TW201511913A - 抗沾黏模具之處理方法及該模具 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種抗沾黏模具之處理方法及該模具，先使用雷射加工法在一模具本體之一成型面上誘發微奈米等級之微結構，之後在該成型面上進一步鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素。藉此可使得模具內之成型產品在脫模時，不會產生沾黏的現象，可以提升產品的表面光澤、透光率，解決因為離型劑而造成的產品表面黃化現象。

Description

抗沾黏模具之處理方法及該模具

本發明係有關於一種抗沾黏模具之處理方法及該模具，特別是指在模具本體之成型面上成型微奈米等級的微結構，再鍍上氮化鉻之二元合金鍍膜之方法及模具，可避免產品在脫模時產生沾黏。

一般模具在成型產品之前，會在模具之成型面上塗上離型劑，使得產品在模具內成型後，較容易脫模，不會與成型面有沾黏的現象。

但是上述產品之防沾黏方法，在每一次成型產品時都需要重複塗上離型劑，且每隔特定工作天，例如2或3天都需要對模具進行再清理，無形中增加不少工時，影響生產效率，並且有時離型劑塗佈不均勻也會影響產品品質，例如使產品表面光澤變差、產品表面黃化或產品透光率不佳等缺失。

再根據檢索既有技術而言，有中華民國專利第I360470號「抗沾黏模具及其製備方法」，係於一模體之一附著面設置一抗沾黏膜，即沉積出鉻-氮-碳薄膜作為該抗沾黏膜，再以一加工方式於該抗沾黏膜之一加工面進行加工形成一v-cut型態之微結構，加工方式係為微影蝕刻加工、電化學加工、雷射加工或機械切削加工。藉此可以成型對應v-cut微結構之光學膜片。

前案主要是利用鉻-氮-碳薄膜達成光學膜片抗沾黏之功效，惟v-cut型態之微結構在控制尺寸得宜的狀態下仍然有幫助光學膜片抗沾黏之效果。將其實際進行水滴角測試發現，光學膜片與模具之間的水滴角約為90度至100度。

而為了進一步提高模具的抗沾黏效果，本案發明人曾提出中華民國發明專利申請案第102101554號「抗沾黏處理方法及以該方法處理之模具」，係在模具本體上之成型面上鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻中添加鋁或碳，之後利用雷射加工法在該二元合金鍍膜上誘發微奈米等級之週期性微結構。該案可使產品與模具之間的水滴角達到約為120度以上，提高模具抗沾黏的效果。

在中華民國發明專利申請案第102101554號「抗沾黏處理方法及以該方法處理之模具」的基礎下，本發明再提出一種抗沾黏模具之處理方法及該模具。

本發明抗沾黏模具之處理方法，係使用在一模具本體上之一成型面，包括有下列步驟：

A.利用雷射加工法在該模具本體之成型面上誘發微奈米等級之微結構；B.在該模具本體之成型面上進一步鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素。

進一步在步驟B中，該元素為鈧、鈷、銅、鎵、矽、鋁或碳其中之一。並且該元素使用鋁時，添加量為重量百分比介於15％至55％之間；該元素使用碳時，添加量為重量百分比介於5％至35％之間。

進一步在步驟A中使用之雷射加工法，係使用雷射波波長λ從0.19微米至10.6微米之間，雷射脈衝寬度從皮秒到飛秒之間，雷射脈衝頻率為1Hz至1GHz，誘發微結構的週期介於λ/2n至99微米之間，而所指的微結構的週期係為二相鄰微結構之距離，前述微結構為週期性微奈米結構，並且前述微奈米結構為條狀或柱狀結構，微奈米結構的深度介於0.01微米至10微米之間。前述n為前述元素之材料的折射係數。

本發明之模具係使用前述抗沾黏模具之處理方法處理之模具，包括有：

一模具本體，該模具本體包括有一成型面，在該成型面上成型原子等級之微結構，並在該成型面上鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素。

本發明的功效在於：

1.採用本發明方法處理之模具，產品在模具本體內成型後，水滴角可達到約120度或以上，使得本發明之模具具有極佳的抗沾黏效果。

2.本發明之模具藉由抗沾黏之構造達成產品抗沾黏之效果，不需使用離型劑，可以提升產品的表面光澤、透光率，解決因為離型劑造成的產品表面黃化現象。

3.本發明之模具在製造產品時不需使用離型劑，使得製造成本得以降低。

綜合上述技術特徵，本發明抗沾黏模具之處理方法及該模具的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

參閱第一圖及第二圖所示，本發明方法包括下列步驟：

A.利用雷射加工法在一模具本體（１）之一成型面（１１）上誘發微奈米等級之微結構（１２），其中雷射加工法操作時，雷射的能量小於該模具本體（１）材質的能隙能量，藉此在該成型面（１１）上產生二次諧振波，使材料表面上產生小於入射雷射波長的週期性微結構（１２），使用的雷射波波長λ從0.19微米至10.6微米之間，雷射脈衝寬度從皮秒(picosecond)到飛秒(femtosecond)之間，雷射脈衝頻率為1Hz至1GHz，誘發微結構的週期介於λ/2n至99微米之間，而所指的微結構的週期係為二相鄰微結構（１２）之距離，前述微結構（１２）為週期性微奈米結構，並且前述微奈米結構為條狀或柱狀結構，微奈米結構的深度介於0.01微米至10微米之間。前述n為前述元素之材料的折射係數。

