इम्पैक्ट प्रिंट-टाइप हॉट एम्बॉसिंग टेक्नोलॉजी का उपयोग करके लचीली सामग्रियों पर डॉट-पैटर्निंग प्रक्रिया का अध्ययन
Summary
प्रभाव प्रिंट-प्रकार की गर्म उभरने वाली तकनीक वास्तविक समय में लचीली सामग्रियों पर डॉट पैटर्न उत्कीर्ण करने के लिए एक प्रभाव हेडर का उपयोग करती है। इस तकनीक में विभिन्न बहुलक फिल्मों पर विभिन्न चौड़ाई और गहराई के साथ डॉट पैटर्न बनाने के लिए प्रभाव हेडर की ऑन-ऑफ गति और स्थिति को नियंत्रित करने के लिए एक नियंत्रण प्रणाली है।
Abstract
यहां हम एक प्रभाव प्रिंट-प्रकार की गर्म उभरने की प्रक्रिया पर अपना अध्ययन प्रस्तुत करते हैं जो बहुलक फिल्म पर वास्तविक समय में विभिन्न डिजाइनों, चौड़ाई और गहराई के साथ डॉट पैटर्न बना सकता है। इसके अलावा, हमने विभिन्न डॉट पैटर्न को उत्कीर्ण करने के लिए प्रभाव हेडर की ऑन-ऑफ गति और स्थिति के लिए एक नियंत्रण प्रणाली लागू की। हमने विभिन्न बहुलक फिल्मों पर डॉट पैटर्निंग का प्रदर्शन किया, जैसे पॉलिएस्टर (पीईटी) फिल्म, पॉलीमेथिल मेथक्रिलेट (पीएमएमए) फिल्म, और पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) फिल्म। डॉट पैटर्न को कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके मापा गया था, और हमने पुष्टि की कि प्रभाव प्रिंट-प्रकार की हॉट उभरने की प्रक्रिया डॉट पैटर्निंग प्रक्रिया के दौरान कम त्रुटियां पैदा करती है। नतीजतन, प्रभाव प्रिंट प्रकार की गर्म उभरने की प्रक्रिया विभिन्न प्रकार की बहुलक फिल्मों पर डॉट पैटर्न उत्कीर्णन के लिए उपयुक्त पाई जाती है। इसके अलावा, पारंपरिक गर्म उभरने की प्रक्रिया के विपरीत, यह प्रक्रिया एक उभरते टिकट का उपयोग नहीं करती है। इसलिए, प्रक्रिया सरल है और वास्तविक समय में डॉट पैटर्न बना सकती है, बड़े पैमाने पर उत्पादन और छोटी मात्रा वाले बैच उत्पादन के लिए अद्वितीय लाभ पेश कर सकती है।
Introduction
शोधकर्ता सक्रिय रूप से मौजूदा उपकरणों और प्रदर्शनों को छोटा करने और इन उपकरणों के लचीलेपन को बढ़ाने का प्रयास कर रहे हैं1,2. बिजली के चैनलों की चौड़ाई और गहराई को सूक्ष्म या नैनो पैमाने तक कम करने के लिए, उच्च सटीक तकनीक आवश्यक है। इसके अलावा, इन उपकरणों के लचीलेपन को बढ़ाने के लिए, विद्युत चैनलों के पैटर्न एक लचीली सामग्री पर स्थित होना चाहिए, जैसे कि एक बहुलक फिल्म3,4। इन शर्तों को पूरा करने के लिए अल्ट्राफाइन माइक्रोप्रोसेसिंग तकनीक का अध्ययन सक्रिय रूप से चल रहा है।
अल्ट्राफाइन माइक्रोफैब्रिकेशन तकनीक का एक फायदा है कि संभव पैटर्निंग सामग्री में न केवल लोहे या प्लास्टिक जैसी अत्यधिक कठोर सामग्री शामिल है बल्कि पॉलीमर फिल्मों जैसी नरम सामग्री भी शामिल है। इन फायदों के कारण, इस तकनीक का व्यापक रूप से विभिन्न क्षेत्रों में एक मुख्य प्रक्रिया के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसे संचार, रसायन विज्ञान, प्रकाशिकी, एयरोस्पेस, सेमीकंडक्टर, और सेंसर5,,6,,7। अल्ट्राफाइन माइक्रोप्रोसेसिंग फील्ड में, लिगा (लिथोग्राफी, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और मोल्डिंग) या