Защо някои U-образни стъкла променят цвета си след излагане на слънчева светлина?
Като много често срещан строителен декоративен материал, U-образното стъкло, както е показано на фигура 1, трябва не само да отговаря на различните функции, необходими в архитектурния дизайн, но също така да има добра стабилност и издръжливост и да издържа на вятър и слънце през цялата година. Няма да има забележима промяна.
Така че защо U-образното стъкло променя цвета си? За да получим точен отговор, тествахме няколко вида U-образно стъкло. Преди да тестваме, първо трябва да изясним следните понятия:
1. Основни понятия
1. Причини, поради които обектите изглеждат оцветени
Обектите в природата могат да бъдат разделени на две категории: светещи обекти и несветещи обекти според това дали могат да излъчват светлина. Несветещите обекти се делят на прозрачни и непрозрачни. Цветът на непрозрачното тяло се определя от сянката, която отразява; цветът на прозрачното тяло се определя от нюанса, който предава. U-образното стъкло е прозрачно тяло. Ако видим парче U-образно стъкло да изглежда зелено, това е защото то абсорбира червена и синя светлина и накрая зелената светлина навлиза в очните ни ябълки.
Най-често срещаният източник на светлина в ежедневието е слънцето. Както всички знаем, слънчевият спектър е разделен на две части, видима светлина и невидима светлина. Дължината на вълната на видимата светлина е 380-780nm, както е показано на фигура 6, след разсейване тя се разделя на седем цвята: червен, оранжев, жълт, зелен, син, син и лилав; невидимата светлина се разделя на два вида и дължината на вълната, по-голяма от червената светлина, се нарича инфрачервени лъчи, които имат дължина на вълната, по-къса от виолетовата светлина, се наричат ултравиолетови лъчи. Очите ни виждат само видима светлина.
Както бе споменато по-рано, цветът на U-стъклото зависи от цвета на видимата светлина, предавана от U-стъклото. И така, какво определя цвета на видимата светлина, предавана от U стъкло? Започва и със състава на U стъкло. Очилата с различни компоненти имат различни цветове, като обикновено стъкло и ултрапрозрачно стъкло на фигура 7.
2. Състав и причини за стареене на U стъкло
В промишленото производство основната суровина пясък от U стъкло съдържа определено количество железен елемент, а железните йони (Fe2 плюс) ще абсорбират видимата светлина в сините и червените ленти, позволявайки преминаването на повече зелена светлина, което ще причини това Произведеното U стъкло е зеленикаво. За да компенсират въздействието на високото съдържание на желязо върху стъклото, някои производители ще добавят редкоземни окислители (цериев диоксид) към суровините, но това ще направи стъклото да изглежда жълтеникаво. За да се синтезира жълто-зеленият цвят, донесен от редкоземните елементи, трябва да се добавят съединения като селен, рубидий или манган, които могат да произведат лилаво или лилаво-червено в U стъкло, което просто допълва жълтия тон [1]. След тези корекции стъклото вече не е идеалната „безцветна леща“, а представлява „цвят на бяла мъгла“. Въпреки че U-стъклото, произведено по този начин, вече не е зеленикаво, то значително намалява пропускливостта на светлината на U-стъклото, правейки U-стъклото вече не прозрачно, а бяло. По-сериозният проблем е, че редкоземният оксидант ще бъде изложен на ултравиолетовите лъчи на слънцето. Под действието на излагане на слънце, ако се използва като окачена фасада или външна стена, U стъклото ще промени цвета си в рамките на 1 до 2 години и ще загуби първоначалния си блясък. Поради различните степени на слънчева светлина върху стъклената окачена стена на сградата, разликата в цвета на същата окачена завеса ще се появи след няколко години на излагане.
"Соларизацията е физическо явление, което означава, че когато материалът се облъчва от високоенергийни електромагнитни вълни, цветът ще се промени. Общите високоенергийни електромагнитни вълни включват ултравиолетови лъчи и рентгенови лъчи, а обикновените материали, които ще бъдат подложени на соларизация, включват стъкло и пластмаса." - Уикипедия
3. Защо флоатното стъкло не променя цвета си?
Тъй като повечето от фасадите на сградите използват обикновено бяло флоатно стъкло, не е необходимо да се добавят окислители към стъклените суровини, така че няма промяна във валентността на оксидантите под действието на ултравиолетовите лъчи. Ултрапрозрачното флоатно стъкло се произвежда основно от големи производители на флоатно стъкло и не се добавят евтини оксиданти или избелители, така че рядко се променя цвета след излагане. За да спестят разходи за суровини, някои производители на U-образно стъкло добавят евтини избелващи агенти за стъкло и обезцветяването на стъклото е неизбежно.
2. Тест за стареене на U стъкло
За да проверим допълнително проблема с обезцветяването на стъклото, тествахме U-образното стъкло на пазара. Има два ключови момента в експеримента за стареене на U стъкло в този експеримент. Единият е да се реализира ефектът на експозиция чрез тестовата кутия за устойчивост на UV атмосферни влияния и да се състарят пробите U стъкло от различни производители. По-късно беше измерена пропускливостта на видима светлина с различни дължини на вълната върху всяко парче U стъкло.
