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THIN LAYER COATING ON A STAINLESS ROLLER BY USING AN AIR-NOZZLE-BASED COATING SYSTEM (噴流式旋轉塗佈系統應用於軟性滾筒模仁製作) Advisor : Cheng-Hsin Chuang (莊承鑫) Advisee ﹕Hsing-Sheng Wu (吳幸昇) Institute of Mechanical-Engineering Date ﹕2010/03/31 1 Outline •技術指標分析表 •噴流式旋轉塗佈系統之設計 •成果介紹 製作流程介紹 空氣流量特性曲線 塗佈膜厚對應流量之曲線圖 滾筒平均膜厚 PDMS 軟模 (貼覆式) PDMS 軟模 (類灌模式) 2 技術指標分析表 研發單位 技術項目 本研究 塗佈方式 非接觸式塗佈 厚度控制 100～ 20μm 國內專利 專利公告號5577360 志聖工業有限公司 國外專利 Patent NO.US20060102036 LG PHILIPS LCD,CO 接觸式(滾筒對滾筒) 接觸式(SLOT DIE與滾筒) 200 ～ 50 μm 100 ～ 30 μm 3 氣旋塗佈系統 工作目的: 於滾筒塗佈一層液態材料，且此材料厚度可控制在微米等級。此技術可有 利於後續於滾筒上製作出三維微結構，達到滾筒模仁之製作。 可調整角度位置與壓 力 磁力座 管路 針筒 注射式幫浦 車床主體 調整機構 機台架構示意圖 可調變之參數表 塗佈材料 PC 溶液、UV 膠、光阻 黏度(cps) 200~1000 氣壓(kg/cm2) 0.5~ 6 間隙 (mm) 0.5~50 進刀速度(mm/s) 0.44~9 噴嘴角度 0°~45°(L/R)&0°~45°(U/D) 車床轉速 0~2000 製作流程介紹 Nozzle moving direction Spin direction 圖一、塗佈系統機台 圖二、旋塗製程示意圖 圖三、塗佈成品 5 空氣流量特性曲線 120 Air Flow (Nl/min) 100 80 60 40 20 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Air Pressure (MPa) 圖四、由此可了解安裝噴嘴後管內空氣流量特性，流量大約於 0.15MPa之後呈現穩定之線性曲線 6 塗佈膜厚對應流量之曲線圖 120 圖五、塗佈膜厚對應流量之曲線圖， 間距越遠流量越小其膜厚將呈現 不穩定狀態，而膜厚最穩定情況 為流量75Nl/min 110 Gap : 10 mm Gap : 5 mm 100 Gap : 2.5 mm Thickness (m) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 40 50 60 70 80 90 100 Air Flow (Nl/min) 7 滾筒平均膜厚 Gap : 10 mm Pressure : 0.1 MPa Pressure : 0.15 MPa Pressure : 0.2 MPa Pressure : 0.25 MPa Pressure : 0.3 MPa Pressure : 0.35 MPa 110 圖六、噴嘴至滾筒間距10mm時，6個 不同壓力下之滾筒平均膜厚，壓 力大於0.2MPa後滾筒整體膜厚漸 趨於穩定 100 Thickness (m) 90 80 70 60 50 40 30 20 0 10 20 30 40 50 60 Distance (mm) 70 80 90 100 8 Gap : 5 mm Pressure : 0.1 MPa Pressure : 0.15 MPa Pressure : 0.2 MPa Pressure : 0.25 MPa Pressure : 0.3 MPa Pressure : 0.35 MPa 90 圖七、噴嘴至滾筒間距5mm時，6個不 同壓力下之滾筒平均膜厚，由圖中 可發現壓力0.2MPa與0.25MPa膜厚 差異並不明顯而同樣情況也發生於 壓力0.3MPa與0.35MPa 80 Thickness (m) 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Distance (mm) 70 80 90 100 9 Gap : 2.5 mm Pressure : 0.1 MPa Pressure : 0.15 MPa Pressure : 0.2 MPa Pressure : 0.25 MPa Pressure : 0.3 MPa Pressure : 0.35 MPa 50 45 圖八、噴嘴至滾筒間距2.5mm時，6個 不同壓力下之滾筒平均膜厚，由 圖中得知此間距下壓力0.25MPa、 0.3MPa、0.35MPa所塗佈之膜厚差 異約2μm，故於此間距下壓力影 響膜厚之效力將減少。 Thickness (m) 40 35 30 25 20 15 10 0 10 20 30 40 50 60 Distance (mm) 70 80 90 100 10 PDMS 軟模 (貼覆式) Nozzle moving wrap direction Spin direction Concave structure Raised mold 11 PDMS mold by wrap 12 13 PDMS 軟模 (類灌模式) Nozzle moving direction Spin direction bake rip 14 Thickness 200μm±3μm • Structure dimensions : concave mold 11μm 15 16 模仁 滾筒旋轉方向 轉印滾筒 可撓性基材 行進方向 紫外光滾印示意圖 圖(一)、紫外光固化滾印機實體圖 17 PDMS mold to transform result 18 Thanks for your attention 19