WO2023186406A1

WO2023186406A1 - Glasscheibe mit einer beschichtung zur reduzierung von vogelkollisionen

Info

Publication number: WO2023186406A1
Application number: PCT/EP2023/054347
Authority: WO
Inventors: Oskar THOMPSON; Jan Hagen
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-10-05
Also published as: CA3232268A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasscheibe (1), umfassend - ein Substrat (2) aus Glas, - eine Beschichtung (3) zur Reduzierung von Vogelkollisionen, wobei mindestens eine Oberfläche (I, II) des Substrats (2) ein Muster von beschichteten Bereichen (b) aufweist, welche mit der Beschichtung (3) versehen sind, und wobei die Beschichtung (3) auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN) ausgebildet ist.

Description

Glasscheibe mit einer Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen

Die Erfindung betrifft eine Glasscheibe mit einer Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen, eine die Glasscheibe enthaltende Verbundscheibe, eine die Glasscheibe oder Verbundscheibe enthaltende Isolierverglasung sowie die Herstellung und Verwendung der Glasscheibe.

Bei Gebäudeverglasungen tritt häufig das Problem auf, das Vögel selbige nicht als Hindernis erkennen und mit der Verglasung kollidieren. Dies hat nicht nur einen negativen Einfluss auf den Bestand der Vogelarten, sondern bringt darüber hinaus Unannehmlichkeiten für den Gebäudebetreiber mit sich. So müssen verendete Vögel entsorgt werden. Sollte die Verglasung bei der Kollision beschädigt werden oder gar zu Bruch gehen, so muss sie unter hohen Kosten und Aufwand ersetzt werden.

Häufig wird versucht, diesem Problem zu begegnen, indem Klebefolien auf den Verglasungen aufgebracht werden, um die Verglasung für die Vögel auffälliger zu gestalten. So sind schwarze Klebefolien mit der Silhouette eines Raubvogels sehr geläufig. Alternativ können Aufdrucke auf der Verglasung oder geätzte Strukturen eingesetzt werden. All diese Lösungen führen allerdings nur zu sehr begrenzten Erfolgen, vermutlich aufgrund eines zu geringen visuellen Kontrasts für die Wahrnehmung des Vogels.

Das Vogelauge registriert nicht nur Strahlung im (für den Menschen) sichtbaren Spektralbereich, sondern auch signifikant im ultravioletten Spektralbereich (UV-Bereich). Dies kann genutzt werden, um den Kontrast der Strukturen zu erhöhen und sie für den Vogel auffälliger zu gestalten. So sind beispielsweise aus US2013087720A1 Glasscheiben bekannt, die mit einem Muster beschichteter Bereiche versehen sind, wobei die Beschichtung Strahlung im UV-Bereich absorbiert und längerwellige, aber ebenfalls im UV-Bereich befindliche Strahlung reemittiert.

Aus EP3148329B1 sind Glasscheibe bekannt, die mit einem Muster beschichteter Bereiche versehen sind, welche Strahlung im UV-Bereich reflektieren. Die Beschichtung ist aus Titanoxid (TiÜ2) ausgebildet oder als Mehrschichtsystem aus alternierenden Schichten aus Zinnoxid (SnO2) und Siliziumoxid (SiO2). Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weiter verbesserte Glasscheiben und Verglasungen mit einer Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Glasscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Glasscheibe umfasst mindestens ein Substrat aus Glas und eine Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen. Dabei weist mindestens eine Oberfläche des Substrats ein Muster von beschichteten Bereichen auf. Die beschichteten Bereiche sind mit der besagten Beschichtung versehen. Die besagte Beschichtung ist erfindungsgemäß auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN) ausgebildet. Das SiZrN wird im Folgenden auch als Silizium-Zirkonium-Nitrid bezeichnet. Das Substrat ist insbesondere ein platten- oder scheibenartiger Glasgegenstand, der zwei Hauptflächen aufweist, welche zur Durchsicht vorgesehen sind und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und eine dazwischen verlaufende Kantenfläche.

Die Oberfläche der Glasscheibe ist nicht vollflächig mit der besagten Beschichtung versehen. Es liegt eine Mehrzahl beschichteter Bereiche vor, welche mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen sind. Neben den beschichteten Bereichen liegt ein unbeschichteter Bereich oder mehrere unbeschichtete Bereiche vor, welcher beziehungsweise welche nicht mit der besagten Beschichtung versehen ist beziehungsweise sind und welcher beziehungsweise welche benachbarte beschichtete Bereiche voneinander trennt beziehungsweise trennen. Der Anteil der beschichteten Bereiche an der gesamten Oberfläche des Substrats beträgt beispielsweise von 1% bis 90%. Bei der Benennung der Bereiche bezieht sich „beschichtet“ und „unbeschichtet“ auf die erfindungsgemäße Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen. Diese ist nur in den beschichteten Bereichen vorhanden, während die übrige Oberfläche nicht mit der besagten Beschichtung versehen ist. Es können aber durchaus andere Beschichtungen in den unbeschichteten Bereichen vorhanden sein, beispielsweise eine vollflächige Beschichtung, welche zusätzlich zur erfindungsgemäßen Beschichtung auf der Oberfläche aufgebracht ist, um diese mit zusätzlichen Funktionen zu versehen.

Die erfindungsgemäße Beschichtung auf Basis von SiZrN weist reflektierende Eigenschaften im sichtbaren, aber insbesondere auch im UV-Bereich auf. Dadurch können Vögel das Muster mit hohem Kontrast wahrnehmen. Insbesondere ist es möglich, das Reflexionsspektrum durch Einstellung des Brechungsindex und der Schichtdicke derart einzustellen, dass die reflektierenden Eigenschaften stärker im UV-Bereich als im sichtbaren Spektral be re ich auftreten. Das ist vorteilhaft, weil Menschen die Reflexionen dann nicht so stark wahrnehmen können, so dass die Glasscheibe trotz des Musters beschichteter Bereich ein vergleichsweise homogenes Erscheinungsbild hat. Das Muster ist für den Menschen nicht so stark wahrnehmbar. Gegenüber anderen bekannten Beschichtungen auf Basis von TiÜ2 oder umfassend SiO2 kann das SiZrN mit deutlich höheren Abscheideraten auf der Oberfläche aufgebracht werden, wodurch die Herstellung beschleunigt und kostengünstiger gestaltet wird. Im Gegensatz zu TiÜ2 weist SiZrN keine photokatalytischen beziehungsweise selbstreinigenden Eigenschaften auf. Diese können bei TiO2-basierten zu einem unästhetischen Erscheinungsbild führen, da Bereiche der Scheibe selbstreinigend sind und andere Bereiche nicht. In den nicht-selbstreinigenden Bereichen tritt daher lokal eine stärkere Verschmutzung auf, was durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden wird. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Die erfindungsgemäße Beschichtung weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Brechungsindex von mindestens 2,1 auf. Damit werden besonders gute reflektierende Eigenschaften erreicht, so dass Vögel das Muster mit hohem Kontrast wahrnehmen können. Je höher der Brechungsindex ist, desto stärker ist der Reflexionsgrad der Beschichtung. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Beschichtung einen Brechungsindex von mindestens 2,2 auf. Der Brechungsindex wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben. Aufgrund der optischen Dispersionseigenschaften von hochbrechenden Materialien kann der Brechungsindex im UV- Bereich noch höher liegen, wodurch die Beschichtung im UV-Bereich noch wirksamer ist. Der Brechungsindex ist grundsätzlich unabhängig von der Messmethode. Er kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Ellipsometer sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Sentech.

