專利名稱：使用長鏈有機(jī)材料的玻璃表面保護(hù)層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常與玻璃片修整和包裝相關(guān)。尤其本發(fā)明涉及在玻璃修整和包裝過程中的玻璃片表面保護(hù)。本發(fā)明可用于例如在可用于如LCD顯示器的光電子設(shè)備玻璃片的修整、包裝和運(yùn)輸中。
背景技術(shù)：
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(fā)的先進(jìn)技術(shù)，用于制備薄的精密玻璃片，該玻璃片適用于液晶顯示器 (LCD)的玻璃基板和其它光電設(shè)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(jìn)料管引入稱為溢流槽的成型槽中，該成型槽的兩個(gè)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(cè)壁的兩個(gè)上表面，上述槽側(cè)壁被稱為堰，熔融玻璃沿著溢流槽的兩個(gè)側(cè)表面向下流動(dòng)成為兩條熔融玻璃帶，然后在根部結(jié)合和熔化以形成單一的玻璃帶狀物，其隨后在低于根部的位置下拉和冷卻以形成期望尺寸的玻璃片。在低于根部的區(qū)域，玻璃帶在從粘性狀態(tài)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。彈性玻璃帶隨后被切割成單獨(dú)的玻璃片，經(jīng)受進(jìn)一步修整如倒角和拋光，然后包裝和運(yùn)輸至LCD面板制造商處制作TFT或?yàn)V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(xù)的玻璃片，然后傳輸至后面的步驟。熔融下拉工藝的優(yōu)點(diǎn)之一在于制備玻璃片表面品質(zhì)高的的玻璃片，因?yàn)槠焚|(zhì)區(qū)域是在氣氛中形成并且不和固體材料(如成型設(shè)備)發(fā)生接觸。本工藝已經(jīng)成功地用于制備寬度達(dá)3000mm和厚度約0. 6mm的玻璃片。在拉制設(shè)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(huì)產(chǎn)生一系列玻璃顆粒。玻璃顆?？赡懿羵ＡП砻?，或粘附在玻璃表面上，在隨后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(yùn)輸玻璃片的過程中玻璃片需要層疊時(shí)導(dǎo)致擦傷。另外在玻璃片的包裝、運(yùn)輸過程中，如果保護(hù)不足的話，額外的顆?？赡芙佑|到玻璃表面，降低表面品質(zhì)。過去LCD玻璃表面的保護(hù)手段包括利用紙，塑料膜，涂層如聚糖，表面活性劑等。 然而它們有各種缺點(diǎn)。因此，當(dāng)在修整，包裝、運(yùn)輸過程中需要保持玻璃片原始表面時(shí)，仍需要一種用于保護(hù)玻璃片表面的方法。本發(fā)明滿足這種及其它的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開了本發(fā)明的幾個(gè)方面?？梢岳斫獾氖沁@幾個(gè)方面可能或可能不彼此相一致。因此，一個(gè)方面的某部分可能落入另一方面的范圍內(nèi)，反之亦然。這里以一系列實(shí)施方案來闡述每個(gè)方面，其又可能包括一種或多種具體的實(shí)施方案?？梢岳斫獾氖沁@些實(shí)施方案可能或可能不彼此相一致。因此，一個(gè)實(shí)施方案的某部分， 或其具體實(shí)施方案，可能或可能不落入另一實(shí)施方案，或其具體實(shí)施方案的范圍內(nèi)，反之亦然。由此，本發(fā)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(jī)材料的不連續(xù)層，該長鏈有機(jī)材料具有包括至少 12個(gè)碳原子的主碳鏈和鄰近于主鏈一個(gè)末端的親水基團(tuán)；和
(II)將具有長鏈有機(jī)材料的玻璃片表面暴露于大量移動(dòng)顆粒之中而不擦傷所述片表在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)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(jī)材料。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，片材的基本上清潔的片表面是親水的。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，有機(jī)材料具有在主鏈一個(gè)末端包括親水基團(tuán)的主碳鏈。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，有機(jī)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(tuán)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，有機(jī)材料具有主碳鏈，該主碳鏈包括最多40個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多30個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多觀個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多沈個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多M個(gè)，在某些其它實(shí)施方案中最多22個(gè)碳原子。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，有機(jī)材料選自C18-0H， C18-C00H及其混合物。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I)結(jié)束時(shí)長鏈有機(jī)材料的密度是從 20ng · cnT2至160ng · cnT2，在某些實(shí)施方案中是從30ng · cnT2至150ng · cnT2，在某些實(shí)施方案中是從45ng · cm—2至140ng · cnT2，在某些實(shí)施方案中是從40ng · cm—2至120ng · cm_2， 在某些實(shí)施方案中是從40ng · cm—2至IOOng · cnT2。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I)結(jié)束時(shí)長鏈有機(jī)材料層的平均厚度是最多l(xiāng)Onm，在某些實(shí)施方案中最多8nm，在某些其它實(shí)施方案中最多6nm，在某些其它實(shí)施方案中最多4nm。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在清潔表面上的長鏈有機(jī)材料層的平均厚度最多是主碳鏈長度的三倍。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，長鏈有機(jī)材料的分子形成基本上單分子層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，長鏈有機(jī)材料的分子在清潔表面上形成大量不連續(xù)的孤立點(diǎn)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，孤立點(diǎn)基本上均勻分布在清潔表面上。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，孤立點(diǎn)被清潔表面的無涂層裸露表面區(qū)域分離開。