玻璃基底表面的保护方法 本申请是2000年2月16日提交的中国专利申请00102329.2的分案申请，并要求享受1999年2月16日提交的德国专利申请19906333.8的优先权。
本发明涉及在玻璃基底，特别是显象玻璃和硬盘基底上涂敷至少一层由聚合物构成的可再去除的涂层作为保护层的方法。
本发明还涉及显象玻璃和具有保护层的显象玻璃。
此外，本发明涉及由玻璃和玻璃陶瓷制成的硬盘基底。该硬盘在现有技术中称为“硬盘空白板(hard disk blank)，并且是由玻璃或玻璃陶瓷制成的。
玻璃基底理解为由常用玻璃制成的基底以及由玻璃陶瓷制成的基底。在生产玻璃基底，特别是显象玻璃和硬盘基底时，会出现产率问题，这是因为由于加工和运输，在玻璃基底上会产生划痕和颗粒形式的缺陷。此外，在进入加工步骤时，这种划痕会引起产生恶果的玻璃破裂，因为过程必需中断以清除机器中的所有还会引起划痕的碎屑。
在划玻璃和剪裁玻璃时，会产生玻璃颗粒，这些颗粒存在于玻璃表面上，并且后续的运输和加工过程中作为磨蚀颗粒在表面上产生划痕。同样，在基底分离后的棱角加工也使玻璃表面带有玻璃颗粒，这种颗粒又起到磨蚀体的作用。此外，在棱角加工时为使磨光液体冷却和流出，要用高压喷射水射到棱角上。
已知一种两面层压有聚合物膜地方法。该方法有很多缺点。保护膜可在玻璃剪裁后立即施加，并且仅在运输中和在棱角加工时起保护作用。在棱角加工时，在棱角处的膜会部分脱开，并在其下积累有磨光浆液，从而损伤玻璃。此外，特别是在薄玻璃情况下，由于分离膜所需的拉脱力也增加了玻璃的破裂。
为层压聚合物保护膜需采用粘接剂，该粘接剂总不能无残留地被去除。为了保持玻璃表面所需质量，在这种情况下需进行二次抛光。二次抛光是用机械进行，尽管能去除残余的粘接剂，但以微观平面看不能得到如显象玻璃和光学特种玻璃或硬盘基底所需要的较佳表面质量，因为抛光过程会产生微小的划痕。这种划痕的缺点也会通过抛光时玻璃破裂产生高的废品率。
从公开件DE 3615277 A1中已知一种方法，它提供一种具有耐划痕防碎涂层的板玻璃。紧接在制备后的冷却段中涂以塑料粉末，该粉末在玻璃带上熔化。为提高机械稳定性，涂敷一层底层和耐划痕的护层。以这种方法制备的防碎层不能再去除。因此不能得到足以用以显示器的表面质量。由于有塑料层，也不能用于硬盘基底。
公开件JP-H 10226537中描述了一种方法，方法中涂敷一层水溶性的保护膜，该膜不侵蚀玻璃(即不含碱性盐)并且能防潮。在水中的聚乙烯醇可用于此保护膜，聚乙烯醇的平均分子量最高为51600g/mol，优选为25800g/mol，并且是部分水解的，优选水解为55％-85％。上述限值是基于在更高的平均分子量以及水解度在约95％会使其水溶性剧烈下降。与此相反，在较小的水解度下，其水溶性随水解度而增加。由平均分子量小于50000g/mol和水解度为55％-85％的聚乙烯醇形成的保护膜从30℃起就有很好的水溶性。这种聚乙烯醇保护膜在棱角加工时能在最短的时间内溶解。
从专利BE 714347中已知一种基于水溶性聚合物保护膜的另一种方法。该方法中涉及羟基乙基纤维素和二醛在水中的混合物或聚乙烯醇和二醛在水中的混合物。其中二醛起交联剂的作用，它使保护膜可膨胀并减少保护膜在玻璃上的粘附性。通过混入二醛可调节聚合物保护层的水溶性。对优选的聚乙烯醇的聚合度未论及到。水解度应是80％或以上，但是已表明，由这种聚合物构成的保护膜在棱角加工时会去除。
