CH698854B1

CH698854B1 - Vogelschutzvorrichtung.

Info

Publication number: CH698854B1
Application number: CH14162006A
Authority: CH
Inventors: Roman Graf
Original assignee: Troesch Glas Ag
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2009-11-13
Also published as: AT504146A2; AT504146A3; AT504146B1; DE102007028543A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vogelschutzvorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Vogelschutzvorrichtung weist einen transparenten Stoff auf, der mit optisch wirksamen Strukturen versehen ist. Die optisch wirksamen Strukturen haben gegenüber dem transparenten Stoff eine erhöhte Absorption von Licht in einem Wellenlängenbereich ausserhalb des für den Menschen sichtbaren Bereichs, insbesondere im UV-Bereich. Die erhöhte Absorption wird durch Anreicherung von Metallionen wie Cu und/oder Cr und Zr im Inneren des transparenten Stoffes erreicht. Die Metallionen werden dabei durch thermisch induzierte Diffusion in den transparenten Stoff eindiffundiert. Einerseits wird durch die innen liegenden optisch wirksamen Strukturen erreicht, dass die Vogelschutzvorrichtung eine gute Beständigkeit gegenüber äusseren Einflüssen wie z.B. Witterung aufweist. Andererseits ermöglicht das erfindungsgemässe Eindiffundieren der Metallionen das Erzeugen der optisch wirksamen Strukturen in beliebigen Formen und Mustern, nachdem der transparente Stoff in seine endgültige Form gebracht worden ist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vogelschutzvorrichtung, umfassend einen transparenten Stoff, wobei der transparente Stoff optisch wirksame Strukturen aufweist, welche eine gegenüber dem transparenten Stoff erhöhte Absorption von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich ausserhalb des für den Menschen sichtbaren Bereichs haben.

Stand der Technik

[0002] Ein bekanntes Problem bei transparenten Teilen von Bauten ist deren mangelnde Wahrnehmbarkeit durch Vögel. Da es den meisten Vögeln nicht möglich ist, transparente Gegenstände zu erkennen, kommt es häufig zu Kollisionen der Vögel mit den transparenten Gegenständen. Bei einer solchen Kollision tritt der Tod des Vogels häufig sofort ein, oder kurze Zeit später infolge von schweren Verletzungen oder Verhaltensstörungen.

[0003] Bekannte Massnahmen zu der Verhinderung von Vogelschlag betreffen das Anbringen von blickdichten Folien in Form von Raubvogelsilhouetten oder das Ausgestalten von optisch wahrnehmbaren Mustern wie Streifen oder Punkten. Diese Massnahmen haben den Nachteil, dass sie die grundlegende Aufgabe der Objekte, nämlich deren Transparenz, beeinträchtigen. Insbesondere werden sie aber oft vom Menschen als störend und als ästhetisch nachteilig empfunden.

[0004] Es ist z.B. die EP 1 110 450 (Meyerhuber) bekannt, welche UV-absorbierende Massnahmen zum Schutz gegen Vogelschlag an einem transparenten Stoff vorschlägt. Damit wird erreicht, dass die Massnahme gegen den Vogelschlag von den Vögeln besser wahrgenommen wird als vom Menschen. Zur Ausbildung der UV-absorbierenden Massnahmen werden in der EP 1 110 450 bevorzugt bereichsweise Beschichtungen der Oberfläche des transparenten Stoffes durch z.B. Folien, chemische Abscheidungen oder Bedampfung vorgeschlagen. Es wird auch die Möglichkeit beschrieben, dem transparenten Stoff bereits bei seiner Herstellung einen Zuschlagstoff beizumengen, durch welchen die UV-absorbierenden Eigenschaften erreicht werden.

[0005] Ausführungen mit Oberflächenbeschichtungen des transparenten Stoffes haben den Nachteil einer schlechten Haltbarkeit. Oft weisen die Beschichtungen eine schlechte Haftung an der Oberfläche auf und lösen sich nach vergleichsweise kurzer Zeit wieder ab. Zudem sind zusätzliche Massnahmen wie z.B. weitere Beschichtungen notwendig, um die Oberflächenbeschichtung z.B. gegen äussere Einflüsse wie Witterungseinflüsse zu schützen. Insbesondere Folien haben den Nachteil, dass sie zu Spannungen im transparenten Stoff und zu Deformation führen können oder, im Falle von Glas, sogar zum Bruch.

Ein Zuschlagstoff, welcher dem transparenten Stoff bei seiner Herstellung beigemengt wird, hat den Nachteil, dass es nicht möglich ist, selektiv optisch wirksame Strukturen zu erzeugen, sondern der transparente Stoff nur gesamthaft mit der erwünschten UV-absorbierenden Wirksamkeit versehen werden kann.

Darstellung der Erfindung

[0006] Die Aufgabe eines ersten Aspekts der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vogelschutzvorrichtung zu schaffen, welche witterungsbeständig ist und sich durch eine hohe Haltbarkeit auszeichnet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine einfache Herstellung einer dem eingangs genannten Gebiet zugehörigen Vogelschutzvorrichtung mit beliebig geformten und witterungsbeständigen optisch wirksamen Strukturen ermöglicht, insbesondere einer Vogelschutzvorrichtung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung.

[0007] Die Lösung der Aufgabe gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst eine Vogelschutzvorrichtung einen transparenten Stoff mit optisch wirksamen Strukturen. Die optisch wirksamen Strukturen weisen dabei eine gegenüber dem transparenten Stoff erhöhte Absorption von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich ausserhalb des für den Menschen sichtbaren Bereichs auf. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Metallion aus der Liste von Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Ag und Sn in Bereichen der optisch wirksamen Strukturen in einer unter einer Oberfläche im Inneren des transparenten Stoffes liegenden Schicht gegenüber anderen Bereichen des transparenten Stoffes angereichert ist.

