TW201420474A - 可對準卷對卷ｕｖ成型之裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可對準卷對卷UV成型之裝置及方法。該裝置包括放卷機構、塗布機構、UV成型機構、脫模機構與收卷機構；還包括微調對準機構；該微調對準機構包括平面模具支撐裝置與對準探頭，該平面模具支撐裝置調整平面模具於橫向、縱向、轉角三個自由度之位置；該模具設置於平面模具支撐裝置上；該UV成型機構與微調對準機構固定安裝於成型裝置上。本發明可消除生產中帶來之對準所產生之累計誤差與氣泡對圖形之影響。

Description

可對準卷對卷UV成型之裝置及方法

本發明涉及一種壓印成型裝置技術領域，尤其涉及一種可對準卷對卷UV成型之裝置及方法。

紫外壓印係指將紫外固化材質置於模具與基材之間，於壓力作用下使材質充塞進有起伏結構之模具中，紫外固化後脫模完成模具圖形複製之技術。壓印特別係微納米壓印於光學膜、防偽標籤、光碟、微機電系統等圖形化製備中有著不可替代之作用，尤其係光學顯示、資訊存儲、生物醫藥等高科技領域研究之重要物件。相比於紫外光刻、電子束或離子束光刻等微納加工手段，微納米壓印技術具有操作簡單、極限解析度高、重複性好等優點。

目前於基材表面進行單面壓印之技術已經非常成熟，藉由平面或者曲面模具實現單面壓印之設備已能夠製作線寬小於100nm之圖形。惟，於諸如雙面防偽標籤等諸多領域中，單面壓印技術已不能滿足要求。針對這些領域之雙面壓印技術主要有以下兩種：一種係輥式雙面壓印技術，其基於曲面模具單面壓印之原理，於設備上放置二包覆曲面模具或者直接雕刻圖形之壓輥，實現正反面分別壓印。該方式能夠實現卷對卷快速雙面壓印。惟，每一壓印單元正反面圖形之對準精度係決定壓印品質之重要因素之一。為實現雙面對準，雙輥式技術採用了兩個直徑理論相同之壓輥，惟，實際上壓輥之製作存在誤差，直徑不可能完全一致，細微之差別於上千次壓印之後被顯著放大，導致正反面壓印圖形不能對位元。此外，模具包覆於壓輥上容易引入角度誤差，使其中一面圖形發生旋轉，亦不能實現雙面對位。

另一種係雙平面模具式雙面壓印技術，通常採用二不形變之平面模具放置於基材之正反面，於基材正反面同時塗有壓印材質，兩模具與基材於真空下緊密貼合實現一單元之雙面壓印。該方式雖可藉由對準機構實現正反面圖形之對位，但需要引入抽真空步驟來排除模具與壓印材質之間之氣泡，故存在兩個問題：(1).需要搭建密閉空間，營造真空環境；(2).抽真空過程耗時非常長。上述問題決定該方式不能實現卷對卷快速生產。

有鑑於此，實有必要提供一種能解決雙面壓印中上下相對應之圖形化區域壓印過程中偏移誤差累計之可對準卷對卷UV成型之裝置及方法。

另一目的係解決壓印過程中氣泡難以消除之缺點。

一種可對準卷對卷UV成型之裝置，包括放卷機構、塗布機構、UV成型機構、脫模機構、收卷機構及微調對準機構；其中，該微調對準機構包括平面模具支撐裝置與對準探頭，該平面模具支撐裝置調整平面模具於橫向、縱向、轉角三個自由度之位置；模具設置於平面模具支撐裝置上；該UV成型機構與微調對準機構固定安裝於成型裝置上。

於其中一實施方式中，其中該UV成型機構自上而下依次為平面模具、壓輥與UV燈源；該UV燈源安裝於壓輥內部。

於其中一實施方式中，其中該UV成型機構自上而下依次為平面模具、壓輥與UV燈源；該UV燈源與UV燈源並列放置。

於其中一實施方式中，其中該平面支撐裝置上设置有用以吸緊平面模具的吸氣孔。

使用上述裝置製備透明柔性基材雙面壓印之方法，該壓印之方法包括以下步驟：I、使用塗布機構將UV樹脂塗布於透明柔性基材之第一面；II、將該透明柔性基材之第一面已塗布區域輸送到平面模具與壓輥之間，且該第一面已塗布區域與平面模具相對； III、由微調對準機構中對準探頭識別該透明柔性基材之第二面之對準標記與平面模具上對應之對準標記，控制平面模具支撐裝置調整模具橫向、縱向、轉角三個自由度，完成對準；IV、以輥壓方式使已對準塗布有UV樹脂之該透明柔性基材第一面與平面模具逐步壓合，UV燈源與壓輥同步移動，對UV樹脂完成固化；及V、脫模機構將該透明柔性基材從平面模具之一端向另一端脫離，完成脫模。

