Bazı U şeklindeki camlar güneş ışığına maruz kaldıktan sonra neden renk değiştirir?

Şekil 1'de gösterildiği gibi, çok yaygın bir bina dekorasyon malzemesi olan U-şekilli cam, yalnızca mimari tasarımda gerekli olan çeşitli işlevleri yerine getirmemeli, aynı zamanda iyi bir stabiliteye ve dayanıklılığa sahip olmalı ve tüm yıl boyunca rüzgara ve güneşe dayanabilmelidir. Gözle görülür bir değişiklik olmayacaktır.

Peki U şeklindeki cam neden renk değiştirir? Doğru bir cevap alabilmek için birkaç çeşit U-biçimli camı test ettik. Test etmeden önce, öncelikle aşağıdaki kavramları açıklığa kavuşturmamız gerekir:

1. Temel kavramlar
1. Nesnelerin renkli görünmesinin nedenleri
Doğadaki cisimler, ışık yayabilmelerine göre ışık saçan cisimler ve ışık saçmayan cisimler olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. Işıksız cisimler saydam ve opak cisimler olarak ikiye ayrılır. Opak bir cismin rengi, yansıttığı gölgeye göre belirlenir; şeffaf bir cismin rengi, ilettiği gölge tarafından belirlenir. U şeklindeki cam şeffaf bir gövdedir. U şeklinde bir cam parçasının yeşil göründüğünü görürsek, bunun nedeni camın kırmızı ve mavi ışığı emmesi ve sonunda yeşil ışığın gözbebeklerimize girmesidir.

Günlük yaşamda en yaygın ışık kaynağı güneştir. Hepimizin bildiği gibi, güneş spektrumu görünür ışık ve görünmez ışık olmak üzere iki kısma ayrılır. Görünür ışığın dalga boyu 380-780nm'dir, Şekil 6'da gösterildiği gibi saçılmadan sonra yedi renge ayrılır: kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, mavi ve mor; Görünmez ışık iki türe ayrılır ve dalga boyu kırmızı ışıktan büyük olan kızılötesi ışınlar, mor ışıktan daha kısa dalga boylarına sahip olan ışınlar ise ultraviyole ışınlar olarak adlandırılır. Gözümüz sadece görünür ışığı görebilir.

Daha önce bahsedildiği gibi, bir U-camın rengi, U-cam tarafından iletilen görünür ışığın rengine bağlıdır. Peki, U cam tarafından iletilen görünür ışığın rengini ne belirler? Aynı zamanda U camının bileşimi ile başlar. Farklı bileşenlere sahip camlar, Şekil 7'deki sıradan cam ve ultra şeffaf cam gibi farklı renklere sahiptir.

2. U camın bileşimi ve eskime nedenleri
Endüstriyel üretimde, U camın ana hammaddesi olan kum, belirli bir miktarda demir elementi içerir ve demir iyonları (Fe2 plus ) mavi ve kırmızı bantlardaki görünür ışığı emerek daha fazla yeşil ışığın geçmesine izin verir ve bu da buna neden olur. Üretilen U cam yeşilimsi renktedir. Yüksek demir içeriğinin cam üzerindeki etkisini telafi etmek için, bazı üreticiler ham maddelere nadir toprak oksitleyiciler (seryum dioksit) ekler, ancak bu camın sarımsı görünmesine neden olur. Nadir toprak elementlerinin getirdiği sarı-yeşil rengi sentezleyebilmek için U camında mor veya mor-kırmızı üretebilen selenyum, rubidyum veya manganez gibi bileşiklerin eklenmesi gerekir ki bu sadece sarı tonu tamamlar [1]. Bu ayarlamalardan sonra, cam artık ideal "renksiz mercek" değil, "beyaz sis rengi" sunar. Bu şekilde üretilen U cam artık yeşilimsi olmamakla birlikte U camın ışık geçirgenliğini büyük ölçüde azaltarak U camın artık şeffaf değil beyaz olmasını sağlar. Daha ciddi sorun, nadir toprak oksitleyicinin güneşin ultraviyole ışınlarına maruz kalmasıdır. Güneşe maruz kalma etkisi altında, bina camı giydirme cephe veya dış cephe olarak kullanılırsa, U cam 1 ila 2 yıl içinde renk değiştirir ve orijinal parlaklığını kaybeder. Binanın cam giydirme cephesindeki farklı derecelerde güneş ışığı nedeniyle, aynı giydirme cephenin renk farkı birkaç yıl maruz kaldıktan sonra ortaya çıkacaktır.

