使用長鏈有機材料的玻璃表面保護層的製作方法

2023-10-24 21:05:07

專利名稱：使用長鏈有機材料的玻璃表面保護層的製作方法
技術領域：
本發明通常與玻璃片修整和包裝相關。尤其本發明涉及在玻璃修整和包裝過程中的玻璃片表面保護。本發明可用於例如在可用於如LCD顯示器的光電子設備玻璃片的修整、包裝和運輸中。
背景技術：
熔融下拉法是一種由美國紐約州康寧市的康寧股份有限公司(Corning Incorporated)開發的先進技術，用於製備薄的精密玻璃片，該玻璃片適用於液晶顯示器 (LCD)的玻璃基板和其它光電設備中。在這種工藝中，熔融玻璃流通過連接至溢流槽的槽的進料管引入稱為溢流槽的成型槽中，該成型槽的兩個表面具有被稱為根部的匯合線。允許熔融玻璃溢出溢流槽槽側壁的兩個上表面，上述槽側壁被稱為堰，熔融玻璃沿著溢流槽的兩個側表面向下流動成為兩條熔融玻璃帶，然後在根部結合和熔化以形成單一的玻璃帶狀物，其隨後在低於根部的位置下拉和冷卻以形成期望尺寸的玻璃片。在低於根部的區域，玻璃帶在從粘性狀態至粘彈性體和最終形成基本上彈性體的拉制和冷卻過程中，基本上垂直地向下傳輸。彈性玻璃帶隨後被切割成單獨的玻璃片，經受進一步修整如倒角和拋光，然後包裝和運輸至LCD面板製造商處製作TFT或濾色器基板。在溢流槽以下的玻璃帶切割一般包括在玻璃帶表面劃線，繼之以沿著劃線彎折，籍此由玻璃帶分成不連續的玻璃片，然後傳輸至後面的步驟。熔融下拉工藝的優點之一在於製備玻璃片表面品質高的的玻璃片，因為品質區域是在氣氛中形成並且不和固體材料(如成型設備)發生接觸。本工藝已經成功地用於製備寬度達3000mm和厚度約0. 6mm的玻璃片。在拉制設備底部的切割和分離玻璃片的過程中，和在如去除熔珠、倒角和拋光的玻璃修整步驟中，會產生一系列玻璃顆粒。玻璃顆粒可能擦傷玻璃表面，或粘附在玻璃表面上，在隨後的洗滌和清洗步驟中能或不能除去這些玻璃顆粒。任何殘留在玻璃表面上的玻璃顆粒都可能在包裝、運輸玻璃片的過程中玻璃片需要層疊時導致擦傷。另外在玻璃片的包裝、運輸過程中，如果保護不足的話，額外的顆粒可能接觸到玻璃表面，降低表面品質。過去LCD玻璃表面的保護手段包括利用紙，塑料膜，塗層如聚糖，表面活性劑等。 然而它們有各種缺點。因此，當在修整，包裝、運輸過程中需要保持玻璃片原始表面時，仍需要一種用於保護玻璃片表面的方法。本發明滿足這種及其它的需要。

發明內容
在此公開了本發明的幾個方面。可以理解的是這幾個方面可能或可能不彼此相一致。因此，一個方面的某部分可能落入另一方面的範圍內，反之亦然。這裡以一系列實施方案來闡述每個方面，其又可能包括一種或多種具體的實施方案。可以理解的是這些實施方案可能或可能不彼此相一致。因此，一個實施方案的某部分， 或其具體實施方案，可能或可能不落入另一實施方案，或其具體實施方案的範圍內，反之亦然。由此，本發明的第一方面是一種處理具有基本上清潔的片表面的片材的方法，包括以下步驟
(I)在清潔表面上形成一種長鏈有機材料的不連續層，該長鏈有機材料具有包括至少 12個碳原子的主碳鏈和鄰近於主鏈一個末端的親水基團；和
(II)將具有長鏈有機材料的玻璃片表面暴露於大量移動顆粒之中而不擦傷所述片表在本發明第一方面的某些實施方案中，所述片材是一種選自玻璃，玻璃-陶瓷，陶瓷，晶體或其組合的無機材料。在本發明第一方面的某些實施方案中，片材的基本上清潔的片表面是親水的。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，有機材料具有在主鏈一個末端包括親水基團的主碳鏈。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，有機材料具有主碳鏈，該主碳鏈包括選自羥基和羧基的親水基團。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，有機材料具有主碳鏈，該主碳鏈包括最多40個碳原子，在某些實施方案中最多30個碳原子，在某些實施方案中最多觀個碳原子，在某些實施方案中最多沈個碳原子，在某些實施方案中最多M個，在某些其它實施方案中最多22個碳原子。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，有機材料選自C18-0H， C18-C00H及其混合物。