本发明的目的是提供一种方法，该方法中从制造开始到加工结束，特别是湿法棱角加工，以及在所有的中间输送过程中都可保护玻璃基底的表面不受刮破及磨粒的磨损，方法中尽可能少的工艺步骤就足够，这就最大地减少了废品并保证最终产品的最高可能的表面质量。
本发明的另一目的是得到一种显象玻璃，该玻璃以最少的生产价格获得优异的表面质量，还要得到具有这种显象玻璃的电子设备。
本发明的还一目的是提供一种硬盘基底，该基底以最少的生产价格获得优异的表面质量，以及这种硬盘基底的应用。
按本发明的保护方法中，至少将一层可去除的聚乙烯醇保护层涂敷在玻璃基底特别是显象玻璃和硬盘基底上。聚乙烯醇的平均分子量大于或等于(即不小于)55000g/mol和水解度大于或等于(即不小于)95％。由此形成的至少一层可再溶解的或可去除的层仅在冷水中难溶并能耐受湿法棱角加工。根据需要，可在玻璃基底的两面或仅在一面上涂敷。
该涂层可用温度为50℃和以上，特别是60℃和以上，优选70℃和以上，特别优选80℃和以上的水洗涤以去除。水的温度越高，涂层去除越快。此时，pH-值可在玻璃能耐受的酸性和碱性的限值内任意调节。酸性的和碱性的pH-值均可快速去除该涂层。
通过至少一层聚乙烯醇层，可在整个加工过程中和在所需的输送过程中确保玻璃基底表面的原始表面质量。经水洗去除该至少一层聚乙烯醇层要小心进行，以使甚至在很薄的玻璃情况下很少发生玻璃破裂，另一方面水洗也很彻底，可完全去除该至少一层聚乙烯醇层。
通过附加的二次抛光，表面质量会因显微划痕而下降，并且由于玻璃破损造成的废品率增加。在按本发明方法所制备的玻璃情况下，不需这种二次抛光。
生产中有利的是采用由平均分子量大于或等于100000g/mol，特别优选大于或等于150000g/mol的聚乙烯醇的涂层。
同样，采用水解度大于或等于97.5的聚乙烯醇是有利的。
具有高平均分子量和非常高水解度的聚乙烯醇在室温下的水可溶性是特别差(几乎是不溶的)。相反但在高温下其水可溶性是很好的。因为这种非常高聚合的聚乙烯醇特别适合在湿法棱角加工步骤中保护玻璃基底表面，这时为了冷却和输送研磨液，要用高压水流冲在棱角上。
从加工技术考虑采用含1-30％(重量)，特别是1-20％(重量)，特别优选为5-10％(重量)的聚乙烯醇的水溶液涂敷是有利的。
在本发明的第二种方法中，由在极性有机溶剂中可溶的聚合物在玻璃基底上形成至少一层涂层。在第二种方法中使用的优选极性有机溶剂如醇、酮或酯，它们可以低价大量购到。用于涂层的聚合物，优选采用聚丙烯酸酯聚合物、聚乙烯吡咯烷酮/聚乙酸乙烯酯共聚物或聚乙烯己内酰胺聚合物。
聚合物涂层最好用醇、酮或酯和/或任何这些有机溶剂的水溶液来再次去除。为此，异丙醇或乙醇或其水溶液是特别优选的。
通过至少一层聚合物层如聚乙烯醇涂层，可在整个加工过程中及可能的输送过程中保证玻璃基底表面的原始表面质量。用有机溶剂或其水溶液洗涤除去该至少一层聚合物层要小心进行，以致在非常薄的玻璃情况下很少发生玻璃破裂，并且另一方面洗涤是彻底的，可完全去除该至少一层聚合物层。
在此第二种方法中，通过附加的二次抛光，表面质量会因显微划痕而下降，并且会因玻璃破损造成的废品率增加。按本发明方法所制备的玻璃情况下，不需这种二次抛光。
在这两种方法中，该至少一层聚合物层最好在紧接玻璃基底制成后被涂敷其上，以在会由任何磨蚀颗粒或熔融颗粒降低表面质量之前保持生产的表面质量。该涂敷可直接在玻璃拉制时进行。
根据要完成的工艺步骤和涂敷方法，该至少一层聚合物层的厚度调节为0.1-100μm。层厚为1-15μm证明是有利的。
