DE112009000876T5

DE112009000876T5 - Schutzbeschichtung für die Glasherstellung und die Verarbeitung von Glas zu Artikeln

Info

Publication number: DE112009000876T5
Application number: DE112009000876T
Authority: DE
Inventors: Michael D. Minn. Brady; Michael X. N.Y. Ouyang; Ye Guang N.Y. Pan; Robert N.Y. Sabia; Yawei N.Y. Sun; David A. N.Y. Tammaro; Qing Ya Wang
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2011-07-28
Also published as: KR20100130642A; US20090258187A1; JP2011516392A; TW201002641A; WO2009126255A1; CN102123962A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Glasartikels, umfassend: Ausbilden einer Glasscheibe; Schützen der Oberflächen der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheibe nach dem Ausbilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylmaterialien, die als eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 auf das Glas aufgebracht werden; Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; Einkerben des Glases und Brechen des Glases entlang der Einkerbungen, um einen Artikelrohling zu bilden; Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und Entfernen der ausgehärteten Schutzbeschichtung von dem Glasartikel, wobei das Verfahren keine Läppungs-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels umfasst.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Gemäß 35 U. S. C. § 119(e) beansprucht die Anmeldung die Priorität der U.S. Provisional-Anmeldung mit der Seriennr. 61/123,713, die am 10. April 2008 eingereicht wurde.
Gebiet
Die Erfindung ist auf eine Schutzbeschichtung gerichtet, die auf eine Glasoberfläche aufgebracht werden kann, um diese während des Transports und der weiteren Verarbeitung zu Artikeln zu schützen.
Hintergrund
Viele Anwendungen von Glas, einschließlich LCD-Glas, erfordern eine sehr saubere Glasoberfläche, die im Wesentlichen frei ist von Partikeln und organischen Verunreinigungen. Wenn Glas der Umgebung ausgesetzt ist, kann es schnell mit organischen Verunreinigungen verschmutzt werden, wobei eine solche Verschmutzung innerhalb von wenigen Minuten erfolgt. Die derzeit eingesetzten Reinigungsverfahren zum Reinigen von LCD-Glas umfassen oft eine Reihe von Schritten und machen eine Vielzahl von Chemikalien erforderlich. Es besteht daher der Bedarf nach einem Verfahren zum Schützen einer Glasoberfläche während der Herstellung, des Transports und der Lagerung vor Verschmutzungen aus der Umgebung, um den zum Bereitstellen einer sauberen Glasoberfläche erforderlichen Einsatz von Chemikalien zu minimieren oder gar ganz auszuschließen.
Neben Verschmutzungen durch die Umwelt/organische Materialien, erzeugen die Verfahren, die zum Schneiden und Schleifen von Glasoberflächen und Rändern verwendet werden, oftmals kleine Glassplitter (z. B. Splitter, die größer als 1 Mikrometer und nicht größer als etwa 100 Mikrometer sind). Manche dieser Teilchen haften irreversibel an die saubere Glasoberfläche an, so dass das Glas für die meisten Anwendungen unbrauchbar wird. Dies stellt ein besonders schweres Problem bei LCD-Glasoberflächen dar.
LCD-Glas kann durch einen Schmelzziehprozess hergestellt werden, der flache, glatte Glasoberflächen erzeugt, die auf die gewünschte Größe zugeschnitten oder geschliffen werden können. Manche der beim Schneideprozess erzeugten Glassplitter stammen von der Glasoberfläche selbst. Wenn die flache Oberfläche dieser Splitter mit der Oberfläche der Glasplatte in Kontakt kommt, entsteht eine große Kontaktfläche zwischen den Splittern und der Glasoberfläche, so dass sich eine starke Anhaftung ergibt. Wenn ein Wasserfilm zwischen diesen beiden Oberflächen kondensiert oder kondensiert hat, kann eine dauerhafte chemische Bindung entstehen, wobei die Anhaftung der Glassplitter an der Oberfläche in solchen Fällen irreversibel ist. Das Glas kann daher für LCD-Anwendungen nutzlos werden.
Ein bekanntes Verfahren zum Schützen von Glasscheiben und insbesondere LCD-Glasscheiben ist, einen Polymerfilm bzw. eine dünne Polymerschicht auf beide Hauptoberflächen des Glases aufzubringen, um das Glas während des Einkerbens, Brechens und Abschrägens zu schützen. Bei einem typischen Verfahren wird an einer Hauptoberfläche ein Polymerfilm mit einem Klebstoff angebracht und an der anderen Hauptoberfläche wird ein Film durch statische Aufladung angebracht. Der erste Film wird entfernt, nachdem die Endbearbeitung der Ränder der Scheibe beendet wurde (Schneiden oder Schleifen) und der zweite Film wird vor dem Endbearbeitungsprozess entfernt. Obwohl dieser mit Klebstoff versehene Film die Oberfläche vor Kratzern durch Arbeitsmittel schützt, verursacht er andere Probleme. Zum Beispiel kann der Polymerfilm Glassplitter einfangen, die während des Endbearbeitungsprozesses erzeugt wurden, was zu einer Ansammlung von Glassplittern und einem Verkratzen der Glasoberfläche, insbesondere in der Nähe der Ränder der Oberfläche führt. Ein weiteres Problem des mit Klebstoff versehenen Films ist, dass er Klebstoffreste an der Glasoberfläche zurücklassen kann. Es besteht daher der Bedarf nach einem Verfahren zum Schützen einer Glasoberfläche vor dem Ankleben von Splittern, das keine Beschichtungsrückstände auf der Glasoberfläche zurücklässt, und nach einem Verfahren zum vorübergehenden Schützen von Glasoberflächen, mittels welchem ein Glasartikel mit einer sauberen, beschichtungsfreien Oberfläche in einfacher Weise zur weiteren Verwendung erhalten werden kann.
Die Entfernbarkeit der zum vorübergehenden Schützen von LCD-Glas verwendeten Beschichtung stellt eine wesentliche Überlegung dar. Die Hersteller von Flüssigkristalldisplays verwenden LCD-Glas als Ausgangsmaterial für komplexe Herstellungsprozesse, die üblicherweise das Bilden von Halbleitereinrichtungen, z. B. Dünnfilmtransistoren, auf dem Glassubstrat beinhalten. Um solche Prozesse nicht zu beeinträchtigen, muss jegliche zum Schützen des LCD-Glases verwendete Beschichtung vor Beginn des LCD-Verarbeitungsprozesses leicht zu entfernen sein.
Es wäre daher wünschenswert, eine Beschichtung zu erhalten, die die folgenden Eigenschaften besitzt:

(1) die Beschichtung sollte so sein, dass sie leicht in den Gesamtprozess der Glasbildung, insbesondere gegen Ende der Glasbildung, integriert werden kann, so dass frisch gebildetes Glas im Wesentlichen unmittelbar nach seiner Herstellung geschützt ist; sie sollte umweltverträglich, leicht unter Verwenden herkömmlicher Techniken (z. B. Aufsprühen, Eintauchen, Untertauchen, Gießspiegel, usw.) über die Glasoberfläche verteilt werden können und wasserbeständig sein;
(2) die Beschichtung sollte das Glas vor dem Anhaften von Splitter, die während des Schneidens und/oder Schleifens der Glasscheibe entstehen, sowie vor der Anhaftung anderer Verunreinigungen, z. B. Partikel, mit denen das Glas während der Lagerung, des Transports vor seiner Verwendung in Kontakt kommen kann, schützen;
(3) die Beschichtung sollte ausreichend widerstandsfähig sein, um den Schutz nach Aussetzen gegen erhebliche Mengen an Wasser während des Schneide- und/oder Schleifprozesses weiter aufrecht zu erhalten;
(4) die Beschichtung sollte vor der finalen Verwendung des Glases, entweder im Wesentlichen oder vollständig, vom Glas entfernbar sein, um die Anzahl an Partikel, die auf der Glasoberfläche vorhanden sind, mit Reinigungsmitteln oder Nicht-Reinigungsmitteln zu minimieren; und
(5) die Beschichtung sollte nicht an Zwischenpapieren, die zwischen Glasscheiben in Glasstapeln haften, oder, wenn kein Zwischenpapier verwendet wurde, nicht an sich selbst haften, d. h. keine Blockbildung verursachen. In vorteilhafter Weise kann die Verwendung einer Beschichtung mit Kügelchen die Verwendung von Zwischenpapier unnötig machen.

