WO2014079122A1 - 一种可对准卷对卷uv成型的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可对准卷对卷UV成型的装置及方法，该装置包括放卷机构（101）、涂布机构（1Q2）、UV成型机构（100）、脱模机构（107）和收卷机构（110）；其特征在于，还包括微调对准机构（10）；所述微调对准机构（10）包括平面模具支撑装置（116）和对准探头（108），所述平面模具支撑装置（116）调整平面模具在横向、纵向、转角三个自由度的位置；所述模具（112）设置于平面模具支撑装置（116）上；所述UV成型机构（100）和微调对准机构（10）固定安装于成型装置上。它消除了生产中带来的对准所产生的累计误差和气泡对图形的影响。

Description

发明名称

一种可对准卷对卷 UV成型的装置及方法 技术领域

本发明涉及一种压印成型装置技术领域，尤其涉及一种可对准卷对卷 UV 成型的装置及方法。 背景技术

紫外压印是指将紫外固化材料置于模具和基材之间， 在压力作用下使材 料充塞进有起伏结构的模具中， 紫外固化后脱模完成模具图形复制的技术。 压印特别是微纳米压印在光学膜、 防伪标签、 光碟、 微机电系统等图形化制 备中有着不可替代的作用， 是光学显示、 信息存储、 生物医药等高科技领域 研究的重要对象。 相比于紫外光刻、 电子束或离子束光刻等微纳加工手段， 微纳米压印技术具有操作简单、 极限分辨率高、 重复性好等优点。

目前在基材表面进行单面压印的技术已经非常成熟， 通过平面或者曲面 模具实现单面压印的设备已能够制作线宽小于 lOOnm的图形。 但在诸如双面 防伪标签等许多领域中， 单面压印技术已经不能满足要求。 针对这些领域的 双面压印技术主要有以下两种：

一是双辊式双面压印技术， 其基于曲面模具单面压印的原理， 在设备上 放置两支包覆曲面模具或者直接雕刻图形的压辊， 实现正反面分别压印。 该 方式能够实现卷对卷快速双面压印。 然而， 每一个压印单元正反面图形的对 准精度是决定压印质量的重要因素之一。 为实现双面对准， 双辊式技术采用 了两个直径理论相同的压辊， 但是实际上压辊的制作存在误差， 直径不可能 完全一致， 细微的差别在上千次压印之后被显著放大， 导致正反面压印图形 不能对位。 此外， 模具包覆于压辊上容易引入角度误差， 使其中一面图形发 生旋转， 亦不能实现双面对位。

二是双平面模具式双面压印技术， 通常采用两个不形变的平面模具放置 在基材的正反面， 在基材正反面同时涂有压印材料， 两个模具与基材在真空 下紧密贴合实现一个单元的双面压印。 该方式虽然可以通过对准机构实现正 反面图形的对位，但需要引入抽真空歩骤来排除模具和压印材料之间的气泡， 所以存在两个问题： （1).需要搭建密闭空间， 营造真空环境； （2).抽真空过程 耗时非常长。 上述问题决定该方式不能实现卷对卷快速生产。 发明内容

本发明提出一种可对准卷对卷 UV成型的装置及方法， 解决了现有技术 中存在的双面压印中上下相对应的图形化区域压印过程中偏移误差累计。

本发明的另一目的是解决压印过程中气泡难以消除的缺点。

本发明的所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种可对准卷对卷 UV成型的装置， 包括放卷机构、涂布机构、 UV成型 机构、 脱模机构和收卷机构； 还包括微调对准机构； 所述微调对准机构包括 平面模具支撑装置和对准探头，所述平面模具支撑装置调整平面模具在横向、 纵向、 转角三个自由度的位置； 所述模具设置于平面模具支撑装置上； 所述

UV成型机构和微调对准机构固定安装于成型装置上。

作为优选的技术方案， 所述 UV成型机构自上而下依次为平面模具、 压 辊和 UV灯源； 所述 UV灯源安装于压辊内部或与 UV灯源并列放置。

作为优选的技术方案， 所述的平面支撑装置上布有吸气孔。

使用上述装置制备透明柔性基材双面压印方法， 所述压印方法包括以下 歩骤：

I、 由涂布机构将 UV树脂涂布在透明柔性基材的第一面；

II、 将所述透明柔性基材的第一面已涂布区域输送到平面模具和压辊之 间， 且所述第一面已涂布区域与平面模具相对；

III、 由微调对准机构中对准探头识别所述透明柔性基材的第二面的对准 标记和平面模具上对应的对准标记， 控制平面模具支撑装置调整模具横向、 纵向、 转角三个自由度， 完成对准；