Der Brechungsindex kann insbesondere durch den Anteil an Zirkonium (Zr) am SiZrN eingestellt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das SiZrN ein Verhältnis des Anteils an Zr zur Summe der Anteile an Silizium (Si) und Zr von mindestens 10 Gew.-% auf, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%. Der besagte Verhältnis kann auch mindestens 20 Gew.-% oder sogar mindestens 25 Gew.-% betragen, um den Reflexionsgrad weiter zu steigern. Das Verhältnis des Anteils an Zr zur Summe der Anteile an Si und Zr beträgt beispielsweise von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere von 15 Gew.-% bis 50 Gew.-% - damit sind Brechungsindizes von 2,0 bis 2,5, insbesondere von 2,1 bis 2,5 problemlos realisierbar. Der Zr-Anteil bewirkt, neben der Erhöhung des Brechungsindex, eine verbesserte chemische Beständigkeit der Beschichtung. Neben dem Anteil an Zirkonium hat auch der Anteil an Stickstoff einen Einfluss auf den Brechungsindex.

Die beschichteten Bereiche der Glasscheibe weisen bevorzugt im Spektral be re ich von 300 nm bis 420 nm einen Reflexionsgrad von mindestens 10 % auf, besonders bevorzugt bevorzugt mindestens 20 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 %. Damit ist gemeint, dass der maximale Reflexionsgrad, der im Reflexionsspektrum im Spektral be re ich von 300 nm bis 420 nm auftritt, mindestens 10% beträgt, bevorzugt mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 30 %. Die Glasscheibe ist dann für Vögel gut als Hindernis wahrnehmbar. Das Reflexionsspektrum wird dabei mit einem Bestrahlungs- und Detektionswinkel von 8° zur Flächennormalen gemessen.

Für die Sichtbarkeit der Glasscheibe für Vögel ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die beschichteten Bereiche auch eine signifikante Reflexion im UV-nahen sichtbaren Spektral bereich aufweisen. Die beschichteten Bereiche der Glasscheibe weisen daher bevorzugt auch im Spektral be re ich von 400 nm bis 420 nm einen Reflexionsgrad von mindestens 10 % auf, bevorzugt mindestens 15 %.

Die Beschichtung ist erfindungsgemäß auf Basis von SiZrN ausgebildet. Das bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Beschichtung mehrheitlich aus SiZrN, insbesondere im Wesentlichen aus SiZrN besteht. Die Beschichtung kann jedoch Dotierungen und Verunreinigungen aufweisen. Dotierungen können insbesondere dazu verwendet werden, den Brechungsindex der Beschichtung weiter zu steigern und/oder die thermomechanische und chemische Beständigkeit der Beschichtung einzustellen. So kann das SiZrN in vorteilhaften Ausgestaltungen mit Aluminium (AI), Hafnium (Hf), Niobium (Nb) oder Titan (Ti) dotiert sein, wobei der Anteil der Dotierungen bevorzugt weniger als 20 Gew.-% beträgt, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%. Der Anteil an SiZrN an der Beschichtung beträgt also bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%. Das SiZrN kann, bezogen auf den Stickstoffgehalt, stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch abgeschieden sein.

Die erfindungsgemäße Beschichtung kann einlagig ausgebildet sein und nur eine einzelne Schicht auf Basis von SiZrN umfassen. Die Beschichtung kann aber auch mehrlagig ausgebildet sein und mehrere Schichten umfassen, wobei sämtliche Schichten bevorzugt auf Basis von SiZrN ausgebildet sind und sich besonders bevorzugt unterscheiden durch den Anteil an Zr und/oder den Anteil an Dotierungen. Dies kann vorteilhaft sein, um den effektiven Brechungsindex der Gesamtbeschichtung einstellen zu können. Bevorzugt sind die Schichten umso näher am Glassubstrat angeordnet, je höher ihr Brechungsindex ist. Dadurch wird eine besonders intensive reflektierende Wirkung erreicht. Beispielsweise kann die Beschichtung zwei Lagen auf Basis von SiZrN umfassen, welche einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen, wobei ausgehend vom Substrat zunächst diejenige Schicht mit dem höheren Brechungsindex und dann diejenige Schicht mit dem niedrigeren Brechungsindex vorhanden ist. Der unterschiedliche Brechungsindex wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Schicht mit dem höheren Brechungsindex einen höheren Zr-Anteil aufweist. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Beschichtung aber keine Schichten auf, welche nicht auf Basis von SiZrN ausgebildet sind. Das bedeutet, dass keine Schicht vorhanden ist, welche nur in den beschichteten Bereichen aufgebracht ist und nicht in den unbeschichteten Bereichen und welche nicht auf Basis von SiZrN ausgebildet ist. Es ist grundsätzlich aber möglich, dass die Glasscheibe mit weiteren Beschichtungen versehen ist, insbesondere mit groß- oder gar vollflächigen Beschichtungen, die sowohl die beschichteten als auch die unbeschichteten Bereiche bedecken.

Die erfindungsgemäße Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Dicke von 10 nm bis 50 nm auf, bevorzugt von 20 nm bis 40 nm, ganz besonders bevorzugt von 25 nm bis 35 nm. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt, insbesondere ein hoher Reflexionsgrad im UV-Bereich.

Die Beschichtung ist insbesondere eine (teil-)transparente Beschichtung, so dass die Durchsicht durch die Glasscheibe in den beschichteten Bereichen nicht verhindert wird. Die Transmission der Beschichtung im gesamten sichtbaren Spektralbereich von 400 nm bis 800 nm beträgt bevorzugt mehr als 50%, besonders bevorzugt mehr als 60%.

Erfindungsgemäß weist mindestens eine Oberfläche des Substrats ein Muster von beschichteten Bereichen auf, welche mit der erfindungsgemäßen Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen versehen sind. Das Muster ist bevorzugt ein regelmäßiges Muster. Bei einem regelmäßigen Muster tritt ein Basismotiv auf, welches sich periodisch wiederholt. Besonders bevorzugt sind dabei die Abstände benachbarter beschichteter Bereich auf der ganzen Substratoberfläche konstant. Die beschichteten Bereiche können grundsätzlich aber auch unregelmäßig auf der Substratoberfläche verteilt sein (unregelmäßiges Muster).

Die Abmessungen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich nicht eingeschränkt, da jedes Muster für Vögel wahrnehmbar ist und daher einen positiven Effekt bei der Vermeidung von Vogelkollisionen bringt. Der US-amerikanische Verband „American Bird Conservancy“ schlägt aber bestimmte Muster und Abmessungen vor, welche sich als besonders effektiv erwiesen haben (siehe die Website „https://abcbirds.org/glass- collisions/stop-birds-hitting-windows/“, aufgerufen am 18.03.2022). Diese Muster mit den vorgeschlagenen Abmessungen können besonders bevorzugt verwendet werden.

In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind die beschichteten Bereiche in Form von Streifen auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet. Die Streifen sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Die Streifen verlaufen bevorzugt horizontal oder vertikal, jeweils bezogen auf die Einbaulage der erfindungsgemäßen Glasscheibe, insbesondere als Fensterscheibe oder Bestandteil davon. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Streifen schräg verlaufen. Die Streifen können sich bis zu den Seitenkanten der Substratoberfläche erstrecken oder bereits mit einem Abstand davon enden. Jeder Streifen weist bevorzugt eine konstante Breite auf. Bevorzugt sind außerdem die Breiten sämtlicher Streifen gleich. Besonders bevorzugt sind die Streifen regelmäßig angeordnet, das Muster also als ein regelmäßiges Streifenmuster ausgebildet, bei dem die Breiten der Streifen und die Abstände benachbarter Streifen gleich und konstant sind.