Die hierin beschriebenen Verfahren erfüllen den seit langem bestehenden Bedarf des Standes der Technik.
Zusammenfassung
In einer Ausführungsform ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Glasartikels gerichtet, welches das Bilden einer Glasscheibe; das Schützen der Oberflächen der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheiben nach dem Bilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- oder Methacrylmaterialien, einschließlich Acrylsäure- und/oder Methacrylsäure-Copolymeren; das Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; das Einkerben des Glases und das Brechen des Glases entlang der Einkerbungen zum Bilden eines Glasrohlings; das Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und das Entfernen der Schutzbeschichtung von dem Glasartikel umfasst. Das Verfahren beinhaltet keine Läppungs- bzw. Feinschleif-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels. In einer weiteren Ausführungsform wird die Schutzbeschichtung als wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9, in der das Beschichtungsmaterial mit einer vorgegebenen Konzentration im Bereich von 1 Gew.-% bis zu 50 Gew.-%, abhängig von zum Beispiel der Löslichkeit des ausgewählten Beschichtungsmaterials, der Dicke der gewünschten Beschichtung, der Temperatur, bei der die Beschichtung aufgebracht wird, gelöst ist, auf das Glas aufgebracht. In einer noch weiteren Ausführungsform ist die Schutzbeschichtung ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylmaterialien, und wird als wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9, vorzugsweise als Lösung mit einem pH von ≥ 10, auf das Glas aufgebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird die Schutzbeschichtung nach dem Trocknen vom Glas entfernt, wobei eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 12 von wenigstens einem, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Reinigungsmittel, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid, einschließlich deren wässrigen Mischungen, bei einer Temperatur im Bereich von 40–100°C, bevorzugt 50–80°C, besonders bevorzugt 60–70°C, verwendet wird. Die zum Entfernen der Beschichtungen verwendeten Lösungen liegen auf Wasserbasis vor, wobei der Mechanismus des Lösens der Beschichtung durch Erhöhen der Dauer und der Temperatur des Schritts des Entfernens der Beschichtung sowie der Reinheit der Mischung der Lösung zum Entfernen der Beschichtung hinsichtlich dem Zuführen von frischer Lösung zum Glas, wenn die Beschichtung abgelöst und weggespült wird, beschleunigt wird. Die wässrige Beschichtungslösung könnte daher auf eine Glasoberfläche mit einem pH > 12 aufgebracht werden und sie könnte auch bei einem pH > 12 entfernt werden, vorausgesetzt, dass die Lösung, die zum Entfernen des Beschichtungsmaterials verwendet wird, eine saubere oder frische Lösung ist, die nur wenig oder gar kein Beschichtungsmaterial enthält (das heißt, dass die Lösung zum Entfernen relativ rein ist, was die Menge an darin enthaltenem Beschichtungsmaterial betrifft).
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zum Herstellen eines Glasartikels gerichtet, das das Bilden einer Glasscheibe; das Schützen der Oberfläche der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheibe nach dem Bilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- oder Methacrylmaterialien, einschließlich Acrylsäure- und Methacrylsäure-Copolymeren; das Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; das Einkerben des Glases und das Brechen des Glases entlang der Einkerbungen, um einen Formling oder Rohling des Artikels zu bilden; das weitere Verarbeiten des Artikelrohlings unter Verwenden eines oder mehrerer Schritte des Schleifens, Mahlens, Bohrens, um eine oder mehrere Öffnungen in dem Glas zu erzeugen; das Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und das Entfernen der Schutzbeschichtung von dem Glasartikel umfasst. Das Verfahren beinhaltet keine Läppungs- bzw. Feinschleif-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels. In einer weiteren Ausführungsform wird die Schutzbeschichtung als wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 auf das Glas aufgebracht. In einer weiteren Ausführungsform ist die Schutzbeschichtung ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Maethacrylmaterialien und wird als wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9, vorzugsweise mit einem pH von ≥ 10, auf das Glas aufgebracht. Die Schutzbeschichtung wird unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 12 von wenigstens einem, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Reinigungsmittel, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid, einschließlich deren wässrigen Mischungen, von dem Glas entfernt. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid, einschließlich der Mischungen derselben, werden auch dazu verwendet, bei Bedarf den pH der wässrigen Lösung des Acrylmaterials vor Aufbringen auf das Glas einzustellen.
Die Erfindung ist auch auf einen kleinen Glasartikel gerichtet, der aus geschnittenem/eingekerbten und ungeläpptem schmelzgezogenem Glas hergestellt wurde, das eine Dicke von mehr als 0,3 mm aufweist und wenigstens ein Merkmal besitzt, wobei dieses Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Öffnung durch die Oberfläche des Glases, einer Aushöhlung beliebiger Form auf der Oberfläche des Glases und einem „Schriftzug” auf einer Oberfläche des Glases. In einer Ausführungsform weist das Glas eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 0,7 mm auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Glas eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 0,7 mm auf.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 veranschaulicht schematisch das Eintauchen einer Glasscheibe in ein Beschichtungsbad und das Trocknen des beschichteten Glases in einem Ofen.
2 ist ein Diagramm, das die Viskosität gegenüber der Konzentration eines in einem Beschichtungsbad verwendeten Acrylbeschichtungsmaterials zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Viskosität gegenüber der Temperatur eines in einem Beschichtungsbad verwendeten Acrylbeschichtungsmaterials (Acrylkonzentration: 12%) veranschaulicht.
4 veranschaulicht schematisch das Beschichten einer Glasscheibe mit Walzen.
5 veranschaulicht schematisch die Verwendung einer Sprühkanone zum Aufsprühen der Beschichtung auf eine Glasscheibe.
6 zeigt eine Newfield-Aufnahme einer polierten Glasoberfläche.
7 zeigt eine Newfield-Aufnahme einer nicht-polierten Schmelzglasoberfläche gemäß der Erfindung.
8 zeigt für die polierte Glasoberfläche erhaltene AFM-Ergebnisse.
9 zeigt für eine nicht-polierte Schmelzglasoberfläche gemäß der Erfindung erhaltene AFM-Ergebnisse.
10 ist eine Aufnahme, die veranschaulicht, dass sich dickere Schichten bei einem Angriff mit 10%-iger HF-Lösung langsamer ablösen als dünnere Filme.
