CN107666986A - 将颗粒转移到基材的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于通过使用转移工具转移颗粒的装置和方法，在该转移工具的至少一部分上施加了真空以使颗粒从颗粒源跳至该转移工具。

Description

将颗粒转移到基材的方法

背景技术

在其上包括颗粒的基材通常通过沉积将颗粒沉积到基材的主表面上制成，例如通过滴涂或静电沉积。

发明内容

在广义的发明内容中，本文公开了用于通过使用转移工具转移颗粒的装置和方法，在该转移工具的至少一部分上施加了真空，以使颗粒从颗粒源跳至转移工具。在以下具体实施方式中，这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中给出还是在修订的专利申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。

附图说明

图1是用于将颗粒转移到运动基材的示例性装置和方法的示意性侧视图。

图2是图1的装置和方法的一部分的放大示意性侧视图。

图3是用于使用图1和图2的装置制备有颗粒粘结到其主表面的基材的示例性装置和方法的示意性侧视图。

图4是转移工具的示例性通孔的示意性侧视图。

在各个附图中，类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可以相同或相等的倍数呈现；在此类情况下，参考标号可仅指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管本发明中可能使用了“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“正面”、“背面”、“向外”、“向内”以及“第一”和“第二”等术语，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语仅以它们的相对意义使用。

诸如向上、向下、上方、下面等术语相对于地球重力以其常规意义具体定义。为清楚起见，在图1和图2中将相对于地球的重力的垂直方向描述为“z”轴。

如本文所用，作为对特性或属性的修饰语，除非另外具体地定义，否则术语“大致”意指将能容易被普通技术人员识别的特性或属性，而不需要高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-20％以内)。除非另外具体地定义，否则术语“大体上”意指高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-10％以内)。术语“基本上”意指非常高的近似度(例如，对于可量化特性，在+/-2％以内)；应当理解，短语“至少基本上”包括“确切”匹配的具体情况。然而，即使是“确切”匹配，或使用术语诸如例如相同、相等、一致、均匀、恒定等的任何其它特征描述的情况，也将被理解为在普通公差内，或在适用于特定情况的测量误差内，而不是需要绝对精确或完全匹配。本文所有对数值参数(尺寸、比率等)的参考均被理解为通过使用来源于参数的多次测量的平均值可计算的(除非另外指明)，尤其对于可变化的参数的情况。

具体实施方式

图1中示出的是可用于将颗粒92转移到基材106的主表面112上的示例性装置80和方法。如图2的放大视图中更详细地示出，装置80包括转移工具100，该转移工具包括主外表面层101，该主外表面层具有多个通孔150，每个通孔从层101的主外表面105延伸至层101的主内表面103，使得空气可通过通孔向内流动(朝向工具100的内部)(除非如本文稍后所述被颗粒塞住)。在图1和图2示出的实施方案中，转移工具100是具有包括通孔150的主外表面层(外壳)101和内部107的辊，该内部是以至少允许从辊100的内部将真空施加至外壳101的至少一部分的程度中空。如图1的示例性实施方案中所述，真空源(未示出)用于将真空施加至路径的一部分160，该路径是转移工具(辊)100的主外表面层101在转移工具移动时(在该情况下为旋转)遵循的路径。如图2中以放大的细节所示，真空源用于在辊100的至少一部分中空内部107内形成真空，使得辊100外部的空气(例如在辊和下文所述的颗粒源75之间的间隙300中的空气)通过外壳101的通孔150被向内抽吸(朝向辊100的内部)，如图2中的弯曲箭头所指示。

颗粒转移装置80还包括颗粒源75，该颗粒源可包括在其上具有松散形式(即颗粒并非彼此粘结，也没有粘结至颗粒源75的向上主表面76，或粘结至颗粒源75的任何部分)颗粒92的任何便利表面。在一些实施方案中，颗粒92可至少大致、大体或基本上作为颗粒单层存在于颗粒源75的主表面76上(虽然偶尔在一些位置颗粒可例如以两层堆叠(图1中示出了两种该类情况))。但这可能不是严格必需的，并且在一些实施方案中，可在主表面76上以某种布置方式提供颗粒，在该布置方式中在主表面76的区域的上方平均可为两层、三层、四层、五层或者甚至更多层深。可通过任何合适的装置(例如经由螺旋输送机、传送带等)将颗粒提供例如沉积在主表面76上。颗粒可以连续或分批的方式沉积在主表面76上。如果需要，可振动或以其它方式搅拌至少颗粒源75的主表面76，以有助于均匀地在主表面76上方分散颗粒92。

