UV吸收_反射材料在鸟类友好建筑玻璃领域中的研究_周泓崑

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全国性建材科技期刊——《玻璃》　2023年　第2期　总第377期UV吸收/反射材料在鸟类友好建筑玻璃领域中的研究1212周泓崑　宋宇　吕宜超　熊建（1.中国南玻集团开发研究院　深圳　518067；2.南玻集团咸宁南玻节能玻璃有限公司　咸宁　437000）摘要当前建筑多采用传统的建筑玻璃，难以被鸟类察觉导致鸟类碰撞死亡，鸟类在飞行过程中碰撞玻璃死亡已成为导致鸟类种群死亡的第二原因。为防止或减少鸟类与玻璃碰撞造成死亡，采用以四氟乙烯为主要成分的涂料对玻璃表面进行改性，完美平衡玻璃幕墙的防鸟撞要求与审美需求。关键词　防鸟撞玻璃；玻璃幕墙；丝网印刷；鸟类友好玻璃中图分类号：TQ171　文献标识码：A　文章编号：1003－1987（2023）02－0056－07StudyonUVAbsorption/ReflectionMaterialsintheFieldofBird-friendlyBuildingGlass1212ZHOUHongkun,SONGYu,LYUYichao,XIONGJian（1.ChinaSouthernGlassGroupDevelopmentandResearchInstitute,Shenzhen518067,China；2.SouthernGlassGroupXianningSouthernGlassEnergy-savingGlassCo.,Ltd.,Xianning437000,China）Abstract:Atpresent,thebuildingsmostlyusetraditionalbuildingglass,whichisdifficulttodetectbybirdsandresultinbirdscrashdeath.Thedeathofbirdscollisionglassduringflighthasbecomethesecondcauseofdeathinthebirdpopulation.Inordertopreventorreducethedeathcausedbybirdcollisionwithglass,thispaperusesthecoatingtomodifytheglasssurface,andperfectlybalancetherequirementsandaestheticneedsofglasscurtainwall.KeyWords:anti-bird-collisionglass,glasscurtainwall,silk-screenprinting,bird-friendlyglass法辨认出玻璃上植被的倒影与真实植被之间的区0　引言别，因此每年有数以亿计的鸟类在高速飞行时误随着玻璃生产制造技术的发展成熟，玻璃幕将玻璃面上植被的倒影认作栖息地从而一头撞死墙在建筑装饰上的使用率越来越高。玻璃幕墙具在玻璃上。此种现象被称为“鸟撞现象”，被认有包括降低墙体承重、提高审美价值等许多优为是由人类造成的仅次于家猫捕食导致鸟类死亡点，已经成为能够满足建筑装饰的实用性与审美的第二大原因，常常发生在鸟类的迁徙途中或捕性要求的最优选择。但对于鸟类来说，应用越来食活动中。越广泛的玻璃幕墙却成为了夺走它们性命的一大鸟撞现象使得每年非正常死亡的鸟类数量激杀手。增，从而带来一系列生态问题与经济损失。抛开鸟自然界中的鸟类无法理解玻璃的概念，也无类对于人类而言的文化价值不谈，人类在生态功能——————————作者简介：周泓崑（1972-），男，博士在读，硕士学历，主要研究方向：无机非金属材料。56

