DE102013104214A1

DE102013104214A1 - Verfahren zum Herstellen eines Vogelschutzglases

Info

Publication number: DE102013104214A1
Application number: DE102013104214A
Authority: DE
Inventors: Markus Kramer; Klaus Kallée; Heinz Schicht; Manfred Dubiel
Original assignee: Kramer & Best Process Engineering GmbH
Current assignee: Kramer & Best Process Engineering GmbH
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-10-31
Also published as: DE102013104219A1; DE102013104212A1

Abstract

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Herstellen eines Vogelschutzglases (1), bei dem ein transparentes, vorzugsweise silikatisches, Substrat (2) mit einer Vogelschutzbeschichtung mit zumindest den folgenden Schritten beschichtet wird: – Abscheiden zumindest einer metallischen Schicht (3) aus zumindest einem aus der Ti, Zn, Sn, SrTi, WBi, FeAg, Fe, Ag, Nb, Zr, Ta und Legierungen derselben umfassenden Gruppe von metallischen Materialien ausgewählten Basismaterial und – reaktiv thermisches Behandeln der metallischen Schicht (3) in einer Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Atmosphäre zum Oxidieren und/oder Nitrieren des oder der jeweils verwendete(n) Basismaterials bzw. Basismaterialien und/oder zum Ausbilden entsprechender Metalloxide und/oder Metallnitride.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vogelschutzglases.
Ein Vogelschutzglas ist beispielsweise aus der DE 103 22 500 A1 bekannt. Bei dem bekannten Vogelschutzglas wird durch Laserbearbeitung auf einer Glasscheibe oder einer transparenten Kunststoffscheibe oder in einer auf der Scheibe aufgedampften, UV-Licht absorbierenden oder reflektierenden Metalloxidschicht eine feine Struktur erzeugt, welche zwar für gewisse Vogelarten, nicht jedoch für den Menschen erkennbar ist. Ausgenutzt wird dabei die UV-Sichtigkeit einiger Vogelarten. Die durch Laserbearbeitung erzeugten Strukturen erzeugen an der Scheibe Absorptionen oder Reflexionen im UV-Bereich, d. h. im ultravioletten Spektralbereich, und sind damit für die UV-sichtigen Vogelarten, jedoch nicht für den Menschen, sichtbar. Aufgrund der für die diversen Vogelarten sichtbar gemachten Strukturen werden die Glasscheiben für die Vögel erkennbar, so dass der Vogelschlag an Glasscheiben, insbesondere an großflächigen Glasscheiben, reduziert werden kann. Das Metalloxid der Metalloxidschicht wird nicht näher spezifiziert. Eine Laserbearbeitung erfordert eine entsprechende Laseranlage, was mit zusätzlichem Aufwand verbunden ist.
Die US 2009/0047487 A1 offenbart ebenfalls ein Vogelschutzglas mit Strukturierung in Muster von UV-reflektierenden und UV-absorbierenden Bereichen, insbesondere in permanenten oder nicht permanenten Beschichtungen auf einer transparenten Glas- oder Polymerscheibe.
Die US 5 480 722 A offenbart UV-absorbierende Beschichtungen von Glas zum UV-Schutz in Kraftfahrzeugen, nicht jedoch ein Vogelschutzglas. Als Materialien für das Schichtsystem sind Zinkoxid, Titanoxid und Ceroxid für die UV-absorbierende Schicht und eine metalloxidische Zwischenschicht aus wenigstens zwei Komponenten, die aus Zinkoxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Germaniumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid und Ceroxid gewählt sein können, offenbart. Es wird eine flüssige Lösung aufgetragen und anschließend bei 200°C für die Zwischenschicht gebacken und dann eine weitere Lösung aufgebracht durch Spin-Beschichtung und bei 600°C gebacken, um den UV-absorbierenden Film zu erhalten. Neben solchen Nassbeschichtungen wird auch Transferdruck oder flexografisches Druck angegeben.