B.再於該模具本體（１）之成型面（１１）上進一步鍍上一層二元合金鍍膜（２），該二元合金鍍膜（２）之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素，例如使用鈧、鈷、銅、鎵、矽、鋁、碳等，藉此改變氮化鉻之晶格結構，其中該元素使用鋁時，添加量為重量百分比介於15％至55％之間；該元素使用碳時，添加量為重量百分比介於5％至35％之間。且若是添加鋁，係在氮化鉻濺鍍製程中加入鋁電極，若是添加碳，係在氮化鉻濺鍍製程中加入甲烷氣體，並藉由鋁或碳的添加，使得原來氮化鉻的體心立方晶格結構轉變為較緻密的二元合金面心立方晶格結構，從而可將該二元合金鍍膜（２）的硬度從氮化鉻鍍膜約2000Hv提升至大於3000Hv，因而可增加該模具本體（１）的使用壽命，並使該二元合金鍍膜（２）本身具有部分抗沾黏的效果，配合前述週期性微結構（１２），則該二元合金鍍膜（２）表面呈粗糙面，粗糙面與液態材料接觸時之表面張力，可進一步增加抗沾黏的效果，藉此可使得產品在該模具本體（１）內成型時，水滴角可達到120度或以上。

再請參閱第三圖至第五圖所示，實際進行加工測試：第三圖顯示利用顯微鏡拍攝經由雷射加工後，前述模具本體（１）的成型面（１１）形成週期柱狀微奈米結構（１２）的狀態；第四圖顯示利用顯微鏡拍攝前述模具本體（１）之成型面（１１）上進一步鍍上一層二元合金鍍膜（２）的狀態；第五圖則顯示利用顯微鏡拍攝前述二元合金鍍膜（２）的水滴角（θ），量測結果得知水滴角（θ）約為120度，有極佳的抗沾黏效果。

由上所述，因此本發明之模具不需使用離型劑，也能使成型產品容易脫模，使得製造成本得以降低，並且可提升產品的表面光澤、透光率，解決因為離型劑造成的產品表面黃化現象。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

（１）‧‧‧模具本體

（１１）‧‧‧成型面

（１２）‧‧‧微結構

（２）‧‧‧二元合金鍍膜

（θ）‧‧‧水滴角

[第一圖]係為本發明方法之流程圖。

[第二圖]係為本發明之模具本體利用本發明方法處理時，各不同步驟所成型之構造的示意圖。

[第三圖]係為本發明在模具本體的成型面形成週期性微奈米結構之顯微圖。

[第四圖]係為本發明在模具本體的成型面進一步鍍上氮化鉻之二元合金鍍膜之顯微圖。

[第五圖]係為本發明氮化鉻之二元合金鍍膜的水滴角約為120度之示意圖。

Claims (7)

1. 一種抗沾黏模具之處理方法，係使用在一模具本體上之一成型面，包括有下列步驟： A.利用雷射加工法在該模具本體之成型面上誘發微奈米等級之微結構； B.在該模具本體之成型面上進一步鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素。
2. 如申請專利範圍第1項所述之抗沾黏模具之處理方法，其中步驟B中，該元素為鈧、鈷、銅、鎵、矽、鋁或碳其中之一。
3. 如申請專利範圍第2項所述之抗沾黏模具之處理方法，其中該元素使用鋁時，添加量為重量百分比介於15％至55％之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之抗沾黏模具之處理方法，其中該元素使用碳時，添加量為重量百分比介於5％至35％之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之抗沾黏模具之處理方法，其中步驟A中，使用雷射波波長λ從0.19微米至10.6微米之間，雷射脈衝寬度從皮秒到飛秒之間，雷射脈衝頻率為1Hz至1GHz，誘發微結構的週期介於λ/2n至99微米之間，前述微結構為週期性條狀或柱狀微奈米結構，且n為前述元素之材料的折射係數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之抗沾黏模具之處理方法，其中前述微奈米結構的深度介於0.01微米至10微米之間。
7. 一種使用如申請專利範圍第1項至第6項任一項所述之抗沾黏模具之處理方法處理之模具，包括有： 一模具本體，該模具本體包括有一成型面，在該成型面上成型微奈米等級之微結構，並在該成型面上鍍上一層二元合金鍍膜，該二元合金鍍膜之材質係在氮化鉻鍍膜製程中添加原子半徑大於等於40皮米至小於等於180皮米之元素。