CN101900935A - 一种紫外光压印方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫外光压印方法，其包括步骤：a提供模具，所述模具为圆筒或圆柱状，其外表面具有凸纹形成的图案；b提供塑胶片材；c在塑胶片材上涂布紫外光固化聚合物；d模具滚动滚压塑胶片材，同时提供紫外光照射，使得滚压过的紫外光固化聚合物固化。本发明还提供了一种紫外光压印设备。本发明将原本分三个工序(滚压、固化与脱模)的紫外光压印工艺在一步完成，提高了效率。

Description

一种紫外光压印方法及其设备

技术领域

本发明涉及到一种紫外光压印方法及其设备。

背景技术

为了在电子产品壳体上得到精细的立体的图案，行业内常采用紫外光压印的工艺方法。该工艺是将紫外光固型树脂点浇于具有一定图案效果、成型特征的模具的成型腔的模面上，然后将塑胶片材(如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑胶)覆于模具内，用滚轮从片材的一侧滚压至另一侧，使树脂填充模具与片材之间的间隙，通过UV灯照射使树脂固化成型。因为此类树脂固化后与所选片材有很好的结合力，且易于从金属模具上脱模，所以最终模具上的图案效果和特征便通过固化后的树脂转移到了片材之上。将其应用于塑胶加工工艺可以实现有别于传统丝网印刷的多种效果，可广泛应用于电子产品外壳装饰和结构成型。

现有紫外光压印加工工艺具有以下几个缺陷：生产效率低，每个工序都有一定时间且各不相同的周期，同时需要大量的辅助人工，自动化程度较低，产能不高；模具使用率低，要实现每个工序的连续性作业，生产线上，每个产品需要占用一套模具及配套治具，虽然是循环使用，但整个制作流程周期长，模具使用效率低，若要满足一定量产能需求，复制模具数量需求较大；存在一定的原材料浪费，传统的紫外光压印加工工艺中的由于模具成型腔的限制，使得片材尺寸与胶水用量要超出图案本身的成型需求，每片产品都存在浪费。另外由于现有技术进行紫外光照固化时，光线需要从片材穿过进行固化，必须采用透光的塑胶片材。

发明内容

本发明提供了一种新型紫外光压印工艺及其设备，提高了紫外光压印工艺的加工效率，节约成本。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

a提供模具，所述模具为圆筒或圆柱状，外表面具有凸纹形成的图案；

b提供塑胶片材；

c在塑胶片材上涂布紫外光固化聚合物；

d模具滚动滚压塑胶片材，同时提供紫外光照设备，使得被滚压过的紫外光固化聚合物固化。

所述紫外光固化聚合物由基质树脂、稀释剂、光引发剂和填料剂组成，其厚度为10-50微米。

所述凸纹的高度为10-200微米。

所述滚压的线速度为10-150毫米/秒。

所述紫外光的光量度为200-15000mJ/cm²，其与模具与透明片材接触处的距离为1-40厘米。

所述模块包括圆柱或圆筒状基材和包覆于基材之上的成型层，所述成型层外表面具有凸纹形成的图案。

上述模具基材的材料为橡胶或铝合金，成型层的材料为镍。

所述成型层的厚度为0.05-1毫米。

根据本发明，还提供了一种紫外光压印设备，包括支架，以及水平依次设置在支架上的涂胶机、滚筒模具、紫外光固化设备，以及片材驱动装置、滚筒模具驱动装置。所述支架用于安放片材，并使得片材加工时保持水平，所述涂胶机用于给片材表面涂胶，用于固化被压印后的片材。

所述滚筒模具正下方设置有副滚筒。

所述支架两端分别设置有放料装置和收料装置。

本发明的模具不具备成型腔，将原本分三个工序(压注成型、固化与脱模)的紫外光压印工艺在生产线(可利用本发明提供的设备)上一次完成，提高了效率，同时其原料尺寸可以根据产品需要严格控制，而不受传统模具成型腔大小的限制，改善由于采用传统平面模具而产生的原料浪费问题。且从设有紫外光固化胶的片材正面固化，对片材的透光性没有要求，增加了产品的多样性。