11 zeigt einen beschichteten Glasartikel mit der Schutzbeschichtung auf seiner Oberfläche unter 50-facher Vergrößerung in einem optischen Mikroskop.
Ausführliche Beschreibung
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Schutzbeschichtung zum Verringern der Herstellungskosten für die Endbearbeitung (d. h. Abkantung oder Einfassung, Bohrung, Läppung, Polierung) von schmelzgezogenem Glas, insbesondere Glas, das zur Verwendung in Display-Applikationen von mobilen oder nicht-mobilen Geräten, wie beispielsweise Handyabdeckungen und Touchscreens, vorgesehen ist. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Glas” irgendein Glas, das für Display-Applikationen verwendet werden kann und in einer bevorzugten Ausführungsform schmelzgezogenes und längsgezogenes Glas. Schmelzgezogenes Glas wird hierbei lediglich zur beispielhaften Veranschaulichung der Erfindung verwendet. Wie sie hierin auch verwendet werden, meinen die Begriffe „geschnitten” und „eingekerbt und gebrochen”, dass eine große Glasscheibe gebildet und mittels einer Säge oder eines Wasserstrahls [Schneiden] oder durch Kratzen der Oberfläche mit einem Werkzeug (zum Beispiel einem Werkzeug mit Diamant- oder Siliziumcarbid-Spitze) und anschließendem Auftrennen des eingekerbten Glases in kleinere Stücke [eingekerbt und gebrochen] oder durch Erwärmen mit einem Laser mit oder ohne Wärmeschock und Kühlen mit Luft oder Flüssigkeit und mit oder ohne Auslösen oder Starten der Einkerbung durch einen Kratzer zu kleineren Scheiben oder Glasrohlingen geformt wird.
Die herkömmliche Endbearbeitung von Glas, insbesondere für Display-Applikationen mobiler Geräte, erfordert das Einhalten strikter geometrischer Anforderungen für einen Herstellungsprozess mit hohem Durchsatz, bei dem mehrere Zehntausend Teile pro Tag hergestellt werden. Um diese Anforderungen an den Durchsatz zu erfüllen, sind für die Herstellung wichtige Maßnahmen bei der Handhabung offensichtlich, angefangen vom anfänglichen Einkerben/Brechen der Glasscheiben bis hin zum finalen Polieren der durchlässigen Oberfläche. Eine solche Handhabung sowie die einzelnen Prozessschritte verursachen Kratzer und Defekte, die die Endausbeuten signifikant beeinträchtigen. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass die derzeit im Stand der Technik bekannten Endbearbeitungstechniken zu kratzerbedingten Verlusten der Endprodukte im Bereich von 15–20% führen.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Schützen der Glasoberflächen während der Verarbeitung, stellt wesentliche Kosteneinsparungen bereit, indem die Oberflächen vor handhabungsbedingten Beschädigungen geschützt werden, schützt die Oberflächen vor Schäden, die während des Schleifens der Ränder und dem Bohren/Spanen von Löchern/Schlitzen entstehen, ermöglicht eine leichte Reinigbarkeit dahingehend, dass Glassplitter von der Oberfläche entfernt werden können, ohne Kratzer zu verursachen, besitzt die Fähigkeit, die Beschichtung bei Massenproduktionen aufzubringen und führt zu einer beschränkten bis zu gar keiner Nachbearbeitung der Ränder durch Läppen und Polieren. Der letzte Vorteil, das begrenzte oder wegfallende Nachbearbeiten der Ränder durch Lappen und Polieren, ist wichtig, weil zum einen dünneres Eingangsglas verwendet werden kann (und damit die Glaskosten bezüglich des Preises pro Quadratfuß verringert werden) und zum anderen teure Verarbeitungsschritte wegfallen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Materialien, die einen hohen pH besitzen und in Wasser löslich sind (zum Beispiel Acryl- und Acrylsäure-Copolymere, zum Beispiel Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Methacrylat- und Methacrylsäure-Copolymer, cellulosehaltige Beschichtungen, wasserlösliche Polyesterbeschichtungen und andere wasserlösliche Materialien, die im Stand der Technik bekannt sind und mit einem wasserbasierten, nicht-abrasiven Reinigungsverfahren entfernt werden können), um Oberflächen von schmelzgezogenem Glas während den Verarbeitungsschritten der Auftrennung und des Sparens, die zum Herstellen einzelner Teile für Display-Applikationen für mobile und nicht-mobile Geräte, einschließlich, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, transparente Schutzüberzüge und Touch Screens, verwendet werden, zu schützen. Acrylmaterialien werden bevorzugt. Die Materialien sollten unlöslich oder nur schwer löslich in Wasser bei neutralem pH, jedoch zu wenigstens 20 Gew.-% bei einem pH von ≥ 9 löslich sein. Nachdem das Material auf der Glasoberfläche ausgehärtet wurde (getrocknet, verbacken, mit Infrarot erwärmt, mit Mikrowellen erwärmt, usw.), sollte es daneben unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 12 entfernbar sein, wie es hierin beschrieben ist. Die ausgehärtete Beschichtung kann auch unter Verwendung einer basischen Reinigungsmittellösung (oder einer anderen Lösung, wie sie hierin beschrieben ist) mit einem pH von > 9–10 entfernt werden, bei solchen Lösungen wird das Polymer jedoch nur langsam gelöst und es dauert daher länger, das Polymer zu entfernen. Aufgrund der günstigeren Geschwindigkeit, das Polymer zu entfernen, sind daher Lösungen mit einem pH von ≥ 12 bevorzugt. Die Geschwindigkeit und Vollständigkeit des Entfernens werden auch durch die Reinheit der Spüllösung im Hinblick auf ein kontinuierliches Zuführen einer frischen Reinigungsmittel- (oder anders bezeichneten) Lösung zur Glasoberfläche und ein Wegspülen der gelösten Beschichtung, beeinflusst.
Idealerweise beginnt die Verwendung des Beschichtungsmaterials mit dem Beschichten des scheibenförmigen Glases vor dem Einkerben/Brechen. Während des Einkerbungs-Brechungsschritts oder -prozesses werden die beschichteten Oberflächen vor Kratzern geschützt, die sich üblicherweise durch die Handhabung ergeben. Während des nachfolgenden Schleifens der Ränder und (gegebenenfalls) dem (den) Schritt(en) des Rohrens/Spanens von Löchern/Schlitzen schützt die Beschichtung die Oberflächen vor Beschädigungen, die sich üblicherweise aus dem Aufnehmen von Spänen und Ablagerungen ergeben. Als Folge dieser Durchführungsvorteile, die sich aus der Verwendung der Beschichtung ergeben, können nachfolgende Läppungs- und Polierschritte verringert, wenn nicht gar ganz weggelassen werden. Daneben wird die Oberflächenbeschichtung dazu verwendet, die Oberflächen von Teilen während des Stapelns, wie es beispielsweise bei kostengünstigen Prozessen zum Schleifen/Polieren von Rändern verwendet wird, bei denen die Ränder mehrerer Glasteile gleichzeitig geschliffen und/oder poliert werden, zu schützen.
Durch Verwenden einer schützenden Polymerbeschichtung auf dem Glas vor seiner Verarbeitung zur Herstellung eines einzelnen Displays und/oder Deckglases ergeben sich wesentliche Kosteneinsparungen aus:

