KR20180061346A - 제거가능한 유리 표면 처리 및 파티클 부착 감소 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서에 개시되는 것은 유리 기판 처리 방법들이며, 이는 상기 유리 기판의 표면을 적어도 하나의 표면 처리제와 ,상기 표면의 적어도 일부 상에 상기 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 코팅을 형성하기에 충분한 시간 동안 접촉시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에 또한 개시되는 것은 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판들이며, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각, 및/또는 물과의 접촉 후의 약 20도 초과의 접촉각, 및/또는 상기 유리 기판의 습식 또는 건식 세정 후의 약 10도 미만의 접촉각을 가진다.

Description

제거가능한 유리 표면 처리 및 파티클 부착 감소 방법

본 명세서에 개시되는 것은 유리 기판의 표면에 파티클들의 부착을 감소시키기 위하여 유리 기판을 처리하는 방법들 및, 보다 구체적으로 개선된 오염에 대한 저항성 및 개선된 제거 용이성을 가지는 유리 표면 처리들이다.

본 출원은 2015년 10월 2일 출원된 미국 가출원 제62/236,375호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보증되며 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.

고성능 디스플레이 장치들, 예컨대 액정 및 플라즈마 디스플레이들에 대한 소비자 수요는 이들 장치들의 우수한 디스플레이 품질, 감소된 무게 및 두께, 낮은 전력 소모, 및 증가된 경제성으로 인하여 최근 현저하게 성장하였다. 이러한 고성능 디스플레이 장치들은 다양한 종류의 정보, 예컨대 이미지들, 그래픽들, 및 텍스트를 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 고성능 디스플레이 장치들은 일반적으로 하나 이상의 유리 기판들을 사용한다. 유리 기판들에 대한 표면 품질 요건들, 예컨대 표면 청결도는 개선된 해상도 및 이미지 성능에 대한 수요가 증가함에 따라 보다 엄격해지고 있다. 상기 표면 품질은 유리 기판 성형 단계부터 보관을 거쳐 최종 패키지 단계까지의 유리 가공 단계들 중 임의의 것에 의해 영향을 받을 수 있다.

유리 표면들은, 부분적으로 상기 유리 표면 상의 표면 하이드록실들(X-OH, X=양이온), 예컨대 실라놀(SiOH)의 존재로 인하여, 높은 표면 에너지를 가질 수 있다. 표면 하이드록실들은 상기 유리 표면이 공기 내의 수분과 접촉할 때 빠르게 형성될 수 있다. 상기 표면 하이드록실 그룹들 사이의 수소 결합은 추가적인 수분 흡수를 유도할 수 있으며, 이는 상기 유리 표면 상의 물 분자를 포함하는 점성이 있는, 수화된 층을 야기할 수 있다. 이러한 점성이 있는 층은 해로운 효과들을 가질 수 있으며, 이는 예를 들어 상기 유리 표면 상의 파티클들의 더 강한 부착을 유도할 수 있는 "모세관" 효과 및/또는 특히 보다 높은 온도들에서 상기 표면에 파티클들의 더 강한 부착을 야기할 수 있는, 공유 산소 결합들이 형성되는 표면 하이드록실들의 응축을 포함한다.

높은 표면 에너지를 가지는 유리 기판들은 선적, 핸들링 및/또는 제조 중 공기 내의 입자들을 끌어당길 수 있다. 또한, 강한 부착력들은 보관 중 상기 파티클들과 상기 유리 사이의 공유 결합을 야기할 수 있으며, 이는 마무리 및 세정 공정들 동안 감소된 수율을 야기할 수 있다. 파티클 부착으로부터 보호하기 위한 다양한 가능한 방법들은, 예를 들어, 열 이베퍼레이션(thermal evaporation), 스프레이 방법들, 라미네이션(lamination), 또는 코팅 전사지의 사용을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 유리는 비스퀸(Visqueen) 필름 및/또는 인터리프(interleaf) 종이로 코팅될 수 있으며, 상자(crate) 또는 다른 보관 컨테이너, 예컨대 덴스팩(DensePak) 상자에 포장될 수 있다. 상기 보관 컨테이너들은 수개월들, 예를 들어 2-3개월들 동안 통제되지 않는 환경의 창고들에 보유될 수 있다. 그러나, 유리 기판이 더 오래 보관될수록, 예를 들어 수 개월 동안, 상기 파티클들과 상기 유리 표면 사이에 가능한 공유 결합으로 인하여 상기 파티클들을 상기 표면으로부터 제거하기 더 힘들어진다.

보호되지 않은 유리의 경우, 상기 통제되지 않는 창고 환경은 유기 오염물들이 상기 유리 표면 상에 내려 앉을 수 있는 지속적인 기회를 제공할 수 있으며, 이는 부착, 감소된 청결도, 및/또는 가능한 얼룩을 야기할 수 있다. 인터리프 종이가 유리 기판들 사이에 배치되는 경우, 운송 중의 진동은 상기 종이로부터의 셀룰로오스 파티클들의 흘림을 야기할 수 있으며, 이는 이후 상기 유리 기판에 부착할 수 있다. 반면, 유리 기판들을 비스퀸 필름으로 보호하는 것은 환경적 및/또는 셀룰로오스 오염의 가능성을 감소시킬 수 있으나, 장시간 동안 상기 필름 물질과의 접촉은, 특히 덥거나 및/또는 습한 환경들에서, 상기 필름으로부터 상기 유리 표면으로의 유기 슬립제들(예를 들어, 에루카아미드(erucamide))의 이동을 야기할 수 있다. 이러한 유기 잔류물들은 전통적인 세척 공정들을 사용하여 제거하기 어려울 수 있으며 및/또는 상기 유리 기판의 얼룩을 야기할 수 있다.

파티클 부착에 대한 현재의 보호 방법들은 따라서 신뢰할 수 없으며 및/또는 일관성이 없을 수 있고, 상기 유리 마무리 공정 내로 통합시키기 어려우며 및/또는 실용적이지 않은 것으로 판명될 수 있다. 다른 단점들은 예를 들어 비싼 물질들 및/또는 라미네이션과 같은 추가적인 공정 단계들로 인한, 증가된 제조 원가 및/또는 복잡성을 포함할 수 있다. 특정 표면 처리들은 또한 최종 사용자가 상기 유리 제품을 세정하고 사용하려고 할 때 제거하기 어렵거나 및/또는 보관 전의 마무리 공정들 중 너무 쉽게 제거될 수 있다.

따라서, 상기 결함들 중 하나 이상을 해결하는 유리 기판 상의 파티클 부착을 감소시키기 위한 방법들, 예를 들어, 보다 경제적이고, 실용적이며, 및/또는 현재의 유리 성형 및 마무리 공정들에 보다 쉽게 통합될 수 있는 방법들을 제공하는 것이 이로울 것이다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 방법들은 낮은 표면 에너지, 높은 접촉각, 및 향상된 핸들링 및/또는 보관 성질들, 예컨대 주어진 보관 시간에 걸쳐 감소된 파티클 부착을 가지는 유리 기판들을 생산하는데 사용될 수 있다.

본 개시가 해결하려는 과제는 전술한 문제를 극복하는 것이다.

본 개시는, 다양한 실시예들에서, 유리 기판을 처리하는 방법들에 관련되며, 상기 방법들은 상기 유리 기판의 표면을 적어도 하나의 표면 처리제에, 상기 표면의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하기에 충분한 시간동안 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지고, 물과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 20도 초과의 접촉각을 가지고, 세제 용액과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 10도 미만의 접촉각을 가진다. 본 명세서에 또한 개시되는 것은 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판들이며, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95 범위의 접촉각을 가지며, 물과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 20도 초과의 접촉각을 가지고, 세제 용액과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 10도 미만의 접촉각을 가진다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 표면 처리제는 계면활성제들, 폴리머들, 및 지방 사슬 작용 유기 화합물들, 예를 들어, 소수성 폴리머들, 친수성/소수성 코폴리머들, 비이온성 계면활성제들, 알킬 사슬(C₈-C₃₀)을 포함하는 양이온성 계면활성제들, 알킬 사슬(C₆-C₃₀)을 포함하는 지방 알콜들, 및 이들의 조합들로부터 선택될 수 있다. 상기 적어도 하나의 표면 처리제는 예를들어 표면 처리제의 중량으로 약 0.1% 내지 약 10%를 포함하는 용액으로 존재할 수 있다. 상기 코팅의 두께는, 일부 실시예들에서, 약 1μm 미만, 예컨대 약 100nm 미만, 또는 심지어 약 10nm 미만일 수 있다.

특정 실시예들에서, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 약 5분 이하의 시간동안 약 25℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도를 가지는 물과의 접촉 후에 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가질 수 있다. 상기 표면의 코팅된 부분은 약 2분 이하의 시간 동안 약 25℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도를 가지는 세제 용액과 접촉 후에 탈이온수와 약 20도 미만의 접촉각을 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 세제로 세적 후에, 상기 유리 기판은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가질 수 있다.

