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技能专题

为什么有些U型玻璃曝晒当前会变色?

2019-09-02

U型玻璃作为一种非常罕见的修建装饰资料,如图1所示,不只该当满意修建设计时所需求的种种功用,还该当具有精良的波动性与耐用性,终年禁受风吹日晒都不会有分明变革。

质量精良的超白U型玻璃
图1 质量精良的超白U型玻璃

但是现在国际一些U玻质量并非都尽善尽美,在运用几年后颜色会有分明的变革,如图2、图3所示。

某厂家老化后变色的U玻
图2 某厂家老化后变色的U玻

某厂家老化后变色的U玻
图3 某厂家老化后变色的U玻

图4所示为原片与老化的U玻放在一同,比照光显。

超白U玻与某厂家老化变色U玻比照
图4 超白U玻与某厂家老化变色U玻比照

那么U型玻璃为什么会变色呢?为了失掉精确的答案,我们对几种U型玻璃停止了检测。在检测之前,起首我们需求理清以下几个观点:
 
一、 根本观点

1. 物体出现颜色的缘由

天然界的物体依据其本身可否发光,可分别为发光体与不发光体两大类。而不发光物体又分为通明体和不通明体。不通明体的颜色是由它反射的色光决议的;通明体的颜色是由它透过的色光决议的。U型玻璃属于通明体。假设我们看到一片U型玻璃出现出绿色,是由于它吸取了红光和蓝光,最初绿光进入了我们的眼球。
 
光的反射、吸取与透射
图5 光的反射、吸取与透射

一样平常生存中最罕见的光源即是太阳。众所周知,太阳光谱分为可见光与不行见光两个局部。可见光的波长为380~780nm,如图6所示,散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色;而不行见光则分为两种,波长大于红光的叫红外线,波长小于紫光的叫紫外线。我们的肉眼只能捕获到可见光,
 
可见光谱
图6 可见光谱
后面说到,一块U玻的颜色取决于这块U玻透射出的可见光的颜色。那么,又是什么决议了U玻透射出的可见光的颜色呢?这还要从U玻的身分提及。差别身分的玻璃颜色差别,比方图7中的平凡玻璃与超白玻璃。
 
平凡玻璃与超白玻璃
图7 平凡玻璃与超白玻璃
2. U玻的身分与老化缘由
 
在产业消费中,U玻的次要质料砂子中含有肯定量的铁元素,亚铁离子(Fe2+)会吸取蓝色波段和白色波段的可见光,从而让更多的绿光透过,便会招致如许消费出来的U玻偏绿色。为了补偿铁含量过高对玻璃的影响,一些厂家会在质料中参加稀土氧化剂(二氧化铈),但是这会让玻璃出现黄色彩。为了综合稀土带来的黄绿色,又要参加硒、铷或锰等化合物,它们在U玻中都能发生紫色或紫白色,恰好互补黄色彩[1]。颠末这番调解,玻璃已不是抱负中的“无色透镜”,而是出现“白雾色”。固然如许消费出来的U玻不再偏绿,但很大水平地低落了U玻的透光率,使得U玻不再通明而是偏白色,更严峻的题目是,稀土氧化剂会在太阳紫外线的作用下发生曝晒作用,假如作为修建玻璃幕墙、外墙运用,U玻在1~2年之内就会发作色变,而且得到原有的光芒。由于修建玻璃幕墙到处受太阳光照的水平纷歧样,曝晒几年后就会呈现统一幕墙色差的状况。
 
 “曝晒作用(Solarization)是一种物理景象,指的是当资料被高能电磁波辐射时,颜色会发作改动。罕见的高能电磁波有紫外线和X射线,而罕见的会发作曝晒作用的资料有玻璃与塑料。”——《维基百科》
 
3.为什么浮法玻璃不会发作色变?
 
由于修建幕墙大多接纳普白浮法玻璃,不用在玻璃质料中参加氧化剂,因而不存在氧化剂在紫外线作用下化合价变革的状况。而超白浮法玻璃根本由大型浮法玻璃厂家消费,不会参加便宜氧化剂或漂白剂,因而也罕见曝晒后色变的状况。而一般U型玻璃厂家为了节流质料本钱,参加便宜玻璃漂白剂,玻璃色变就在所不免了。
 
二、 U玻老化实验
 
为了进一步验证玻璃色变的题目,我们对市道市情上的U型玻璃作了测试。本次实行U玻老化实行有两个要害点,一个是需求经过紫外耐候实验箱来完成曝晒作用,将差别厂家的U玻样片停止老化,另一个是经过公用的光度计辨别在初始时与老化厥后测得差别波长的可见光在各块U玻上的透光率。
 