Die US 6 420 032 B1 offenbart ebenfalls ein Schichtsystem zum UV-Schutz in Kraftfahrzeugen, nicht jedoch ein Vogelschutzglas. Auf einem transparenten Polymersubstrat sind eine transparente Zwischenmetallschicht und darauf eine transparente UV-absorbierende Metalloxidschicht angeordnet. Die Metallschicht umfasst Aluminium oder Silber, es kann jedoch auch Nickel, Eisen, Kuper, Zinn oder Gold benutzt werden, und die Metalloxidschicht weist Zinkoxid, Titanoxid, Ceroxid, indiumdotiertes Zinkoxid oder aluminiumdotiertes Zinkoxid auf. Außerdem können für die UV-absorbierende Schicht auch Zinksulfid oder Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid, Ceroxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid oder Zinkoxid dotiert mit Fluor, Bor, Aluminium, Gallium, Thallium, Kupfer oder Eisen benutzt werden. Die Metallzwischenschicht wird durch Sputtern, metallorganisches-CVD, Bogenplasmaabscheidung, Verdampfen oder Elektronenstrahlverdampfen aufgebracht. Die UV-absorbierende Metalloxid-Schicht wird mit CVD, reaktivem Verdampfen, Sputtern, Plasmaabscheidung oder reaktivem Sputtern abgeschieden.
Zum Abscheiden von dünnen Schichten sind allgemein Sputterverfahren bekannt.
Beim Sputtern werden, wie beispielsweise in der DE 199 59 972 A1 , EP 0 634 499 A1 oder US 6 709 557 B1 beschrieben, durch Beschuss mit energiereichen (z. B. 0,1 bis 20 keV) Primärteilchen (Ionen oder neutralen Teilchen) Sekundärteilchen von der Oberfläche des Sputtertargets herausgelöst und dann auf der Substratoberfläche abgeschieden. Das Material und die Zusammensetzung des Sputtertargets bestimmt also das Material und die Zusammensetzung der abgeschiedenen Schicht.
Beim Sputtern sind auch Mosaiktargets aus unterschiedlichen metallischen und nicht metallischen Materialien bekannt.
Die DE 199 59 972 A1 offenbart ein Sputterverfahren zum Herstellen einer Bibliothek von Materialien in Form einer zweidimensionalen Matrix im Oberflächenbereich eines flächigen Substrats. Es wird ein Mosaiktarget als Sputtertarget verwendet wird, das Oberflächenbereiche unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufweist, ebenfalls flächig ist und beim Sputtern parallel zum flächigen Substrat angeordnet wird.
Weitere Mosaiktargets für Sputterprozesse sind aus EP 0 634 499 A1 und US 6 709 557 B1 bekannt.
Eine Anwendung von Mosaiktargets im Zusammenhang mit Vogelschutzbeschichtungen ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Ausgehend davon ist eine Aufgabe der Erfindung ein neues Verfahren zum Herstellen oder Erzeugen eines Vogelschutzglases bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Ausgestaltungen und Varianten ergeben sich aus den weiteren Merkmalen der vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Beim Verfahren gemäß Patentanspruch 1 wird zum Herstellen eines Vogelschutzglases ein transparentes, vorzugsweise silikatisches, Substrat mit einer Vogelschutzbeschichtung mit zumindest den folgenden Verfahrens- oder Beschichtungsschritten beschichtet:

– Abscheiden zumindest einer metallischen Schicht aus zumindest einem aus der Titan (Ti), Zink (Zn), Zinn (Sn), Strontiumtitanat (SrTi), Wolframwismutat (WBi), Eisen (Fe), Silber (Ag), FeAg, Niob (Nb), Zirkon (Zr), Tantal (Ta) und Legierungen derselben umfassenden Gruppe von metallischen Materialien ausgewählten Basismaterial und
– reaktiv thermisches Behandeln der metallischen Schicht in einer Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Atmosphäre zum Oxidieren und/oder Nitrieren des oder der jeweils verwendete(n) Basismaterials bzw. Basismaterialien und/oder zum Ausbilden entsprechender Metalloxide und/oder Metallnitride.