(1) einer Verringerung der Produktionsverluste durch Kratzer und Defekte auf den Oberflächen,
(2) dem Weglassen von Prozessschritten, wie beispielsweise Läppen und Polieren, und
(3) der Verwendung von dünnerem Eingangsglas, was geringere Kosten pro Quadratfuß ergibt.

Die Schutzbeschichtung kann in großem Maßstab für entweder große Scheiben oder einzelne Teile mittels zum Beispiel Eintauchen, Aufsprühen oder Rotationsbeschichtung aufgebracht werden. Die Beschichtung ist, wiederum in großem Umfang, in Wasser mit einem hohen pH löslich, so dass die Entfernung erleichtert wird. Die Beschichtung, der Beschichtungsprozess, der Entfernungsprozess und der Abfall sind nicht-toxisch und umweltfreundlich. Die Dicke der Beschichtung kann eine beliebige Dicke sein, die für die angestrebte Weiterverarbeitung gewünscht ist, und sie kann in einem einzigen Schritt oder in mehreren Schritten aufgebracht werden. Für die meisten Anwendungen liegt die Dicke in einem Bereich von 1 bis 10 μm. Wenn ein Glasartikel oder eine Glasscheibe zu einem Kunden transportiert werden müssen, können dickere Beschichtungen, 5 bis 20 μm, aufgebracht werden, um so den Schutz und die Dämpfung des Glases während des Transports zu unterstützen. Allgemein ist, wenn dickere Beschichtungen aufgebracht werden sollen, die Verwendung von zwei oder mehr Beschichtungsschritten (zum Beispiel Eintauchen, Auftragung mit einer Walze oder Aufsprühen) bevorzugt, um eine gleichmäßigere Beschichtung auf der Oberfläche des Glases sicherzustellen.
1 veranschaulicht einen Eintauchprozess zum Beschichten einer Glasscheibe 10, die entweder eine große Scheibe, die anschließend auf die gewünschte Größe zugeschnitten wird, oder eine Scheibe, die bereits auf die gewünschte Größe zugeschnitten wurde, sein kann. Die Scheibe wurde an ihrem oberen Rand gehalten und in ein Bad 12 eingetaucht, dass die Schutzbeschichtung enthält. Nach dem Beschichten wird die Scheibe in einen Tunnelofen 14 eingebracht, wo sie bei einer Temperatur im Bereich von 25–200°C, vorzugsweise im Bereich von 50–160°C, für eine Dauer von 10–30 Minuten, vorzugsweise 10–20 Minuten, getrocknet wird, um eine Glasscheibe mit Schutzbeschichtung 16 zu erzeugen.
4 veranschaulicht ein Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung auf eine Glasscheibe 20, wobei Walzen 22 (die sich kontinuierlich im und aus dem Beschichtungsbad 24 heraus drehen) an einer Glasscheibe verwendet werden, wenn die Glasscheibe 20 von unten her tiefgezogen wird 21 (bottom of the draw, „BOD”), Nachdem die Beschichtung aufgebracht wurde, passiert die Scheibe einen Ofen 26, der die Beschichtung auf dem Glas trocknet. Die Glasscheibe wird dann eingeritzt und (mit dem Bezugszeichen 28 angegeben) in Glasartikel mit einer gewünschten Größe für die Applikation, für die sie verwendet werden sollen, abgetrennt; zum Beispiel ein Display und/oder ein Touch Screen für ein Telefon, einen Bankautomaten, einen Musikspieler oder ein anderes Gerät. Die einzelnen Glasartikel werden dann in weiteren Schritten weiterverarbeitet, um den finalen, fertig bearbeiteten Artikel bereitzustellen. Solche weiteren Schritte schließen Schleifen, Mahlen und Bohren zum Erzeugen von gewünschten Öffnungen in dem Glas und/oder ein Endbearbeiten der Ränder des Glases ein.
5 veranschaulicht einen Prozess, bei dem die Beschichtung mittels einer Sprühkanone 23 auf eine Glasscheibe 20 (die von BOD 21 kommt) aufgebracht wird. Nachdem die Beschichtung auf das Glas aufgebracht wurde, wird sie in einem Ofen 26 getrocknet, dann wird das Glas geritzt und (mit dem Bezugszeichen 28 angegeben) in Glasartikel mit einer gewünschten Größe für die Applikation, für die sie verwendet werden sollen, zum Beispiel ein Display und/oder einen Touch Screen für ein Telefon, einen Bankautomaten, einen Musikspieler oder ein anderes Gerät, aufgetrennt. Die einzelnen Glasartikel werden dann in weiteren Schritten verarbeitet, um den finalen, fertig bearbeiteten Artikel bereitzustellen. Solche weiteren Schritte schließen Schleifen, Mahlen und Bohren, um eine gewünschte Öffnung in dem Glas zu erzeugen, und/oder das Endbearbeiten der Ränder des Glases ein.
Die Glasartikel können auch unter Verwenden von Rotationsbeschichtungsverfahren („Spin Coating”) beschichtet werden. Bei dem Rotationsbeschichtungsprozess wird ein Glasartikel auf einer rotierenden Scheibe angeordnet, die Beschichtungslösung wird auf die Mitte des Stücks aufgebracht und das Stück rotiert (gedreht), um die Beschichtung von der Mitte aus zu den Rändern zu bringen, so dass der Artikel beschichtet wird. Während der Artikel gedreht wird, kann weitere Beschichtungslösung aufgebracht werden. Wenn der Artikel beschichtet wurde, wird er in einem Ofen getrocknet oder er kann, zum Beispiel durch Verwendung von Wärme (wie beispielsweise Wärme von einem Heizlüfter oder einem Heißluftgebläse) oder Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung, auf der Scheibe getrocknet werden. Wenn die Dicke der Polymerschicht auf dem Glas nach dem Trocknen nicht ausreichend dick ist, kann der Artikel in einem zweiten Beschichtungsschritt erneut beschichtet werden. Die Rotationsbeschichtung ist besonders für kreisförmige oder ovale Artikel oder Glasscheiben geeignet, während die Eintauch- und Aufsprühprozesse für verschiedene Formen des Glases, wie beispielsweise große ovale, rechteckige, quadratische, hexagonale, dreieckige oder andere Formen verschiedener Größe, geeigneter sind.
2 zeigt ein Diagramm, das die Viskosität gegenüber der Konzentration einer typischen Beschichtung aus wasserlöslichem Acryl, die zum Ausführen der Erfindung verwendet wurde, veranschaulicht. Die Konzentration des Acrylpolymers liegt in einem Bereich von 3–25% und die Viskosität der resultierenden Lösungen liegt in einem Bereich von 4–300 Poise (1 P = 0,1 Pa·s). Die Viskosität kann sich in Abhängigkeit von dem genauen Polymermaterial, das verwendet wird, ändern. Materialien mit einer hohen Viskosität können ebenso verwendet werden, jedoch werden Materialien mit einer Viskosität von kleiner als 500 Poise bei einer Konzentration im Bereich von 3–25% bevorzugt. 3 ist ein Diagramm, das die Viskosität gegenüber der Temperatur für eine Konzentration an Acrylpolymer in Wasser von 12 Gew.-% veranschaulicht. Der Temperaturbereich in 6 beträgt 15–40°C. Bei den in 3 gezeigten Datenpunkten (schwarze Kreise) liegt die Viskosität in einem Bereich von 7,4 bis 6,0, wobei die Viskosität mit zunehmender Temperatur abnimmt. Die abgebildeten Daten geben die Temperatur und die Viskosität für jeden Datenpunkt an; zum beispiel meint „19,0, 7,4”, dass die Temperatur 19°C und die Viskosität 7,4 Poise betrugen.