颗粒源75可为任何合适的设计。通常它将和转移工具100一样宽(在横维方向上)，以便在转移工具的整个宽度上供应颗粒。它可包括大致平坦的表面(例如图1所示)或者可为例如稍微精确的，以至少大致匹配转移工具的任何曲率(例如在转移工具为辊的情况下)。无论颗粒设计如何，颗粒源75将定位在转移工具100下面足够远的位置，并且颗粒将沉积在颗粒源75的主表面76上，使得转移工具100的外表面105不接触支撑在颗粒源75的表面76上的颗粒。

事实上，颗粒源75(具体而言是其向上主表面76以及具体地在表面76上的颗粒)和转移工具100相对于彼此定位，使得在这两者间存在间隙300(气隙)，如图2所示。该间隙由存在于主表面76上的磨料颗粒和转移工具100的主外表面105之间最接近的距离限定，并且在一些实施方案中，为至少约0.2mm(在图2中示出了示例性最接近距离“d”)。该最接近距离可能通常但不一定必须准确地沿循通过地球的重心建立的垂直轴“z”。在各种实施方案中，表征间隙300的该最接近距离可为至少约0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0mm，或甚至高达0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.5或2.0cm。

在一些实施方案中，可相对于颗粒的平均直径(或非球形颗粒的情况下的当量直径)限定表征间隙300的最接近距离。在各种实施方案中，最接近距离可为平均直径的至少约2倍、3倍、4倍、5倍、8倍、10倍或20倍。(作为具体示例，对于平均直径为100μm的颗粒，转移工具100的主外表面105和颗粒(的最接近部分)之间为颗粒直径3倍的最接近距离将为300微米的距离)。

应当理解，为了从颗粒源75的主表面76行进至转移工具100的外表面层101，颗粒92必须至少抵抗地球重力的牵拉大致垂直向上移动(或者它们必须例如大致水平移动而不由于地球重力向下偏转至方向错误的程度)。已经意外地发现，如上所述真空的施加可使颗粒92例如从主表面76向上“跳动”，以例如向上行进通过气隙300(由图2中的直箭头指示)，并撞击(即着陆与其上)转移工具100的通孔150的外端151。事实上，通过使用此类装置和方法，颗粒能够跳动至少1.0cm，并且甚至高达约2.5cm的距离，例如垂直距离。此外，已发现，随着越来越多的颗粒跳至间隙并冲击通孔150的外端151，这些颗粒至少部分阻止气流通过通孔，并且使间隙300内的向上抽吸力减小。因此，意外地发现颗粒转移工艺存在自我限制，即它可使颗粒冲击并驻留于转移工具100的至少大体所有通孔150上，而不使过多的颗粒着陆于转移工具的主表面105上。因此和通常必须使用例如刷子、气刀等来去除过量的颗粒的许多常规转移工艺相比，该工艺可避免从转移工具的表面移除过多颗粒的需要。此外，本发明所公开的装置和方法可使颗粒逐一沉积在每个通孔上(这意味着仅一个颗粒驻留在每个通孔上)。

普通技术人员将易于理解本文公开的布置方式，其依靠转移工具的外表面和待转移至其的颗粒之间的间隙，区别于其中没有此间隙存在的设计。本领域技术人员将会知道授予Biegelsen的美国专利6,487,002是其中不存在本文定义和描述的间隙的设计的一个示例。

尽管图1和图2的示例性设计示出沿着基本垂直的方向(相对于地球的重力)转移的颗粒；但这不是严格必需的；在一些实施方案中转移可至少大致沿着水平方向组合或替代至少一定程度地沿着垂直方向进行的转移来进行。

参考图1更详细地讲，在一些实施方案中转移工具100的层101可沿着工具路径的第一部分160行进，沿着工具路径的该部分可向主外表面层105的向内面103施加真空。这样，颗粒可从颗粒源75被转移并在辊沿着工具路径的该第一部分行进时冲击和保持贴靠通孔150。转移工具100的层101还可沿着工具路径的第二部分161行进，沿着该部分可施加更小(更弱)的真空、不施加真空或甚至是施加正压力(从辊100的内部内)以便从通孔150逐出颗粒92。因此在一些实施方案中，转移辊100可为垂直的，并且/或者可包括内部隔离壁，使得可沿着转移工具的路径的第一部分施加(例如沿着路径的特定弧段)真空，同时可沿着转移工具的路径的第二部分不施加真空或者甚至施加加压空气，以有助于从通孔逐出颗粒。在此类实施方案中，工具路径的第二部分161的前缘(上行路线)可有利地定位在位置110附近，其中移动基材106接近工具辊100(如图1中所示)以有助于将颗粒92从工具辊100转移至基材106。

