(57)【要約】  ガラス基板を処理する方法であって、ガラス基板の表面を少なくとも１種類の表面処理剤と、その表面の少なくとも一部の上にその少なくとも１種類の表面処理剤を含むコーティングを形成するのに十分な時間に亘り接触させる工程を有してなる方法が、ここに開示されている。少なくとも１つの表面およびその表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、その表面の被覆部分が、約２０度から約９５度に及ぶ接触角、および／または水との接触後に約２０度超の接触角、および／またはそのガラス基板の湿式または乾式洗浄後の約１０度未満の接触角を有する、ガラス基板もここに開示されている。
2018535172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【請求項２】
前記コーティングが、界面活性剤、高分子、脂肪鎖官能性有機化合物、シラン、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種類の表面処理剤を含む、請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
前記表面の被覆部分の表面エネルギーが約６５ｍＪ／ｍ2未満である、請求項１または２記載のガラス基板。
【請求項４】
ガラス基板を処理する方法であって、
前記ガラス基板の表面を、該表面の少なくとも一部の上にコーティングを形成するのに十分な滞留期間に亘り、少なくとも１種類の表面処理剤と接触させる工程、
を有してなり、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有するものである、方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種類の表面処理剤が、界面活性剤、高分子、脂肪鎖官能性有機化合物、およびそれらの組合せから選択される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種類の表面処理剤が、疎水性高分子、親水性／疎水性共重合体、非イオン界面活性剤、（Ｃ8〜Ｃ30）アルキル鎖を含む陽イオン界面活性剤、（Ｃ6〜Ｃ30）アルキル鎖を含む脂肪アルコール、およびそれらの組合せから選択される、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス基板のエッジを研磨する工程をさらに含む、請求項４から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ガラス基板の被覆部分が、研磨後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ガラス基板を洗浄剤溶液で洗浄する工程をさらに含む、請求項４から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラス基板が、洗浄後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラス基板の表面の少なくとも一部にポリエチレンフイルムを施す工程をさらに含む、請求項４から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記コーティングは少なくとも１種類の高分子を含み、
前記表面の被覆部分は、約３０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約３０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【請求項１３】
前記少なくとも１種類の高分子が、スチレンおよびマレイン酸単量体を含むブロック共重合体、およびその塩から選択される、請求項１２記載のガラス基板。
【請求項１４】
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記コーティングは少なくとも１種類のシランを含み、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の接触角を有し、
該表面の被覆部分は、プラズマまたは紫外オゾンとの接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【請求項１５】
前記少なくとも１種類のシランが、四級窒素およびペンダント（Ｃ10〜Ｃ24）アルキル基を有する置換アルキルシランから選択される、請求項１４記載のガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１５年１０月２日に出願された米国仮特許出願第６２／２３６３７５号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
ガラス基板を処理してそのガラス基板の表面への粒子の付着を低下させる方法、およびより詳しくは、耐汚染性が改善され、除去の容易さが改善されたガラスの表面処理が、ここに開示されている。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイなどの高性能表示装置の消費者需要が、これらの装置の非常に優れた表示品質、減少した質量と厚さ、低消費電力、および増加した値頃感のために、近年、著しく成長してきた。そのような高性能表示装置は、画像、図形、および文章などの様々な種類の情報を表示するために使用できる。高性能表示装置は、典型的に、１つ以上のガラス基板を利用している。表面清浄度などのガラス基板の表面品質要件が、解像度および画像性能の改善の要求が増すにつれてより厳しくなってきている。表面品質は、基板の形成から、最終的な出荷までの貯蔵まで、ガラス処理段階のいずれによっても影響を受けるであろう。
【０００４】
ガラス表面は、一部には、そのガラス表面上の表面ヒドロキシル（Ｘ−ＯＨ、Ｘ＝陽イオン）、例えば、シラノール（ＳｉＯＨ）の存在のために、高い表面エネルギーを有し得る。ガラス表面が空気中の水分と接触したときに、表面ヒドロキシルが迅速に形成し得る。その表面ヒドロキシル基間の水素結合は、さらなる水分吸収を誘発し得、これは転じて、ガラス表面上に水分子を含む粘性の水和層をもたらし得る。そのような粘性層は、例えば、ガラス表面上の粒子のより強力な付着を誘発するかもしれない「毛管」効果および／または特に高温で、表面に対する粒子の強力な付着をもたらし得る共有酸素結合を形成する表面ヒドロキシルの縮合を含む様々な有害作用を有し得る。
【０００５】
高い表面エネルギーを有するガラス基板は、出荷、取扱い、および／または製造中に空気中の粒子を引き付け得る。その上、強力な付着力は、貯蔵中に粒子とガラスとの間の共有結合をもたらし得、これは転じて、仕上げ過程および洗浄過程中の収率を減少させ得る。粒子の付着を防ぐための様々な潜在的な方法の例として、熱蒸発、噴射法、積層、または被覆転写紙の使用が挙げられる。ある場合には、ガラスは、Ｖｉｓｑｕｅｅｎフイルムおよび／または合紙で被覆し、ＤｅｎｓｅＰａｋ枠箱などの枠箱または他の貯蔵容器内に詰め込まれることがある。その貯蔵容器は、制御されていない環境の倉庫に数ヶ月、例えば、２〜３ヶ月保持されることがある。しかしながら、ガラス基板の貯蔵が長いほど、例えば、数ヶ月に亘ると、粒子とガラス表面との間の潜在的な共有結合のために、粒子を表面から除去するのが難しくなる。
【０００６】
保護されていないガラスの場合、制御されていない倉庫環境は、有機汚染物質がガラス表面上に落ちる継続的な機会を与えることになり得、これは、付着、減少した清浄度、および／または潜在的な汚れをもたらすであろう。ガラス基板の間に合紙が置かれる場合、輸送中の振動により、その紙からセルロース粒子が脱落することがあり、その粒子は続いてガラス表面に付着するであろう。他方で、Ｖｉｓｑｕｅｅｎフイルムでガラス基板を保護すると、環境および／またはセルロース汚染の可能性が低下するであろうが、長期間に亘りフイルム材料と接触すると、特に、高温および／または多湿の環境において、有機スリップ剤（例えば、エルカ酸アミド）がフイルムからガラス表面に転移することがある。そのような有機残留物は、従来の洗浄過程を使用して除去するのが難しくなり得る、および／またはガラス基板の汚れをもたらし得る。
【０００７】