Die nachstehend angegebenen Tabellen 1 und 2 geben die Dicke der ausgehärteten (im Ofen getrockneten) Polymerschicht an, nachdem sie mit einer einfachen oder mit einer doppelten Dicke mittels eines Tauchbeschichtungsverfahrens auf das Glas aufgebracht wurden. Es wurden Konzentrationen der Acrylmaterialien von 3%, 6%, 9% und 12% verwendet und die Dicke wurde in Mikrometern („μm”) gemessen. Tabelle 1. Einfache Dicke, Acrylpolymer

Aushärtung		Acrylkonzentrationen, Gew.-%, wässrige Lösung
Temperatur, °C	Dauer, min	12%	9%	6%	3%
160	12	2,4 μm	1 μm	1,2 μm	0,4 μm
180	15	1,5 μm	0,95 μm	--	--
200	20	2,0 μm	1,3 μm	--	--
220	20	1,4 μm	1,3 μm	--	--
250	20	0,4 μm	0,3 μm	--	--

Tabelle 2. Doppelte Dicke, Acrylpolymer

Aushärtung		Acrylkonzentrationen, Gew.-%, wässrige Lösung
Temperatur, °C	Dauer, min	12%	9%
160	12	5,5 μm	--
160	15	5,2 μm	3,8 μm
160	20	5,0 μm	3,0 μm
180	15	5,0 μm	2,8 μm
220	15	2,0 μm	--

Herkömmliche Glasherstellungsprozesse erfordern eine besondere Sorgfalt dabei, die Glasoberflächen vor Kratzern und Defekten zu schützen, die während der wichtigen nachgeschalteten Verarbeitung erzeugt werden müssen (das heißt in den Schritten, die nach der Bildung der Glasscheiben erfolgen .-- zum Beispiel während des Schleifens, des Mahlens, des Rohrens, usw.). Wenn Ablagerungen auf dem Glas vorhanden sind, müssen diese entfernt werden, um ein Zerkratzen durch Eindrücken derselben oder einen Schleifkontakt während der nachgeschalteten Verarbeitung zu verhindern. Wenn sie nicht entfernt werden oder nicht entfernt werden können, wird wahrscheinlich oder sogar voraussichtlich ein Teil bei der Endabnahme zurückgewiesen werden. Im Gegensatz dazu kann eine schützende Laminierung oder eine Deckfolie Oberflächen vor Beschädigungen, die durch Verunreinigungen mit Partikeln/Ablagerungen und Reibung/Abrieb/Kratzer/Eindrücken auf der Oberfläche entstehen, während der nachgeschalteten Bearbeitung schützen. Für diese Art von Schutzfilm muss der Film die Oberfläche während der Verarbeitung ausreichend schützen und nach Vollendung der Verarbeitung entfernbar sein. Als Folge davon ist die Klebefestigkeit, neben anderen Merkmalen (zum Beispiel der Leichtigkeit des Entfernens ohne Zurücklassen von Rückständen), entscheidend.
Obwohl Klebstofffilme, die als Schichststoffverbund (Laminat) aufgebracht werden, verschiedene Grade an Klebstofffestigkeit und Leistungsvermögen während der Verarbeitungsschritte einschließlich dem Schleifen/Bohren/Mahlen bieten, wurde festgestellt, dass sie nicht vollständig zufrieden stellend sind, da sich der Laminatfilm am Arbeitsplatz abschälen oder entfernt werden kann, wie beispielsweise dann, wenn das Bohren eines Lochs oder das Schleifen/Mahlen eines Randes erforderlich ist. Obwohl sich manche kommerziell erhältlichen Laminierungsmaterialien als nützlich für zum Beispiel das Einfassen von großen Scheiben herausgestellt haben, wurde festgestellt, dass ihre Anwendbarkeit beschränkt ist. Zum Beispiel bietet ein kommerziell erhältliches Laminierungsmaterial (Material 1) beschränkte Klebstoffeigenschaften, zeigt einen gewissen Grad an akzeptabler Abschälung von der Oberfläche während des Einfassens und ist leicht vom Kunden zu entfernen, wenn das Endprodukt an ihn versendet wurde. Ein zweites kommerziell erhältliches Laminierungsmaterial (Material 2) bietet ein sehr gutes Klebstoffvermögen und ist für den Einfassungsprozess akzeptabel, ist jedoch unerwünscht schwer vom Kunden zu entfernen. Keines der Laminate ist jedoch ausreichend geeignet für Spanprozesse zum Bilden von Löchern oder Schlitzen in der Oberfläche des finalen Teils. Aufgrund seiner geringen Klebstoffeigenschaften schält sich das Material 1 zum Beispiel ab, wenn ein Werkzeug dieses durchdringt und Ablagerungen aus dem Laminierungsmaterial werden in das Werkzeugstück eingeschlossen und verringern dessen Wirksamkeit. Die vorliegende Erfindung bietet ein Herstellungsverfahren zum Schützen von Glasoberflächen während der Bearbeitung und schließt handhabungsbedingte Kratzer, zum beispiel aufgrund eines Glas-Glas-Kontakts, und ebenso durch eine Halterung, üblicherweise in direktem Kontakt mit dem Glas, bedingte Beschädigungen aus.
Die Verwendung des Verfahrens der Erfindung führt auch zu signifikanten Kosteneinsparungen aufgrund:

(1) eines Schutzes vor handhabungsbedingten und durch den Prozess hervorgerufenen Kratzern in der Oberfläche, so dass die Produktionsverluste aufgrund von Kratzern verringert sind, wobei die Verluste in einem Bereich von 15–20% liegen.
(2) des Weglassens von Prozessschritten, wie beispielsweise Läppen und Polieren, die sich, wenn die Beschichtung der Erfindung verwendet wird, aufgrund des durch die Beschichtung bereitgestellten, vorteilhaften Schutzes der Oberfläche als unnötig herausgestellt haben, um Beschädigungen an der Oberfläche nach dem Schleifen der Ränder, dem Bohren von Löchern und dem Mahlen von Schlitzen zu entfernen.
(3) des Ermöglichens der Verwendung einer verringerten Dicke des Eingangsglases, das heißt eines dünneren Glases, und damit verringerter Glaskosten, da kein Bedarf mehr nach Läppen/Polieren und dem Entfernen einer überschüssigen Glasdicke, die erforderlich ist, um diese Prozessschritte zu ermöglichen, besteht.

Die Anforderungen an das Beschichtungsmaterial für ein wasserlösliches Acryl- oder Methacrylatbeschichtungsmaterial, wobei das Acryl- oder Methacrylatmaterial bei einem pH von ≥ 9 löslich ist, sind, dass es bei einer Temperatur von unterhalb von 200°C, bevorzugt unterhalb von 160°C, durch Wärme ausgehärtet werden kann, um eine harte Schutzschicht mit einer Dicke im Bereich von 1–15 Mikrometern (μm), vorzugsweise 2–10 Mikrometern, zu erzeugen. Daneben sollte das Beschichtungsmaterial in Öl, Wasser mit einem neutralen pH (das heißt, pH ~ 7) und in einer leicht alkalischen wässrigen Reinigungsmittellösung mit einem pH von bis zu annähernd pH 9 unlöslich sein. Ferner sollte der Polymerfilm nach dem Trocknen unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 10 entfernbar sein. Ohne darauf beschränkt zu sein ist ein Beispiel für ein geeignetes Acrylmaterial das Produkt mit dem Produkt-Code MP-4983R von Michelman, Inc. (Cincinnati, Ohio), das mittels Eintauchen, Aufsprühen oder Rotationsbeschichtung auf die Glasoberfläche aufgebracht werden kann und das keinen chemischen Abfallstrom erzeugt; das heißt, dass die Beschichtung und alle Lösungsmittel zum Aufbringen/Entfernen über die Abflusskanäle der sanitären Einrichtungen entsorgt werden können.
Die Erfindung besteht aus drei Hauptteilen:

(1) den Beschichtungsmaterialien.
(2) dem Verfahren zum Aufbringen und Entfernen der Acrylmaterialien auf die bzw. von der Glasoberfläche off-line oder online beim Tiefziehen (BOD).
(3) Anwendungen der Schutzbeschichtung.