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I)結束時長鏈有機材料的密度是從 20ng · cnT2至160ng · cnT2，在某些實施方案中是從30ng · cnT2至150ng · cnT2，在某些實施方案中是從45ng · cm—2至140ng · cnT2，在某些實施方案中是從40ng · cm—2至120ng · cm_2， 在某些實施方案中是從40ng · cm—2至IOOng · cnT2。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I)結束時長鏈有機材料層的平均厚度是最多lOnm，在某些實施方案中最多8nm，在某些其它實施方案中最多6nm，在某些其它實施方案中最多4nm。在本發明第一方面的某些實施方案中，在清潔表面上的長鏈有機材料層的平均厚度最多是主碳鏈長度的三倍。在本發明第一方面的某些實施方案中，長鏈有機材料的分子形成基本上單分子層結構。在本發明第一方面的某些實施方案中，長鏈有機材料的分子在清潔表面上形成大量不連續的孤立點。在本發明第一方面的某些實施方案中，孤立點基本上均勻分布在清潔表面上。在本發明第一方面的某些實施方案中，孤立點被清潔表面的無塗層裸露表面區域分離開。在本發明第一方面的某些實施方案中，清潔表面上鄰近的孤立點之間的平均距離是從0. 1至3 μ m,在某些實施方案中是從0. 2至2. 5 μ m，在某些實施方案中是從0. 3至 2. Oym,在某些實施方案中是從0. 4至2. 0 μ m，在某些實施方案中是從0. 5至1. 5 μ m，在某些實施方案中是從0. 6至1. 5 μ m，在某些實施方案中是從1. 0至1. 5 μ m。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(II)包括 (II. 1)研磨片材的邊緣。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(II)進一步包括 (II. 2)在片材的邊緣上加水。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(II)包括 (II. 3)在片材的部分清潔表面上劃線以形成刻痕線；和 (II. 4)沿著刻痕線從片材上分離片材的一部分。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)結束時，含有長鏈有機材料的基片表面呈現出從12°至50°的水接觸角，在某些實施方案中是從12°至45°，在某些實施方案中是從15°至40°，在某些實施方案中是從20°至40°。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)結束時，通過AFM測量，含有長鏈有機材料的基片表面呈現出粘附力降低從20%至70%，在某些實施方案中是從25%至 60 %，在某些實施方案中是從30 %至50 %，在某些其它實施方案中是從30 %至40 %。在本發明第一方面的某些實施方案中，該方法進一步包括以下步驟(III) (III)洗滌基片表面以獲得基本上無擦傷的清潔玻璃片表面。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(III)中，使用半清潔 KG (Semiclean KG)清潔劑。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(III)結束時，基片表面呈現出從 0°至10°的水接觸角，在某些實施方案中是從0°至8°，在某些實施方案中是從0°至 6°，在某些實施方案中是從0°至5°。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I)包括 (1.1)提供了一種包括長鏈有機材料的氣流；和
(I. 2)使基片表面接觸該氣流足夠長的時間以形成長鏈有機材料層。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I. 1)包括 (1.1.1)形成一種包括長鏈有機材料的液體；和