본 개시의 추가적인 특징들 및 장점들이 이하의 상세한 설명에 제시될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당 업계의 통상의 기술자에게 쉽게 명백해지거나, 아래의 상세한 설명, 이후의 청구 범위, 및 첨부된 도면들을 포함하는 본 명세서에 개시된 방법들을 실시함으로써 인식될 것이다.

이상의 개괄적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 모두 본 개시의 다양한 실시예들을 나타내며 청구 범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 할 것이다. 첨부되는 도면들은 본 개시의 더 깊은 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서의 일부로 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며 설명과 함께 본 개시의 원리 및 동작들을 설명하는 역할을 한다.

본 개시의 다양한 특징들, 양상들 및 장점들은 이하의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 읽혀질 때 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들에서, 가능하면 동일한 구조들은 동일한 참조 번호들로 표시된다.
도 1은 보관 시간의 함수로서 부착된 유리 파티클 밀도의 그래픽적 묘사이다.
도 2는 다양한 미처리 및 표면 처리된 유리 샘플들에 대한 유리 표면 상의 파티클 수의 그래픽적 묘사이다.(보통 해상도)
도 3은 다양한 미처리 및 표면 처리된 유리 샘플들에 대한 유리 표면 상의 파티클 수의 그래픽적 묘사이다. (고해상도); 그리고
도 4는 다양한 미처리 및 표면 처리된 유리 샘플들에 대한 파티클 제거 효율의 그래픽적 묘사이다.

드로우된 또는 세정된 유리 표면들은 매우 높은 표면 에너지(일부 경우 90mJ/m² 정도로 높음)를 가질 수 있다. 이러한 높은 표면 에너지는 공기로부터의 파티클 흡착에 대한 상기 표면의 취약성을 증가시킬 수 있다. 이론에 의해 제한되려는 의도 없이, 높은 표면 에너지는 적어도 부분적으로 상기 유리 표면 상의 표면 하이드록실 그룹들(X-OH), 예를 들어 SiOH, AlOH, 및/또는 BOH의 존재로 인한 것으로 믿어지며, 상기 하이드록실 그룹들은 가용 파티클들과 수소 결합들을 형성할 수 있다. 또한, 예컨대 유리 또는 산화물 파티클과 같은 파티클이 상기 표면에 부착된 채로 남아있는 경우, 초기의 수소 결합 부착 및/또는 반데르 발스 힘들은 응축에 의해 증가될 수 있으며, 이는 이후 더 강한 공유 결합을 야기할 수 있다. 상기 유리 기판의 상기 표면에 공유적으로 결속된 파티클들은 제거하기 훨씬 더 어려울 수 있으며, 이는 더 낮은 마무리 수율을 야기한다.

다양한 크기들 및 형상들의 유리 파티클들은 수평 또는 수직 방향 금 긋기 및 쪼개기를 수반하는 바텀 오브 드로우(Botto-of-draw,BOD) 트래블링 엔빌 머신(traveling anvil machine, TAM) 공정에 의해, 또는 엣지 마무리, 선적, 핸들링, 및/또는 상기 유리의 보관에 의해 발생될 수 있다. 다양한 산업들에서, 이러한 파티클들은 부착된 유리(adhered glass, ADG)로 지칭될 수 있다. 상기 유리 표면에의 파티클들의 부착 및/또는 흡착은 시간이 지남에 따라 증가할 수 있고, 대기 조건들, 예컨대 상기 보관 환경의 온도, 습도, 청결도 등의 변화에 따라 변화할 수 있다. 3개월 이상 보관된 유리는 특히 높은 에너지(예를 들어, 공유) 결합들에 의한 파티클 부착에 취약할 수 있고, 엄격한 품질 통제 가이드라인들을 만족하는 수용가능한 레벨로 마무리하는 것이, 불가능하지 않다면, 어려울 수 있다. 도 1은 보관 시간의 함수로서 유리 표면 상의 ADG 파티클들의 밀도를 입증한다. 플롯에 도시된 바와 같이, 보관 시간이 증가함에 따라, 파티클 부착에 대한 상기 기판의 취약성이 현저히 증가한다.

방법들

본 명세서에 개시된 것은 유리 표면에의 파티클들의 부착을 감소시키거나 제거하기 위해 유리 표면을 처리하는 방법들이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "파티클" 및 이들의 변형들은 유리 표면 상으로 부착 및/또는 흡착된 임의의 형상 또는 크기의 다양한 오염물들을 지칭하도록 의도된다. 예를 들어, 파티클들은 유기 및 무기 오염물들, 예컨대 유리 파티클들(예를 들어, ADG), 셀룰로오스 섬유들, 먼지, M-OX 파티클들(M=금속; X=양이온) 등을 포함할 수 있다. 파티클들은 유리 제품의 상기 표면 상에, 예를 들어 상기 유리 제품의 제조, 수송, 및/또는 보관 중, 예컨대 절삭, 마무리, 엣지 연마, 운반(예를 들어, 석션 컵(suction cup)들, 컨베이어 벨트들, 및/또는 롤러들을 사용한) 또는 보관(예를 들어, 상자들, 종이들 등) 중 발생될 수 있다.

본 명세서에 개시된 상기 방법들은, 예를 들어, 상기 유리 기판의 표면을 적어도 하나의 표면 처리제에 상기 표면의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하기에 충분한 체류 시간동안 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지며, 물과의 접촉 후에 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가지고, 세제 용액과의 접촉 후에 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온 수와 약 10도 미만의 접촉각을 가진다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 표면 처리제는 유기 및 무기 오염물들이 상기 유리 기판 상에 내려 앉는 것 및/또는 보관 중 상기 유리 표면과 결합을 형성하는 것을 방지할 수 있는 화학적 및/또는 물리적 배리어들로서 역할할 수 있다. 본 명세서에 개시된 처리 방법들은, 일부 실시예들에서, 상기 유리 표면 상에 존재할 수 있는 표면 하이드록실 그룹들(X-OH) 중 적어도 일부를 중화시킬 수 있으며, 예를 들어 파티클들 또는 다른 가능한 반응물들과 반응하는 데 이용 가능하지 않도록 만든다. 중화는 화학흡착, 예컨대 공유 및 이온 결합, 또는 물리흡착, 예컨대 수소 결합 및 반데르 발스 상호작용에 의해 발생할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 본 명세서에 개시된 처리 방법들은 표면 하이드록실 그룹들의 적어도 약 50%, 예컨대 약 60% 초과, 약 70% 초과, 약 80% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 또는 약 99% 초과, 예를 들어 약 50% 내지 약 100% 범위를 중화할 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.

코팅의 효능이, 예를 들어 (a) 상기 코팅이 원치않는 제거(예를 들어, 상온 또는 약간 상승된 온도에서 물에 의한)에 견디는지 여부, (b) 상기 코팅이 의도적인 세척(예를 들어, 상승된 온도들에서 알칼리 세제에 의한)에 의해 효과적으로 제거될 수 있는지 여부, 및 (c) 상기 코팅이 미처리 통제 샘플에 비해 부착된 파티클들의 양을 감소시키는지 여부에 의해 평가될 수 있다. 가능한 표면 처리제들은 4개의 카테고리들로 나뉘어질 수 있다: 수용성 처리제들, 유기-가용성 처리제들, 표면-반응형 처리제들, 및 표면-패시브형 처리제들. 각각의 카테고리는 위에 개요가 설명된 (a)-(c) 성질들 및/또는 다른 공정 고려 사항들과 관련하여 그 장점들 또는 단점들을 가질 수 있다.

예를 들어, 수용성 처리제들은 환경 친화적이며, 더 안전하고 및/또는 덜 독성이 있을 수 있으나, 이들 처리제들은, 예를 들어 물을 사용하는 엣지 연마 공정 중, 원치않는 제거를 견디지 못할 수 있다. 유기-가용성 처리제들은 물에 의한 제거에 더 높은 저항성을 나타낼 수 있으나, 가연성 및/또는 독성 문제들로 인하여 또한 공정을 복잡하게할 수 있다. 유사하게, 표면 반응형 처리제들은 상기 유리 기판에 보다 강하게 결합(예를 들어, 화학흡착)할 수 있고 따라서 원치않는 제거에 견디는 안정적인 코팅들을 제공할 수 있으며 및/또는 파티클 부착에 대한 유리의 저항성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 표면-반응형 처리제들을 사용하는 코팅들은 제거하기 어려울 수 있으며, 따라서 상기 유리 기판의 하류 공정들을 늘어나게 하며 및/또는 복잡하게한다. 반면, 표면-패시브형 처리제들을 포함하는 코팅들은 세제 용액들로 세척하기 더 쉬울 수 있으나, 사이 공정 단계들 중의 물에 의한 원치 않는 제거를 견딜만큼 상기 유리 기판에 충분히 강하게 결속(예를 들어, 물리흡착)되지 않을 수 있다.