Die Breite der Streifen beträgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung von 0,2 cm bis 10 cm, bevorzugt von 0,3 cm bis 10 cm oder sogar von 0,5 cm bis 5 cm. Der Abstand benachbarter Streifen beträgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung von 2 cm bis 20 cm, bevorzugt von 4 cm bis 12 cm. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt. Die „American Bird Conservancy“ schlägt idealerweise eine Breite von mindestens ¹/s Zoll (etwa 0,32 cm) und einen Abstand von 2 Zoll (etwa 5 cm) oder 4 Zoll (etwa 10,1 cm) vor.

In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind die beschichteten Bereiche in Form von Punkten auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet. Es liegt eine Mehrzahl der punktförmigen beschichteten Bereiche vor, welche zweidimensional über die Substratoberfläche verteilt sind. Der Ausdruck „Punkt“ ist dabei natürlich nicht im streng mathematischen Sinne zu verstehen, sondern beschreibt einen lokal beschichteten Bereich mit einer Ausdehnung, welche sehr viel kleiner ist als die Ausdehnung des Substrats. Mit Ausdehnung wird dabei die Länge der längsten Dimension des Punktes bezeichnet. Die Punkte weisen bevorzugt eine kreisförmige Form auf, wobei die Ausdehnung dem Kreisdurchmesser entspricht. Es sind aber auch andere Formen denkbar, insbesondere polygonale Formen, beispielsweise dreieckige, quadratische, rechteckige oder hexagonale Punkte. Bevorzugt sind die Ausdehnungen sämtlicher Punkte gleich. Besonders bevorzugt sind die Punkte regelmäßig angeordnet und über die Substratoberfläche verteilt, das Muster also als ein regelmäßiges Punktmuster ausgebildet. Dabei können in einer Variante die Ausdehnungen der Punkte und die Abstände benachbarter Punkte auf der ganzen Oberfläche gleich sein. In einer weiteren Variante können die Punkte linienartig aufgereiht sein, wobei mehrere solcher Linien parallel zueinander angeordnet sind. Die Abstände benachbarter Punkte innerhalb einer Linie sind jeweils gleich, wobei bevorzugt bei allen Linien derselbe Abstand auftritt. Ebenso ist der Abstand benachbarter Linien auf der gesamten Oberfläche bevorzugt gleich. Die Linien können vertikal oder horizontal verlaufen, bezogen auf die Einbaulage der Glasscheibe.

Der Ausdehnung der Punkte (insbesondere der Durchmesser im Falle von kreisförmigen Punkten) beträgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung mindestens 0,5 cm, bevorzugt von 0,5 cm bis 10 cm, besonders bevorzugt von 0,6 cm bis 5 cm. Der Abstand benachbarter Punkte liegt in einer vorteilhaften Ausgestaltung im Bereich von 1 cm bis 10 cm, bevorzugt von 2 cm bis 5 cm. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt.

Das Muster kann aber auch in beliebiger anderer Form ausgebildet sein. Die beschichteten Bereiche können beispielsweise in Form eines Schachbrettmusters auf der Substratoberfläche angeordnet sein. Auch unregelmäßige Muster sind möglich. Auch punktartige beschichtete Bereich in Form von Symbolen oder Logos sind möglich, beispielsweise in Form des Firmenlogos des Glasherstellers oder, im Falle einer Verglasung für ein Bürogebäude, des Firmenlogos derjenigen Firma, welche die Büroräume besitzt oder angemietet hat.

Die erfindungsgemäße Glasscheibe ist insbesondere als Fensterscheibe oder als Bestandteil einer Fensterscheibe vorgesehen beziehungsweise ausgebildet, bevorzugt eines Gebäudes oder einer gebäudeähnlichen Einrichtung. Eine solche Fensterscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Das Substrat weist dann eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.

Die erfindungsgemäße Beschichtung kann auf der außenseitigen oder auf der innenraumseitigen Oberfläche aufgebracht sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung auf der außenseitigen Oberfläche des Substrats angeordnet, also derjenigen Oberfläche, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Es hat sich gezeigt, dass das Muster aus beschichteten Bereichen für Vögel dann besonders deutlich wahrnehmbar ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die besagte außenseitige Oberfläche des Substrats die außenseitige Oberfläche der gesamten Fensterscheibe darstellt, welche gegenüber der äußeren Umgebung exponiert ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind beide Oberflächen des Substrats mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen, wobei die beschichteten Bereiche der beiden Oberflächen bevorzugt bei Durchsicht durch die Fensterscheibe in Deckung befindlich sind. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt.

Die besagte Fensterscheibe kann eine Einzelglasscheibe sein (Einfachverglasung), welche nur durch die erfindungsgemäße Glasscheibe gebildet wird. Solche Fensterscheiben können insbesondere beispielsweise in Wintergärten, Gartenlauben, Werkzeugschuppen, landwirtschaftlichen Einrichtungen (wie Scheunen), jagdlichen Einrichtungen (wie Ansitzkanzeln) oder ähnlichen gebäudeähnlichen Einrichtungen eingesetzt werden. Die außenseitige Oberfläche des Substrats ist dann gegenüber der äußeren Umgebung exponiert und die innenraumseitige Oberfläche gegenüber dem Innenraum. Die Beschichtung ist bevorzugt auf der außenseitigen Oberfläche des Substrats aufgebracht, besonders bevorzugt auf der außenseitigen und der innenraumseitigen Oberfläche. Die Beschichtung kann aber auch ausschließlich auf der innenraumseitigen Oberfläche des Substrats vorhanden sein.

Die Erfindung umfasst auch eine Verbundscheibe, welche eine erfindungsgemäße Glasscheibe umfasst und eine weitere Scheibe (insbesondere Glasscheibe), wobei die erfindungsgemäße Glasscheibe und die weitere Scheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe kann für sich genommen als Fensterscheibe vorgesehen sein (als eine Art Einfachverglasung, beispielsweise für die vorstehend im Zusammenhang mit der Einzelglasscheibe genannten Einsatzzwecke; die besagte Fensterscheibe ist dann die Verbundscheibe) oder als Bestandteil einer Isolierverglasung (Mehrfachverglasung). Die Verbundscheibe weist eine Außenscheibe auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine Innenscheibe, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Bevorzugt bildet die erfindungsgemäße Glasscheibe die Außenscheibe der Verbundscheibe und die weitere Scheibe die Innenscheibe. Die außenseitige Oberfläche des Substrats ist dann die außenseitige Oberfläche der Verbundscheibe, welche gegenüber der äußeren Umgebung exponiert ist. Die innenraumseitige Oberfläche des Substrats ist über die Zwischenschicht mit der Innenscheibe verbunden. Die Beschichtung ist bevorzugt auf der außenseitigen Oberfläche des Substrats aufgebracht, besonders bevorzugt auf der außenseitigen und der innenraumseitigen Oberfläche. Die Beschichtung kann aber auch ausschließlich auf der innenraumseitigen Oberfläche des Substrats vorhanden sein.

Die weitere Scheibe weist ebenfalls eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf, wobei die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe zugewandt ist und über die Zwischenschicht mit der Außenscheibe verbunden ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die weitere Scheibe, welche insbesondere die Innenscheibe der Verbundscheibe bildet, mit einer Sonnenschutzbeschichtung versehen. Die Sonnenschutzbeschichtung dient der Reflexion von infraroten Anteilen der Sonnenstrahlung und verbessert dadurch den thermischen Komfort im Innenraum, welcher sich weniger stark aufheizt.

