CN103402657A - 玻璃基材表面清洁设备和玻璃基材表面清洁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有清洁功能的玻璃基材表面清洁设备和方法，其可应用于存在于玻璃基材上的杂质。玻璃基材表面清洁设备(100)包括玻璃基材支撑和传送机构(20)，所述玻璃基材支撑和传送机构(20)在第一方向(图3中的M)上支撑并传送玻璃基材(50)。所述设备也包括具有清洁带(11)的玻璃基材表面清洁机构(10)，所述清洁带(11)去除粘附至玻璃基材的表面的杂质(300)，并在与所述第一方向相交的第二方向(图3中的N)上在玻璃基材的表面上滑动。所述清洁带包括多个三维结构化研磨凸起(70)和位于所述三维结构化研磨凸起之间的凹槽(60)。凹槽的宽度(62)宽于粘附至玻璃基材的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃基材表面清洁设备以及一种从玻璃基材表面清洁在分离玻璃基材的分离设备中所产生的粘附至玻璃基材表面的杂质(主要是碎玻璃)的方法，更特别地涉及一种由此用于在制造液晶面板的过程中应用起偏振板之前在液晶面板中所用的玻璃基材的玻璃基材表面清洁设备和方法。
背景技术
目前，在玻璃基材上使用真空吸引装置或使用磨料等的设备和方法是已知的用于去除粘附至玻璃基材，并与分离玻璃基材的基材分离设备相关的杂质(主要是碎玻璃)的清洁设备和方法(例如，日本未审专利申请公布No.2008-94690和No.2005-81297)。
发明内容
本发明待解决的问题是提供一种具有清洁功能的玻璃基材表面清洁设备和方法，其可适当地应用于存在于玻璃基材上的各种尺寸(例如，10μm至1000μm范围内)的杂质(主要是碎玻璃)。
根据本发明的玻璃基材表面清洁设备的一方面由玻璃基材表面清洁设备100构成，所述玻璃基材表面清洁设备100具有玻璃基材支撑和传送机构20以及玻璃基材表面清洁机构10，所述玻璃基材支撑和传送机构20支撑玻璃基材50并在第一方向(图3中的M)上传送玻璃基材，所述玻璃基材表面清洁机构10包括清洁带11，所述清洁带11去除粘附至玻璃基材的表面的杂质300，并在与第一方向相交的第二方向(图3中的N)上在玻璃基材的表面上滑动。清洁带11包括在其表面上的多个三维结构化的研磨凸起70以及位于涂布膜之间的凹槽60。凹槽60的宽度62宽于粘附至玻璃基材的表面的杂质300的外部宽度尺寸。
在本文，“清洁”意指从玻璃基材上去除杂质(主要是碎玻璃)。“杂质的外部宽度尺寸”意指在清洁带在玻璃基材上滑动的第二方向(图3中的N)上的杂质的最大外周宽度。“凹槽”意指在三维结构化研磨凸起与另一相邻的三维结构化研磨凸起之间所形成的间隙。“凹槽宽度”意指三维结构化研磨凸起70的顶部72与另一相邻的三维结构化研磨凸起70的顶部72之间的间隔。碎玻璃意指当玻璃产品压碎或破碎等时所产生的玻璃废料。
本发明的另一方面为一种在如上玻璃基材表面清洁设备100中所用的清洁带11。
另外，本发明的另一方面由一种玻璃基材表面清洁方法构成，所述玻璃基材表面清洁方法包括使用玻璃基材支撑和传送机构20在第一方向上传送玻璃基材50，以及在玻璃基材50的表面上在与所述第一方向相交的第二方向上滑动玻璃基材表面清洁机构10的清洁带11，以去除粘附至玻璃基材50的表面的杂质300。所述清洁带包括在其表面上的多个三维结构化研磨凸起70以及位于涂布膜之间的凹槽60。凹槽60的宽度宽于粘附至玻璃基材50的表面的杂质300的外部宽度尺寸。
根据本发明的玻璃基材表面清洁设备和方法，有可能适当可靠地从玻璃基材去除具有一系列尺寸的杂质(主要是碎玻璃)。