이론에 의해 제한되려는 의도 없이, 비교적 더 높은 소수성을 가지는 코팅을 야기하는 표면 처리제들은 파티클 부착에 향상된 저항성을 가지고 따라서 상기 유리 표면으로부터 세척되어야 하는 파티클의 수를 감소시킬 수 있으며 및/또는 임의의 이러한 부착된 파티클들의 제거를 용이하게하는 것으로 믿어진다. 더 낮은 표면 에너지 및, 특히, 더 낮은 극성 표면 에너지 컴포넌트는, 일부 실시예들에서, 보다 소수성의 표면을 나타낼 수 있다. 상기 유리 표면의 극성은 예를 들어 상기 유리 표면 상의 하이드록실 그룹들의 농도에 의해 영향을 받을 수 있다.

상기 유리 표면 상의 상기 표면 하이드록실 그룹들의 적어도 일부를 중화시킴으로써, 상기 적어도 하나의 표면 처리제는 상기 유리 기판의 전체 표면 에너지를 약 65mJ/m² 미만, 예컨대 약 60mJ/m² 미만, 약 55mJ/m² 미만, 약 50mJ/m² 미만, 약 45mJ/m² 미만, 약 40mJ/m² 미만, 약 35mJ/m² 미만, 약 30mJ/m² 미만, 또는 약 25mJ/m² 미만, 예를 들어 약 25mJ/m² 내지 약 65mJ/m² 범위로 감소시킬 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 상기 극성 표면 에너지는, 예를 들어 약 25mJ/m² 미만, 예컨대 약 20mJ/m² 미만, 약 15mJ/m² 미만, 약 10 미만, 약 9 미만, 약 8 미만, 약 7 미만, 약 6 미만, 약 5 미만, 약 4 미만, 약 3 미만, 약 2 미만, 또는 약 1mJ/m² 미만, 예를 들어 약 1mJ/m² 내지 약 25mJ/m² 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 상기 코팅된 부분의 분산 에너지는, 특정 실시예들에서, 약 10mJ/m² 초과, 예컨대 약 15mJ/m² 초과, 약 20mJ/m² 초과, 약 25mJ/m² 초과, 약 30mJ/m² 초과, 약 35mJ/m² 초과, 또는 약 40mJ/m² 초과, 예를 들어, 약 10mJ/m² 내지 약 40mJ/m² 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.

물질의 표면 장력(또는 표면 에너지)는 펜던트 드롭방법(pendant drop method), 뒤 누이 링 방법(Du nuoy ring method), 또는 빌헬미 플레이트 방법(Wilhelmy plate method)(Physical Chemistry of Surfaces, 저자 W.Adamson, John Wiley and Sons, 1982, pp.28)을 포함하는 당업계의 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법들에 의해 결정될 수 있다. 또한, 물질 표면의 상기 표면 에너지는 알려진 극성의 액체들, 예컨대 물 및 디아이오도메테인(diiodomethane)로 표면들을 프로빙하고 각각의 프로브 액체들과의 각각의 접촉각을 결정함으로써 극성 및 비극성(분산)컴포넌트들로 분해될 수 있다. 따라서, 예를 들어 상술한 상기 표면 장력 방법들 중 임의의 하나를 단독으로 또는 아래의 식과 함께 사용하여, 각각의 기판의 물 및 디아이오도메테인과의 접촉각들을 측정함으로써 미처리된(통제) 유리 기판의 표면 성질들 및 처리된 유리 기판의 표면 성질들을 결정할 수 있다.

σ_T=σ_D+σ_P

여기서 σ_T는 전체 표면 에너지이고, σ_D는 분산 표면 에너지이고, σ_P는 극성 표면 에너지이다.

표면의 소수성은 또한 상기 표면의 보다 높은 탈이온수와의 접촉각에 의해 나타내질 수 있다. 보다 높은 접촉각들은 상기 표면이 물에 의해 쉽게 젖지 않고 따라서 보다 물에 대한 저항성이 크다는 것을 나타내는 경향이 있다. 이론에 의해 제한되려는 의도 없이, 이러한 물 저항성은 유리 또는 다른 파티클들이 상기 유리 표면과 강한 결합을 형성하는 것을 방지할 수 있고 및/또는 전통적인 세척 방법들에 의한 입자들 또는 유기 오염물들의 후속적인 제거를 용이하게할 수 있다고 믿어진다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 표면 처리제들과의 접촉 후에, 상기 유리의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도, 예컨대 약 30도 내지 약 90도, 약 40도 내지 약 85도, 약 50도 내지 약 80도, 또는 약 60도 내지 약 70도 범위이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 접촉각을 가질 수 있다.

소수성, 또는 물 저항성은 또한 심지어 5분 이하 동안의 탈이온수로의 세척 후에도, 상기 처리된 기판들의 비교적 높은 접촉각에 의해 입증될 수 있다. 상기 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 상기 코팅은, 일부 실시예들에서, 물 단독에 의한 제거에 적당한 저항성을 나타낼 수 있으며, 이는 상기 코팅된 기판이 최종 사용 전에 다양한 마무리 단계들, 예컨대 엣지 마무리 또는 엣지 세정을 거치는 경우 유용할 수 있다. 이와 같이, 이들 실시예들에서, 상기 코팅된 표면의 상기 접촉각(탈이온수와의)은, 물과의 접촉 후에(예를 들어, 약 25℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에서, 약 5분 이하의 시간 동안), 약 20도 초과, 예컨대 약 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90또는 95도 초과, 예를 들어 약 20 내지 약 95도 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 물과의 접촉 시간은 약 15초 내지 약 5분, 예컨대 약 30초 내지 약 4분, 약 60초 내지 약 3분, 또는 약 90초 내지 약 2분 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 마찬가지로, 상기 물의 온도는 약 25℃ 내지 약 80℃, 예컨대 약 30℃ 내지 약 70℃, 약 35℃ 내지 약 60℃, 또는 약 40℃ 내지 약 50℃ 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.

상기 유리 기판은 적어도 하나의 표면 처리제와, 상기 유리 기판의 적어도 일부를 표면 처리제로 코팅시키기에 충분한 시간 동안, 접촉될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 유리 표면 전체는 상기 적어도 하나의 표면 처리제로 코팅될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 유리 표면의 원하는 부분들, 예컨대 상기 유리 기판의 엣지들 또는 둘레, 중심 영역, 또는 제한 없이 원하는 임의의 다른 영역 또는 패턴이 코팅될 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "접촉" 및 "접촉된" 및 이들의 변형들은 상기 유리 표면과 상기 적어도 하나의 표면 처리제의 물리적 상호작용을 나타내도록 의도된다. 상기 유리 표면과 상기 적어도 하나의 표면 처리제와의 물리적 접촉의 결과로서, 상기 적어도 하나의 표면 처리제와 상기 유리 표면 사이에, 예를 들어 적어도 하나의 표면 하이드록실 그룹을 가지는, 결합이 형성될 수 있다. 이러한 결합들은 예를 들어 공유 결합들, 이온 결합들, 수소 결합들, 및/또는 반데르 발스 상호작용들일 수 있다.

상기 적어도 하나의 표면 처리제와 상기 유리 표면 사이의 접촉은 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 메니스커스(meniscus) 코팅, 플러드(flood) 코팅, 브러쉬(brush) 코팅, 롤러 코팅, 등을 사용하여 달성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 표면 처리제는 스프레이 코팅에 의해, 예를 들어 제조 공정에서 상기 유리 기판이 생산 라인을 따라 이동하는 동안 스프레이 스테이션에서, 도포될 수 있다. 상기 스프레이 코팅은 무공기(airless) 또는 공기-보조(air-assisted)일 수 있으며 또는, 추가적인 실시예들에서, 에어로졸이 상기 표면 처리제의 포그(fog)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 표면 처리제는 상기 유리 표면 상에 액체 또는 증기로 퇴적될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 상기 유리 기판은 연속적인 수평 또는 수직 운반 시스템을 통해 수송될 수 있고, 스프레이 스테이션은 상기 운반 시스템을 따라 임의의 지점에 위치될 수 있다.

코팅시 상기 유리 기판의 온도는 상기 제조 공정 중 상기 코팅이 도포되는 지점에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅은 바텀 오브 드로우(bottom of draw, BOD) 공정 중 또는 후에 도포될 수 있으며, 이는 금을 긋고 상기 유리를 시트들로 쪼개는 트래블링 엔빌 머신(traveling anvil machine, TAM) 및 수직 비드 금긋기 및 쪼개기 분리(vertical bead score-and-break separation, VBS) 공정을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅 단계는 예를 들어 VBS 후에 상기 BOD 공정에 통합될 수 있다. 상기 BOD 영역에서 유리 표면 온도들은 약 300℃ 이하 범위일 수 있다; 그러나, VBS 후에 상기 유리 표면 온도들은 예컨대 약 100℃ 이하와 같이 더 낮을 수 있다. 통상적인, 더 두꺼운(예를 들어 >1μm) 코팅들은 VBS 가공 전에 뜨거운 유리 표면들에 종종 도포되나, 본 명세서에 개시된 코팅들은 VBS 후에 더 차가운 유리 표면들에 도포될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 표면 온도는 약 10℃ 내지 약 100℃ 범위, 예컨대 약 20℃ 내지 약 90℃, 약 30℃ 내지 약 80℃, 약 40℃ 내지 약 70℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃ 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.