IV、 以辊压方式使已对准涂布有 UV树脂的所述透明柔性基材第一面与 平面模具逐歩压合， UV灯源与压辊同歩移动， 对 UV树脂完成固化；

V、 脱模机构将所述透明柔性基材从平面模具的一端向另一端脱离， 完 成脱模。

作为优选的技术方案， 所述歩骤 II中 UV树脂的涂布方式为辊涂、 丝印 涂布或狭缝式挤压涂布的一种。

作为优选的技术方案，所述歩骤 III中对准探头与透明柔性基材第二面位 于同侧。

作为优选的技术方案， 所述歩骤 IV中辊压方式具体包括以下歩骤： 歩骤 1、 压辊的初始位置位于所述透明柔性基材的第二面一端的正下方， 对准完毕后， 压辊上升顶压透明柔性基材， 使平面模具的一端与透明柔性基 材的第二面一端实现初始贴合；

歩骤 2、 打开 UV灯源， 将初始贴合点的 UV树脂固化； 歩骤 3、 压辊从一端的贴合点开始向另一端滚压， 使平面模具与透明柔 性基材第一面逐歩贴合， 且同歩固化；

歩骤 4、 压辊匀速移动另一端， 压印完成， 压辊回到初始位置。

作为优选的技术方案， 所述透明柔性基材的第二面已通过压印形成图案 和对准标记， 且所述透明柔性基材的第二面表面贴有保护膜。

本发明的有益效果：

(1)本发明能够实现卷对卷双面压印， 与双辊式相比， 每周期图形正反面 的位置偏差不会累积；

(2)相较于平面压印， 辊压方式不需要在真空环境下工作， 因此能够节省 压印时间、 简化结构， 实现大面积连续式压印。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 是本发明透明柔性基材双面压印装置的示意图；

图 2 是本发明涂布后透明柔性基材两个周期的结构示意图；

图 3是本发明平面模具示意图；

图 4是本发明 UV成型示意图。 具体实施方式 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而 不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

实施例 1

图 1为本实施例的装置结构，包括放卷机构 101、透明 UV树脂涂布机构 102、 UV成型机构 100、 微调对准机构 10、 脱模机构 107和收卷机构 110。 UV树脂涂布机构 102为狭缝式挤压机构， 固定在装置上， 包括恒温供料筒、 输出管路和狭缝式涂布头。 微调对准机构 10包括平面模具支撑装置 116、 对 准探头 108;平面支撑装置 116上密布有足以吸紧平面模具 112的吸气孔，吸 紧力为 5~7kgf;对准探头 108为 CCD图像摄取单元；脱模机构 107由两支辊 轮组成。

作为进一歩的改进， 本实施例中的 UV成型机构 100 自上而下依次为平 面模具 112、 压辊 105、 UV灯源 106; 压辊 105为硅胶辊， 直径为 100mm, 长度为 1500mm， 以 6kgf 的力顶压 PC 113， 压辊 105 的移动速度在 0.1~75m/mim， 可调； UV光源 106可以放置在压辊内部， 也可以与压辊并排 放置，在本实施例中， UV光源 106放置在压辊内部，照射强度为 70~150W/cm。

实施例 2

如图 2所示，在本实施例中所述的透明柔性基材 113为 PC卷材，厚度为 ΙΟΟμιη, 宽度为 1000mm, 背面 115有已通过卷对卷单面压印方式实现的周期 式图案和对准标记， 201为 PE保护膜； 透明 UV树脂 111为紫外固化树脂， 粘度范围是 200~800cps， 固化波段在 320~400nm， 固化剂量为 800~1000mj/cm²。 如图 3 所示， 在本实施例中所使用的平面模具 112 为镍模板， 厚度为 ΙΟΟμιη, 面积为 1000mm X 1000mm; 其中图案面积为 800mmX 800mm， 图案 为线宽 1μιη、 深 2μιη的线栅结构。

首先由放料机构 101将 PC 113放卷，接着狭缝式挤压涂布装置 102将紫 外固化树脂 111涂覆在一个单元 20的正面 114上， 涂布厚度为 5~6μιη， 面积 为 1000mm X 1000mm， 单元间的间隔为 50mm。

工作单元 20随后进入 UV成型机构 100，当工作单元 20第二面图案一侧 的对准标记位于对准探头 108正下方、 另外一侧的对准标记位于下一个对准 探头 108正下方时， 工作单元 20停止移动， 对准探头 108摄取工作单元 20 第二面 115和平面模具 112上的对准标记信息， 控制平面模具支撑装置 116 做出位置调整， 平面模具支撑装置 116能在横向、 纵向、 转角三个自由度微 调平面模具 112的位置，使平面模具 112与工作单元 20第二面图案的对准标 记重叠， 对准精度优于 50μιη。