[0008] Hinweis: Mit der "Anreicherung" einer Metallionensorte wird eine Erhöhung der Konzentration der entsprechenden Metallionen in den jeweiligen Bereichen bezeichnet. "Optisch wirksame Strukturen" bezeichnen Bereiche im transparenten Stoff, in welchen die optischen Eigenschaften des transparenten Stoffes modifiziert sind. Die Strukturen können dabei Formen wie z.B. Raubvogelsilhouetten haben oder andere flächige Objekte und/oder Muster wie z.B. Streifen, Gitter oder Punkte darstellen. Die innen liegende Schicht ist dabei als eine gedachte, unter der Oberfläche im Inneren des transparenten Stoffes liegende Schicht zu verstehen, welche nur in den Bereichen der optischen Strukturen mit Metallionen angereichert ist.

[0009] Die erfindungsgemäss in einer innen liegenden Schicht unter der Oberfläche im transparenten Stoff angereicherten Metallionen vermögen eine elektromagnetische Strahlung zu absorbieren. Insbesondere filtern die Metallionen selektiv gewisse Wellenlängenbereiche aus einem durch den transparenten Stoff hindurchtretenden elektromagnetischen Strahlungsspektrum durch Absorption heraus. Ebenso wird auch das Reflexionsvermögen des transparenten Stoffs durch die eingelagerten Metallionen modifiziert. Elektromagnetische Strahlung, welche von einer zweiten, innen liegenden, Oberfläche des transparenten Stoffes reflektiert wird, durchquert die innen liegende absorbierende Schicht zweimal bevor sie zurückgeworfen wird. Somit wird der entsprechende Wellenlängenbereich auch aus der reflektierten Strahlung zu einem gewissen Grad herausgefiltert.

Erfindungsgemäss sind die angereicherten Metallionen derart gewählt, dass die absorbierte Strahlung in einem Wellenlängenbereich liegt, welcher vom Menschen nicht wahrgenommen werden kann. In der Durchsicht durch den transparenten Stoff ergibt sich dann in den Bereichen mit einer Anreicherung der Metallionen, d.h. der optisch wirksamen Strukturen, für den Menschen keine oder nur eine sehr geringe Änderung bzw. Beeinträchtigung der Transparenz. In dem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, in welchem die Absorption der Metallionen liegt, ist der transparente Stoff jedoch weniger durchsichtig. Die optisch wirksamen Strukturen erscheinen in der Durchsicht als dunklere und auch, in der Wahrnehmung des Vogels, farblich veränderte Objekte. Ebenso können in reflektierten Strahlungsanteilen die optisch wirksamen Strukturen als dunkle Objekte hervortreten.

Insbesondere können die Metallionen derart gewählt werden, dass die einfallende und in den transparenten Stoff eindringende UV-Strahlung durch die Metallionen absorbiert wird.

[0010] Erfindungsgemäss liegt die innen liegende Schicht unter einer Oberfläche des transparenten Stoffes, das heisst die angereicherten Metallionen sind im transparenten Stoff vorhanden bzw. eingelagert. Damit ergibt sich im Vergleich zu bekannten Vogelschutzvorrichtungen, welche UV-absorbierende Folien oder Beschichtungen benutzen, intrinsisch eine verbesserte Beständigkeit gegenüber äusseren Einflüssen wie z.B. Witterung oder Beschädigung durch Krafteinwirkung. Indem die innen liegende Schicht innerhalb des transparenten Stoffes liegt, ist sie durch den transparenten Stoff selbst geschützt. Die Haltbarkeit gegenüber äusseren Einflüssen ist daher im Wesentlichen durch die Haltbarkeit des transparenten Stoffes selbst bestimmt.

[0011] Erfindungsgemäss werden die Metallionen durch thermisch induzierte Diffusion in den transparenten Körper eingebracht, d.h. eindiffundiert. Insbesondere können die Metallionen durch ein derartiges Verfahren nach der Herstellung des transparenten Stoffes oder dessen Ausgestaltung in seine endgültige Form in den transparenten Stoff eingebracht werden.

[0012] Es ist bekannt, dass Vögel ein besseres Wahrnehmungsvermögen als der Mensch im Bereich der UV-Strahlung (ca. 10-400 nm) haben. Insbesondere im UVA-Bereich, welcher einen Wellenlängenbereich von etwa 315-400 nm umfasst, weisen Vögel eine gute UV-Sichtigkeit auf. Es ist daher vorteilhaft in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Anreicherung der Metallionen in den Bereichen der optischen wirksamen Strukturen derart zu wählen, dass ein Absorptionsmaximum im Bereich der UV-Strahlung liegt, insbesondere im Bereich der UVA-Strahlung. Es ist auch denkbar, das Absorptionsmaximum mit einer geeigneten Wahl der Metallionen in einem anderen UV-Bereich auszubilden, z.B. im UVB-Bereich (280-320 nm).

Dies kann insofern vorteilhaft sein, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass gewisse Vogelarten für andere Wellenlängenbereiche im UV-Bereich eine bessere Wahrnehmung haben, als im UVA-Bereich. Alternativ ist es auch denkbar, dass andere Wellenlängenbereiche des Lichts, welche nicht im UV-Bereich und ausserhalb des für Menschen sichtbaren Bereichs liegen, für Vögel sichtbar sind und daher ebenfalls geeignet sind, um durch Absorption in eben diesen Wellenlängenbereichen die optisch wirksamen Strukturen zu schaffen.

