JPH03150237A - 透明保護膜付ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

透明保護膜付ガラスおよびその製造方法

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JPH03150237A
JPH03150237A JP28826289A JP28826289A JPH03150237A JP H03150237 A JPH03150237 A JP H03150237A JP 28826289 A JP28826289 A JP 28826289A JP 28826289 A JP28826289 A JP 28826289A JP H03150237 A JPH03150237 A JP H03150237A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、透明保護膜付ガラスおよびその製造方法に関
し、さらに詳しくは、虹彩を呈することのなく、しかも
耐アルカリ性に優れた透明保護膜付ガラスおよびその製
造方法に関する。
発明の技術的背景 いわゆるクリスタルガラスは、透明性に優れ、しかも反
射率が高いため、装飾品あるいは高級食器類などに用い
られるが、その表面の汚れあるいは傷が目に付き易く、
このため美観が損われることがあった。
また上記のようなガラスの表面に発生する汚れとしては
、はこり等の付着によるもの以外にガラス表面に付着し
た微量の水分に起因するものがある。すなわち、ガラス
の表面に付着した水分がアルカリ性化し、それによって
、ガラス表面が侵食されて荒れてくる。その荒れた表面
による光の散乱のためガラス表面が白くくもって見える
ようになり、白ヤケ”と称される現象が発生してしまう
さらに、はこり、食べかす等の汚れを除去するために、
通常は上記のガラスを中性洗剤で洗浄するが、洗浄スピ
ードをあげるためにアルカリ洗剤が用いられる場合があ
り、この場合にも自ヤケが発生してしまう。
このような汚れ、傷からガラスの表面を保護する手段の
1つとして、耐アルカリ性、耐擦傷性等の機能を有する
透明保護膜形成用塗布液をガラス表面に塗布し、ガラス
表面を薄い透明保護膜で被覆する方法が考えられる。
上記のような機能を有する塗布液は、種々提案されてい
るが、従来の塗布液を屈折率が1.50〜1.70であ
り、全光線透過率が80%以上であるような高屈折率、
高透明なガラス表面に塗布し、透明保護膜を形成した場
合には、次のような問題が生ずる。
すなわち、ガラスの屈折率とガラス表面上に形成された
透明保護膜の屈折率の差が大きいと、それぞれから反射
された光が干渉し合い、干渉色が表面に現われる。この
ようなガラス表面がいわゆる虹彩を呈すると、ガラス本
来の美観が損われてしまうという問題点があった。
発明の目的 本発明は、上記のような屈折率が1.50〜1.70で
あり、全光線透過率が80%以上であるガラスに伴う問
題点を解決しようとするものであって、ガラス表面がい
わゆる虹彩を呈することがなく、しかも耐アルカリ性等
の機能を有する透明保護膜が形成された、屈折率が1.
50〜1.70であり、全光線透過率が80%以上であ
るガラスおよびその製造方法を提供することを目的とし
ている。
発明の概要 本発明に係る透明保護膜付ガラスは、屈折率が1.50
〜1.70であり、全光線透過率が80%以上であるガ
ラスの表面に、該ガラスの屈折率をn cとしたときに
、(n e  O,05)〜(nc+0.05)の範囲
の屈折率を有する透明保護膜が形成されていることを特
徴としている。
また本発明に係る第1の透明保護膜付ガラスの製造方法
は、有機ケイ素化合物と金属化合物とが有機溶媒に分散
または溶解されてなる塗布液を、屈折率が1.50〜1
.70であり、全光線透過率が80%以上であるガラス
表面に塗布し、乾燥またはその後焼成して、該ガラス表
面に透明保護膜を形成して透明保護膜付ガラスを製造す
るに際して、■塗布液の塗布工程、■塗膜の乾燥工程、
■塗膜の焼成工程のうち、いずれかの工程中または工程
後に可視光線より短い波長の電磁波をガラス表面に形成
された塗膜に照射することを特徴としている。
また本発明に係る第2の透明保護膜付ガラスの製造方法
は、有機ケイ素化合物と金属化合物とが有機溶媒に分散
または溶解されてなる塗布液を、屈折率が1.50〜1
.70であり、全光線透過率が80?6以上であるガラ
ス表面に塗布し、乾燥またはその後焼成して、該ガラス
表面に透明保護膜を形成して透明保護膜付ガラスを製造
するに際して、塗布液を該ガラス表面に塗布して乾燥し
た後、アルカリ処理することを特徴としている。
発明の詳細な説明明 以下本発明に係る透明保護膜付ガラスおよびその製造方
法について、具体的に説明する。
本発明で透明保護膜が形成されるガラスは、屈折率が1
.50〜1.70好ましくは1.52〜1.65であり
、全光線透過率が80%以上好ましくは85%以上であ
るガラスであって、なかでもクリスタルガラスと呼ばれ
るガラスが特に好ましく用いられる。
本発明に係る透明保護膜付ガラスでは、このようなガラ
スの表面に透明保護膜が設けられているが、本発明では
、透明保護膜の屈折率とガラスの屈折率をほぼ同じにす
るか、その差を出来るだけ小さくすることによって、反
射光の干渉にょる紅彩の発現を抑えることが可能になっ
た。すなわち透明保護膜の屈折率をnとし、該ガラスの
屈折率をn cとした場合、ne−0,05≦n≦ne
+0.05好ましくはnc−0,03≦n≦ne+0.