1玻璃深加工方面也对其有着很深的依赖，其中包括但不限于鸟劣的天气条件下它们的这种能力也从未失灵。蜘类对于昆虫的消耗、对于啮齿动物种群的控制、对蛛在蛛网上覆满紫外线以规避鸟类对蛛网的碰撞于登革热和疟疾等病毒的传播的限制等。在经济方与毁坏，就是完美利用了鸟类能够识别紫外线的面鸟类也能提供巨大的价值，根据美国鱼类和野生特性。参照蜘蛛对蛛网的设计，当在玻璃表面涂动物管理局的数据，观鸟在北美已经发展成为一个覆上具有能够向外反射紫外线的材料时，这种表价值数十亿美元的休闲产业。而今频频出现的鸟撞面改性玻璃对于减少甚至杜绝鸟撞玻璃现象也能事件导致的经济与自然方面的损失已经不为人们所起到一定的积极作用。接受，由此，防鸟撞玻璃应运而生。广泛存在于自然界的能够反射紫外线的物目前国内市场上所采用的玻璃幕墙大多具有质，如蜘蛛网、动物体液等所反射出的紫外线能很高的反射性和透明度，高反射性会导致玻璃表够被鸟类看到从而有助于鸟类的捕食以及避免障面在合适的条件下反映出天空、云或者对鸟类具碍物，然而人类的眼睛不具备看到紫外线的能有吸引力的栖息地，从而诱导鸟类撞击玻璃表力。当这种透明的紫外线反射涂料被涂覆在玻璃面。而高透明度会误导鸟类对玻璃另一边通路的表面上时，对于人类来说玻璃依然是透明的，而感知从而导致它们对穿过玻璃做出尝试。为了防在鸟类的眼中这块玻璃则是拥有颜色和图案的，止这样的撞击发生，国外曾有先行者提出过几个可以有效地避免鸟类撞击。通过这种作用方法，经测试证实颇有成效的方法。其中，较为广泛应对UV吸收/反射防鸟撞玻璃可以完美地平衡人类对用的是遵循“2×4”原则的预防鸟撞贴纸法和在于玻璃的透明度和防鸟撞性的需求。除此之外，玻璃建筑上增加碎石、网、格栅、百叶窗或外部对UV吸收/反射防鸟撞玻璃的这种特性也可以被用阴影等装饰的方法。此两种方法虽然已经被证实来提升城市居民对于保护鸟类的积极性。能够显著降低发生鸟撞事件的概率，但是它们有在白天，对UV吸收/反射防鸟撞玻璃可以吸一个共同的缺点，即牺牲了玻璃幕墙的美学价收和反射来自太阳光和环境中的紫外线来规避鸟值。而本文将要介绍的以聚四氟乙烯为主要成分类的碰撞。而在夜晚，对UV吸收/反射防鸟撞玻的附有吸收/反射紫外线作用的防鸟撞涂料玻璃能璃可以持续向外辐射其在白天有日照条件下时所够完美地平衡玻璃幕墙的防鸟撞需求与审美需吸收的紫外线，当这些少量的被吸收的紫外线被求，成为解决鸟撞现象难题的灵丹妙药。全部辐射出去之后，可以采用紫外线灯光照射的方法来使它恢复工作。在夜晚自然环境中的紫外1　对UV吸收/反射防鸟撞玻璃的主要特点线较为微弱，此时打开紫外线灯光向对UV吸收/1.1　定义反射防鸟撞玻璃幕墙进行照射，人眼就可以看见UV吸收/反射防鸟撞玻璃是表面涂覆有功能性幕墙上所反射出的紫外线构成的图案，即鸟类在防鸟撞涂料的表面改性玻璃，其主要成分为聚四白天看到的图案。由此，观众们得以从鸟类的视氟乙烯，能够反射波段在250～400nm的紫外线。角去观察自己所处的城市，从而建立起与自然的1.2　作用原理联系，并激发他们对于保护鸟类的主观能动性。紫外线无法被人类看到，但是研究表明2　防鸟撞玻璃生产工艺80%以上的鸟类，尤其是候鸟的眼睛对紫外线有着惊人的敏感度。在野外，鸟类利用它们的这种2.1　生产方法能力捕食、分辨动物以及寻找伴侣，即使是在恶防鸟撞玻璃是采用丝网印刷工艺，将已制作57

2全国性建材科技期刊——《玻璃》　2023年　第2期　总第377期好的网版、调配好的功能性防鸟撞涂料借用丝印机波长设计图案大小及图案覆盖率，准备好相应的将釉料通过网版承接在玻璃表面后经过烘干、烧结涂料和网版。制成的。印刷在玻璃表面的釉料图案呈现透明状涂料制作：防鸟撞玻璃需提前调配具有防鸟态，已丝印烘干完的防鸟撞玻璃需进行钢化处理，撞作用的功能性涂料，成分为石英粉、氧化铝、使玻璃表面的釉料与玻璃烧结成一个整体。完成钢聚四氟乙烯和烷烃类物质。其中聚四氟乙烯具有化处理的防鸟撞玻璃涂层具有耐酸碱、耐划伤、不反射紫外线的功能，能够反射紫外线的波段为易被机械及化学试剂剥离掉的特性。