[实用新型]一种制造水溶性PVA薄膜模具的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微纳制造技术领域，尤其涉及一种用于制造水溶性PVA薄膜模具的装置。

背景技术

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℃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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型采用如下技术方案：

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，含水量80-85%的PVA水溶胶由涂布装置均匀一致的涂布在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。

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；含水量80-85%的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，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0.1MPa-30MPa，所述压印辊加热的温度是40℃-90℃；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℃-70℃，热风风速1m/s-2m/s。

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（1）：预处理；

步骤（2）：电晕处理；

步骤（3）：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；

步骤（6）：压印成型；

步骤（7）：后干燥固化；

步骤（8）：收卷。

所述步骤（3）的工作过程为：