压辊 105初始位置在工作单元 20最左侧， 当对准完毕后， 压辊上升顶压 单元 20， 使平面模具 112的左端与工作单元 20左端实现初始贴合； 然后 UV 灯源 106打开， 将初始贴合点的无溶剂紫外树脂固化， 此时工作单元 20与平 面模具 112不会因压辊的移动而出现相对滑动， 然后压辊 105从初始贴合点 开始向右滚压， 实现平面模具 112与 PC113的逐歩贴合和同歩固化； 当压辊 匀速移动至工作单元 20的另一端时， 工作单元 20的正面压印完成； 这个过 程中， 位于平面模具 112与 PC113之间的气泡被压辊逐歩推赶， 直至平面模 具 112 以外， 因此该方式能够获得很好的图形复制精度； 压印完成后， 压辊 105下降， 回到初始位置； 自动脱模机构 107启动， 两支辊轮向下移动， 提 供脱模拉力， 使工作单元 20第一面 114与平面模具 112逐歩揭离， 在工作单 元 20上形成双面压印图案。

重复以上歩骤， 可实现卷对卷快速生产。

实施例中所述聚丙烯酸酯 UV胶， 同样可以是环氧类 UV胶和一切紫外 固化胶体； 本实施例中的涂胶机构可以是辊涂、 丝印涂布或狭缝式挤压涂布 的一种一种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本 发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1.一种可对准卷对卷 UV成型的装置， 包括放卷机构 （101 )、 涂布机构 ( 102)、 UV成型机构 （100)、 脱模机构 （107) 和收卷机构 （110); 其特征 在于， 还包括微调对准机构 （10); 所述微调对准机构 （10)包括平面模具支 撑装置 （116) 和对准探头 （108)， 所述平面模具支撑装置 （116) 调整平面 模具在横向、 纵向、 转角三个自由度的位置； 所述模具 （112) 设置于平面模 具支撑装置 （116) 上； 所述 UV成型机构 （100) 和微调对准机构 （10) 固 定安装于成型装置上。

2.根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述 UV成型机构 （100) 自上而下依次为平面模具 （112)、 压辊 （105) 和 UV灯源 （106); 所述 UV 灯源 （106) 安装于压辊 （105 ) 内部或与 UV灯源 （106) 并列放置。

3.根据权利要求 1所述的装置，其特征在于，所述的平面支撑装置（116) 上布有吸气孔。

4.使用权利要求 1-3 任一权利要求所述装置制备透明柔性基材双面压印 方法， 所述透明柔性基材的第二面已通过压印形成图案和对准标记， 且所述 透明柔性基材的第二面表面贴有保护膜， 所述压印方法包括以下歩骤：

I、 由涂布机构将 UV树脂涂布在透明柔性基材的第一面；

II、 将所述透明柔性基材的第一面已涂布区域输送到平面模具和压辊之 间， 且所述第一面已涂布区域与平面模具相对； III、 由微调对准机构中对准探头识别所述透明柔性基材的第二面的对准 标记和平面模具上对应的对准标记， 控制平面模具支撑装置调整模具横向、 纵向、 转角三个自由度， 完成对准；

IV、 以辊压方式使已对准涂布有 UV树脂的所述透明柔性基材第一面与 平面模具逐歩压合， UV灯源与压辊同歩移动， 对 UV树脂完成固化；

V、 脱模机构将所述透明柔性基材从平面模具的一端向另一端脱离， 完 成脱模。

5.根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述歩骤 II中 UV树脂的 涂布方式为辊涂、 丝印涂布或狭缝式挤压涂布的一种。

6.根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述歩骤 III中对准探头与 透明柔性基材第二面位于同侧。

7.根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述歩骤 IV中辊压方式具 体包括以下歩骤：

歩骤 1、 压辊的初始位置位于所述透明柔性基材的第二面一端的正下方， 对准完毕后， 压辊上升顶压透明柔性基材， 使平面模具的一端与透明柔性基 材的第二面一端实现初始贴合；

歩骤 2、 打开 UV灯源， 将初始贴合点的 UV树脂固化；

歩骤 3、 压辊从一端的贴合点开始向另一端滚压， 使平面模具与透明柔 性基材第一面逐歩贴合， 且同歩固化；

歩骤 4、 压辊匀速移动另一端， 压印完成， 压辊回到初始位置。