それゆえ、粒子の付着に対して保護する現行の方法は、信頼できないおよび／または一貫性がないことがあり得、ガラス仕上げ過程に組み込むことが難しいおよび／または非現実的であり得る。他の不利な点としては、例えば、積層などの費用のかかる材料および／または余計な処理工程のために、増加した製造費および／または複雑さが挙げられるであろう。ある表面処理は、末端消費者がガラス製品を洗浄し、利用しようとするときに、除去するのが難しいこともある、および／または貯蔵前の仕上げ過程中にあまりに容易に除去されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、上述した欠陥の１つ以上を改善する、ガラス基板上の粒子の付着を低下させる方法、例えば、より経済的、より実際的、および／または現行のガラス成形および仕上げ過程により容易に組み込む方法を提供することが都合よいであろう。いくつかの実施の形態において、ここに開示された方法を使用して、所定の貯蔵期間に亘り低下した粒子の付着などの、改善された取扱いおよび／または貯蔵特性、高い接触角、および低い表面エネルギーを有するガラス基板を製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、様々な実施の形態において、ガラス基板を処理する方法であって、そのガラス基板の表面を、その表面の少なくとも一部の上にコーティングを形成するのに十分な期間に亘り、少なくとも１種類の表面処理剤と接触させる工程を有してなり、その表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、その被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の接触角を有し、その被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の接触角を有するものである、方法に関する。少なくとも１つの表面およびその表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、その表面の被覆部分が、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、その被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の接触角を有し、その被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の接触角を有する、ガラス基板も、ここに開示されている。
【００１０】
様々な実施の形態によれば、その少なくとも１種類の表面処理剤は、界面活性剤、高分子、および脂肪鎖官能性有機化合物、例えば、疎水性高分子、親水性／疎水性共重合体、非イオン界面活性剤、（Ｃ8〜Ｃ30）アルキル鎖を含む陽イオン界面活性剤、（Ｃ6〜Ｃ30）アルキル鎖を含む脂肪アルコール、およびそれらの組合せから選択することができる。その少なくとも１種類の表面処理剤は、例えば、約０．１質量％から約１０質量％の表面処理剤を含む溶液中に存在することがある。前記コーティングの厚さは、いくつかの実施の形態において、約１００ｎｍ未満、またさらには約１０ｎｍ未満などの約１μｍ未満であることがある。
【００１１】
特定の実施の形態において、前記表面の被覆部分は、約５分以下の期間に亘り約２５℃から約８０℃に及ぶ温度を有する水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し得る。その表面の被覆部分は、約２分以下の期間に亘り約２５℃から約８０℃に及ぶ温度を有する洗浄剤溶液との接触後に、約２０度未満の脱イオン水との接触角を有し得る。さらなる実施の形態において、前記ガラス基板は、洗浄剤による洗浄後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有することがある。
【００１２】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された方法を実施することによって認識されるであろう。
【００１３】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の様々な実施の形態を示しており、請求項の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、様々な非限定的実施の形態を示しており、説明と共に、本開示の原理および作動を説明する働きをする。
【００１４】
本開示の様々な特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明を、可能な場合、同様の構造が同様の参照番号により示されている添付図面を参照して読まれたときに、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】貯蔵期間の関数としての付着したガラス粒子密度を示すグラフ
【図２】様々な未処理と表面処理されたガラス試料に関するガラス表面上の粒子数のグラフ（標準解像度）
【図３】様々な未処理と表面処理されたガラス試料に関するガラス表面上の粒子数のグラフ（高解像度）
【図４】様々な未処理と表面処理されたガラス試料に関する粒子除去効率数のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
延伸されたまたは洗浄されたガラス表面は、非常に高い表面エネルギー（ある場合には、９０ｍＪ／ｍ2ほど高い）を有し得る。そのような高い表面エネルギーは、空気からの粒子吸着に対する表面の感受性を増加させ得る。理論で束縛する意図はないが、高い表面エネルギーは、少なくとも一部には、ガラス表面上にある、利用できる粒子と水素結合を形成し得る表面ヒドロキシル基（Ｘ−ＯＨ）、例えば、ＳｉＯＨ、ＡｌＯＨ、および／またはＢＯＨの存在のためであると考えられる。その上、ガラスまたは酸化物粒子などの粒子がその表面に付着したままである場合、初期の水素結合付着および／またはファンデルワールス力は、縮合により強化されることがあり、次いで、それによって、より強力な共有結合が生じ得る。ガラス基板の表面に共有結合された粒子は、除去するのがなおさら困難であり、仕上げ収率が低下し得る。
【００１７】
例えば、水平または垂直方向いずれかの罫書きおよび分割に関する延伸底部（ＢＯＤ）での移動アンビル装置（ＴＡＭ）により、またはガラスのエッジ仕上げ、出荷、取扱い、および／または貯蔵により、様々なサイズと形状のガラス粒子が生じ得る。様々な業界において、そのような粒子は付着ガラス（ＡＧＤ）と称されることがある。ガラス表面への粒子の付着および／または吸着は、時間の経過と共に増加し得、貯蔵環境の温度、湿度、清浄度などの大気条件の変化に応じて変わり得る。３ヶ月を超える貯蔵中のガラスは、高エネルギー（例えば、共有）結合による粒子の付着を特に受けやすくなり得、厳しい品質管理の指針を満たす許容可能なレベルまで仕上げることは、不可能でなくとも、難しくなり得る。図１は、貯蔵期間の関数としてのガラス表面上のＡＤＧ粒子の密度を示す。そのプロットに示されるように、貯蔵期間が増加するにつれて、粒子付着に対する基板の感受性が著しく増加する。
【００１８】
方法
ガラス表面を処理して、ガラス表面への粒子の付着を減少させるまたはなくす方法が、ここに開示されている。ここに用いたように、「粒子」という用語およびその変形は、ガラス表面上に付着したおよび／または吸着したいずれの形状またはサイズの様々な汚染物質をも称することが意図されている。例えば、粒子は、ガラス粒子（例えば、ＡＤＧ）、セルロース繊維、埃、Ｍ−ＯＸ粒子（Ｍ＝金属；Ｘ＝陽イオン）などの有機および無機汚染物質を含み得る。粒子は、例えば、切断、仕上げ、エッジ研磨、搬送（例えば、吸引カップ、コンベヤベルト、および／またはローラによる）、または貯蔵（例えば、箱、紙など）中などの、ガラス物品の製造、輸送、および／または貯蔵中にガラス物品の表面に生じ得る。
【００１９】
ここに開示された方法は、例えば、そのガラス基板の表面を、その表面の少なくとも一部の上にコーティングを形成するのに十分な滞留期間に亘り、少なくとも１種類の表面処理剤と接触させる工程を有してなり、その表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、その表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し、その表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する。
【００２０】
様々な実施の形態によれば、その少なくとも１種類の表面処理剤は、有機および無機汚染物質が、貯蔵中に、ガラス表面上に落ちるおよび／またはガラス表面と結合を形成するのを防ぐことのできる化学的および／または物理的バリアとしての機能を果たすことがある。ここに開示された処理方法は、いくつかの実施の形態において、ガラス表面上に存在することがある表面ヒドロキシル基（Ｘ−ＯＨ）の少なくとも一部を中和する、例えば、それらを粒子または他の潜在的な反応体と反応するのに利用できなくすることができる。中和は、共有結合およびイオン結合などの化学吸着により、または水素結合およびファンデルワールス相互作用などの物理吸着により、行われる得る。様々な実施の形態によれば、ここに開示された処理方法は、約６０％超、約７０％超、約８０％超、約９０％超、約９５％超、または約９９％超など、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約５０％から約１００％に及ぶ、表面ヒドロキシル基の少なくとも約５０％を中和することができる。
