TW201429682A - 成型滾輪及其製造設備與製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜。該原始輪包括一個外圓週面。該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上。該成型膜由可撓性的高分子材料製成。該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷及生長在聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中的二氧化矽納米粒子。該成型膜包括一個背離該外圓週面的成型面，該成型面上設置微結構壓印圖案。本發明還涉及一種成型滾輪的製造設備及製造方法。

Description

成型滾輪及其製造設備與製造方法
本發明涉及滾輪壓印(Roll to Roll)領域，尤其涉及一種成型滾輪及其製造設備與製造方法。
先前背光模組中的光學薄膜(比如擴散膜、增亮膜等)一般通過滾輪壓印的方法製造。滾輪壓印技術是將熔融的加工原料從兩個成型滾輪之間流過，利用該兩個成型滾輪之間的擠壓，以將成型滾輪上的微結構壓印圖案轉印到成型後的光學薄膜表面。先前的成型滾輪一般包括原始輪及鍍在原始輪的外圓週面上的銅膜，且銅膜的表面形成有微結構壓印圖案。當該成型滾輪上微結構壓印圖案被破壞後，就需要將銅膜去除掉，重新在原始輪的外圓週面進行銅電鍍及雕刻，由於銅電鍍和雕刻都需要較長的時間，嚴重影響生產效率。
有鑒於此，有必要提供一種能夠有效提高生產效率的成型滾輪及其製造設備與製造方法。
一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜。該原始輪包括一個外圓週面。該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上。該成型膜由可撓性的高分子材料製成。該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷及生長在聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中的二氧化矽納米粒子。該成型膜包括一個背離該外圓週面的成型面，該成型面上設置微結構壓印圖案。
一種成型滾輪的製造設備，其包括一個調配裝置、一個塗佈裝置、一個固化裝置、一個薄膜改質裝置及一個加工治具。該調配裝置用於製成具有高分子網格結構的待成型膜材料。該塗佈裝置用於將該待成型膜材料均勻塗佈到一個原始輪的外圓週面上。該固化裝置用於將該外圓週面的該待成型膜材料進行固化，以得到一個無縫的待成型膜，該待成型膜與該原始輪共同形成該待成型滾輪。該薄膜改質裝置用於將該待成型膜的高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子，以得到一個待加工膜。該加工治具用於在該待加工膜上加工出微結構壓印圖案以得到成型滾輪。
一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
提供一個上述的成型滾輪的製造設備；
使用該調配裝置製成一具有高分子網格結構的待成型膜材料；
使用該塗佈裝置將該待成型膜材料均勻塗佈到一原始輪的外圓週面上；
使用該固化裝置將塗佈在該外圓週面上的該待成型膜材料進行固化，以得到一無縫的待成型膜，該待成型膜與該原始輪共同形成一待成型滾輪；
將該待成型滾輪放入該薄膜改質裝置內，使用該薄膜改質裝置將該待成型膜的高分子網格結構中生長出二氧化矽納米粒子，以得到一個待加工膜；及
使用該加工治具在該待加工膜上加工出微結構壓印圖案，以形成一個成型膜，該成型膜與該原始輪共同形成該成型滾輪。
相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備與製造方法，先通過旋轉塗佈的方法將該待成型膜材料直接塗佈在該原始輪上，以得到無縫的待成型膜，然後將該待成型膜與該原始輪一起放入該薄膜改質裝置中，以在該待成型膜中加入二氧化矽納米粒子，得到待加工膜，最後用加工治具直接在該待加工膜的表面加工出微結構壓印圖案，因此比較方便快捷，可有效提高生產效率。
100．．．成型滾輪
100a．．．待成型滾輪