对于涂敷有各种可能的方法。三种优选的涂敷方法是浸渍、滚涂和喷涂。浸渍法适用于已剪裁好的玻璃。滚涂法特别适于厚板。而喷涂法最好用于薄层，特别是用于应有最好表面质量并因此在玻璃拉制时进行涂敷的玻璃。喷涂法是非接触的，这样可使玻璃基底表面的沾污尽可能小。采用大量容低压(HVLP)法是有利的，以保持尽可能均匀的膜并尽可能减少过喷，即过量喷雾。
只要玻璃片或带不在热态(如90℃)下进行涂敷，必需有干燥过程。对此可采用红外辐射，也可采用热空气。这两种方法的共同点是玻璃被加热到约150℃。更高的温度能导致保护层或玻璃变性。更低的温度会降低干燥速度。
红外干燥时，玻璃通过辐射加热。波长范围为3-10μm的辐射是特别合适的，如由玻璃黑体辐射器产生的辐射。另外，使用电热辐射器也是可能的。
热空气干燥时，用热空气向玻璃条带的两边吹气。该装置也可是悬浮干燥装置，以致玻璃带悬浮状在空气流中，并无接触地进行干燥。
如果涂层要在最可能的短时间内去除，最好用超声波洗涤。这时超声波在洗涤液中传播，并机械地直接松脱涂层。
在一个优选实施方案中，在要保护的玻璃基底表面正好是涂有基于聚乙烯醇或一种在极性溶剂中是可溶的聚合物的聚合物层。由此该过程步骤的耗费及价格是小的。
在对保护涂层的要求是高的情况下，涂敷至少两层聚合物层是有利的，这些层在可溶解性上是有区别的，直接涂在玻璃基底上的涂层比叠置在该涂层上的涂层更易溶解。
在一个优选实施方案中，先在玻璃基底上涂敷一层聚乙烯醇基的涂层，在该层上再涂一层如聚丙烯酸酯的涂层。其优点是该表面层是防水和防潮的，但对涂层的涂敷和洗脱来说，需要的有机溶剂比仅由聚丙烯酸酯或一种类似的水不溶聚合物形成的同样厚度的涂层要少得多，由此提供了对环境是有利的方法，更少对环境造成压力。
本发明也可包括不需抛光的显象玻璃，以及装备有这种显象玻璃的电子设备。此外，本发明还包括一种显象玻璃，其保护层可由极性有机溶剂或温度大于或等于50℃的水或极性有机溶剂的水溶液去除。
本发明还可推广到由玻璃或玻璃陶瓷制成的任何时候不需抛光的硬盘基底。此外，本发明还包括一种硬盘基底，其涂层可由极性有机溶剂或温度大于或等于50℃的水或极性有机溶剂的水溶液去除。再则，此发明还包括在电子设备中使用的硬盘空白板。
通过下列优选实施方案及实施例的描述及参考附图以详细说明本发明方法的目的、特征和优点。
图1为热玻璃制造、保护层喷涂和保护层干燥的简图；
图2为剪裁、包装简图；
图3为运输拆装、棱角加工的简图。
图4为去涂层、显象玻璃的再包装及供货简图。
下面描述制备显象玻璃及其结合本发明的涂敷方法的处理，并以图1-4加以说明。
如图1所示，玻璃本身以下拉步骤制成。这时玻璃带12以垂直向下从拉出筒11中拉出，并立即导入涂敷模件13，在其中玻璃带12经喷涂并立即干燥所涂的保护层。在以涂敷模件13进行涂层涂敷期间，玻璃带12以导向部件14导向，使玻璃带12呈水平地从涂敷模件13中出来，并置于划线台15上。
接着是剪裁步骤，首先裁去加工所需的边缘，并将玻璃带剪裁成单块玻璃板。
对上述所得的玻璃板22进行包装，为了运送到另一厂址(图2)。为此，将各块经涂敷过的玻璃板22堆放在两块底板23a，b上，并将盖板24放置其上，整堆玻璃板为进一步保护而包装在喷有金属的LDPE(低密度聚乙烯)膜21中以防潮及防污染颗粒。
到达指定地点后，玻璃板经拆装，并如图3所示进行棱角加工。这时，每块经涂敷的玻璃板32通过反向旋转的磨轮31导向以加工玻璃板的相应的对向棱角。为冷却及输送磨料液，两股水射流33射在棱角上。棱角直接由磨轮31和磨料液的作用而打磨。这种打磨能稳定玻璃板，以防玻璃破裂，并方便于显象加工时的操作。