Beschichtungsmaterialien:
Es gibt viele Materialien, die als Schutzbeschichtung erhältlich sind. Die geläufigsten sind:

A. Acryl- und Acrylsäure-Copolymermaterialien; zum Beispiel das vorstehend angegebene Material MP4983R-PL von Michelman. Dieses kostengünstige Material kann durch Eintauchen mit einer Konzentration von 3–25% auf das Glas aufgebracht und anschließend bei Temperaturen im Bereich von 25–250°C durch Wärme ausgehärtet werden. Die Beschichtung kann leicht durch ein Lösungsmittel mit einem hohen pH, zum Beispiel den Reinigungsmitteln SEMICLEAN^TM und Conrad 70^TM (erhältlich von Decon Labs, Inc., Bryn Mawr, Pennsylvania) bei 40–100°C, vorzugsweise 50–80°C, entfernt werden. Die Temperatur wird von dem zum Entfernen der Beschichtung verwendeten Material abhängen.
B. Auf Lösungsmitteln basierte, stark fluorierte, funktionalisierte Perfluorpolyether (PFPE) mit Viskositäten wie Flüssigkeiten. Diese Materialien können zu harten, hochbeständigen Elastomeren ausgehärtet werden, die die bemerkenswerte chemische Beständigkeit von Fluorpolymeren, wie beispielsweise Teflon, zeigen. Diese Materialien können mit einer Vielzahl von organischen Lösungsmitteln entfernt werden; zum Beispiel Aceton und Methylethylketon.
C. Kommerziell erhältliche Farben. Die meisten Farben können mittels Wärme bei 25–100°C ausgehärtet werden. Die ausgehärtete Farbe kann mit einem organischen Lösungsmittel (zum Beispiel Aceton) oder durch Kochen in heißem Wasser, um die Beschichtung aufzuquellen, so dass diese hinterher leicht abgezogen werden kann, entfernt werden.

Zum Schutz des fertig bearbeiteten Glases muss die Beschichtung eine gute Anhaftung an Glas aufweisen, um den Drücken eines Wasserstrahls zu widerstehen, der zum Abkühlen von Werkzeugen und zum Entfernen von Ablagerungen von der Fläche zwischen Teil und Werkzeug während der Prozessschritte des Radschleifens und der CNC-Bearbeitung eingesetzt wird. Die Beschichtung sollte auch ausreichend spröde sein, um ein Verkleben mit den Werkzeugen für die Endbearbeitung zu verhindern. Acryle, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere und Methacrylate sind solche Materialien; und bei diesen Materialien nimmt das Beschichtungsmodul mit zunehmender Temperatur der Aushärtung zu. Ferner wurde festgestellt, dass die Beschichtung aus Acryl/Ethylen-Acrylsäure-Copolymer den folgenden Prozessablauf überstand und dabei intakt blieb:

1. Einritzen des Glases und Brechen des Glases auf die eingeritzte Größe.
2. CNC-Bearbeitung, um komplizierte Formen mit einem Loch und/oder einem Schlitz zu bilden.
3. Stapeln einer Vielzahl von Glasartikeln oder -scheiben zum Polieren der Ränder und Löcher.

Nachdem die Glasartikel oder die Glasscheibe die obigen Prozesse durchlaufen hatten, wurde die Acrylbeschichtung durch 10-minütiges Eintauchen des Artikels oder der Scheibe in eine 5%-ige wässrige Lösung von SEMICLEAN-Reinigungsmittel in deionisiertem Wasser bei 70°C entfernt. Es wurden keine Kratzer auf den Glasoberflächen festgestellt und die Oberflächen waren sauber und zeigten keine Ablagerungen oder andere Materialien.
Prozess zum Aufbringen/Entfernen von Acrylmaterialien auf eine Glasoberfläche entweder off-line oder online beim Tiefziehen (BOD):
Das Aufbringen von Acrylbeschichtungen erfordert einen Schritt des Aufbringens der Beschichtung und einen Schritt des Verbackens oder Trocknens nach dem Aufbringen. Es gibt verschiedene Verfahren, die zum Aufbringen einer Acrylbeschichtung auf eine Glasscheibe beim Tiefziehen geeignet sind. Diese sind Eintauchen, Walzenbeschichtung und Sprühbeschichtung, die jeweils einen Schritt des Trocknens/Verbackens nach dem Aufbringen der Acrylbeschichtung beim BOD beinhalten.
Eintauchen + Verbacken

(1) Das zugeschnittene Glas durchläuft ein Lösungsmittelbad, das mit einem Lösungsmittel für die Schutzbeschichtung gefüllt ist. Dann durchläuft das beschichtete Glas einen Tunnelofen zum Verbacken. Siehe 1.
(2) Die Dicke der Beschichtung wird über die Viskosität des Lösungsmittels und die Geschwindigkeit des Ziehens des Glases gesteuert. Die Temperatur des Verbackens im Ofen und die Dauer bestimmen die Härte und die Anhaftung der Beschichtung. Typische Parameter beim Eintauchen in Acryl sind in 2 und in Tabelle 1 und 2 angegeben.
(3) Die Anhaftung der Beschichtung an Glas ist empfindlich gegenüber dem Beschichtungsprozess. Die Anhaftung wurde durch Eintauchen von Glas in eine 10%-ige HF-Lösung getestet, um zu bestimmen, wie gut die Acrylbeschichtung die Endbearbeitung des Glases unter Verwenden eines Wasserstrahls überstehen wird. Die Proben wurden unter Verwenden von 3%-, 6%-, 9%- und 12-igen, wässrigen Lösungen beschichtet, 12 Minuten lang bei 60°C verbacken und dann 30 Sekunden lang mit 10%-iger HF behandelt. Obwohl die Polymerbeschichtung nicht gegen einen Angriff mit 10%-iger HF schützt, nahm die Geschwindigkeit, mit der der Polymerfilm angegriffen und vom Glas abgeschält wurde, mit zunehmender Dicke der Polymerbeschichtung ab.

Walzenbeschichtung

(1) Eine Beschichtung unter Verwenden von Walzen ist eine weitere Möglichkeit, Glasoberflächen zu schützen.
(2) Das schutzbeschichtete Glas wird dann auf die gewünschte Stück-/Artikelgröße zugeschnitten und ist dann bereit zum Transport und/oder einer weiteren Verarbeitung, wie beispielsweise zum Schleifen, Mahlen und/oder dem Bohren von Löchern/Schlitzen.
(3) Siehe 4 zur Veranschaulichung einer Walzenbeschichtung.

Aufsprühen + Trocknen

(1) Durch Aufsprühen des Lösungsmittels für die Beschichtung und anschließendem Verbacken in der kontinuierlichen Produktionslinie einer Glasscheibe mit BOD erhält die Glasscheibe ihren Schutz unmittelbar nach ihrer Herstellung.
(2) Das schutzbeschichtete Glas wird dann auf die gewünschte Stück-/Artikelgröße zugeschnitten und ist dann bereit zum Transport und/oder einer weiteren Verarbeitung, wie beispielsweise zum Schleifen, Mahlen und/oder dem Bohren von Löchern/Schlitzen.
(3) Siehe 5 zur Veranschaulichung einer Beschichtung mittels Aufsprühen.

