂布装置将含水量80?85%的PVA水溶胶均匀一致性的涂布在PET薄膜衬底上；预干燥固化装置将PVA水溶胶涂层的水量降低到50?55%；热滚压印成型装置得到水溶性PVA薄膜模具，并将水溶性PVA薄膜模具的含水量控制在20?25%；后干燥固化装置对水溶性PVA薄膜模具进一步干燥固化，得到含水量15?20%的水溶性PVA薄膜模具，完成制造。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：兰红波，
申请(专利权)人：青岛博纳光电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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