माइक्रोमाकिनिंग विधियों का उपयोग8किया जाता है। हालांकि, ये पारंपरिक तरीके कई समस्याओं से जुड़े हुए हैं। लिगा विधियों को अल्ट्राफाइन पैटर्न बनाने के लिए काफी समय और कई प्रक्रिया चरणों की आवश्यकता होती है और उच्च लागत भी उठानी पड़ती है क्योंकि उन्हें प्रक्रियाओं के दौरान कई अलग-अलग प्रकार के उपकरणों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, लिगा विधियां रसायनों का उपयोग करती हैं जो पर्यावरण को प्रदूषित कर सकती हैं।
इस मुद्दे के समाधान के लिए, अल्ट्राफाइन माइक्रोप्रोसेस प्रौद्योगिकियों के बीच गर्म उभरने की प्रक्रिया प्रौद्योगिकी को स्पॉटलाइट किया गया है। हॉट एम्बॉसिंग एक ऐसी तकनीक है जो माइक्रो या नैनोस्केल उभरने वाले मोल्ड का इस्तेमाल करते हुए गर्म बहुलक फिल्म पर एक पैटर्न बनाती है । पारंपरिक गर्म उभरने वाली तकनीक को मोल्ड के आकार के आधार पर प्लेट प्रकार और रोल-टू-रोल प्रकार में विभाजित किया गया है। गर्म उभरने प्रौद्योगिकी के दो प्रकार मोल्ड के आकार के मामले में अलग हैं, लेकिन इन दो प्रक्रियाओं में समान है कि उभरते मोल्ड बहुलक फिल्म को बहुलक फिल्म पर एक पैटर्न उत्कीर्ण करने के लिए एक गर्म थाली पर दबाता है । गर्म उभरने की प्रक्रिया का उपयोग कर पैटर्न उत्कीर्ण करने के लिए, ग्लास संक्रमण तापमान के ऊपर बहुलक फिल्म को गर्म करना और पर्याप्त मात्रा में दबाव (~ 30-50 एमपीए)9लागू करना आवश्यक है। इसके अलावा, पैटर्न की चौड़ाई और गहराई गर्म प्लेट के तापमान, सामग्री और उभरते मोल्ड के आकार के आधार पर बदलती है। इसके अलावा, पैटर्निंग प्रक्रिया के बाद ठंडा विधि बहुलक फिल्म पर पैटर्न के आकार को प्रभावित करती है।
पारंपरिक गर्म उभरने की प्रक्रिया में, उभरते टिकटों या रोलर्स वांछित पैटर्न के साथ उभरा जा सकता है, और उभरते मोल्ड का उपयोग बहुलक फिल्म सतहों पर एक ही पैटर्न को लगातार प्रिंट करने के लिए किया जा सकता है। यह सुविधा इस प्रक्रिया को न केवल बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बल्कि नरम सामग्रियों के साथ उपकरणों को गढ़ने के लिए उपयुक्त बनाती है, जैसे पॉलीमर फिल्में10,,11,,12,,13,14।14 हालांकि, पारंपरिक गर्म उभरने की विधि केवल उभरते मोल्ड में उत्कीर्ण एकल पैटर्न बना सकती है। इसलिए, जब उपयोगकर्ता एक नया पैटर्न बनाना चाहता है या पैटर्न को संशोधित करना चाहता है, तो उन्हें इम्प्रिंटिंग पैटर्न को संशोधित करने के लिए एक नया मोल्ड बनाना होगा। इस कारण से, नए पैटर्न बनाते समय या मौजूदा डिजाइनों की जगह लेने पर पारंपरिक गर्म उभरने महंगा और समय लेने वाला होता है।
इससे पहले के काम ने वास्तविक समय15में विभिन्न चौड़ाई और गहराई के साथ डॉट पैटर्न के उत्पादन के लिए प्रभाव-प्रकार की गर्म उभरने की प्रक्रिया शुरू की। पारंपरिक गर्म उभरने की प्रक्रिया के विपरीत, प्रभाव प्रिंट प्रकार गर्म उभरने विधि बहुलक फिल्म पर पैटर्न बनाने के लिए एक प्रभाव हेडर का उपयोग करता है । यह तकनीक प्रभाव हेडर को सटीक स्थिति प्रणाली के साथ वांछित स्थिति में ले जाती है। एक नियंत्रण संकेत एक वांछित चौड़ाई