於其中一實施方式中，其中該步驟II中UV樹脂之塗布方式為輥塗、絲印塗布或狹縫式擠壓塗布之一種。

於其中一實施方式中，其中該步驟III中對準探頭與透明柔性基材第二面位於同側。

於其中一實施方式中，其中該步驟IV中輥壓方式具體包括以下步驟：步驟一、壓輥之初始位置位於該透明柔性基材之第二面一端之正下方，對準完畢後，壓輥上升頂壓透明柔性基材，使平面模具之一端與透明柔性基材之第二面一端實現初始貼合；步驟二、打開UV燈源，將初始貼合點之UV樹脂固化；步驟三、壓輥從一端之貼合點開始向另一端滾壓，使平面模具與透明柔性基材第一面逐步貼合，且同步固化；步驟四、壓輥勻速移動另一端，壓印完成，壓輥回到初始位置。

於其中一實施方式中，該透明柔性基材之第二面已藉由壓印形成圖案與對準標記，且該透明柔性基材之第二面表面貼有保護膜。

上述可對準卷對卷UV成型之裝置及使用上述裝置製備透明柔性基材雙面壓印之方法具有以下優點：(1)能夠實現卷對卷雙面壓印，與雙輥式相比，每週期圖形正反面之位置偏差不會累積；(2)相較於平面壓印，輥壓方式不需要於真空環境下工作， 故能夠節省壓印時間、簡化結構，實現大面積連續式壓印。

10‧‧‧微調對準機構

100‧‧‧UV成型機構

101‧‧‧放卷機構

102‧‧‧透明UV樹脂塗布機構

105‧‧‧壓輥

106‧‧‧UV燈源

107‧‧‧脫模機構

108‧‧‧對準探頭

110‧‧‧收卷機構

111‧‧‧透明UV樹脂

112‧‧‧平面模具

113‧‧‧透明柔性基材

114‧‧‧第一面

115‧‧‧第二面

116‧‧‧平面支撐裝置

20‧‧‧工作單元

201‧‧‧PE保護膜

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式說明如下。

圖1為一實施方式之透明柔性基材雙面壓印裝置之示意圖；圖2為一實施方式之塗布後透明柔性基材兩週期之結構示意圖；圖3為一實施方式之平面模具示意圖；圖4為一實施方式之UV成型示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟悉該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

實施方式一

圖1為本實施方式之裝置結構，包括放卷機構101、透明UV樹脂塗布機構102、UV成型機構100、微調對準機構10、脫模機構107與收卷機構110。透明UV樹脂塗布機構102為狹縫式擠壓機構，固定於裝置上，包括恒溫供料筒、輸出管路與狹縫式塗布頭。微調對準機構10包括平面模具支撐裝置116、對準探頭108；平面支撐裝置116上密佈有足以吸緊平面模具112之吸氣孔，吸緊力為5~7kgf；對準探頭108為CCD圖像攝取單元；脫模機構107由兩支輥輪組成。

作為進一步之改進，本實施方式中之UV成型機構100自上而下依次為平面模具112、壓輥105、UV燈源106；壓輥105為矽膠輥，直徑為100mm，長度為1500mm，以6kgf之力頂壓透明柔性基材(PC)113，壓輥105之移動速度於0.1~75m/min範圍可調；UV燈源可以放置於壓輥內部，亦可以與壓輥並排放置，於本實施方式中，UV燈源放置於壓輥內部，照射強度為70~150W/cm。

實施方式二

如圖2所示，於本實施方式中該之透明柔性基材113為PC 卷材，厚度為100μm，寬度為1000mm，第二面115有已藉由卷對卷單面壓印方式實現之週期式圖案與對準標記，201為PE保護膜；透明UV樹脂111為紫外固化樹脂，黏度範圍係200~800cps，固化波段於320~400nm，固化劑量為800~1000mj/cm²。

如圖3所示，於本實施方式中所使用之平面模具112為鎳模板厚度為100μm，面積為1000mm×1000mm；其中圖案面積為800mm×800mm，圖案為線寬1μm、深為2μm之線柵結構。

如圖1、圖2和圖4所示，首先由放卷機構101將透明柔性基材113放卷，接著透明UV樹脂塗布機構102將透明UV樹脂(紫外固化樹脂)111塗覆於一工作單元20之第一面上，塗布厚度為5~6μm，面積為1000mm×1000mm，單元間之間隔為50mm。

工作單元20隨後進入UV成型機構100，當工作單元20第二面圖案一側之對準標記位於對準探頭108正下方、另一側之對準標記位於下一個對準探頭108正下方時，工作單元20停止移動，對準探頭108攝取工作單元20第二面與平面模具112上之對準標記資訊，控制平面支撐裝置116做出位置調整，平面支撐裝置116能於橫向、縱向、轉角三個自由度微調平面模具112之位置，使平面模具112與工作單元20第二面圖案之對準標記重疊，對準精度優於50μm。