Für den Begriff Vogelschutz”glas” ist die (im für den Menschen sichtbaren optischen Spektrum zwischen etwa 400 und 800 nm) transparente Eigenschaft des Substrats ausreichend. Ein Glas im engeren anorganischen chemischen Sinne muss nicht vorliegen. Es kann sich auch um ein organisches oder auf Polymerbasis hergestelltes transparentes Substrat handeln. Das Substrat ist vorzugsweise eine, insbesondere flache, Scheibe. Als Substrat kann somit beispielsweise eine konventionelle Glasscheibe, vorzugsweise Flachglas, jedoch auch eine transparente Polymerscheibe als Glasersatz verwendet werden.
Unter „Vogelschutz” und einer ”Vogelschutzbeschichtung” soll verstanden werden, dass, im Vergleich zu herkömmlichen transparenten Scheiben (oder allgemein: Substraten), insbesondere Glasscheiben, ohne Vogelschutzmaßnahmen, durch die Beschichtung ein Schutz für Vögel vor Vogelschlag, insbesondere Vogeltod, an den Scheiben erreicht werden kann. Die Vogelschutzbeschichtung dient also der Reduktion von Vogelschlag an entsprechenden transparenten Scheiben. Bevorzugt wird eine für Vögel sichtbare und/oder abschreckende Strukturierung, beispielsweise mit feinen Linien oder Streifen, oder Gestaltung, beispielsweise in Form von Greifvogelbildern oder dergleichen, der Vogelschutzbeschichtung vorgesehen.
Der Begriff „metallisch” kann sich dabei im Folgenden auf Metalle in elementarer Form, auch auf Metallzusammensetzungen und -mischungen sowie – legierungen beziehen:
Unter „Sauerstoff-Atmosphäre” oder „Stickstoff-Atmosphäre” ist eine Atmosphäre mit einer zur chemischen Reaktion (Oxidation bzw. Nitrierung) ausreichenden und geeigneten Konzentration (bzw. einem ausreichenden Partialdruck) des Sauerstoffs bzw. Stickstoffs zu verstehen.
Mit dem zweistufigen Verfahren mit Abscheiden einer Metallschicht und anschließendem thermischen Oxidieren oder Nitrieren gemäß der Erfindung sind vergleichsweise dicke Schichten abscheidbar und/oder hydrologisch beständigere Schichten herstellbar als durch ein bekanntes Abscheideverfahren zum Beispiel Plasmaabscheiden einer Oxid- oder Nitridschicht. Ferner können farbneutralere Schichten hergestellt werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass der Reflektionsgrad und/oder Absorptionsgrad der vorgeschlagenen Vogelschutzbeschichtung in dem für diverse Vogelarten wahrnehmbaren ultravioletten (UV) Spektralbereich, insbesondere im Bereich von etwa 315 nm bis 380 nm, gegenüber einem unbeschichteten Substrat und/oder gegenüber dem für Menschen wahrnehmbaren Spektralbereich zwischen etwa 400 nm und 800 nm erhöht ist. Infolgedessen ist für diverse Vogelarten mit UV-Sichtigkeit im Bereich von 315 nm bis 380 nm das Vogelschutzglas erkennbar, so dass diese Vogelarten entsprechenden Glasscheiben ausweichen können. Vogelschlag und Vogeltod an den Glasscheiben kann damit vermindert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine metallische Schicht mit zumindest zwei der Basismaterialien abgeschieden.