附图说明
图1为示出了根据本发明的玻璃基材表面清洁设备的总体构造的透视图；
图2为示出了根据本发明的玻璃基材表面清洁设备的总体构造的前正视图；
图3为示出了在根据本发明的玻璃基材表面清洁设备中，玻璃基材的传送方向(第一方向，M)与清洁带的滑动方向(第二方向，N)之间的关系的平面图；
图4为示出了具有多个三维结构化研磨凸起的三维结构化磨料层的一部分的平面图，所述三维结构化磨料层设置于清洁带的表面上，所述清洁带设置于根据本发明的玻璃基材表面清洁设备中；
图5为沿着图4中的剖面线X-X的横截面图；
图6a-6d为示出了当凹槽宽度宽于杂质的外部宽度尺寸时，粘附至玻璃基材的表面的杂质(碎玻璃)与设置于清洁带的三维结构化磨料层中的凹槽之间的行为关系的示意性剖视图；和
图7a-7d为示出了当凹槽宽度窄于杂质的外部宽度尺寸时，粘附至玻璃基材的表面的杂质(碎玻璃)与设置于清洁带的三维结构化磨料层中的凹槽之间的行为关系的示意性剖视图。
具体实施方式
接着，参照附图详细解释本发明的实施例，但应理解为本发明并不局限于如下实施例，基于本发明所属领域技术人员的知识，在不偏离本发明的范围的情况下，可对设计适当地进行修改、改进等。
图1和2示出了根据本发明的清洁设备，在将起偏振板应用于例如日本未审专利申请No.2005-81297中公开的液晶面板制造过程中之前，所述清洁设备例如可用于清洁在液晶面板中所用的玻璃基材的表面。在图1中，玻璃基材表面清洁设备100包括玻璃基材支撑和传送机构20以及玻璃基材表面清洁机构10。玻璃基材支撑和传送机构20包括导入辊轴21、导出辊轴22和导架23，所述导入辊轴21、导出辊轴22和导架23从下侧支撑玻璃基材50，在第一方向(图3中的M)上传送玻璃基材50。玻璃基材表面清洁机构10包括在玻璃基材支撑和传送机构20上方通常在中心设置的具有环状轨线的清洁带11、驱动导向滑轮12和从动导向滑轮13、14、15，所述驱动导向滑轮12和从动导向滑轮13、14、15旋转清洁带11，并同时对清洁带11施加预定张力。驱动导向滑轮12连接至将驱动功率施加至驱动导向滑轮12的驱动马达18。另外，清洁带11设置在与玻璃基材50的传送方向(第一方向，图3中的M)相交的方向(第二方向，图3中的N)上。
如图2所示，当滑动时，清洁带11设置成与玻璃基材50的顶面接触，加载装置30直接设置于清洁带11的上方，从而施加载荷以将清洁带紧压在玻璃基材50上。可根据需要使用任何类型的加载装置作为加载装置30，如气吹型、水压型等。可在约0.01kg/cm2至约3kg/cm2范围内调节载荷。
图3示出了在玻璃基材表面清洁设备100中玻璃传送方向(第一方向，图3中的M)与滑动方向(第二方向，图3中的N)之间的关系。如图3所示，清洁带11在玻璃基材50上的滑动方向(第二方向，图3中的N)设置在与玻璃基材50的传送方向(第一方向，图3中的M)相交的方向上。以此方式相交设置清洁带11的原因是为了加宽玻璃基材50上的滑动表面，并在玻璃基材50撞击在清洁带上时减轻冲击。相交角度θ(图3)具体在约70°至约85°，或约95°至约110°的范围内提供。
考虑玻璃基材传送速度、玻璃基材生产率和杂质去除程度，从而确定清洁带滑动速度。具体地，在玻璃基材50的第二方向(图3中的N)的清洁带滑动速度可通常调节为约10m/分钟至约500m/分钟的范围，在玻璃基材50的第一方向(图3中的M)的传送速度可通常调节为约0.1m/分钟至约10m/分钟的范围。滑动速度/传送速度比的值通常在约2至约100的范围内。因此，在玻璃基材表面清洁设备100中，由于清洁带11的滑动而产生的杂质去除主要在第二方向(图3中的N)上。