Schutzbeschichtung beim Spanen von Glas

Durch Verwenden der vorstehend angegebenen Schutzbeschichtung nach dem Bilden von Glasartikeln mit der gewünschten Größe wurden die Artikel mittels CNC(computer numerical control, computerisierte numerische Steuerung)-Formung, Präzisionsschleifen, Randabschrägung und Bohrung von Löchern und Schlitzen mittels eines Fräsers endbearbeitet. Ein beschichteter Glasartikel mit der Schutzbeschichtung auf seiner Oberfläche wurde in 50-facher Vergrößerung unter einem optischen Mikroskop betrachtet, wie in 11 veranschaulicht ist. 10 zeigt, dass die Beschichtung die vorstehend angegebenen Prozessschritte überstand. In 10 bezeichnet das Bezugszeichen 110 einen schwarzen Bereich, der von außerhalb des Glases aufgenommen wurde, und der Bereich 120 stellt den geschützten Glasbereich dar (die Schutzbeschichtung des Glases ist auf einer Farbaufnahme sichtbar, jedoch nicht in einer Graustufen- oder Schwarz-/Weißaufnahme). Ebenfalls ist ein sehr kleiner Bereich nicht-beschichteten Glases (von der CNC-Bearbeitung) um den Rand des Artikels herum sichtbar. Zwischen den Bereichen 110 und 120 ist zu sehen, wie die Schutzbeschichtung das Glas während der Bearbeitung schützte. In der Farbaufnahme zeigt die blaue Farbe den Beschichtungsfilm und der glänzende Rand außerhalb des blauen Films entspricht der Aufnahme des Glasrandes. Die Aufnahme außerhalb des Glasrandes wird von der Längsseite aus gesehen schrittweise zu einer defokussierten Aufnahme. Die „kreisförmigen” Punkte auf der Oberfläche der Beschichtung sind Kühlmitteltropfen (das Kühlmittel wird dazu verwendet ein Erwärmen des Glases zu verhindern), die während der CNC-Bearbeitung erzeugt werden und mit der Schutzbeschichtung oder dem Prozess des Schutzbeschichtens nichts zu tun haben. Wenn die Verarbeitung des Glasartikels beendet war, wurde die Beschichtung unter Verwenden von zum Beispiel 5%-igem wässrigem SEMICLEAN-Reinigungsmittel, pH > 12, bei 70°C in 10 Minuten entfernt. Die reine Schmelzoberfläche des Glases war gut erhalten und wies keine Kratzer auf. 5. Beispiel: Materialien und Verfahren zum Aufbringen/Entfernen:

Material:	MP-4983R von Michelman, Inc.
Verfahren des Aufbringens:	Eintauchen in 6–9%-iges Acrylmaterial in Wasser
Dicke der Beschichtung:	2 Mikrometer
Zweites Beschichten:	falls gewünscht, wiederholen des Eintauchens, um die Dicke der Beschichtung weiter zu erhöhen.
Aushärten durch Wärme:	Aushärten bei 160°C, um die Verarbeitbarkeit ohne die Gefahr einer Delaminierung zu erhöhen
Verfahren des Entfernens:	4%-iges SemiClean KG-Reinigungsmittel, pH > 12, bei 71°C, 15 Minuten lang; oder normale („1 N”) KOH- (pH = 12) Lösung bei 71°C, 15 Minuten lang

Die Erfindung stellt die folgenden Vorteil bereit, die jeweils mit Kosteneinsparungen verbunden sind und daher die Herstellungskosten verringern.
Schutz vor handhabungs- und prozessbedingten Kratzern und Beschädigungen an der Oberfläche

(1) Die Beschichtung bietet einen Schutz vor handhabungsbedingten Beschädigungen während des Einkerbens/Brechens/Lagerns bei Glas-Glas-Kontakt sowie einen Schutz während Prozessen des Schleifens/Bohrens/Mahlens. Insbesondere verhindert die Beschichtung Beschädigungen des Glases durch Ablagerungen und Halterungen, die während der Verarbeitung mit dem Glas in Kontakt kommen.
(2) Als Folge davon werden die Verluste der Prozessausbeuten minimiert, so dass möglichst viel der 15–20% der derzeit während der Endbearbeitung verlorenen auserwählten Gegenstände (Stücke oder Artikel, die nach dem Schleifen/Bohren/Mahlen ausgewählt werden) eingespart werden.

Wegfallen von Prozessschritten

(1) Durch Schützen der Glasoberflächen vor Kratzern und Beschädigungen können die Schritte des Läppens und Polierens minimiert, wenn nicht gar ganz weggelassen werden.
(2) Aufgrund der weniger häufigen und nur leichten Beschädigungen muss weniger (wenn überhaupt) Material von der Oberfläche zur Vorbereitung des Polierens (falls erforderlich) geläppt werden.
(3) Durch Minimieren/Weglassen dieser Läppungs- und Polierschritte können wesentliche Kosteneinsparungen hinsichtlich Investitionen in die Ausstattung und die Anlagen sowie bezüglich der Produktionsverluste aus diesen Prozessen (z. B. Brechen eines Teils während des Läppens/Polierens) erreicht werden.

Verringerte Dicke des Eingangsglases

(1) Durch Wegfallen/Minimieren des Bedarfs nach Läppen und Polieren kann ein Eingangsglas mit dünnerer Dicke verwendet werden. Während dieser Prozesse wird Glas von den Artikeln entfernt. Die Möglichkeit, dünneres Glas zu verwenden, verringert die Kosten für die Artikel, da neben dem Wegfall der Kosten für die Läppungs-/Polierschritte weniger Glas eingesetzt wird.
(2) Erhebliche Kosteneinsparungen können sich ergeben, wenn ein dünneres Glas als Ausgangsmaterial verwendet wird, da der Schmelzprozess eine bestimmte Förderrate beim Ziehen hat, was bedeutet, dass dünneres Glas günstiger ist, um eine schnellere Ziehgeschwindigkeit und einen höheren Durchsatz des gezogenen Glases zu ermöglichen.

Leichte Herstellung
Die hohe Oberflächenqualität des Schmelzglases kann nun für das Produkt verwendet werden, das eine RMS-Rauigkeit (bei einem AFM [atomic/scanning force microscope, Rasterkraftmikroskop] von 0,2 nm mit kleiner als 0,5 nm tiefen Kratzern und Rillen mit hoher Ortsfrequenz gegenüber poliertem Glas, das üblicherweise eine RMS-Rauigkeit von ~ 0,5 nm und > 0,2 nm tiefe Kratzer und Rillen mit hoher Ortsfrequenz zeigt, liefert.
Die Erfindung ist auch auf einen kleinen Glasartikel gerichtet, der aus geschnittenen/eingekerbtem und ungeläpptem schmelzgezogenem Glas hergestellt ist, das eine Dicke von mehr als 0,3 mm besitzt und wenigstens ein Merkmal aufweist, wobei das Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Öffnung durch die Oberfläche des Glases, einer Aushöhlung beliebiger Form auf der Oberfläche des Glases und einem „Schriftzug” auf einer Oberfläche des Glases. Die Dicke des Glases liegt üblicherweise in einem Bereich von 0,3–0,7 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,3–0,5 mm. Der Begriff „Schriftzug” bezeichnet nicht nur Schrift, in Block- oder einer anderen Form der Buchstaben, sondern auch Symbole, Logos und andere Elemente, die auf die Oberfläche des Glases geschrieben sind, jedoch nicht durch das Glas durchgehen, um eine Öffnung durch das Glas zu bilden wie ein Loch oder ein Schlitz. Eine Aushöhlung bezeichnet eine Vertiefung in einer Oberfläche des Glases, die nicht vollständig durch das Glas geht, um eine Öffnung zu bilden, und die zum Beispiel zum Aufnehmen eines Gegenstands, wie beispielsweise eines Wärme- oder Drucksensors, zum beispiel eines Wärme- oder Drucksensors vom Finger einer Person, verwendet werden kann. Der Artikel weist eine AFM-Oberflächenrauigkeit von ≤ 0,4 nm mit kleiner als 0,5 nm tiefen Kratzern und Rillen mit hoher Ortsfrequenz auf. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt die AFM-Oberflächenrauigkeit ≤ 0,2 nm. Der Glasartikel kann in zahlreichen Geräten verwendet werden; zum Beispiel in Musikspielern, Lesegeräten für elektronische Bücher, persönlichen Schreibtischassistenten (oder PDA), kleinen Laptops oder Notebook-Computern, Handys, GPS-Geräten und anderen elektronischen Geräten.
6 und 7 zeigen entsprechend eine Newfield-Aufnahme (Scangröße 120 × 180 μm) einer polierten Glasoberfläche und einer nicht-polierten Schmelzglasoberfläche gemäß der Erfindung. 8 und 9 zeigen entsprechend AFM-Ergebnisse für eine polierte Glasoberfläche und eine nicht-polierte Schmelzglasoberfläche gemäß der Erfindung. Tabelle 3 fasst die Ergebnisse der Newfield- und AFM-Aufnahmen zusammen. Tabelle 3

