专利名称：使用长链有机材料的玻璃表面保护层的制作方法
技术领域：
本发明通常与玻璃片修整和包装相关。尤其本发明涉及在玻璃修整和包装过程中的玻璃片表面保护。本发明可用于例如在可用于如LCD显示器的光电子设备玻璃片的修整、包装和运输中。
背景技术：
熔融下拉法是一种由美国纽约州康宁市的康宁股份有限公司(Corning Incorporated)开发的先进技术，用于制备薄的精密玻璃片，该玻璃片适用于液晶显示器 (LCD)的玻璃基板和其它光电设备中。在这种工艺中，熔融玻璃流通过连接至溢流槽的槽的进料管引入称为溢流槽的成型槽中，该成型槽的两个表面具有被称为根部的汇合线。允许熔融玻璃溢出溢流槽槽侧壁的两个上表面，上述槽侧壁被称为堰，熔融玻璃沿着溢流槽的两个侧表面向下流动成为两条熔融玻璃带，然后在根部结合和熔化以形成单一的玻璃带状物，其随后在低于根部的位置下拉和冷却以形成期望尺寸的玻璃片。在低于根部的区域，玻璃带在从粘性状态至粘弹性体和最终形成基本上弹性体的拉制和冷却过程中，基本上垂直地向下传输。弹性玻璃带随后被切割成单独的玻璃片，经受进一步修整如倒角和抛光，然后包装和运输至LCD面板制造商处制作TFT或滤色器基板。在溢流槽以下的玻璃带切割一般包括在玻璃带表面划线，继之以沿着划线弯折，籍此由玻璃带分成不连续的玻璃片，然后传输至后面的步骤。熔融下拉工艺的优点之一在于制备玻璃片表面品质高的的玻璃片，因为品质区域是在气氛中形成并且不和固体材料(如成型设备)发生接触。本工艺已经成功地用于制备宽度达3000mm和厚度约0. 6mm的玻璃片。在拉制设备底部的切割和分离玻璃片的过程中，和在如去除熔珠、倒角和抛光的玻璃修整步骤中，会产生一系列玻璃颗粒。玻璃颗粒可能擦伤玻璃表面，或粘附在玻璃表面上，在随后的洗涤和清洗步骤中能或不能除去这些玻璃颗粒。任何残留在玻璃表面上的玻璃颗粒都可能在包装、运输玻璃片的过程中玻璃片需要层叠时导致擦伤。另外在玻璃片的包装、运输过程中，如果保护不足的话，额外的颗粒可能接触到玻璃表面，降低表面品质。过去LCD玻璃表面的保护手段包括利用纸，塑料膜，涂层如聚糖，表面活性剂等。 然而它们有各种缺点。因此，当在修整，包装、运输过程中需要保持玻璃片原始表面时，仍需要一种用于保护玻璃片表面的方法。本发明满足这种及其它的需要。
发明内容
在此公开了本发明的几个方面。可以理解的是这几个方面可能或可能不彼此相一致。因此，一个方面的某部分可能落入另一方面的范围内，反之亦然。这里以一系列实施方案来阐述每个方面，其又可能包括一种或多种具体的实施方案。可以理解的是这些实施方案可能或可能不彼此相一致。因此，一个实施方案的某部分， 或其具体实施方案，可能或可能不落入另一实施方案，或其具体实施方案的范围内，反之亦然。由此，本发明的第一方面是一种处理具有基本上清洁的片表面的片材的方法，包括以下步骤
(I)在清洁表面上形成一种长链有机材料的不连续层，该长链有机材料具有包括至少 12个碳原子的主碳链和邻近于主链一个末端的亲水基团；和
(II)将具有长链有机材料的玻璃片表面暴露于大量移动颗粒之中而不擦伤所述片表在本发明第一方面的某些实施方案中，所述片材是一种选自玻璃，玻璃-陶瓷，陶瓷，晶体或其组合的无机材料。在本发明第一方面的某些实施方案中，片材的基本上清洁的片表面是亲水的。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，有机材料具有在主链一个末端包括亲水基团的主碳链。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，有机材料具有主碳链，该主碳链包括选自羟基和羧基的亲水基团。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，有机材料具有主碳链，该主碳链包括最多40个碳原子，在某些实施方案中最多30个碳原子，在某些实施方案中最多观个碳原子，在某些实施方案中最多沈个碳原子，在某些实施方案中最多M个，在某些其它实施方案中最多22个碳原子。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，有机材料选自C18-0H， C18-C00H及其混合物。