【００２１】
コーティングの有効性は、例えば、（ａ）コーティングが望ましくない除去（例えば、室温またはわずかに上昇した温度での水による）に抵抗するか否か、（ｂ）コーティングが意図的な洗浄（例えば、高温でのアルカリ性洗浄剤による）により効果的に除去できるか否か、および（ｃ）コーティングが、未処理対照に対して付着粒子の量を減少させるか否か、によって評価することができる。潜在的な表面処理剤は４つの部類に分類できる：水溶性剤、有機溶媒可溶性剤、表面反応性剤、および表面不活性剤。各部類は、先に概説した特性（ａ）〜（ｃ）および／または他の処理の検討事項に関してその利点または不利な点を有することがある。
【００２２】
例えば、水溶性剤は、環境にやさしい、より安全、および／または毒性が低いであろう、しかしこれら水溶性剤は、例えば、水を使用するエッジ研磨過程中、望ましくない除去に抵抗しないことがある。有機溶媒可溶性剤は、水による除去に対してより高い抵抗性を示すかもしれないが、可燃性および／または毒性の問題のために、処理が複雑になることもある。同様に、表面反応性剤は、ガラス表面により強力に結合（例えば、化学吸着）することがあり、したがって、望ましくない除去に抵抗するおよび／または粒子付着に対するガラスの抵抗性を改善する安定なコーティングを提供するであろう。しかしながら、そのような表面反応性剤を利用するコーティングは除去するのが難しいことがあり、それにより、ガラス基板の後続の処理が長くなるおよび／または複雑になるであろう。他方で、表面不活性剤を含むコーティングは、洗浄剤溶液により洗い落とすことがより容易であろうが、介在する処理工程中に水による望ましくない除去に抵抗するほど十分に強力にガラス表面に結合（例えば、物理吸着）しないであろう。
【００２３】
理論により束縛する意図はないが、疎水性が比較的高いコーティングを生じる表面処理剤は、粒子付着に対して改善された抵抗性を有することがあり、したがって、ガラス表面から洗い落とすべき粒子の数を減少させる、および／またはそのような付着粒子の全ての除去を容易にするであろうと考えられる。より低い表面エネルギーおよび特に、より低い極性表面エネルギー成分は、いくつかの実施の形態において、より疎水性である表面を示し得る。ガラス表面の極性は、例えば、ガラス表面上のヒドロキシル基の濃度によって、影響を受け得る。
【００２４】
ガラス表面上の表面ヒドロキシル基の少なくとも一部を中和することによって、前記少なくとも１種類の表面処理剤は、ガラス基板の全表面エネルギーを、約６０ｍＪ／ｍ2未満、約５５ｍＪ／ｍ2未満、約５０ｍＪ／ｍ2未満、約４５ｍＪ／ｍ2未満、約４０ｍＪ／ｍ2未満、約３５ｍＪ／ｍ2未満、約３０ｍＪ／ｍ2未満、または約２５ｍＪ／ｍ2未満、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約２５ｍＪ／ｍ2から約６５ｍＪ／ｍ2に及ぶ、などの約６５ｍＪ／ｍ2未満に減少させることができる。極性表面エネルギーは、例えば、約２０ｍＪ／ｍ2未満、約１５ｍＪ／ｍ2未満、約１０ｍＪ／ｍ2未満、約９ｍＪ／ｍ2未満、約８ｍＪ／ｍ2未満、約７ｍＪ／ｍ2未満、約６ｍＪ／ｍ2未満、約５ｍＪ／ｍ2未満、約４ｍＪ／ｍ2未満、約３ｍＪ／ｍ2未満、約２ｍＪ／ｍ2未満、または約１ｍＪ／ｍ2未満、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１ｍＪ／ｍ2から約２５ｍＪ／ｍ2に及ぶ、などの約２５ｍＪ／ｍ2未満であり得る。その被覆部分の分散エネルギーは、特定の実施の形態において、約１５ｍＪ／ｍ2超、約２０ｍＪ／ｍ2超、約２５ｍＪ／ｍ2超、約３０ｍＪ／ｍ2超、約３５ｍＪ／ｍ2超、または約４０ｍＪ／ｍ2超、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１０ｍＪ／ｍ2から約４０ｍＪ／ｍ2に及ぶ、などの約１０ｍＪ／ｍ2超であり得る。
【００２５】
ある材料の表面張力（または表面エネルギー）は、ペンダントドロップ法、デュヌュイ円環法(du Nouy ring method)、またはウィルヘルミープレート法（Physical Chemistry of Surfaces, Arthur W. Adamson, John Wiley and Sons, 1982, pp. 28）を含む当該技術分野でよく知られた方法により決定することができる。さらに、ある材料の表面エネルギーは、水およびジヨードメタンなどの極性が公知の液体で表面を調査し、各プローブ液体に関するそれぞれの接触角を決定することによって、極性および非極性（分散）成分に分解することができる。したがって、未処理（対照）ガラス基板の表面特性、並びに処理したガラス基板の表面特性は、上述した表面張力法のいずれか１つを、単独で、または以下の式：
σT＝σD＋σP
との組合せで使用して、各基板の、例えば、水およびジヨードメタン対照角を測定することによって、決定することができる。上記式中、σTは全表面エネルギーであり、σDは分散表面エネルギーであり、σPは極性表面エネルギーである。
【００２６】
表面の疎水性は、その表面の脱イオン水とのより高い接触角によっても示すことができる。より高い接触角は、その表面が水で容易に濡れず、それゆえ、より耐水性であることを示す傾向にある。理論により束縛する意図はないが、この耐水性は、ガラスまたは他の粒子がガラス表面と強力な結合を形成するのを防ぐことができる、および／または従来の洗浄方法によって、粒子状または有機汚染物質のその後の除去を容易にするであろうと考えられる。様々な実施の形態によれば、ガラスの被覆部分は、表面処理剤との接触後に、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３０度から約９０度、約４０度から約８５度、約５０度から約８０度、または約６０度から約７０度などの約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有することがある。
【００２７】
疎水性、または耐水性は、５分以下に亘る脱イオン水による洗浄後でさえも、処理された基板の比較的高い接触角によっても示されることがある。前記少なくとも１種類の表面処理剤を含むコーティングは、いくつかの実施の形態において、水だけによる除去に中程度の抵抗性を示すことがあり、これは、被覆基板に、最終使用の前に、エッジ仕上げまたはエッジ洗浄などの様々な仕上げ工程を行うことになっている場合に有用であり得る。このように、これらの実施の形態において、被覆表面の接触角（脱イオン水との）は、水との接触（例えば、約５分までの期間に亘る、約２５℃から約８０℃に及ぶ温度での）後に、約２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、または９５度超、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約２０度から約９５度に及ぶ、などの約２０度超であることがある。いくつかの実施の形態において、水との接触期間は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３０秒から約４分、約６０秒から約３分、または約９０秒から約２分などの約１５秒から約５分に及び得る。同様に、その水の温度は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３０℃から約７０℃、約３５℃から約６０℃、または約４０℃から約５０℃などの約２５℃から約８０℃に及び得る。
【００２８】
前記ガラス基板は前記少なくとも１種類の表面処理剤と、ガラス表面の少なくとも一部をその表面処理剤で被覆するのに十分な時間に亘り接触させられることがある。特定の実施の形態において、全ガラス表面がその少なくとも１種類の表面処理剤で被覆され得る。他の実施の形態において、例えば、制限なく、ガラス基板のエッジまたは周囲、中央領域、もしくは要望通りの任意の他の領域またはパターンなどの、そのガラス表面の所望の部分が被覆され得る。
【００２９】