图4和5示出了在根据本发明的实施例的玻璃基材表面清洁机构10中所用的清洁带11。如图4和5所示，本发明所用的清洁带11由三维结构化磨料层80和背衬层90构成，所述三维结构化磨料层80包括在前表面上的多个三维结构化研磨凸起70和设置于所述多个三维结构化研磨凸起70之间的凹槽60，所述背衬层90从三维结构化磨料层80的前表面的背面支撑三维结构化磨料层80。
三维结构化磨料层80由背衬层90的表面上的三维结构化研磨凸起70和凹槽60构成。
三维结构化研磨凸起70的几何形状可选自包括但不限于如下的组：立方形、棱柱形、圆柱形、圆锥形、棱锥形、截头棱锥形(棱锥的截头锥体)、截头圆锥形(锥体的截头锥体)等。其中，包括平坦顶面的具有截头棱锥形式或截头圆锥形式的形式是优选的。如果形式为截头棱锥形式或截头锥体形式，则三维结构化研磨凸起70的顶面与玻璃基材面接触，粘附至玻璃基材50的表面的杂质的去除得以促进。
截头棱锥或截头圆锥三维结构化研磨凸起70通常以精确成形的方式成型。在本文，“精确成形”具有与PCT国际专利公布No.WO98/39142中所公开的相同的含义，其中使用制造工具使包含磨粒的粘结剂前体在背衬层90上形成，然后使粘结剂前体硬化以形成三维结构。
以此方式精确成形的截头棱锥中的每一个的顶部72的面积为约0.2mm2至约20mm2之间，特别是约1mm2至约10mm2之间。截头棱锥的底部74具有最多比顶部大约60％，特别是最多比顶部大约40％，更特别是最多比顶部大约20％的面积。另外，截头棱锥或截头锥体的高度(图5中的H)为约0.2mm至约5mm，更特别为约0.3mm至约3mm。三维结构化研磨凸起70的形式最终基于对待去除的杂质的形式(换言之，杂质的尺寸和对基材的粘附强度等)的考虑而确定。
多个三维结构化研磨凸起70以格子或交错的形式等，通常在第二方向(图3中的N)上以相等的间隔规则有序地设置于背衬层90的顶面上。该排列称为“结构化”(其与国际专利公布No.WO98/39142中所用具有相同的含义)，因此在本说明书中，磨料层和研磨凸起分别称为三维结构化磨料层和三维结构化研磨凸起。
清洁带11的构成材料为背衬层90和三维结构化磨料层80。三维结构化磨料层80由磨粒和粘结剂制得。
必要的是背衬层90具有强度和耐久性以延长清洁带的寿命，并在清洁带11的整个宽度上均匀获得杂质(主要是碎玻璃)300。必要的是清洁带11具有强度、可变形性和柔性，使得清洁带11可均匀适形至玻璃基材50或与玻璃基材50紧密接触。聚合物膜、纸张、织物、金属膜、硫化纤维或它们的层合物或加工产品为背衬层的示例性材料。聚合物膜的例子包括但不限于：聚酯膜、共聚酯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜等。纸张的例子包括但不限于：用树脂浸渍的纸张以增加强度等。织物的例子包括但不限于：使用选自树脂纤维、棉纤维、玻璃纤维和这些纤维的组合等的纤维的织造织物或针织织物。聚合物膜可具有诸如乙烯丙烯酸酯共聚物的材料的底涂层，以促进与三维结构化研磨凸起的基本材料的粘附力。
三维结构化磨料层80包括粘结剂基质和磨料组分，所述磨料组分包含分散于所述粘结剂基质中的磨粒作为其构成组分。