10．．．原始輪
101．．．外圓週面
20．．．成型膜
20a．．．待成型膜
20b．．．待成型膜材料
20c．．．待加工膜
201．．．成型面
202．．．微結構壓印圖案
300．．．成型滾輪的製造設備
310．．．調配裝置
320．．．塗佈裝置
321．．．供料裝置
321a．．．容置腔
321b．．．開口
322．．．旋轉軸
330．．．固化裝置
350．．．薄膜改質裝置
351．．．添加劑
352．．．容置槽
360．．．加工治具
圖1係本發明較佳實施方式的成型滾輪的結構示意圖。
圖2係本發明較佳實施方式的成型滾輪的製造設備的結構示意圖。
圖3至圖5係本發明較佳實施方式的成型滾輪的製造方法的流程圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明實施方式提供的一種成型滾輪100，其包括一個圓柱狀的原始輪10及一個成型膜20。
該原始輪10包括一個外圓週面101。該成型膜20是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面101上。
該成型膜20由可撓性的高分子材料製成。在本實施方式中，該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)及生長在聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中的二氧化矽納米粒子。該聚二甲基矽氧烷具有較好的表面抗黏性及可撓性，使得該成型膜20與該成型滾輪100製造的光學薄膜容易相互分離，從而不影響該光學薄膜的產品良率。二氧化矽納米粒子通過溶膠凝膠法生長在該聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中，以增加該成型膜20的硬度及耐用性。在其他實施方式中，也可通過其他方法將二氧化矽納米粒子生長在聚二甲基矽氧烷內。
該成型膜20包括一個背離該外圓週面101的成型面201。該成型面201上設置微結構壓印圖案202。在本實施方式中，該成型膜20上的微結構壓印圖案202為微型凹槽狀的網點。
如圖2所示，為本發明實施方式提供一種成型滾輪的製造設備300，用於加工該成型滾輪100，並包括依次設置的一個調配裝置310、一個塗佈裝置320、一個固化裝置330、一個薄膜改質裝置350及一個加工治具360。
該調配裝置310用於將PDMS主劑(Base)及硬化劑(Curing agent)按照比例進行調配，使得PDMS主劑被硬化，從而製成一具有高分子網格結構的黏稠的待成型膜材料20b。其中，該PDMS主劑與該硬化劑的質量比為10：1。
該塗佈裝置320用於將該待成型膜材料20b均勻塗佈該原始輪10的外圓週面101上，在本實施方式中，該塗佈裝置320包括一個供料裝置321及一個旋轉軸322。該供料裝置321包括一個容置腔321a及一個與該容置腔321a相連通的開口321b。該容置腔321a用於容置該待成型膜材料20b。該開口321b面向該原始輪10，使得該待成型膜材料20b能夠從該開口321b流到該原始輪10的該外圓週面101上。該原始輪10旋轉，使得該外圓週面101上被均勻塗佈一層該待成型膜材料20b。
可以理解，由於該開口321b的孔徑很小(一般為毫米級)，因此每次滴到該原始輪10上的待成型膜材料20b的量很少，而且該待成型膜材料20b比較黏稠，因此只要控制好該原始輪10旋轉的速度，就可保證在塗佈過程中，該待成型膜材料20b被完全附著在該原始輪10上。同時，由於該原始輪10沿其自身的軸向的長度比較長(一般為1米以上)，因此在塗佈過程中，需要將該供料裝置321沿該原始輪10的軸向不斷往復移動，使得該原始輪10的各部分被塗佈的該待成型膜材料20b比較均勻。
該固化裝置330用於將該外圓週面101上的該待成型膜材料20b進行固化，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜20a。該待成型膜20a及該原始輪10共同形成一個待成型滾輪100a。在本實施方式中，該固化裝置330為烘烤箱，該烘烤箱內的溫度為65℃。