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I)结束时长链有机材料的密度是从 20ng · cnT2至160ng · cnT2，在某些实施方案中是从30ng · cnT2至150ng · cnT2，在某些实施方案中是从45ng · cm—2至140ng · cnT2，在某些实施方案中是从40ng · cm—2至120ng · cm_2， 在某些实施方案中是从40ng · cm—2至IOOng · cnT2。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I)结束时长链有机材料层的平均厚度是最多lOnm，在某些实施方案中最多8nm，在某些其它实施方案中最多6nm，在某些其它实施方案中最多4nm。在本发明第一方面的某些实施方案中，在清洁表面上的长链有机材料层的平均厚度最多是主碳链长度的三倍。在本发明第一方面的某些实施方案中，长链有机材料的分子形成基本上单分子层结构。在本发明第一方面的某些实施方案中，长链有机材料的分子在清洁表面上形成大量不连续的孤立点。在本发明第一方面的某些实施方案中，孤立点基本上均勻分布在清洁表面上。在本发明第一方面的某些实施方案中，孤立点被清洁表面的无涂层裸露表面区域分离开。在本发明第一方面的某些实施方案中，清洁表面上邻近的孤立点之间的平均距离是从0. 1至3 μ m,在某些实施方案中是从0. 2至2. 5 μ m，在某些实施方案中是从0. 3至 2. Oym,在某些实施方案中是从0. 4至2. 0 μ m，在某些实施方案中是从0. 5至1. 5 μ m，在某些实施方案中是从0. 6至1. 5 μ m，在某些实施方案中是从1. 0至1. 5 μ m。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(II)包括 (II. 1)研磨片材的边缘。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(II)进一步包括 (II. 2)在片材的边缘上加水。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(II)包括 (II. 3)在片材的部分清洁表面上划线以形成刻痕线；和 (II. 4)沿着刻痕线从片材上分离片材的一部分。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)结束时，含有长链有机材料的基片表面呈现出从12°至50°的水接触角，在某些实施方案中是从12°至45°，在某些实施方案中是从15°至40°，在某些实施方案中是从20°至40°。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)结束时，通过AFM测量，含有长链有机材料的基片表面呈现出粘附力降低从20%至70%，在某些实施方案中是从25%至 60 %，在某些实施方案中是从30 %至50 %，在某些其它实施方案中是从30 %至40 %。在本发明第一方面的某些实施方案中，该方法进一步包括以下步骤(III) (III)洗涤基片表面以获得基本上无擦伤的清洁玻璃片表面。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(III)中，使用半清洁 KG (Semiclean KG)清洁剂。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(III)结束时，基片表面呈现出从 0°至10°的水接触角，在某些实施方案中是从0°至8°，在某些实施方案中是从0°至 6°，在某些实施方案中是从0°至5°。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I)包括 (1.1)提供了一种包括长链有机材料的气流；和
(I. 2)使基片表面接触该气流足够长的时间以形成长链有机材料层。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I. 1)包括 (1.1.1)形成一种包括长链有机材料的液体；和