ここに用いたように、「接触」と「接触した」という用語およびその変形は、ガラス表面の少なくとも１種類の表面処理剤との物理的相互作用を意味することが意図されている。ガラス表面の少なくとも１種類の表面処理剤との物理的接触の結果として、少なくとも１種類の表面処理剤とガラス表面との間に、例えば、少なくとも１種類の表面ヒドロキシル基により、結合が形成されるであろう。そのような結合は、いくつか例を挙げると、共有結合、イオン結合、水素結合、および／またはファンデルワールス相互作用であり得る。
【００３０】
その少なくとも１種類の表面処理剤とそのガラス表面との間の接触は、当該技術分野で公知のどの適切な方法、例えば、噴霧被覆、浸漬被覆、メニスカス・コーティング、フラッド・コーティング、はけ塗り、ローラ塗りなどを使用して行うことができる。特定の実施の形態において、その少なくとも１種類の表面処理剤は、噴霧被覆により、例えば、製造過程において製造ラインに沿ってガラス基板が動くときに噴霧ステーションにおいて、施されることがある。噴霧被覆は、無気または空気補助であってよく、もしくは追加の実施の形態において、エアロゾルを使用して、その表面処理剤の霧を生成してもよい。いくつかの実施の形態において、その表面処理剤は、ガラス表面上に液体または蒸気として堆積されることがある。さらなる実施の形態によれば、そのガラス基板は、連続水平または垂直搬送システムを使用して搬送されることがあり、その搬送システムに沿ったどの地点に噴霧ステーションが位置してもよい。
【００３１】
被覆時のガラス基板の温度は、コーティングが施される製造過程中の地点に応じて、様々であり得る。例えば、そのコーティングは、ガラスを罫書いてシートに分割する、移動アンビル装置（ＴＡＭ）を含み得る、延伸底部（ＢＯＤ）過程、および垂直ビードスコア・アンド・ブレイク分割（ＶＢＳ）過程の最中または後に施されることがある。いくつかの実施の形態において、被覆工程は、ＢＯＤ過程に、例えば、ＶＢＳ後に組み込まれることがある。ＢＯＤ区域におけるガラス表面の温度は、約３００℃までに及ぶことがある；しかしながら、ＶＢＳ後には、ガラス表面の温度は、約１００℃以下など、より低いであろう。従来のより厚い（例えば、１μｍ超の）コーティングは、しばしば、ＶＢＳ工程前の熱いガラス表面に施される一方で、ここに開示されたコーティングは、ＶＢＳ後に、より冷たいガラス表面に施されることがある。例えば、そのガラス表面の温度は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約２０℃から約９０℃、約３０℃から約８０℃、約４０℃から約７０℃、または約５０℃から約６０℃などの約１０℃から約１００℃に及ぶことがある。
【００３２】
滞留時間、例えば、少なくとも１種類の表面処理剤がガラス表面に接触する期間は、所望のコーティング特性に応じて変わり得る。非限定的例として、その滞留時間は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１秒から約１０分、約５秒から約９分、約１０秒から約８分、約１５秒から約７分、約２０秒から約６分、約３０秒から約５分、約１分から約４分、または約２分から約３分などの１秒未満から数分に及び得る。様々な実施の形態において、その少なくとも１種類の表面処理剤の単一被覆がガラス表面に施されることがあり、または他の実施の形態において、２以上、３以上、４以上、または５以上などの多数の被覆が施されることがある。例えば、ガラス基板は、少なくとも１種類の表面処理剤を含む溶液中に一度または複数回浸漬してもよい、もしくはガラス基板に、一回通過または複数回通過を使用して、表面処理剤を噴霧してもよい。
【００３３】
前記滞留時間は、前記コーティングの所望の厚さにも依存するであろう。いくつかの非限定的実施の形態において、そのコーティングの厚さは、約９００ｎｍ、８００ｎｍ、７００ｎｍ、６００ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍ、１０ｎｍ未満または以下、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１ｎｍから約１００ｎｍ、約２ｎｍから約９０ｎｍ、約３ｎｍから約８０ｎｍ、約５ｎｍから約７０ｎｍ、約１０ｎｍから約６０ｎｍ、約２０ｎｍから約５０ｎｍ、または約３０ｎｍから約４０ｎｍなどの約１μｍ未満であることがある。理論により束縛する意図はないが、より薄い層、例えば、自己組織化単分子膜は、従来の洗浄技術とより短い洗浄時間を使用して、より容易に除去されるであろうと考えられる。より薄いコーティングには、減少した材料浪費、より速い堆積時間、および／または環境に対する減少した影響という追加の利点もあるであろう。
【００３４】
様々な実施の形態によれば、前記表面処理剤は、１種類以上の溶媒を含む溶液中に含まれることがある。そのような溶液中の表面処理剤の濃度は、いくつかの実施の形態において、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約０．２５質量％から約９質量％、約０．５質量％から約８質量％、約１質量％から約７質量％、約１．５質量％から約６質量％、約２質量％から約５質量％、または約３質量％から約４質量％などの約０．１質量％から約１０質量％に及ぶことがある。適切な溶媒として、非限定的例として、水、脱イオン水、アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなど）、揮発性炭化水素（Ｃ1-12炭化水素およびその混合物など、例えば、ナフサ）、水混和性有機溶媒（ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、およびＮ−メチル−２−ピロリジノン）、およびその混合物が挙げられる。そのような溶媒は、例えば、表面の加熱または他の様式の乾燥により、もしくは周囲条件での自然蒸発により、堆積後に表面から蒸発させてよい。あるいは、少なくとも１種類の表面処理剤の蒸着の場合、溶媒を使用せず、処理剤自体を気化させガラス表面と接触させてもよい。
【００３５】
ここに開示された方法は、非限定的実施の形態において、粒子の付着に対する改善された耐性および／またはそのような粒子のガラス表面からの改善された除去性を示すガラス表面処理を提供することがある。例えば、洗浄剤による洗浄後のガラス表面に付着した粒子の除去効率は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約６０％超、約７０％超、約８０％超、約９０％超、約９５％超、または約９９％超、例えば、約５０％から約９９％に及ぶなどの少なくとも約５０％であり得る。例示の洗浄技法は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約２０秒から約９０秒、約３０秒から約７５秒、または約４５秒から約６０秒などの、約１５秒から約２分に及ぶ期間に亘り、アルカリ性洗浄剤溶液などの穏やかな洗浄剤溶液による洗浄を含み得る。
【００３６】
例示の市販の洗浄剤としては、以下に限られないが、ＳｅｍｉＣｌｅａｎ  ＫＧが挙げられるであろう。例えば、洗浄剤の水溶液の濃度は、約１０体積％未満、例えば、約１体積％から約１０体積％、約２体積％から約９体積％、約３体積％から約８体積％、約４体積％から約７体積％、または約５体積％から約６体積％に及ぶことがある。非限定的洗浄温度は、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３０℃から約７０℃、約３５℃から約６０℃、または約４０℃から約５０℃などの約２５℃から約８０℃に及び得る。
【００３７】
表面処理剤との接触前に、ガラス基板は、ガラス基板の表面またはエッジの研磨、仕上げ、および／または洗浄などの１つ以上の随意的工程を使用して処理しても差し支えない。同様に、表面処理剤との接触後、ガラス基板をこれらの随意的工程によってさらに処理しても差し支えない。そのような追加の工程は、当該技術分野に公知のどの適切な方法を使用して行っても差し支えない。例えば、例示のガラス洗浄工程は、乾式または湿式洗浄方法を含み得る。洗浄工程は、いくつかの実施の形態において、いくつか例を挙げると、アルカリ性洗浄剤（例えば、Ｓｅｍｉ  Ｃｌｅａｎ  ＫＧ）、ＳＣ−１、紫外オゾン、および／または酸素プラズマを使用して行うことができる。さらに、ガラス表面を少なくとも１種類の表面処理剤と接触させた後、例えば、ポリエチレンフイルム（Ｖｉｓｑｕｅｅｎ）を施してガラスシートをさらに保護するために、ガラス基板を、必要に応じてさらに処理してもよい。もちろん、ガラス表面と、もし存在すれば、Ｖｉｓｑｕｅｅｎフイルムとの間のコーティングは、そのフイルムからの有機化合物がガラス表面に移行するのを防ぐことができる。
【００３８】