附图说明

图1为本发明实施例模具结构示意图。

图2为本发明实施例模具滚压成型示意图。

图3为本发明实施例设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明提供的紫外光压印的方法，包括如下步骤：

a提供模具，所述模具为圆筒或圆柱状，其外表面具有凸纹形成的图案；

b提供塑胶片材；

c在塑胶片材上涂布紫外光固化聚合物；

d模具滚动滚压塑胶片材，同时提供紫外光照射，使得被滚压过的紫外光固化聚合物固化。

如图1-3所示，所述模具3上的纹路311可通过在机加工、蚀刻、钻调、激光雕刻等方法制得。所述凸纹的高度为10-200微米。因为对模具表面的耐磨度、光洁度要求较高，对材料的选定有一定限制，整个模具选定同一种材料比较浪费，所以优选的，可先提供圆柱或筒状基材31，然后将外表面具有凸纹形成的图案的成型层贴合在筒状基材之上32作为模具表面，节约成本。所述基材可采用较轻的、抗老化且便宜的材料，如铝合金，橡胶等。制作模具时，可以先提供具有纹路的平面模板，所述平面模板的尺寸与筒状基材相适配，即平面模板的宽度与筒状基材的高度一致，平面模板的长度与筒状基材的圆周长一致。然后通过电铸工艺复制模板，即把预先按所需形状制成的原模作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电，在电解作用下，原模表面逐渐沉积出金属电铸层，达到所需的厚度后从溶液中取出，将电铸层与原模分离，得到与模板纹路一致的成型层，所述成型层材料可以采用镍、金、银、铂镍-钴、钴-钨等合金材料，具有较高的光洁度，优选为镍，所述成型层的厚度为0.05-1毫米。

所述塑胶片材5材料不限，可以为电子产品制造领域常见的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑胶材料。操作中优选采用卷材。

所述紫外光固化聚合物6大都由丙烯酸酯类预聚物(又称寡聚体)、活性单体和紫外线光引发剂构成。常态下为液态，被紫外光照射后，光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。

所述在塑胶片材上涂布紫外光固化聚合物的方法不限。为了提高效率并使得涂布均匀，优先采用自动化涂胶设备在塑胶片材上均匀涂胶，可采用辊轮式单面涂胶设备进行加工。

涂胶后用上述模具滚压涂布有紫外光固化聚合物的塑胶片材，同时在已经被滚压的一侧提供紫外光照射，使得滚压后具有纹路的紫外光固化聚合物固化成型。为了保证固化充分，所述滚压的线速度为10-150毫米/秒，所述紫外光的光量度为200-15000mJ/cm²，其与透明片材的距离为1-40厘米，光照角度调节为0-90度。例如可采用Fusion UV Systems，Inc(辐深紫外线系统公司)专用产品处理系统。

如图1至图3所示，本发明还提供了一种紫外光压印的设备，包括支架1，以及水平依次设置在支架上的涂胶机2、滚筒模具3、紫外光固化设备4，以及片材驱动装置、滚筒模具驱动装置(图中未标出)。所述支架用于安放片材5，并使得片材加工时保持水平，所述涂胶机用于给片材5表面涂紫外光固化聚合物6，所述紫外光固化设备提供紫外光，固化被压印后的片材。所述片材驱动装置、滚筒模具驱动装置为行业内常见的驱动装置，所述紫外光固化设备和涂胶机可采用前面提到的相应设备。

优选的，所述滚筒模具正下方设置有副滚筒7，当模具对片材进行滚压的时候，副滚筒可以支撑片材。应该想到的，除了筒状结构，其他柱状结构也能满足本发明的需求。

所述支架两端分别设置有放料装置8和收料装置9，所述放料装置8和收料装置9可为转轴结构(10a、10b)，将成卷的片材套在转轴上，所述片材驱动装置可通过驱动放料装置8和收料装置9的转轴带动片材运动。所述放料装置和收料装置的具体结构为机械设计领域易知和常用，不再赘述。

下面通过实施例来更详细地描述本发明的技术方案。

首先通过数控加工、钻雕、激光雕刻等模具加工方式加工红铜材料平面母模版，所述母模板大小为420×270毫米，其上具有150微米的凹陷纹路，再利用电铸工艺复制母模，电铸工艺通电为12伏，得到光洁度高且与母模图纹尺寸一致的镍板，镍板厚度为0.8毫米，然后将镍板贴合在圆柱形基材上，所述滚轮直径为成型镍板长度除以3.14，材料为橡胶。用3M 300LES型号双面胶将两者贴合在一起。

