Miks mõned U-kujulised klaasid muudavad värvi pärast päikesevalgust?

Väga levinud ehitusviimistlusmaterjalina ei peaks U-kujuline klaas, nagu näidatud joonisel 1, täitma mitte ainult erinevaid arhitektuurse projekteerimisel nõutavaid funktsioone, vaid olema ka hea stabiilsuse ja vastupidavusega ning taluma tuult ja päikest aastaringselt. Märkimisväärset muutust ei toimu.

Miks siis U-kujuline klaas värvi muudab? Täpse vastuse saamiseks katsetasime mitut tüüpi U-kujulisi klaase. Enne testimist peame kõigepealt selgitama järgmisi mõisteid:

1. Põhimõisted
1. Põhjused, miks objektid paistavad värvilistena
Looduses olevad objektid võib jagada kahte kategooriasse: helendavad objektid ja mittehelendavad objektid vastavalt sellele, kas nad suudavad valgust kiirata. Mittehelendavad objektid jagunevad läbipaistvateks ja läbipaistmatuteks objektideks. Läbipaistmatu keha värvuse määrab varju, mida see peegeldab; läbipaistva keha värvuse määrab varju, mida see edastab. U-kujuline klaas on läbipaistev korpus. Kui me näeme U-kujulist klaasitükki rohelisena, on põhjuseks see, et see neelab punast ja sinist valgust ning lõpuks siseneb roheline tuli meie silmamunadesse.

Kõige tavalisem valgusallikas igapäevaelus on päike. Nagu me kõik teame, jaguneb päikesespekter kaheks osaks, nähtavaks valguseks ja nähtamatuks valguseks. Nähtava valguse lainepikkus on 380-780nm, nagu on näidatud joonisel 6, pärast hajumist jaguneb see seitsmeks värviks: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, sinine ja lilla; nähtamatu valgus jaguneb kahte tüüpi ja punasest suuremat lainepikkust nimetatakse infrapunakiirteks, mille lainepikkus on lühem kui violetse valguse, nimetatakse ultraviolettkiirteks. Meie silmad näevad ainult nähtavat valgust.

Nagu varem mainitud, sõltub U-klaasi värv U-klaasi poolt läbiva nähtava valguse värvist. Niisiis, mis määrab U-klaasi kaudu edastatava nähtava valguse värvi? See algab ka U-klaasi koostisest. Erinevate komponentidega klaasid on erinevat värvi, näiteks tavaline klaas ja üliselge klaas joonisel 7.

2. U-klaasi koostis ja vananemise põhjused
Tööstuslikus tootmises sisaldab U-klaasi põhitooraine liiv teatud koguses rauaelementi ja raua ioonid (Fe2 pluss) neelavad nähtavat valgust sinistes ja punastes ribades, võimaldades läbi rohkem rohelist valgust, mis põhjustab selle. Toodetud U-klaas on rohekas. Et kompenseerida suure rauasisalduse mõju klaasile, lisavad mõned tootjad toorainele haruldasi muldmetallide oksüdeerijaid (tseeriumdioksiid), kuid see muudab klaasi kollakaks. Haruldaste muldmetallide toodud kollakasrohelise värvuse sünteesimiseks tuleb lisada selliseid ühendeid nagu seleen, rubiidium või mangaan, mis võivad U-klaasis tekitada lillat või lillakaspunast, mis just täiendab kollast tooni [1]. Pärast neid reguleerimisi ei ole klaas enam ideaalne "värvitu lääts", vaid annab "valge uduvärvi". Kuigi sel viisil toodetud U-klaas ei ole enam rohekas, vähendab see oluliselt U-klaasi valguse läbilaskvust, muutes U-klaasi mitte enam läbipaistvaks, vaid valgeks. Tõsisem probleem on see, et haruldaste muldmetallide oksüdeerija puutub kokku päikese ultraviolettkiirgusega. Päikese käes, kui seda kasutatakse ehitusklaasist kardina- või välisseinana, muudab U-klaas värvi 1–2 aasta jooksul ja kaotab oma esialgse läike. Hoone klaaskardinseina erineva päikesevalguse astme tõttu ilmneb sama kardina seina värvierinevus pärast mitmeaastast eksponeerimist.

"Solariseerumine on füüsikaline nähtus, mis tähendab, et kui materjali kiiritatakse suure energiaga elektromagnetlainetega, muutub selle värvus. Levinud suure energiaga elektromagnetlainete hulka kuuluvad ultraviolettkiired ja röntgenikiirgus ning levinumad materjalid, mis läbivad päikesekiirgust, on klaas ja plastik." - Vikipeedia

3. Miks floatklaas ei muuda värvi?
Kuna enamikus hoone kardinatest kasutatakse tavalist valget floatklaasi, ei ole klaasi toorainele vaja oksüdeerijaid lisada, mistõttu ei muutu ultraviolettkiirte toimel oksüdeerijate valents. Üliselget floatklaasi toodavad põhimõtteliselt suured floatklaasitootjad ning sinna ei lisata odavaid oksüdeerijaid ega pleegitusaineid, mistõttu on harva pärast kokkupuudet värvimuutus. Toorainekulude kokkuhoiu eesmärgil lisavad mõned U-kujulise klaasitootjad odavaid klaasivalgendusaineid ning klaasi värvimuutus on vältimatu.

2. U-klaasi vananemise test
Klaasi värvimuutuse probleemi täiendavaks kontrollimiseks testisime turul olevat U-kujulist klaasi. Selles katses on U-klaasi vananemiskatses kaks põhipunkti. Üks on kokkupuuteefekti realiseerimine UV-ilmastikukindluse testkasti kaudu ja erinevate tootjate U-klaasi näidiste vanandamine. Hiljem mõõdeti iga U-klaasitüki erineva lainepikkusega nähtava valguse läbilaskvust.