Besonders bevorzugt sind Behandlungstemperaturen beim Verfahrensschritt des reaktiven thermischen Behandelns der metallischen Schicht, die wenigstens zeitweise bei zumindest 600°C (Grad Celsius) oder darüber, bevorzugt bis 760°C, liegen. Insbesondere können vorteilhafte Oxidierungsgrade und/oder Nitrierungsgrade erreicht werden bei schichtseitigen Temperaturen im Bereich zwischen im Bereich von 685 bis 705°C. Schichtseitig soll dabei die Seite des Vogelschutzglases betreffen, an oder auf welcher die metallische Schicht aufgebracht ist. Temperaturen in den vorgenannten Bereichen haben sich für die Ausbildung entsprechender Metalloxide bzw. Metallnitride, insbesondere unterstöchiometrischer Metalloxide bzw. Metallnitride, als besonders vorteilhaft erwiesen. Unterstöchiometrische Metalloxide bzw. Metallnitride sind insoweit von Bedeutung, als diese neben der bezweckten Wirkung der Erhöhung der Reflexion im ultravioletten Spektralbereich auch vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf Witterungsbeständigkeit und dergleichen aufweisen.
Die Dicke der metallischen Schicht wird bevorzugt auf zumindest 25 nm, bevorzugt bis zu 50 nm, eingestellt. Schichtdicken in diesem Bereich haben sich als besonders wirksam erwiesen, um die gewünschte Erhöhung der Reflexion und/oder Absorption insbesondere im ultravioletten Wahrnehmungsbereich von ca. 315 nm bis 380 nm zu erhalten. Auch eine solche relativ dicke Metallschicht kann durch das thermische Oxidieren und/oder Nitrieren gemäß der Erfindung noch problemlos in Metalloxid und/oder -nitrid umgewandelt werden und die entstehende relativ dicke Vogelschutzschicht ist robust und widerstandsfähig auch gegen Witterungseinflüsse und mechanische Beschädigung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Vogelschutzstruktur, insbesondere eine linien- oder streifenartige Struktur, in der Vogelschutzbeschichtung erzeugt wird, die nebeneinander angeordnete unterschiedliche Basismaterialien umfassende, insbesondere linien- oder streifenförmige, Schichtbereiche aufweist.
Diese Vogelschutzstruktur wird vorzugsweise bereits während des Abscheidens der metallischen Schicht erzeugt, d. h. die metallische Schicht bereits strukturiert abgeschieden. Es ist aber auch möglich, die bereits abgeschiedene Schicht nach dem Abscheiden oder auch erst nach dem reaktiven thermischen Behandeln zu strukturieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die metallische Schicht in einem (an sich bekannten) Sputterverfahren aufgebracht. Sputterverfahren sind zur Aufbringung diverser anderer Schichten oder Schichtsysteme bei Glasscheiben bereits bekannt, so dass die vorgeschlagene Vogelschutzscheibe vergleichsweise kostengünstig und einfach hergestellt werden kann.
Vorzugsweise wird beim Sputtern ein die abzuscheidenden Basismaterialien umfassendes Mosaiktarget verwendet, wobei vorzugsweise jeweilige Targets der Basismaterialien alternierend, insbesondere streifenförmig alternierend, angeordnet sind.
Obwohl Mosaiktargets beim Sputtern an sich schon bekannt sind, wie eingangs erwähnt, so kommen sie gemäß der Erfindung hier erstmals für eine Vogelschutzbeschichtung zum Einsatz. Mosaiktargets umfassen bzw. enthalten vorzugsweise die abzuscheidenden Basismaterialien in getrennten, nach Art eines Mosaiks angeordneten Einzeltargets. Das Mosaiktarget umfasst insbesondere schon eine linien- oder streifenartige Struktur aus den metallischen Basismaterialien, die sich beim Sputtern auf eine entsprechende Struktur der metallischen Schicht beim Abscheiden auf dem zu Mosaiktarget benachbart angeordneten Substrat abbildet oder überträgt.
Die Verwendung von Mosaiktargets hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um die im interessierenden ultravioletten Spektralbereich gewünschte Steigerung des Reflexionsgrads und/oder Absorptionsgrades des Vogelschutzglases zu erreichen. Bevorzugt weisen die Targets in zumindest einer Dimension Abmessungen von bis zu 15 cm auf.