Die Sonnenschutzbeschichtung ist bevorzugt ein Dünnschichtstapel, also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten. In einer Ausgestaltung weist die Sonnenschutzbeschichtung mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht auf, welche primär für die IR-reflektierende Wirkung sorgt. Die elektrisch leitfähige Schicht ist bevorzugt eine Schicht auf Basis eines Metalls, besonders bevorzugt auf Basis von Silber. Alternativ können auch beispielsweise Niob, Niobnitrid, Titannitrid, Gold, Aluminium oder Kupfer eingesetzt werden. Oberhalb und unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht sind typischerweise dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet. Umfasst die Sonnenschutzbeschichtung mehrere leitfähige Schichten, so ist bevorzugt jede leitfähige Schicht jeweils zwischen zwei typischerweise dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet, so dass zwischen benachbarten leifähigen Schichten jeweils eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolgen angeordnet ist. Die Beschichtung ist also ein Dünnschicht-Stapel mit n elektrisch leitfähigen Schichten und (n+7) dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen, wobei n eine natürliche Zahl ist und wobei auf eine untere dielektrische Schicht oder Schichtenfolge jeweils im Wechsel eine leitfähige Schicht und eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolge folgt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sonnenschutzbeschichtung mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber (Ag) auf. Die leitfähige Schicht enthält bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Palladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Die Dicke der Silberschicht beträgt üblicherweise von 5 nm bis 20 nm.

Gebräuchliche dielektrische Schichten eines solchen Dünnschichtstapels sind beispielsweise: Entspiegelungsschichten, welche die Reflexion von sichtbarem Licht senken und somit die Transparenz der beschichteten Scheibe erhöhen, beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid, Titanoxid, Aluminiumnitrid oder Zinnoxid, mit Schichtdicken von beispielsweise 10 nm bis 100 nm;

- Anpassungsschichten, welche die Kristallinität der elektrisch leitfähigen Schicht verbessern, beispielsweise auf Basis von Zinkoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm;

Glättungsschichten, welche die Oberflächenstruktur für die darüberliegenden Schichten verbessern, beispielsweise auf Basis eines nichtkristallinen Oxids von Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und/oder Indium, insbesondere auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm.

Die Sonnenschutzbeschichtung kann neben den elektrisch leitfähigen Schichten und dielektrischen Schichten auch Blockerschichten umfassen, welche die leitfähigen Schichten vor Degeneration schützen. Blockerschichten sind typischerweise sehr dünne metallhaltige Schichten auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen mit Schichtdicken von beispielsweise 0,1 nm bis 2 nm.

Die Sonnenschutzbeschichtung muss aber nicht zwingend elektrisch leitfähige Schichten umfassen. In einer weiteren Ausgestaltung ist der gesamte Dünnschichtstapel aus dielektrischen Schichten ausgebildet. Die Schichtenfolge umfasst alternierend Schichten mit hohem Brechungsindex und niedrigem Brechungsindex. Durch geeignete Wahl der Materialien und Schichtdicken kann das Reflexionsverhalten einer solchen Schichtenfolge infolge von Interferenzeffekten gezielt eingestellt werden. So ist es möglich, eine Sonnenschutzbeschichtung zu realisieren mit effektiver Reflexion gegenüber IR-Strahlung. Die Schichten mit hohem Brechungsindex (optisch hochbrechende Schichten) weisen bevorzugt einen Brechungsindex von größer 1 ,8 auf. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex (optisch niedrigbrechende Schichten) weisen bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner 1 ,8 auf. Die oberste und die unterste Schicht des Dünnschichtstapels sind bevorzugt optisch hochbrechende Schichten. Die optisch hochbrechenden Schichten sind bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid, Zinn-Zink-Oxid, Silizium-Zirkonium-Nitrid oder Titanoxid ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid. Die optisch niedrigbrechenden Schichten sind bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet. Die Gesamtzahl hoch- und niedrigbrechender Schichten beträgt beispielsweise von 3 bis 15, insbesondere von 8 bis 15. Damit ist eine geeignete Gestaltung der Reflexionseigenschaften möglich, ohne den Schichtaufbau zu komplex zu gestalten. Die Schichtdicken der dielektrischen Schichten sollten bevorzugt von 30 nm bis 500 nm betragen, besonders bevorzugt von 50 nm bis 300 nm.

Die Sonnenschutzbeschichtung kann auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht sein, wo sie vorteilhaft im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion geschützt ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Verbundscheibe für sich genommen als Fensterscheibe vorgesehen ist. Ist die Verbundscheibe allerdings als Außenscheibe einer Isolierverglasung vorgesehen, so ist die Sonnenschutzbeschichtung bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht. Sie ist dann im Scheibenzwischenraum der Isolierverglasung vor Korrosion geschützt und entfaltet eine besonders vorteilhafte Wirkung.

Die Sonnenschutzbeschichtung ist bevorzugt vollflächig auf der betreffenden Scheibenoberfläche aufgebracht, mit Ausnahme eines etwaigen unbeschichteten umlaufenden Randbereichs. Es können auch optional lokal begrenzte weitere Bereiche unbeschichtet sein, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen. Bevorzugt sind mindestens 80% der betreffenden Scheibenoberfläche mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen. Die Verbundscheibe kann auch mehr als zwei Glasscheiben umfassen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Verbundscheibe eine erfindungsgemäße Glasscheibe (als Außenscheibe), eine erste weitere Glasscheibe (als Mittelscheibe) und eine zweite weitere Glasscheibe (als Innenscheibe). Die erste weitere Glasscheibe ist zwischen der erfindungsgemäßen Glasscheibe mit der SiZrN-Beschichtung und der zweiten weiteren Glasscheibe angeordnet und mit beiden über jeweils eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden. Die erfindungsgemäße SiZrN-Beschichtung ist bevorzugt auf der außenseitigen Oberfläche des Substrats der erfindungsgemäßen Glasscheibe aufgebracht, besonders bevorzugt auf der außenseitigen und der innenraumseitigen Oberfläche. Die zur zweiten weiteren Glasscheibe hingewandte Oberfläche der ersten weiteren Glasscheibe ist bevorzugt mit einer Sonnenschutzbeschichtung versehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Sonnenschutzbeschichtung auch auf der zur erfindungsgemäßen Glasscheibe hingewandten Oberfläche der ersten weiteren Glasscheibe oder auf der zur ersten weiteren Glasscheibe hingewandte Oberfläche der zweiten weiteren Glasscheibe angeordnet sein.

Die Erfindung umfasst auch eine Isolierverglasung, die zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung vorgesehen ist. Die besagte Fensterscheibe, deren Bestandteil die erfindungsgemäße Glasscheibe bildet, ist dann die Isolierverglasung. Isolierverglasungen werden insbesondere als Fensterscheiben von Gebäuden verwendet, welche zum längeren Aufenthalt von Menschen vorgesehen sind, beispielsweise Wohngebäuden, Geschäftsgebäuden oder Bürogebäuden. Die Isolierverglasung umfasst mindestens zwei Scheiben, welche über einen umlaufenden Abstandshalter im Randbereich miteinander verbunden sind. Durch den Abstandshalter bleiben die Scheiben voneinander beabstandet, so dass sich ein Scheibenzwischenraum ausgebildet, der typischerweise evakuiert wird oder mit einem Inertgas (beispielsweise Stickstoff oder Argon) befüllt wird. Die thermische Leitfähigkeit wird durch den Scheibenzwischenraum verringert, so dass der thermische Komfort im Innenraum verbessert wird. Der Abstandshalter weist typischerweise einen Hohlraum auf, welcher mit einem Trockenmittel befüllt ist, um den Scheibenzwischenraum von Feuchtigkeit frei zu halten.

