Aktualne wydanie

2021 03 okladka1

Świat Szkła 03/2021

User Menu

 

 ET-160x600-PL-3

 

 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Tagi Globalne

Wydanie Specjalne

okladka Dom inteligentny 22

(w opracowaniu) 

 dom bez barier okladka

gotowy

20200909przeciwpozarowe przegrody budowlane

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

Katalog 2021 okladka

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 pl 480x100 AW Banner 201208

 

baner4 abprojekt

Powłoki nakładane na szkło w celu zapobiegania zderzeniom ptaków
Data dodania: 29.03.21

Szacuje się, że od 100 milionów do 1 miliarda ptaków ginie rocznie z powodu kolizji ze szkłem.1-2

 

W USA niektóre społeczności uchwaliły przepisy mające na celu ochronę ptaków, wzywając do zaprojektowania i zainstalowania oszklenia bezpiecznego - chroniące je przed zderzeniem ze szklana fasadą).

 

Takie oszklenie można wytwarzać przez nadrukowywanie na szkle, w określonych wzorach, widocznych dla człowieka powłok, nakładanych na zewnętrznej powierzchni szyby.

 

Inną opcją jest wydrukowanie na szkle powłoki odbijającej promieniowanie UV (niewidocznej dla człowieka), aby wykorzystać wyjątkowe cechy widzenia ptaków.

 

Tego typu powłoki słabiej „oddziaływują optycznie” – badania pod tym kątem zostały przeprowadzone w Powdermill Avian Research Center w Rector, w Pensylwanii, USA. W tym przypadku zbadano wskaźniki unikania (avoidance index AI), określające, w jakim stopniu powłoki naniesione na szkło sprawiają, że ptaki unikają zderzenia ze szklaną powierzchnią fasady. Z analiz wynika, że wskaźniki unikania AI dla tych powłok powinny być na poziomie od 70 do 92%. Omówione zostaną warunki badań i opis wyników testów odnośnie wskaźników unikania.

 


Wprowadzenie
Przezroczystość, wytrzymałość i plastyczność (łatwość formowania) szkła sprawia, że jest to materiał często wybierany na zewnętrzne powierzchnie budynków. Możliwość wykonywania próżniowych szyb zespolonych (vacuum insulating glass VIG), dekorowania powierzchni szkła za pomocą emalii ceramicznych i nadawania specjalnych/dodatkowych funkcji powierzchniom szkła stosując różne powłoki na szkle (np. odblaskowe, elektrochromowe itp.) – sprawia, że szkło to materiał przyszłości.

 

Choć szkło można wykorzystać do tworzenia inspirujących powierzchni zewnętrznych budynków, to jednak jego użycie ma swoją cenę. Szacuje się, że od 100 milionów do 1 miliarda ptaków ginie rocznie w USA w wyniku zderzeń z powierzchniami szklanymi (według American Bird Conservancy). W niniejszym artykule zostaną omówione trwałe powłoki na szkle przydatne w zapobieganiu zderzeniom ptaków ze szklaną fasadą.

 


Materiały
Tafle odprężonego szkła sodowo-wapniowego o grubości od 3,5 do 4 mm zostały przycięte do wymiarów: 1 x 0,5 m. Szkło zostało następnie umyte w przemysłowej myjce, wysuszone i przeznaczone do dalszego przetwarzania. Emalie, przeznaczane do nakładania na zewnętrznej powierzchni szyby, w czterech kolorach otrzymano z Ferro Corporation z Waszyngtonu, PA, USA.

 

Kolory niebieski, zielony, szary i mleczny (etch – imitacja trawienia) zostały wybrane ze względu na zapotrzebowanie na te barwy w architekturze. Pasty malarskie TC1557-31B i TC1557-31N uzyskano z Ferro Corporation Technical Center z Independence, OH, USA. Siatki nylonowe do sitodruku o wymiarach 110.80 i 305.40 [oznaczające odpowiednio: liczba oczek/cal (mesh) i rozmiar nici w mikronach] otrzymano z Schilling Graphics z Galion, OH, USA. Linie do hartowania uzyskano z firm Paragon Tempered Glass z Antwerp, OH, USA i Laurier Glass z Quebec City, QC, Kanada.

