Polüetüleeni optilised omadused

Polüetüleen on kaubandusplastik, mis on leidnud tee peaaegu igasse mõeldavasse rakendusse. Üle 100 miljardi naela. polüetüleenist toodeti 2000. aastal ja sellest sai kõike alates kottidest, prügikastidest, pudelitest ja muudest kaupadest kuni spetsiaalsete esemeteni, näiteks proteesidena puusade pesadeni. Mõnel juhul on polüetüleeni optilised omadused esteetilisest seisukohast olulised: läikiv pakend on atraktiivsem kui tuhm. Muudel juhtudel on huvi praktiline, nagu näiteks pudeli sees oleva vedeliku taseme nägemine. Kõigil juhtudel sõltuvad polüetüleeniproovi optilised omadused selle molekulaarsest struktuurist.

Polüetüleeni on kahte põhitüüpi ja nende erinevuse teadmine on nende optiliste omaduste mõistmiseks ülioluline. Suure tihedusega polüetüleen (HDPE) on molekulaarsel tasemel ühtlane, mis võimaldab molekulidel tihedalt kokku pakkida ja moodustada kristallilisi plaastreid. Madala tihedusega polüetüleen (LDPE) on vähem ühtlane ja sellel ei ole tavaliselt sisemist struktuuri. Polüetüleeni võib liigitada ka molekulmassi või selle polümeerahelate keskmise pikkuse järgi. Need tegurid mängivad polüetüleeni peamiste optiliste omaduste: udususe, läbipaistvuse ja läike määramisel võtmerolli.

Hägusus on täpselt see, nagu see kõlab: mõõdupuu selle kohta, kui hägune proov ilmub. Täpsemalt öeldes on hägusus valguse hulga mõõtmiseks, mis proovi läbitud vahemaa kohta paindub. Siin on oluline HDPE ja LDPE eristamine. HDPE kristallilised laigud paiskavad valgust nagu liivaterad klaasist. Valguse läbipainde määr sõltub osaliselt kristalse plaastri suurusest, seega kipub polüetüleeni tihedusega hägusus suurenema. Polüetüleeniproovi valmistamismeetodil on tugev mõju ka udusele, mitte ainult suurusele, vaid ka ka kristallide orientatsioon mõjutab udust valguse ja kristalliga vastastikmõju tõttu struktuur. Mida kiiremini proov pärast vormimist jahutatakse, seda vähem hägune on see tõenäoliselt seetõttu, et polümeeri ahelatel on vähem aega kristallstruktuuride ümberkorraldamiseks.

Lisaks kristallilisusele proovis põhjustab pinna karedus valguse läbipaine ja mängib seetõttu rolli polüetüleeniproovi hägususe mõõtmisel. Sel juhul mängib suurt rolli polüetüleeni molekulmass - kui pikad on polümeerahelad. Üldiselt toovad pikemad ahelad kaasa suurema pinna kareduse ja suurema pinna hägususe. Töötlemistingimused arvestavad ka pinna hägustumist. Kile sisse puhutud polüetüleeniproov võtab oma kuju nagu mull, pinnale ei lööda vorm ega vorm, mis kipub olema väga sile. See vähendab selle pinna hägusust. Vormitud, pressitud või valatud paksematel proovidel võib olla suurem või väiksem pinnaudu, sõltuvalt nende kokkupuutuvate pindade mikroskoopilisest siledusest.

Lihtsamalt öeldes viitab läbipaistvus objekti selgusele. Tehnilisemalt öeldes on see valguse hulga mõõtmine, mis viib selle läbi eseme ilma, et selle sees olevad osakesed hajutaksid või suunaksid. Nagu enamiku materjalide puhul, on polüetüleeni puhul õhem, seda parem on läbipaistvus - osakestel on lihtsalt vähem võimalusi läbivalgust paisata. Läbipaistvus on seetõttu seotud hägususega: mida udusem on proov, seda vähem läbipaistev. Kuid erinevalt hägususest on läbipaistvus “kogu proovi” mõõtmine ja paksus on oluline: Isegi väga madala hägususega polüetüleeniproov ei ole läbipaistev, kui valgus peab kaugele liikuma. Polüetüleeni käsiraamatu järgi on üle 1/8 tolli paksused polüetüleeniproovid harva läbipaistvad.

Kui hägusus ja läbipaistvus puudutavad ainult seda, kas valgus paindub või läbib proovi, siis läige sõltub sellest, kuidas see valgus paindub. Läikiv proov - see termin tähendab tehnilises ja ilmekeelses keeles üht ja sama - suunab valguse „sidusalt”, mis tähendab, et see kõik paindub ühtemoodi. Läige on rangelt pinna nähtus ja pinna hea sileduse saavutamine on kõrge läike saavutamiseks kriitilise tähtsusega. Läige pole lihtsalt veel üks termin pinna hägususe osas, kuna see sõltub tugevalt proovi vaatenurgast. Udune proov võib olla läikiv, sel juhul öeldakse, et sellel on „läige”. Vastavalt “Polüetüleeni praktilisele juhendile” alates 1990. aastatest on saadaval olnud uut tüüpi LDPE, mis on võimaldanud tugevamaid ja kõrgema läikega pakkematerjale.