[实用新型]一种超声辅助往复摆动卷对固定卷热辊压印装置

说明书

本实用新型公开了一种超声辅助往复摆动卷对固定卷热辊压印装置，其包括出卷机构、第一导向辊、加热辊、定心模具辊、摆动压力辊组件、冷却装置、第二导向辊、第三导向辊、收卷机构、基带和聚合物材料。出卷辊机构与第一导向辊连接，加热辊位于第一导向辊的上方，第一导向辊与固定模具辊连接，摆动压力辊组件位于固定模具辊下方，可绕固定模具辊摆动，冷却装置位于固定模具辊后方，固定模具辊与第二导向辊连接，第二导向辊与第三辊连接，第三导向辊与收卷辊连接。本实用新型将固定的压力辊改进为摆动压力组件，弥补了固定辊只能加压于固定位置的缺点，很大程度提高了压印的精密度与压印的效率。

技术领域

本实用新型涉及超声辅助卷对卷热辊压印的技术领域，特别是指一种超声辅助往复摆动卷对固定卷热辊压印装置。

背景技术

纳米压印技术是一种新型的微纳加工技术，该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。普通热压印要求的环境较为苛刻，因此超声辅助压印技术逐渐融入纳米压印之中，但是传统平板热压印无法连续成模，导致其效率较为低下。卷对卷热辊压印成型技术通过结合了卷对卷的生产方式和平板热压印的生产方式，使待压印的热塑性聚合材料在模具辊和压力辊之间辊过并在压力下填充模腔，实现了微纳米热压印连续成型，很大程度地提高了压印的效率。

现阶段，大面积聚合物表面微纳米结构加工需求不断上升，而目前卷对卷热压印装置都为固定压力辊对模具辊进行热辊压，其缺点为聚合物材料无法完全填腔，且难以排除模腔内的空气，形成的织构不饱和度缺陷多。

公开号为CN 106113479 A的专利公布了一种聚合物表面微纳米结构卷对卷热辊压印成型方法。该装置使用了三个超声振动辊辅助压印，结构较为复杂，且压印辊与模具辊均为线接触，压印过程中不能保证聚合物完全填充，所形成的聚合物织构容易缺损，不饱和度缺陷多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中聚合物织构容易缺损，不饱和度缺陷多的技术问题而提供一种能够使聚合物材料更为完整地充满微织构型腔，且不易产生缺损的超声辅助往复摆动卷对固定卷热辊压印装置。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种超声辅助往复摆动卷对固定卷热辊压印装置，其包括出卷机构、导向辊、加热辊、定心模具辊、摆动压力辊组件、冷却装置、收卷机构、基带、聚合物材料和压辊驱动装置，其中导向辊包括第一导线辊、第二导向辊及第三导向辊，出卷机构通过基带与第一导向辊连接，加热辊位于第一导向辊的上方，第一导向辊通过基带与定心模具辊连接，摆动压力辊组件设置在定心模具辊的下方，可绕定心模具辊的轴线摆动，冷却装置设置于定心模具辊的后方，定心模具辊通过基带与第二导向辊连接，第二导向辊通过基带与第三导向辊连接，第三导向辊通过基带与收卷机构连接；所述定心模具辊包括辊轴、支撑轴承，辊轴可绕支撑轴承转动，辊轴的圆柱面加工有微织构型腔；所述的摆动压力辊组件包括框型摆杆、压力辊、超声振动模块、调压模块和调心曲柄连杆机构，框型摆杆铰接于定心模具辊的轴线上，压力辊通过调压模块与框型摆杆相连接，调压模块可在框型摆杆滑动，调心曲柄连杆机构驱动框型摆杆摆动，超声振动模块位于框型摆杆内侧，超声振动模块的变幅杆作用于压力辊上。聚合物材料从出卷机构传送至第一导向辊与加热辊之间，通过加热辊加热后传送到定心模具辊与摆动压力辊组件间，压力辊往复摆动将聚合物材料填充于定心模具辊的微织构型腔，同时超声振动模块的变幅杆作用于压力辊辅助充型，通过冷却装置将成型的聚合物的织构冷却脱模后，经第二导向辊和第三导向辊传送到收卷机构。

进一步，所述的出卷机构包括出卷辊、出卷电机和出卷张力传感器，出卷电机控制出卷辊的转速，当聚合物材料从出卷辊送出，出卷辊的半径变小，出卷辊的速度越变越慢，出卷辊至第一导向辊间的聚合物材料产生张力，出卷张力传感器感受聚合物材料的张力并调节出卷电机的转速，保证出卷机构和第一导向辊同步转动。