 

Druk cyfrowy i hartowanie szyby o wymiarach 1 x 0,5 m wykonała firma DipTech oddział Ferro Company z Smithfield, RI, USA. Dzikie ptaki śpiewające umieszczono w sieci w Powdermill Avian Research Center w Rector, PA, USA. Widma UV-Vis-NIR (ultrafiolet- światło widzialne-podczerwień) badano na spektrofotometrach Perkin-Elmer Lambda 950 UV-Vis-NIR i Perkin-Elmer Lambda 1050 UV-Vis-NIR. Fotografie UV wykonano przy użyciu UV-SYS-01, urządzenia udostępnionego przez firmę Oculus Photonics z Santa Barbara, CA, USA.

 


Badania eksperymentalne
Emalie ceramiczne. Emalie (do nakładania na zewnętrzne powierzchnie szkła) otrzymane z Ferro Corporation z Waszyngtonu użyto do druku na taflach szkła sodowo-wapniowego z użyciem nylonowych ekranów (siatek) 110,80 mesh. Jeden ekran posiadał pionowe pasy o szerokości 1”(2,5 cm), które były oddalone od siebie o 2”

 

(5 cm). Ten ekran (sito) był używany tylko do drukowania emalii mlecznej (imitującej kwasowe trawienie – etching). Inny ekran zawierał ukośną siatkę kółek o średnicy 0,5” (12,5 mm), oddalonych od siebie o 2” (5 cm).

 


Ten drugi ekran (sito) został użyty do wydrukowania wszystkich czterech kolorów. Po zadrukowaniu szyby przepuszczono przez suszarkę w celu usunięcia z nadruków rozpuszczalnika (z farby do sitodruku).


Następnie szkło jest hartowano w piecu o temperaturze 710°C, z szybkościami przesuwania i hartowania typowymi dla szkła 4 mm, na którym wykonano nadruki. W czasie hartowania emalia ceramiczna łączy się ze szkłem i powłoka ceramiczna jest utrwalana (wypalana).

 


Szyba z cyfrowym nadrukiem ceramicznym. Wzór z trójkątów w różnych losowo wybranych kolorach został zaprojektowany przez dr Christine Shepperd z American Bird Conservancy (https://abcbirds.org) i przesłany do Dip-Tech oddziału Ferro Company w celu wykonania cyfrowego druku ceramicznego. Na taflach szkła o wymiarach 1 x 0,5 m nadrukowano wzór i hartowano w podobny sposób, jak opisano powyżej.

 


Powłoki wielowarstwowe. Ustawiono automatyczną drukarkę do sitodruku z sitem 305,40 mesh z wzorem pasków. Następnie na sito nałożono pastę malarską TC1557-31B. Metodą sitodruku wykonano nadruki (odbitki), a szkło przepuszczono przez suszarkę i emalię (farbę) ceramiczną utrwalono (wypalono) w czasie hartowania szkła.

 

Nadruk ten po utrwaleniu (wypaleniu) tworzy na szkle powłokę tlenkową o stosunkowo wysokim współczynniku załamania światła. Nadmiar pasty usunięto z sita i przemyto go denaturowanym alkoholem. Po wyschnięciu sita nałożono na niego pastę TC1557-31N. Wcześniej utrwalone (wypalone) powłoki na szkle zostały następnie wydrukowane po raz drugi. Pastę nałożono na szkło na wcześniej utrwaloną (wypaloną) warstwę.

 

Szkło ponownie umieszczono w suszarce w celu usunięcia rozpuszczalnika z nadruku. Następnie szyba została ponownie przepuszczona przez piec do hartowania. Pasta TC1557-31N termicznie utrwalana (wypalana), tworzy warstwę tlenkową o stosunkowo niskim współczynniku załamania światła.

 

Aby ukończyć trójwarstwową powłokę, powtórnie nałożono na sito pastę TC1557-31B i po raz trzeci zadrukowano szyby z dwiema wcześniej utrwalonymi (wypalonymi) już warstwami. W podobny sposób pięciowarstwowa powłoka została zakończona przez dodanie cykli drukowania / suszenia /utrwalania (wypalania) z użyciem past TC1557-31N i TC1557-31B na szybach zadrukowanymi już wcześniej trzema warstwami.