Die Isolierverglasung umfasst in einer ersten Variante eine erfindungsgemäße Glasscheibe, welche als Einzelglasscheibe die Außenscheibe der Isolierverglasung bildet, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Sie umfasst außerdem eine weitere Glasscheibe. Die erfindungsgemäße Glasscheibe ist mit der weiteren Glasscheibe im Randbereich über einen Abstandshalter verbunden. Die weitere Glasscheibe kann als Innenscheibe dem Innenraum zugewandt sein, wenn die Isolierverglasung eine Zweifachverglasung ist. Die Isolierverglasung kann aber auch beispielsweise eine Dreifachverglasung sein, wobei die weitere Glasscheibe die mittlere Scheibe bildet und mit einer weiteren Innenscheibe über einen Abstandshalter verbunden ist. Um den thermischen Komfort zu verbessern, kann die Isolierverglasung mit einer Sonnenschutzbeschichtung der beschriebenen Art ausgestattet sein, beispielsweise auf der innenraumseitigen Oberfläche des Substrats, auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder auf einer der Oberflächen einer mittleren Scheibe, falls eine solche vorhanden ist.

Die Isolierverglasung umfasst in einer zweiten Variante eine erfindungsgemäße Verbundscheibe, welche die Außenscheibe der Isolierverglasung bildet, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Die Verbundscheibe ist aufgebaut aus einer erfindungsgemäßen Glasscheibe als Außenscheibe, einerweiteren Scheibe als Innenscheibe und einer thermoplastischen Zwischenschicht, welche die Außenscheibe mit der Innenscheibe verbindet. Die Isolierverglasung umfasst außerdem eine weitere Glasscheibe. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist mit der weiteren Glasscheibe im Randbereich über einen Abstandshalter verbunden. Die weitere Glasscheibe kann als Innenscheibe dem Innenraum zugewandt sein, wenn die Isolierverglasung eine Zweifachverglasung ist. Die Isolierverglasung kann aber auch beispielsweise eine Dreifachverglasung sein, wobei die weitere Glasscheibe die mittlere Scheibe bildet und mit einer weiteren Innenscheibe über einen Abstandshalter verbunden ist. Um den thermischen Komfort zu verbessern, weist die Verbundscheibe bevorzugt eine Sonnenschutzbeschichtung auf, insbesondere auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe der Verbundscheibe. Eine Sonnenschutzbeschichtung kann alternativ aber auch auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe der Verbundscheibe angeordnet sein, auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe der Isolierverglasung oder auf einer der Oberflächen einer mittleren Scheibe der Isolierverglasung, falls eine solche vorhanden ist.

In beiden Varianten ist die außenseitige Oberfläche des Substrats die außenseitige Oberfläche der Isolierverglasung, welche gegenüber der äußeren Umgebung exponiert ist. Die erfindungsgemäße Beschichtung ist bevorzugt auf der außenseitigen Oberfläche des Substrats aufgebracht, besonders bevorzugt auf der außenseitigen und der innenraumseitigen Oberfläche. Die Beschichtung kann aber auch ausschließlich auf der innenraumseitigen Oberfläche des Substrats vorhanden sein. Der Abstandshalter ist typischerweise rahmenartig ausgebildet und im Randbereich zwischen den beiden Scheiben angeordnet, um sie (in der Regel planparallel) in einem definierten Abstand zueinander zu halten. Der Abstandshalter ist typischerweise aus einem Leichtmetall (insbesondere Aluminium) gefertigt oder auch aus polymeren Werkstoffen (beispielsweise Polypropylen oder Styrol-Acrylnitril). Er ist bevorzugt über eine Dichtmasse mit den beiden Scheiben in Kontakt, insbesondere einer Butyl-Dichtmasse. In den randständigen Zwischenraum zwischen den Scheiben, der nach außen hin geöffnet ist, wird bevorzugt eine äußere Dichtmasse eingefüllt, insbesondere organische Dichtmassen aus oder auf Basis von Polysulfiden, Silikonen, RTV (raumtemperturvernetzenden)-Silikonkautschuk, HTV- (hochtemperturvernetzenden) Silikonkautschuk, peroxidisch-vernetztem Silikonkautschuk und/oder additionsvernetztem-Silikonkautschuk, Polyurethanen, Butylkautschuk und/oder Polyacrylaten. Der innere Scheibenzwischenraum, der durch die Glasscheiben und den Abstandshalter begrenzt und eingeschlossen wird, wird bevorzugt evakuiert oder mit einem Inertgas gefüllt, beispielsweise Argon oder Krypton.

Das Substrat ist erfindungsgemäß aus Glas gefertigt, bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Grundsätzlich kann das Substrat aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas. Das Glas ist bevorzugt klar (Klarglas), weist also keine Tönungen oder Färbungen auf. Die Dicke des Substrats kann den Erfordernissen des Einzelfalls entsprechend geeignet gewählt werden. Üblich sind insbesondere Dicken von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt von 1 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 8 mm. Das Substrat ist typischerweise plan, wie es bei Gebäudeverglasungen üblich ist. Es sind aber durchaus gekrümmte Substrate denkbar, beispielweise als oder für Verglasungen moderner Hochhäuser.

Die Ausführungen zu Material und Dicke des Substrats gelten entsprechend auch für die weitere Scheibe im Falle einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe und die Innenscheibe im Falle einer erfindungsgemäßen Isolierverglasung. Auch diese sind bevorzugt aus klarem Kalk-Natron-Glas gefertigt mit einer Dicke von 0,5 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 10 mm. Insbesondere die weitere Scheibe der Verbundscheibe kann alternativ aber auch aus starren klaren Kunststoffen gefertigt sein, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.

Die Zwischenschicht im Falle der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist bevorzugt aus mindestens einer thermoplastischen Folie (Verbindefolie) ausgebildet. Die mindestens eine Folie ist bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU) ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von PVB. Das bedeutet, dass die Folie mehrheitlich das besagte Material enthält (Anteil von größer als 50 Gew.-%) und daneben optional weitere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, UV- oder IR-Absorber. Die Dicke jeder thermoplastischen Folie beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Beispielsweise können Folien, insbesondere PVB-Folien, mit den Standarddicken von 0,38 mm oder 0,76 mm verwendet werden.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Glasscheibe, wobei die erfindungsgemäße Beschichtung auf mindestens einer Oberfläche des Substrats in Form eines Musters von beschichteten Bereichen aufgebracht wird.

Die Beschichtung wird bevorzugt durch Gasphasenabscheidung auf der Substratoberfläche abgeschieden, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) oder Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD). Besonders bevorzugt ist die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), beispielsweise das Aufdampfen, ganz besonders bevorzugt die Kathodenzerstäubung („Sputtern“) und insbesondere die magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“).

Das Musters an beschichteten Bereich kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erzeugt werden. In einer ersten Ausführung wird zunächst eine Maskierungsbeschichtung aufgebracht, welche diejenigen Bereiche bedeckt, welche nicht mit der erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet werden sollen. Anschließend wird die erfindungsgemäße Beschichtung durch Gasphasenabscheidung aufgebracht und danach die Maskierungsbeschichtung (mit der darauf aufgebrachten SiZrN-Beschichtung) wieder entfernt. Die Maskierungsbeschichtung kann beispielsweise durch eine Klebefolie ausgebildet sein, welche auch die Substratoberfläche aufgeklebt wird und anschließend wieder abgezogen werden kann. Alternativ kann die Maskierungsbeschichtung beispielsweise in Form einer abwaschbaren Druckfarbe aufgedruckt werden, welche anschließend wieder abgewaschen werden kann. In einer zweiten Ausgestaltung wird bei der Gasphasenabscheidung eine Blende zwischen Substrat und Target angeordnet, wobei die Blende derart ausgebildet ist, dass nur die zu beschichteten Bereiche mit der Beschichtung versehen werden, während die nicht zu beschichteten Bereich durch die Blende gleichsam abgeschattet werden und folglich nicht mit der Beschichtung versehen werden.