Besonders vorteilhafte Vogelschutzbeschichtungen können auch erreicht werden, wenn, entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, jeweilige für das Sputterverfahren vorgesehene Targets der Basismaterialien beim Sputterverfahren alternierend angeordnet sind. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn die Targets streifenförmig nebeneinander alternierend angeordnet sind. Die streifenförmigen Targets können quer zur Längsrichtung beispielsweise und bevorzugt eine Breite von etwa 7 cm aufweisen. In Längsrichtung können die streifenförmigen Targets den Abmessungen des jeweiligen Substrats, insbesondere der Scheibe, insbesondere Glasscheibe, entsprechen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Schicht durch eine Oxidschicht, insbesondere Siliziumdioxidschicht, überdeckt ist. Bevorzugter Weise weist die Oxidschicht eine Dicke von etwa 1 nm bis 3 nm auf. Insbesondere eine Siliziumdioxidschicht ist im Wesentlichen durchlässig für UV-Strahlung im relevanten Spektralbereich, so dass die vorteilhaften Eigenschaften der metallischen Schicht im Wesentlichen nicht beeinträchtigt werden, jedoch eine Art Schutzschicht für die darunter liegende metallische Schicht erreicht werden kann. Nach einer weiteren Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Siliziumdioxidschicht, in einem Sputterverfahren aufgebracht wird. Hierbei ergeben sich prozesstechnische Vorteile, insbesondere wenn bereits die metallische Schicht durch Sputtern aufgetragen wird. Insbesondere in diesem Fall kann die Siliziumdioxidschicht vor dem Schritt der thermischen Behandlung, nach Abscheiden der metallischen Schicht in Vakuumfolge abgeschieden werden. Vorteilhafter Weise wird zur Abscheidung der Siliziumoxidschicht ein massives Silizium Planar- oder Rohrtarget, verwendet.
Insgesamt hat sich auch gezeigt, dass mit der Kombination der metallischen Schicht, insbesondere in den Varianten metalloxidisch und/oder metallnitridisch, mit der Oxidschicht, insbesondere Siliziumoxidschicht, eine besonders vorteilhafte Witterungsbeständigkeit erreicht werden kann.
Mit dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren kann in besonders einfacher Weise, und insbesondere mit bereits bestehenden Beschichtungsanlagen für Glasscheiben, eine Vogelschutzbeschichtung, insbesondere gemäß der weiter oben beschriebenen Ausgestaltungen und Varianten, auf Glasscheiben realisiert werden. Aufwändige Zusatzinstallationen, wie etwa nach dem Stand der Technik erforderliche Laseranlagen, können vermieden werden.
Die nach dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren hergestellte Vogelschutzscheibe weist, analog der weiter oben beschrieben Vogelschutzscheibe, im ultravioletten Spektralbereich um 315 nm bis 380 nm einen im Vergleich zum unbeschichteten Substrat und/oder zum menschlich sichtbaren Spektralbereich um 400 nm bis 800 nm erhöhten Reflexionsgrad auf. Der im ultravioletten Spektralbereich erhöhte Reflexionsgrad bewirkt, dass Vögel mit UV-Sichtigkeit in diesem Bereich Glasscheiben und Glasflächen besser erkennen und diesen ausweisen können. Folglich kann der Vogelschlag und Vogeltod an Glasscheiben und entsprechenden Glasflächen reduziert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend, insbesondere im Zusammenhang mit den anliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines Vogelschutzglases; und
2 ein Diagramm zum Reflexionsgrad erfindungsgemäßer Vogelschutzgläser.
1 zeigt eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines Vogelschutzglases 1. Das Vogelschutzglas umfasst ein transparentes silikatisches Substrat, genauer eine Glasscheibe 2. Auf der Glasscheibe 2 ist eine metallische Schicht 3 abgeschieden. Die metallische Schicht 3 ist mit einer darauf abgeschiedenen Siliziumdioxidschicht 4 überdeckt, die in 1 aufgebrochen dargestellt ist.
Das Vogelschutzglas 1, insbesondere die auf die Glasscheibe 2 aufgebrachte Vogelschutzbeschichtung, wurde wie folgt hergestellt.