該薄膜改質裝置350用於將該原始輪10表面的該待成型膜20a的性質進行改變，以得到一個待加工膜20c。該薄膜改質裝置350用於在該待成型膜20a的高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子。該薄膜改質裝置350包括一個容置有添加劑351的容置槽352。該添加劑351包括二丁基二乙酸錫(Dibutyl Tin Diacetate，DBTDA)及矽酸乙酯(Tetraethoxy silane，TEOS)。該待成型滾輪100a完全浸入該添加劑351內一預定時間，該添加劑351滲入該待成型膜20a内，使得該待成型膜20a進行膨潤，然後將該待成型滾輪100a取出，在空氣中靜置，使DBTDA水解成醋酸以促進TEOS與PDMS進行縮合反應，以在PDMS的高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子。
該加工治具360用於將該待加工膜20c上加工出微結構壓印圖案以得到該成型滾輪100。在本實施方式中，該加工治具360為鑽石刀。在其他實施方式中，該加工治具360也為雷射加工裝置。
如圖3所示，為本發明實施方式提供一種成型滾輪的製造方法，其使用該成型滾輪的製造設備300製造該成型滾輪100，並包括如下步驟：
S1：提供該成型滾輪的製造設備300。
S2：使用該調配裝置310將PDMS主劑(Base)及硬化劑(Curing agent)按照比例進行調配，使得PDMS主劑進行硬化，以製成PDMS溶液，從而得到具有高分子網格結構的黏稠的該待成型膜材料20b。在本實施方式中，該PDMS主劑與該硬化劑的質量比為10：1。
S3：使用該塗佈裝置320將該待成型膜材料20b均勻塗佈該原始輪10的外圓週面101上。
S4：使用該固化裝置330將塗佈在該外圓週面101上的該待成型膜材料20b進行固化，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜20a。該待成型膜20a與該原始輪10共同形成一個待成型滾輪100a。
S5：將該待成型滾輪100a放入該薄膜改質裝置350內，使用該薄膜改質裝置350將該原始輪10表面的該待成型膜20a的性質進行改變，使得該待成型膜20a的高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子，以得到該待加工膜20c。
S6：使用該加工治具360將該待加工膜20c上加工出微結構壓印圖案，以得到該成型膜20，該成型膜20與該原始輪10共同形成該成型滾輪100。
具體的，該塗佈裝置320包括該供料裝置321及該旋轉軸322。如圖4所示，該步驟S3還包括如下子步驟：
S31：使用該旋轉軸322使得該原始輪10旋轉。
S32：將該供料裝置321面向該原始輪10的該外圓週面101，使得該待成型膜材料20b自該供料裝置321流出，以均勻塗佈到該原始輪10的該外圓週面101上。
具體的，如圖5所示，該步驟S5還包括如下子步驟：
S51：提供一個容置有添加劑351的容置槽352。該添加劑351包括DBTDA及TEOS。
S52：該待成型滾輪100a被完全浸入該添加劑內一預定時間，使得該待成型膜20a進行膨潤。
S53：將該待成型滾輪100a取出，在空氣中靜置，使DBTDA水解成醋酸以促進TEOS與該待成型膜20a進行縮合反應，以在該待成型膜20a的高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子。
相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備與製造方法，先通過旋轉塗佈的方法將該待成型膜材料直接塗佈在該原始輪上，以得到無縫的待成型膜，然後將該待成型膜與該原始輪一起放入該薄膜改質裝置中，以在該待成型膜中加入二氧化矽納米粒子，得到待加工膜，最後用加工治具直接在該待加工膜的表面加工出微結構壓印圖案，因此比較方便快捷，可有效提高生產效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．成型滾輪
10．．．原始輪
101．．．外圓週面
20．．．成型膜
201．．．成型面
202．．．微結構壓印圖案

Claims (10)