优选地，磨粒的尺寸细小，使得深的划痕不会被赋予玻璃基材。例如，磨粒的尺寸为约0.01至约10μm之间，特别是约0.01至约5μm之间，更特别是约0.01至约3μm之间的平均粒径。可应用于本发明的磨粒的例子包括但不限于：金刚石、立方晶型氮化硼、氧化铈、熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、溶胶凝胶氧化铝、碳化硅、氧化铬、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、氧化铁、石榴石、碳酸钙和它们的混合物。特别合适的是Mohs硬度为6或更高的金刚石、立方晶型氮化硼、氧化铝、碳化硅、氧化铈和二氧化硅。
通过粘结剂的硬化或胶凝形成磨料层。根据本发明的合适的粘结剂的例子包括但不限于：酚树脂、甲阶酚醛酚树脂(resole phenolresin)、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化的(acrylatized)异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯化的聚氨酯树脂、丙烯酸酯化的环氧树脂，以及它们的混合物。粘结剂可为热塑性树脂。
酚树脂、甲阶酚醛酚树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂和聚氨酯树脂是特别合适的。
粘结剂可为可辐射硬化的。可辐射硬化的粘结剂为通过辐射能至少部分硬化或至少部分聚合的粘结剂。取决于所用的粘结剂，可使用热、红外线、电子束、紫外线或可见光作为能量源。
通常，这些粘结剂通过自由基机制聚合。优选地，它们选自包括如下的组：丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化环氧树脂、具有α，β不饱和羰基的氨基塑料衍生物、烯键式不饱和化合物、具有至少一个丙烯酸酯基团的异氰脲酸酯衍生物、具有至少一个丙烯酸酯基团的异氰酸酯，以及它们的混合物。
如果使用紫外线辐射使粘结剂硬化，则需要光引发剂来开始自由基聚合。用于此目的的合适的光引发剂的例子包括但不限于：有机过氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亚硝基化合物、酰卤、腙、巯基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯酰基咪唑、双咪唑、氯代烷基三嗪、苯偶姻醚、苄基缩酮、噻吨酮和苯乙酮衍生物。优选的光引发剂包括2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙酮和2-甲基-1-(4-甲基苯硫基)-2-吗啉代-丙-1-酮。
如果使用可见光辐射使粘结剂硬化，则需要光引发剂来开始自由基聚合。用于此目的的合适的光引发剂的例子包括但不限于公开于美国专利No.4,735,632第3栏第25行至第4栏第10行；第5栏第1-7行和第6栏第1-35行中的那些。
磨料组分由浆料形成，所述浆料包含分散于未硬化态或未胶凝态的粘结剂中的多个磨粒。在硬化或胶凝时，磨料组分固定，换言之，以预定形状和预定结构固定。
关于磨料组分中磨粒相对于粘结剂的混合比例，通常磨粒为约50至约1000质量份，以约100质量份粘结剂计，特别地，磨粒在约100至约700质量份的范围内，以约100质量份粘结剂计。比例取决于所用的磨粒的类型和尺寸以及粘结剂的类型而变化。
除了磨粒和粘结剂之外的材料可包含于研磨组分中。例如，常见的添加剂包括但不限于：偶联剂、润湿剂、染料、颜料、增塑剂、填料、释放剂、研磨辅剂，以及它们的混合物。
研磨组分可包含偶联剂。通过添加偶联剂，可降低用于形成研磨组分的浆料的粘度。用于本发明的此类偶联剂的合适的例子包括但不限于：有机硅烷、铝锆酸酯(zircoaluminate)和钛酸盐。偶联剂的量通常小于约5wt％，特别地小于约2wt％。