03の範囲であれば、ガラス表面に光の干渉に基づく紅
彩が生ずることがなく、しかも透明性に優れたガラスを
得ることができる。
このような透明保護膜は、その膜厚が0.01〜3.0
μm好ましくは0− 1〜1.0μmであることが望ま
しい。透明保護膜の膜厚が0.01μm未満であると、
耐擦傷性などが充分ではなくなる傾向が生じ、一方3.
0μmを超えると該保護膜を均一に形成することが困難
となる傾向が生ずる。
さらに、本発明に係る透明保護膜付ガラスの全光線透過
率は85%以上、好ましくは90%以上であることが望
ましい。
このような透明保護膜は、ガラス上に蒸着法などの気相
法あるいは塗布液を用いた塗布法によって形成されるが
、このうち塗布液を用いた塗布法が特に好ましい。
本発明において、ガラス上に透明保護膜を形成するため
の塗布液としては、この塗布液を用いて形成される透明
保護膜が上記のような屈折率を有し、かつ耐アルカリ性
に優れているならば、どのような塗布液をも用いること
ができるが、特に有機ケイ素化合物と金属化合物とが有
機溶媒に溶解または分散されてなる塗布液が好ましく用
いられる。
有機ケイ素化合物としては、次式(I)で表わされる化
合物から選ばれる1種または2種以上が組み合わせて用
いられる。
RS i(OR) 4−a      ・−・(1)(
ただし、式中RはCnH2n+1− (n ”= 1〜
4)、水素原子またはハロゲン原子であり、RoはCn
H2n+1−(n””〜4)、水素原子またはCnH2
n+lQC2H,−(n−1〜4)である。
またaは0〜3の整数である。) このような有機ケイ素化合物としては、具体的には、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、モノメチ
ルトリメトキシシラン、モノエチルトリエトキシシラン
、モノエチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラヒドロキシ
シランなどが用いられる。
このような有機ケイ素化合物のみが有機溶媒に分散また
は溶解されてなる塗布液は従来がら知られている。しか
しながら、このような塗布液を屈折率が1.50〜1.
70であり、全光線透過率が80%以上であるガラス上
に塗布して透明保護膜を形成すると、得られる透明保護
膜はS iO2からなり、その屈折率は約1.46であ
る。このため屈折率が1.50〜1.70であり、全光
線透過率が80%以上であるガラスと屈折率に大きな差
が生じ、ガラス表面に光の干渉色が現われて虹彩を呈し
、美観が損われる。
そのため本発明では、有機ケイ素化合物と、金属化合物
とが有機溶媒に分散または溶解されてなる塗布液が用い
られる。この金属化合物は、酸化物となった場合にその
屈折率が該ガラスの屈折率とほぼ同じかあるいはそれよ
りも大きいことが好ましい。このような塗布液を該ガラ
スに塗布して形成された透明保護膜は、S t O2と
Mow(Mは金属元素)からなっており、S io 2
とM Oxの割合を調整することによって、透明保護膜
の屈折率をn−0,05とn+0.05との間にCC コントロールすることができる。
金属化合物の金属種としては、この金属化合物から得ら
れる酸化物が上記のような値を有していることが好まし
く、具体的には、周期律表mB族であるAI、In、I
VA族であるTi、Zr。
Hf、IVB族のSnあるいは希土類金属であるLa、
Ceなどが用いられる。これらの金属は、単独で用いら
れてもよく、また混合して用いられてもよい。
本発明で用いられる金属化合物は、無機塩であっても有
機塩あるいはオキシ塩であってもよく、また金属アルコ
キシド、アセチルアセトナトキレート化合物であっても
よい。このうち特にアセチルアセトナトキレート化合物
が好ましい。
アセチルアセトナトキレート化合物は、アセチルアセト
ン配位子とするキレート化合物であって、次式(II)
で示される。
f/0−%−x′X (ただし、式中a 、b 、R,X −M lは以下の
通りである。
RはCnH2n+、−(n−3,4)であり、XはCH
−、C2H5−、CH30−またはC2H50−であり
、Mlは金属元素である。)このようなアセチルアセト
ナトキレート化合物としては、具体的には、たとえばジ