250～400nm；石英粉和氧化铝能够增强防鸟撞2.2　加工流程涂料与玻璃之间的附着力、抗划伤及耐酸碱性防鸟撞玻璃的加工流程可分为切片磨边、丝优异。印准备、施釉、烘干、钢化五个主要环节。其中需网版制作：菲林网版的制作需要的辅材为图重点注意的环节为丝印准备环节，因为防鸟撞玻璃案菲林、网框、网纱、粘网胶、感光胶等。满足需具有防鸟撞功能的涂料和图案才能发挥作用。防鸟撞特性的图案菲林，其图案大小及覆盖率需①切片磨边根据鸟类的体型及防鸟撞涂料辐射范围制作。常项目来料需要使用超白玻璃基片进行切磨，见的小型鸟类有雨燕、麻雀、东方大苇莺、红耳切磨后的玻璃表面界面需使用专业的清洗机清鹎等，它们展开双翅的宽度大于8cm，高度大于洗，保证丝印前玻璃界面是超亲水状态。5cm，原则上要制作的图案间隙应小于此范围。②丝印准备本次设计的防鸟撞图案如图1所示。丝印前需根据鸟类体积涉及鸟撞可接收到的图1　防鸟撞玻璃图案在制作网版时，应将精度及目数较高的网纱可完成防鸟撞网版的制作。（制作防鸟撞网版需球网纱目数需高于350目）③施釉通过绷网机贴附在网框上，网纱与网框接触的部在制作完涂料和网版后，就进入到施釉环分需涂抹粘网胶使其牢靠的粘结在一起，空白的节，施釉是将已经制好的涂料适量倾倒于丝印网网框上需均匀涂抹感光胶，而后将其晾干。晾干版上，再通过胶刮使得涂料均匀地通过网版上的后将图案菲林贴附在网纱上进行曝光、晒版，即空隙承印在玻璃基片上。58

3玻璃深加工④烘干3　防鸟撞玻璃的性能优势施釉完成后的玻璃基片进入烘干炉（温度设定：200～230℃、辐射烘干时间：10～12min）按照生产步骤制得防鸟撞6mm超白玻璃将涂料表面的挥发分去除掉，使釉层表面是干燥后，经测试得到各项数据，见表1、表2、表3和状态。图2。⑤钢化表1　颜色性能测试数据根据玻璃的厚度调试钢化的温度及时间、钢透过色颜色种类化后的玻璃涂料层与玻璃结合成整体。加工完毕YL*a*b*后，玻璃就拥有防鸟撞功能和耐酸碱、耐划伤等透过色78.0290.790.194.06特性。需注意，在进行烧结时温度过高会导致颜玻面反射色19.5651.34-1.35-9.18色不稳定，温度过低则熔化不彻底，应在650～釉面反射色19.6951.48-1.15-9.37700℃范围内进行。表2　耐酸碱实验数据玻璃厚度釉层厚度耐碱前耐碱后釉层面积损失重量/耐碱时间耐盐酸耐柠檬酸实验日期彩釉编号附着性/mm/mm质量/g质量/g22判断级数级数/cm（g/cm）2022-07-28防鸟撞5.8250.02264.692464.613844.120.0018OK11OK2022-06-25防鸟撞6/////OK11OK图2　950光谱测试数据表3　光谱数据对比6mm超白玻璃6mm防鸟撞超白玻璃紫外区域外反数据对比光谱范围/nm透光率/%室外反射/%透光率/%室外反射/%室外反射/%300.0014.926.124.876.800.68305.0024.646.358.727.831.48310.0035.836.7913.7310.383.59315.0047.227.4120.6715.548.1359

4全国性建材科技期刊——《玻璃》　2023年　第2期　总第377期续表36mm超白玻璃6mm防鸟撞超白玻璃紫外区域外反数据对比光谱范围/nm透光率/%室外反射/%透光率/%室外反射/%室外反射/%320.0057.568.1125.8322.3014.19325.0066.468.7831.4827.4318.65330.0073.679.3337.4229.6920.36335.0079.119.7641.6031.6521.89340.0082.9910.1145.7933.3423.23345.0085.5710.3348.9234.9224.59350.0087.4710.4651.4035.3924.93355.0088.6510.5253.6535.7425.22360.0089.2510.5655.5035.1424