在另选的实施方案中，可沿着整个工具路径，向辊100的至少大体整个径向向内面103施加真空。在该情况下，可向颗粒施加大于真空保持力的力，以便将颗粒从通孔逐出并将它们转移至基材。此布置方式的一个示例可依靠基材106，在该基材中压敏粘合剂提供其主颗粒接收表面112，在该主颗粒接收表面中使粘合剂与颗粒92的突出部分93接触，并且颗粒以足够的强度附着至粘合剂，使得它们保持附接至粘合剂并因此从通孔被移除。

现在参见图3，上述转移装置80可用作装置90的一部分来制备承载颗粒的基材111。此装置可包括例如用于供应基材106的退绕116，以及输送系统102和施用装置104，该施用装置用于沉积(例如涂覆)材料108以在基材106的主表面112上形成颗粒附着层(例如以合适材料的表面涂层的形式)。但应当强调的是，可使用具有任何合适颗粒附着主表面112的任何基材106；此颗粒附着表面不一定必须通过将单独层涂覆到基材上来实现。例如，基材106的主表面112(或实际上基材相当大的厚度，或者甚至是整个基材)可由可足够软化的材料制成(例如通过加热)，从而为颗粒附着的。然后至少此基材的主表面112可在让基材接近转移工具100之前被加热，使得颗粒可被转移至基材的软化的颗粒附着表面112。(如本文所用，“接近”是指小于约0.5cm的距离，并且包括实际接触。)

无论基材106的具体性质和成分如何，基材106沿循通向位置110(在图1中最为清晰地示出)的幅材路径，在该位置处该基材接近转移工具100的外表面105。在该位置处，可通过任何合适的方法将颗粒92从工具100转移至基材106的颗粒附着主表面112。例如，可使基材106的颗粒附着主表面112与颗粒92的从通孔150向外突出的部分93直接接触。然后颗粒可在基材和转移工具最终沿着其各自的路径分开后与基材106保留在一起。在其它实施方案中，在基材106的颗粒附着主表面112和颗粒92之间可存在小间隙，其中例如正压力施加至转移工具100的内部以将颗粒从通孔逐出，并促使它们跨越间隙并到达颗粒附着主表面112上。在其它实施方案中，可将重力用于帮助将颗粒从通孔逐出。例如，在图1的示例性设计中，基材106可以顺时针方向进一步围绕工具辊100包裹，使得基材106在抵达工具辊100路径的右下象限之前不与该工具辊分离，在该分离位置处来自重力的至少一些帮助可有助于将颗粒逐出。因此一般来讲，基材106可以任何期望的入射角接近转移辊100，并且可以任何期望的包裹角度沿循该转移辊的表面。在各种实施方案中，基材可以例如10和90度之间的包裹角度沿循转移辊。

应当理解，可使用上述方法任何合适的组合以便将颗粒转移至基材。在颗粒的转移发生之后，基材106可例如穿过烘箱109(或赋予热暴露的任何合适的装置)以完全硬化基材106的表面112的颗粒附着材料，从而牢固地将颗粒92粘结至其上以形成承载微粒的基材111。或者，如果表面112包括已加热而被软化从而为颗粒附着的材料，则可传递基材106通过冷却装置(可为无源或有源)以冷却材料使其硬化。同样，存在许多可实现将颗粒固定到表面112的方式；例如颗粒附着表面可为例如可光致固化的或可电子束固化的组合物，在该情况下可使用合适的固化装置替代热暴露，或除了使用热暴露之外，还使用合适的固化装置。无论具体的布置如何，转移工具100精准地将每个颗粒92转移和定位到基材106的颗粒附着表面112上，从而大体重现存在于该转移工具的表面上的颗粒图案，以形成承载颗粒的基材111。然后可根据需要将承载颗粒的基材111缠绕、成片、转换、封装等。