我们接纳了三种U玻的样品,除了聚宝盆网消费的U玻(标注为ASG),我们还别的比照了两块市道市情上别的U玻厂家消费的U玻,辨别标注为A与B。我们将三家厂商的U玻各切成两小块,一块作为标样妥善保管,一块放进紫外耐候实验箱中,颠末肯定工夫的减速老化后,再应用光度计丈量透光率,终极失掉了可以反应出U玻的老化变色水平。图8所示为
 
编号为A的U玻老化实行前后比照图
图8 编号为A的U玻老化实行前后比照图
 
1. 紫外耐候实验箱
 
本次实行接纳313灯管式紫外耐候实验箱,如图9所示,具有UVB-313紫外线灯管2支,UVB-313灯管收回的短波紫外光比通常照射在地球外表的太阳紫外线激烈,从而可以最大水平的减速资料老化,每24小时所照射的紫外光量即是室外情况3个月所照射的紫外光量,以此类推,我们辨别对玻璃照射了480小时与960小时,来模仿5年以及10年后U玻的老化情况。
 
紫外耐候实验箱
图9 紫外耐候实验箱

2. 岛津紫外可见近红外分光光度计SolidSpec-3700/3700DUV
 
本次实行接纳岛津紫外可见近红外分光光度计SolidSpec-3700/3700DUV,如图5所示。岛津作为天下上最次要的光谱仪器制造商,所开辟的紫外可见红外分光光度计SolidSpec-3700/3700DUV拥有非常广大的测试范畴,而且SolidSpec-3700/3700DUV以积分球作为检测单位,初次集成3个检测器在积分球上,大大加强了测定精度。
岛津紫外可见近红外分光光度计
图10 岛津紫外可见近红外分光光度计
三、 实行数据处置

依照如上所述停止960小时老化实行后,我们可以绘制出以下透光率曲线图。蓝色曲线为ASG所产U玻,黄色与灰色曲线则为A与B两家U玻厂商所消费的U玻。
 
由表1可见,ASG全体透光率最好,A次之,B最差。同时不好看出,B玻璃白色波段的透光率分明低于蓝绿色波段,因而这块玻璃看上去会分明偏蓝绿色
表1
由表1可见,ASG全体透光率最好,A次之,B最差。同时不好看出,B玻璃白色波段的透光率分明低于蓝绿色波段,因而这块玻璃看上去会分明偏蓝绿色。
 
5年透光率比照
表2
由表2可看出,颠末五年的紫外线照射后,ASG全体透光率照旧最好,色变也较小,而A与B两家的U玻来看,紫色左近波段的可见光透光率降落分明,如许便会招致U玻变色,出现出昏暗的黄褐色。
10年透光率比照
表3
如表3所示,十年之后变革则更为分明,紫外线波长左近的可见光在透过A的U玻时透光率乃至降落到了图表之外。如许一来U玻颜色的改动必定会愈加分明。
 
我们无妨做一次数据比照,盘算出每一块玻璃颠末老化实验后透光率降落的差值,再绘制成图标,如许就能直观地看出每一块玻璃在老化后透光率绝对原来发作了几多变革。
5年透光率比照
表4
表4为颠末五年的老化实行后U玻透光率变革值所绘制的曲线,不好看出ASG的U玻透光率变革是此中最小的,而A的变化最大,尤其是在紫色可见光左近的变化,是其他波段变革值的十几倍。
10年透光率比照
表5
 
在颠末十年轻化后,表5所示三块U玻透光率变化与表4相似,ASG照旧变化最小,而A照旧变化最大。无妨将A相干曲线画在一张内外,如表6,可见编号为A的U玻在曝晒5年后透光率降落就曾经非常明显,尤其是紫色可见光左近波段的光芒透光率呈断崖式降落,如许一来U玻变色必定会十分分明。
A透光率比照
表6

三、 实行总结
综上,我们不难发明,差别厂家所消费的U玻在刚出厂时的次要差异在于透光率,质量好的U玻透光率高,晶莹通透,质量差的U玻则看起来像是蒙了一层白雾,通明度并不睬想。而在颠末多年的太阳光照射后透光率会发作差别水平的变革,变革值越大则玻璃的颜色改动越分明,因而在选用玻璃之初,不只要思索到面前目今玻璃的颜色,还该当对多年后玻璃的情况有一个适当的评价。
 
参考文献
 
[1]李梅,张晓伟,柳召刚,胡艳宏,杜长顺 .氧化铈在玻璃中的使用.《稀土》 , 2011 , 32 (3) :80-85