[0013] Optisch wirksame Strukturen, welche alleine auf Absorption eines gewissen Wellenlängenbereichs ausserhalb des für Menschen sichtbaren Bereichs beruhen, werden nicht von allen Vögeln gleich gut wahrgenommen. Bei UV-absorbierenden optischen Strukturen hat man die Erfahrung gesammelt, dass diese Strukturen von gewissen Vogelarten überhaupt nicht wahrgenommen werden. Es ist daher vorteilhaft, die absorbierende Eigenschaft mit einem weiteren optischen Effekt zu kombinieren. Insbesondere kann eine Kombination mit Fluoreszenzemission im sichtbaren Bereich eine verbesserte Wahrnehmbarkeit der optischen Strukturen für eine breitere Artenvielfalt der Vögel bedingen. Die Fluoreszenzemission kommt erfindungsgemäss durch Abstrahlung der durch die Metallionen absorbierten Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich zustande.

Insbesondere findet die Wiederabstrahlung im für den Menschen sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums statt. Die Fluoreszenzemission ist dabei als zusätzliches, optisch wirksames Mittel zu verstehen, welches die absorbierende Eigenschaft der optisch wirksamen Strukturen ergänzen und verbessern kann. Die optisch wirksamen Strukturen können aber auch als rein absorbierende Strukturen ausgeführt sein, wobei z.B. durch genaue Anpassung des Absorptionsprofils bzw. -spektrums erreicht werden kann, dass die optisch wirksamen Strukturen von einer möglichst grossen Zahl von verschiedenen Vogelarten wahrgenommen werden können.

[0014] Es hat sich herausgestellt, dass die Anreicherung von zwei Sorten von Metallionen in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen besonders vorteilhaft ist. Überraschenderweise hat sich gegenüber anderen Kombinationen eine gemeinsame Anreicherung von entweder Kupfer (Cu) und Zirkonium (Zr) oder Kupfer und Chrom (Cr) als besonders geeignet herausgestellt. In einer Vielzahl von Versuchen hat sich die gemeinsame Anreicherung von Cu und Zr oder Cu und Cr durch eine unerwartet hohe UV-Absorption ausgezeichnet. Eine Ausführung einer erfindungsgemässen Vogelschutzvorrichtung mit angereichertem Cu und Zr oder Cu und Cr bildet somit eine besonders bevorzugte Ausführungsform.

[0015] Zusätzlich zu der guten UV-Absorption weist die Kombination von Cu mit Zr oder Cr ein hohes Mass an Fluoreszenzemission in einem für Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich auf. Während die Fluoreszenzemission aber für Menschen zu schwach und kaum wahrnehmbar ist, kann es für verschiedene Vogelarten zu einer wahrnehmbaren Emission kommen, welche kombiniert mit der ausgezeichneten UV-Absorption eine verbesserte Wahrnehmbarkeit der optisch wirksamen Strukturen ergibt.

[0016] Es zeigt sich somit, dass die kombinierte Anreicherung von Cu mit Zr oder von Cu mit Cr überraschenderweise besonders wünschenswerte Eigenschaften miteinander verbindet und für die Erfindung besonders geeignet ist.

[0017] Alternativ können auch andere Metallionen der erfindungsgemässen Liste paarweise kombiniert werden. Entsprechende Versuche haben aber ergeben, dass andere Paarungen von Metallionen eine geringere UV-Absorption aufweisen und damit weniger bevorzugt sind.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die innen liegende Schicht direkt unter der Oberfläche d.h. angrenzend an die Oberfläche des transparenten Stoffes und bildet somit eine Oberflächenschicht. Die erhöhte Konzentration der Metallionen in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen reicht dann ebenfalls bis an die Oberfläche heran. Es ist auch denkbar, die innen liegende Schicht in einer gewissen Tiefe unter der Oberfläche zu erzeugen, wobei dann zwischen der innen liegenden Schicht und der Oberfläche des transparenten Stoffes eine weitere Schicht liegt, welche keine Anreicherung der Metallionen aufweist. Eine derartige innen liegende Schicht ist aber schwieriger zu erzeugen als eine Oberflächenschicht.

[0019] Bevorzugt weist die innen liegende Schicht eine Dicke von bis zu 15 Mikron auf. Insbesondere kann auch eine Schichtdicke von 100 Mikron oder grösser gewählt werden. Mit Schichtdicke wird hierbei ein charakteristischer Durchmesser eines Tiefenbereichs im transparenten Stoff definiert, in welchem im Bereich der optisch wirksamen Strukturen die Konzentration der Metallionen nicht unter einen bestimmten Bruchteil des Maximalwerts abfällt. Üblicherweise ist der Bruchteil dabei z.B. die Hälfte oder der (1/e)-te Teil, wobei e=2.718... die Eulersche Zahl bezeichnet. Alternativ kann die Schichtdicke auch kleiner als 15 Mikron sein. Es ist dann jedoch aufgrund der geringeren Menge von Metallionen kaum möglich, das erforderliche Mass an Absorption zu erreichen.

[0020] Sind verschiedene Metallionen in der innen liegenden Schicht vorhanden, so ist nicht notwendigerweise die räumliche Konzentrationsverteilung der unterschiedlichen Metallionen gleich. Es ist denkbar, dass sich die Dicke einer mit einer Sorte Metallionen angereicherten Schicht von einer mit einer anderen Metallionensorte angereicherten Schicht unterscheidet. Eine Abweichung der Konzentrationsprofile ergibt sich bei konstant gehaltener Diffusionszeit bereits aus den unterschiedlichen Diffusionsraten für unterschiedliche Metallionensorten. Es ist nicht ausgeschlossen, dass unterschiedliche Schichtdicken für verschiedene angereicherte Metallionensorten eine vorteilhafte Ausführungsform bilden. Um jedoch eine kombinierte Wirkung der verschiedenen Metallionensorten zu erreichen, sollten diese zumindest in der innen liegenden Schicht gemeinsam angereichert sein.