基材106可为任何合适的材料，只要其呈现出颗粒附着表面112或者可具有此颗粒附着表面112形成在其上(通过在基材上涂覆附加层、对基材进行表面处理、或加热基材等)。基材106可由单个层制成，或者可包括多层材料。在各种实施方案中，基材106可为布料、纸材、膜、非织造布、稀松布或其它幅材基材。如果颗粒附着层(例如涂层)用于提供接收基材的颗粒附着表面112，则层可为任何合适的组合物。例如，此涂层可为磨料领域中通常所说的“底胶层”。此底胶层可为例如酚醛树脂或其它已知的底胶层组合物中的任一种。底胶层施用装置104可以是例如涂布机、辊涂机、喷涂系统或杆涂布机。

在至少一些实施方案中，装置90不包括用于帮助在工具100的主表面105上移动颗粒而使得它们坐置到通孔上的任何类型的装置或机构。(相反，所施加的真空将通常直接使每个颗粒冲击和坐置到通孔上，如上所述。)在此类实施方案中，可不存在填充辅助装置，例如刮粉刀、毡擦拭件、具有多根刷毛的刷子、振动系统、吹风机或气刀。在至少一些实施方案中，装置90不包括用于从转移工具100的表面105移除过量的颗粒(即不位于转移工具100的通孔中的颗粒)的任何类型的装置或机构。在此类实施方案中，可不存在诸如刮粉刀、毡擦拭件、具有多根刷毛的刷子、刮刀、振动系统、吹风机或气刀的装置。

转移工具100的向外主表面层101将如所述包括多个通孔150。此类通孔，以及具体而言其向外开口151，可具有任何规则或不规则的期望形状，诸如例如矩形、半圆形、圆形、三角形、正方形、六边形或八边形。通孔可为直的或可为渐缩的(例如具有面向气隙的最大开口，如图2的示例性设计中所示)。通孔形成的图案可根据指定的计划布置或者可为随机的(但是这仍将使得颗粒以通过转移工具的通孔的图案预定方式被转移至基材，即使图案本身可能是随机的)。如果以规则的阵列提供通孔，可使用任何合适的布置方式(例如正方形阵列、六边形阵列等)。可使用任何合适的通孔间隔。例如，在各种实施方案中，可以至少约50、100、150、200或250微米的平均中心到中心间隔布置通孔。在另外的实施方案中，通孔可以最多约500、400、300、250、200、150、100或75微米的平均中心到中心距离布置。在一些实施方案中，通孔可以和颗粒92的直径(或者在非球形或非规则形状颗粒的情况下的当量直径)相比相对较小的中心到中心间隔布置。这可让颗粒以高的每单位面积颗粒面积密度被转移至转移工具(并从此处转移至基材)。在各种实施方案中，通孔的平均中心到中心间隔可不超过颗粒92的平均直径或当量直径的约4.0、3.0、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.3或1.2倍。

通孔可具有任何形状和直径(或者在非圆形孔的情况下的当量直径)，并通常根据具体应用来选择。在各种实施方案中，通孔在通孔的外端部151处可具有至少约20、50、100或150微米的直径或当量直径。在另外的实施方案中，通孔在通孔的外端部151处可具有最多约500、400、300、250、200、150或100微米的直径或当量直径。

在一些实施方案中，通孔可为圆柱形或锥形。在一些实施方案中，通孔的至少一部分(并且更优选地为大部分、或者甚至全部)经过成形(即，单独被有意地工程化以具有特定的形状和尺寸)，并且更优选地经过精确成形。在一些实施方案中，通孔具有平滑的壁和由模塑工艺形成的尖锐角，并且具有与接触用于形成腔的母模工具(例如，金刚石车削的金属母模工具辊)相反的表面形貌。可以此方式形成的一种此类通孔在图4中的示例性实施方案中进行了描述。在其它实施方案中，通孔可通过蚀刻工艺加工形成。

通孔包括至少一个侧壁；通常通孔形状由侧壁定义。在一些优选的实施方案中，通孔具有至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、或至少8个侧壁。锥形、圆柱形或椭圆形通孔可被视为仅具有单个连续侧壁。侧壁优选地为平滑的，但是这不是必须的。例如，侧壁可以为平坦的、曲面的(例如，凹面或凸面)、圆锥形或截头圆锥形。

在一些实施方案中(如图1中以示例性方式所描绘)，颗粒92可能没有完全驻留在通孔150内，而是可能具有突出部分93，该突出部分向外突出超过转移工具的主外表面层101的主外表面105的邻近通孔的部分113。(这在图1中通过颗粒92’呈现出突出部分93的方式以示例性方式示出。)在其它实施方案中，颗粒92可完全驻留在通孔150的至少一部分内，如图4中示例性实施方案中所示。