"Solarizasyon fiziksel bir olgudur, yani malzeme yüksek enerjili elektromanyetik dalgalarla ışınlandığında rengi değişir. Yaygın yüksek enerjili elektromanyetik dalgalar arasında ultraviyole ışınları ve X-ışınları bulunur ve solarizasyona uğrayacak yaygın malzemeler arasında cam bulunur. ve Plastik." - Vikipedi

3. Float cam neden renk değiştirmiyor?
Bina giydirme cephelerinin çoğunda düz beyaz düz cam kullanıldığı için, cam hammaddelerine oksidanların eklenmesi gerekli değildir, bu nedenle ultraviyole ışınlarının etkisi altında oksidanların değerinde bir değişiklik olmaz. Ultra şeffaf düz cam temel olarak büyük düz cam üreticileri tarafından üretilir ve ucuz oksidanlar veya ağartıcılar eklenmez, bu nedenle maruz kaldıktan sonra renk değiştirmesi nadirdir. Hammadde maliyetlerinden tasarruf etmek için bazı U-şekilli cam üreticileri ucuz cam ağartma maddeleri ekler ve camın solması kaçınılmazdır.

2. U cam yaşlanma testi
Camın renk atması sorununu daha fazla doğrulamak için piyasadaki U şeklindeki camı test ettik. Bu deneyde U cam yaşlandırma deneyinde iki kilit nokta vardır. Birincisi, maruz kalma etkisinin UV hava direnci test kutusu aracılığıyla gerçekleştirilmesi ve farklı üreticilerin U cam numunelerinin yaşlandırılmasıdır. Daha sonra, her bir U cam parçası üzerindeki farklı dalga boylarındaki görünür ışığın geçirgenliği ölçüldü.

Üç çeşit U cam örneği kullandık. Appleton tarafından üretilen (ASG olarak işaretlenen) U camına ek olarak, piyasadaki diğer U cam üreticileri tarafından üretilen sırasıyla A ve B olarak işaretlenen iki U camı da karşılaştırdık. Üç üreticinin U camını iki küçük parçaya ayırdık, bir parça standart bir numune olarak uygun şekilde korundu ve diğer parça bir UV hava direnci test kutusuna kondu. Belirli bir hızlandırılmış yaşlanma süresinden sonra, ışık geçirgenliği bir fotometre ile ölçüldü ve sonunda elde edildi. U camın yaşlanma ve renk değiştirme derecesini yansıtabilir.

1. UV ayrışma test odası
Bu deney, Şekil 9'da gösterildiği gibi, 2 UVB-313 ultraviyole lambasıyla donatılmış bir 313 lamba tipi UV ayrışma test odası kullanır. UVB-313 lambaları tarafından yayılan kısa dalga morötesi ışık, genellikle dünya yüzeyini ışınlayan güneş ultraviyole ışınlarından daha güçlüdür. Bu şekilde, malzemenin eskimesi büyük ölçüde hızlandırılabilir. 24 saatte bir ışınlanan ultraviyole ışık miktarı, dış ortamda 3 ay boyunca ışınlanan ultraviyole ışık miktarına eşittir. Benzer şekilde, 5 yıl ve U-camın 10 yıl sonraki Yaşlanma durumunu simüle etmek için camı sırasıyla 480 saat ve 960 saat ışınladık.