ブトキシ−ビスアセチルアセトナトジルコニウム、トリ
ブトキシ・モノアセチルフセトナトジルコニウム、ジイ
ソプロポキシ−ビスアセチルアセトナトチタン、アセチ
ルアセトナトアルミニウム、ジブトキシ−ビスアセチル
アセトナトハフニウム、モノアセチルアセトナトートリ
ブトキシハフニウムなどが好ましく用いられる。
本発明では、金属化合物として、上記のようなアセチル
アセトナトキレート化合物のみ、あるいはこれと他の金
属化合物とを組み合せて用いることもできる。
有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノ
ール、ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリル
アルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコー
ルなどのアルコール類、酢酸メチルエステル、酢酸エチ
ルエステルなどのエステル類、ジエチルエーテル、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル
、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエー
テル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類
が単独または組み合わせて用いられる。
このような透明保護膜形成用塗布液は、有機ケイ素化合
物と金属化合物とを、水を含有する有機溶媒に溶解また
は分散させることによって調製される。このとき、有機
ケイ素化合物および金属化合物としてのアセチルアセト
ナトキレート化合物は、そのまま用いてもよく、また予
め部分加水分解した後に用いてもよい。
特に有機ケイ素化合物は、金属化合物および有機溶媒に
混合する前にある程度部分加水分解しておくことが好ま
しい。
有機ケイ素化合物を部分加水分解するには、たとえばメ
タノールまたはエタノールに有機ケイ素化合物を混合し
、水と酸を加えて部分加水分解するような条件を採用で
きるが、以下のような条件が特に好ましい。酸として、
塩酸、硝酸、燐酸、酢酸および無水酢酸を用い、酸と有
機ケイ素化合物との混合割合は、0,01≦酸/ S 
i O□≦0゜5(有機ケイ素化合物をSiO□に換算
した時のgl量比)であることが好ましい。この値が0
.01未満であると、未反応の有機ケイ素化合物が多量
に存在し、一方、この値が0.5を超えると、部分加水
分解速度が速くなりすぎて、連続生産性および塗布液の
保存性が低下する傾向が生ずる。
また水と有機ケイ素化合物との混合割合は、水/a機ケ
イ素化合物≦2(モル比)であることが好ましい。また
この値が2未満では、被膜中に未反応の有機ケイ素化合
物が残存するため、被膜と基材との密着性、耐擦傷性、
耐久性が低下する。部分加水分解温度は、30〜80℃
の範囲であることが好ましい。
上記のようにして調製される透明保護膜形成用塗布液中
の金属化合物と有機ケイ素化合物との混合割合は、形成
される透明保護膜の屈折率nが、前記ガラスの屈折率を
n とした場合に、n  −CC 0,05≦n≦n+0.05の範囲になるように調節す
ることが好ましく、この割合は金属化合物中の金属種に
応じて異なり、また透明保護膜の形成条件(例えば焼成
温度)によっても多少異なり、その範囲を一律に決める
ことはできない。
例えば、金属化合物から形成される金属酸化物がZr0
2 (n−2,1)またはT t O2(n −2,2
)である場合は、これらはS L O2との屈折率の差
が大きいため、Zr02/SiO2−約0.1〜1.5
、T iO2/ S t O□−約0.05〜1.0(
いずれも重量比)の範囲で、有機ケイ素化合物と金属化
合物とを用いることが好ましい。またz「0 、TiO
2より屈折率の小さい例えばA1203が金属化合物か
ら形成されるような場合は、この割合が上記範囲よりも
大きくなる。
本発明では、金属化合物として、アセチルアセトナトキ
レート化合物が特に好ましく用いられるが、アセチルア
セトナトキレート化合物を含有した塗布液を用いて形成
された透明保護膜は、耐アルカリ性をはじめとする耐薬
品性に優れている。
このようなアセチルアセトナトキレート化合物を含む塗