清洁带11的三维结构化磨料层80的多个凹槽60在三维结构化研磨凸起70之间形成。凹槽60的形状与背衬层90的顶面上的三维结构化研磨凸起70的外周相同。因此，凹槽60的深度与截头棱锥的高度基本上相同，约0.2mm至约5mm，特别为约0.3mm至约3mm。另外，凹槽的宽度不小于约0.3mm，特别地不小于约0.5mm，更特别地不小于约1mm。
考虑待去除的杂质300(主要为碎玻璃)的尺寸而确定根据本发明的玻璃基材表面清洁设备100的清洁带11的凹槽尺寸。图6和7示意性地示出了在玻璃基材表面清洁设备100的操作过程中杂质300与清洁带11的凹槽60之间的关系。当如图6所示凹槽宽度宽于粘附至玻璃基材50的表面的杂质300的外部宽度尺寸时，首先，玻璃基材50上的杂质300的顶部仅接触在三维结构化磨料层80上结构化的多个三维结构化研磨凸起70的顶部72(参见图6A)，但是通过在玻璃基材50上滑动清洁带11，由于清洁带11的柔性，杂质300包含于凹槽60中，并变得陷入凹槽60中(参见图6B)。在本文，“杂质变得陷入凹槽中”意指杂质300的顶部的至少一部分被包含于在三维结构化研磨凸起70之间形成的凹槽60内，并由于清洁带11的滑动，通过三维结构化研磨凸起70而经受第二方向(在图3中的N)上的剪切力。
在下文，凹槽60内的杂质300冲击凹槽60的侧壁，换言之，冲击具有良好形状保持的三维磨料层80的侧壁(参见图6C)，并且最终杂质300从玻璃基材50上除去，并通过在凹槽60内移动而去除(参见图6D)。
在另一方面，当如图7所示凹槽宽度62窄于粘附至玻璃基材表面的杂质300的外部宽度尺寸时，首先，起始于其中玻璃基材50上的杂质300的顶部接触三维结构化磨料层80上的多个三维结构化研磨凸起70的顶部72的状态，之后甚至当由于清洁带11的滑动而导致杂质300到达凹槽60时，杂质300不被包含于凹槽60内，而是仅滑过研磨层合物(三维结构化研磨凸起70)的顶部，杂质300保留在玻璃基材50上而不从玻璃基材50上除去。
如下为清洁玻璃基材50表面的方法的具体实例。根据本发明的玻璃基材表面清洁设备通过如下工序操作。
(1)首先，进行取样以用于对来自与玻璃基材50相同的制造批次的玻璃基材的杂质产生状态调查，通过取样调查杂质粒子数目和杂质外径以获得杂质的信息。
在本文，可进行使用光学显微镜的调查或使用图像加工装置的调查作为杂质产生状态调查。
(2)对于制造批次预测在清洁带的滑动方向(第二方向)上杂质300的外部宽度尺寸的最大值，选择凹槽宽度不小于该值的清洁带11并将其安装至清洁设备。
(3)在将第一玻璃基材50置于玻璃基材支撑和传送机构20上之后，考虑玻璃基材表面清洁的操作效率等而确定清洁带的滑动方向(第二方向，图3中的N)相对于传送方向(第一方向，图3中的M)的相交条件。
(4)在纵向方向上使清洁带11与玻璃基材50的一端密切接触之后，在传送方向(第一方向，图3中的M)上传送玻璃基材50，并在滑动方向(第二方向，图3中的N)上滑动清洁带11。
(5)在完成第一玻璃基材50的玻璃基材表面的清洁之后，将第二和随后的玻璃基材置于玻璃基材支撑和传送机构20上，并重复以下(3)和(4)中的过程。
接着，连同比较例解释本发明的实例。
实例
测试样品制备
实例1和2
适用于根据本发明的玻璃基材表面清洁方法中的具有三维结构化磨料层的清洁带通过如下方法制得。