[0021] Werden die optisch wirksamen Strukturen durch ein Diffusionsverfahren erzeugt, kann die Dicke der angereicherten Schicht einfach durch entsprechende Wahl von Temperatur und Dauer des Diffusionsprozesses auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass verschiedene Metallionen verschieden lange eindiffundiert werden und sich somit für die verschiedenen Metallionen auch unterschiedliche Schichtdicken ausbilden lassen. Die Schichtdicke ist damit auf sehr einfache Weise genau einstellbar und erlaubt eine optimale Anpassung an die Anforderungen an eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht eine physische Oberflächenstruktur der Oberfläche des transparenten Stoffes in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen einer physischen Oberflächenstruktur in den Bereichen ohne optisch wirksame Strukturen. Hierbei bezieht sich"physische Oberflächenstruktur" auf eine geometrische Struktur der Oberfläche wie z.B. Rauheit, Mattierung oder Hochglanz. Die Oberflächenbereiche der optisch wirksamen Strukturen unterscheiden sich in ihrer physischen Struktur erfindungsgemäss nicht von der Oberflächenstruktur von anderen Oberflächenbereichen des transparenten Stoffes. Insbesondere kann die Oberfläche unabhängig von der Lage der Bereiche der optisch wirksamen Strukturen beliebig gestaltet und strukturiert werden.

Es ist z.B. denkbar, dass die gesamte Oberfläche des transparenten Stoffes hochglanzpoliert ist und somit z.B. besonders einfach zu reinigen ist. Ebenso ist es jedoch denkbar, dass in gewissen Bereichen, die unabhängig von den optisch wirksamen Strukturen gewählt sein können, die Oberfläche z.B. aufgeraut oder auf eine andere Art behandelt ist um z.B. durch Licht oder Strahlung beleuchtbare Strukturen im transparenten Körper zu schaffen oder eine Verringerung des Reflexionsvermögens zu bewirken.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Oberflächen in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen Benetzungseigenschaften auf, welche sich von den Benetzungseigenschaften der übrigen Oberfläche des transparenten Körpers unterscheiden. Die speziellen Benetzungseigenschaften der Oberfläche in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen werden erfindungsgemäss durch Anreicherung von Metallionen in einer Oberflächenschicht erreicht. Es ist bekannt, dass die Eindiffusion von Metallionen Veränderungen in den Benetzungseigenschaften des transparenten Stoffes verursachen kann (US 1 592 429; Kraus). Die Metallionen, welche für die veränderte Benetzbarkeit verantwortlich sind, können dann gemeinsam mit den Metallionen, welche für die Strahlungsabsorption verantwortlich sind, in den transparenten Stoff eingebracht, z.B. eindiffundiert, werden.

Die speziellen Benetzungseigenschaften werden dabei bevorzugt durch die Anreicherung mit Silberionen erreicht, wobei nur eine geringe Menge von Silberionen eindiffundiert werden muss. Erfindungsgemäss kann somit durch eine geeignete Wahl der in den optisch wirksamen Strukturen vorhandenen Metallionen erreicht werden, dass die Oberfläche des transparenten Stoffes in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen modifizierte Benetzungseigenschaften aufweisen. Damit können dann z.B. durch einfache Methoden wie Besprühen der Oberfläche mit einer Flüssigkeit oder Anhauchen die Lage und Form der optisch wirksamen Strukturen auf der Oberfläche des transparenten Stoffes sichtbar gemacht werden. Es muss dann nicht auf eine Beleuchtung mit speziellen (kostenintensiven) Lampen im absorbierenden Wellenlängenbereich und entsprechende Detektierungsmittel zurückgegriffen werden.

Dies kann z.B. bei der Materialprüfung eine einfache und schnelle Möglichkeit zur Überprüfung der erzeugten optisch wirksamen Strukturen ergeben. Alternativ können die Benetzungseigenschaften der Bereiche der optisch wirksamen Strukturen auch den Benetzungseigenschaften in den übrigen Bereichen entsprechen, d.h. sich nicht von diesen unterscheiden.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Oberfläche des transparenten Stoffes eine Aussenseite der Vogelschutzvorrichtung. Die Oberfläche ist dann unbedeckt und bildet eine äussere Begrenzung der Vogelschutzvorrichtung. Insbesondere ist die Oberfläche in keinem Bereich durch z.B. Beschichtungen oder Folien bedeckt. Alternativ kann die Vogelschutzvorrichtung aber auch eine Glasschicht aufweisen, welche mit einer Fläche an der Oberfläche des transparenten Stoffes anliegt und welche z.B. ebenfalls optisch wirksame Strukturen aufweist.

[0025] Bevorzugt umfasst der transparente Stoff ein Glas, insbesondere ein Weissglas. Weissglas bezeichnet hier ein Glas mit einem gegenüber herkömmlichem Klarglas reduzierten Grünanteil. Weissglas hat den Vorteil, dass die optisch wirksamen Strukturen mit den übrigen Bereichen des Glases im absorbierten Wellenlängenbereich besser kontrastieren und somit für die Vögel besser wahrnehmbar sind. Eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung kann dabei in der Form von Flachglas zum Einsatz kommen. Flachglas bezeichnet hierbei unter anderem Scheibenglas für moderne Fenster, aber auch flaches Bauglas wie es z.B. beim Fassadenbau zum Einsatz kommt.