Kasutasime kolme tüüpi U-klaasi näidiseid. Lisaks Appletoni toodetud U-klaasile (tähisega ASG) võrdlesime ka kahte turul olevate teiste U-klaasitootjate toodetud U-klaasi, mis on tähistatud vastavalt A ja B-ga. Lõikasime kolme tootja U-klaasi kaheks väikeseks tükiks, üks tükk oli korralikult standardproovina säilinud ja teine ​​tükk pandi UV-ilmastikukindluse katsekasti. Pärast teatud kiirendatud vananemisperioodi mõõdeti valguse läbilaskvust fotomeetriga ja lõpuks saadi. See võib peegeldada U-klaasi vananemisastet ja värvimuutust.

1. UV ilmastikukatse kamber
Selles katses kasutatakse 313 lambi tüüpi UV-ilmastiku katsekambrit, nagu on näidatud joonisel 9, mis on varustatud 2 UVB-313 ultraviolettlambiga. UVB-313-lampide kiirgav lühilaineline ultraviolettvalgus on tugevam kui päikese ultraviolettkiired, mis tavaliselt kiiritavad maapinda. Nii saab materjali vananemist kõige suuremal määral kiirendada. Iga 24 tunni järel kiiritatud ultraviolettkiirguse hulk võrdub 3 kuu jooksul väliskeskkonnas kiiritatud ultraviolettvalguse kogusega. Analoogia põhjal kiiritasime klaasi vastavalt 480 tundi ja 960 tundi, et simuleerida 5 aastat ja U-klaasi vananemisstaatust 10 aasta pärast.

2. Shimadzu UV-Vis-NIR spektrofotomeeter SolidSpec-3700/3700DUV
Selles katses kasutati Shimadzu UV-Vis-NIR spektrofotomeetrit SolidSpec-3700/3700DUV, nagu on näidatud joonisel 5. Shimadzu kui maailma kõige olulisem spektroskoopiliste instrumentide tootja töötas välja UV-Vis-IR spektrofotomeetri SolidSpec{ {7}}/3700DUV väga laia testimisvahemikuga ja SolidSpec-3700/3700DUV kasutab tuvastusüksusena integreerivat sfääri ja integreerib 3 tuvastamise Instrument on integreerival sfääril, mis suurendab oluliselt mõõtmise täpsust.

3. Eksperimentaalne andmetöötlus
Pärast ülalkirjeldatud 960-tunnise vananemise testi sooritamist saame joonistada järgmise valguse läbilaskvuse kõvera. Sinine kõver on ASG toodetud U-klaas ning kollane ja hall kõver on kahe U-klaasi tootja A ja B toodetud U-klaas.

ASG-l on parim üldine valguse läbilaskvus, millele järgneb A ja B on halvim. Samas pole raske märgata, et B-klaasi punase riba valgusläbivus on oluliselt madalam kui sinakasrohelise riba oma, nii et see klaas näeb ilmselgelt sinakasroheline välja.

Pärast viit aastat ultraviolettkiirgust on ASG üldine valgusläbivus endiselt parim ja ka värvimuutus on väike. Kuid A ja B U-klaas näitab, et nähtava valguse läbilaskvus ribal lilla lähedal langeb märkimisväärselt, mis põhjustab U-klaasi värvi muutmist, mis näitab tuhmi kollakaspruuni värvi.

Kümme aastat hiljem on muutus ilmsem. Nähtava valguse valguse läbilaskvus ultraviolettlainepikkuse lähedal langeb isegi graafikust välja, kui see läbib A U-klaasi. Nii on U-klaasi värvimuutus paratamatult ilmsem.

Sama hästi võiksime võrrelda andmeid, arvutada iga klaasitüki valguse läbilaskvuse languse erinevuse pärast vananemiskatset ja seejärel joonistada selle ikooniks, et saaksime intuitiivselt näha, kui suur on iga klaasitüki valguse läbilaskvus. klaas on pärast vananemist originaaliga võrreldes muutunud Variety.

Pärast kümmet aastat vananemist on tabelis 5 näidatud kolme U-klaasi läbilaskvuse muutused sarnased tabelis 4 olevatele, ASG-l on endiselt kõige väiksem muutus ja A-l on endiselt suurim muutus. Võib-olla soovite joonistada tabelisse A korrelatsioonikõvera, nagu on näidatud tabelis 6. On näha, et numbriga A tähistatud U-klaasi valguse läbilaskvus on pärast 5-aastast eksponeerimist oluliselt langenud, eriti valguse läbilaskvus piirkonna lähedal. purpursel nähtaval valgusel on kalju Sel moel on U-klaasi värvimuutus paratamatult väga ilmne.

3. Eksperimentaalne kokkuvõte
Kokkuvõtteks ei ole raske leida, et erinevate tootjate toodetud U-klaaside peamine erinevus on valguse läbilaskvus tehasest väljumisel. Kvaliteetsel U-klaasil on kõrge valguse läbilaskvus ja see on kristallselge, samas kui halva kvaliteediga U-klaas näeb välja nagu See on kaetud valge udukihiga ja läbipaistvus pole ideaalne. Kuid pärast aastatepikkust päikesevalgust muutub valguse läbilaskvus erineval määral. Mida suurem on muutuse väärtus, seda ilmsem on klaasi värvimuutus. Klaasi seisukorrale antakse korralik hinnang paljude aastate pärast.