 

Testowanie w tunelu lotniczym. Badania te zostały szczegółowo opisane w innym artykule.3-4 Dzikie ptaki są umieszczane w sieci w Powdermill Avian Research Center. Ptaki są badane pod kątem gatunku, płci i stanu zdrowia przed obrączkowaniem. Jeśli ptak wydaje się być „bystry”, to oznacza, że nie był nadmiernie zestresowany podczas procesu chwytania i obrączkowania, umieszcza się go więc w ciemnym woreczku. W międzyczasie powstaje tunel lotniczy. Urządzenie składa się z prostokątnej konstrukcji o wymiarach wewnętrznych 1 x 1,5 x 10 m.

 

Wnętrze konstrukcji jest wyłożone czarnym filcem. Na końcu tunelu zamontowane są dwie szyby. Jedna tafla to półfabrykat z nieobrobionego szkła. Druga szyba to szyba poddana obróbce (z nałożoną testowaną powłoką). Wewnątrz tunelu, w pobliżu szyb, znajduje się cienka siatka bezpieczeństwa. Siatka ta zapobiega faktycznemu kontaktowi (zderzeniu) ptaków ze szkłem podczas badania.

 

Na początku tunelu (przeciwległym do zamontowanych oświetlonych szyb) znajduje się niewielki otwór umożliwiający umieszczenie tam ptaka i wypuszczenie go do tunelu w celu przeprowadzenia badania. Ptak leci ku światłu chcąc uciec z tunelu. W czasie lotu wybiera taflę szkła, przez którą chce „przelecieć”, odbija się od siatki zabezpieczającej i może przejść przez mały otwór z boku siatki i wreszcie uciec na wolność.

 

Loty są nagrywane na wideo, aby badacze mogli określić, przy której szybie leci ptak. Celem tych obserwacji jest potwierdzenie , że ptak zobaczył powlekane szkło i za każdym razem wybierał lot w kierunku czystej (niezadrukowanej) szyby.

 

Tak wygenerowane dane statystyczne pozwalają na obliczenie wskaźnika unikania (avoidance index AI). AI blisko 50% wskazuje na przypadkowe zachowanie, w którym powłoka nie stwarza ptakowi żadnej ochrony (nie ostrzega przed zagrożeniem). American Bird Conservancy przyznaje ocenę „preferowane” każdej powłoce, która daje AI na poziomie 70%, a ocenę „mocno preferowane”, tej powłoce, która osiąga AI na poziomie 80% lub więcej.

 

Charakterystyka optyczna. Widma UV-Vis-NIR uzyskano na aparatach Perkin-Elmer Lambda 950 i Perkin-Elmer Lambda 1050. Oba instrumenty były wyposażone w kulę całkującą wyłożoną spektralonem (fluoropolimer), która umożliwia zbieranie danych od 250 do 2500 nm.

 

Otrzymano/uzyskano zarówno widma o różnych procentach przepuszczalności (transmission), jak I odbicia (reflectance). W tej analizie większe znaczenie ma procentowy współczynnik odbicia. Szkło podłoża zwykle odbija około 5% światła UV. Ponieważ wiadomo, że ptaki potrzebują 20% kontrastu, aby zobaczyć i ominąć taflę szklaną, powłoki „inżynierskie” o dobrych wartościach współczynnika odbicia dają największą szansę na stworzenie użytecznej powłoki.

 

Zdjęcia/Obrazy UV. Zdjęcia UV uzyskano za pomocą aparatu fotograficznego firmy Oculus Photonics. Został on wyposażony w filtr pasmowy o paśmie transmisji od 335 do 510 nm. Ten zakres został wybrany w celu naśladowania długości fal widocznych dla ptaków (przez dwa z czterech czopków w oku ptaka).

 

Detektor kamery mierzy zatem ilość odbitego od obiektu lub emitowanego światła w zakresie od 335 do 510 nm, teoretycznie dając ludziom wyobrażenie o tym, co ptak byłby w stanie zobaczyć. Do „oświetlenia” szyb zastosowano lampy emitujące promieniowanie o długościach fal 365 nm i 395 nm.

 

2021 03 38 1

Rys. 1. (U góry po lewej) Zdjęcie UV powłoki nakładanej na zewnętrznej powierzchni szyby - nadruk mleczny (imitacja trawienia), nadrukowany ze wzorem pasków i oświetlony konwencjonalnym światłem fluorescencyjnym.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z wnętrza) szkła z nadrukiem mlecznym.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szkła z nadrukiem mlecznym oświetlonego światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szkła z nadrukiem mlecznym.

