CN102929100B - 一种可对准卷对卷uv成型的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可对准卷对卷UV成型的装置及方法，该装置包括放卷机构（101）、涂布机构（102）、UV成型机构（100）、脱模机构（107）和收卷机构（110）；还包括微调对准机构（10）；所述微调对准机构（10）包括平面模具支撑装置（116）和对准探头（108），所述平面模具支撑装置（116）调整平面模具在横向、纵向、转角三个自由度的位置；所述平面模具（112）设置于平面模具支撑装置（116）上；所述UV成型机构（100）和微调对准机构（10）固定安装于可对准卷对卷UV成型的装置上。本发明消除了生产中带来的对准所产生的累计误差和气泡对图形的影响。

Description

一种可对准卷对卷UV成型的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种压印成型装置技术领域，尤其涉及一种可对准卷对卷UV成型的装置及方法。

背景技术

紫外压印是指将紫外固化材料置于模具和基材之间，在压力作用下使材料充塞进有起伏结构的模具中，紫外固化后脱模完成模具图形复制的技术。压印特别是微纳米压印在光学膜、防伪标签、光碟、微机电系统等图形化制备中有着不可替代的作用，是光学显示、信息存储、生物医药等高科技领域研究的重要对象。相比于紫外光刻、电子束或离子束光刻等微纳加工手段，微纳米压印技术具有操作简单、极限分辨率高、重复性好等优点。

目前在基材表面进行单面压印的技术已经非常成熟，通过平面或者曲面模具实现单面压印的设备已能够制作线宽小于100nm的图形。但在诸如双面防伪标签等许多领域中，单面压印技术已经不能满足要求。针对这些领域的双面压印技术主要有以下两种：

一是双辊式双面压印技术，其基于曲面模具单面压印的原理，在设备上放置两支包覆曲面模具或者直接雕刻图形的压辊，实现正反面分别压印。该方式能够实现卷对卷快速双面压印。然而，每一个压印单元正反面图形的对准精度是决定压印质量的重要因素之一。为实现双面对准，双辊式技术采用了两个直径理论相同的压辊，但是实际上压辊的制作存在误差，直径不可能完全一致，细微的差别在上千次压印之后被显著放大，导致正反面压印图形不能对位。此外，模具包覆于压辊上容易引入角度误差，使其中一面图形发生旋转，亦不能实现双面对位。

二是双平面模具式双面压印技术，通常采用两个不形变的平面模具放置在基材的正反面，在基材正反面同时涂有压印材料，两个模具与基材在真空下紧密贴合实现一个单元的双面压印。该方式虽然可以通过对准机构实现正反面图形的对位，但需要引入抽真空步骤来排除模具和压印材料之间的气泡，所以存在两个问题：(1).需要搭建密闭空间，营造真空环境；(2).抽真空过程耗时非常长。上述问题决定该方式不能实现卷对卷快速生产。

发明内容

本发明提出一种可对准卷对卷UV成型的装置及方法，解决了现有技术中存在的双面压印中上下相对应的图形化区域压印过程中偏移误差累计。

本发明的另一目的是解决压印过程中气泡难以消除的缺点。

本发明的所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种可对准卷对卷UV成型的装置，包括放卷机构、涂布机构、UV成型机构、脱模机构和收卷机构；还包括微调对准机构；所述微调对准机构包括平面模具支撑装置和对准探头，所述平面模具支撑装置调整平面模具在横向、纵向、转角三个自由度的位置；所述平面模具设置于平面模具支撑装置上；所述UV成型机构和微调对准机构固定安装于可对准卷对卷UV成型的装置上。

作为优选的技术方案，所述UV成型机构自上而下依次为平面模具、压辊；UV灯源安装于压辊内部，或UV灯源(106)与压辊(105)并列放置。

作为优选的技术方案，所述的平面模具支撑装置上布有吸气孔。

使用上述装置进行透明柔性基材双面压印的方法，所述压印方法包括以下步骤：

I、由涂布机构将UV树脂涂布在透明柔性基材的第一面；

II、将所述透明柔性基材的第一面已涂布区域输送到平面模具和压辊之间，且所述第一面已涂布区域与平面模具相对；

III、由微调对准机构中对准探头识别所述透明柔性基材的第二面的对准标记和平面模具上对应的对准标记，控制平面模具支撑装置调整模具横向、纵向、转角三个自由度，完成对准；

