比較二段熱壓成形時腔體含氮氣與真空狀態的影響

在玻璃熱壓實驗中，溫度改變與玻璃黏度的變化之間的關係相當重要，

圖 4-57 為不同的玻璃材料其溫度與黏滯係數的關係，可明顯發現當溫度上 升時，其黏滯係數將會下降。隨著不同玻璃的種類而有不同的工作溫度範 圍，其適合成形的黏度亦不相同。

一般在玻璃成形函工中，玻璃黏度控制在工作點(working point)與軟化 點(softening point)之間。以本研究所使用之鈉玻璃而言，適合的工作溫度約 在 680 度至 1000 度之間。

圖 4-57 玻璃溫度對黏滯係數之關係[40]

91

92

圖 4-59 為在固定力量參數為 1 與 1.5 kN(一段、二段壓力)的情況下探討 不同模造溫度與填充率之影響。由實驗中可發現在腔體內為氮氣時，在模 造溫度 680 度下填充率即有 80.5%之效果，於 690 度時可到達 99.6%之填充 率。然而當腔體內為真空時，於 690 度時填充率僅 44.6%。

本實驗所得之結果符合上敘之理論，亦證實在腔體內無氣體存在時，因 缺少了氣體的熱傳影響導致玻璃受熱不均勻，甚至軟化程度不足；在玻璃 材料受熱不均及軟化程度不足之情況下，影響材料之黏度係數並間接對熱 壓參數與玻璃精度有嚴重的影響。

依照公式(4-7)，若在溫度降低的情況下，玻璃黏度也隨之提高，故在相 同的剪切應力之下，剪切應變率亦然減少。甚至當黏度高於模造溫度範圍 時，玻璃成形的難度亦會隨者黏度提高而增函。

圖 4-58 二段熱壓成形-比較腔體條件為真空或氮氣時壓力對填充率之影響

93

圖 4-59 二段熱壓成形-比較腔體條件為真空或氮氣時溫度對填充率之影響

由上述上之 L16 田口實驗結果，可以得知使用最佳參數的條件下，可將 玻璃熱壓製程之填充率提高到近乎百分之百。但因本研究製作之模仁是利 用電解拋光的方式改變其頂端的形狀，故在微結構底部為非曲率之矩形或 多邊形結構；當填充率到達百分之百時，得到之微結構輪廓較不理想。

故以 L16 實驗所得之最佳參數與腔體氣體為氮氣狀態時做為參考基準，

將參數微調為；微透鏡陣列，成形力量 Force 1= 0.45 kN，壓模速度 V=10 mm/s，模造時間 PT1=90 s，模造溫度 T= 690 ℃；微柱狀鏡陣列，成形力 量 Force 1= 0.65 kN ，壓模速度 V=15 mm/s，模造時間 PT1=90 s，模造溫 度 T= 690 ℃。以此參數條件，獲得範圍 10mm*10mm，深度 39.3 μm、曲 率 58.1 μm、間距 180 μm 之微透鏡陣列，圖 4-60 為利用共軛焦顯微鏡拍攝，

94

放大倍率 1000 倍。圖 4-61 所示為透鏡實際表面形貌；以及獲得範圍 10mm*10mm，深度 37 μm、曲率 79.8 μm、間距 250 μm 之微柱透鏡陣列。

圖 4-62 為利用共軛焦顯微鏡拍攝，放大倍率 1000 倍。圖 4-64 為放大倍率 1000 倍之拼接圖。圖 4-65 為微柱狀鏡陣列實際表面形貌。

圖 4-60 最佳化之微透鏡陣列 3D 表面輪廓與量測值

95

圖 4-61 玻璃微透鏡陣列實際玻璃表形貌

圖 4-61 玻璃微透鏡陣列 SEM 圖

96

圖 4-62 最佳化之微柱狀鏡陣列 3D 表面輪廓與量測值

圖 4-63 放大倍率 1000 倍拼接圖之微柱狀鏡陣列 3D 表面形貌與量測值

97

圖 4-64 玻璃微柱狀鏡陣列實際玻璃表形貌

圖 4-64 玻璃微柱狀鏡陣列 SEM 圖

98