 

2021 03 38 2

Rys. 2. (u góry po lewej) Zdjęcie UV powłoki nakładanej na zewnętrznej powierzchni, nadrukowanej w postaci wzoru punktowego (zieloną farbą) i oświetlonej konwencjonalnym światłem fluorescencyjnym.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z wnętrza) szkła z nadrukiem zielonym.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szkła z nadrukiem zielonym oświetlonego światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szkła z nadrukiem zielonym.

 

2021 03 38 3

Rys. 3. (u góry po lewej) Zdjęcie UV powłoki nakładanej na zewnętrznej powierzchni, nadrukowanej w postaci wzoru punktowego (niebieską farbą) i oświetlonej konwencjonalnym światłem fluorescencyjnym.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z wnętrza) szkła z nadrukiem niebieskim.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szkła z nadrukiem niebieskim oświetlonym światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szkła z nadrukiem niebieskim.

 

2021 03 38 4

Rys. 4. (U góry po lewej) Zdjęcie UV powłoki nakładanej na zewnętrznej powierzchni, wydrukowanej w postaci wzoru kropek (szarą farbą) i oświetlonej konwencjonalnym światłem fluorescencyjnym.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie(z wnętrza) szkła z nadrukiem szarym.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szkła z nadrukiem szarym oświetlonym światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szkła z nadrukiem szarym.

 

2021 03 38 5

Rys. 5. (u góry po lewej) Zdjęcie UV powłoki drukowanej cyfrowo, wydrukowanej we wzór z trójkątów w losowo wybranym kolorze i oświetlonej konwencjonalnym światłem fluorescencyjnym.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z wnętrza) szyby z nadrukiem cyfrowym.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szyby z nadrukiem cyfrowym oświetlonym światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szyby z nadrukiem cyfrowym.

 

2021 03 38 6

Rys. 6. (lewy górny róg) Zdjęcie UV szkła z 5-warstwową powłoką, wydrukowaną we wzór pasków i oświetloną światłem 365 nm.
(U góry po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z wnętrza) szkła z 5-warstwową powłoką.
(Na dole po lewej) Zdjęcie UV szkła z 5-warstwową powłoką oświetloną światłem 395 nm.
(Na dole po prawej) Konwencjonalne zdjęcie (z zewnątrz) szkła z5-warstwową powłoką.

 

 


Dyskusja
Istnieje kilka strategii ograniczania kolizji ptaków ze szkłem, zgodnie z „Bird-Friendly Building Design” opublikowanym przez American Bird Conservancy. Głównym postulatem jest zażądanie wyłączania świateł w wieżowcach w nocy. Możliwe są również inne, bardziej trwałe strategie.

 

Przed oknami mogą być zawieszone linki spadochronowe, aby wykonać żaluzje Acopian (www. birdsavers.com). Na szkle można również umieścić (nakleić) naklejki lub taśmy, aby ptaki mogły je zobaczyć i uniknąć zderzenia z szybą. Rozwiązania te niestety nie są trwałe i odporne na warunki atmosferyczne. Znacznie lepiej zastosować szkło, które może być wytrawione kwasem we wzory widoczne dla ptaków, aby nadać mu użyteczną funkcję – umożliwiającą zmniejszanie liczby uderzeń ptaków w szklane fasady.

 

Wadą tej techniki jest to, że kolor jest zasadniczo ograniczony do kilku wariantów wyglądu wytrawienia. Inną opcją jest laminowanie arkuszy szkła przy użyciu folii laminujących - tworzywa sztucznego zawierającego materiał pochłaniający promieniowanie UV, z nadrukiem widocznym dla ptaków, umieszczonego między dwiema taflami szkła. Strategia ta została zbadana w odniesieniu do pozycji 1. Celem niniejszego artykułu jest dostarczenie trwałych, przyjaznych dla ptaków powłok na szkło, które mogą mieć żywe kolory lub być prawie niewidoczne (przezroczyste) dla ludzi.

 

W oparciu o dyskusje z ornitologami dr Christine Sheppard z American Bird Conservancy i prof. Daniel Klem z Muhlenberg College Wydział Biologii, opracowali odważne wzory pasków i kropek do testowania nawierzchniowych emalii i powłok wielowarstwowych.