被覆されたガラス基板に、いくつかの実施の形態において、エッジ仕上げまたはエッジ洗浄過程などの様々な仕上げ工程が行われることがある。このように、これらの実施の形態において、先により詳しく述べたように、例えば、脱イオン水との表面の接触角の減少がほとんどまたは全くないことで分かるように、表面処理が水のみによる除去に抵抗することが望ましいであろう。それに加え、表面処理が、約８度未満、または約５度未満、例えば、約１から約１０度に及ぶなど約１０度未満の脱イオン水との接触角の減少で分かるように、洗浄剤による、または先に概説した他の洗浄工程を使用して、容易に除去できることが望ましいことがある。もちろん、その処理されたガラス基板は、これらの特性の１つまたは全てを示しても示さなくてもよいが、それでも、本開示の範囲に入ることが意図されている。
【００３９】
ガラス基板
本開示は、ここに開示された方法を使用して製造されたガラス基板にも関する。例えば、そのガラス基板は少なくとも１つの表面を有し得、その表面の少なくとも一部が、少なくとも１種類の表面処理剤を含む層で被覆されており、その表面の被覆部分が、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有する。追加の実施の形態において、ガラス基板を水と接触させた後、その表面の被覆部分は、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し得る。さらなる実施の形態において、ガラス基板を洗浄剤溶液と接触させた後、その表面の被覆部分は、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有し得る。
【００４０】
前記ガラス基板は、以下に限られないが、アルミノケイ酸塩、アルカリ・アルミノケイ酸塩、無アルカリアルカリ土類アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルカリ・ホウケイ酸塩、無アルカリアルカリ土類ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、アルカリ・アルミノホウケイ酸塩、無アルカリアルカリ土類アルミノホウケイ酸塩、および他の適切なガラスを含む、当該技術分野で公知のどのガラスから作られてもよい。特定の実施の形態において、そのガラス基板の厚さは、約３ｍｍ以下である、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約０．１ｍｍから約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍから約２ｍｍ、約０．７ｍｍから約１．５ｍｍ、または約１ｍｍから約１．２ｍｍに及ぶことがある。市販ガラスの非限定例としては、Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄからのＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）、Ｉｒｉｓ（商標）、Ｌｏｔｕｓ（商標）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、およびＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスが挙げられる。
【００４１】
様々な実施の形態において、前記ガラス基板は、第一面と反対の第二面を有するガラスシートを含み得る。それらの面は、特定の実施の形態において、平面または実質的に平面、例えば、実質的に平坦および／または平らであることがある。そのガラス基板は、実質的に平面または二次元であり得、いくつかの実施の形態において、非平面または三次元、例えば、凸面または凹面基板などの少なくとも１つの曲率半径の周りで湾曲しても差し支えない。第一面と第二面は、様々な実施の形態において、平行または実質的に平行であることがある。そのガラス基板は、少なくとも１つのエッジ、例えば、少なくとも２つのエッジ、少なくとも３つのエッジ、または少なくとも４つのエッジをさらに含むことがある。非限定例として、そのガラス基板は、４つのエッジを有する矩形または正方形のガラスシートを含むことがあるが、他の形状と構造も、考えられ、本開示の範囲に入ることが意図されている。様々な実施の形態によれば、そのガラス基板は、約７５ｍＪ／ｍ2までまたはそれより大きい、例えば、約８０ｍＪ／ｍ2から約１００ｍＪ／ｍ2に及ぶなど、処理前に高い表面エネルギーを有することがある。
【００４２】
前記ガラス基板は、ここに開示された方法に関して先に記載されたような少なくとも１種類の表面処理剤を含む層で被覆することができる。そのコーティングまたは層は、粒子付着に対する表面の抵抗性を改善できる、水のみによる望ましくない除去に抵抗できる、および／または従来の洗浄技術によって迅速に除去できる、どのような適切な表面処理剤を含んでも差し支えない。例示の表面処理剤としては、以下に限られないが、界面活性剤、高分子、シラン、脂肪鎖官能性有機化合物、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００４３】
脂肪鎖官能性有機化合物は、脂肪アルキル鎖および官能基を含み得る。その官能基は、性質が極性であることがあり、したがって、親水性ガラス表面に結合することがあり、よって、その化合物がそれ自体を、ガラス表面から離れるように延在する脂肪アルキル部分の向きに合わせて、粒子付着に対する疎水性バリアとしての機能を果たす。その脂肪鎖の官能基としては、以下に限られないが、アミン、アルコール、エポキシ、酸、およびシロキサンが挙げられるであろう。このように、いくつかの実施の形態において、脂肪鎖官能性有機化合物は、（Ｃ6〜Ｃ30）アルキルアミン、アルコール、エポキシ、酸、およびシロキサンから選択してよい。例示の（Ｃ6〜Ｃ30）アルキル酸としては、以下に限られないが、いくつか例を挙げると、カルボン酸、有機スルホン酸、および有機ホスホン酸が挙げられる。（Ｃ6〜Ｃ30）脂肪アルコールの非限定的例としては、例えば、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノールなどが挙げられる。
【００４４】
ここに用いたように、「シロキサン」という用語は、Ｒ1がアルキルまたは低級アルキルであり、Ｒ2が低級アルキルであり、ｎが１、２、または３である、式−Ｓｉ（Ｒ1）3-n（ＯＲ2）nの基を称することが意図されている。ここに用いたように、「アルキル」という用語は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシル、テトラコシルなどの１から３０の炭素原子を有する線状または分岐飽和炭化水素を示すことが意図されている。「低級アルキル」基は、１から５の炭素原子を含有するアルキル基（（Ｃ1〜Ｃ5）アルキル基）、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、およびペンチルを称することが意図されている。
【００４５】
様々な実施の形態によれば、前記脂肪鎖官能性有機化合物は、オクタデカノールなどの脂肪アルコールから選択されることがある。脂肪アルコールは、ガラス表面のヒドロキシルに対するアルコールのヒドロキシルの水素結合によって、ガラス表面に弱くしか結合していないであろうが、そのようなアルコールは、水中の低い溶解度のために、水だけと接触したときに、洗い流しに抵抗もするであろう。しかしながら、洗浄剤の存在下では、そのような脂肪アルコールは、比較的迅速かつ容易に除去されるであろう。脂肪アルコールなどの脂肪鎖官能性有機化合物に関連する別の利点は、そのような処理剤を液体または蒸気形態で堆積させる能力である。例えば、脂肪アルコールは、どの溶媒もない状況下で、ガラス表面上に直接蒸発させてもよい。それゆえ、そのような気化方法は、溶媒を除去するその後の蒸発工程を避けることができ、また使用後にそのような溶媒を廃棄する必要も避けることができる。
【００４６】
不活性表面処理剤、例えば、ガラス表面に共有結合しない処理剤として、界面活性剤も使用してよい。適切な界面活性剤としては、ガラス表面とのイオン相互作用を示すものが挙げられるであろう。何故ならば、これらは、より安定な非共有相互作用であるようであり、これらは、介在する処理工程中に水による望ましくない除去により良好に抵抗することができるからである。表面処理剤として使用するのに適した例示の界面活性剤としては、以下に限られないが、いくつか例を挙げると、塩化ジココアルキルジメチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、および塩化オクタデシルトリメチルアンモニウムなどの長い（例えば、Ｃ8〜Ｃ30）アルキル鎖を含む陽イオン界面活性剤が挙げられる。さらに別の適切な界面活性剤の例としては、エトキシル化ココアミン、ＰＥＧ／ＰＰＧ共重合体非イオン性界面活性剤などの非イオン性界面活性剤が挙げられる。