체류 시간, 예를 들어 상기 적어도 하나의 표면 처리제가 상기 유리 표면과 접촉하는 시간은, 예를 들어 원하는 코팅 성질들에 따라 변할 수 있다. 비제한적 예로서, 상기 체류 시간은 1초 미만 내지 수분 범위, 예컨대 약 1초 내지 약 10분, 약 5초 내지 약 9분, 약 10초 내지 약 8분, 약 15초 내지 약 7분, 약 20초 내지 약 6분, 약 30초 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 4분, 또는 약 2분 내지 약 3분 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 표면 처리제의 단일 코팅이 상기 유리 표면에 도포될 수 있거나 또는, 다른 실시예들에서, 다중 코팅들, 예컨대 2 이상, 3 이상, 4 이상, 또는 5 이상의 코팅들 등이 도포될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 기판은 상기 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 용액에 한번 또는 여러번 디핑(dipping)될 수 있거나, 또는 상기 유리 기판은 단일 패스(pass) 또는 다중 패스를 사용하여 상기 표면 처리제로 스프레이될 수 있다.

상기 체류 시간은 또한 상기 코팅의 원하는 두께에 의존할 수 있다. 일부 비제한적 실시예들에서, 상기 코팅은 약 1μm 미만, 예컨대 약 900nm, 800nm, 700nm, 600nm, 500nm, 400nm, 300nm, 200nm, 100nm, 10nm 또는 그 미만, 예를 들어 약 1nm 내지 약 100nm 범위, 약 2nm 내지 약 90nm, 약 3nm 내지 약 80nm, 약 5nm 내지 약 70nm, 약 10nm 내지 약 60nm, 약 20nm 내지 약 50nm, 또는 약 30nm 내지 약 40nm 미만이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 두께를 가질 수 있다. 이론에 의해 제한되려는 의도 없이, 더 얇은 층들, 예를 들어 자기조립 단일층들은 전통적인 세척 기술들 및 더 짧은 세척 시간을 사용하여 제거하기 더 쉬울 수 있다고 믿어진다. 더 얇은 코팅들은 또한 감소된 재료 낭비, 더 빠른 퇴적 시간, 및/또는 감소된 환경에의 영향이라는 추가적인 이점들을 또한 가질 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 표면 처리제는 하나 이상의 용매들을 포함하는 용액 내로 혼입될 수 있다. 이러한 용액들에서 상기 표면 처리제의 농도는, 일부 실시예들에서, 약 0.1중량%(wt%) 내지 약 10wt% 범위, 예컨대 약 0.25wt% 내지 약 9wt%, 약 0.5wt% 내지 약 8wt%, 약 1wt% 내지 약 7wt%, 약 1.5wt% 내지 약 6wt%, 약 2wt% 내지 약 5wt%, 또는 약 3wt% 내지 약 4wt%일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 적합한 용매들은 비제한적 예로서, 물, 탈이온수, 알콜들(예컨대 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, 부탄올 등), 휘발성 탄화수소들(예컨대 C_1-12 탄화수소들 및 그들의 혼합물들, 예를 들어, 나프타), 물-혼화성 유기 용매들(예컨대 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 및 N-메틸-2-피롤리돈), 및 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다. 이러한 용매들은 퇴적 후에 상기 표면으로부터, 예를 들어 상기 표면을 가열 또는 건조시킴으로써, 또는 주변 조건들에서 자연 증발에 의해, 증발될 수 있다. 대체적으로, 상기 적어도 하나의 표면 처리제의 기상 퇴적의 경우, 용매는 사용되지 않을 수 있고 상기 처리제 자체는 기화되어 상기 유리 표면과 접촉될 수 있다.

본 명세서에 개시된 방법들은, 비제한적 실시예들에서, 파티클 부착에 대한 향상된 저항성 및/또는 상기 유리 표면으로부터의 이러한 파티클들의 향상된 제거가능성을 나타내는 유리 표면 처리를 제공할 수 있다. 예를 들어, 세제로의 세척 후 상기 유리 표면에 부착된 파티클의 제거 효율은 적어도 약 50%, 예컨대 약 60% 초과, 약 70% 초과, 약 80% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 또는 약 99% 초과, 예를 들어 약 50% 내지 약 99% 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 예시적인 세척 기술들은 약 15초 내지 약 2분 범위, 예컨대 약 20초 내지 약 90초, 약 30초 내지 약 75초, 또는 약 45초 내지 약 60초이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 시간 동안 예컨대 알칼리 세제 용액들과 같은 약한 세제 용액으로의 세척을 포함할 수 있다.

예시적인 상업적으로 입수가능한 세제는 세미클린 케이쥐(SemiClean KG)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 물 내의 세제의 용액들은 부피로 약 10% 미만, 예를 들어 부피로 약 1% 내지 약 10% 범위, 약 2% 내지 약 9%, 약 3% 내지 약 8%, 약 4% 내지 약 7%, 또는 약 5% 내지 약 6%의 농도들을 가질 수 있다. 비제한적 세척 온도들은 예를 들어 약 25℃ 내지 약 80℃, 예컨대 약 30℃ 내지 약 70℃, 약 35℃ 내지 약 60℃, 또는 약 40℃ 내지 약 50℃ 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.

상기 표면 처리제와의 접촉 전에, 상기 유리 기판은 하나 이상의 선택적인 단계들, 예컨대 상기 유리 기판의 상기 표면(들) 또는 엣지(들)의 연마, 마무리, 및/또는 세정을 사용하여 가공될 수 있다. 마찬가지로, 상기 표면 처리제와의 접촉 후에, 상기 유리 기판은 이들 선택적인 단계들에 의해 추가적으로 가공될 수 있다. 이러한 추가적인 단계들은 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 유리 세정 단계들은 건식 또는 습식 세정 방법들을 포함할 수 있다. 세정 단계들은 일부 실시예들에서, 예를 들어 알칼리 세제(예를 들어, Semi Clean KG), SC-1, UV 오존, 및/또는 산소 플라즈마를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 표면 처리제와 상기 유리 표면을 접촉시킨 후에, 상기 유리 기판은, 예를 들어 상기 유리 시트를 추가적으로 보호하기 위하여 폴리에틸렌 필름(비스퀸)을 적용하기 위해 선택적으로 추가적으로 가공될 수 있다. 물론, 상기 유리 표면과 상기 비스퀸 필름 사이의 코팅은, 존재 한다면, 상기 필름으로부터 상기 유리 표면 상으로의 유기 화합물들의 이동을 방지할 수 있다.

상기 코팅된 유리 기판은, 일부 실시예들에서, 다양한 마무리 단계들, 예컨대 엣지 마무리 또는 엣지 세정 공정들을 거칠 수 있다. 이와 같이, 이들 실시예들에서, 위에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 예를 들어 탈이온수와의 상기 표면의 접촉각의 감소가 거의 없거나 전혀 없는 것에 의해 입증되는 바와 같이, 상기 표면 처리가 물 단독에 의한 제거에 견디는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 예를 들어 탈이온수와의 접촉각의 약 10도 미만의, 예컨대 약 8도 미만, 또는 약 5 도 미만, 예를 들어 약 1 내지 약 10도 범위로의 감소에 의해 입증되는 바와 같이, 상기 표면 처리가 세제를 사용하여 또는 위에 개요된 다른 세정 단계들을 사용하여 쉽게 제거가능한 것이 바람직할 수 있다. 물론, 상기 처리된 유리 기판들은 이들 성질들 중 하나 또는 전부를 나타내거나 나타내지 않을 수 있으나, 여전히 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.

유리 기판들

본 개시는 또한 본 명세서에 개시된 방법들을 사용하여 생산된 유리 기판들에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 유리 기판들은 적어도 하나의 표면을 포함할 수 있으며, 상기 표면의 적어도 일부는 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 층으로 코팅되고, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가진다. 추가적인 실시예들에서, 물과 상기 유리 기판을 접촉 시킨 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 세제 용액과 상기 유리 기판을 접촉시킨 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가질 수 있다.

상기 유리 기판은 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 알칼리-알루미노실리케이트(alkali-aluminosilicate), 무알칼리 알칼리 토금속 알루미노실리케이트(alkali-free alkaline earth aluminosilicate), 보로실리케이트(borosilicate), 알칼리-보로실리케이트(alkali-borosilicate), 무알칼리 알칼리 토금속 보로실리케이트(alkali-free alkaline earth borosilicate), 알루미노보로실리케이트(aluminoborosilicate), 알칼리-알루미노보로실리케이트(alkali-aluminoborosilicate), 무알칼리 알칼리 토금속 알루미노보로실리케이트(alkali-free alkaline earth aluminoborosilicate), 및 다른 적합한 유리들을 포함하나 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 유리를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 유리 기판은 약 3mm 이하, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 2.5mm, 약 0.3mm 내지 약 2mm, 약 0.7mm 내지 약 1.5mm, 또는 약 1mm 내지 약 1.2mm이며 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 두께를 가질 수 있다. 상업적으로 입수가능한 유리들의 비제한적인 예들은 예를 들어 코닝사(Corning Incorporated)의 이글 엑스쥐(EAGLE XG^®), 아이리스(Iris^TM), 로터스(Lotus^TM), 윌로우(Willow^®), 및 고릴라(Gorilla^®) 유리들을 포함한다.