且在模具下设置一副滚筒，副滚筒和模具夹住片材，用以支撑片材。提供给筒状模具一驱动装置驱动其滚动，滚动线速度为50毫米/秒。

再提供一支架，在支架上依次设置涂胶机，滚筒模具和紫外光固化设备，所述紫外光固化设备的光源，所述紫外光的光量度为8000mJ/cm2，光照角度调节为45度。与滚筒模具的下侧(即模具透明片材接触处)距离为15厘米。

所述支架两端分别设置有放料架8和收料架9。放料架和收料架设置有转轴10，放料架转轴放置有成卷的未加工的塑胶片材，收料架转轴上放置已加工的塑胶片材。提供给转轴一个驱动装置驱动其滚动，滚动线速度为50毫米/秒，转轴滚动带动片材平行移动，模具正下方线速度与塑片材材速度大小方向都一致。

工作的时候，启动驱动装置，片材在涂胶机、模具、紫外光固化设备间移动，涂胶机采用连续涂胶的方式，通过辊轮涂胶，在片材表面均匀涂布紫外光固化胶水。，然后涂布有胶水的片材通过模具，模具滚动在片材的胶水上压出纹路，被压出纹路的胶水滚出模具时即被紫外光固化设备固化。其固化过程如图2所示。其中，区域V，表示紫外光固化胶均匀涂布于塑胶带材之上，是未固化区域；区域III，为固化影响区A，紫外光透过两滚轮之间间隙对该区域UV胶有较小影响，此区域紫外光固化胶已开始固化，但由于光强较弱但未完全固化，处于半固化状态；区域I，指上下滚轮之间极小区域，此区域紫外光照度适中，能够完成紫外光固化胶的成型、固化和脱模；区域II，为固化影响区B，此区域UV光照较强，被模具滚压后的紫外光压印工艺在此区域完全固化；区域IV，为已固化区。其中模具旋转一周便是一个产品周期。片材固化后随着收料架转轴的滚动缠绕在转轴上，通过裁切设备，将带有紫外光压印工艺纹饰的卷材，根据复制模版尺寸裁切成片即可。

Claims (11)

1.一种紫外光压印方法，其特征在于，包括步骤：

a提供模具，所述模具为圆筒或圆柱状，其外表面具有凸纹形成的图案；

b提供塑胶片材；

c在塑胶片材上涂布紫外光固化聚合物；

d模具滚动滚压塑胶片材，同时提供紫外光照射，使得滚压过的紫外光固化聚合物固化。

2.如权利要求1所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述紫外光固化聚合物由基质树脂、稀释剂、光引发剂和填料剂组成，其厚度为10-50微米。

3.如权利要求1所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述凸纹的高度为10-200微米。

4.如权利要求1所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述滚压的线速度为10-150毫米/秒。

5.如权利要求1所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述紫外光的光量度为200-15000mJ/cm₂，其与模具与透明片材接触处的距离为1-40厘米。

6.如权利要求1所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述模具包括筒状或圆柱状基材和包覆于基材之上的成型层，所述成型层外表面具有凸纹形成的图案。

7.如权利要求6所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述模具基材的材料为橡胶或铝合金，成型层的材料为镍。

8.如权利要求6所述的紫外光压印方法，其特征在于，所述成型层的厚度为0.05-1毫米。

9.一种紫外光压印设备，其特征在于，包括支架，以及水平依次设置在支架上的涂胶机、滚筒模具、紫外光固化设备，以及片材驱动装置、滚筒模具驱动装置。所述支架用于安放片材，并使得片材加工时保持水平，所述涂胶机用于给片材表面涂胶，所述紫外光固化设备提供紫外光固化被压印后的片材。

10.如权利要求9所述的紫外光压印设备，其特征在于，所述说书滚筒模具正下方设置有副滚筒。

11.如权利要求9所述的紫外光压印设备，其特征在于，所述支架两端分别设置有放料装置和收料装置。

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