【００４７】
表面不活性処理剤にはいくつか実際的な制限があるであろう。例えば、水溶性剤は、水中の望ましくない可溶化、それゆえ、水への暴露中の除去に抵抗するのに十分に強力にガラス表面に結合しない傾向にある。しかしながら、水溶性ではない処理剤は、水中での除去に対して改善された抵抗性を提供するであろうが、そのような処理剤は、堆積させるのが難しいであろう、例えば、望ましくない可燃性および／または毒性の有機溶媒を必要とするであろう。高分子材料は、これらの欠点を持たないであろう表面不活性処理剤として働くことがある。例えば、高分子材料は多数の固定点（例えば、多数の水素結合基）を有することがあり、これは、水中での溶解に対するコーティングの動的バリアを生じることができる。それと同時に、そのような高分子は、水溶液または部分水溶液から堆積させることができるように水中に可溶性または分散性であることがある。さらに、その高分子は、それら自体をガラス表面に向けてその親水性の水素結合基の大半の向きに合わせて、ガラス表面に十分な付着力を与えることができる。同様に、疎水性基の大半は、その表面から離れるように向きを合わせて、ガラス基板上に低摩擦で低表面エネルギーの界面を与えるであろう。
【００４８】
高分子中の親水性基に対する疎水性基の比またはバランスは、ガラス表面に対する高分子の付着強度およびそれに対応する、水による望ましくない除去に対する抵抗性を決定することがある。１つの実施の形態において、適切な疎水性／親水性バランスを有する高分子は、Ａが疎水性ブロックであり、Ｂが親水性ブロックである２ブロック構造ＡＢを有することがある。「両親媒性高分子」という用語も、そのような高分子構造を記載するために一般に使用される。両親媒性ブロック共重合体における親水性Ｂブロックは、異なる単量体、またはオリゴマー、例えば、アクリル酸、マレイン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシ（メタ）アクリレート、２−ジメチルアミノ−エチル（メタ）アクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）、またはそれらの組合せから選択される単量体から調製されることがある。同様に、両親媒性ブロック共重合体の例示の疎水性Ａブロックは、以下に限られないが、スチレンとアルファ−アルキルスチレン、および他のアルキル化スチレンなどのモノビニル芳香族単量体、もしくはアルキル（メタ）アクリル酸エステル、またはビニルエステルを含む公知の疎水性単量体から調製できる。
【００４９】
その疎水性および親水性ブロックは、それぞれ、ガラス表面に付着するのに十分に親水性であり得るが、水による望ましくない除去に対して不十分な抵抗性を有するほどの親水性ではあり得ず、また粒子付着に対するバリアとして働くのに十分に疎水性であり得るが、洗浄剤による洗い流しに抵抗するほど十分に疎水性ではあり得ないバランスのとれた高分子を提供するように選択されるであろう。高分子の非限定的例示の部類の例としては、いくつか例を挙げると、スチレンおよびマレイン酸の親水性／疎水性共重合体（ｐＳＭＡ）およびその塩が挙げられるであろう。
【００５０】
このように、様々な実施の形態によれば、本開示は、少なくとも１つの表面およびその表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、そのコーティングは少なくとも１種類の高分子を含み、その表面の被覆部分は、約３０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、その被覆部分は、水との接触後に、約３０度超の接触角を有し、その被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の接触角を有するガラス基板に関する。
【００５１】
表面反応性処理剤として、シラン、例えば、置換アルキルシランまたは架橋ジシランも使用されることがある。置換アルキルシランは、そのアルキルも、アミノ、アンモニウム、ヒドロキシル、エーテル、およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の有機官能基で置換されていることを除いて、先に称されたアルキルシロキサンに構造が似ている。多くの場合、その置換アルキルシランは、アルキル基の末端もしくはアルキル鎖に沿ったまたはその中にどこかに位置する有機官能基で置換され得る。また、多くの場合、その置換アルキルは置換低級アルキルであることがある。いくつかの例示の置換低級アルキルシランとしては、以下に限られないが、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−アミノエチルトリエトキシシラン、およびδ−アミノブチルトリエトキシシランが挙げられる。
【００５２】
いくつかの実施の形態において、置換アルキルシランは、四級窒素、エーテルおよびチオエーテルからなる群より選択される１つ以上の官能基を含むことがある。特定の実施の形態によれば、その置換アルキルシランは、その官能基から延在するペンダント（Ｃ6〜Ｃ30）アルキル、例えば、四級窒素を持ち、ペンダント（Ｃ10〜Ｃ24）アルキル基を有する置換アルキルシランを含むことがある。非限定的例示の置換アルキルシランの例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）オクタデカン−１−アンモニウムクロリド（「ＹＳＡＭ  Ｃ１８」）が挙げられ、その化学構造が下記に示されている。ＹＳＡＭ  Ｃ１４およびＹＳＡＭ  Ｃ１も、それぞれ、下記に示されている。ＹＳＡＭ  Ｃ１８は、四級窒素からペンダント（Ｃ18）アルキルを有する。同様に、ＹＳＡＭ  Ｃ１４は、四級窒素からペンダント（Ｃ14）アルキルを有する。
【００５３】
【化１】
2018535172.tif 000003
【００５４】
架橋ジシランは、下記に与えられるような一般式（Ｉ）：
（Ｒ2）3Ｓｉ−Ｘ−Ｓｉ（Ｒ2）3
を有するものから選択されることがあり、式中、Ｒ2は低級アルキルであり、ＸはＮＨまたはＯである。ある部類の架橋ジシランは、ＸがＮＨであるジシラザンと称される。
【００５５】
例示の商標で守られたシラン系化合物としては、以下に限られないが、Ｓｕｒａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＧｍｂＨから入手できるＶｉｒｔｕｂｏｎｄ（商標）およびＰｙｒｏｓｉｌ（登録商標）が挙げられるであろう。様々な実施の形態によれば、そのシランは、水溶性であることがあり、それゆえ、水溶液でガラス表面に堆積させることができる。追加の実施の形態において、そのシランは、粒子付着に対する保護コーティングとして働くことがある外側（例えば、ガラスから離れて延在する）疎水性単分子膜とそれ自体の向きを合わせることがある。そのシランはさらに、ガラス表面と反応し、それゆえ、水のみにより除去および／または水のみへの溶解に抵抗するように選択されることがある。またさらなる実施の形態において、そのシランは、アルカリ性洗浄剤溶液の塗布および／または大気プラズマにより除去されることがある。例えば、ＲＦプラズマは、大気気体から生成されることがあり、このプラズマは、シランコーティングと反応し、それを気体種またはガラス表面から洗い落とすことができる小分子に分解することがある。シランコーティングは、比較的より濃縮されたアルカリ性洗浄剤および／または比較的高温、例えば、２０体積％ほど高い、例えば、約１０体積％から約１８体積％、または約１２体積％から約１５体積％に及ぶ濃度、および間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約４０℃から約９０℃、約５０℃から約８０℃、または約６０℃から約７０℃に及ぶなど１００℃ほど高い温度を有する洗浄剤溶液によっても除去されることがある。
【００５６】
このように、様々な実施の形態によれば、本開示は、少なくとも１つの表面およびその表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、そのコーティングは少なくとも１種類のシランを含み、その表面の被覆部分は、約３０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、その被覆部分は、水との接触後に、約３０度超の接触角を有し、その被覆部分は、プラズマまたは紫外オゾンとの接触後に、約１０度未満の接触角を有するガラス基板に関する。
【００５７】