在一些实施方案中，可设定通孔150的形状和尺寸并且可设定颗粒92的形状和尺寸，使得当每个颗粒位于通孔上时该颗粒至少基本阻止气流通过通孔(即该颗粒堵塞或换句话讲阻塞通孔)。有关于此的一个示例可为组合球形颗粒使用的具有圆柱形(或锥形)几何形状和圆形外部开口151的通孔(例如图2中所示的一般类型的设计)。在其它实施方案中，可设定通孔150的形状和尺寸并且可设定颗粒92的形状和尺寸，使得每个颗粒不完全堵塞或塞住通孔，即不完全阻塞气流通过通孔。如本文的代表性工作示例所证明，即使不存在完全堵塞，仍然被现性能是令人满意的(在使颗粒跳过间隙来到转移工具上、以及针对如上所述要自行计量的流程的方面)。通过具体示例的方式，代表性工作示例将球形颗粒组合横截面形状为六边形的通孔使用，使得颗粒在位于其上时不完全阻塞该通孔。在各种实施方案中，每个颗粒可堵塞从约例如60％、70％或80％的颗粒位于其中的通孔的区域到约98％、95％、90％或85％的通孔的区域。

颗粒92可为期望沉积和固定(粘结)至基材的表面的任何颗粒。在一些实施方案中，颗粒92为微球体。微球体可由多种材料制成，诸如玻璃、聚合物、玻璃陶瓷、陶瓷、金属，以及它们的组合。在一些实施方案中，微球体为玻璃珠。玻璃珠为大致球形形状的。玻璃珠通常通过碾磨普通碱石灰玻璃或硼硅酸盐玻璃(通常得自可再循环的来源，诸如得自窗用玻璃和/或玻璃器具)来制成。常见工业玻璃根据其组成可具有不同折射率。碱石灰硅酸盐和硼硅酸盐为常见类型的玻璃中的一些。硼硅酸盐通常包含氧化硼和二氧化硅以及其它元素氧化物，诸如碱金属氧化物、氧化铝等。包含氧化硼和二氧化硅等其它氧化物的工业上所用的一些玻璃包括E玻璃，可以商品名“NEXTERION GLASS D”得自密苏里州堪萨斯市的肖特工业公司(Schott Industries,Kansas City,Missouri)的玻璃，和可以商品名PYREX得自纽约州纽约的康宁公司(Corning Incorporated,New York,New York)的玻璃。

碾磨过程通常产生广泛分布的玻璃粒度。玻璃颗粒可通过在加热柱中处理进行球化以将玻璃熔化成球形液滴，随后对这些球形液滴进行冷却。不是所有的珠都为完美球体。一些为扁球形的，一些熔化在一起，并且一些包含小气泡。在一些实施方案中，玻璃微球体可大体或基本没有缺陷。如本文所用，短语“无缺陷”意指，微球体具有少量的气泡、少量的不规则形状颗粒、低表面粗糙度、少量的不均匀性、少量的不期望颜色或色调，或少量的其它散射中心。

微球体可例如经由分离筛进行尺寸设定以提供可用的粒度分布。在一些实施方案中，平均微球体直径的可用范围为约5μm至约200μm(例如约35至约140μm、约35至90μm、或约38至约75μm)。

如果颗粒92为磨料颗粒，它们应当具有足够的硬度和表面粗糙度以在研磨工艺中用作磨料颗粒。优选地，磨料颗粒具有至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8的Mohs硬度。示例性磨料颗粒包括压碎的磨料颗粒、成型磨料颗粒(例如，成型陶瓷磨料颗粒或成型磨料复合颗粒)以及它们的组合。

合适的磨料颗粒的示例包括：熔融氧化铝；经热处理的氧化铝；白色熔融氧化铝；陶瓷氧化铝材料，诸如以商品名3M陶瓷磨料晶粒(3MCERAMIC ABRASIVE GRAIN)从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN)商购获得的那些；棕色氧化铝；蓝色氧化铝；碳化硅(包括绿色碳化硅)；二硼化钛；碳化硼；碳化钨；石榴石；碳化钛；金刚石；立方氮化硼；石榴石；锆刚玉；氧化铁；氧化铬；氧化锆；二氧化钛；氧化锡；石英；长石；燧石；金刚砂；溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒(例如，包括成型和压碎形式)；以及它们的组合。更多的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒的成型磨料复合物，诸如美国专利5,152,917(Pieper等人)中描述的那些。许多此类磨料颗粒、团聚物和复合物在本领域中是已知的。提交于2014年12月23日的标题为“METHOD OF MAKING A COATED ABRASIVE ARTICLE”(制备带涂层磨料制品的方法)的美国临时专利申请No.61/919992中描述了许多其它潜在合适的磨料颗粒，该临时专利申请以引用方式并入本文。无论其具体性质如何，在各种实施方案中颗粒92可由固有密度为至少约2.0、2.2或2.4克/立方米的材料制成。