IV、以辊压方式使已对准涂布有UV树脂的所述透明柔性基材第一面与平面模具逐步压合，UV灯源与压辊同步移动，对UV树脂完成固化；

V、脱模机构将所述透明柔性基材从平面模具的一端向另一端脱离，完成脱模。

作为优选的技术方案，所述步骤II中UV树脂的涂布方式为辊涂、丝印涂布或狭缝式挤压涂布的一种。

作为优选的技术方案，所述步骤III中对准探头与透明柔性基材第二面位于同侧。

作为优选的技术方案，所述步骤IV中辊压方式具体包括以下步骤：

步骤1、压辊的初始位置位于所述透明柔性基材的第二面一端的正下方，对准完毕后，压辊上升顶压透明柔性基材，使平面模具的一端与透明柔性基材的第一面一端实现初始贴合；

步骤2、打开UV灯源，将初始贴合点的UV树脂固化；

步骤3、压辊从一端的贴合点开始向另一端滚压，使平面模具与透明柔性基材第一面逐步贴合，且同步固化；

步骤4、压辊匀速移动到另一端，压印完成，压辊回到初始位置。

作为优选的技术方案，所述透明柔性基材的第二面已通过压印形成图案和对准标记，且所述透明柔性基材的第二面表面贴有保护膜。

本发明的有益效果：

(1)本发明能够实现卷对卷双面压印，与双辊式相比，每周期图形正反面的位置偏差不会累积；

(2)相较于平面压印，辊压方式不需要在真空环境下工作，因此能够节省压印时间、简化结构，实现大面积连续式压印。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明透明柔性基材双面压印装置的示意图；

图2是本发明涂布后透明柔性基材两个周期的结构示意图；

图3是本发明平面模具示意图；

图4是本发明UV成型示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1为本实施例的装置结构，包括放卷机构101、透明UV树脂涂布机构102、UV成型机构100、微调对准机构10、脱模机构107和收卷机构110。UV树脂涂布机构102为狭缝式挤压机构，固定在装置上，包括恒温供料筒、输出管路和狭缝式涂布头。微调对准机构10包括平面模具支撑装置116、对准探头108；平面模具支撑装置116上密布有足以吸紧平面模具112的吸气孔，吸紧力为5～7kgf；对准探头108为CCD图像摄取单元；脱模机构107由两支辊轮组成。

作为进一步的改进，本实施例中的UV成型机构100自上而下依次为平面模具112、压辊105、UV灯源106；压辊105为硅胶辊，直径为100mm，长度为1500mm，以6kgf的力顶压PC113，压辊105的移动速度在0.1～75m/mim，可调；UV光源106可以放置在压辊内部，也可以与压辊并排放置，在本实施例中，UV光源106放置在压辊内部，照射强度为70～150W/cm。

实施例2

如图2所示，在本实施例中所述的透明柔性基材113为PC卷材，厚度为100μm，宽度为1000mm，背面115有已通过卷对卷单面压印方式实现的周期式图案和对准标记，201为PE保护膜；透明UV树脂111为紫外固化树脂，粘度范围是200～800cps，固化波段在320～400nm，固化剂量为800～1000mj/cm²。

如图3所示，在本实施例中所使用的平面模具112为镍模板，厚度为100μm，面积为1000mm×1000mm；其中图案面积为800mm×800mm，图案为线宽1μm、深2μm的线栅结构。

首先由放料机构101将PC113放卷，接着狭缝式挤压涂布装置102将紫外固化树脂111涂覆在一个单元20的正面114上，涂布厚度为5～6μm，面积为1000mm×1000mm，单元间的间隔为50mm。