다양한 실시예들에서, 상기 유리 기판은 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 가지는 유리 시트를 포함할 수 있다. 상기 표면들은, 특정 실시예들에서, 평면 또는 실질적으로 평면, 예를 들어, 실질적으로 평평 또는 평탄할 수 있다. 상기 유리 기판은 실질적으로 평면이거나 또는 2차원적일 수 있고, 일부 실시예들에서, 또한 비평면이거나 3차원적, 예컨대 볼록하거나 오목한 기판과 같이 예를 들어 적어도 하나의 곡률 반경으로 커브질 수 있다. 상기 제1 및 제2 표면들은, 다양한 실시예들에서, 평행하거나 실실적으로 평행할 수 있다. 상기 유리 기판은 적어도 하나의 엣지, 예를 들어, 적어도 2개의 엣지들, 적어도 3개의 엣지들, 또는 적어도 4개의 엣지들을 더 포함할 수 있다. 비제한적 예로서, 상기 유리 기판은 4개의 엣지들을 가지는 직사각형 또는 정사각형 유리 시트를 포함할 수 있으나, 다른 형상들 및 구성들이 구상되며 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 유리 기판은 처리 전에 예컨대 최대 약 75mJ/m² 이상과 같은, 예를 들어 약 80mJ/m² 내지 약 100mJ/m² 범위의 높은 표면 에너지를 가질 수 있다.

본 명세서에 개시된 방법들을 참조하여 상술한 바와 같이 상기 유리 기판은 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 층으로 코팅될 수 있다. 상기 코팅 또는 층은 파티클 부착에 대한 상기 표면의 저항성을 향상시키는 것, 물 단독에 의한 원치않는 제거에 견디는 것, 및/또는 전통적인 세척 기술들에 의해 효과적으로 및/또는 신속하게 제거되는 것이 가능한 임의의 적합한 표면 처리제를 포함할 수 있다. 예시적인 표면 처리제들은 계면활성제들, 폴리머들, 실레인들(silanes), 지방 사슬 작용 유기 화합물들, 및 이들을 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

지방 사슬 작용 유기 화합물들은 지방 알킬 사슬 및 작용 그룹을 포함할 수 있다. 상기 작용 그룹은 특성상 극성일 수 있고 따라서 친수성 유리 표면에 이끌릴 수 있어, 상기 화합물은 상기 지방 알킬 부분이 상기 유리 표면으로부터 멀어지게 연장되게 배향되어 파티클 부착에 대한 소수성 배리어로서 역할한다. 상기 지방 사슬의 상기 작용 그룹(들)은 아민들, 알콜들, 에폭시들, 산들, 및 실록세인들(siloxanes)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 상기 지방 사슬 작용 유기 화합물들은 (C₆-C₃₀)알킬 아민들, 알콜들, 에폭시들, 산들, 및 실록세인들로부터 선택될 수 있다. 예시적인 (C₆-C₃₀)알칼리 산들은 예를 들어 카르복실산들, 유기 술폰산들, 및 유기 포스폰산들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. (C₆-C₃₀) 지방 알콜들의 비제한적 예들은 예를 들어, 옥탄올, 데칸올, 도데칸올, 헥사데칸올, 옥타데칸올 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "실록세인(siloxane)"은 화학식 -Si(R¹)_3-n(OR²)_n 의 그룹을 지칭하도록 의도되며, 여기서 R¹은 알킬 또는 저급 알킬이고, R²는 저급 알킬이고, n은 1, 2, 또는 3이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "알킬"은 1 내지 30개의 탄소 원자들을 포함하는 선형 또는 분지형 포화 탄화수소, 예컨대 메틸에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 데실, 테트라데실, 헥사데실, 옥타데실, 에이코실(eicosyl), 테트라코실(tetracosyl) 등을 나타내도록 의도된다. "저급 알킬" 그룹은 1 내지 5개의 탄소 원자들을 포함하는 알킬 그룹((C₁-C₅)알킬 그룹), 예를 들어 메틸 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소 부틸, t-부틸, 및 펜틸을 지칭하도록 의도된다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 지방 사슬 작용 유기 화합물들은 지방 알콜들, 예컨대 옥타데칸올로부터 선택될 수 있다. 지방 알콜들은 상기 유리 표면 하이드록실들과 상기 알콜 하이드록실들의 수소 결합에 의해 상기 유리 표면에 오직 약하게만 결속될 수 있으나, 이러한 알콜들은 또한 물에 대한 낮은 용해도로 인하여 물 단독에 의해 접촉될 때 세척에 견딜 수 있다. 그러나, 세제의 존재 하에서는, 이러한 지방 알콜들은 상대적인 속도 및 용이성을 가지며 제거될 수 있다. 예컨대 지방 알콜들과 같은 지방 사슬 작용 유기 화합물들과 관련된 또 다른 이점은, 이러한 처리제들을 액체 또는 증기 형태로 퇴적할 수 있는 능력이다. 예를 들어, 지방 알콜들은 어떠한 용매도 없이 상기 유리 표면 상으로 바로 증발될 수 있다. 이러한 기화 방법은 따라서 상기 용매가 제거되는 후속적인 증발 단계를 피할 수 있고, 임의의 이러한 용매를 사용 후에 처리할 필요를 피할 수 있다.

계면활성제들은 또한 패시브(passive) 표면 처리제, 예를 들어 상기 유리 표면에 공유 결합하지 않는 처리제로 사용될 수 있다. 적합한 계면활성제들은 상기 유리 표면과 이온 상호작용들을 나타내는 것들을 포함할 수 있으며, 이는 이들이 보다 안정적인 비공유 상호작용들을 나타내기 때문이며, 이는 중간 가공 단계들 중 물에 의한 원치않는 제거를 더 잘 견딜 수 있다. 표면 처리제로서의 사용에 적합한 예시적인 계면활성제들은 긴 알킬 사슬기들(예를 들어, C₈-C₃₀)을 포함하는 양이온성 계면활성제들, 예컨대 디코코알킬디메틸암모늄 클로라이드(dicocoalkyldimethylammonium chloride), 디데실디메틸암모늄 클로라이드(didecyldimethylammonium chloride), 도데실트리메틸암모늄 클로라이드(dodecyltrimethylammonium chloride), 및 옥타데실트리메틸암모늄 클로라이드(octadecyltrimethylammonium chloride)를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 추가적인 적합한 계면활성제들은, 예를 들어, 비이온성 계면활성제들, 예컨대 에톡실레이티드 코코아민(ethoxylated cocoamine), PEG/PPG 코폴리머 비이온성 계면활성제 등을 포함할 수 있다.

표면-패시브 처리제들은 일부 실용적인 한계들을 가질 수 있다. 예를 들어, 수용성 처리제들은 물에서 원치않는 용해 및 따라서 물에 대한 노출 중의 제거에 견딜만큼 상기 유리 표면에 충분히 강하게 결합하지 않는 경향이 있다. 그러나, 수용성이 아닌 처리제들은 물에서의 제거에 대한 향상된 저항성을 제공할 수 있으나, 이러한 처리제들은 또한 퇴적하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 바람직하지 않은 가연성 및/또는 독성 유기 용매들을 요구한다. 폴리머 물질들은 이들 단점들을 가지지 않을 수 있는 표면-패시브 처리제들로서 역할할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 물질들은 다수의 고정 점들(예를 들어, 다수의 수소결합 그룹들)을 가질 수 있으며, 이는 물에서 용해에 대한 상기 코팅의 운동 배리어를 증가시킬 수 있다. 동시에, 이러한 폴리머들은 물에 용해가능하거나 분산될 수 있어 이들은 수용액 또는 부분적인 수용액들로부터 퇴적될 수 있다. 또한, 상기 폴리머들은 다수의 그들의 친수성, 수소 결합 그룹들이 상기 유리 표면을 향하도록 배향할 수 있어 상기 유리 표면에 충분한 접착력을 제공한다. 유사하게, 다수의 상기 소수성 그룹들은 상기 표면으로부터 멀어지게 배향될 수 있어 상기 유리 기판 상의 낮은 마찰, 낮은 표면 에너지 계면을 제공한다.

