Чому деякі U-подібні скла змінюють колір після впливу сонячного світла?

Будучи дуже поширеним матеріалом для оздоблення будівель, U-подібне скло, як показано на малюнку 1, повинно не тільки відповідати різноманітним функціям, необхідним для архітектурного проектування, але також мати гарну стабільність і довговічність, а також може протистояти вітру та сонцю цілий рік. Помітних змін не буде.

Так чому U-подібне скло змінює колір? Щоб отримати точну відповідь, ми протестували декілька видів П-подібного скла. Перш ніж тестувати, нам спочатку потрібно прояснити такі поняття:

1. Основні поняття
1. Причини, чому предмети виглядають кольоровими
Об’єкти в природі можна розділити на дві категорії: світяться та несвітяться залежно від того, чи можуть вони випромінювати світло. Несвітні об'єкти поділяються на прозорі і непрозорі. Колір непрозорого тіла визначається відтінком, який воно відбиває; колір прозорого тіла визначається відтінком, який він передає. П-подібне скло являє собою прозорий корпус. Якщо ми бачимо шматок U-подібного скла зеленим, це тому, що воно поглинає червоне та синє світло, і, нарешті, зелене світло проникає в наші очні яблука.

Найпоширенішим джерелом світла в повсякденному житті є сонце. Як ми всі знаємо, сонячний спектр ділиться на дві частини: видиме світло та невидиме світло. Довжина хвилі видимого світла становить 380-780 нм, як показано на малюнку 6, після розсіювання воно поділяється на сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, синій, синій і фіолетовий; Невидиме світло поділяється на два типи, і довжина хвилі, яка перевищує червоне світло, називається інфрачервоним променем, а довжина хвилі якого коротша за фіолетове світло, називається ультрафіолетовим. Наші очі бачать лише видиме світло.

Як згадувалося раніше, колір U-скла залежить від кольору видимого світла, яке пропускає U-скло. Отже, що визначає колір видимого світла, яке пропускає U-скло? Це також починається зі складу U скла. Окуляри з різними компонентами мають різні кольори, наприклад звичайне скло та ультрапрозоре скло на малюнку 7.

2. Склад і причини старіння U скла
У промисловому виробництві основний сировинний пісок U скла містить певну кількість елемента заліза, і іони двовалентного заліза (Fe2 плюс) поглинають видиме світло в синій і червоній смугах, пропускаючи більше зеленого світла, що спричинить це Отримане U-скло зеленувате. Щоб компенсувати вплив високого вмісту заліза на скло, деякі виробники додають до сировини рідкоземельні окислювачі (діоксид церію), але це зробить скло жовтуватим. Для того, щоб синтезувати жовто-зелений колір, принесений рідкісноземельними елементами, необхідно додати такі сполуки, як селен, рубідій або марганець, які можуть утворювати фіолетовий або фіолетово-червоний колір у склі U, що лише доповнює жовтий тон [1]. Після цих налаштувань скло більше не є ідеальною «безбарвною лінзою», а має «білий туманний колір». Незважаючи на те, що U-скло, виготовлене таким чином, уже не має зеленуватого відтінку, воно значно знижує пропускну здатність U-скла, роблячи U-скло більше не прозорим, а білим. Більш серйозна проблема полягає в тому, що рідкоземельний окислювач буде піддаватися впливу ультрафіолетових променів сонця. Під впливом сонячних променів, якщо воно використовується як зовнішня стіна або зовнішня стіна, U-скло змінить колір протягом 1-2 років і втратить свій початковий блиск. Через різний ступінь сонячного світла на скляній навісній стіні будівлі різниця кольорів тієї самої навісної стіни з’явиться через кілька років впливу.

«Соляризація — це фізичне явище, яке означає, що коли матеріал опромінюється електромагнітними хвилями високої енергії, колір змінюється. Звичайні електромагнітні хвилі високої енергії включають ультрафіолетові промені та рентгенівські промені, а звичайні матеріали, які піддаються соляризації, включають скло. і пластик». – Вікіпедія

3. Чому флоат-скло не змінює колір?
Оскільки в більшості будівельних навісних стін використовується просте біле флоат-скло, немає необхідності додавати окислювачі до скляної сировини, тому валентність окислювачів під дією ультрафіолетових променів не змінюється. Ультрапрозоре флоат-скло в основному виробляється великими виробниками флоат-скла, і в нього не додаються дешеві окислювачі чи відбілювачі, тому зміна кольору після витримки буває рідко. Щоб заощадити витрати на сировину, деякі виробники U-подібного скла додають дешеві відбілювачі для скла, і зміна кольору скла неминуча.

2. Тест на старіння скла
Щоб додатково перевірити проблему зміни кольору скла, ми протестували U-подібне скло на ринку. У цьому експерименті є два ключових моменти в експерименті зі старіння U скла. Один з них полягає в тому, щоб реалізувати ефект впливу за допомогою випробувальної коробки на стійкість до ультрафіолетових погодних умов і зістарити зразки U-скла від різних виробників. Пізніше було виміряно пропускання видимого світла різних довжин хвиль на кожному шматку U скла.