图4说明在再包装和供货之前，玻璃板42的除涂层处理。为此，将玻璃板浸入装有液体的超声波槽41中，以从制成的显象玻璃板42上洗去保护层。
类似上述的实例，由玻璃制的硬盘基底也可按本发明方法制造和加工。该硬盘基底的表面质量由本发明的涂层方法加以保证。
下面详细描述本发明的涂层和去涂层的具体实例，这些实例包括：
实例1 聚乙烯醇(MG(分子量)＝60000g/mol)作喷涂液的应用。
实例2 聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作喷涂液的应用。
实例3 聚乙烯己内酰胺溶液作喷涂液的应用。
实例4 聚乙烯吡咯烷酮-聚乙酸乙烯酯溶液作喷涂液的应用。
实例5 有机聚丙烯酸酯溶液作喷涂液的应用。
实例6 聚乙烯醇(MG＝130000g/mol)作滚涂液的应用。
实例7 聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作滚涂液的应用。
实例8 聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作浸渍液的应用。
1.聚乙烯醇(MG＝60000g/mol)作喷涂液的应用
采用克分子量约为60000g/mol(在下面的例子中也均用凝胶-渗透-色谱测定)及水解度为98％的聚乙烯醇。其在4％的水溶液中的20℃时的粘度为10±1mPas(如不另行给出，下面例子中同样用落球式粘度计按DIN 53015测定)。为加工处理，采用10％的溶液。该溶液按下述制备：1重量份聚合物粉末加到9重量份的冷去离子水中。该悬浮物在搅拌下在大于90℃下加热，直到完全溶解。完全溶解后，在搅拌下冷却至室温。
以HVLP方法采用上述的加热到70℃的溶液在厚度为0.4mm的AF37玻璃(热膨胀系数为37的无碱显象玻璃)上喷涂以两面涂层，方法是用70℃的热空气直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃板的冷端。喷嘴直径为0.7mm，喷雾空气的压力为5.5bar。聚合物溶液以喷嘴压力为0.5bar喷出，在待喷涂的玻璃带宽度为1m的情况下，其流量为16ml/min。
为达快速干燥(＜60s)利用热空气进行干燥。在此干燥方法中，较热空气吹到玻璃带的两边。干燥装置可为悬浮式干燥器，使玻璃带悬浮空气流中，由此无接触地进行干燥。涂层厚5-6μm。在棱角加工时，玻璃板或带经冷水处理几分钟。冷水以约2bar压力的射流射达到被处理玻璃板或带的棱角区，并且整个表面都被冲洗。紧接棱角处理后，通过在热的去离子水中洗玻璃板达到去除涂层(5min，80℃，超声波)。
2.聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作喷涂液的应用
采用克分子量约为150000g/mol及水解度为99％的聚乙烯醇。其在4％的水溶液中的20℃时的粘度为28±1mPas。为加工处理，采用5％的溶液。该溶液按下述制备：1重量份聚合物粉末加到19重量份冷的去离子水中。该悬浮物在搅拌下在大于90℃下加热，直到完全溶解。完全溶解后，在搅拌下冷却至室温。