In einer dritten Ausgestaltung wird die Substratoberfläche zunächst durch Gasphasenabscheidung vollflächig beschichtet und die Beschichtung anschließend lokal wieder entfernt, um die unbeschichteten Bereiche zu erzeugen. Die Entfernung kann beispielsweise mechanisch abrasiv erfolgen oder durch Laserablation.

Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann durch fachübliche Verfahren hergestellt werden. Dabei wird die erfindungsgemäße Glasscheibe über die thermoplastische Zwischenschicht mit der weiteren Scheibe verbunden. Hierbei kommen an sich bekannte Laminationsverfahren zum Einsatz, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung der Scheiben über die Zwischenschicht erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.

Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Glasscheibe als Fensterscheibe eines Gebäudes oder einer gebäudeähnlichen Einrichtung oder als Bestandteil davon, insbesondere als Bestandteil einer Verbundscheibe und/oder einer Isolierverglasung, wie vorstehend bereits beschrieben.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glasscheibe,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang X-X’ durch die Glasscheibe nach Figur 1 ,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glasscheibe,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Glasscheibe,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Glasscheibe,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Verbundscheibe,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Isolierverglasung,

Fig. 8 einen Querschnitt du rch eine weitere Ausgestaltun der erfindungsgemäßen

Isolierverglasung,

Fig. 9 Reflexionsspektren von Glasscheiben gemäß den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2,

Fig. 10 Reflexionsspektren von Glasscheiben gemäß den Beispielen 2, 5 und 6.

Figur 1 und Figur 2 zeigen je ein Detail einer erfindungsgemäßen Glasscheibe 1. Die Glasscheibe 1 ist beispielhaft als Fensterscheibe einer einfachen gebäudeähnlichen Einrichtung vorgesehen (beispielsweise als Einfachverglasung einer Gartenlaube) oder als Bestandteil einer Verbundscheibe und/oder Isolierverglasung. Die Glasscheibe umfasst ein Substrat 2 aus klarem Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von beispielsweise etwa 5,9 mm. Das Substrat 2 weist zwei Hauptflächen auf, nämlich eine außenseitige Oberfläche I, welche in Einbaulage der Fensterscheibe der äußeren Umgebung zugewandt ist, eine innenraumseitige Oberfläche II, welche in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist, sowie eine sich dazwischen erstreckende Kantenfläche.

Die Glasscheibe 1 umfasst außerdem eine Beschichtung 3 zur Reduzierung von Vogelkollisionen. Die außenseitige Oberfläche I weist ein Muster beschichteter Bereiche b auf, welche mit der Beschichtung 3 versehen sind, während die restliche Oberfläche I nicht mit der Beschichtung 3 versehen ist. Das Muster ist als regelmäßiges Streifenmuster ausgebildet, wobei die Streifen in Einbaulage vertikal angeordnet sind. Die Streifen weisen beispielsweise eine Breite von etwa 1 cm auf und der Abstand benachbarter Streifen beträgt etwa 5 cm.

Die Beschichtung 3 ist aus Silizium-Zirkonium-Nitrid (SiZrN) ausgebildet, wobei das Verhältnis des Anteils an Zirkonium (Zr) zur Summe der Anteile an Silizium (Si) und Zr etwa 17 Gew.-% beträgt. Sie weist einen Brechungsindex von etwa 2,1 auf (gemessen bei 550 nm). Infolge des vergleichsweise hohen Brechungsindex weist die Beschichtung 3 reflektierende Eigenschaften auf, insbesondere auch im UV-Bereich, der für Vögel wahrnehmbar ist. Das Streifenmuster ist für Vögel daher mit hohem Kontrast erkennbar, so dass sie in der Lage sind, die Glasscheibe 1 als Hindernis zu erkennen. So weichen beispielsweise Reflexionen des Himmels infolge des Streifenmusters deutlich von der natürlichen Wahrnehmung des Himmels durch den Vogel ab.

Der Brechungsindex der Beschichtung 3 kann weiter gesteigert werden, beispielweise durch Erhöhung des Zr-Anteils oder durch brechungsindexsteigernde Dotierungen wie Hafnium, Niob oder Titan oder durch eine Veränderung des Anteils an Stickstoff. Durch Wahl des Brechungsindex und der Dicke der Beschichtung 3 können die Reflexionseigenschaften gezielt eingestellt werden. Ideal ist dabei, wenn die Beschichtung 3 einen hohen Reflexionsgrad im UV-Bereich aufweist, so dass sie für Vögel gut wahrnehmbar ist, und einen vergleichsweise geringen Reflexionsgrad im (für den Menschen) sichtbaren Spektralbereich, so dass das Erscheinungsbild der Glasscheibe 1 in der menschlichen Wahrnehmung möglichst wenig gestört wird.

SiZrN ist mit hohen Abscheideraten auf der Oberfläche I abscheidbar, beispielsweise durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung. Die Glasscheibe 1 ist daher vergleichsweise kostengünstig herstellbar.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glasscheibe 1. Im Unterschied zur Ausgestaltung der Figur 1 sind die streifenförmigen beschichteten Bereich b mit der Beschichtung 3 nicht vertikal, sondern horizontal angeordnet bezogen auf die Einbaulage. Das Substrat 2, die Beschichtung 3 sowie die Breite und der Abstand der Streifen entsprechen ansonsten der Ausgestaltung der Figur 1. Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glasscheibe 1. Die beschichteten Bereiche b sind hierbei nicht als Streifen, sondern als kreisförmige Punkte ausgebildet mit einem Durchmesser von beispielsweise 1 cm. Die Punkte sind in Form eines regelmäßigen Musters über die Oberfläche I des Substrats 2 verteilt. Die Punkte sind horizontal linienartig verteilt, wobei mehrere diese Linien vertikal über die Scheibe verteilt sind. Der Abstand benachbarter Punkte innerhalb einer Linie ist konstant, wobei in jeder Linie derselbe Abstand auftritt. Ebenso ist der Abstand benachbarter Linien konstant. Das Substrat 2 und die Beschichtung 3 entsprechen ansonsten den vorangegangenen Ausgestaltungen.

Die Anzahl der beschichteten Streifen beziehungsweise Punkte in den vorangehenden beispielhaften Ausgestaltungen ist mitunter nicht realistisch. Die Darstellungen sollen lediglich das Prinzip verdeutlichen. Es ist leicht ersichtlich, dass bei den genannten Abmessungen der beschichteten Bereiche bei üblichen Gebäudeverglasungen eine deutlich höhere Anzahl beschichteter Bereich vorhanden ist als dargestellt.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glasscheibe 1. Die beschichteten Bereiche b sind hierbei schachbrettartig über die Oberfläche I des Substrats 2 verteilt. Die Punkte sind horizontal linienartig verteilt, wobei mehrere diese Linien vertikal über die Scheibe verteilt sind. Der Abstand benachbarter Punkte innerhalb einer Linie ist konstant, wobei in jeder Linie derselbe Abstand auftritt. Ebenso ist der Abstand benachbarter Linien konstant. Das Substrat 2 und die Beschichtung 3 entsprechen ansonsten den vorangegangenen Ausgestaltungen.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbundscheibe V. Sie ist gebildet aus einer erfindungsgemäßen Glasscheibe 1 und einer weiteren Scheibe 4, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 5 miteinander verbunden sind. Die Glasscheibe 1 ist mit dem Muster beschichteter Bereiche B auf der außenseitigen Oberfläche I des Substrats 2 versehen. Die Glasscheibe 1 ist beispielsweise diejenige aus Figur 1. Die weitere Scheibe 4 ist beispielsweise ebenfalls eine klare Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 5,9 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht ist beispielsweise aus einer PVB-Folie mit einer Dicke von 0,76 mm ausgebildet. Die Verbundscheibe V kann ebenfalls als Fensterscheibe einer einfachen gebäudeähnlichen Einrichtung vorgesehen sein (beispielsweise als eine Art Einfachverglasung einer Gartenlaube) oder als Bestandteil einer Isolierverglasung. Die erfindungsgemäße Glasscheibe 1 bildet die Außenscheibe der Verbundscheibe V, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Die weitere Scheibe 4 bildet die Innenscheibe, welche in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist.