Die Beschichtung der Glasscheibe 2 erfolgte in einer Sputteranlage, insbesondere Magnetronanlage, in der auch großformatige Scheiben mit Abmessungen von bis zu 6 m × 3,20 m hergesellt werden können. Glasscheiben mit der vorgeschlagenen Vogelschutzbeschichtung können im Wesentlichen in allen Scheibenformaten, insbesondere bis zu der genannten Abmessung, hergestellt werden.
In der Sputteranlage wurde die Glasscheibe 2 nacheinander mittels eines planaren Mosaiktargets und eines massiven planaren Si-Targets O₂-reaktiv in Vakuumfolge besputtert.
Das Mosaiktarget umfasste Kacheln der Breite von 7 cm, die über die gesamte Targetbreite alternierend angeordnet waren. Die einzelnen Kacheln umfassten zwei Basismaterialien aus der Ti, Zn, Sn, SrTi, WBi, FeAg, Fe, Ag, Nb, Zr und Ta umfassenden Gruppe von metallischen Basismaterialien, so dass sich beispielsweise für die Basismaterialien Ti bzw. Zn für das Mosaiktarget eine Kachelabfolge Zn/Ti/Zn usw. ergab.
Das Mosaiktarget war analog aufgebaut und unterteilt wie die in 1 gezeigte Schicht 3 selbst. Die Struktur des Mosaiktargets bildet sich beim Sputtern mit einer gewissen Abbildungsgeometrie und Gradienten auf die Struktur der abgeschiedenen Schicht ab.
Nach der Abscheidung der metallischen Schicht 3 und der Siliziumdioxidschicht 4, d. h. SiO₂-Schicht 4, wurde in Sauerstoffatmosphäre ein Temperprozess, auch als Verspannen bekannt, durchgeführt. Dabei wurde die Glasscheibe 2 und insbesondere die metallische Schicht 3 erwärmt.
Für 6 mm dicke Glasscheiben 2 betrug die Heizzeit etwa 400 bis 420 Sekunden. Bei dem Heizvorgang wurde die Glasscheibe 2 beschichtungsseitig auf ca. 685°C bis 705°C, und beschichtungsabgewandt auf ca. 720°C–750°C erwärmt.
Durch diesen Heizvorgang wurden insbesondere die abgeschiedenen Metallschichten, beispielsweise Zn- und Ti-Schichten, oxidiert, und es bildete sich ein binäres unterstöchiometrisches Mischoxid auf der Glasscheibe 2 aus. Insgesamt ergab sich auf der Oberfläche der Glasscheibe 2 eine Abfolge metallischer Teilschichten, beispielsweise ZnO_x/TiO_x/ZnO_x/ usw.. Die einzelnen Teilschichten sind 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, wobei die Schichten mit einem Metalloxid, z. B. ZnO_x-Schichten, mit A und die Schichten mit einem anderen Metalloxid, z. B. TiO_x-Schichten, mit B bezeichnet sind.
Die Dicke der SiO₂-Schicht 4 lag im Bereich zwischen 2 nm und 3 nm. Die Dicke der gesamten Vogelschutzbeschichtung lag bei etwa 30 nm. Jedoch kommen auch andere Dicken und Dickenverhältnisse in Frage.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde das Tempern in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt, wodurch die metallischen Schichten, insbesondere Zn- und Ti-Schichten oder auch Sn-, SrTi-, WBi-, FeAg-, Nb-, Zr- und/oder Ta-Schichten, oxidiert wurden. Diese Sauerstoff-Variante oder O-Variante ist nahezu farbneutral.
Auch die Oxide von SrTi, WBi und/oder Fe, Ag, FeAg zeigen gute Vogelschutzeigenschaften, insbesondere in Abhängigkeit von den Legierungsanteilen.