壓輥105初始位置於工作單元20最左側，當對準完畢後，壓輥上升頂壓單元20，使平面模具112之左端與工作單元20左端實現初始貼合；然後UV燈源106打開，將初始貼合點之無溶劑紫外樹脂固化，此時工作單元20與平面模具112不會因壓輥之移動而出現相對滑動，然後壓輥105從初始貼合點開始向右滾壓，實現平面模具112與透明柔性基材113之逐步貼合與同步固化；當壓輥勻速移動至工作單元20之另一端時，工作單元20之正面壓印完成；這個過程中，位於平面模具112與透明柔性基材113之間之氣泡被壓輥逐步推趕，直至平面模具112以外，故該方式能夠獲得很好之圖形複製精度；壓印完成後，壓輥105下降，回到初始位置；自動脫模機構107啟動，兩支輥輪向下移動，提供脫模拉力，使工作單元20第一面114與平面模具112逐步揭離，於工作單元20上形成雙面壓印圖案。

重複以上步驟，可實現卷對卷快速生產。

實施方式中該聚丙烯酸酯UV膠，同樣可係環氧類UV膠與一切紫外固化膠體；本實施方式中之塗膠機構可係輥塗、絲印塗布或狹縫式擠壓塗布之一種。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧微調對準機構

100‧‧‧UV成型機構

101‧‧‧放卷機構

102‧‧‧透明UV樹脂塗布機構

105‧‧‧壓輥

106‧‧‧UV燈源

107‧‧‧脫模機構

108‧‧‧對準探頭

110‧‧‧收卷機構

111‧‧‧透明UV樹脂

112‧‧‧平面模具

113‧‧‧透明柔性基材

116‧‧‧平面支撐裝置

Claims (8)

1. 一種可對準卷對卷UV成型之裝置，包括放卷機構、塗布機構、UV成型機構、脫模機構、收卷機構及微調對準機構；其中，該微調對準機構包括平面模具支撐裝置與對準探頭，該平面模具支撐裝置調整平面模具於橫向、縱向、轉角三個自由度之位置；模具設置於平面模具支撐裝置上；該UV成型機構與微調對準機構固定安裝於成型裝置上。
2. 如請求項1所述之裝置，其中該UV成型機構自上而下依次為平面模具、壓輥與UV燈源；該UV燈源安裝於壓輥內部。
3. 如請求項1該之裝置，其中該UV成型機構自上而下依次為平面模具、壓輥與UV燈源；該UV燈源與壓輥並列放置。
4. 如請求項2或請求項3所述之裝置，其中該平面支撐裝置上设置有用以吸緊平面模具的吸氣孔。
5. 使用如請求項1至請求項4之任意一項所述之裝置製備透明柔性基材雙面壓印之方法，其中該透明柔性基材之第二面已藉由壓印形成圖案與對準標記，且該透明柔性基材之第二面表面貼有保護膜，該製備透明柔性基材雙面壓印之方法包括以下步驟：I、使用塗布機構將UV樹脂塗布於透明柔性基材之第一面；II、將該透明柔性基材之第一面已塗布區域輸送到平面模具與壓輥之間，且該第一面已塗布區域與平面模具相對；III、由微調對準機構中對準探頭識別該透明柔性基材之第二面之對準標記與平面模具上對應之對準標記，控制平面模具支撐裝置調整模具橫向、縱向、轉角三個自由度，完成對準；IV、以輥壓方式使已對準塗布有UV樹脂之該透明柔性基材第一面與平面模具逐步壓合，UV燈源與壓輥同步移動，對UV樹脂完成固化；及V、脫模機構將該透明柔性基材從平面模具之一端向另一端脫離，完成脫模。
6. 如請求項5所述之方法，其中該步驟II中UV樹脂之塗布方式為輥塗、絲印塗布或狹縫式擠壓塗布之一種。
7. 如請求項5所述之方法，其中該步驟III中對準探頭與透明柔性基材第二 面位於同側。
8. 如請求項5所述之方法，其中該步驟IV中輥壓方式包括以下步驟：步驟一、壓輥之初始位置位於該透明柔性基材之第二面一端之正下方，對準完畢後，壓輥上升頂壓透明柔性基材，使平面模具之一端與透明柔性基材之第二面一端實現初始貼合；步驟二、打開UV燈源，將初始貼合點之UV樹脂固化；步驟三、壓輥從一端之貼合點開始向另一端滾壓，使平面模具與透明柔性基材第一面逐步貼合，且同步固化；及步驟四、壓輥勻速移動另一端，壓印完成，壓輥回到初始位置。