ここに開示された方法に関して先に述べたように、前記表面処理層を除去するために、使用前に被覆基板を洗浄してもよい。先に被覆された表面の接触角（脱イオン水との）は、洗浄後、著しく、例えば、０度ほど低く、減少し得る。例えば、被覆されたときの接触角（脱イオン水との）は、約９５度ほど高くあり得、洗浄後の接触角（脱イオン水との）は、約９度未満、約８度未満、約７度未満、約６度未満、約５度未満、約４度未満、約３度未満、約２度未満、または約１度未満、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１度から約１０度に及ぶ、などの約１０度未満であり得る。洗浄は、様々な実施の形態において、湿式洗浄、例えば、洗浄剤溶液による洗浄、または乾式洗浄、例えば、ここに開示されたようなプラズマまたはオゾン洗浄を含んでよい。
【００５８】
さらに、前記表面処理層は、いくつかの実施の形態において、水だけによる除去に対して中程度の抵抗性を示すことがあり、このことは、被覆基板に、最終使用の前に、エッジ仕上げまたはエッジ洗浄などの様々な仕上げ工程を行うことになっている場合に有用であり得る。このように、これらの実施の形態において、被覆表面の接触角（脱イオン水との）は、水との接触（例えば、約５分までの期間に亘る約２５℃から約８０℃に及ぶ温度での）後に、約２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、または９５度超、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約２０度から約９５度に及ぶ、などの約２０度超であることがある。もちろん、処理されたガラス基板は、これらの特性の１つまたは全てを示しても示さなくてもよいが、それでも、本開示の範囲に入ることが意図されている。
【００５９】
本開示のガラス基板および方法は、従来技術の基板および方法を上回る多数の利点の内の少なくとも１つを有するであろう。例えば、ここに開示された方法は、従来技術の方法と比べて、より高いスループット、より低い費用、および／または改善された統合可能性、拡張性、信頼性、および／または一貫性に関して優れた性能を示すことがある。さらに、そのような方法にしたがって処理されたガラス基板は、粒子の付着が低下していることがある、洗浄がより容易であることがある、および／または長期の貯蔵期間に亘り性能が改善されることがある。さらに、付着したガラス粒子の数の減少は、例えば、より低い摩擦の表面およびガラス粒子とガラス表面との間の減少した摩耗接点のために、カラス基板に減少した引っ掻き傷も与えるであろう。もちろん、ここに開示された基板および方法は、上述した特徴の内の１つ以上を有しても有さなくてもよいが、それでも、本開示の範囲および特許請求の範囲に入ることが意図されていることが理解されよう。
【００６０】
様々な開示された実施の形態は、その特定の実施の形態に関して記載された特定の特徴、要素または工程を含むことがあるのが認識されよう。特定の特徴、要素または工程は、１つの特定の実施の形態に関して記載されているけれども、様々な説明されていない組合せまたは置換で、代わりの実施の形態と交換されるまたは組み合わされることがあることも認識されよう。
【００６１】
ここに用いたように、名詞は、「少なくとも１つ」の対象を指すことを意味し、特に明記のない限り、「たった１つ」の対象に制限されるべきではないことも理解されよう。それゆえ、例えば、「表面処理剤」への言及は、特に明記のない限り、そのような表面処理剤を２種類以上有する例も含む。
【００６２】
範囲は、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までとここに表現することができる。そのような範囲が表現された場合、例は、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が、先行詞「約」を用いて近似として表現されている場合、特定の値は別の態様を形成することが理解されよう。範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点とは関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【００６３】
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを必要とするものと考えることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程がしたがうべき順序を実際に列挙していない場合、またはその工程が特定の順序に限定されるべきことが、請求項または説明に他に具体的に述べられていない場合、どの特定の順序も暗示されることは決して意図されていない。
【００６４】
特定の実施の形態の様々な特徴、要素または工程が、「含む」という移行句を使用して開示されることがあるが、「からなる」または「から実質的になる」という移行句を使用して記載されることがあるものを含む、代わりの実施の形態が暗示されることが理解されよう。それゆえ、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む構造または方法に対して暗示される代わりの実施の形態は、構造または方法がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施の形態、および構造または方法がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施の形態を含む。
【００６５】
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。本開示の精神および範囲を含む開示された実施の形態の改変、組合せ、下位の組合せおよび変更が当業者に想起されるであろうから、本開示は、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲に全てを含むと解釈すべきである。
【００６６】
以下の実施例は、非制限的であり、説明に過ぎないことが意図されており、本発明の範囲は請求項によって定義される。
【実施例】
【００６７】
接触角
Ｃｏｒｎｉｎｇ「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」ガラス基板に様々な表面処理を行って、被覆後、水との接触後、および洗浄剤溶液との接触後の接触角に対する各処理の影響を評価した。様々な表面処理剤を使用してガラス試料を被覆し、表面処理したガラス基板の脱イオン水との接触角を測定した。次に、それらの基板を６０秒間に亘り室温の脱イオン水で濯ぎ、接触角を再び測定した。最後に、基板を超音波浴内において６０秒間に亘り５０℃で２％のアルカリ性洗浄剤により洗浄し、接触角をもう一度測定した。その結果が、下記の表Ｉに示されている。
【００６８】
【表１】
2018535172.tif 000004
【００６９】
先の表Ｉに示されるように、ｐＳＭＡ、ＳＭＡ  Ｎ３０、ｐＥＡＡ、またはＰＨＳ高分子で被覆したガラス試料は、被覆後に脱イオン水との比較的高い接触角を示し、疎水性、すなわち水に対する表面の抵抗性がその処理によって増加したことを示す。これらの処理試料の耐水性も、６０秒間に亘る脱イオン水による洗浄後でさえも、表面処理した試料の比較的高い接触角によって示された（ｐＥＡＡについて測定せず）。しかしながら、処理したガラス基板を６０秒間に亘り洗浄剤と接触させた後、その基板の接触角は、ｐＳＭＡおよびＳＭＡ  Ｎ３０の場合、著しく減少し、これは、その表面処理はうまく除去されたことを示す傾向にあるが、ｐＥＡＡおよびＰＨＳ処理した試料は、比較的高い接触角を維持し、それらは容易にまたは効率的に除去されなかったことを示す。いくつかの実施の形態において、約２０度未満、約１０度未満、またさらには約５度未満の接触角は、「清浄な」ガラス表面を示すことができる。親水性高分子（ＰＶＡ、ＰＥＩ、ＰＡＡ、ＰＥＶＡ）およびセルロース誘導体高分子は、被覆の際の不十分に高い接触角、水で濯いだ際の不十分に高い接触角、または洗浄剤による洗浄の際の不十分に低い接触角のいずれかのために、うまく機能しなかった。
【００７０】
同様に、より長い（例えば、Ｃ8〜Ｃ30）アルキル鎖を有する陽イオン界面活性剤（Ｃｏｃｏ  ＤＭＡ、ＤＤＡＣ、ＤＴＡＣ、ＯＴＡＣ）で処理したガラス試料は、被覆後に脱イオン水との比較的高い接触角を示し、水による濯ぎ後に比較的高い接触角を維持し、洗浄剤による洗浄の際に比較的低い接触角を示した。対照的に、鎖がより短い陽イオン界面活性剤（ＨＴＡＢ）は、特に、水で濯いだ際の不十分に高い接触角のために、相対的にうまく機能しなかった。他方で、非イオン界面活性剤（Ｅｔｈ  Ｃ２５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ１２７）は、被覆後に脱イオン水との比較的高い接触角を示し、水による濯ぎ後に比較的高い接触角を維持し、洗浄剤による洗浄の際に比較的低い接触角を示した。