Die außenseitige Oberfläche III der weiteren Scheibe 4, welche der Zwischenschicht 5 und der Glasscheibe 1 sowie in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, ist mit einer Sonnenschutzbeschichtung 8 versehen, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung allerdings optional ist. Die Sonnenschutzbeschichtung 8 ist ein Dünnschichtstapel mit mindestens einer Silberschicht, welche IR-Anteile der Sonnenstrahlung reflektiert. Dadurch wird der thermische Komfort im Innenraum verbessert. Außerdem hat die Sonnenschutzbeschichtung 8 Einfluss auf das Erscheinungsbild der Verbundscheibe V, insbesondere die Reflexionsfarbe.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Isolierverglasung, welche beispielsweise als Fensterscheibe eines Wohn- oder Bürogebäudes vorgesehen ist. Sie ist gebildet aus einer erfindungsgemäßen Glasscheibe 1 , welche die Außenscheibe der Isolierverglasung bildet und in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und einer weiteren Glasscheibe 6, wobei die Glasscheiben 1 , 6 über einen umlaufenden Abstandshalter 7 im Randbereich miteinander verbunden sind. Die Glasscheibe 1 ist mit dem Muster beschichteter Bereiche B auf der außenseitigen Oberfläche I des Substrats 2 versehen. Die Glasscheibe 1 ist beispielsweise diejenige aus Figur 1. Die weitere Glasscheibe 6 ist beispielsweise ebenfalls eine klare Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 5,9 mm. Der Abstandshalter ist beispielsweise aus Aluminium gefertigt und weist einen nicht dargestellten Hohlraum auf, der mit einem Trockenmittel gefüllt ist. Die beiden Glasscheiben 1 , 6 werden durch den Abstandshalter 7 in einem definierten Abstand zueinander gehalten, wobei der Scheibenzwischenraum mit Inertgas gefüllt ist.

Eine optionale Sonnenschutzbeschichtung kann dabei in einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels auf der innenraumseitigen, der weiteren Glasscheibe 6 zugewandten Oberfläche I des Substrats 2 aufgebracht sein oder auf der außenseitigen, der Glasscheibe 1 zugewandten Oberfläche der weiteren Glasscheibe 6. Sie ist dann im Scheibenzwischenraum vor Korrosion geschützt. Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Isolierverglasung. Die Außenscheibe ist in diesem Fall nicht durch eine erfindungsgemäße Glasscheibe 1 alleine gebildet, sondern durch eine erfindungsgemäße Verbundscheibe V, deren Bestandteil die Glasscheibe 1 ist. Die Verbundscheibe V entspricht im Wesentlichen derjenigen aus Figur 6, mit dem Unterschied, dass die Sonnenschutzbeschichtung 8 nicht auf der außenseitigen, sondern auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der weiteren Scheibe 4 aufgebracht ist. Da diese Oberfläche IV über den Abstandshalter 7 mit der weiteren Glasscheibe 6 verbunden ist und dem Scheibenzwischenraum zugewandt ist, ist die Sonnenschutzbeschichtung 8 vor Korrosion geschützt.

Das Reflexionsverhalten der beschichteten Bereiche b wurde für eine Reihe von Beispielen und Vergleichsbeispielen mit der im Fachgebiet gebräuchlichen Software „CODE“ simuliert. Das Substrat 2 war dabei jeweils eine Scheibe aus klarem Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 5,9 mm.

Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 4 war die Beschichtung 3 aus SiZrN mit einem Verhältnis des Zr-Anteils zur Summe des Si-Anteils und des Zr-Anteils von 17 Gew.-% (SiZrnN) ausgebildet, wobei die Beschichtung jeweils auf der außenseitigen Oberfläche I des Substrats 2 angeordnet war. Die Beschichtung 3 wurde mit einem SiZr-Target in einer Stickstoffatmosphäre abgeschieden, wobei der Zr-Anteil des Targets 17 Gew.-% betrug. Die Beispiele 1 bis 4 unterscheiden sich in der Schichtdicke der Beschichtung 3.

Beim Vergleichsbeispiel 1 war die Beschichtung 3 dagegen aus Siliziumnitrid (SiN) ausgebildet (Brechungsindex etwa 2,0), beim Vergleichsbeispiel 2 aus Titanoxid (TiÜ2). Das Material der Beschichtung 3, die Dicke der Beschichtung 3 sowie die Oberfläche des Substrats 2, auf der die Beschichtung 3 angeordnet war, der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1

In Figur 9 sind die Reflexionsspektren der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 dargestellt. Sie beschreiben das wellenlängenabhängige Reflexionsverhalten bei Bestrahlung über die außenseitige Oberfläche I einer einzelnen Glasscheibe 1 mit einer Lichtquelle, die im betrachteten Spektral be re ich Strahlung mit gleichmäßiger Intensität ausstrahlt (außenseitige Reflexion).

Vergleicht man Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 , welche gleiche Schichtdicken aufweisen, so fällt auf, dass bei Beispiel 2 (Beschichtung aus SiZrN) eine deutlich höherer Reflexionsgrad auftritt als bei Vergleichsbeispiel 1 (Beschichtung aus SiN). Dies ist insbesondere auf den höheren Brechungsindex des erfindungsgemäßen SiZrN zurückzuführen. Daneben hat SiZrN gegenüber SiN den Vorteil, dass der Beschichtung 3 durch den Zr-Anteil eine höhere chemische Beständigkeit verliehen wird, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Beschichtung 3 auf einer exponierten, Oberfläche angeordnet ist, insbesondere der außenseitigen exponierten Oberfläche, welche Witterungseinflüssen ausgesetzt ist.

Ein Vergleich der Beispiele 1 bis 4 ermöglicht eine Aussage über den Einfluss der Schichtdicke der erfindungsgemäßen Beschichtung 3. Der Reflexionsgrad nimmt mit steigender Schichtdicke zu. Allerdings verschiebt sich der Schwerpunkt des Reflexionsspektrums mit steigender Schichtdicke auch vom UV-Bereich zunehmend in den sichtbaren Bereich. Gewünscht ist insbesondere ein hoher Reflexionsgrad im UV-Bereich und ein vergleichsweise niedriger Reflexionsgrad im sichtbaren Bereich. Da Vögel auch Strahlung im UV-Bereich wahrnehmen, sind die beschichteten Bereiche b dann für Vögel mit hohem Kontrast wahrnehmbar, während das Erscheinungsbild der Verglasung für den Menschen nicht allzu sehr beeinträchtigt wird. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Schichtdicke nicht mehr als 50 nm, da diese Dicke etwa den Übergang des Reflexionsmaximums vom UV-Bereich in den sichtbaren Bereich markiert (vgl. Beispiel 3). Bei Beispiel 4 (Schichtdicke 70 nm) tritt sogar ein lokales Reflexionsminimum im nahen UV- Bereich auf, was eher nicht vorteilhaft ist. Mit den Beispiele 1 bis 3 (Schichtdicke 10 nm bis 50 nm) werden gute Ergebnisse erzielt. Ein Bereich von 20 nm bis 40 nm kann als besonders vorteilhaft abgeschätzt werden (hoher Reflexionsgrad mit Schwerpunkt im UV-Bereich), insbesondere ein Bereich von 25 nm bis 35 nm.