Auch gläserne Lärmschutzwände z.B. zur Reduktion der Lärmemission von Autobahnen können ein erfindungsgemässes Flachglas umfassen. Überhaupt ist die Anwendung einer erfindungsgemässen Vogelschutzvorrichtung für Bauten überall dann sinnvoll, wenn ein transparenter Stoff, insbesondere ein Glas, für Vögel sichtbar sein soll, während die für den Menschen sichtbaren Eigenschaften des transparenten Stoffes nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt werden sollen.

[0026] Weiter stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Vogelschutzvorrichtung mit einer bereichsweise mit Metallionen angereicherten innen liegenden Schicht bereit. Gemäss der Erfindung umfasst das Verfahren das Eindiffundieren von Metallionen in eine Oberfläche eines transparenten Stoffes. Insbesondere umfasst das Verfahren das Eindiffundieren von wenigstens einem Metallion aus der Liste von Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Ag und Sn.

[0027] Durch das erfindungsgemässe Verfahren können Metallionen, welche optisch wirksame Strukturen bilden, wenn sie im transparenten Stoff vorhanden sind, verhältnismässig einfach in den transparenten Stoff eingebracht werden. Insbesondere ist es möglich, durch geometrisch selektives Eindiffundieren die Metallionen in beliebigen Strukturen, d.h. Formen und/oder Mustern in den transparenten Körper einzubringen, wobei sie nach der Durchführung des Verfahrens im Inneren des transparenten Stoffes unter einer Oberfläche vorhanden sind. Damit können die optisch wirksamen Strukturen in beliebiger Form unter einer Oberfläche im Inneren des transparenten Stoffes erzeugt werden, wo sie weitgehend gegen äussere Einflüsse wie z.B. Witterung geschützt sind.

[0028] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das Eindiffundieren der Metallionen ohne Rückstände an der Oberfläche des transparenten Stoffes erfolgen kann. Die Oberfläche des transparenten Stoffes kann somit frei gestaltet werden wie z.B. aufgeraut oder auf Hochglanz poliert werden. Sind die optisch wirksamen Strukturen unter der Oberfläche erzeugt, so werden diese durch eine mechanische Behandlung der Oberfläche nicht mehr weiter beeinflusst.

[0029] Weiter hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass das Einbringen der Metallionen in den transparenten Stoff erfolgen kann, nachdem der transparente Stoff hergestellt und/oder in seine endgültige Form gebracht worden ist. Gegenüber bekannten Verfahren wird damit insbesondere der Vorteil erreicht, dass die Ausgestaltung der Vogelschutzvorrichtung unabhängig von der Form oder der Lage der optisch wirksamen Strukturen erfolgen kann.

[0030] Vorzugsweise umfasst das Eindiffundieren das Aufbringen der Metallionen in der Form einer Paste auf die Oberfläche des transparenten Stoffes. Dabei sind die Metallionen in Metallverbindungen vorhanden, insbesondere Metallverbindungen wie Sulfate, Sulfide, Chloride, Carbonate, Phosphate oder Oxide. Bevorzugt umfassen die Metallverbindungen der Paste wenigstens ein Metalloxid und eine Metallsulfid der vorgenannten Metalle. Insbesondere hat sich unerwarteterweise eine Kombination von ZrO2 und Cu2S als besonders geeignet für eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung herausgestellt. Die Paste umfasst ein Anpastmittel, welches insbesondere wasserlösliche organische Substanzen mit erhöhter Viskosität wie z.B. mehrwertige Alkohole wie Ethylenglycol oder Glycerin, oder ätherische Öle wie Kiefernöl umfasst.

Bei der Auswahl der Anpastmittel ist es vorteilhaft darauf zu achten, dass die Haftung der Paste auf der Oberfläche des transparenten Stoffes möglichst gering ist, um eine spätere rückstandsfreie Entfernbarkeit zu gewährleisten. Das Aufbringen der Paste umfasst z.B. Aufdrucken, Aufsprühen und Aufstreichen. Überhaupt kann die Paste auf jede erdenkliche und sinnvoll erscheinende Art auf die Oberfläche aufgebracht werden. Je nach Art muss dabei möglicherweise das Anpastmittel entsprechend gewählt werden. Nach dem Aufbringen der Paste wird die Diffusion der Metallionen in den transparenten Stoff durch eine thermische Behandlung des transparenten Stoffes mit applizierter Paste angeregt. Insbesondere findet eine Erwärmung auf etwa 500 Grad statt, welche während etwa 45 Minuten aufrechterhalten wird.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden dann die Paste bzw. die Pastenrückstände möglichst rückstandfrei von der Oberfläche des transparenten Stoffes entfernt. Während sich hierzu verschiedene bekannte Verfahren anbieten, wird die Paste vorzugsweise in einem Wasserbad abgewaschen. Die Metallverbindungen der abgelösten Pastenrückstände können wieder zu einer neuen Paste aufbereitet werden.

[0031] Alternativ können die Metallionen auch in einer anderen Form als einer Paste auf die Oberfläche aufgebracht werden. Es ist z.B. denkbar, dass die Metallionen bzw. die Metallverbindungen in wässriger Lösung auf die Oberfläche aufgebracht werden bevor sie mit dem thermischen Behandlungsschritt zur Diffusion in den transparenten Stoff angeregt werden. Eine weitere Alternative zum oben beschriebenen Verfahren bildet ein "Chemical Vapour Deposition" (CVD) Verfahren, insbesondere ein Flammen-CVD Verfahren. Mit einem derartigen hinreichend bekannten Verfahren ist es möglich, die Eindiffusion der Metallionen in einem einzelnen Schritt zu erreichen, ohne Rückstände auf der Oberfläche, welche abgewaschen werden müssen.