폴리머 내의 소수성 대 친수성 그룹들의 비 또는 균형은 상기 유리 표면에의 상기 폴리머의 부착의 세기 및 물에 의한 원치않는 제거에 대한 상응하는 저항성을 좌우할 수 있다. 일 실시예에서, 적합한 소수성/친수성 균형을 가지는 폴리머들은 디블록(diblock) 구조 AB를 가질 수 있으며, 여기서 A는 소수성 블록이고 B는 친수성 블록이다. 용어 "양친매성(amphiphilic) 폴리머"가 또한 보통 이러한 폴리머 구조를 기술하기 위해 사용된다. 상기 양친매성 블록 코폴리머들 내의 상기 친수성 B 블록(들)은 상이한 모노머들, 또는 올리고머들, 예를 들어, 아크릴산, 말레산, 하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethylmethacrylate, HEMA), 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트(polyethyleneglycol (meth)acrylate), 에톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트(ethoxypolyethyleneglycol (meth)acrylate), 메톡시에틸(메타)아크릴레이트(methoxyethyl (meth)acrylate, ethoxy (meth)acrylate), 에톡시(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노-에틸(메타)아크릴레이트(2-dimethylamino-ethyl(meth)acrylate, DMAEMA), 또는 이들의 조합들로부터 선택된 모노머들로부터 준비될 수 있다. 마찬가지로, 양친매성 블록 코폴리머의 예시적인 소수성 A 블록들은 모노비닐 방향족 모노머들 예컨대 스티렌(styrene) 및 알파-알킬스티렌들(alpha-alkyllstyrenes), 및 다른 알킬레이티드 스티렌들(alkylated styrenes), 또는 알킬(메타)아크릴릭 에스터들(alkyl (meth)acrylic esters), 또는 비닐 에스터들(vinyl esters)을 포함하나 이에 제한되지 않는 공지된 소수성 모노머들로부터 준비될 수 있다.

상기 소수성 및 친수성 블록은 각각 상기 유리 표면에 부착하기에 충분할 정도로 친수성이나, 물에 의한 원치 않는 제거에 대한 충분하지 못한 저항성을 가질정도로 친수성은 아닐뿐만 아니라, 파티클 접착에 배리어로서 역할하기에 충분할 정도로 소수성이나, 세제를 사용한 세척에 견딜만큼 소수성이지는 않을 수 있는 균형잡힌 폴리머를 제공하도록 선택될 수 있다. 비제한적인 예시적인 폴리머들의 종류는 예를 들어 스티렌과 말레산의 친수성/소수성 코폴리머들(pSMA) 및 그들의 염들을 포함할 수 있다.

이와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 본 개시는 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판들에 관한 것이며, 상기 코팅은 적어도 하나의 폴리머를 포함하며, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 30도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지며, 물과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 30도 초과의 접촉각을 가지고, 세제 용액과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 10도 미만의 접촉각을 가진다.

예를 들어 치환된 알킬 실레인들 또는 가교된 디실레인들과 같은 실레인들이 또한 표면-반응 처리제들로서 사용될 수 있다. 치환된 알킬 실레인은 상기 알킬이 또한 아미노, 암모늄, 하이드록실, 에테르, 및 카르복실산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 유기 작용 그룹들로 치환된다는 점을 제외하고 상기 언급된 알킬 실록세인과 구조가 유사하다. 많은 경우들에서, 상기 치환된 알킬 실레인은 상기 알킬 그룹의 말단 또는 상기 알킬 사슬을 따라 또는 그 내의 임의의 위치에 위치된 유기 작용 그룹으로 치환될 수 있다. 또한, 많은 경우들에서, 상기 치환된 알킬은 치환된 저급 알킬일 수 있다. 일부 예시적인 치환된 저급 알킬 실레인들은 감마-아미노프로필트리에톡시 실레인(γ-aminopropyltriethoxy silane), 감마-아미노프로필트리메톡시 실레인(γ-aminopropytrimethoxy silane), 베타-아미노에틸트리에톡시 실레인(β-aminoethyltriethoxy silane), 및 델타-아미노부틸트리에톡시 실레인(δ-aminobutyltriethoxy silane)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일부 실시예들에서, 치환된 알킬 실레인들은 4차(quaternary) 질소, 에테르 및 티오에테르로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 작용 그룹들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 치환된 알킬 실레인들은, 예를 들어 4차 질소를 가지고 펜던트(C₁₀-C₂₄)알킬 그룹을 가지는 치환된 알킬 실레인들과 같이, 상기 작용 그룹으로부터 연장되는 펜던트(C₆-C₃₀)알킬을 포함할 수 있다. 치환된 알킬 실레인들의 비제한적 예들은 예를 들어, N,N-디메틸-N-(3-(트리메톡시실릴)프로필)옥타데칸-1-암모늄 클로라이드("YSAM C18")을 포함할 수 있으며, 그 화학 구조가 아래 표시된다. YSAM C14 및 YSAM C1 각각은 또한 아래 표시된다. YSAM C18은 4차 질소에 붙은 펜던트(C₁₈)알킬을 가진다. 마찬가지로, YSAM C14는 4차 질소에 붙은 펜던트(C₁₄)알킬을 가진다.

가교된 디실레인들은 아래에 제공되는 바와 같은 일반식(Ⅰ)을 가지는 것들로부터 선택될 수 있다:

여기서 R²는 저급 알킬이고 X는 NH 또는 O이다. 가교된 디실레인들의 한 종류는 디실라제인들로 지칭되며 여기서 X는 NH이다.

예시적인 실레인 기반 화합물들의 상표는 Sura Instruments GmbH로부터 입수 가능한 Virtubond^TM 및 Pyrosil^®을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 실레인들은 수용성일 수 있으며, 따라서 수용액 상태로 상기 유리 표면 상의 퇴적을 가능하게한다. 추가적인 실시예들에서, 상기 실레인들은 파티클 부착에 대한 보호 코팅으로 역할할 수 있는 소수성 단일층이 바깥쪽으로 (예를 들어 상기 유리로부터 멀어지게 연장됨) 배향될 수 있다. 상기 실레인은 상기 유리 표면과 반응하고 따라서, 물 단독에 의한 제거 및/또는 용해에 견디도록 또한 선택될 수 있다. 또한 추가적인 실시예들에서, 상기 실레인은 알칼리 세제 용액의 적용 및/또는 대기 플라즈마에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, RF 플라즈마가 대기 가스들로부터 발생될 수 있고 이 플라즈마는 상기 실레인 코팅과 반응하여 이를 상기 유리 표면으로부터 세척될 수 있는 기체 종들 또는 작은 분자들로 분해할 수 있다. 실레인 코팅들은 또한 비교적으로 더 농축된 및/또는 비교적 더 높은 온도의 알칼리 세제, 예를 들어 부피로 20%정도로 높은, 예를 들어, 부피로 약 10% 내지 약 18% 범위, 또는 부피로 약 12% 내지 약 15%의 농도 및 100℃정도로 높은, 예컨대 약 40℃ 내지 약 90℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 또는 약 60℃ 내지 약 70℃이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 온도를 가지는 세제 용액들에 의해 제거될 수 있다.

이와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 본 개시는 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판들에 관한 것이며, 상기 코팅은 적어도 하나의 실레인을 포함하고, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 30도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지며, 물과의 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 30도 초과의 접촉각을 가지고, 플라즈마 또는 UV 오존과 접촉 후에 상기 코팅된 부분은 약 10도 미만의 접촉각을 가진다.

본 명세서에 개시된 방법들과 관련하여 상술된 바와 같이, 상기 코팅된 기판들은 상기 표면 처리 층을 제거하기 위해 사용 전에 세정될 수 있다. 세정 후에, 이전에 코팅된 표면의 (탈이온수와의) 접촉각은 크게, 예를 들어 0도 정도로 낮게, 감소될 수 있다. 예를 들어, 코팅되었을 때 (탈이온수와의) 접촉각은 약 95도 정도로 높을 수 있고, 세정 후에, (탈이온수와의) 접촉각은 약 10도 미만, 예컨대 약 9도 미만, 약 8도 미만, 약 7도 미만, 약 6도 미만, 약 5도 미만, 약 4도 미만, 약 3도 미만, 약 2도 미만, 또는 약 1도 미만, 예를 들어 약 1도 내지 약 10도일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 세정은, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 습식 세정, 예를 들어, 세제를 사용한 세정, 또는 건식 세정, 예를 들어, 플라즈마 또는 오존 세정 방법들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 표면 처리층은, 일부 실시예들에서, 물 단독에 의한 제거에 대한 적당한 저항성을 나타낼 수 있으며, 이는 상기 코팅된 기판이 최종 사용 전에 다양한 마무리 단계들, 예컨대 엣지 마무리 또는 엣지 세정을 거칠 경우 유용할 수 있다. 이와 같이, 이들 실시예들에서, 물과의 접촉 후에(예를 들어, 약 25℃ 내지 약 80℃ 온도에서 최대 약 5분의 시간 동안), 상기 코팅된 표면의 (탈이온수와의) 접촉각은 약 20도 초과, 예컨대 약 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95도 초과, 예를 들어 약 20 내지 약 95도일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 물론, 상기 처리된 유리 기판들은 이들 성질들 중 하나 또는 전부를 나타내거나 나타내지 않을 수 있으나, 여전히 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.