 

 2021 03 38 7

Rys. 7. Spektroskopia UV-Vis-NIR dla czystego szkła, 3-warstwowej powłoki i 5-warstwowej powłoki

 

Celem badań było udowodnienie, że powłoki nadrukowane na szkle zapobiegają uderzeniom ptaków w oszklone fasady, a nie jakie dokładnie wzory są przydatne. Parametry tych powłok wybrano na podstawie wyników opisanych w pozycjach 5-11. Podstawą do analiz jest reguła 2”x 4” (5 cm x 10 cm), dotycząca przestrzeni jaką potrzebuje ptak w locie (dla większości gatunków prostokąt o wymiarach – wysokość z szerokość = 2”x 4” – to zbyt mała przestrzeń).

 

Poziome linie lub rzędy kropek powinny być więc oddalone od siebie o 2” (5 cm), a pionowe linie lub rzędy kropek powinny być oddalone od siebie o 4” (10 cm). Takie wymiary sprawiają, że ptak ma wrażenie, że nie może zmieścić się między oznaczeniami i dlatego powinien „odwrócić się” od zbliżającej się bariery. W przypadku, kiedy chcemy zapobiec uderzeniom przez kolibry, okazało się, że przydatne jest zmniejszenie odstępów między elementami pionowymi do 2” (5 cm).

 

Pierwszym celem tej pracy było zaprojektowanie przezroczystych lub wielowarstwowych powłok przedstawionych na rys. 6 i dwóch ostatnich wpisach w tabeli 1. Celem było wykorzystanie czwartego typu czopków, które ptaki mają w oczach (a których nie ma w oku ludzkim), patrz rys. 7. Teoretycznie powinno być możliwe wytwarzanie powłok odbijających promieniowanie UV, z pikiem przy 370 nm, które są również prawie niewidoczne dla ludzi. Tak zwana fala (wave) 1/4.

 

Jako podstawę wytwarzania tych powłok wybrano pasty malarskie. Zaprojektowano dwie pasty, jedną o stosunkowo wysokim współczynniku załamania, a drugą o stosunkowo niskim współczynniku załamania. Po zadrukowaniu pasty z odpowiednią głębokością warstwy i utrwaleniu (wypaleniu) powstają warstwy tlenkowe o grubości w skali ¼ długości fali światła, które ma być odbijane – w tym przypadku o grubości od 50 do 80 nm.

 

Kiedy powłoki poddano testom w tunelu, stwierdzono, że ptaki rzeczywiście widzą powłoki i unikają ich, co potwierdzają wskaźniki unikania odpowiednio 80% i 71% dla powłok trójwarstwowych i pięciowarstwowych. W celu wizualizacji działania powłok tak, jak postrzegałby je ptak, zakupiono kamerę zoptymalizowaną do zbierania światła UV. Filtry do kamery dobrano tak, aby światło o długości fal od 350 do 510 nm mogło padać na detektor. Jest to możliwie najbliższe imitowanie czopków ze środkiem UV i fioletu, które posiadają ptaki w oku, jak widać na rys. 7.

 

Zdjęcia (obrazy) UV faktycznie pokazują dobre odbicie promieni (światła) UV, szczególnie w przypadku obrazu wykonanego przy oświetleniu promieniami 395 nm, patrz rys. 6, lewy górny i lewy dolny. Ze względu na właściwości fizyczne warstw tlenkowych nakładanych podczas produkcji powłok, w powłokach wielowarstwowych występuje element widoczny dla oczu człowieka.

 

Na rys. 6 u góry po prawej, kolor pomarańczowy występuje, gdy patrzy się na powłokę od wewnątrz (od wnętrza). Patrząc na powłokę z zewnątrz, widać lustrzany wygląd (patrz rys. 6 po prawej u dołu). Jest możliwe, że wizualny wpływ tej powłoki można zminimalizować poprzez zmniejszenie rozmiaru drukowanych elementów.

 

Innym problemem związanym z tymi wielowarstwowymi powłokami jest intensywne przetwarzanie potrzebne do ich wytworzenia (duży nakład pracy). Do nałożenia powłok potrzeba od trzech do pięciu cykli drukowania, suszenia i wypalania. Producenci szkła są również niechętni do wielokrotnego termicznego utrwalania (wypalania) powłok, obawiając się, że mogą wystąpić problemy z pękaniem podczas drugiego i dłuższego cyklu utrwalania (wypalania). Mając na uwadze te obawy, strategia następnie skupiła się na poddaniu powłok nakładanych na zewnętrzną powierzchnię testom tunelowym.