尽管在上述示例性实施方案中转移工具为辊，在一些实施方案中转移工具也可为例如环形带的形式。

示例性实施方案列表

实施方案1是将颗粒转移到移动基材上的方法，该方法包括：提供移动的转移工具，该转移工具沿着环形的工具路径行进并且包括主外表面层，该主外表面层包括成预定图案的多个多个通孔，提供在其上包括松散颗粒的颗粒源表面，其中颗粒源表面靠近工具路径的第一部分被定位，使得在工具路径的第一部分中在转移工具的主外表面层和颗粒源表面上的松散颗粒之间存在间隙，该间隙在转移工具的主外表面和颗粒源表面上的松散颗粒之间的最接近点处为至少0.2mm；沿着工具路径移动转移工具，使得在转移工具的一部分横穿工具路径的第一部分时，在工具路径的第一部分中施加至转移工具部分的真空使松散颗粒中的至少一些颗粒横穿颗粒源表面和转移工具的主外表面层之间的间隙并使各个颗粒单独地沉积在转移工具的多个通孔中的通孔上；以及沿着工具路径进一步移动转移工具，使得转移工具的在其通孔上承载颗粒的部分进入工具路径的第二部分，颗粒各自从每个通孔被逐出并被转移至移动基材的颗粒附着表面上，该移动基材在工具路径的第二部分中靠近移动转移工具，其中颗粒以预定图案被转移至移动基材上，该颗粒的预定图案通过转移工具的主外表面层中多个通孔的预定图案建立。

实施方案2是根据实施方案1所述的方法，其中沉积在通孔上的每个颗粒呈现出面向外的部分，该面向外的部分向外突出超过所述转移工具的所述主外表面层的主外表面的邻近所述通孔的部分。实施方案3是根据实施方案2所述的方法，其中所述方法包括使所述移动基材的所述颗粒附着主表面与每个颗粒的所述面向外的部分的表面的至少一部分接触以便所述颗粒附着至所述移动基材，并且使得所述颗粒在所述移动基材和所述转移工具移动而彼此分离时从所述移动转移工具被移除。

实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中在所述移动转移工具横穿所述工具路径的所述第二部分时，不向所述工具施加真空。实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中在所述移动转移工具横穿所述工具路径的所述第二部分时，向所述工具施加正压力以帮助将所述颗粒从所述通孔逐出。实施方案6是根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中贯穿所述移动转移工具的整个所述工具路径的全程向所述移动转移工具施加真空。

实施方案7是根据实施方案1和4至6中任一项所述的方法，其中沉积在通孔上的每个颗粒完全驻留在所述通孔内，使得没有所述颗粒的任一部分呈现出面向外的部分，所述面向外的部分向外突出超过所述转移工具的所述主外表面层的主外表面的邻近所述通孔的部分。实施方案8是根据实施方案1至7中任一项所述的方法，其中设定所述通孔的形状和尺寸并且设定所述颗粒的形状和尺寸，使得每个颗粒不完全堵塞有颗粒沉积到其中的通孔。实施方案9是根据实施方案1至7中任一项所述的方法，其中设定所述通孔的形状和尺寸，并且设定所述颗粒的形状和尺寸，使得每个颗粒完全堵塞有颗粒沉积到其中的通孔。

实施方案10是根据实施方案1至9中任一项所述的方法，其中至少约1.0cm的间隙存在于所述转移工具的所述主外表面和所述颗粒源表面上的所述颗粒的最接近点处。实施方案11是根据实施方案1至10中任一项所述的方法，其中所述通孔以规则阵列提供，所述通孔的平均中心到中心间距小于约200微米。实施方案12是根据实施方案1至11中任一项所述的方法，其中所述颗粒为具有平均直径的球形颗粒，并且其中所述通孔以规则阵列提供，所述通孔的平均中心到中心间距小于所述球形颗粒的所述平均直径的约1.4倍。