본 개시의 유리 기판들 및 방법들은 종래 기술의 기판들 및 방법들에 비해 많은 장점들중 적어도 하나를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 방법들은 더 높은 스루풋(throughput), 더 낮은 비용, 및/또는 향상된 통합가능성, 확장성, 신뢰성, 및/또는 일관성 측면에서 종래 기술의 방법들에 비하여 우수한 성능을 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 방법들에 따라 처리된 유리 기판들은 감소된 파티클 부착을 가질 수 있으며, 세정하기 더 쉬울 수 있으며, 및/또는 오랜 보관 시간에 걸쳐 향상된 성능을 가질 수 있다. 또한, 부착된 유리 파티클들의 수의 감소는 또한, 예를 들어 더 낮은 마찰 표면 및 상기 유리 파티클들과 상기 유리 표면 사이의 감소된 연마 접촉점들로 인한, 긁힘이 감소된 유리 기판을 제공할 수 있다. 물론, 본 명세서에 개시된 상기 기판들 및 방법들이 상기 특성들 중 하나 이상을 가지지 않을 수 있으나, 여전히 본 개시 및 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

다양한 개시된 실시예들은 그 특정한 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징들, 구성 요소들, 또는 단계들을 수반할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특정한 특징, 구성 요소 또는 단계는, 하나의 특정한 실시예와 관련하여 기술되었으나, 다양한 설명되지 않은 조합들 또는 치환들의 대안적인 실시예들과 상호교환되거나 결합될 수 있음이 또한 이해될 것이다.

본 명세서에 사용된 상기 용어 "the", "a", 또는 "an"은 "적어도 하나"를 의미하며, 명시적으로 반대로 지시되지 않는한 "오직 하나"로 한정되지 않아야 함이 또한 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, "표면 처리제(a surface treatment agent)"에 대한 지칭은 문맥상 명백하게 다르게 지시되지 않는 한, 두 개 이상의 이러한 표면 처리제들을 가지는 예들을 포함한다.

본 명세서에서 범위들은 "약" 하나의 특정 값 및/또는 내지 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 예들은 상기 하나의 특정 값 및/또는 내지 상기 다른 특정 값를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용으로써, 값들이 근사치들로 표현된 경우, 상기 특정한 값은 또 다른 양상을 형성한다는 것이 이해될 것이다. 상기 범위들 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여서도, 상기 다른 끝점과 독립적으로도 의미가 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 제시된 어떠한 방법도 그 단계들이 특정한 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들이 따라야하는 순서를 실제로 언급하지 않거나 단계들이 특정한 순서에 제한되어야 한다고 청구항들 또는 설명들 내에달리 구체적으로 명시되지 않는 경우, 어떠한 특정한 순서를 암시하도록 의도되지 않는다.

특정한 실시예들의 다양한 특징들, 구성 요소들 또는 단계들이 연결구 "포함하는(comprising)"을 사용하여 개시될 수 있으나, 연결구들 "구성된(consisting)" 또는 "필수적으로 구성된(consisting essentially of)"을 사용하여 기술될 수 있는 것들을 포함하는 대체적인 실시예들이 암시된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 구조 또는 방법으로부터 암시되는 대체적인 실시예들은 구조 또는 방법이 A+B+C로 구성된 실시예들 및 구조 또는 방법이 A+B+C로 필수적으로 구성된 실시예들을 포함한다.

본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 개시에 대한 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 당 업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 본질을 포함하는 개시된 실시예들의 수정들, 조합들, 서브-조합들 및 변형들이 당 업계의 통상의 기술자들에게 일어날 수 있으므로, 본 개시는 첨부된 청구 범위 및 그 균등물들의 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야한다.

다음의 예시들은 비제한적이고 오직 설명적인 것으로 의도되며, 본 발명의 범위는 청구 범위에 의해 한정된다.

예시들

접촉각

코팅 후, 물과의 접촉 후, 및 세제 용액과의 접촉 후에, 각각의 처리의 접촉각에 대한 영향을 평가하기 위하여 코닝 EAGLE XG^® 유리 기판들이 다양한 표면 처리제들로 처리되었다. 유리 샘플들은 상이한 표면 처리제들을 사용하여 코팅되었고 상기 표면 처리된 유리 기판들의 탈이온수와의 접촉각이 측정되었다. 상기 기판들은 이후 60초 동안 탈이온수로 상온에서 헹구어졌고 다시 접촉각이 측정되었다. 마지막으로, 상기 기판은 2% 알칼리 세제로 50℃에서 60초 동안 초음파 수조에서 세척되었고 한번 더 접촉각이 측정되었다. 그 결과가 아래 표 1에 도시된다.

표1: 접촉각

표면 처리				접촉각 (탈이온수)
처리제	약어 (Abbr.)	용매	농도 (wt%)	코팅 후	탈이온수 세척 후	세제 세척 후
폴리머들(Polymers)
폴리(스티렌-코-말레산) Poly(styrene-co-maleic acid)	pSMA	IPA1	1.5	89.4	88.3	3.5
폴리(스티렌-코-말레산) 암모늄 염 Poly(styrene-co-maleic acid)ammonium salt	SMA N30	물	1-1.5	51.2	50.6	2.7
폴리(에틸렌-코-아크릴산) Poly(ethylene-co-acrylic acid)	pEAA	NMP2	2	60.3	--	41.3
폴리(에틸렌-코-말레산) Poly(ethylene-co-maleic acid)	pEMA	물	1.5	25.6	23.0	4.1
폴리(4-비닐페놀)/폴리-4-하이드록시스티렌 Poly(4-vinylphenol)/poly-4-hydroxystyrene	PHS	IPA	1.5	72.2	70.1	19.0
폴리(아크릴산) Poly(acrylic acid)	PAA	물	1.5	6.2	23.9	2.9
폴리에틸렌이민 Polyethyleneimine	PEI	물	0.1	4.4	11.8	3.4
폴리(비닐 알콜) Poly(vinyl alcohol)	PVA	물	1	40.2	30.4	21.8
폴리(에틸렌-코-비닐 알콜) Poly(ethylene-co-vinyl alcohol)	PEVA	NMP	2	50.4	53.6	53.6
에틸셀룰로오스 Ethylcellulose	EC	NMP	1	70.3	70.9	22.4
하이드록시에틸셀룰로오스 Hydroxyelthylcellulose	HEC	물	0.5	17.1	27.6	33.9
카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 염 Carboxymethylcellulose sodium salt	Na-CMC	물	0.5	10.5	4.4	3.7
계면활성제들(Surfactants)
헥실트리메틸암모늄 브로마이드 Hexyltrimethylammonium bromide	HTAB	물	0.1	23.6	3.1	4.5
디코코알킬디메틸암모늄 클로라이드 Dicocoalkyldimethylammonium chloride	Coco DMA	물	0.1	83.0	82.5	6.0
디데실디메틸암모늄 클로라이드 Didecyldimethylammonium chloride	DDAC	물	0.1	81.0	73.8	3.0
도데실트리메틸암모늄 클로라이드 Dodecyltrimethylammonium chloride	DTAC	물	0.1	55.3	50.1	3.9
옥타데실트리메틸암모늄 클로라이드 Octadecyltrimethylammonium chloride	OTAC	물	0.1	7.4	85.9	3.8
에톡시레이티드 코코아민 Ethoxylated cocoamine	Eth C25	물	0.1	50.1	58.4	3.1
PEG/PPG 코폴리머 비이온 계면활성제 PEG/PPG copolymer non-ionic surfactant	Pluronic F127	물	2	22.0	24.4	8.2
지방 알콜들(Fatty Alcohols)
옥타데칸올 Octadecanol	octa-evap	없음	100	27.1	--	5.6
옥타데칸올 Octadecanol	octa-IPA	IPA	<2	81.3	21.8	5.7
실레인들(Silanes)
플루오로알킬 실레인 Fluoroalkyl silane	Aquapel	나프타	<10	107.7	110.4	114.7
옥타데실디메틸(3-트리메틸실릴프로필)암모늄 클로라이드 Octadecyldimethyl(3-trimethylsilylpropyl) ammonium chloride	YSAM	물	<0.5	86.1	84.0	78.8

¹ IPA: 아이소프로판올(isopropanol)

² NMP: N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)

상기 표 1에 입증된 바와 같이, pSMA, SMA N30, PEAA, 또는 PHS 폴리머들로 코팅된 유리 샘플들은 코팅 후에 탈이온수와 비교적 높은 접촉각을 나타냈으며, 이는 처리에 의해 소수성, 또는 물에 대한 표면의 저항성이 증가되었다는 것을 나타낸다. 이들 처리된 샘플들의 물에 대한 저항성이 또한, 심지어 탈이온수로 60초 동안의 세척 후의, 상기 표면 처리된 샘플들의 비교적 높은 접촉각에 의해 입증되었다 (PEAA는 측정되지 않음). 그러나, pSMA 및 SMA N30의 경우 상기 처리된 유리 기판들을 세제와 60초동안 접촉시킨 후에, 상기 기판들의 접촉각은 현저하게 감소하였으며, 이는 상기 표면 처리가 성공적으로 제거되었음을 나타내는 경향이 있지만, 상기 PEAA 및 PHS 처리된 샘플들은 비교적 높은 접촉각을 유지하였으며, 이는 이들이 쉽게 또는 효율적으로 제거되지 않았다는 것을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 약 20 미만, 약 10도 미만, 또는 심지어 약 5도 미만의 접촉각은 "깨끗한" 유리 표면을 나타낼 수 있다. 상기 친수성 폴리머들(PVA, PEI, PAA, PEVA) 및 셀룰로오스 유도체 폴리머들은 코팅 후의 충분하게 높지 않은 접촉각, 물로의 헹굼 후의 충분하게 높지 않은 접촉각, 또는 세제로의 세척 후의 충분하게 낮지 않은 접촉각 중 하나로 인하여 잘 기능하지 않았다.