[0032] Bevorzugt wird die Paste nach dem Aufbringen auf den transparenten Stoff thermisch behandelt, bevor die Diffusion durch den oben erwähnten thermischen Behandlungsschritt angeregt wird. Der im Ablauf des Verfahrens erste thermische Behandlungsschritt, welcher auf das Aufbringen der Paste folgt, umfasst insbesondere eine Trocknung der Paste. Bevorzugt umfasst dieser erste thermische Behandlungsschritt eine Erwärmung des transparenten Stoffes auf eine Temperatur von etwa 70 Grad, welche während einer Zeit von etwa 4 Stunden aufrechterhalten wird.

[0033] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0034] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>Schematische Draufsicht auf eine Vogelschutzvorrichtung mit verschiedenen Formen und Mustern von optisch wirksamen Strukturen;

<tb>Fig. 2<sep>Eine schematische Schnittansicht durch einen transparenten Stoff mit applizierter Paste vor Eindiffusion von Metallionen;

<tb>Fig. 3<sep>Eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung;

<tb>Fig. 4<sep>Absorptionsspektrum einer unbehandelten Weissglasprobe und einer Weissglasprobe mit erfindungsgemässer optisch wirksamer Struktur.

[0035] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Ausführungsbeispiel

[0036] ZrO2 und Cu2S werden zu gleichen Teilen mit einem Anpastmittel zu einer homogenen, luftblasenfreien Paste vermengt. Diese Paste wird gleichmässig und deckend in den Bereichen der zu erzeugenden optisch wirksamen Strukturen auf die Glasoberfläche aufgestrichen und dann 4 Stunden bei 70[deg.]C getrocknet. Die thermisch induzierte Diffusion erfolgt dann in einem Ofen bei 500[deg.]C über eine Dauer von 45 Minuten. Nach dem Abkühlen des Glases wird die Paste von der Glasoberfläche durch Anlösen in einem Wasserbad entfernt. Die abgelösten Metallverbindungen können wieder zu einer neuen Paste aufbereitet werden.

[0037] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine ebene Oberfläche 2 einer erfindungsgemässen Vogelschutzvorrichtung 1. Unter bzw. in der Oberfläche 2 sind verschieden ausgestaltete optisch wirksame Strukturen 3 dargestellt. Die dargestellten Strukturen 3 stellen eine nicht erschöpfende Auswahl von verschiedenen möglichen Formen 4 und 5 sowie Mustern 6 und 7 dar. Die Form 4 stellt die Silhouette eines Raubvogels dar, während die Form 5 eine einfache geometrische Form, eine Raute, darstellt. Das Muster 6 repräsentiert ein Gitternetz von schrägen Streifen und das Muster 7 sind in einem Raster angeordnete Punkte.

[0038] Fig. 2 zeigt eine Teilansicht eines Schnittes im Bereich der optisch wirksamen Struktur 5 in einer Ebene A, welche in Fig. 1eingezeichnet ist und senkrecht auf der ebenen Oberfläche 2 steht. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt einen transparenten Stoff 10 in Form einer Scheibe 11 vor bzw. bei der Herstellung der erfindungsgemässen Vogelschutzvorrichtung 1. Der transparente Stoff 10 der Scheibe 11 befindet sich in einem Zustand kurz vor dem erfindungsgemässen Eindiffundieren der Metallionen. Die in Fig. 2dargestellte Ansicht repräsentiert eine Prinzipskizze und kann auf entsprechende Schnittansichten anderer optisch wirksamer Strukturen bei der Herstellung übertragen werden.

[0039] Eine erste Begrenzung 12 der Scheibe 11 wird durch die ebene Oberfläche 2 gebildet. Eine zweite Begrenzung 9 wird durch eine weitere, zur Oberfläche 2 parallele ebene Oberfläche 13 gebildet. Die Dicke der Scheibe 11 entspricht dem Abstand 14 der beiden Oberflächen 2 und 13. Ein Bereich 15 ist dargestellt, in welchem die optisch wirksame Struktur 5 erzeugt wird. Der Bereich 15 ist in der Ebene A in Richtung der Oberfläche 2 durch zwei gestrichelte Linien 16 und 17 begrenzt, welche senkrecht auf den Oberflächen 2 und 13 stehen. Die Linien 16 und 17 sind dabei derart beabstandet, dass ihr Abstand 18 der Dimension der zu erzeugenden optischen Struktur 5 in der Schnittebene A entspricht.

Räumlich entspricht der Bereich 15 einem prismatischen Volumen mit einem Querschnitt, welcher durch den Umriss der optischen Struktur 5 in einer Ebene parallel zur Oberfläche 2 bzw. 13 gebildet wird.

[0040] Die Darstellung der Fig. 2zeigt auch eine Paste 19, welche im Bereich 15 auf die Oberfläche 2 aufgetragen ist. Die Paste 19 beinhaltet Metallverbindungen mit Metallionen, die zur Ausbildung der optisch wirksamen Struktur 5 in den transparenten Stoff 10 eindiffundiert werden.

