Optické vlastnosti polyethylenu

Polyethylen je komerční plast, který si našel cestu téměř v každé myslitelné aplikaci. Více než 100 miliard liber. polyethylenu byly vyrobeny v roce 2000, formovány do všeho od pytlů, košů, lahví a dalších komodit až po speciální předměty, jako jsou protetické kyčle. V některých případech jsou optické vlastnosti polyethylenu důležité z estetického hlediska: Lesklý obal je atraktivnější než matný. V ostatních případech je zájem praktický, protože je možné vidět hladinu kapaliny uvnitř láhve. Ve všech případech závisí optické vlastnosti vzorku polyethylenu na jeho molekulární struktuře.

Existují dva základní typy polyethylenu a znalost rozdílu mezi nimi je zásadní pro pochopení jejich optických vlastností. Polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) je jednotný na molekulární úrovni, což umožňuje molekulám těsné zabalení a vytvoření krystalických náplastí. Nízkohustotní polyethylen (LDPE) je méně uniformní a nemá tendenci mít objednanou vnitřní strukturu. Polyethylen lze také kategorizovat podle molekulové hmotnosti nebo průměrné délky jeho polymerních řetězců. Tyto faktory hrají klíčovou roli při určování hlavních optických vlastností polyethylenu: zákal, průhlednost a lesk.

Haze je přesně to, co zní: měřítko toho, jak zakalený se vzorek objeví. Přesněji řečeno, opar je měřítkem množství světla, které je vychýleno na ujetou vzdálenost vzorkem. Zde je důležitý rozdíl mezi HDPE a LDPE. Krystalické skvrny HDPE odchylují světlo jako zrnka písku ve skle. Stupeň vychýlení světla je částečně závislý na velikosti krystalické náplasti, takže zákal má tendenci stoupat s hustotou polyethylenu. Metoda výroby vzorku polyethylenu má také silný vliv na zákal, a to nejen velikost, ale také také orientace krystalů ovlivňuje opar v důsledku interakce světla s krystalem struktura. Čím rychleji se vzorek ochladí po jeho tvarování, tím je méně zakalený, protože polymerní řetězce mají méně času na přeskupení do krystalických struktur.

Kromě krystalinity ve vzorku drsnost povrchu způsobuje vychýlení světla, a proto hraje roli při měření zákalu polyethylenového vzorku. V tomto případě hraje hlavní roli molekulová hmotnost polyethylenu - jak dlouhé jsou polymerní řetězce. Obecně platí, že delší řetězy vedou k větší drsnosti povrchu a většímu zakalení povrchu. Podmínky zpracování také ovlivňují povrchový opar. Polyetylenový vzorek, který je vyfukován do fólie, má svůj tvar jako bublina, bez dopadu plísní nebo matrice na povrch, a má tendenci být velmi hladký. Tím se sníží jeho povrchový opar. Silnější vzorky, které jsou formovány, extrudovány nebo odlévány, mohou mít více nebo méně zakalení povrchu v závislosti na mikroskopické hladkosti povrchů, se kterými přicházejí do styku.

Jednoduše řečeno, průhlednost označuje, jak jasný je objekt. Technicky je to míra množství světla, které prochází objektem, aniž by bylo rozptýleno nebo odkloněno částicemi uvnitř. U polyethylenu, stejně jako u většiny materiálů, platí, že čím je vzorek tenčí, tím lepší je průhlednost - existuje jen menší šance, že částice odkloní světlo, které prochází. Transparentnost tedy souvisí s oparem: Čím je vzorek zakalenější, tím méně transparentní. Na rozdíl od zákalu je však průhlednost měřením „celého vzorku“ a na tloušťce záleží: Ani vzorek polyethylenu s velmi nízkým zákalem nebude průhledný, pokud světlo musí cestovat daleko. Podle „Příručky polyethylenu“ jsou vzorky polyethylenu o tloušťce více než 1/8 palce zřídka průhledné.

Zatímco opar a průhlednost se týkají pouze toho, zda je světlo vychýleno nebo prochází vzorkem, lesk závisí na tom, jak je toto světlo vychýleno. Vzorek, který je lesklý - tento termín znamená totéž v technickém i laickém jazyce - vyzařuje světlo „koherentně“, což znamená, že je vše vychylováno stejným způsobem. Lesk je přísně povrchový jev a dosažení dobrého hladkosti povrchu je zásadní pro dosažení vysokého lesku. Lesk není jen dalším výrazem pro povrchový opar, protože silně závisí na úhlu, pod kterým je vzorek prohlížen. Zamlžený vzorek může být lesklý, v takovém případě se říká, že má „lesk“. Podle „Praktického průvodce po polyethylenu“ od 90. let jsou k dispozici nové typy LDPE, které umožňují odolnější obalové materiály s vyšším leskem.