(I. 1. 2)使载气流通过液体或接近液体的表面以使气流加载长链有机材料。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，片材的温度保持在低于长链有机材料的熔点。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(I)中，有机材料具有包括最多40 个碳原子的主碳链，在某些实施方案中最多30个碳原子，在某些实施方案中最多观个碳原子，在某些实施方案中最多沈个碳原子，在某些实施方案中最多M个碳原子，在某些其它实施方案中最多22个碳原子，并且片材的温度维持在低于55°C，在某些实施方案中低于 500C，在某些实施方案中低于40°C。在本发明第一方面的某些实施方案中，在步骤(1.2)中，气流的温度高于长链有机材料的熔点，但低于长链有机材料的闪点。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I. 1. 1)中，液体的温度高于长链有机材料的熔点，但低于长链有机材料的闪点。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(I. 1. 1)中，液体的温度至少比长链有机材料的熔点高10°c，在某些实施方案中至少比长链有机材料的熔点高20°C ；在某些其它实施方案中至少比长链有机材料的熔点高30°C。在本发明第一方面的某些实施方案中，步骤(1.2)中，气流和基片表面之间的接触时间是最多2分钟，在某些实施方案中最多1. 5分钟，在某些实施方案中最多1分钟，在某些实施方案中最多50秒，在某些实施方案中最多40秒，在某些实施方案中最多30秒，在某些实施方案中最多20秒，在某些实施方案中最多20秒，在某些实施方案中最多10秒。在本发明第一方面的某些实施方案中，片材是一种用于LCD基底、TV保护玻璃、光电基板、或用于其它光电设备基底的玻璃片。本发明的一种或多种实施方案中具有ー个或多个下列优点。第一，通过使用非常少量的长链有机材料如C18-0H，在玻璃表面形成ー种具有高效表面保护功能的不连续有机涂层。第二，因为不需要复杂设备，本发明执行成本低而且可在不显著改进现存エ艺和设备的情况下加入现存玻璃流水作业生产线中。第三，本发明的方法有取代在玻璃输送和贮存过程中用于表面保护的昂贵塑料膜的潜力。第四，为保护作用所需的本发明表面涂层材料用量极少，意味着工艺的执行不会显著地污染工作环境的空气。
在附图中图1是本发明的一个实施方案中安装设备示意图，用于将长链有机材料层施加到片材表面上。图2是在玻璃表面用于形成C18-0H涂层的实验设备示意图。图3是依据本发明的一个实施方案施加了 C18-0H层的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m区域的AFM图像。图4是如图3所示的C18-0H层的截面厚度分布图，其通过在AFM图像中利用AFM
沿着所选直线測量。图5是依据本发明的另ー个实施方案施加了 C18-0H层的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m区域的AFM图像。图6是如图5所示的C18-0H层截面厚度分布图，其通过在AFM图像中利用AFM沿
着所选直线測量。图7是如图3所示的玻璃片表面区域的粘附カ分布图，粘附カ通过AFM測量。图8是如图5所示的玻璃片表面区域的粘附カ分布图，粘附カ通过AFM測量。
具体实施例方式除非另有陈述，在说明书和权利要求中所有的数字如那些表示成分的重量百分比和摩尔百分比，尺寸，以及某些物理性能值应被理解为通过术语“约”进行了调整。也应当理解在说明书和权利要求中的精确数值构成了本发明另外的实施方案。申请人已努力保证在实施例中的公开数值的精度。然而，任何測量数值都固有地包含某些由各种测试法的标准偏差导致的误差。在本发明的说明书和权利要求中，通过使用不定冠词“a”或“ an”意味着“至少ー 个”，但不限于“仅一个”，除非明确地表明有相反的意思。因此，例如，參见“ー种碳键”包括具有一个，两种或更多这种碳链的实施方案，除非上下文清楚地表明其它意思。在此使用的“接近干”意味着接近于或在具体位置。由此，ー种接近于主碳链末端的亲水基团包括，例如，α) —种连接于主碳链极末端的碳原子的亲水基团；(ii) 一种连接到碳原子的亲水基团，上述碳原子直接与主碳链极末端的碳原子相连；和απ) —种连接到碳原子的亲水基团，上述碳原子与主碳链的极末端的碳原子间隔小于4个碳原子。在此使用的术语“Cn-OH”和“Cn_醇”是可交換使用的，其意味着一种有机材料， 其分子中包括具有η个碳原子的直链和在直链一端的羟基(-0Η)。因此，术语“C18-0H”和 “C18-醇”是可交換使用的，其意味着ー种具有包括18个碳原子的直碳链并且在直碳链ー 端具有羟基的醇。因此，C18-0H实施例包括但不局限于脂族醇如十八烷-1-醇(F001)， 十九烷-2-醇(F002)，二十烷-3-醇(F003)，17-甲基-十八烷-1-醇(F004)，16-甲基-十八烷-1-醇尔005)，16-乙基十八烷-1-醇(F006)等。这些C18-0H化学式的说明如下