 

Te powłoki są przeznaczone do nakładania na zewnętrzną powierzchnię szkła (narażoną na oddziaływania pogodowe). Dlatego powłoki muszą być odporne na warunki atmosferyczne i nie powinny powodować nadmiernego osłabienia związanego z naprężeniami w podłożu szklanym. Na powłoce mlecznej (imitującej trawienie) została wykonana następna warstwa druku składająca się z dwóch różnych wzorów (szerokie paski oraz kropki).

 

Emalia imitująca trawienie jest pokazana w postaci pasków na rys. 1. Ponadto do badania wybrano trzy inne interesujące architektonicznie kolory: zielony, niebieski i szary, jak pokazano na rysunkach 2-4. Jak widać w tabeli 1, wszystkie powłoki wykazują znaczną aktywność w celu odstraszania ptaków, aby uniknęły uderzenia ze szklaną fasadą (zmieniły kierunek lotu), ze względu na wskaźniki unikania w zakresie od 76 do 87%.

 

 

Tabela 1. Wyniki testów w tunelu lotniczym

2021 03 38 7aa

 

Nadruk mleczny imitujący trawienie ze wzorem pasków uzyskał ocenę „Preferowany (Preferred)” przez American Bird Conservancy, ponieważ posiada AI≥70%. Cztery próbne egzemplarze tafli szklanych nadrukowane wzorem kropkowym uzyskały ocenę „Najbardziej preferowaną (Most Preferred)” od American Bird Conservancy ze względu na współczynnik AI ≥ 80%. Najwyższą ocenę z powłok nawierzchniowych uzyskała powłoka ze wzorem w kolorze zielonym. Prawdopodobnie za takie zachowanie odpowiada dobry kontrast, jaki ma ta powłoka z błękitnym niebem i chmurami.

 

Drukowana cyfrowo próbka została również przesłana do testów w tunelu lotniczym, patrz rys. 5 i tabela 1. Wydruk ten dał najlepsze wyniki ze wszystkich prób, z AI na poziomie 92%. Warto rozważyć powody, dla których ta powłoka działa tak dobrze. Zewnętrzny obraz powłoki pokazuje, że istnieje dobry kontrast kolorów między powłoką a błękitnym niebem i chmurami odbitymi od szkła, nawet jeśli odniesiemy to rozwiązanie do ludzi.

 

Powłoka wykazuje również różne odcienie szarości na obrazach UV, więc możliwe jest, że wszystkie cztery rodzaje czopków w oczach ptaków odczytują/ mają odpowiedni kontrast. Kształty wzorów są również „nienaturalne”. Trójkąty nie przypominają drzew, zwierząt, skał ani nawet budynków. Może to być potężny sygnał dla ptaków, które unikają szyby z tą powłoką.

 

 2021 03 38 8

Rys. 8. Ludzkie widzenie a ptasie widzenie, jak przedstawiono w „Bird-Friendly Building Design (Projekt budowlany przyjazny ptakom)” opublikowanym przez American Bird Conservancy

 (...)

 


Wnioski
Istnieje możliwość nałożenia trwałych powłok na szkło, które pomogą ptakom je zobaczyć i uniknąć zderzenia z nim. Wniosek ten oparty jest na wynikach testów różnych powłok w tunelu lotniczym w Powdermill Avian Research Center w Rector w stanie Pensylwania, USA, pod kierownictwem Carnegie Museum of Natural History w Pittsburghu w USA.

 

Wskaźniki unikania (AI) od 71 do 92% wskazują, że 71 do 92% ptaków wybrało lot do czystej (niezadrukowanej) szyby ustawionej obok testowanej szyby powlekanej, ponieważ widzą wzór na szybie testowanej. Te zachowania pozwalają American Bird Conservancy na przyznanie ocen „Preferowane” dla powłok o AI ≥ 70% i „Najbardziej preferowane” dla powłok o AI ≥ 80%.

 

Optyczne właściwości/powody, dla których takie powłoki działają dobrze, zbadano przy użyciu kamery UV, konwencjonalnej kamery i spektrometru UV-Visible-NIR (ultrafiolet-światło widzialne-podczerwień).