2. Shimadzu UV-Vis-NIR Spektrofotometre SolidSpec-3700/3700DUV
Bu deneyde, Şekil 5'te gösterildiği gibi Shimadzu UV-Vis-NIR Spektrofotometre SolidSpec-3700/3700DUV kullanıldı. Dünyanın en önemli spektroskopik alet üreticisi olan Shimadzu, UV-Vis-IR spektrofotometre SolidSpec{'i geliştirdi. Çok geniş bir test aralığına sahip {7}}/3700DUV ve SolidSpec-3700/3700DUV, algılama birimi olarak bir entegre küre kullanır ve 3 algılamayı entegre eder. Cihaz, ölçüm doğruluğunu büyük ölçüde artıran entegre küre üzerindedir.

3. Deneysel veri işleme
960-Saat eskitme testini yukarıda açıklandığı gibi yaptıktan sonra, aşağıdaki ışık geçirgenlik eğrisini çizebiliriz. Mavi eğri, ASG tarafından üretilen U-camdır ve sarı ve gri eğriler, iki U-cam üreticisi A ve B tarafından üretilen U-camdır.

ASG en iyi genel ışık geçirgenliğine sahiptir, ardından A gelir ve B en kötüsüdür. Aynı zamanda, B camının kırmızı bandının ışık geçirgenliğinin mavi-yeşil bandınkinden önemli ölçüde daha düşük olduğunu görmek zor değil, bu nedenle bu cam bariz bir şekilde mavi-yeşil görünecektir.

Beş yıllık ultraviyole radyasyondan sonra, ASG'nin genel ışık geçirgenliği hala en iyisidir ve renk değişimi de küçüktür. Bununla birlikte, A ve B'nin U camı, mora yakın banttaki görünür ışık geçirgenliğinin önemli ölçüde düştüğünü gösterir;

On yıl sonra, değişiklik daha belirgindir. Görünür ışığın ultraviyole dalga boyuna yakın ışık geçirgenliği, A'nın U camından geçerken bile tablonun dışına düşer. Bu şekilde, U camın renk değişimi kaçınılmaz olarak daha belirgin olacaktır.

Bir veri karşılaştırması da yapabilir, yaşlanma testinden sonra her bir cam parçasının ışık geçirgenliği düşüşündeki farkı hesaplayabilir ve ardından bunu bir simgeye çizebiliriz, böylece her bir cam parçasının ışık geçirgenliğinin ne kadar olduğunu sezgisel olarak görebiliriz. Cam eskitme sonrası orjinaline göre değişmiştir.

On yıllık yaşlanmanın ardından Tablo 5'te gösterilen üç U camın geçirgenlik değişiklikleri Tablo 4'tekilere benzer, ASG hala en küçük değişikliğe sahip ve A hala en büyük değişikliğe sahip. A korelasyon eğrisini Tablo 6'da gösterildiği gibi bir tablo halinde çizmek isteyebilirsiniz. A numaralı U camın ışık geçirgenliğinin 5 yıl maruz kaldıktan sonra, özellikle yakın banttaki ışık geçirgenliğinin önemli ölçüde düştüğü görülmektedir. mor görünür ışığın bir uçurumu vardır Bu şekilde, U camın renk değişikliği kaçınılmaz olarak çok belirgin olacaktır.

3. Deneysel özet
Özetlemek gerekirse, farklı üreticiler tarafından üretilen U-camlar arasındaki temel farkın, fabrikadan çıktıkları andaki ışık geçirgenliği olduğunu bulmak zor değil. Kaliteli U-cam yüksek ışık geçirgenliğine sahiptir ve kristal berraklığındadır, düşük kaliteli U-cam ise Beyaz bir buğu tabakasıyla kaplıdır ve şeffaflık ideal değildir. Bununla birlikte, yıllarca güneş ışığına maruz kaldıktan sonra, ışık geçirgenliği değişen derecelerde değişecektir. Değişim değeri ne kadar büyük olursa, camın renk değişimi o kadar belirgin olur. Yıllar sonra camın durumunun doğru bir değerlendirmesi var.