  1. 一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜；該原始輪包括一個外圓週面；該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上；該成型膜由可撓性的高分子材料製成，該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷及生長在聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中的二氧化矽納米粒子；該成型膜包括一個背離該原始輪的成型面，該成型面設置微結構壓印圖案。
  2. 如請求項1所述的成型滾輪，其中，該二氧化矽納米粒子通過溶膠凝膠法生長在該聚二甲基矽氧烷的高分子網格結構中。
  3. 一種成型滾輪的製造設備，其包括一個調配裝置、一個塗佈裝置、一個固化裝置、一個薄膜改質裝置及一個加工治具；該調配裝置用於調配出具有高分子網格結構的待成型膜材料；該塗佈裝置用於將該待成型膜材料均勻塗佈到一個原始輪的外圓週面上；該固化裝置用於將該外圓週面的該待成型膜材料進行固化，以得到一個無縫的待成型膜，該待成型膜與該原始輪共同形成該待成型滾輪；該薄膜改質裝置用於將該待成型膜的該高分子網格結構中生長二氧化矽納米粒子，以得到一個待加工膜；該加工治具用於在該待加工膜上加工出微結構壓印圖案以得到成型滾輪。
  4. 如請求項3所述的成型滾輪的製造設備，其中，該調配裝置用於將聚二甲基矽氧烷主劑與硬化劑進行調配，使得該聚二甲基矽氧烷主劑被硬化，從而得到該待成型膜材料。
  5. 如請求項4所述的成型滾輪的製造設備，其中，該薄膜改質裝置用於在該待成型膜的高分子網格結構中生長該二氧化矽納米粒子；該薄膜改質裝置包括一個容置有添加劑的容置槽，該添加劑包括二丁基二乙酸錫及矽酸乙酯；該待成型滾輪被完全浸入該添加劑內一預定時間，使得該待成型膜進行膨潤，然後將該待成型滾輪取出，在空氣中靜置，使該二丁基二乙酸錫水解成醋酸以促進該矽酸乙酯與該待成型膜進行縮合反應，以在該待成型膜的高分子網格結構中生長該二氧化矽納米粒子。
  6. 如請求項3所述的成型滾輪的製造設備，其中，該塗佈裝置包括一個供料裝置及一個旋轉軸，該旋轉軸用於將該原始輪進行旋轉；該供料裝置用於提供該待成型膜材料，使得該待成型膜材料自該供料裝置流出後，均勻塗佈到旋轉的該原始輪的該外圓週面上。
  7. 一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
    提供一個如請求項3所述的成型滾輪的製造設備；
    使用該調配裝置得到一個具有高分子網格結構的待成型膜材料；
    使用該塗佈裝置將該待成型膜材料均勻塗佈到一個原始輪的外圓週面上；
    使用該固化裝置將塗佈在該外圓週面上的該待成型膜材料進行固化，以得到一個無縫的待成型膜，該待成型膜與該原始輪共同形成一個待成型滾輪；
    將該待成型滾輪放入該薄膜改質裝置內，使用該薄膜改質裝置將該待成型膜的高分子網格結構中生長出二氧化矽納米粒子，以得到一個待加工膜；及
    使用該加工治具在該待加工膜上加工出微結構壓印圖案，以形成一個成型膜，該成型膜與該原始輪共同形成該成型滾輪。
  8. 如請求項7所述的成型滾輪的製造方法，其中，該調配裝置將該聚二甲基矽氧烷主劑與硬化劑進行調配，從而得到該待成型膜材料。
  9. 如請求項8所述的成型滾輪的製造方法，其中，在使用該薄膜改質裝置將該待成型膜內生長出二氧化矽納米粒子的步驟中包括如下步驟：提供一個容置有添加劑的容置槽，該添加劑包括二丁基二乙酸錫及矽酸乙酯；將該待成型滾輪完全浸入該添加劑內一段時間，使得該待成型膜進行膨潤；將該待成型膜取出，在空氣中靜置，使該二丁基二乙酸錫水解成醋酸以促進該矽酸乙酯與該待成型膜進行縮合反應，以在該待成型膜的高分子網格結構中生長該二氧化矽納米粒子。
  10. 如請求項7所述的成型滾輪的製造方法，其中，該塗佈裝置包括一個供料裝置及一個旋轉軸，在使用該塗佈裝置將該待成型膜材料均勻塗佈到該原始輪的該外圓週面的步驟中包括如下步驟：使用該旋轉軸將該原始輪進行旋轉；將該供料裝置面向該該外圓週面，使得該待成型膜材料自該供料裝置流出，以均勻塗佈到該外圓週面上。
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