[0041] Fig. 3 zeigt eine der Darstellung in Fig. 2entsprechende Schnittansicht in der Ebene A der Vogelschutzvorrichtung 1 nach der Eindiffusion der Metallionen mit der in dem transparenten Stoff 1 vorhandenen optisch wirksamen Struktur 5. Die Metallionen wurden aus der Paste 19 (Fig. 2) in den transparenten Stoff 10 der Scheibe 11 durch eine thermische Behandlung eindiffundiert. Die Paste 19 bzw. etwaige Rückstände der Paste 19, die möglicherweise nach der thermischen Behandlung zur Anregung der Diffusion auf der Oberfläche 2 zurückgeblieben sind, wurden entfernt, indem sie z.B. abgewaschen wurden.

[0042] Die eindiffundierten Metallionen liegen in einem Bereich 24 des transparenten Stoffes 10. Der Bereich 24 wird dabei durch das Schnittvolumen des Bereichs 15 mit einer innen liegenden Schicht 20 gebildet. Die innen liegende Schicht 20 ist in der Darstellung der Fig. 3direkt unter der Oberfläche 2 ausgebildet. Der mit Metallionen angereicherte Bereich 24 entspricht dabei der optischen Struktur 5.

[0043] Die innen liegenden Schicht 20 weist eine Begrenzung 21 an der Oberfläche 2 und eine Begrenzung 22 zur Oberfläche 13 hin auf. Die Begrenzung 21 fällt dabei mit der Oberfläche 2 zusammen, d.h. der Bereich 24 bzw. die optisch wirksame Struktur 5 sowie die innen liegende Schicht 20 sind einseitig von der Oberfläche 2 begrenzt. Die optisch wirksame Struktur 5 sowie die innen liegende Schicht 20 erstrecken sich dabei bis zu einer Tiefe 23 unter der Oberfläche 2 in den transparenten Stoff 10 hinein, wobei die Tiefe 23 dem Abstand der Begrenzung 22 von der Begrenzung 21 bzw. der Oberfläche 2 entspricht. In einer Richtung parallel zu der Oberfläche 2 ist die optisch wirksame Struktur 5 durch die Linien 16 und 17 des Bereichs 15 begrenzt.

[0044] Fig. 4 zeigt ein Diagramm 30, welches die Absorption in Abhängigkeit der Wellenlänge von UV-Strahlung bei Transmission durch eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung darstellt. Das Diagramm 30 umfasst als Achsen eine Abszisse 31 sowie eine senkrecht dazu stehende Ordinate 32, wobei die beiden Achsen ein Rechtssystem bilden.

[0045] Die Abszisse 31 zeigt die Wellenlänge der einfallenden Strahlung. Das Intervall 33 zwischen zwei benachbarten langen Teilstrichen 34 und 35 beträgt 20 nm und die Werte auf der Abszisse 31 nehmen linear zu. Der dargestellte Bereich der Abszisse 31 reicht von einem kleinsten Wert 36, welcher einer Wellenlänge von 270 nm entspricht, bis zu einem grössten Wert 37, welcher 390 nm entspricht.

[0046] Die Ordinate 32 zeigt die Absorption in der Vogelschutzvorrichtung in Prozent. Die Absorption bezeichnet hierbei den Prozentsatz der einfallenden Strahlungsintensität, welcher in der Vogelschutzvorrichtung absorbiert wurde. Das Intervall 38 zwischen zwei benachbarten langen Teilstrichen 39 und 40 entspricht 10 Prozent und die Werte auf der Ordinate 32 nehmen linear zu. Der dargestellte Bereich der Ordinate 32 reicht von einem kleinsten Wert 41, welcher 0 Prozent entspricht, bis zu einem grössten Wert 42, welcher 100 Prozent entspricht.

[0047] Im Diagramm sind zwei Kurven 43 und 44 eingezeichnet. Die Kurve 43 entspricht dabei dem spektralen Absorptionsverhalten von Bereichen ohne optisch wirksame Strukturen der Vogelschutzvorrichtung. Der transparente Stoff der Vogelschutzvorrichtung ist dabei ein Weissglas. Die Kurve 43 entspricht also dem Absorptionsspektrum bei Transmission von unbehandeltem Weissglas. Die folgende Wertetabelle entspricht den gerundeten Werten der dargestellten Kurve 43, wobei W die Wellenlänge und S die Absorption bezeichnet:
<tb>W in (nm)<sep>280<sep>290<sep>300<sep>310<sep>320<sep>330<sep>340<sep>350<sep>360<sep>370<sep>380

<tb>S in (%)<sep>95.5<sep>92.5<sep>79.5<sep>56<sep>32.5<sep>16.5<sep>8<sep>4<sep>2<sep>1.5<sep>2

[0048] Die Kurve 44 hingegen entspricht dem Absorptionsspektrum in einem Bereich einer optisch wirksamen Struktur der Vogelschutzeinrichtung. Die optisch wirksame Struktur ist dabei in dem Weissglas vorhanden und wurde durch Eindiffusion von Cu und Zr erzeugt. Die folgende Wertetabelle entspricht den gerundeten Werten der dargestellten Kurve 44:
<tb>W in (nm)<sep>280<sep>290<sep>300<sep>310<sep>320<sep>330<sep>340<sep>350<sep>360<sep>370<sep>380

<tb>S in (%)<sep>93<sep>92.5<sep>87.5<sep>73<sep>56.5<sep>42<sep>31<sep>25<sep>20.5<sep>18.5<sep>16.5

[0049] Das durch eindiffundierte Metalle veränderte Glas weist im UVA-Strahlungsbereich (315 nm-400 nm) eine deutlich erhöhte Absorption auf.

[0050] Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine erfindungsgemässe Vogelschutzvorrichtung witterungsbeständige optisch wirksame Strukturen aufweist, welche haltbar und einfach herzustellen sind. Insbesondere können sie am fertiggestellten transparenten Stoff nachträglich in beliebigen Formen und/oder Muster ausgebildet werden.