유사하게, 더 긴(예를 들어, C₈-C₃₀) 알킬 사슬을 가지는 양이온성 계면활성제들(CoCo DMA, DDAC, DTAC, OTAC)로 처리된 유리 샘플들은 코팅 후 탈이온수와 비교적 높은 접촉각을 나타냈고, 물로의 헹굼 후에 비교적 높은 접촉각을 유지했고, 세제로의 세척 후에 비교적 낮은 접촉각을 나타냈다. 반면에 , 더 짧은 사슬의 양이온성 계면활성제들(HTAB)은 특히 물로의 헹굼 후에 충분히 높지 않은 접촉각으로 인하여 비교적 잘 기능하지 않았다. 한편, 비이온성 계면활성제들(Eth C25, Pluronic F127)은 코팅 후 탈이온수와 비교적 높은 접촉각을 나타냈고, 물로의 헹굼 후에 비교적 높은 접촉각을 유지했고, 세제로의 세척 후에 비교적 낮은 접촉각을 나타냈다.

마지막으로, 증기로 및 용액으로 퇴적된 옥타데칸올은 코팅 후에 탈이온수와 비교적 높은 접촉각을 나타냈고, 물로의 헹굼 후에 충분히 높은 접촉각을 유지했고, 세제로의 세척 후에 비교적 낮은 접촉각을 나타냈다. 두 표면-반응 실레인 처리제들(YSAM, Aquapel)이 또한 평가되었다. 이들 표면 처리제들은 상기 유리 표면에 높은 접착을 나타냈으나(물로의 헹굼 전과 후의 접촉각에 의해 나타내짐), 그들의 상기 유리 표면과의 공유 결합은 또한 전통적인 습식 세척 방법들에 의해 이들 코팅들을 제거하기 다소 어렵게 만들었다(세제로의 세척 후의 높은 접촉각에 의해 나타내짐). 그러나, 이들 코팅들은 다른 방법들, 예컨대 더 높은 온도 및/또는 더 높은 농도의 알칼리 세제 세척 및/또는 플라즈마 제거 방법들에 의해 제거될 수 있다.

파티클 부착

유리 파티클 부착으로부터 유리 표면을 보호하고 및/또는 세척에 의해 임의의 부착된 파티클들의 제거를 용이하게하는 상기 코팅들의 능력을 평가하기 위하여, 상기 표면 처리된 유리 샘플들, 뿐만 아니라 미처리 샘플들이 엣지 연마 및 후속적인 세척 공정들을 거쳤다. 상기 유리 샘플들(4" x 4")의 엣지들이 탈이온수의 존재하에 상기 유리 표면 상으로 던져지는 유리 파티클들을 생성하는 방식으로 연마되었다. 상기 젖은 샘플들은 수직 방향으로 HEPA 공기 필터 하에서 공기 건조되었다. 상기 엣지 연마 공정에 의해 상기 유리 표면 상에 퇴적된 파티클들의 수를 세기 위하여 광 산란 과정을 사용하는 도레이 파티클 계수기(Toray particle counter)가 이후 사용되었다. 상기 유리 샘플들은 이후 2% 알칼리 세제로 50℃에서 90초 동안 초음파 수조에서 세척되었다. 세척 후의 상기 유리 표면 상에 남아있는 파티클들이 다시 세어졌다. 이들 테스트들의 결과가 도 2 및 도 3에 나타난다. 보통 해상도는 1μm를 초과하는 직경을 가지는 파티클들을 세는 반면, 고 해상도는 0.3μm 정도로 낮은 직경을 가지는 더 작은 파티클들을 센다.

도 2 및 도 3은 미처리된 유리에 비하여 세척 후 모든 표면-처리된 유리에 대하여 실질적으로 더 낮은 파티클 수를 입증한다. 다양한 처리들 중, 코폴리머 처리제들(pSMA, SMA N30)이 상기 소수성 폴리머(PHS) 및 지방 사슬 작용 유기 화합물(옥타데칸올)를 능가하며, 상기 소수성 폴리머(PHS) 및 지방 사슬 작용 유기 화합물(옥타데칸올)은 상기 계면활성제(Eth C25)를 능가한 것으로 보인다. 그러나, 이들 표면 처리제들 모두는 미처리된 샘플을 현저히 더 잘 기능하였다. 세척 후의 파티클 제거 효율을 입증하는 도 4를 참조하면, 코폴리머 처리제들(pSMA, SMA N30)이 소수성 폴리머(PHS) 및 지방 사슬 작용 유기 화합물(옥타데칸올)을 능가하며, 상기 소수성 폴리머(PHS) 및 지방 사슬 작용 유기 화합물(옥타데칸올)은 상기 계면활성제(Eth C25)을 능가하는 것이 다시 보여진다. 모든 경우들에서, 상기 표면 처리된 샘플들은 미처리된 샘플들을 현전히 능가하였다.

Claims (25)

1. 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판으로서,
   상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지고,
   물과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가지고,
   세제 용액과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코팅은 약 1μm 미만의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 코팅은 약 1nm 내지 약 100nm 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 코팅은 계면활성제들(surfactnats), 폴리머들, 지방 사슬 작용 유기 화합물들(fatty chain functional organic compounds), 실레인들(silanes), 및 이들의 조합들로부터 선택된 적어도 하나의 표면 처리제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면의 상기 코팅된 부분은 약 65mJ/m² 미만의 표면 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
6. 청구항 1에 있어서,
   물과의 접촉은 상기 유리 기판을 25℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도를 가지는 물과 약 5분 이하의 시간 동안 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 유리 기판은 상온의 물과 약 60초 이하 동안 접촉되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
8. 청구항 1에 있어서,
   세제 용액과의 접촉은 상기 유리 기판을 약 25℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도를 가지는 세제 용액과 약 2분 이하의 시간 동안 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 유리 기판은 알칼리 세제 용액과 약 60초 이하 동안 접촉되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
10. 상기 유리 기판의 표면을 적어도 하나의 표면 처리제와, 상기 표면의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하기에 충분한 체류 시간(residence time)동안 접촉시키는 단계를 포함하고,
    상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지고,
    물과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가지고,
    세제 용액과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면 처리제는 계면활성제들, 폴리머들, 지방 사슬 작용 유기 화합물들, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면 처리제는 소수성 폴리머들, 친수성/소수성 코폴리머들, 비이온성 계면활성제들, (C₈-C₃₀) 알킬 사슬을 포함하는 양이온성 계면활성제들, (C₆-C₃₀) 알킬 사슬을 포함하는 지방 알콜들, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅은 약 1μm 미만의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
14. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅은 약 1nm 내지 약 100nm 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 표면을 상기 적어도 하나의 표면 처리제와 접촉시키는 단계는 딥(dip) 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 메니스커스(meniscus) 코팅, 플러드(flood) 코팅, 롤러 코팅, 브러쉬(brush) 코팅, 에어로졸 코팅, 기상 퇴적, 및 이들의 조합들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
16. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 표면은 상기 적어도 하나의 표면 처리제와 접촉되었을 때 약 100℃ 이하의 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
17. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리 기판의 엣지를 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 연마 단계 후에 상기 유리 기판의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도를 초과하는 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
19. 청구항 10에 있어서,
    세제 용액으로 상기 유리 기판을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 세척 단계 후에 상기 유리 기판은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
21. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리 기판의 상기 표면의 적어도 일부에 폴리에틸렌 필름을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 처리 방법.
22. 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판으로서,
    상기 코팅은 적어도 하나의 폴리머를 포함하고,
    상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 30도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지고,
    물과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 30도 초과의 접촉각을 가지고,
    세제 용액과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
23. 청구항 22에 있어서,
    상기 적어도 하나의 폴리머는 스티렌(styrene) 및 말레산(maleic acid) 모노머들을 포함하는 블록 코폴리머들, 및 이들의 염들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
24. 적어도 하나의 표면 및 상기 표면의 적어도 일부 상의 코팅을 포함하는 유리 기판으로서,
    상기 코팅은 적어도 하나의 실레인(silane)을 포함하고,
    상기 표면의 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 내지 약 95도 범위의 접촉각을 가지고,
    물과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 20도 초과의 접촉각을 가지고,
    플라즈마 또는 UV 오존과의 접촉 후에, 상기 표면의 상기 코팅된 부분은 탈이온수와 약 10도 미만의 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
25. 청구항 24에 있어서,
    상기 적어도 하나의 실레인은 4차(quaternary) 질소 및 펜던트 (C₁₀-C₂₄) 알킬 그룹을 포함하는 치환된 알킬 실레인들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.

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