[发明专利]一种光固化微压印成型方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光固化微压印成型方法及装置，属于微压印成型加工技术领域，主要应用于聚合物微结构光学器件、聚合物微分析芯片、聚合物微结构防污涂料等领域。

背景技术

聚合物压印成型是一种新兴的图形复制技术，它与传统的光刻技术相比具有设备简单、操作方便、加工费用低、以及较贵的模具只需要加工一次即可实现相同微结构的大批量复制等特点，近年来由于微结构制品被更多的行业所应用，使其需求量急剧增加，精度要求也越来越高。微压印主要分为热压印、紫外压印、微接触压印和激光辅助压印。其中热压印是微压印技术中最典型的工艺方法，但热压印时需要对料筒、基材、辊子等进行加热，使其达到一定的温度后才能进行压印，因此成型过程需要消耗大量的能量，同时耗费较多的加热冷却时间，这样不仅使得生产周期长、能耗大，而且对基材的加热冷却，也易使基材发生翘曲变形，影响制品精度，从而影响压印质量；另一方面，对于具有精细图案的压印，易出现被压印材料不能充分地填充压印辊微结构型腔的现象，也会在一定程度上影响制品的精度和质量。

随着微结构制品在生物医学、精密仪表、光纤通讯、航空、航天等领域应用的不断增加，微结构制品的加工得到越来越广泛的关注。近年来光固化技术迅速发展，光固化技术具有高效、环保、节能、光固化材料在室温下为液体等独特优点。本发明把光固化技术与聚合物微压印技术相结合，提出了一种光固化微压印成型方法及装置。光固化微压印成型的特点是：1、光固化材料在室温 下为液体，流动性好，易于充分填充微结构型腔，从而保证微结构制品精度；2、光固化微压印制品在加工过程中不需要加热和冷却，压印制品在光照下完成固化成型，不仅能耗小，而且避免了基材因加热冷却产生的翘曲变形，同时缩短了生产周期，提高了制品的成型效率和成型精度。

发明内容

针对热压印过程中存在的问题，本发明把微压印技术与光固化技术相结合实现了光固化微压印成型。

采用本发明光固化微压印成型装置制造微压印制品的方法是：

第一步：将事先配好的光固化材料注入辊涂装置，通过涂敷辊使光固化材料均匀的涂在透明基片上。

第二步：涂有光固化材料的透明基片，经过一定强度的紫外光照射使光固化材料预成型，形成一层初步固化的薄膜，初步光固化能够提高基材和光固化材料的附着力。

第三步：经过表面预固化的基片通过具有微结构且事先表面处理过的压印辊，在牵引作用下，基片对压印辊保持一定的压力，同时，一定强度的紫外光在基片背面对基材进行辐照，紫外光辐照使具有微结构的光固化材料固化成型。

第四步：基材在牵引作用下脱模，最后定长剪裁所得的微结构制品。

本发明涉及一种光固化微压印成型装置，主要包括传送装置、辊涂装置、预处理装置、压印装置、光固化装置、脱模装置。辊涂装置主要包括机架、支持辊、涂敷辊、调节辊、进料斗、控制系统等。压印装置包括控制装置、一对辊轮，其中表面具有微结构的辊轮是压印辊，另一个辊轮为支持辊。预处理装置及光固化装置包括光固化装置放置板、紫外灯光源、紫外灯光源连接件、紫 外光控制装置等。

本发明的有益效果是：

1、光固化材料在室温下是液体形式，流动性好且易成型，能够使光固化材料充分地填充微结构型腔，进而保证制品精度。

2、固化过程在紫外光辐照下即可完成，因此，不需要加热及冷却，不仅减少能耗，同时避免了因加热冷却过程而产生的翘曲变形。

3、采用本发明中的微压印成型方法缩短了生产周期的同时，提高了制品的成型效率和成型精度。

附图说明

图1是本发明光固化微压印装置的总布局图。

图中，1-传送带，2-透明基材，3-进料斗，4-光固化材料，5-预照后初步固化的薄膜，6-压印辊(具有微结构)，8-光照装置。

具体实施方式

采用本发明一种光固化微压印成型装置制造制品的方法是：

第一步：将事先配好的光固化材料注入辊涂装置，通过涂敷辊使光固化材料均匀的涂在透明基片上。

第二步：涂有光固化材料的透明基片，经过一定强度的紫外光照射使光固化材料预成型，形成一层初步固化的薄膜，初步光固化能够提高基材和光固化材料的附着力。

第三步：经过表面预固化的基片通过具有微结构且事先表面处理过的压印辊，在牵引下的作用下，基片对压印辊保持一定的压力，同时，一定强度的紫外光在基片背面对基材进行辐照，紫外光辐照使具有微结构的光固化材料固化 成型。

第四步：基材在牵引下的作用下脱模，最后定长剪裁所得的微结构制品。

采用本发明一种新型紫外光固化微压印装置装置，如图1所示，一种光固化微压印成型装置，主要包括传送装置、辊涂装置、预处理装置、压印装置、光固化装置、脱模装置。辊涂装置主要包括机架、支持辊、涂敷辊、调节辊、进料斗、控制系统等。压印装置包括控制装置、一对辊轮，其中表面具有微结构的辊轮是压印辊，另一个辊轮为支持辊。预处理装置及光固化装置包括光固化装置放置板、紫外灯光源、紫外灯光源连接件、紫外光控制装置等。