Propiedades ópticas del polietileno

El polietileno es un plástico comercial que se ha introducido en casi todas las aplicaciones imaginables. Más de 100 mil millones de libras. de polietileno se produjeron en 2000, y se formaron en todo, desde bolsas, contenedores, botellas y otros productos hasta artículos especiales como prótesis de cadera. En algunos casos, las propiedades ópticas del polietileno son importantes desde un punto de vista estético: los envases brillantes son más atractivos que aburridos. En otros casos, el interés es práctico, como poder ver el nivel de líquido dentro de una botella. En todos los casos, las propiedades ópticas de una muestra de polietileno dependen de su estructura molecular.

Hay dos tipos básicos de polietileno y conocer la diferencia entre ellos es crucial para comprender sus propiedades ópticas. El polietileno de alta densidad (HDPE) es uniforme a nivel molecular, lo que permite que las moléculas se compacten firmemente y formen parches cristalinos. El polietileno de baja densidad (LDPE) es menos uniforme y tiende a no tener una estructura interna ordenada. El polietileno también se puede clasificar por peso molecular o la longitud promedio de sus cadenas de polímero. Estos factores juegan un papel clave en la determinación de las principales propiedades ópticas del polietileno: turbidez, transparencia y brillo.

Haze es exactamente lo que parece: una medida de cuán turbia parece una muestra. Más precisamente, la neblina es una medida de la cantidad de luz que se desvía por distancia recorrida a través de una muestra. Aquí la distinción entre HDPE y LDPE es importante. Los parches cristalinos de HDPE desvían la luz como granos de arena en el vidrio. El grado de deflexión de la luz depende en parte del tamaño del parche cristalino, por lo que la turbidez tiende a aumentar con la densidad del polietileno. El método de fabricación de una muestra de polietileno también tiene un fuerte efecto sobre la neblina, no solo por el tamaño sino también también la orientación de los cristales influye en la neblina debido a la interacción de la luz con el cristal estructura. Cuanto más rápidamente se enfría una muestra después de darle forma, es probable que sea menos turbia debido a que las cadenas de polímero tienen menos tiempo para reorganizarse en estructuras cristalinas.

Además de la cristalinidad dentro de la muestra, la rugosidad de la superficie provoca la desviación de la luz y, por lo tanto, juega un papel en la medición de la turbidez de una muestra de polietileno. En este caso, el peso molecular del polietileno (la longitud de las cadenas de polímero) juega un papel importante. En general, las cadenas más largas dan lugar a una mayor rugosidad superficial y más opacidad superficial. Las condiciones de procesamiento también influyen en la neblina de la superficie. Una muestra de polietileno que se sopla en una película toma su forma como una burbuja, sin molde ni troquel que incida en la superficie, y tiende a ser muy suave. Esto disminuye la bruma de su superficie. Las muestras más gruesas que son moldeadas, extruidas o coladas pueden tener más o menos turbidez superficial dependiendo de la suavidad microscópica de las superficies con las que entran en contacto.

En pocas palabras, la transparencia se refiere a la claridad de un objeto. Más técnicamente, es una medida de la cantidad de luz que atraviesa el objeto sin ser dispersada o desviada por partículas en su interior. Para el polietileno, como con la mayoría de los materiales, cuanto más delgada es la muestra, mejor es la transparencia; hay menos posibilidades de que una partícula desvíe la luz que la atraviesa. Por lo tanto, la transparencia está relacionada con la neblina: cuanto más nebulosa es una muestra, menos transparente. Sin embargo, a diferencia de la neblina, la transparencia es una medida de “muestra completa” y el grosor es importante: incluso una muestra de polietileno de muy baja neblina no será transparente si la luz tiene que viajar lejos. Según el “Manual de polietileno”, las muestras de polietileno de más de 1/8 de pulgada de espesor rara vez son transparentes.

Mientras que la bruma y la transparencia solo se refieren a si la luz se desvía o pasa a través de una muestra, el brillo depende de cómo se desvía esa luz. Una muestra que es brillante (el término significa lo mismo en lenguaje técnico y laico) desvía la luz "coherentemente", lo que significa que todo se desvía de la misma manera. El brillo es estrictamente un fenómeno de la superficie y lograr una buena suavidad de la superficie es fundamental para lograr un alto brillo. El brillo no es simplemente otro término para la opacidad de la superficie, ya que depende en gran medida del ángulo en el que se mira la muestra. Una muestra borrosa puede ser brillante, en cuyo caso se dice que tiene un "brillo". Según la "Guía práctica del polietileno", Desde la década de 1990, han aparecido nuevos tipos de LDPE que han permitido materiales de embalaje más resistentes con mayor brillo.