【００７１】
最後に、蒸気および溶液の両方として堆積されたオクタデカノールは、被覆後に脱イオン水との比較的高い接触角を示し、水による濯ぎ後に十分に高い接触角を維持し、洗浄剤による洗浄の際に比較的低い接触角を示した。２つの表面反応性シラン処理（ＹＳＡＭ、Ａｑｕａｐｅｌ）も評価した。これらの表面処理はガラス表面に対する高い付着力を示す（水による濯ぎの前後の両方の接触角により示されるように）一方で、ガラス表面とのその共有結合により、これらのコーティングが、従来の湿式洗浄方法による除去がかなり難しくなった（洗浄剤による洗浄後の高い接触角により示されるように）。しかしながら、これらのコーティングは、より高い温度および／またはより高い濃度のアルカリ性洗浄剤による洗浄および／またはプラズマ除去方法などの、他の方法によって除去されるであろう。
【００７２】
粒子の付着
表面処理したガラス試料、並びに未処理試料にエッジ研磨過程を行い、次いで、洗浄過程を行って、ガラス表面をガラス粒子の付着から保護する、および／または洗浄によるいずれの付着粒子の除去も容易にする、コーティングの能力を評価した。ガラス試料（４インチ×４インチ（約１０ｃｍ×約１０ｃｍ））のエッジを、ガラス粒子（ガラス表面に放出された）を生じる様式で、脱イオン水の存在下で研磨した。この湿った試料は、垂直方向のＨＥＰＡエアフィルタの下で空気乾燥させた。次に、光散乱法を用いるＴｏｒａｙ粒子計数器を使用して、エッジ研磨過程によってガラス表面上に堆積した粒子の数を計数した。次に、ガラス試料を超音波浴内において９０秒間に亘り５０℃で２％のアルカリ性洗浄剤で洗浄した。次いで、洗浄後にガラス表面上に残った粒子を再び計数した。これらの試験の結果が、図２〜３に示されている。標準解像度は、１μｍ超の直径を有する粒子を計数するのに対し、高解像度は、０．３μｍほど小さい直径を有するより小さい粒子を計数する。
【００７３】
図２〜３は、未処理ガラスと比べて、洗浄後の全ての表面処理ガラスについて、実質的により少ない粒子数を示す。様々な処理の中で、共重合体処理剤（ｐＳＭＡ、ＳＭＡ  Ｎ３０）が疎水性高分子（ＰＨＳ）および脂肪鎖官能性有機化合物（オクタデカノール）より優れ、これらは界面活性剤（Ｅｔｈ  Ｃ２５）より優れた。しかしながら、これらの表面処理の全てが、未処理試料よりも著しく良好に機能した。洗浄後の粒子除去効率を示す図４を参照すると、共重合体処理剤（ｐＳＭＡ、ＳＭＡ  Ｎ３０）が疎水性高分子（ＰＨＳ）および脂肪鎖官能性有機化合物（オクタデカノール）より優れ、これらは界面活性剤（Ｅｔｈ  Ｃ２５）より優れたことが再び示された。全ての場合、表面処理した試料は、未処理試料より著しく優れていた。
【００７４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７５】
実施形態１
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【００７６】
実施形態２
前記コーティングの厚さが約１μｍ未満である、実施形態１に記載のガラス基板。
【００７７】
実施形態３
前記コーティングの厚さが約１ｎｍから約１００ｎｍに及ぶ、実施形態１に記載のガラス基板。
【００７８】
実施形態４
前記コーティングが、界面活性剤、高分子、脂肪鎖官能性有機化合物、シラン、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種類の表面処理剤を含む、実施形態１に記載のガラス基板。
【００７９】
実施形態５
前記表面の被覆部分の表面エネルギーが約６５ｍＪ／ｍ2未満である、実施形態１に記載のガラス基板。
【００８０】
実施形態６
前記水との接触が、約５分以下の期間に亘り２５℃から約８０℃の及ぶ温度を有する水と前記ガラス基板を接触させることを含む、実施形態１に記載のガラス基板。
【００８１】
実施形態７
前記ガラス基板が、約６０秒以下に亘り室温の水と接触させられる、実施形態６に記載のガラス基板。
【００８２】
実施形態８
前記洗浄剤溶液との接触が、約２分以下の期間に亘り約２５℃から約８０℃の及ぶ温度を有する洗浄剤溶液と前記ガラス基板を接触させることを含む、実施形態１に記載のガラス基板。
【００８３】
実施形態９
前記ガラス基板が、約６０秒以下に亘りアルカリ性洗浄剤溶液と接触させられる、実施形態８に記載のガラス基板。
【００８４】
実施形態１０
ガラス基板を処理する方法であって、
前記ガラス基板の表面を、該表面の少なくとも一部の上にコーティングを形成するのに十分な滞留期間に亘り、少なくとも１種類の表面処理剤と接触させる工程、
を有してなり、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有するものである、方法。
【００８５】
実施形態１１
前記少なくとも１種類の表面処理剤が、界面活性剤、高分子、脂肪鎖官能性有機化合物、およびそれらの組合せから選択される、実施形態１０に記載の方法。
【００８６】
実施形態１２
前記少なくとも１種類の表面処理剤が、疎水性高分子、親水性／疎水性共重合体、非イオン界面活性剤、（Ｃ8〜Ｃ30）アルキル鎖を含む陽イオン界面活性剤、（Ｃ6〜Ｃ30）アルキル鎖を含む脂肪アルコール、およびそれらの組合せから選択される、実施形態１０に記載の方法。
【００８７】
実施形態１３
前記コーティングの厚さが約１μｍ未満である、実施形態１０に記載の方法。
【００８８】
実施形態１４
前記コーティングの厚さが約１ｎｍから約１００ｎｍに及ぶ、実施形態１０に記載の方法。
【００８９】
実施形態１５
前記ガラス基板の表面を前記少なくとも１種類の表面処理剤と接触させる工程が、浸漬被覆、回転塗布、噴霧被覆、メニスカス・コーティング、フラッド・コーティング、ローラ塗り、はけ塗り、エアロゾル・コーティング、蒸着、およびそれらの組合せを含む、実施形態１０に記載の方法。
【００９０】
実施形態１６
前記ガラス基板の表面の温度が、前記少なくとも１種類の表面処理剤と接触した時に、約１００℃以下である、実施形態１０に記載の方法。
【００９１】
実施形態１７
前記ガラス基板のエッジを研磨する工程をさらに含む、実施形態１０に記載の方法。
【００９２】
実施形態１８
前記ガラス基板の被覆部分が、研磨後に、約２０度超の脱イオン水との接触角を有する、実施形態１７に記載の方法。
【００９３】
実施形態１９
前記ガラス基板を洗浄剤溶液で洗浄する工程をさらに含む、実施形態１０に記載の方法。
【００９４】
実施形態２０
前記ガラス基板が、洗浄後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、実施形態１９に記載の方法。
【００９５】
実施形態２１
前記ガラス基板の表面の少なくとも一部にポリエチレンフイルムを施す工程をさらに含む、実施形態１０に記載の方法。
【００９６】
実施形態２２
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記コーティングは少なくとも１種類の高分子を含み、
前記表面の被覆部分は、約３０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約３０度超の脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、洗浄剤溶液との接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【００９７】
実施形態２３
前記少なくとも１種類の高分子が、スチレンおよびマレイン酸単量体を含むブロック共重合体、およびその塩から選択される、実施形態２２に記載のガラス基板。
【００９８】
実施形態２４
少なくとも１つの表面および該表面の少なくとも一部の上のコーティングを有するガラス基板であって、
前記コーティングは少なくとも１種類のシランを含み、
前記表面の被覆部分は、約２０度から約９５度に及ぶ脱イオン水との接触角を有し、
該表面の被覆部分は、水との接触後に、約２０度超の接触角を有し、
該表面の被覆部分は、プラズマまたは紫外オゾンとの接触後に、約１０度未満の脱イオン水との接触角を有する、ガラス基板。
【００９９】
実施形態２５
前記少なくとも１種類のシランが、四級窒素およびペンダント（Ｃ10〜Ｃ24）アルキル基を有する置換アルキルシランから選択される、実施形態２４に記載のガラス基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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