以HVLP方法采用加热到70℃的上述溶液在AF 37玻璃(厚0.7mm)上喷涂以两面涂层，方法是用70℃的热空气直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃板的冷端。喷嘴直径为0.9mm，喷雾空气的压力为5.5bar。聚合物溶液以喷嘴压力为0.4bar喷出，在待喷涂的玻璃带宽度为1m的情况下，其流量为16ml/min。
为达快速干燥(＜60s)用气体红外射线辐射器进行干燥。在此干燥方法中，这时玻璃经辐射加热。波长为3-10μm的辐射是特别合适的，如黑体辐射器可产生这种红外辐射。另外还可采用电辐射器。涂层厚为5-6μm。在棱角加工时，玻璃板或带经水冷处理几分钟。冷水以约2 bar压力的射流射达到被处理玻璃板或带的棱角区，并且整个表面都被冲洗，这时该玻璃板保持完整。紧接棱角处理后，通过在热的经柠檬酸调至pH＝5的去离子水介质洗玻璃板或带达到去除涂层(5min，60℃，超声波)。
3.聚乙烯己内酰胺溶液作喷涂液的应用
采用在乙醇中的20％的聚乙烯己内酰胺溶液。聚丙烯酸酯的平均克分子量约为100000g/mol。20％溶液的粘度为20-120mPas(在23℃和60转/分时的Brookfield LVT)。以HVLP方法采用室温的上述溶液在AF 37玻璃(厚度为0.8mm)上喷涂以两面涂层，方法是直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃带的冷端。以HVLP方法采用加热到40℃的上述溶液在AF 37玻璃(厚度为0.4mm)上喷涂以两面涂层，方法中用40℃的热空气直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃带的冷端。喷嘴直径为0.7mm，喷雾空气的压力为5.0bar。聚合物溶液以喷嘴压力为0.45bar喷出，在待喷涂玻璃带宽度为1m的情况下，其流量为18ml/min。
在空气流中于30秒内进行干燥。涂层厚度为5-6μm。
在棱角加工时，玻璃板或带经冷水处理几分钟，冷水以约2bar压力的射流射达到被处理玻璃板或带的棱角区，并且整个表面都被冲洗。该保护层被轻微地溶去一些，但仍然不受影响。
在体积比为7∶3的乙醇/水混合物中，于40℃并施以超声波的条件下洗涤玻璃板8分钟达到去除涂层。
4.聚乙烯吡咯烷酮-聚乙酸乙烯酯溶液作喷涂液的应用
采用在异丙醇中的20％的聚乙烯吡咯烷酮/聚乙酸乙烯酯(3∶7，23℃时的粘度约为55mPas)的共聚物的溶液。以HVLP方法采用室温的上述溶液在AF 37玻璃(厚度为0.8mm)上喷涂以两面涂层，方法是直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃板的冷端上。喷嘴直径为0.7mm，压缩空气压力为6 bar。聚合物溶液以0.4bar的喷嘴压力喷出，在待喷涂玻璃带宽度为1m的情况下，其流量为18ml/min。
在空气流中于30秒内进行干燥。涂层厚度为5-6μm。
在棱角加工时，玻璃板或带经冷水处理几分钟，冷水约2bar压力的射流射达到被处理玻璃板或带的棱角区，并且整个表面都被冲洗。保护层保持不受影响。
以异丙醇和水的混合物中，于30℃下，并施以超声波的条件下洗涤玻璃板5分钟达到去除涂层。
5.有机聚丙烯酸酯溶液作喷涂液的应用
采用在乙醇中的35％的聚丙烯酸酯溶液。该溶液在23℃时的流出时间为12秒(DIN 53211)。以HVLP方法采用室温的上述溶液在AF 37玻璃(厚度为0.8mm)上喷涂以两面涂层，方法是直接喷涂在拉出速度为1.5m/min的下拉-玻璃板的冷端。喷涂嘴的直径为0.43mm，压缩空气的压力为5bar。聚合物溶液以喷嘴压力为0.3bar喷出，在待喷涂玻璃带宽度为1m的情况下，其流量为12ml/min。