और गहराई पर और एक मनमाने ढंग से स्थिति में प्रिंट पैटर्न के लिए लागू किया जाता है । प्रभाव हेडर की संरचना में एक प्रस्तावक, एक वसंत, एक कुंडल घुमावदार, और एक कोर (चित्रा 1ए)15देखें। इससे पहले एक विश्लेषण और प्रयोग के माध्यम से पुष्टि की गई थी कि इस तरह के प्रभाव हेडर गर्म उभरने के लिए उचित बल पैदा कर सकते हैं16। इस पेपर के प्रोटोकॉल में प्रभाव-प्रकार की गर्म उभरने की प्रक्रिया और प्रक्रिया नियंत्रण के लिए नियंत्रण वातावरण के लिए हार्डवेयर के डिजाइन को शामिल किया गया है। इसके अलावा, हम पीईटी फिल्म, पीएमएमए फिल्म और पीवीसी फिल्म पर डॉट पैटर्न का विश्लेषण करते हैं, जिनमें से सभी को प्रस्तावित प्रोटोकॉल के साथ संसाधित किया जाता है ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि प्रभाव प्रिंट-प्रकार की हॉट उभरने की प्रक्रिया वास्तविक समय में विभिन्न चौड़ाई और गहराई के साथ डॉट पैटर्न बना सकती है। इन प्रयोगों के परिणाम परिणाम अनुभाग में नीचे प्रस्तुत किए जाते हैं, इस बात की पुष्टि करते हैं कि उभरने की प्रक्रिया उपयुक्त रूप से अल्ट्राफाइन पैटर्न का उत्पादन कर सकती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अध्ययन में, हमने प्रभाव प्रिंट-प्रकार की गर्म उभरने की प्रक्रिया को लागू किया और वास्तविक समय में बहुलक फिल्मों की एक श्रृंखला पर विभिन्न चौड़ाई और गहराई के साथ डॉट पैटर्न उत्कीर्ण किया। प्रोटोकॉल …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को कोरिया के व्यापार, उद्योग और ऊर्जा मंत्रालय (एन046100024, 2016) के माध्यम से “एक चालशील नैनो-कंपोजिट सामग्री का उपयोग करके एक चालशील परत के लिए प्रभाव प्रिंट-प्रकार गर्म उभरने वाली तकनीक का विकास” नामक परियोजना द्वारा समर्थित किया जाता है।
Materials
| 0.3mm High Quality Clear Rigid Packaging PVC Film Roll For Vacuum Forming | Sunyo | SY1023 | PVC film / Thickness : 300µm |
| Acryl(PMMA) film | SEJIN TS | C200 | PMMA film / Thickness : 175µm |
| Confocal Laser Scanning Microscope: 3D-Topography for Materials Analysis and Testing | Carl Zeiss | LSM 700 | 3D confocal microscope / Supporting Mode : 2D, 2.5D, 3D topography |
| DAQ board | NATIONAL INSTRUMENTS | USB-6211 | Control board for two stage and impact header / 16 inputs, 16-bit, 250kS/s, Multifunction I/O |
| DC Power Supply | SMART | RDP-305AU | 3 channel power supply / output voltage : 0~30V, Output current : 0~5A |
| L511 stage | PI | L511.20SD00 | Z-stage / Travel range : 52mm |
| Large Digital Hotplate | DAIHAN Scientific | HPLP-C-P | Heatplate / Max Temp : 350ºC |
| M531 stage | PI | M531.2S1 | X-stage / Travel range : 306mm |
| Mylar Polyester PET films | CSHyde | 48-2F-36 | PET film / Thickness : 50µm |
| OPA2541 | BURR-BROWN | OPA2541BM | OP-AMP / Output currents : 5A, output voltage : ±40V |
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