布液では、アセチルアセトナトキレート化合物と有機ケ
イ素化合物との混合割合は、M、OX /S i 02
またはM t Ox / S t 02 +M20x 
 (M、Ox ニアセチルアセトナトキレート化合物か
ら導かれる酸化物、M 20 x :その他の金属化合
物が導かれる酸化物)として0.05以上であることか
が好ましい。
本発明では、上記のように、透明保護膜形成用塗布液は
、有機ケイ素化合物および金属化合物を加水分解するた
めに、水を含有している。
この塗布液中における水濃度は0.1〜50重量%であ
ることが好ましい。水濃度が0.1%未満であると、加
水分解が不充分となり、一方50%を超えると塗布の際
ガラスとのはじきが起こる傾向が生ずる。
本発明では、ガラス表面に、前記のような塗布液を、デ
ィッピング法、スピンナ一法、スプレ一法、ロールコー
タ−法、フレキソ印刷法などの塗布法で塗布して均一な
被膜を形成した後、乾燥および焼成することにより、該
ガラス上に透明保護膜を形成することができる。塗布、
乾燥後、120℃以上で、かつガラス転移点以下の温度
で焼成すれば、屈折率が上記のような範囲にあり、しか
も耐アルカリ性、耐擦傷性、透明性に優れた透明保護膜
をガラス上に形成できる。この際、ガラス転移点以下の
温度であれば何回でも焼成してよい。
さらに、本発明では、下記のような方法を採用すれば、
さらに優れた特性を有する透明保護膜付ガラスが得られ
る。
すなわち本発明では、上記のような製造工程において、
■塗布液のガラス基材への塗布工程、■塗膜の乾燥工程
、■塗膜の焼成工程のいずれか一つ以上の工程後および
/または工程中に、可視光線より波長が短い電磁波を、
ガラス表面に形成された塗膜に照射することが好ましい
。電磁波を塗膜に照射することにより、塗膜の焼成温度
を低くすることができ、たとえば、電磁波を照射してお
けば、塗膜の焼成温度を300℃としても、電磁波を照
射せずに400℃で焼成したものと同様な特性を有する
被膜が得られる。
可視光線より波長が短い電磁波として、具体的には、紫
外線、電子線、X線、γ線等が挙げられるが、このうち
紫外線が好ましく用いられる。紫外線源としては、約2
50amおよび360 ns+付近に発光極大を持ち、
照射強度10 m W / cd以上、好ましくは10
0mW/c−の高圧水銀ランプを使用することが望まし
い。このような紫外線源を用いて100 m J / 
c−以上、好ましくは1000mJ/eシ以上の照射エ
ネルギーを塗膜に照射すれば低温で高耐久性の被膜が得
られる。
また本発明では、上記のような乾燥工程の後、ガラス上
に形成された塗膜にアルカリ処理し、その後焼成するこ
とが好ましい。
アルカリ処理の方法としては、■アルカリ水溶液中に一
定時間浸し、水洗後、乾燥、焼成する方法あるいは■ア
ンモニアガス雰囲気に一定時間さらしたのち乾燥、焼成
する方法がある。
上記のような電磁波処理またはアルカリ処理を塗膜に施
すことによって、より緻密で耐久性に優れた透明の保護
膜を得ることができる。
以下本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。
塗布液の調製 それぞれ下記のような有機ケイ素化合物、金属化合物を
用いて表1に示す塗布液1〜12を調製した。
(有機ケイ素化合物) E−40:エチルシリケート(SiO240重量%多摩
化学工業製 エチルシリケート40) E−28:同  上  (3102211重量%、多摩
化学工業製 エチルシリケート28) ト51:メチルシリケート(SiO□ 51重量%多摩
化学工業製 メチルシリケート51) (金属化合物) ZAB−l  : )リブトキジアセチルアセトナトジ
ルコニウム(Zr0214.9重量96.日本ソーダ製
 ZR−181) ZAB−2ニジブトキシビスアセチルアセトナトジルコ
ニウム(Zr02 19.9重量%、松本交商製 ZC
−550) T8 ニブチルチタネートダイマー。
(CIIO)   ・TlO・TI(C4II 、 0
)3、(T10229.1重量%、松本交商製TATA
Pニジイソプロポキシビスアセチルアセトナトチタン(
110218,5重量%、松本交商製 TC−loo) zB ニテトラブトキシジルコニウム(ZrOz27.
