TW201429686A - 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。該成型膜為無縫的圓環狀結構，且套設在該原始輪的外圓週面上。該成型膜由可撓性的高分子材料製成。該高分子材料由聚二甲基矽氧烷與硬鏈添加物進行聚合反應得到，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，使得生產效率較低。
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。該成型膜為無縫的圓環狀結構，且套設在該原始輪的外圓週面上。該成型膜由可撓性的高分子材料製成。該高分子材料由聚二甲基矽氧烷與硬鏈添加物進行聚合反應得到。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、一個固化裝置及一個加工治具。該調配裝置用於製成待成型膜材料。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原始輪表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。該加工治具用於在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，以得到一個成型膜。該成型膜與該原始輪共同形成一個成型滾輪。
一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
提供一個原始輪及一個上述的成型滾輪的製造設備；
將聚二甲基矽氧烷與硬鏈添加物進行聚合反應，得到待成型膜材料；
使用該塗佈裝置將該待成型膜材料均勻塗佈到該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；及
使用該加工治具在該待成型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一個成型滾輪。
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，利用該調配裝置製成待成型膜材料，然後利用旋轉塗佈的方法在該原始輪上直接塗佈一層均勻的待成型膜材料，以得到無縫的圓環狀結構的待成型膜，最後利用該加工治具在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，因此製造方法簡單，生產效率高；不會產生化學廢液，有利於環境保護。
100．．．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
201．．．成型面
201a．．．待成型面
202．．．微結構壓印圖案
300．．．成型滾輪的製造設備
310．．．調配裝置
311．．．第一容器
312．．．第二容器
313．．．第三容器
314．．．第四容器
310a．．．PDMS
310b．．．硬鏈添加物
310c．．．溶劑
310d．．．催化劑
330．．．塗佈裝置
331．．．成型腔
332．．．開口
333．．．旋轉軸
350．．．固化裝置
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為無縫的圓環狀結構，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，該高分子材料由聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)與硬鏈添加物進行聚合反應得到。在本實施方式中，該硬鏈添加物為聚矽氧烷-聚氨酯共聚物(Poly(siloxane-urethane), PSiU)。聚矽氧烷-聚氨酯共聚物由4，4’-二苯甲烷二異氰酸酯(4, 4’-diphenylmethane diisocyanate, MDI)與1,4-丁二醇(1,4-butanediol, 1,4-BD)進行聚合反應得到。由於PDMS的分子量小於2000且成長鏈末端為羥基(-OH)，因此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。添加該硬鏈添加物能夠增加PDMS的硬度及耐用性。
該成型膜20包括一個成型面201。該成型面201上設置有微結構壓印圖案202。
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，並包括一個調配裝置310、一個塗佈裝置330、一個固化裝置350及一個加工治具360。
該調配裝置310用於將PDMS310a與該硬鏈添加物310b按照硬度需求進行調配，使得該PDMS310a與該硬鏈添加物310b進行聚合反應，以製成待成型膜材料20b。該硬鏈添加物310b為PSiU，並由MDI與1,4-BD進行聚合反應得到。該調配裝置310包括第一容器311、第二容器312、第三容器313及第四容器314。該第一容器311用於容置PDMS310a，該第二容器312用於容置該硬鏈添加物310b，該第三容器313用於容置由N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide, DMF)與四氫呋喃(tetrahydrofuran, THF)組成的溶劑310c，該第四容器314用於容置一催化劑310d。在本實施方式中，該催化劑310d為二月桂酸二正丁基錫(di-n-butyltin dilaurate, T-12)，該催化劑310d的質量為該PDMS310a與該硬鏈添加物310b的總質量的0.02%。
具體的，該PDMS310a與該硬鏈添加物310b按照硬度需求進行調配後得到的混合溶質，放入該溶劑310c中，在一預定溫度(比如55℃)下攪拌一預定時間(比如2小時)，使得該混合溶質完全溶解在該溶劑310c中，並且混合均勻；然後加入該催化劑310d，使得該PDMS310a與該硬鏈添加物310b能夠快速地進行聚合反應，以得到該待成型膜材料20b。在本實施方式中，該第一容器311、該第二容器312、該第三容器313及該第四容器314均為量杯。
該塗佈裝置330用於將該待成型膜材料20b均勻塗佈到該原始輪10的外圓週面101上。在本實施方式中，該塗佈裝置330包括一個成型腔331及一個旋轉軸333。該成型腔331的形狀與該成型滾輪100的形狀相同，該原始輪10容置在該成型腔331內，該成型腔331具有一個開口332。該待成型膜材料20b自該開口332進入該成型腔331內，該旋轉軸333用於帶動該原始輪10進行旋轉，使得該待成型膜材料20b均勻塗佈該原始輪10上。
該固化裝置350用於將該待成型膜材料20b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包括一個背離該原始輪10的待成型面201a。在本實施方式中，該固化裝置350為一個烘烤箱，其內部溫度為65℃。
該加工治具360用於將該待成型膜20a上加工出微結構壓印圖案。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也為雷射加工裝置或噴砂裝置。