(F001)
权利要求
1.一种处理具有片表面的片材的方法，包括以下步骤(I)在片表面形成长链有机材料的不连续层，该长链有机材料具有包括至少12个碳原子的主碳链和接近于主链末端之一的亲水基团；和(II)使具有长链有机材料的片表面暴露于大量的移动颗粒而不擦伤所述片表面。
2.如权利要求1的方法，其中在步骤(I)中，有机材料具有包括在主链末端之一上的亲水基团的主碳链。
3.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)中，有机材料具有包括选自羟基和羧基的亲水基团的主碳链。
4.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)中，有机材料具有包括最多至 40个碳原子的主碳链。
5.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)中，有机材料为选自C18-0H和 C18-0H与C18-酸的混合物。
6.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)结束时长链有机材料的密度是从 20ng · cnT2 至 160ng · cnT2。
7.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)结束时长链有机材料层的平均厚度是最多至10nm。
8.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在片表面上长链有机材料层的平均厚度是主碳链长度的最多至3倍。
9.如权利要求1或权利要求2的方法，其中长链有机材料分子形成基本上单分子层结构。
10.如权利要求1或权利要求2的方法，其中长链有机材料的分子在片表面上形成大量的不连续孤立点。
11.如权利要求1或权利要求2的方法，其中孤立点基本上均勻分布在片表面上。
12.如权利要求1或权利要求2的方法，其中孤立点由片表面上无涂层的裸露表面区域分离开。
13.如权利要求1或权利要求2的方法，其中，在片表面上邻近孤立点之间的平均距离是从 0. 1 μ m g 3 μ m。
14.如权利要求1或权利要求2的方法，其中在步骤(I)结束时，通过AFM测得具有长链有机材料的片表面的粘附力降低20%至70%。
15.如权利要求1或权利要求2的方法，其中步骤(1)包括(I. 1)提供包括长链有机材料的气流；和(I. 2)使气流和片表面接触足以有效地形成长链有机材料层的时间。
16.如权利要求1或权利要求2的方法，其中步骤(I.1)包括(I. 1. 1)形成包括长链有机材料的液体；和(I. 1. 2)使载气流通过该液体或在液体表面附近，以在气流中加载长链有机材料。
17.如权利要求16的方法，其中在步骤(I.2)中，气流和片表面之间的接触时间最多至 2分钟。
全文摘要
一种用于保护片表面的方法，通过在片表面上形成长链有机材料的不连续层进行保护，该长链有机材料具有包括至少12个碳原子的主碳链和在主链末端之一的亲水基团。保护层容易使用标准清洗法除去，而且相对于颗粒污染和擦伤，以极低的涂层厚度提供了满意的表面保护。本发明特别适用于在如磨边和抛光的玻璃片修整过程中保护玻璃片。本发明对于LCD玻璃基板的修整和包装尤其有用。
文档编号C03C17/28GK102584026SQ20111046304
公开日2012年7月18日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者J·R·马修斯, L·J·小斯坦宾, L·王, R·荣顺通, W·J·沃尔克扎克 申请人:康宁股份有限公司