[发明专利]基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置及方法

权利要求书

1.一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，包括依次设置的放卷装置、预热装置、热辊压装置、保形装置、冷却装置、收卷装置，所述的放卷装置包括放卷辊、除静电刷及张力控制模块；所述的预热装置包括传热设备和温度控制设备；所述的热辊压装置包括至少一版辊，压辊和局部加热设备，版辊上包覆具有微细结构图案的模具，所述的压辊设置在版辊上方，配合版辊将该微细结构图案压印到待压印薄膜上，所述的局部加热设备对版辊局部表面进行加热；所述的保形装置包括至少一保形辊；所述的冷却装置包括至少一冷却辊、风冷喷嘴和冷冻机，所述的冷冻机分别连接冷却辊和风冷喷嘴，风冷喷嘴位于保形辊外侧，冷却辊位于版辊下方。

2.根据权利要求1所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的张力控制模块包括张紧辊、气缸、张力感应装置和控制系统，所述的气缸连接张紧辊，张紧辊上设有张力感应装置，所述的控制系统连接张力感应装置和气缸，张力感应装置感应待压印薄膜传输的张力大于设定值时，控制系统驱动气缸带动张紧辊移动，放松待压印薄膜传输的张力，反之，控制系统驱动气缸带动张紧辊反向移动。

3.根据权利要求1所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的传热设备包括电加热器或紫外加热器，该传热设备使待压印的聚合物薄膜预热至其玻璃转变温度以下，所述的温度控制设备包括温度传感器和连接温度传感器的温度控制器，该温度控制设备检测薄膜温度并调节参数将薄膜温度控制在设定范围内。

4.根据权利要求1所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的压辊两端连接电控缸，通过电控缸微调压辊的位移，控制待压印薄膜的辊压深度；所述的局部加热设备的加热方式包括辐射加热、电感加热或电阻加热。

5.根据权利要求4所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的局部加热设备包括设置在版辊内部的电阻丝，以及与该电阻丝连接的电刷对，电刷对可绕版辊的轴线旋转以调节加热区域。

6.根据权利要求1所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的保型辊设有多个，设置在版辊外圈，并位于压辊后，各保型辊连接联动装置，通过联动装置控制各保型辊与版辊间的距离；所述的收卷装置包括收卷辊。

7.根据权利要求1所述的一种基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置，其特征在于，所述的装置还包括定位系统，该定位系统设有薄膜边缘传感器和自动纠偏装置，自动纠偏装置连接在从放卷装置到收卷装置中的各个辊的辊轴上，当薄膜边缘传感器感应到传输过程中发生了偏移，自动纠偏装置便控制较近辊轴的轴向位移和水平角度位移。

8.一种使用权利要求1所述的基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置进行加工的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)放卷

将待压印薄膜从放卷辊中连续抽出，并通过除静电刷除去薄膜表面静电，通过张力控制模块控制薄膜传输过程中的张紧力；

(2)预热

通过传热设备预热待压印薄膜，并通过温度控制设备控制待压印薄膜的温度在其玻璃转变温度以下；

(3)热辊压

通过局部加热设备对版辊进行局部加热，压辊配合版辊将版辊上的微细结构图案压印到待压印薄膜上；

(4)保形

保形辊对经热辊压后的薄膜施加压力，使其紧贴与版辊表面；

(5)冷却

冷却风嘴对保型辊进行风冷，并在薄膜离开保型辊后在冷却辊上继续冷却，使热压后的薄膜冷却至玻璃转变温度以下，将表面微细结构图案在脱模之间冻结，减少回弹，提高成形精度；

(6)收卷

将压印有表面微细结构图案的薄膜通过收卷辊收卷。

9.根据权利要求8所述的基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工方法，其特征在于，所述的表面微细结构图案的尺寸在1-500μm之间。

10.根据权利要求8所述的基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工方法，其特征在于，所述的待压印薄膜的厚度为10μm-5mm之间，其材料为聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酯或丙烯酸。