在空气流中于20秒内进行干燥。涂层厚度为5-6μm。
在棱角加工时，玻璃板或带经冷水处理几分钟，冷水以约2bar压力的射流射达到被处理玻璃板或带的棱角区，并且整个表面都被冲洗。保护层保持不受影响。
在异丙醇中于50℃并施以超声波的条件下洗涤玻璃板3分钟达到去除涂层。
6.聚乙烯醇(MG＝130000g/mol)作滚涂液的应用
采用克分子量约为130000g/mol及水解度为97％的聚乙烯醇。其4％的水溶液在20℃时的粘度为18±1mPas。为加工处理，使用20％的溶液。该溶液按下述制备：1重量份聚合物粉末加到4重量份冷的去离子水中。该悬浮物在搅拌下在大于90℃下加热，直到完全溶解。完全溶解后，在搅拌下冷却至室温。
在玻璃板边缘之间的玻璃带宽度为1m的区域通过滚涂冷的和由此为高粘度的聚合物溶液以在AF 37玻璃(厚度为0.7mm)上产生两面涂层。
为达快速干燥(＜60秒)，通过气体红外辐射器进行干燥。涂层厚度为10-12μm。通过用去离子水(用氢氧化四甲胺(TMAH)调至pH＝13，温度为60℃)洗涤8分钟达到去除涂层。
7.聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作滚涂液的应用
采用克分子量约为150000g/mol及水解度为99％的聚乙烯醇。其4％的水溶液在20℃时的粘度为28±1mPas。为加工处理，使用10％的溶液。该溶液按下述制备：1重量份聚合物粉末加到9重量份冷的去离子水中。该悬浮物在搅拌下在大于90℃中加热，直到聚合物完全溶解。完全溶解后，在搅拌下冷却至室温。
在玻璃板边缘之间的玻璃带宽度为1m的区域通过滚涂冷的和由此为高粘度的聚合物溶液以在AF 37玻璃(厚度为0.7mm)上产生两面涂层。
为达快速干燥(＜60秒)通过气体红外辐射器进行干燥。涂层厚度为8-10μm。通过用去离子水(用TMAH溶液调至pH＝13，温度为60℃)洗涤8分钟达到去除涂层。
8.聚乙烯醇(MG＝150000g/mol)作浸渍液的应用
采用克分子量约为150000g/mol及水解度为99％的聚乙烯醇。其4％的水溶液在20℃时的粘度为28±1mPas。为加工处理，使用5％的溶液。它用1重量份聚合物和9重量份冷去离子水的水悬浮物来制备，该悬浮物在搅拌中于大于90℃下加热，直到聚合物完全。完全溶解后，在搅拌下冷却到室温。
通过将玻璃板浸入冷的聚合物溶液中以在AF 37玻璃(厚度为0.7mm)上产生两面涂层，涂层厚度达8μm范围。
在带有红外黑体辐射器的红外炉中干燥2分钟，辐射区的表面温度约为250℃。在70℃的热去离子水中洗涤。
将1999年2月16日的德国专利申请19906333.8-45的内容引此作为参考。此专利申请描述上文中所述的发明及对下文中的附权利要求提出保护，并对依据35 U.S.C.119的临时发明的优先权要求提供了根据。
当本发明以体现在保护玻璃基底的方法中加以描述和说明时，并不打算局限于所示细节，因为只要不偏离本发明的构思的情况下，可有各种更改和变化。
无需进一步分析，上述内容完全表明了本发明的要点，其它人利用现有知识容易使其适于各种应用，而不会失从现有技术观点看它完全构成本发明基本或具体方面的实质性特征。
申请的权利范围是新的，并列于下面所附的权利要求中。