 

Powłoki 3-warstwowe i 5-warstwowe w niewielkim stopniu widoczne przez ludzi, mogą być dobrze widoczne przez ptaki. Można to zobaczyć, badając duże piki w widmach badając współczynnik odbicia (% R) na rys. 7 i porównując je z obrazami z kamery UV i obrazami widzialnymi dla człowieka widocznymi na rys. 6. Widoczne przez człowieka kolory również działają w celu powstrzymania ataków ptaków. Zmienne kolory cyfrowo nadrukowanych trójkątów dały najlepsze wyniki przy współczynniku AI wynoszącym 92%.

 

 2021 03 38 8a

Rys. 8a. Reguła 2”x 4” (5 cm x 10 cm), dotycząca przestrzeni jaką potrzebuje ptak w locie w „Bird-Friendly Building Design opublikowanym przez American Bird Conservancy

 

Plany na przyszłość
Ten artykuł opisuje rozpoczęte prace nad zapobieganiem zderzeniom ptaków ze szklaną fasadą. Konieczne jest rozpoczęcie tworzenia zatwierdzonej listy wzorów i kolorów, które najlepiej zapobiegną uderzeniom ptaków w szkło. Zastosowanie druku cyfrowego będzie bardzo pomocne w tym przedsięwzięciu, ponieważ zarówno wzory, jak i kolory mogą być bardzo zróżnicowane (dostępna jest prawie nieskończona liczba możliwych wzorów).

 

Wkrótce powinno być możliwe certyfikowanie materiałów do oszklenia bezpiecznego dla ptaków, jeśli jest on wydrukowany w „wzór przyjazny ptakom”, tak aby koszty badań zostały zmniejszone. Należy podjąć prace nad poszerzeniem palety kolorów dla powłok nawierzchniowych, dając architektom i klientom szerszą gamę kolorów i wzorów (estetycznego wyglądu) do wyboru.

 

Test w tunelu ptaków w locie jest interesującą i odtwarzalną metodą uzyskiwania danych o tym, co ptaki mogą zobaczyć, a czego nie widzą podczas lotu i obecnie jest to jedna z metod sprawdzania skuteczności powłok drukowanych cyfrowo.

 

Dostępna jest jeszcze druga metoda, może nawet bardziej „realistyczna”. Klem i współpracownicy z Muhlenberg College w Allentown, PA, USA opracowali konkurencyjną metodę testową. Na środku łąki otoczonej lasem ustawiono karmnik dla ptaków. Na skraju polany ustawia się ramy, w które można włożyć testowane szyby o wymiarach 3’x 4’ (około 1 x 1,3 m). Ramy są ustawione tak, aby ptaki mogły latać nad szybą, pod lub z boku niej. Do testu potrzebne są dwa panele dla każdego wzoru. Jedna tafla jest umieszczona w ramie bez podkładu, aby naśladować okno w szklarni lub w wiacie.

 

Jedna tafla jest osadzona w ramie i jest osłonięta czarną zasłoną, która naśladuje okno w ciemnym domu. Każdego dnia szyby są monitorowane wcześnie rano i wieczorem w celu określenia liczby uderzeń i próbek, które występują dla każdej szyby. Ten test trwa sześć miesięcy, a więc jest dość pracochłonny i kosztowny. Jednak powłokę, która mogłaby przejść oba rodzaje testów, należy uznać za najnowocześniejszą.

 


Podziękowanie
Ta praca nie byłaby możliwa bez dużej pomocy i wcześniejszych badań. Grupy takie jak Chicago Bird Collision Monitors, FLAP Canada i BirdSafe Pittsburgh, żeby wymienić tylko kilka, monitorują budynki pod kątem martwych i rannych ptaków. To statystyki generowane przez te grupy ujawniły kwestię ochrony ptaków przed uderzeniami w szklane fasady.

 

Dr Christine Sheppard należy się podziękowanie za wsparcie, szkolenie i projekt losowo pokolorowanych trójkątów, który uzyskał tak dobre wyniki w testach w tunelu lotniczym. Profesorowi Danielowi Klemowi Jr. dziękujemy za ciekawe dyskusje podczas przyjemnej kolacji w Allentown w Pensylwanii.