3重量%、日本ソーダIg  TBZr)八A ニアル
ミニウム・モノアセチルアセトナト・ビスエチルアセト
アセテート (AjF20310重量%、川研ファインケミカル製) 2 N  : Zr02として10重量%の硝酸ジルコ
ニウムエタノール溶液 上記のような有機ケイ素化合物の所定量と溶媒とを混合
した。得られた混合溶液を撹拌しながら純水120gに
徐々に添加し、さらに濃硝酸1゜1gを添加した。その
後、50℃に加温し、この温度を60分間維持して、A
液を調製した。
次に、上記のような金属化合物の所定量と溶媒とを混合
し、B液を調製した。
こうして得られたA液とB液とを所定割合で混合し、表
1に示すような塗布液を得た。
1   ″I                   
      l実施例1 上記のようにして調製した塗布液1〜12を、屈折率が
1,56であり、全光線透過率が92%であるガラス(
40−■X60■■×厚さ2■論)に、表2に示すよう
な条件で塗布し、膜厚0.2μmの透明保護膜付ガラス
を得た。
なお、紫外線処理は、2kvの高圧水銀灯を用いて乾燥
後の保護膜付ガラスを3分間紫外線を照射することによ
って行った。また、アルカリ土類金属乾燥後の保護膜付
ガラスを25℃の1%NaOH水溶液に5秒間浸漬する
ことによって行った。
次いで、上記のようにして得られた透明保護膜付ガラス
について、下記に示すような評価を行った。
結果を表2に示す。
(1)全光線透過率:ヘーズコンピユーター(スガ試験
二社製)で測定した。
(2》虹彩 :目視で判定した。
(3)屈折率:エリプソメーター(アルバツク製ESM
−2型)で測定した。
(4)耐アルカリ性=80℃の1%NaOH水溶液に3
時間浸漬した後の表面の白ヤケの 有無を目視で判定した。
(5)密着性:市販のセロテープ(12■1幅)の一部
を保護膜に貼りつけ、残りを保護膜 に直角に保ち、瞬間的に引きはがし、 そのときの保護膜の剥離の有無を目視 で判定した。
(8)膜強度:2−の荷重をかけて、スチールウール(
# OOOO)を30回膜面上を往復させたのちの膜表
面の傷の有無を目 視で判定した。
比較例 表1のような有機ケイ素化合物のみまたは金属化合物の
みを用いて上記と同様にして塗布液を調製した。
この塗布液を用いて、実施例1と同様にして透明保護膜
付ガラスを得、同様の評価を行った。
結果を表2に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)屈折率が1.50〜1.70であり、全光線透過率
    が80%以上であるガラスの表面に、該ガラスの屈折率
    をn_cとしたときに、(n_c−0.05)〜(n+
    0.05)の範囲の屈折率を有する透明保護膜が形成さ
    れていることを特徴とする透明保護膜付ガラス。 2)透明保護膜が、有機ケイ素化合物と金属化合物とが
    有機溶媒に分散または溶解されてなる塗布液をガラス上
    に塗布することによって形成されたものである請求項第
    1項に記載のガラス。 3)有機ケイ素化合物として、次式( I )で示される
    化合物の少なくとも1種が用いられている請求項第1項
    記載の透明保護膜付ガラス。 R_a−Si(OR′)_4_−_a…( I )(ただ
    し、式中RはC_nH_2_n_+_1(n=1〜4)
    、水素原子またはハロゲン原子であり、R′はC_nH
    _2_n_+_1(n=1〜4)、水素原子またはC_
    nH_2_n_+_1OC_2H_4(n=1〜4)で
    あり、a=0〜3である。) 4)金属化合物として、次式(II)で示されるるアセチ
    ルアセトアトキレート化合物が用いられている請求項第
    1項記載の透明保護膜付ガラス。 ▲数式、化学式、表等があります▼…(II) (ただし、式中a+b=2〜4、a=0〜3、b=1〜
    4、RはC_nH_2_n_+_1(n=3、4)であ
    り、XはCH_3、CH_3O、C_2H_5、または
    C_2H_5Oであり、M_1は金属元素である。)5
    )有機ケイ素化合物と金属化合物とが有機溶媒に分散ま
    たは溶解されてなる塗布液を、屈折率が1.50〜1.
    70であり、全光線透過率が80%以上であるガラス表
    面に塗布し、乾燥またはその後焼成して、該ガラス表面
    に透明保護膜を形成して透明保護膜付ガラスを製造する
    に際して、(1)塗布液の塗布工程、(2)塗膜の乾燥
    工程、(3)塗膜の焼成工程のうち、いずれかの工程中
    または工程後に可視光線より短い波長の電磁波をガラス
    表面に形成された塗膜に照射することを特徴とする透明
    保護膜付ガラスの製造方法。 6)有機ケイ素化合物と金属化合物とが有機溶媒に分散
    または溶解されてなる塗布液を、屈折率が1.50〜1
    .70であり、全光線透過率が80%以上であるガラス
    表面に塗布し、乾燥またはその後焼成して、該ガラス表
    面に透明保護膜を形成して透明保護膜付ガラスを製造す
    るに際して、塗布液を該ガラス表面に塗布して乾燥した
    後、ガラス上に形成された塗膜にアルカリ処理すること
    を特徴とする透明保護膜付ガラスの製造方法。
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