Rauigkeit (nm rms)

Technik Scangröße Schmelzglas poliert

Newfield 120 × 180 μm 0,25 1,40

AFM 20 × 20 μm 0,38 1,44
An den hierin beschriebenen Materialien, Verfahren und Artikeln können verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden. Weitere Aspekte bezüglich der hierin beschriebenen Materialien, Verfahren und Artikel werden aus dem Studium der Beschreibung und der praktischen Verwendung der hierin offenbarten Materialien, Verfahren und Artikel ersichtlich. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich als beispielhaft angesehen werden.
Zusammenfassung
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zum Schützen einer Glasoberfläche während des Transports und/oder während der Verarbeitung gerichtet, wobei eine wässrige Lösung eines Acrylmaterials zum schützenden Beschichten der Oberfläche der Glasscheibe verwendet wird. Die Acryl-Schutzbeschichtung wird durch Eintauchen, Aufbringen mittels Walzen oder Aufsprühen der Beschichtung auf das Glas aufgebracht, wobei eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 verwendet wird. Die Beschichtung wird dann ausgehärtet, in einem Ofen getrocknet oder verbacken. Anschließend wird die Glasscheibe eingekerbt und zur weiteren Verarbeitung; zum Beispiel zum Schleifen von Rändern, um glatte Ränder zu erzeugen, und zum Bohren/Mahlen, um Öffnungen, wie beispielsweise Löcher in der Oberfläche des Glases zu erzeugen, in einzelne Glasartikelrohlinge aufgetrennt. Wenn die Verarbeitung des Glasartikels beendet wurde, kann die Schutzbeschichtung entfernt werden oder der Artikel kann zum Endverbraucher transportiert werden, der dann die Beschichtung unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von > 12 zum Entfernen der Beschichtung entfernen kann.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Glasartikels, umfassend: Ausbilden einer Glasscheibe; Schützen der Oberflächen der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheibe nach dem Ausbilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylmaterialien, die als eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 auf das Glas aufgebracht werden; Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; Einkerben des Glases und Brechen des Glases entlang der Einkerbungen, um einen Artikelrohling zu bilden; Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und Entfernen der ausgehärteten Schutzbeschichtung von dem Glasartikel, wobei das Verfahren keine Läppungs-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schutzbeschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylmaterialien, und sie als eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 10 auf das Glas aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schutzbeschichtung unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 12, ausgewählt aus wenigstens einem aus der Gruppe, bestehend aus einem Detergens, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid, von dem Glas entfernt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Glasartikels, umfassend: Ausbilden einer Glasscheibe mit einer Dicke in einem Bereich von 0,3–0,7 mm; Schützen der Oberflächen der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheibe nach dem Ausbilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- und Methacrylmaterialien, die als eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 auf das Glas aufgebracht werden; Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; Einkerben des Glases und Brechen des Glases entlang der Einkerbungen, um einen Artikelrohling zu bilden; weiteres Verarbeiten des Artikelrohlings unter Verwenden eines oder mehrerer Schritte des Schleifens, Mahlens, Bohrens, um eine oder mehrere Öffnungen in dem Glas zu erzeugen; Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und Entfernen der ausgehärteten Schutzbeschichtung von dem Glasartikel, wobei das Verfahren keine Läppungs-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schutzbeschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl-, Acrylsäure-Copolymer-, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer-, Methacrylsäure- und Methacrylmaterialien und sie als eine wässrige Lösung mit einem pH = 10–12 auf das Glas aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schutzbeschichtung unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 12, ausgewählt aus wenigstens einem aus der Gruppe, bestehend aus einem Detergent, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid, von dem Glas entfernt wird.
Kleiner Glasartikel, wobei der Artikel aus geschnittenem/eingekerbtem und ungeläpptem schmelzgezogenem Glas hergestellt ist, das eine Dicke von mehr als 0,3 mm aufweist und wenigstens ein Merkmal aufweist, wobei das Merkmal ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Öffnung durch die Oberfläche des Glases, einer Aushöhlung beliebiger Form auf einer Oberfläche des Glases und einem „Schriftzug” auf einer Oberfläche des Glases.
Glasartikel nach Anspruch 7, wobei der Glasartikel eine Dicke des Glases in einem Bereich von 0,3–0,5 mm aufweist.
Glasartikel nach Anspruch 7, wobei der Glasartikel eine Oberflächenrauigkeit von ≤ 0,4 mm mit kleiner als 0,5 nm tiefen Kratzern und Rillen mit hoher Ortsfrequenz aufweist.
Glasartikel nach Anspruch 7, wobei der Glasartikel eine Oberflächenrauigkeit von ≤ 0,2 mm mit kleiner als 0,5 nm tiefen Kratzern und Rillen mit hoher Ortsfrequenz aufweist.
Glasartikel zur Verwendung in elektronischen Handgeräten, kleinen Laptop-Computer und als Touch Screens, wobei das Gerät mit einem Verfahren hergestellt wurde, das die Schritte umfasst: Ausbilden einer Glasscheibe mit einer Dicke in einem Bereich von 0,3–0,7 mm; Schützen der Oberflächen der gezogenen Glasscheibe durch Aufbringen eines schützenden Beschichtungsmaterials auf die Scheibe nach dem Ausbilden, wobei das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acryl- oder Methacrylmaterialien, die als eine wässrige Lösung mit einem pH von ≥ 9 auf das Glas aufgebracht werden; Aushärten der Schutzbeschichtung auf dem Glas; Einkerben des Glases und Brechen des Glases entlang der Einkerbungen, um einen Artikelrohling zu bilden; weiteres Verarbeiten des Artikelrohlings unter Verwenden eines oder mehrerer Schritte des Schleifens, Mahlens, Bohrens, um eine oder mehrere Öffnungen in dem Glasrohling zu erzeugen; Endbearbeiten der Ränder des Glases, um so einen Glasartikel zu erzeugen; und Entfernen der ausgehärteten Schutzbeschichtung von dem Glasartikel unter Verwenden einer wässrigen Lösung mit einem pH von ≥ 12, wobei das Verfahren keine Läppungs-, Schleif- oder Polierschritte zum Entfernen von Ablagerungen oder Kratzern von der Oberfläche des Glasartikels umfasst.
Glasartikel nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden einer Glasscheibe das Schmelzziehen einer Glasscheibe auf eine Dicke in einem Bereich von 0,3–0,7 mm bedeutet.
Glasartikel nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden einer Glasscheibe das Schmelzziehen einer Glasscheibe auf eine Dicke in einem Bereich von 0,3–0,5 mm bedeutet.
Glasartikel nach Anspruch 12, wobei der Glasartikel nach dem Verarbeiten gemäß den Schritten des Anspruchs 12, eine Oberflächenrauigkeit von ≤ 0,4 mm kleiner als 0,5 nm tiefe Kratzer und Rillen mit hoher Ortsfrequenz aufweist.