工作单元20随后进入UV成型机构100，当工作单元20第二面图案一侧的对准标记位于对准探头108正下方、另外一侧的对准标记位于下一个对准探头108正下方时，工作单元20停止移动，对准探头108摄取工作单元20第二面115和平面模具112上的对准标记信息，控制平面模具支撑装置116做出位置调整，平面模具支撑装置116能在横向、纵向、转角三个自由度微调平面模具112的位置，使平面模具112与工作单元20第二面图案的对准标记重叠，对准精度优于50μm。

压辊105初始位置在工作单元20最左侧，当对准完毕后，压辊上升顶压单元20，使平面模具112的左端与工作单元20左端实现初始贴合；然后UV灯源106打开，将初始贴合点的无溶剂紫外树脂固化，此时工作单元20与平面模具112不会因压辊的移动而出现相对滑动，然后压辊105从初始贴合点开始向右滚压，实现平面模具112与PC113的逐步贴合和同步固化；当压辊匀速移动至工作单元20的另一端时，工作单元20的正面压印完成；这个过程中，位于平面模具112与PC113之间的气泡被压辊逐步推赶，直至平面模具112以外，因此该方式能够获得很好的图形复制精度；压印完成后，压辊105下降，回到初始位置；自动脱模机构107启动，两支辊轮向下移动，提供脱模拉力，使工作单元20第一面114与平面模具112逐步揭离，在工作单元20上形成双面压印图案。

重复以上步骤，可实现卷对卷快速生产。

实施例中所述聚丙烯酸酯UV胶，同样可以是环氧类UV胶和一切紫外固化胶体；本实施例中的涂胶机构可以是辊涂、丝印涂布或狭缝式挤压涂布的一种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可对准卷对卷UV成型的装置，包括放卷机构(101)、涂布机构(102)、UV成型机构(100)、脱模机构(107)和收卷机构(110)；其特征在于，还包括微调对准机构(10)；所述UV成型机构(100)包括平面模具(112)、压辊(105)和UV灯源(106)，自上而下依次为平面模具(112)、压辊(105)，所述UV灯源(106)安装于压辊(105)内部，或UV灯源(106)与压辊(105)并列放置；所述微调对准机构(10)包括平面模具支撑装置(116)和对准探头(108)，所述平面模具支撑装置(116)调整平面模具在横向、纵向、转角三个自由度的位置；所述平面模具(112)设置于平面模具支撑装置(116)下方；所述UV成型机构(100)和微调对准机构(10)固定安装于可对准卷对卷UV成型的装置上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的平面模具支撑装置(116)上布有吸气孔。

3.使用权利要求1-2任一权利要求所述装置进行透明柔性基材双面压印的方法，所述透明柔性基材的第二面已通过压印形成图案和对准标记，且所述透明柔性基材的第二面表面贴有保护膜，所述压印方法包括以下步骤：

I、由涂布机构将UV树脂涂布在透明柔性基材的第一面；

II、将所述透明柔性基材的第一面已涂布区域输送到平面模具和压辊之间，且所述第一面已涂布区域与平面模具相对；

III、由微调对准机构中对准探头识别所述透明柔性基材的第二面的对准标记和平面模具上对应的对准标记，控制平面模具支撑装置调整平面模具横向、纵向、转角三个自由度，完成对准；

IV、以辊压方式使已对准涂布有UV树脂的所述透明柔性基材第一面与平面模具逐步压合，UV灯源与压辊同步移动，对UV树脂完成固化；

V、脱模机构将所述透明柔性基材从平面模具的一端向另一端脱离，完成脱模。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤II中UV树脂的涂布方式为辊涂、丝印涂布或狭缝式挤压涂布的一种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤III中对准探头与透明柔性基材第二面位于同侧。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤IV中辊压方式具体包括以下步骤：

步骤1、压辊的初始位置位于所述透明柔性基材的第二面一端的正下方，对准完毕后，压辊上升顶压透明柔性基材，使平面模具的一端与透明柔性基材的第一面一端实现初始贴合；

步骤2、打开UV灯源，将初始贴合点的UV树脂固化；

步骤3、压辊从一端的贴合点开始向另一端滚压，使平面模具与透明柔性基材第一面逐步贴合，且同步固化；

步骤4、压辊匀速移动到另一端，压印完成，压辊回到初始位置。