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，清潔表面上鄰近的孤立點(diǎn)之間的平均距離是從0. 1至3 μ m,在某些實(shí)施方案中是從0. 2至2. 5 μ m，在某些實(shí)施方案中是從0. 3至 2. Oym,在某些實(shí)施方案中是從0. 4至2. 0 μ m，在某些實(shí)施方案中是從0. 5至1. 5 μ m，在某些實(shí)施方案中是從0. 6至1. 5 μ m，在某些實(shí)施方案中是從1. 0至1. 5 μ m。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(II)包括 (II. 1)研磨片材的邊緣。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(II)進(jìn)一步包括 (II. 2)在片材的邊緣上加水。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)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(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)結(jié)束時(shí)，含有長鏈有機(jī)材料的基片表面呈現(xiàn)出從12°至50°的水接觸角，在某些實(shí)施方案中是從12°至45°，在某些實(shí)施方案中是從15°至40°，在某些實(shí)施方案中是從20°至40°。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)結(jié)束時(shí)，通過AFM測量，含有長鏈有機(jī)材料的基片表面呈現(xiàn)出粘附力降低從20%至70%，在某些實(shí)施方案中是從25%至 60 %，在某些實(shí)施方案中是從30 %至50 %，在某些其它實(shí)施方案中是從30 %至40 %。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，該方法進(jìn)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(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(III)中，使用半清潔 KG (Semiclean KG)清潔劑。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(III)結(jié)束時(shí)，基片表面呈現(xiàn)出從 0°至10°的水接觸角，在某些實(shí)施方案中是從0°至8°，在某些實(shí)施方案中是從0°至 6°，在某些實(shí)施方案中是從0°至5°。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I)包括 (1.1)提供了一種包括長鏈有機(jī)材料的氣流；和
(I. 2)使基片表面接觸該氣流足夠長的時(shí)間以形成長鏈有機(jī)材料層。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I. 1)包括 (1.1.1)形成一種包括長鏈有機(jī)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(jī)材料。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，片材的溫度保持在低于長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(I)中，有機(jī)材料具有包括最多40 個(gè)碳原子的主碳鏈，在某些實(shí)施方案中最多30個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多觀個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多沈個(gè)碳原子，在某些實(shí)施方案中最多M個(gè)碳原子，在某些其它實(shí)施方案中最多22個(gè)碳原子，并且片材的溫度維持在低于55°C，在某些實(shí)施方案中低于 500C，在某些實(shí)施方案中低于40°C。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，在步驟(1.2)中，氣流的溫度高于長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)，但低于長鏈有機(jī)材料的閃點(diǎn)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I. 1. 1)中，液體的溫度高于長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)，但低于長鏈有機(jī)材料的閃點(diǎn)。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(I. 1. 1)中，液體的溫度至少比長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)高10°c，在某些實(shí)施方案中至少比長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)高20°C ；在某些其它實(shí)施方案中至少比長鏈有機(jī)材料的熔點(diǎn)高30°C。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，步驟(1.2)中，氣流和基片表面之間的接觸時(shí)間是最多2分鐘，在某些實(shí)施方案中最多1. 5分鐘，在某些實(shí)施方案中最多1分鐘，在某些實(shí)施方案中最多50秒，在某些實(shí)施方案中最多40秒，在某些實(shí)施方案中最多30秒，在某些實(shí)施方案中最多20秒，在某些實(shí)施方案中最多20秒，在某些實(shí)施方案中最多10秒。在本發(fā)明第一方面的某些實(shí)施方案中，片材是一種用于LCD基底、TV保護(hù)玻璃、光電基板、或用于其它光電設(shè)備基底的玻璃片。本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方案中具有ー個(gè)或多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)。第一，通過使用非常少量的長鏈有機(jī)材料如C18-0H，在玻璃表面形成ー種具有高效表面保護(hù)功能的不連續(xù)有機(jī)涂層。第二，因?yàn)椴恍枰獜?fù)雜設(shè)備，本發(fā)明執(zhí)行成本低而且可在不顯著改進(jìn)現(xiàn)存エ藝和設(shè)備的情況下加入現(xiàn)存玻璃流水作業(yè)生產(chǎn)線中。第三，本發(fā)明的方法有取代在玻璃輸送和貯存過程中用于表面保護(hù)的昂貴塑料膜的潛力。第四，為保護(hù)作用所需的本發(fā)明表面涂層材料用量極少，意味著工藝的執(zhí)行不會(huì)顯著地污染工作環(huán)境的空氣。