Neben der genannten Variante ist es in einer anderen Variante gemäß der Erfindung auch möglich, das Tempern in Stickstoffatmosphäre, d. h. N₂-Atmosphäre, durchzuführen, wodurch anstatt der Metalloxide Metallnitride entstehen. Die Stickstoff-Variante ist im Unterschied zur Sauerstoffvariante nicht farbneutral, sondern gefärbt, insbesondere gelblich bis gelb sowie bläulich in Abhängigkeit vom Schichtaufbau.
Beide Varianten, d. h. die Stickstoffvariante und die Sauerstoffvariante, und auch Mischungen davon, sind wirksam, Vogelschlag an Fensterscheiben oder Glasflächen zu verringern, worauf nachfolgend noch genauer eingegangen wird.
Typische Partialdrücke von O₂ und N₂ liegen im Bereich zwischen 0,002 bis 0,005 Torr.
2 zeigt Diagramme zum Reflexionsgrad der oben genannten Varianten der Vogelschutzgläser, d. h. der Sauerstoff-Variante und der Stickstoff-Variante, die im Folgenden mit O-Variante und N-Variante bezeichnet werden.
Genauer ist in 2 der Reflexionsgrad gegenüber der Wellenlänge aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Reflexion in % und auf der Abszisse die Wellenlänge in nm aufgetragen.
Eine erste Reflexionskurve R1 zeigt wellenlängenabhängig einen typischen Reflexionsgrad der zu Grunde liegenden Glasscheibe 2 ohne Beschichtung. Eine zweite Reflexionskurve R2 zeigt wellenlängenabhängig einen typischen Reflexionsgrad der O-Variante des Vogelschutzglases 1. Eine dritte Reflexionskurve zeigt wellenlängenabhängig einen typischen Reflexionsgrad der N-Variante des Vogelschutzglases 1.
Aus 2 ist ersichtlich, dass der Reflexionsgrad der O-Variante und der N-Variante im ultravioletten Bereich, insbesondere in dem, in 2 durch eine Schraffur dargestellten, Bereich von 315 nm bis 380 nm deutlich erhöht ist. Die Vogelschutzgläser in O-Variante und N-Variante zeigen eine Schwerpunktwellenlänge von etwa 364 nm.
Der Reflexionsgrad ist im Bereich der Schwerpunktwellenlänge 364 nm bei der O-Variante und N-Variante in etwa 3-fach bis 4-fach erhöht.
Vor dem Hintergrund, dass viele Vogelarten, insbesondere Singvögel, UV-sichtig sind, d. h. UV-Rezeptoren mit Empfindlichkeiten im UV-Bereich von 315 nm bis 380 nm aufweisen, wird deutlich, dass das Vogelschutzglas durch den in gerade diesem UV-Bereich gesteigerten Reflexionsgrad von UV-sichtigen Vogelarten besser erkannt werden kann. Insgesamt lässt sich damit der Vogelschlag und Vogeltod an Fensterscheiben reduzieren.
In einem Freilandversuch wurde eine herkömmliche Glasscheiben ohne Vogelschutzmaßnahme mit dem hier vorgeschlagenen Vogelschutzglas 1 hinsichtlich der absoluten Zahl an Vogelschlägen verglichen. Die Größe der verglasten Fläche betrug jeweils 15 m², wobei die verglasten Flächen am gleichen Standort, d. h. nacheinander über zumindest ein Jahr hinweg getestet wurden. Bei der herkömmlichen Glasscheibe wurden jährlich 6 bis 8 Vogelschläge registriert. Beim Vogelschutzglas 1 wurde im Jahreszeitraum kein Vogelschlag registriert. Das belegt die Wirksamkeit der hier vorgeschlagenen Vogelschutzbeschichtung.
Hingewiesen sei noch darauf, dass der Reflexionsgrad in dem von Menschen wahrnehmbaren Spektralbereich von 400 nm und 800 nm zwar erhöht ist. Jedoch nimmt der Reflexionsgrad zu größeren Wellenlängen hin ab, und ist gegenüber der unbeschichteten Glasscheibe lediglich moderat erhöht, so dass die Auswirkungen auf den für den Menschen wahrnehmbaren Spektralbereich durchaus akzeptabel sind.