.58365.0089.7010.6057.3933.4322.83370.0089.9210.5658.0333.8323.27375.0089.9010.4659.5733.0422.58380.0089.9010.4262.9933.3922.97385.0090.0110.4061.9231.9121.51390.0090.1310.3862.9531.3320.95395.0090.2910.3667.4032.4722.11400.0090.4010.3567.4731.6021.25405.0090.3910.3168.6631.2120.90410.0090.4010.2765.6328.9818.71415.0090.4010.2570.1530.2219.97420.0090.3910.2372.6330.5320.30425.0090.3110.1970.6028.9218.73430.0090.3110.1669.5827.8617.70435.0090.4110.1471.4028.0017.86440.0090.4510.1268.8226.3716.25通过以上测试数据可以说明，该防鸟撞玻璃耐通6mm超白玻璃光谱对比，在紫外波段300～320酸碱、耐划伤、不易被机械及化学试剂剥离掉，并nm处，防鸟撞6mm超白玻璃比普通玻璃反射高在理论上可以满足防鸟撞需求。由于鸟类视觉主要0.7%～14.2%，在紫外波段325～445nm处防鸟撞是紫外区域，通过防鸟撞6mm超白玻璃光谱与普6mm超白玻璃比普通玻璃反射高15.8%～25.2%。60

5玻璃深加工防鸟撞玻璃图层对比普通玻璃紫外反射明显高于普节五面封闭的集装箱，在唯一一面透光面分别加通玻璃。装按照本制作方法制成的防鸟撞6mm超白玻璃和为测试玻璃在实际应用时对于鸟类的防撞功普通6mm超白玻璃，制成“隧道”。隧道示意照能，效仿ABC的隧道测试研究试验方法，准备一片见图3。图3　隧道示意图从理论上讲，在此隧道中的鸽子会在想要飞高。而本方法采用丝网印刷技术，生产工艺流程出集装箱时撞在其无法辨识的普通6mm超白玻璃简单、效率高、适合连续大规模生产。上，而能够反射紫外线让鸽子看到的防鸟撞6mm制样采用的功能性涂料成分主要是二氧化超白玻璃则会被它们避开。为验证这一点，在隧硅、氧化铝、聚四氟乙烯、烷烃类等，因而可根道准备就绪后，研究人员将随机抓取的鸽子置入据应用环境、制作方法的不同将涂层微调为多种隧道中，观察并记录鸽子在想要飞出集装箱时在透明近似无色的颜色，并与镀膜膜层形成新的干两块玻璃上的碰撞次数，并以此推断鸽子对于这涉颜色，以此保证Low-E玻璃在保有原有绿色、两种玻璃的选择倾向。环保的光学数据的同时，能够应用出新的图案和经过试验得出结论：鸽子在防鸟撞6mm超白颜色。新的图案、颜色也可以更好地表达设计理玻璃上发生碰撞的次数远远低于在普通6mm超白念、建筑文化和内涵，具有一定的市场需求。玻璃上发生碰撞的次数，根据本方法制得的防鸟撞在玻璃上粘贴、印刷的防鸟撞贴纸或防鸟撞6mm超白玻璃达到此次设计的防鸟撞性能标准。图案都是有颜色的，这会导致在接受太阳照射时这一部分会比无色透明的玻璃加热得更快，从而4　结语出现热张力带来玻璃上微小的热裂纹，降低玻璃采用物理镀膜工艺制作的鸟类可识别的波段的强度。而对UV吸收/反射防鸟撞玻璃是完全无膜系工艺复杂、稳定性差、实现量产的难度较色透明的，并不存在加热不匀的可能性，在未来61