使用刮刀式涂胶机将具有表1所示组成的磨料施用液体施用至聚丙烯成型膜(2MM-30-500)上，以形成截头正四棱锥(正四棱锥的截头锥体)，所述截头正四棱锥具有约0.5mm的高度和顶部方形的侧面长度为约2mm的表面形式，截头正四棱锥(正四棱锥的截头锥体)之间的距离为约1.6mm，其顶部层合125μm的聚酯膜，所述聚酯膜被加工以易于结合，并在其后表面上具有包含碳酸钙粒子和聚氨酯树脂的防滑脱涂层，使用紫外线辐射使粘合剂硬化，分离研磨膜和成型膜。在110℃下热处理研磨膜24小时之后，将其冷却至室温，这完成研磨膜的制造。易于结合的过程为使用乙烯丙烯酸酯共聚物底漆涂布。
表1
实例3，比较例1
Trizact包装膜5mm3微米，氧化铝型2，由住友3M有限公司(Sumitomo3M Limited)制造。
该磨料在与实例1相同的膜基底材料上具有磨料层，所述磨料层具有约0.35mm的高度和截头正四棱锥(正四棱锥的截头锥体)的表面形状，并包括平均粒径为3μm的氧化铝磨粒，所述截头正四棱锥具有侧面为约1.3mm的的方形顶面，且截头正四棱锥(正四棱锥的截头锥体)之间的长度为约0.5mm。
评价测试方法和评价测试结果
1)制备玻璃基材，在玻璃基材上将两个玻璃基材的边缘摩擦在一起以产生落在玻璃基材上的碎玻璃，所述碎玻璃保留一阵以使其粘附。将玻璃基材分成其中粘附至玻璃基材的碎玻璃的尺寸(外部宽度尺寸)不超过1.5mm且不小于0.5mm的组，以及其中碎玻璃的尺寸小于0.5mm的组。
2)将实例1、2和3和比较例1的研磨膜加工成宽度为约30mm且长度为约2080mm的环形带，以形成清洁带。将清洁带安装至清洁设备，相交角度0(图3)设定为80°，带滑动速度设定为100m/分钟，玻璃基材以6m/分钟的传送速度在清洁带下经过，使得其上粘附碎玻璃的表面接触磨料表面。在此时，水以约0.1MPa的压力提供至带的后表面，从而将载荷施加至带，且磨料表面被紧压在玻璃基材的表面上，也将水提供至玻璃基材的表面，从而从表面清洁粘附的碎玻璃。表2显示了在清洁之后剩余在玻璃表面上的碎玻璃的量。
表2
碎玻璃去除性能评级
1几乎无碎玻璃被去除。
2残余碎玻璃的量降低，但不足够。
3残余碎玻璃的量大大降低，但时常达到问题水平。
4残余碎玻璃的量较小。
5未检测到残余碎玻璃。
虽然已参考优选实施例来描述本发明，但是本领域的技术人员应当认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可在形式上和细节上做出修改。
Claims (3)
1.一种玻璃基材表面清洁设备，其包括：
玻璃基材载体，所述玻璃基材载体支撑玻璃基材；
传送机构，所述传送机构在第一方向上传送玻璃基材；和
玻璃基材清洁机构，所述玻璃基材清洁机构包括清洁带，所述清洁带去除粘附至玻璃基材的表面的杂质，并在与所述第一方向相交的第二方向上在玻璃基材的表面上滑动；
其中所述清洁带包括在其表面上的多个三维结构化研磨凸起以及位于所述三维结构化研磨凸起之间的凹槽；和
其中所述凹槽的宽度宽于粘附至玻璃基材的表面的杂质的外部宽度尺寸。
2.一种用于去除粘附至玻璃基材的杂质的在玻璃基材表面清洁设备中所用的清洁带，所述清洁带包括：
在其表面上的多个三维结构化研磨凸起；和
位于所述三维结构化研磨凸起之间的凹槽，其中所述凹槽的宽度宽于粘附至玻璃基材的杂质的外部宽度尺寸。
3.一种玻璃基材表面清洁方法，其包括如下步骤：
使用玻璃基材支撑和传送机构在第一方向上传送玻璃基材；和
在玻璃基材的表面上在与所述第一方向相交的第二方向上滑动清洁带，以去除粘附至玻璃基材的表面的杂质；
其中所述清洁带包括在其表面上的多个三维结构化研磨凸起以及位于所述三维结构化研磨凸起之间的凹槽；和
其中所述凹槽的宽度宽于粘附至玻璃基材的表面的杂质的外部宽度尺寸。
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