在附圖中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中安裝設(shè)備示意圖，用于將長鏈有機(jī)材料層施加到片材表面上。圖2是在玻璃表面用于形成C18-0H涂層的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖。圖3是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案施加了 C18-0H層的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m區(qū)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(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方案施加了 C18-0H層的一片玻璃片表面 10 μ mX 10 μ m區(qū)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(qū)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(qū)域的粘附カ分布圖，粘附カ通過AFM測量。
具體實(shí)施例方式除非另有陳述，在說明書和權(quán)利要求中所有的數(shù)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(yīng)被理解為通過術(shù)語“約”進(jìn)行了調(diào)整。也應(yīng)當(dāng)理解在說明書和權(quán)利要求中的精確數(shù)值構(gòu)成了本發(fā)明另外的實(shí)施方案。申請人已努力保證在實(shí)施例中的公開數(shù)值的精度。然而，任何測量數(shù)值都固有地包含某些由各種測試法的標(biāo)準(zhǔn)偏差導(dǎo)致的誤差。在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求中，通過使用不定冠詞“a”或“ an”意味著“至少ー 個(gè)”，但不限于“僅一個(gè)”，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(gè)，兩種或更多這種碳鏈的實(shí)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”意味著接近于或在具體位置。由此，ー種接近于主碳鏈末端的親水基團(tuán)包括，例如，α) —種連接于主碳鏈極末端的碳原子的親水基團(tuán)；(ii) 一種連接到碳原子的親水基團(tuán)，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(tuán)，上述碳原子與主碳鏈的極末端的碳原子間隔小于4個(gè)碳原子。在此使用的術(shù)語“Cn-OH”和“Cn_醇”是可交換使用的，其意味著一種有機(jī)材料， 其分子中包括具有η個(gè)碳原子的直鏈和在直鏈一端的羥基(-0Η)。因此，術(shù)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(gè)碳原子的直碳鏈并且在直碳鏈ー 端具有羥基的醇。因此，C18-0H實(shí)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-醇爾005)，16-乙基十八烷-1-醇(F006)等。這些C18-0H化學(xué)式的說明如下
(F001)
權(quán)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(jī)材料的不連續(xù)層，該長鏈有機(jī)材料具有包括至少12個(gè)碳原子的主碳鏈和接近于主鏈末端之一的親水基團(tuán)；和(II)使具有長鏈有機(jī)材料的片表面暴露于大量的移動(dòng)顆粒而不擦傷所述片表面。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(I)中，有機(jī)材料具有包括在主鏈末端之一上的親水基團(tuán)的主碳鏈。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機(jī)材料具有包括選自羥基和羧基的親水基團(tuán)的主碳鏈。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機(jī)材料具有包括最多至 40個(gè)碳原子的主碳鏈。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)中，有機(jī)材料為選自C18-0H和 C18-0H與C18-酸的混合物。
6.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)結(jié)束時(shí)長鏈有機(jī)材料的密度是從 20ng · cnT2 至 160ng · cnT2。
7.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)結(jié)束時(shí)長鏈有機(jī)材料層的平均厚度是最多至10nm。
8.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在片表面上長鏈有機(jī)材料層的平均厚度是主碳鏈長度的最多至3倍。
9.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中長鏈有機(jī)材料分子形成基本上單分子層結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中長鏈有機(jī)材料的分子在片表面上形成大量的不連續(xù)孤立點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中孤立點(diǎn)基本上均勻分布在片表面上。
12.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中孤立點(diǎn)由片表面上無涂層的裸露表面區(qū)域分離開。
13.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中，在片表面上鄰近孤立點(diǎn)之間的平均距離是從 0. 1 μ m g 3 μ m。
14.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中在步驟(I)結(jié)束時(shí)，通過AFM測得具有長鏈有機(jī)材料的片表面的粘附力降低20%至70%。
15.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中步驟(1)包括(I. 1)提供包括長鏈有機(jī)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(jī)材料層的時(shí)間。
16.如權(quán)利要求1或權(quán)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(jī)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(jī)材料。
17.如權(quán)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(shí)間最多至 2分鐘。
全文摘要
一種用于保護(hù)片表面的方法，通過在片表面上形成長鏈有機(jī)材料的不連續(xù)層進(jìn)行保護(hù)，該長鏈有機(jī)材料具有包括至少12個(gè)碳原子的主碳鏈和在主鏈末端之一的親水基團(tuán)。保護(hù)層容易使用標(biāo)準(zhǔn)清洗法除去，而且相對于顆粒污染和擦傷，以極低的涂層厚度提供了滿意的表面保護(hù)。本發(fā)明特別適用于在如磨邊和拋光的玻璃片修整過程中保護(hù)玻璃片。本發(fā)明對于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(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)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