6全国性建材科技期刊——《玻璃》　2023年　第2期　总第377期对UV吸收/反射防鸟撞玻璃或许会成为解决热裂［4］IncGT.Birddeterrentglasscoatings[J].US,2016.［5］德国从蜘蛛网获灵感发明防鸟撞玻璃[J].21世纪建筑材料,问题的有效方法，具有很高的投资价值。2010（5）:68.对UV吸收/反射防鸟撞玻璃既能满足防鸟撞［6］史丹阳,廖书跃,朱磊,等.鸟撞建筑现象概述及系统性调需求，又能提供审美价值，消除了建筑与保护鸟查案例分析[J].生物多样性,2022,30（3）:158-177.类之间的冲突，且能顺应国际环境发展、满足社［7］中国南玻集团工程玻璃事业部.建筑玻璃加工技术安全玻璃加工技术[M].华南理工大学出版社,2010.会对于保护野生动物的美好期望。［8］Daniel,Klem,Jr,etal.ArchitecturalandLandscapeRiskFactorsAssociatedwithBirdglassCollisionsinanUrbanEnvironment[J].参考文献TheWilsonJournalofOrnithology,2009,121（1）:126-134.［1］ChadL.Seewagen.AREVIEWOFEXPERIMENTALMETHODS［9］蒋爱伍,周放,韦振海,等.广西大苗山“打鸟坳”趋光性USEDTOTESTTHEEFFECTIVENESSOFBIRD-DETERRING鸟类调查[J].动物学杂志,2006（06）:127-131.GLASS［EB/OL］.AmericanBirdConservancy.［10］刘辉,徐艳春.城市建筑物外玻璃幕墙引起的鸟类撞击研［2］MINAMI.鸟类防撞保护玻璃[J].设计,2010（12）:32.究[J].野生动物学报,2014,35（2）:216-219.［3］The-Powdermill-test-tunnel［EB/OL］.AmericanBirdConservancy.（上接第50页）参考文献［6］SeidelA,EckelT,WittmannD,etal,Flame-resistantpolycar-［1］雷祖碧,马玫,胡行俊,等.高阻燃透明PC材料bonatemouldingcompounds:DE,WO2004013229[P],2004-02-12.性能的研究[J].塑料助剂,2010（01）:39-40+55.［7］唐荣芝,何航,马雅琳,等.聚碳酸酯用阻燃剂研究进展[J].［2］黄承辉,姚一新,杨俊杰,等.聚碳酸酯薄层阻四川化工,2019,22（4）:14-17.燃配方及性能[J].工程塑料应用,2020,48（11）:［8］ZhangWenchao,LiXiangmei,GuoXiaoyan,etal.Mechanical25-28.andthermalpropertiesandflameretardancyofphosphorus-［3］GUXY,SUNWX,GUOJ.Fabricationofhydrotalcitecontainingpolyhedraloligomericsilsesquioxane（DOPO-containingN/P/SanditsternarysynergisticefficiencyonPOSS）/polycarbonatecomposites[J].PolymerDegradationthermostabilityandfireresistanceofethylenevinylacetateandStability,2010,95（12）:2541-2546.（EVA）[J].JournalofvinylandAdditiveTechnology,［9］朱亚明,刘述梅,傅轶,等.有机硅与磺酸钾复配阻燃聚碳2019,25（3）:255-261.酸酯的Py-GCMS分析[J].塑料工业,2010,38（7）:54-56,［4］刘丹丹,郭庆时.透明PC用阻燃剂的研究与应用进展[J].74.工程塑料应用,2008,36（9）:82-84.［10］尹青,董旭,潘肇琦,等.阻燃剂对聚碳酸酯透明性能的影［5］申欣,李伟,王凤英,等.环保型阻燃PC材料的研制[J].工响[J].功能高分子学报,2013,26（1）:93-98.程塑料应用,2006（10）:7-10.62