(I. 1. 2)使載氣流通過液體或接近液體的表面以使氣流加載長鏈有機材料。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，片材的溫度保持在低於長鏈有機材料的熔點。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(I)中，有機材料具有包括最多40 個碳原子的主碳鏈，在某些實施方案中最多30個碳原子，在某些實施方案中最多觀個碳原子，在某些實施方案中最多沈個碳原子，在某些實施方案中最多M個碳原子，在某些其它實施方案中最多22個碳原子，並且片材的溫度維持在低於55°C，在某些實施方案中低於 500C，在某些實施方案中低於40°C。在本發明第一方面的某些實施方案中，在步驟(1.2)中，氣流的溫度高於長鏈有機材料的熔點，但低於長鏈有機材料的閃點。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I. 1. 1)中，液體的溫度高於長鏈有機材料的熔點，但低於長鏈有機材料的閃點。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(I. 1. 1)中，液體的溫度至少比長鏈有機材料的熔點高10°c，在某些實施方案中至少比長鏈有機材料的熔點高20°C ；在某些其它實施方案中至少比長鏈有機材料的熔點高30°C。在本發明第一方面的某些實施方案中，步驟(1.2)中，氣流和基片表面之間的接觸時間是最多2分鐘，在某些實施方案中最多1. 5分鐘，在某些實施方案中最多1分鐘，在某些實施方案中最多50秒，在某些實施方案中最多40秒，在某些實施方案中最多30秒，在某些實施方案中最多20秒，在某些實施方案中最多20秒，在某些實施方案中最多10秒。在本發明第一方面的某些實施方案中，片材是一種用於LCD基底、TV保護玻璃、光電基板、或用於其它光電設備基底的玻璃片。本發明的一種或多種實施方案中具有ー個或多個下列優點。第一，通過使用非常少量的長鏈有機材料如C18-0H，在玻璃表面形成ー種具有高效表面保護功能的不連續有機塗層。第二，因為不需要複雜設備，本發明執行成本低而且可在不顯著改進現存エ藝和設備的情況下加入現存玻璃流水作業生產線中。第三，本發明的方法有取代在玻璃輸送和貯存過程中用於表面保護的昂貴塑料膜的潛力。第四，為保護作用所需的本發明表面塗層材料用量極少，意味著工藝的執行不會顯著地汙染工作環境的空氣。


在附圖中圖1是本發明的一個實施方案中安裝設備示意圖，用於將長鏈有機材料層施加到片材表面上。圖2是在玻璃表面用於形成C18-0H塗層的實驗設備示意圖。圖3是依據本發明的一個實施方案施加了 C18-0H層的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m區域的AFM圖像。圖4是如圖3所示的C18-0H層的截面厚度分布圖，其通過在AFM圖像中利用AFM
沿著所選直線測量。圖5是依據本發明的另ー個實施方案施加了 C18-0H層的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m區域的AFM圖像。圖6是如圖5所示的C18-0H層截面厚度分布圖，其通過在AFM圖像中利用AFM沿
著所選直線測量。圖7是如圖3所示的玻璃片表面區域的粘附カ分布圖，粘附カ通過AFM測量。圖8是如圖5所示的玻璃片表面區域的粘附カ分布圖，粘附カ通過AFM測量。
具體實施例方式除非另有陳述，在說明書和權利要求中所有的數字如那些表示成分的重量百分比和摩爾百分比，尺寸，以及某些物理性能值應被理解為通過術語「約」進行了調整。也應當理解在說明書和權利要求中的精確數值構成了本發明另外的實施方案。申請人已努力保證在實施例中的公開數值的精度。然而，任何測量數值都固有地包含某些由各種測試法的標準偏差導致的誤差。在本發明的說明書和權利要求中，通過使用不定冠詞「a」或「 an」意味著「至少ー 個」，但不限於「僅一個」，除非明確地表明有相反的意思。因此，例如，參見「ー種碳鍵」包括具有一個，兩種或更多這種碳鏈的實施方案，除非上下文清楚地表明其它意思。在此使用的「接近幹」意味著接近於或在具體位置。由此，ー種接近於主碳鏈末端的親水基團包括，例如，α) —種連接於主碳鏈極末端的碳原子的親水基團；(ii) 一種連接到碳原子的親水基團，上述碳原子直接與主碳鏈極末端的碳原子相連；和απ) —種連接到碳原子的親水基團，上述碳原子與主碳鏈的極末端的碳原子間隔小於4個碳原子。