Zuletzt sollen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, welche gleiche Schichtdicken aufweisen, verglichen werden. Die Beschichtungen 3 unterscheiden sich im Material: bei Beispiel 2 ist die Beschichtung 3 erfindungsgemäß aus SiZrN ausgebildet, während bei Vergleichsbeispiel 2 eine Beschichtung 3 aus Titanoxid (TiCh) verwendet wird, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist (EP3148329B1). Es ist zu beobachten, dass in Vergleichsbeispiel 2 ein leicht höherer Reflexionsgrad erreicht wird. Das TiCh weist jedoch eine Reihe von Nachteilen gegenüber SiZrN auf. So sind TiCh-Schichten beim Sputtern nur mit relativ geringen Abscheideraten aufzubringen, was die Herstellung der Glasscheibe verlangsamt und verteuert. Außerdem weisen TiCh-Schichten selbstreinigende, photokatalytische Eigenschaften auf. Es ist daher zu erwarten, dass das Muster beschichteter Bereich nach einer Weile für den Betrachter alleine dadurch auffällig und störend ist, dass die unbeschichteten Bereiche verschmutzter sind als die beschichteten Bereiche.

Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 5 und 6 war die Beschichtung 3 ebenfalls aus SiZrN mit einem Verhältnis des Zr-Anteils zur Summe der Anteile an Si und Zr von 17 Gew.-% (SiZrnN) ausgebildet mit einer Schichtdicke von 30 nm. Die Beispiele 2, 5 und 6 unterscheiden sich hinsichtlich Oberfläche des Substrats 2, auf der die Beschichtung 3 aufgebracht war (Beispiel 2: außenseitige Oberfläche I, Beispiel 5: innenraumseitige Oberfläche II, Beispiel 6: beide Oberflächen I und II). Das Material der Beschichtung 3, die Dicke der Beschichtung 3 sowie die Oberfläche des Substrats 2, auf der die Beschichtung 3 angeordnet war, der Beispiele 2, 5 und 6 sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2

Die entsprechenden Reflexionsspektren sind in Figur 10 dargestellt. Beispiel 2 mit der Beschichtung 3 auf der außenseitigen Oberfläche I liefert einen vorteilhaft hohen Reflexionsgrad. Dieser kann weiter gesteigert werden, wenn die Beschichtung 3 deckungsgleich auf beiden Oberflächen I, II angeordnet ist (Beispiel 6). Mit einer Beschichtung nur auf der innenraumseitigen Oberfläche II wird immer noch ein signifikanter

Effekt erreicht (Beispiel 5), jedoch in deutlich geringerem Maße, weshalb diese Ausgestaltung weniger bevorzugt ist.

Bezugszeichenliste:

(1) Glasscheibe

(2) Substrat

(3) Beschichtung zur Reduzierung von Vogelkollisionen

(4) weitere Scheibe einer Verbundscheibe V

(5) thermoplastische Zwischenschicht einer Verbundscheibe V

(6) weitere Glasscheibe einer Isolierverglasung

(7) Abstandshalter einer Isolierverglasung

(8) Sonnenschutzbeschichtung

(V) Verbundscheibe

(I) außenseitige Oberfläche des Substrats 2

(II) innenraumseitige Oberfläche des Substrats 2

(III) außenseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 4

(IV) innenraumseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 4

(b) beschichteter Bereich

X - X' Schnittlinie

Claims

Patentansprüche Glasscheibe (1), umfassend ein Substrat (2) aus Glas, eine Beschichtung (3) zur Reduzierung von Vogelkollisionen, wobei mindestens eine Oberfläche (I, II) des Substrats (2) ein Muster von beschichteten Bereichen (b) aufweist, welche mit der Beschichtung (3) versehen sind, und wobei die Beschichtung (3) auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN) ausgebildet ist. Glasscheibe nach Anspruch 1 , wobei die Beschichtung (3) einlagig ausgebildet ist und eine einzelne Schicht auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN) umfasst oder die Beschichtung (3) mehrere Schichten umfasst, wobei sämtliche Schichten auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN) sind. Glasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Silizium-Zirkonium-Mischnitrid ein Verhältnis des Anteils an Zirkonium (Zr) zur Summe der Anteile an Silizium (Si) und Zirkonium (Zr) von mindestens 10 Gew.-% aufweist, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-%. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtung (3) eine Dicke von 10 nm bis 50 nm aufweist, bevorzugt von 20 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt 25 nm bis 35 nm. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschichtung (3) einen Brechungsindex von mindestens 2,1 aufweist. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Glasscheibe (1) als Fensterscheibe oder Bestandteil davon vorgesehen ist zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung und wobei die Beschichtung (3) auf derjenigen Oberfläche (I) angeordnet ist, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und wobei die besagte Oberfläche (I) bevorzugt gegenüber der äußeren Umgebung exponiert ist. 7. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die beschichteten Bereiche (b) in Form von Streifen auf der Oberfläche (I, II) ausgebildet sind, welche eine Breite von 0,1 cm bis 10 cm aufweisen und einen Abstand von 2 cm bis 20 cm.

8. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die beschichteten Bereiche (b) in Form von Punkten auf der Oberfläche (I, II) ausgebildet sind, welche eine Ausdehnung von 0,5 cm bis 10 cm aufweisen.

9. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Beschichtung (3) aus mehreren Schichten auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid ausgebildet ist, die einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen, bevorzugt aufgrund eines unterschiedlichen Anteils an Zirkonium.

10. Verbundscheibe (V), umfassend eine Glasscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Außenscheibe und eine weitere Scheibe (4) als Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht (5) miteinander verbunden sind.

11. Verbundscheibe (V) nach Anspruch 10, wobei die weitere Scheibe (4) mit einer Sonnenschutzbeschichtung (8) versehen ist.

12. Isolierverglasung zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung, umfassend

- eine Glasscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eine Verbundscheibe (V) nach Anspruch 10 oder 11 , und

- eine weitere Glasscheibe (6), wobei die Glasscheibe (1) beziehungsweise die Verbundscheibe (V) mit der weiteren Glasscheibe (6) im Randbereich über einen Abstandshalter (7) verbunden ist und der äußeren Umgebung zugewandt ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Glasscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Beschichtung (3) auf mindestens einer Oberfläche (I, II) des Substrats (2) in Form eines Musters von beschichteten Bereichen (b) aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Beschichtung (3) durch Gasphasenabscheidung abgeschieden wird, bevorzugt durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung, und wobei das Muster von beschichteten Bereichen (b) erzeugt wird, indem

- vor der Gasphasenabscheidung eine Maskierungsbeschichtung auf die Oberfläche (I, II) aufgebracht wird, welche nur die nicht zu beschichtenden Bereiche der Oberfläche (I, II) abdeckt und welche nach der Gasphasenabscheidung wieder entfernt wird, oder

- eine Blende zwischen dem Substrat (2) und dem zur Gasphasenabscheidung verwendeten Target angeordnet wird, welche derart ausgebildet ist, dass nur die zu beschichteten Bereiche (b) mit der Beschichtung (3) versehen werden oder

- die Oberfläche (I, II) vollflächig beschichtet wird und die Beschichtung (3) anschließend teilweise wieder entfernt wird, wobei das Muster beschichteter Bereiche (b) ausgebildet wird. Verwendung einer Glasscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Fensterscheibe eines Gebäudes oder einer gebäudeähnlichen Einrichtung oder als Bestandteil davon, insbesondere als Bestandteil einer Verbundscheibe (2) und/oder einer Isolierverglasung.