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：提供一個原始輪10及該成型滾輪的製造設備300。
S2：使用該調配裝置310將PDMS310a與該硬鏈添加物310b按照硬度需求進行調配，使得該PDMS310a與該硬鏈添加物310b進行聚合反應，以得到待成型膜材料20b。
S3：使用該塗佈裝置330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350將該待成型膜材料20b進行固化，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜20a。
S5：使用該加工治具360將該待成型膜20a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，如圖4所示，步驟S2還包括如下子步驟：
S21：將該PDMS310a與該硬鏈添加物310b按照硬度需求進行調配，以得到該混合溶質。在本實施方式中，該硬鏈添加物310b為PSiU，並由MDI與1,4-BD進行聚合反應得到。
S22：將該混合溶質放入由該DMF與THF組成的溶劑310c內，在一預定溫度(比如55℃)下攪拌一預定時間(比如2小時)，使得該混合溶質完全溶解在該溶劑310c中，並且混合均勻。
S23：加入T-12作為催化劑310d，使得該PDMS310a與該硬鏈添加物310b能夠快速地進行聚合反應，以得到該待成型膜材料20b。在本實施方式中，該催化劑310d的質量為該PDMS310a與該硬鏈添加物310b的總質量的0.02%。
該塗佈裝置330包括該成型腔331及該旋轉軸333，該成型腔331的形狀與該成型滾輪100的形狀相同，該原始輪10容置在該成型腔331內，該成型腔331具有該開口332。如圖5所示，步驟S3還包括如下子步驟：
S31：使用該旋轉軸333帶動該原始輪進行旋轉。
S32：該待成型膜材料20b自該開口332到達該原始輪10，並均勻塗佈在該原始輪10的該外圓週面101上。
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，利用該調配裝置製成待成型膜材料，然後利用旋轉塗佈的方法在該原始輪上直接塗佈一層均勻的待成型膜材料，以得到無縫的圓環狀結構的待成型膜，最後利用該加工治具在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，因此製造方法簡單，生產效率高；不會產生化學廢液，有利於環境保護。
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，自不能以此限製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，該成型膜為無縫的圓環狀結構，且套設在該原始輪的外圓週面上，該高分子材料由聚二甲基矽氧烷與硬鏈添加物進行聚合反應得到，該成型膜包括一個背離該外圓週面的成型面，該成型面設置有微結構壓印圖案。
  2. 如請求項1所述的成型滾輪，其中，該硬鏈添加物為由4，4’-二苯甲烷二異氰酸酯與1,4-丁二醇合成的聚矽氧烷-聚氨酯共聚物。
  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、一個固化裝置及一個加工治具，該調配裝置用於製成待成型膜材料；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原始輪表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；該加工治具用於在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，以得到一個成型膜。該成型膜與該原始輪共同形成一個成型滾輪。
  4. 如請求項3所述的成型滾輪的製造設備，其中，該調配裝置包括第一容器、第二容器、第三容器及第四容器，該第一容器用於容置聚二甲基矽氧烷，該第二容器用於容置硬鏈添加物，該第三容器用於容置一溶劑，該溶劑用於將該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物進行充分溶解，以混合均勻，該第四容器用於容置一催化劑，用於使得該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物能夠快速地進行聚合反應。
  5. 如請求項4所述的成型滾輪的製造設備，其中，該溶劑由N,N-二甲基甲醯胺與四氫呋喃組成。
  6. 如請求項5所述的成型滾輪的製造設備，其中，該催化劑為二月桂酸二正丁基錫，該催化劑的質量為該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物的總質量的0.02%。
  7. 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成型腔及一個旋轉軸，該成型腔的形狀與該成型滾輪的形狀相同，該原始輪容置在該成型腔內，該成型腔具有一個開口，該旋轉軸用於帶動該原始輪進行旋轉，使得該待成型膜材料通過該開口到達該原始輪，並均勻塗佈到該外圓週面上。
  8. 一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
    提供一個原始輪及一個如請求項3所述的成型滾輪的製造設備；
    將聚二甲基矽氧烷與硬鏈添加物進行聚合反應，得到待成型膜材料；
    使用該塗佈裝置將該待成型膜材料均勻塗佈到該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；及
    使用該加工治具在該待成型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一個成型滾輪。
  9. 如請求項8所述的成型滾輪的製造方法，其中，在將該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物進行聚合反應，得到該成型膜材料的步驟中包括如下步驟：將該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物按照比例進行調配，以得到混合溶質；將該混合溶質放入一溶劑內，在一預定溫度下攪拌一預定時間，使得該混合溶質完全溶解在該溶劑中，並且混合均勻；加入催化劑，使得該聚二甲基矽氧烷與該硬鏈添加物能夠快速地進行聚合反應，以得到該待成型膜材料。
  10. 如請求項8所述的成型滾輪的製造方法，其中，該塗佈裝置包括一個成型腔及一個旋轉軸，該成型腔的形狀與該成型滾輪的形狀相同，該原始輪容置在該成型腔內，該成型腔具有一個開口；在使用該塗佈裝置將該成型膜材料均勻塗佈到該外圓週面上的步驟中包括如下步驟：使用該旋轉軸帶動該原始輪進行旋轉；該待成型膜材料自該開口到達該外圓週面，並均勻塗佈該外圓週面上。
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US20140205697A1 (en) 2014-07-24

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