 

Pracownikom działu cięcia szkła, linii suszenia i linii hartowania w Paragon Tempered Glass w Antwerpii w stanie Ohio, USA oraz Laurier Glass w Quebec City, QC, Kanada należą się podziękowania za wykonanie powłok nawierzchniowych i wielowarstwowych zastosowanych w tej pracy.

 

Firmie Dip-Tech, należącej do Ferro, należą się podziękowania za zorganizowanie druku cyfrowego i hartowania wielokolorowego wzoru trójkątów zaprojektowanego przez dr Christine Sheppard. Dziękujemy technikom i naukowcom z Powdermill Avian Research Center w Rector w stanie Pensylwania w USA za testy przeprowadzone na próbach szkła.

 

(...)

Brakująca część artykułu - dostępna jest dla prenumeratorów Świata Szkła 

(...)

2021 03 38 9

 

Enos Andy Axtell, J. Walker, G. Sakoske, A. Urmann, J. Henrish, D. Stotka, E. Porat
Ferro Corporation


Artykuł został oparty na wykładzie
zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. Tampere w Finlandii

 

 

2021 03 38 9a

 

Bibliografia

 

[1] Ocena skuteczności wybranych sygnałów wizualnych w celu zapobiegania kolizjom ptaków z oknami(Evaluating the Effectiveness of Select Visual Signals to Prevent Bird-Window Collisions.), D. Klem, Jr. and P. G. Saenger. The Wilson Journal of Ornithology, 125(2): 406- 411, 2013.

 

[2]. Zderzenia ptaków z budynkami w Stanach Zjednoczonych: Szacunki rocznej śmiertelności i podatności gatunkowej( Bird-Building Collisions in the United States: Estimates of Annual Mortality and Species Vulnerability.), S. R. Loss, T. Will, S. S. Loss, and P. P. Marra. The Condor, Vol. 116, 8-23, 2014.

 

[3] Pleksiglas barwiony na kolorowym szkle dekoracyjnym, dalsze doświadczenia w tunelu lotniczym, unikanie uderzenia ptaków w szklane powierzchnie (Farben- Glasdekorfolie-Getöntes Plexiglas 12 Weitere Experimente im Flugtunnel II.” M. Rösslerand W. Laube. Vermeidung von Vogelanprallam Glasflächen), 1-36, 2008.

 

[4] Oznakowanie szyby w celu zapobieżenia kolizjom ptaków
 oknami: mniej znaczy więcej(Glass Pane Markings to Prevent Bird-Window Collisions: Less Can Be More.), M. Rössler, E. Nemeth and A. Bruckner. Biologia, Vol. 70/4, 535-541, 2015.

 

[5] US Patent 8,114,488 B2. Okno do zapobiegania kolizjom ptaków (Window for Preventing Bird Collisions). J. Alvarez. Feb. 14, 2012.

 

[6] US Patent 8,114,503 B2. Metoda i urządzenia do zapobiegania uderzaniu ptaków w płaskie, przezroczyste i przyciemniane szklane i plastikowe powierzchnie(Method and Apparatus for Preventing Birds from Colliding with or Striking Flat Clear and Tinted Glass and Plastic Surfaces). D. Klem, Jr. Feb. 14, 2012.

 

[7] US Patent 8,389,077 B2. Okno do zapobiegania kolizjom ptaków(Window for PreventingBird Collisions). J. Alvarez. Mar. 5, 2013.

 

[8] US Patent 8,506,089 B2. Odstraszacz na szkle wykorzystujący odbijane światło UV (Avian Deterrent for Glass Using Projected UV Light). K. W. Kayser. Aug. 13,2013.

 

[9] US Patent 8,869,480 B2. Metoda i urządzenia do zapobiegania uderzaniu ptaków w płaskie, przezroczyste i przyciemniane szklane i plastikowe powierzchnie(Method and Apparatus for Preventing Birds from Colliding with or Striking Flat Clear and Tinted Glass and Plastic Surfaces). D. Klem, Jr. Oct. 28, 2014.

 

[10] US Patent 9,650,290 B2. Szyby zespolone zapobiegające kolizjom ptaków (IG Window Unitfor Preventing Bird Collisions). G. Vikor and B. Disteldorf. May 16, 2017.

 

[11] US Patent 9,862,835 B2. Powłoki okienne (Window Coating). P. Thottathill, P. Kesavan, J. Ryan and S. Mukherjee. Jan. 9, 2018.

 

 2020 10 48 11

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 3/2021