Als weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Beschichtung wurde noch gefunden, dass neben der gesteigerten Reflexionsgrade im UV-Bereich auch eine vorteilhafte Witterungsbeständigkeit erreicht werden kann. Beide Vorteile machen die wie vorgeschlagen beschichtete Glasscheibe besonders geeignet für Außenverglasungen, beispielsweise von Gebäuden, Fassaden, Lärmschutzwände usw.
Insgesamt wird deutlich, dass mit der vorgeschlagenen Beschichtung Vogelschlag an Fensterscheiben reduziert werden kann. Die Beschichtung eignet sich damit besonders gut, d. h. kann bevorzugt verwendet werden als Vogelschutzbeschichtung.
Bezugszeichenliste

1: Vogelschutzglas
2: Glasscheibe
3: metallische Schicht
4: Siliziumdioxidschicht
A: erstes Metalloxid
B: zweites Metalloxid
R1: erste Reflexionskurve
R2: zweite Reflexionskurve
R3: dritte Reflexionskurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10322500 A1 [0002]
US 2009/0047487 A1 [0003]
US 5480722 A [0004]
US 6420032 B1 [0005]
DE 19959972 A1 [0007, 0009]
EP 0634499 A1 [0007, 0010]
US 6709557 B1 [0007, 0010]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Vogelschutzglases (1), bei dem ein transparentes, vorzugsweise silikatisches, Substrat (2) mit einer Vogelschutzbeschichtung mit zumindest den folgenden Schritten beschichtet wird: – Abscheiden zumindest einer metallischen Schicht (3) aus zumindest einem aus der Ti, Zn, Sn, SrTi, WBi, FeAg, Fe, Ag, Nb, Zr, Ta und Legierungen derselben umfassenden Gruppe von metallischen Materialien ausgewählten Basismaterial und – reaktiv thermisches Behandeln der metallischen Schicht (3) in einer Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Atmosphäre zum Oxidieren und/oder Nitrieren des oder der jeweils verwendete(n) Basismaterials bzw. Basismaterialien und/oder zum Ausbilden entsprechender Metalloxide und/oder Metallnitride.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest eine metallische Schicht (3) mit zumindest zwei der Basismaterialien abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das reaktive thermische Behandeln der metallischen Schicht (3) wenigstens zeitweise bei einer Temperatur von zumindest 600°C erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die metallische Schicht (3) in einer Dicke von zumindest 25 nm, bevorzugt zumindest 50 nm, abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die metallische Schicht (3) in einem Sputterverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein die abzuscheidenden Basismaterialien umfassendes Mosaiktarget verwendet wird, wobei vorzugsweise jeweilige Targets der Basismaterialien alternierend, insbesondere streifenförmig alternierend, angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem auf die zumindest eine metallische Schicht (3) eine Siliziumdioxidschicht (4), bevorzugt mit einer Dicke von etwa 1 bis 3 nm, abgeschieden wird, wobei die Siliziumdioxidschicht (4) vorzugsweise nach Abscheiden der metallischen Schicht (3) und vorzugsweise vor dem reaktiven thermischen Behandeln, insbesondere in Vakuumfolge, in einem Sputterverfahren aufgebracht wird, wobei bevorzugt ein massives Silizium Planar- oder Rohrtarget, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Vogelschutzstruktur, insbesondere eine linien- oder streifenartige Struktur, in der Vogelschutzbeschichtung während des Abscheidens der metallischen Schicht (3) erzeugt wird, insbesondere mittels eines Mosaiktargets, oder nach dem Abscheiden oder nach dem reaktiven thermischen Behandeln der metallischen Schicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine Vogelschutzstruktur, insbesondere eine linien- oder streifenartige Struktur, in der Vogelschutzbeschichtung erzeugt wird, die nebeneinander angeordnete unterschiedliche Basismaterialien umfassende, insbesondere linien- oder streifenförmige, Schichtbereiche aufweist.