Ми використовували три види зразків U скла. Окрім U-скла, виробленого Appleton (позначеного як ASG), ми також порівняли два U-скла, вироблені іншими виробниками U-скла на ринку, позначені A та B відповідно. Ми розрізали U-скло трьох виробників на дві невеликі частини, одну частину було належним чином збережено як стандартний зразок, а іншу частину було поміщено в коробку для тестування на стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Після певного періоду прискореного старіння пропускання світла було виміряно фотометром, і, нарешті, отримано. Це може відображати ступінь старіння та знебарвлення U скла.

1. Камера для випробувань на УФ-вивітрювання
У цьому експерименті використовується камера для випробувань ультрафіолетового вивітрювання з лампою типу 313, як показано на малюнку 9, оснащена 2 ультрафіолетовими лампами UVB-313. Короткохвильове ультрафіолетове світло, що випромінюється лампами UVB-313, є сильнішим за сонячні ультрафіолетові промені, які зазвичай опромінюють земну поверхню. Таким чином можна максимально прискорити старіння матеріалу. Кількість ультрафіолетового опромінення кожні 24 години дорівнює кількості ультрафіолетового опромінення зовнішнього середовища протягом 3 місяців. За аналогією ми опромінювали скло протягом 480 годин і 960 годин відповідно, щоб імітувати 5 років і статус старіння U-скла через 10 років.

2. Спектрофотометр Shimadzu UV-Vis-NIR SolidSpec-3700/3700DUV
У цьому експерименті використовувався спектрофотометр Shimadzu UV-Vis-NIR SolidSpec-3700/3700DUV, як показано на малюнку 5. Shimadzu, як найважливіший у світі виробник спектроскопічних приладів, розробив спектрофотометр UV-Vis-IR SolidSpec{ {7}}/3700DUV з дуже широким діапазоном тестування, а SolidSpec-3700/3700DUV використовує інтегруючу сферу як блок виявлення та об’єднує 3 детектування. Прилад знаходиться на інтегровій сфері, що значно підвищує точність вимірювання.

3. Обробка експериментальних даних
Після 960-годинного тесту на старіння, як описано вище, ми можемо намалювати таку криву світлопроникності. Синя крива позначає U-подібне скло, вироблене компанією ASG, а жовта та сіра криві — U-подібне скло, вироблене двома виробниками U-скла A та B.

ASG має найкращу загальну світлопроникність, за нею йде A, а B є найгіршим. У той же час неважко помітити, що світлопроникність червоної смуги скла B значно нижча, ніж синьо-зеленої смуги, тому це скло буде виглядати явно синьо-зеленим.

Після п’яти років ультрафіолетового випромінювання загальна пропускна здатність ASG залишається найкращою, а зміна кольору також невелика. Однак U-скло A і B показує, що пропускна здатність видимого світла в смузі біля фіолетового суттєво падає, що призведе до знебарвлення U-скла, показуючи тьмяний жовто-коричневий колір.

Через десять років зміни стали більш очевидними. Коефіцієнт пропускання видимого світла поблизу ультрафіолетової довжини хвилі навіть випадає з діаграми, коли воно проходить крізь U-скло A. Таким чином, зміна кольору U-скла неминуче буде більш очевидною.

Ми могли б з таким же успіхом провести порівняння даних, обчислити різницю в падінні світлопроникності кожного шматка скла після тесту на старіння, а потім намалювати це у вигляді піктограми, щоб ми могли інтуїтивно побачити, який коефіцієнт світлопроникності кожного шматка скла скло змінилося порівняно з оригіналом після витримки Різновид.

Після десяти років витримки зміни коефіцієнта пропускання трьох U-склів, наведених у таблиці 5, подібні до тих, що наведені в таблиці 4, ASG все ще має найменшу зміну, а A все ще має найбільшу зміну. Ви можете намалювати кореляційну криву А в таблиці, як показано в Таблиці 6. Можна побачити, що пропускна здатність світла U-скла, позначеного номером А, значно впала після 5 років впливу, особливо пропускна здатність світла в смузі біля фіолетове видиме світло має обрив. Таким чином, зміна кольору U-скла неминуче буде дуже очевидною.

3. Експериментальне резюме
Підводячи підсумок, неважко зрозуміти, що основною відмінністю між U-склом, виробленим різними виробниками, є пропускна здатність світла, коли вони виходять із заводу. Якісне U-скло має високу світлопроникність і кришталево чисте, тоді як неякісне U-скло виглядає так, ніби воно вкрите шаром білого туману, а прозорість не ідеальна. Однак після багатьох років впливу сонячного світла пропускна здатність світла зміниться різною мірою. Чим більше значення зміни, тим очевидніша зміна кольору скла. Є правильна оцінка стану скла через багато років.