Използвахме три вида проби от U стъкло. В допълнение към U стъклото, произведено от Appleton (маркирано като ASG), сравнихме и две U стъкло, произведени от други производители на U стъкло на пазара, обозначени съответно като A и B. Ние нарязахме U стъклото на тримата производители на две малки парчета, едното парче беше правилно запазено като стандартна проба, а другото парче беше поставено в кутия за изпитване на UV устойчивост на атмосферни влияния. След определен период на ускорено стареене пропускливостта на светлината се измерва с фотометър и накрая се получава. Може да отразява степента на стареене и обезцветяване на U стъкло.
1. Камера за изпитване на UV атмосферни влияния
Този експеримент използва камера за изпитване на UV атмосферни влияния от тип лампа 313, както е показано на Фигура 9, оборудвана с 2 UVB-313 ултравиолетови лампи. Късовълновата ултравиолетова светлина, излъчвана от UVB-313 лампите, е по-силна от слънчевите ултравиолетови лъчи, които обикновено облъчват земната повърхност. По този начин може да се ускори в най-голяма степен стареенето на материала. Количеството ултравиолетова светлина, облъчена на всеки 24 часа, е равно на количеството ултравиолетова светлина, облъчена във външна среда за 3 месеца. По аналогия облъчихме стъклото съответно за 480 часа и 960 часа, за да симулираме 5 години и статус на стареене на U-стъкло след 10 години.
2. Shimadzu UV-Vis-NIR спектрофотометър SolidSpec-3700/3700DUV
В този експеримент беше използван спектрофотометър Shimadzu UV-Vis-NIR SolidSpec-3700/3700DUV, както е показано на Фигура 5. Shimadzu, като най-важният световен производител на спектроскопски инструменти, разработи UV-Vis-IR спектрофотометър SolidSpec{ {7}}/3700DUV с много широк обхват на тестване, а SolidSpec-3700/3700DUV използва интегрираща сфера като блок за откриване и интегрира 3 откривания. Инструментът е върху интегриращата сфера, което значително подобрява точността на измерване.
3. Обработка на експериментални данни
След като извършим 960-часовия тест за стареене, както е описано по-горе, можем да начертаем следната крива на пропускливост на светлина. Синята крива е U-стъклото, произведено от ASG, а жълтите и сивите криви са U-стъклото, произведено от двама производители на U-стъкло A и B.
ASG има най-добра цялостна пропускливост на светлина, следвана от A, а B е най-лошата. В същото време не е трудно да се види, че пропускливостта на светлината на червената лента на B стъкло е значително по-ниска от тази на синьо-зелената лента, така че това стъкло ще изглежда очевидно синьо-зелено.
След пет години ултравиолетово лъчение общата пропускливост на светлина на ASG все още е най-добрата и промяната на цвета също е малка. Обаче U-стъклото на A и B показва, че пропускливостта на видимата светлина в лентата близо до лилавото спада значително, което ще доведе до обезцветяване на U-стъклото, което показва матов жълто-кафяв цвят.
Десет години по-късно промяната е по-очевидна. Светлинната пропускливост на видимата светлина в близост до ултравиолетовата дължина на вълната дори отпада от диаграмата, когато преминава през U стъклото на A. По този начин промяната на цвета на U стъклото неизбежно ще бъде по-очевидна.
Можем също така да направим сравнение на данни, да изчислим разликата в спада на пропускливостта на светлина на всяко парче стъкло след теста за стареене и след това да го начертаем в икона, така че да можем интуитивно да видим колко е пропускливостта на светлина на всяко парче стъклото се е променило в сравнение с оригинала след стареене Разнообразие.
След десет години стареене промените в пропускливостта на трите U стъкла, показани в таблица 5, са подобни на тези в таблица 4, ASG все още има най-малката промяна, а A все още има най-голямата промяна. Може да пожелаете да начертаете корелационната крива А в таблица, както е показано в Таблица 6. Може да се види, че пропускливостта на светлината на U стъклото, номерирано с А, е спаднала значително след 5 години излагане, особено пропускливостта на светлината в лентата близо до лилавата видима светлина има скала. По този начин обезцветяването на U стъклото неизбежно ще бъде много очевидно.
3. Експериментално обобщение
За да обобщим, не е трудно да се установи, че основната разлика между U-стъклата, произведени от различни производители, е пропускливостта на светлина, когато те напуснат фабриката. Доброкачественото U-стъкло има висока пропускливост на светлина и е кристално чисто, докато U-стъклото с лошо качество изглежда така, сякаш е покрито със слой бяла мъгла и прозрачността не е идеална. Въпреки това, след години на излагане на слънчева светлина, пропускливостта на светлината ще се промени в различна степен. Колкото по-голяма е стойността на промяната, толкова по-очевидна е промяната на цвета на стъклото. Има правилна оценка на състоянието на стъклото след много години.
