[发明专利]一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型装置及方法

说明书

本发明公开了一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型装置，由上至下依次包括：上机座、上模板、微结构模芯、下模板、下机座、液压缸、液压驱动装置，所述加热装置设置在上机座内用于加热上模板，微结构模芯和下模板之间设置有微结构薄网，所述液压驱动装置通过电路连接控制器。本发明还公开了一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型方法。本发明采用微结构模芯及微结构薄网，通过控制微结构模芯温度、热压压力、保压时间、微结构薄网孔径、微结构薄网线径、张紧力控制复合微棱透镜阵列成型效果，能一次性非等温热压成型复合微非球面透镜阵列。复合微非球面透镜阵列呈空间周期性分布、尺寸控制灵活，加工效率高，成本低、适合大面积大批量生产。

技术领域

本发明涉及一种微结构热压成型装置及方法，具体涉及一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型装置及方法。

背景技术

微结构广泛应用于超疏水-超亲水表面、微流控芯片、换热器、导光板等领域。化学蚀刻微结构具有腐蚀性，激光加工微结构成型精度较低，微磨削微结构可以保证微结构成型精度，但效率较低，不适合大批量生产；采用微磨削技术在模芯表面精密成型微结构，然后利用热压技术将其表面微结构复制在聚合物等低熔点(软化点)材料表面可以实现微结构大批量生产。Wu Cheng Hsien采用等温热压的方法在PMMA表面加工出了23-24μm高度的微点阵列,热压时需要热熔整个工件，成型时间最少需要30-60s。此外，在微结构表面加工出更微细的微结构阵列可以获得更多功能特性，从而开发出高附加值产品。例如，复合微结构可以在原始微结构表面进一步增大表面面积，增强换热器表面的换热能力，增加表面超疏水-超亲水性能，提高导光板的亮度及均匀度。复合微非球面透镜阵列具有控制对特定波长光线的聚焦，增强对特定波长光线的漫反射，减小表面全反射等作用，目前尚缺乏一种快速一次性成型复合微非球面透镜阵列的方法。不等温热压可以提高成型速度，但目前其成型的微结构为单一平面微结构。如果通过在模芯表面加工微非球面透镜阵列对应微纳结构再进行不等温热压微成型则加工时间长、成本高。如果复合微非球面透镜阵列分两次热压成型，位置控制精度很难达到，且加工时间长。

专利号为ZL 201210560978.4的中国专利公开了一种具有复合微结构的超疏水表面的制备方法，成型的复合结构一级二级结构都为平面微结构，并且需要利用注塑机将熔融的高分子材料注入注塑模腔内，然后高压保压，随后冷却至熔点以下脱模成型，成型时间长。

专利号为ZL 201010109225.2的中国专利公开了一种利用筛网模板法制备聚合物超疏水表面的方法：将筛网的微米结构阵列复制到聚合物表面制造超疏水表面。但是，该方法采用的模板上单一的微米结构不能实现复合微结构的制备。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型装置及方法。旨在快速高效一次性热压成型复合微非球面透镜阵列。其工作原理是：工件、微结构薄网与加热的微结构模芯接触，热量由模芯传导至工件，工件表面材料温度逐渐超过其软化点而变成半熔融状态，半熔融材料通过微结构薄网网孔挤入模芯微结构凹腔内，V形模芯微结构凹腔控制材料热压成型微棱透镜阵列，弹性变形后的微结构薄网控制在微棱镜阵列表面成型出复合微非球面透镜阵列。

本发明通过以下技术方案实现：

一种复合微非球面透镜阵列非等温热压成型装置，由上至下依次包括：上机座、上模板、微结构模芯、放置工件的下模板、下机座、液压缸、液压驱动装置，所述加热装置设置在上机座内用于加热上模板，所述的微结构模芯和下模板之间设置有微结构薄网，所述的液压驱动装置通过电路连接控制器。

进一步地，所述微结构薄网的两端通过设置有张紧轮的张紧装置张紧，张紧装置固定在下机座上。

进一步地，所述微结构薄网的材料为尼龙纤维材料，孔径目数范围为200-500目，软化点为200-220℃，线径为0.1-20μm。

进一步地，所述微结构模芯的材料为模具钢、不锈钢或金属合金。