[0051] Es ist hierbei anzumerken, dass die Dicke sowie die Lage der innen liegenden Schicht nicht klar begrenzt ist, wie es in den schematischen Darstellungen der Fig. 2und 3der Fall ist. Da die Metallionen durch einen Diffusionsprozess in den transparenten Stoff eingebracht werden, bildet sich mit zunehmender Tiefe unter der Oberfläche ein räumliches Anreicherungs- bzw. Konzentrationsprofil aus. Im Falle einer innen liegenden Schicht, welche direkt unter der Oberfläche des transparenten Stoffes liegt, weist das Konzentrationsprofil z.B. ein Maximum an der Oberfläche auf und fällt gemäss einer durch die verschiedenen Diffusionsparameter bestimmten Funktion z.B. asymptotisch gegen Null ab.

[0052] Weiter ist es auch möglich, dass keine der Begrenzungen der innen liegenden Schicht mit einer Oberfläche des transparenten Stoffes zusammenfällt. Damit könnte z.B. erreicht werden, dass ein Reflexionsvermögen der Oberfläche nicht durch die absorbierenden Metallionen modifiziert würde, während das Transmissionsvermögen den Absorptionseffekt aufweist.

[0053] Weiter können die Zeitdauer und die Temperaturen der thermischen Behandlungsschritte beliebig abgewandelt und den Erfordernissen angepasst werden. Eine bevorzugte Temperatur und Zeitdauer für eine Trocknung der Paste hängt z.B. vom angewendeten Anpastmittel ab und kann stark variieren. Ebenso kann die bevorzugte Temperatur für die Anregung der Diffusion von den angegebenen Werten abweichen. Es ist z.B. denkbar, dass verschiedene Temperaturen und Zeitdauern für unterschiedliche Metallionen bevorzugt sind.

Claims

1. Vogelschutzvorrichtung, umfassend einen transparenten Stoff, wobei der transparente Stoff optisch wirksame Strukturen aufweist, welche eine gegenüber dem transparenten Stoff erhöhte Absorption von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich ausserhalb des für den Menschen sichtbaren Bereichs haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Metallion aus der Liste von Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Ag und Sn in Bereichen der optisch wirksamen Strukturen in einer unter einer Oberfläche im Inneren des transparenten Stoffes liegenden Schicht gegenüber anderen Bereichen des transparenten Stoffes angereichert ist.

2. Vogelschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Absorption der optisch wirksamen Strukturen in einem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung liegt, insbesondere im Bereich der UVA-Strahlung.

3. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksamen Strukturen eine erhöhte Fluoreszenz im Wellenlängenbereich der für Menschen sichtbaren elektromagnetischen Strahlung aufweisen.

4. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Metallion aus der Liste in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen in der innen liegenden Schicht angereichert ist, insbesondere ist entweder Cu und Zr oder Cu und Cr angereichert.

5. Vogelschutzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegende Schicht direkt unter der Oberfläche des transparenten Stoffes liegt.

6. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegende Schicht eine Dicke von bis zu 15 nm aufweist, insbesondere eine Dicke von bis zu 100 nm.

7. Vogelschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine physische Oberflächenstruktur des transparenten Stoffes in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen im Wesentlichen einer physischen Oberflächenstruktur in den Bereichen ohne optisch wirksame Strukturen entspricht.

8. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche in den Bereichen der optisch wirksamen Strukturen Benetzungseigenschaften aufweist, welche sich von den Benetzungseigenschaften der Oberfläche in den Bereichen ohne optisch wirksame Strukturen unterscheiden.

9. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des transparenten Stoffes eine Aussenseite der Vogelschutzvorrichtung ist.

10. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Stoff ein Glas umfasst, insbesondere ein Weissglas.

11. Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie als ein Flachglas ausgestaltet ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Vogelschutzvorrichtung, insbesondere eine Vogelschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch den Schritt:

- Eindiffundieren von Metallionen in eine Oberfläche eines transparenten Stoffes, insbesondere von Metallionen aus der Liste von Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, In, Zr, Mo, Ag und Sn.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Eindiffundierens der Metallionen die folgenden Schritte umfasst:

A Aufbringen der Metallionen in der Form einer Paste auf die Oberfläche des transparenten Stoffes, wobei die Metallionen in Metallverbindungen vorhanden sind, insbesondere Metallverbindungen wie Sulfate, Sulfide, Chloride, Carbonate, Phosphate oder Oxide, und die Paste ein Anpastmittel umfasst, insbesondere wasserlösliche organische Substanzen mit erhöhter Viskosität wie mehrwertige Alkohole wie Ethylenglycol oder Glycerin, oder ätherische Öle wie Kiefernöl;

B Thermische Behandlung des transparenten Stoffes mit applizierter Paste, insbesondere eine Erwärmung auf etwa 500 Grad während etwa 45 Minuten;

C Entfernen der Paste bzw. der Pastenrückstände von der Oberfläche, insbesondere durch Waschen in einem Wasserbad.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den Schritten des Aufbringens der Paste (A) und der thermischen Behandlung (B) eine weitere thermische Behandlung des transparenten Stoffes umfasst, insbesondere eine Trocknung der Paste bei etwa 70 Grad während etwa 4 Stunden.

15. Verwendung einer Vogelschutzvorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 für Bauten.

16. Verwendung einer Vogelschutzvorrichtung nach Anspruch 15 als Fenster- bzw. Flachglas, insbesondere bei Fenstern, und/oder als Bauglas, insbesondere bei Fassadenverkleidung und/oder bei Lärmschutzbauten.