在此使用的術語「Cn-OH」和「Cn_醇」是可交換使用的，其意味著一種有機材料， 其分子中包括具有η個碳原子的直鏈和在直鏈一端的羥基(-0Η)。因此，術語「C18-0H」和 「C18-醇」是可交換使用的，其意味著ー種具有包括18個碳原子的直碳鏈並且在直碳鏈ー 端具有羥基的醇。因此，C18-0H實施例包括但不局限於脂族醇如十八烷-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-醇爾005)，16-乙基十八烷-1-醇(F006)等。這些C18-0H化學式的說明如下
(F001)
權利要求
1.一種處理具有片表面的片材的方法，包括以下步驟(I)在片表面形成長鏈有機材料的不連續層，該長鏈有機材料具有包括至少12個碳原子的主碳鏈和接近於主鏈末端之一的親水基團；和(II)使具有長鏈有機材料的片表面暴露於大量的移動顆粒而不擦傷所述片表面。
2.如權利要求1的方法，其中在步驟(I)中，有機材料具有包括在主鏈末端之一上的親水基團的主碳鏈。
3.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機材料具有包括選自羥基和羧基的親水基團的主碳鏈。
4.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機材料具有包括最多至 40個碳原子的主碳鏈。
5.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機材料為選自C18-0H和 C18-0H與C18-酸的混合物。
6.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)結束時長鏈有機材料的密度是從 20ng · cnT2 至 160ng · cnT2。
7.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)結束時長鏈有機材料層的平均厚度是最多至10nm。
8.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在片表面上長鏈有機材料層的平均厚度是主碳鏈長度的最多至3倍。
9.如權利要求1或權利要求2的方法，其中長鏈有機材料分子形成基本上單分子層結構。
10.如權利要求1或權利要求2的方法，其中長鏈有機材料的分子在片表面上形成大量的不連續孤立點。
11.如權利要求1或權利要求2的方法，其中孤立點基本上均勻分布在片表面上。
12.如權利要求1或權利要求2的方法，其中孤立點由片表面上無塗層的裸露表面區域分離開。
13.如權利要求1或權利要求2的方法，其中，在片表面上鄰近孤立點之間的平均距離是從 0. 1 μ m g 3 μ m。
14.如權利要求1或權利要求2的方法，其中在步驟(I)結束時，通過AFM測得具有長鏈有機材料的片表面的粘附力降低20%至70%。
15.如權利要求1或權利要求2的方法，其中步驟(1)包括(I. 1)提供包括長鏈有機材料的氣流；和(I. 2)使氣流和片表面接觸足以有效地形成長鏈有機材料層的時間。
16.如權利要求1或權利要求2的方法，其中步驟(I.1)包括(I. 1. 1)形成包括長鏈有機材料的液體；和(I. 1. 2)使載氣流通過該液體或在液體表面附近，以在氣流中加載長鏈有機材料。
17.如權利要求16的方法，其中在步驟(I.2)中，氣流和片表面之間的接觸時間最多至 2分鐘。
全文摘要
一種用於保護片表面的方法，通過在片表面上形成長鏈有機材料的不連續層進行保護，該長鏈有機材料具有包括至少12個碳原子的主碳鏈和在主鏈末端之一的親水基團。保護層容易使用標準清洗法除去，而且相對於顆粒汙染和擦傷，以極低的塗層厚度提供了滿意的表面保護。本發明特別適用於在如磨邊和拋光的玻璃片修整過程中保護玻璃片。本發明對於LCD玻璃基板的修整和包裝尤其有用。
文檔編號C03C17/28GK102584026SQ20111046304
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者J·R·馬修斯, L·J·小斯坦賓, L·王, R·榮順通, W·J·沃爾克扎克 申請人:康寧股份有限公司