实施方案13是根据实施方案1至12中任一项所述的方法，其中所述移动转移工具是环形带。实施方案14是根据实施方案1至12中任一项所述的方法，其中所述移动转移工具是辊。实施方案15是根据实施方案1至11和13至14中任一项所述的方法，其中所述松散颗粒至少大致为球形。实施方案16是根据实施方案1至15中任一项所述的方法，其中所述松散颗粒由固有密度为至少约2.0克/立方厘米的材料制成。实施方案17是根据实施方案1至16中任一项所述的方法，其中所述松散颗粒为玻璃微球体。实施方案18是根据实施方案1至16中任一项所述的方法，其中所述松散颗粒为磨料颗粒。

实施例：

代表性的工作实施例

蚀刻一个金属板以提供六边形通孔的六边形阵列。该蚀刻的金属被缠绕到真空启动的辊的外表面以形成转移工具(在该情况下为辊)。真空启动的辊由安装框架、轴、外壳以及贯穿外壳的各种筛网层构成。轴由3”外径的中空铝构成，其中在一个端部插入时简单的车间真空直接施加至相对端部。在轴上4”宽度处安装有5”直径的辊。在4”宽度内，在轴的外表面上钻出了孔，以允许车间真空在提供于外壳和轴的外表面之间的空间中抽动负压力。

转移工具(辊)的外壳由若干层构成。最内层由筛网构成，该筛网具有3/16”直径的交错的孔图案，该交错的孔图案具有40％的开口面积。该层为0.045”厚并且通过金属片滑动滚轧机成形为外壳。外壳的下一层为薄型非织造基材(一种擦拭物)以便提供均匀分布真空的装置。外壳的最外层由上述蚀刻金属板(厚度为0.004英寸的不锈钢板)构成，该蚀刻金属板具有交错的六边形孔图案，在最窄的部分处具有170微米的孔宽度，并且在六边形孔的中心之间具有500微米的间隔。辊外壳的多个向内层的用途是向承载期望通孔图案的最外面的蚀刻层提供均匀的真空。在该原型设置中，向转移辊的全部施加真空，而非仅施加至辊的一部分。

颗粒源定位在转移辊下面。该组件布置在幅材处理系统内，使得进入的幅材从上止点开始包裹转移辊并在释放前以幅材方向围绕辊以大约70度延伸。转移辊下面的颗粒源的表面提供标称球形玻璃珠的床，这些玻璃珠的平均直径为大约200微米。颗粒床置于可调高度台的顶部上，以方便地调节颗粒床和转移辊之间的间隙。另外，将电磁振动器用于在真空转移辊的正下方提供更加连续的颗粒层。

一旦将真空施加至转移辊的内部，幅材系统就开启，以大约每分钟13cm的线速度向辊提供旋转。在辊转动时，颗粒床间隙减小，直至颗粒将开始向上跳，穿过颗粒源的表面和转移辊的外表面之间的间隙。该间隙优化为大约0.64cm，具有通过辊的外壳提供的25英寸的水压降。颗粒直接跳至六边形孔，直至通孔充分地由颗粒占据。由于颗粒过大而无法完全适配到通孔的内部中，每个颗粒以对图2的颗粒92’所示的一般方式冲击并座置到通孔上。

由于通孔的几何形状为六边形并且颗粒为标称球形，颗粒在坐置到通孔上时不完全堵塞通孔。然而，随着越来越多的颗粒在通孔中累积并部分地堵塞每个通孔，不再有足够的真空供颗粒跳动经过间隙。因此在通孔上位置之外的位置很少或没有颗粒跳过间隙以着陆在转移辊的表面上。

随着转移辊继续转动，使具有压敏粘合剂涂覆在其一个主表面上的幅材(乙烯基胶带)接近辊，使得胶带的粘合剂表面接触颗粒的突出部分。来自该幅材的粘附力足以克服真空施加的保持力将颗粒从通孔逐出。在粘合剂幅材与加工工具分开时，颗粒以转移辊上的通孔的六边形阵列限定的精确图案化间隔保留在粘合剂幅材上。

变型实施例

使用上述设置完成了其它实验。另外，使用具有微复制型外层的转移辊完成了一些实验，该微复制型外层包括图4所描绘的一般类型的通孔。在这些实验中(采用标称直径为约65微米的玻璃颗粒)，玻璃颗粒至少几乎全部以图4所示的一般方式适配到通孔中。然而，基材(和上文所述一样的乙烯基胶带)在与转移辊接触时，能够以和上文所述相似的方式从转移辊去除颗粒。

提供上述实施例只是为了清楚地理解本发明，而不应被理解为不必要的限制。在实施例中所描述的测试和测试结果旨在为例示性而非预测性的，且测试过程的变化可预计得到不同的结果。实施例中所有定量值均应理解为根据所使用过程中所涉及的通常所知公差的近似值。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构造等在许多实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择充当示例性图示的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展至由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求中或从权利要求排除。以开放式语言(例如，包括和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由……组成和由其衍生)另外地引用。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。

Claims (18)

1.一种将颗粒转移到移动基材上的方法，所述方法包括：

提供移动转移工具，所述移动转移工具沿着环形的工具路径行进并且包括主外表面层，所述主外表面层包括成预定图案的多个通孔，

提供在其上包括松散颗粒的颗粒源表面，其中所述颗粒源表面靠近所述工具路径的第一部分被定位，使得在所述工具路径的所述第一部分中在所述转移工具的所述主外表面层和所述颗粒源表面上的所述松散颗粒之间存在间隙，所述间隙在所述转移工具的所述主外表面和所述颗粒源表面上的所述松散颗粒之间的最接近点处为至少0.2mm；

沿着所述工具路径移动所述转移工具，使得在所述转移工具的一部分横穿所述工具路径的所述第一部分时，在所述工具路径的所述第一部分中施加至所述转移工具的所述部分的真空使所述松散颗粒中的至少一些颗粒横穿所述颗粒源表面和所述转移工具的所述主外表面层之间的所述间隙并使各个颗粒单独地沉积在所述转移工具的所述多个通孔中的通孔上；以及

沿着所述工具路径进一步移动所述转移工具，使得在所述转移工具的在其所述通孔上承载颗粒的部分进入所述工具路径的第二部分时，所述颗粒各自从每个通孔被逐出并被转移至移动基材的颗粒附着表面上，所述移动基材在所述工具路径的所述第二部分中靠近所述移动转移工具，

其中所述颗粒以预定图案被转移至所述移动基材上，所述颗粒的所述预定图案通过所述转移工具的所述主外表面层中的所述多个通孔的所述预定图案建立。

2.根据权利要求1所述的方法，其中沉积在通孔上的每个颗粒呈现出面向外的部分，所述面向外的部分向外突出超过所述转移工具的所述主外表面层的主外表面的邻近所述通孔的部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法包括使所述移动基材的所述颗粒附着主表面与每个颗粒的所述面向外的部分的表面的至少一部分接触以便所述颗粒附着至所述移动基材，并且使得所述颗粒在所述移动基材和所述转移工具移动而彼此分离时从所述移动转移工具被移除。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述移动转移工具横穿所述工具路径的所述第二部分时，不向所述工具施加真空。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述移动转移工具横穿所述工具路径的所述第二部分时，向所述工具施加正压力以帮助将所述颗粒从所述通孔逐出。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述移动转移工具的整个所述工具路径的全程向所述移动转移工具施加真空。

7.根据权利要求1所述的方法，其中沉积在通孔上的每个颗粒完全驻留在所述通孔内，使得没有所述颗粒的任一部分呈现出面向外的部分，所述面向外的部分向外突出超过所述转移工具的所述主外表面层的主外表面的邻近所述通孔的部分。

8.根据权利要求1所述的方法，其中设定所述通孔的形状和尺寸并且设定所述颗粒的形状和尺寸，使得每个颗粒不完全堵塞有颗粒沉积到其中的通孔。

9.根据权利要求1所述的方法，其中设定所述通孔的形状和尺寸并且设定所述颗粒的形状和尺寸，使得每个颗粒完全堵塞有颗粒沉积到其中的通孔。

10.根据权利要求1所述的方法，其中至少约1.0cm的间隙存在于所述转移工具的所述主外表面和所述颗粒源表面上的所述松散颗粒的最接近点处。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述通孔以规则阵列设置，所述通孔的平均中心到中心间距小于约200微米。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒为具有平均直径的球形颗粒，并且其中所述通孔以规则阵列设置，所述通孔的平均中心到中心间距小于所述球形颗粒的所述平均直径的约1.4倍。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动转移工具为环形带。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动转移工具为辊。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述松散颗粒为至少大致球形。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述松散颗粒由固有密度为至少约2.0克/立方厘米的材料制成。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述松散颗粒为玻璃微球体。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述松散颗粒为磨料颗粒。