Polyeteenin optiset ominaisuudet

Polyeteeni on kaupallinen muovi, joka on löytänyt tiensä lähes kaikkiin mahdollisiin sovelluksiin. Yli 100 miljardia lbs. polyeteeniä valmistettiin vuonna 2000, ja niistä muodostui kaikkea laukkuista, astioista, pulloista ja muista hyödykkeistä erikoistuotteisiin, kuten lantion proteeseihin. Joissakin tapauksissa polyeteenin optiset ominaisuudet ovat tärkeitä esteettisestä näkökulmasta: Kiiltävä pakkaus on houkuttelevampi kuin tylsä. Muissa tapauksissa kiinnostus on käytännöllinen, kuten mahdollisuus nähdä nestetaso pullon sisällä. Kaikissa tapauksissa polyeteeninäytteen optiset ominaisuudet riippuvat sen molekyylirakenteesta.

Polyeteeniä on kahta perustyyppiä, ja niiden välisen eron tunteminen on ratkaisevan tärkeää niiden optisten ominaisuuksien ymmärtämiseksi. Suurtiheyksinen polyeteeni (HDPE) on molekyylitasolla tasainen, mikä antaa molekyylien mahdollisuuden pakata tiiviisti ja muodostaa kiteisiä laastareita. Pienitiheyksinen polyeteeni (LDPE) on vähemmän yhtenäinen eikä sillä yleensä ole järjestettyä sisäistä rakennetta. Polyeteeni voidaan myös luokitella molekyylipainon tai sen polymeeriketjujen keskimääräisen pituuden mukaan. Näillä tekijöillä on keskeinen rooli polyeteenin tärkeimpien optisten ominaisuuksien määrittämisessä: sumu, läpinäkyvyys ja kiilto.

Haze on juuri se miltä se kuulostaa: mittaa kuinka samea näyte näyttää. Tarkemmin sanottuna haze on mitta valon määrästä, joka taipuu näytteen läpi kuljettua matkaa kohti. Tässä HDPE: n ja LDPE: n välinen ero on tärkeä. HDPE: n kiteiset laastarit ohjaavat valoa kuin hiekanjyvät lasissa. Valon taipuman aste riippuu osittain kiteisen laastarin koosta, joten haze pyrkii lisääntymään polyeteenin tiheyden myötä. Polyeteeninäytteen valmistusmenetelmällä on myös voimakas vaikutus utuun, paitsi koon lisäksi myös myös kiteiden suunta vaikuttaa hämärään valon vuorovaikutuksesta kiteen kanssa rakenne. Mitä nopeammin näyte jäähdytetään sen jälkeen, kun se on muotoiltu, sitä vähemmän sumuinen se johtuu todennäköisesti siitä, että polymeeriketjuilla on vähemmän aikaa järjestyä uudelleen kiteisiksi rakenteiksi.

Näytteen kiteisyyden lisäksi pinnan karheus aiheuttaa valon taipumista ja sillä on siten rooli polyeteeninäytteen sameusmittauksessa. Tässä tapauksessa polyeteenin molekyylipainolla - kuinka kauan polymeeriketjut ovat - on tärkeä rooli. Yleensä pidemmät ketjut johtavat enemmän pinnan karheuteen ja enemmän pinnan sameuteen. Käsittelyolosuhteet vaikuttavat myös pinnan sameuteen. Kalvoon puhallettu polyeteeninäyte ottaa muodonsa kuin kupla, eikä muottiin tai muottiin pääse törmäämään pintaan, ja se on yleensä hyvin sileä. Tämä vähentää sen pinnan sameutta. Muovatuilla, suulakepuristetuilla tai valetuilla näytteillä voi olla enemmän tai vähemmän pinnan sameutta riippuen niiden pintojen mikroskooppisesta sileydestä, joiden kanssa ne joutuvat kosketuksiin.

Yksinkertaisesti sanottuna läpinäkyvyys viittaa kohteen selkeyteen. Teknisesti se on valon määrän mitta, joka saa sen esineen läpi hajottamatta tai taipumasta sisällä olevista hiukkasista. Polyetyleenille, kuten useimmille materiaaleille, mitä ohuempi näyte, sitä parempi läpinäkyvyys - hiukkasella on vain vähemmän mahdollisuuksia ohjata läpi kulkevaa valoa. Läpinäkyvyys liittyy siksi sameuteen: mitä enemmän näyte on näyte, sitä vähemmän läpinäkyvä. Toisin kuin sumu, läpinäkyvyys on "koko näyte" -mittaus, ja paksuudella on merkitystä: Jopa hyvin matalan sameuden polyeteeninäyte ei ole läpinäkyvä, jos valon on kuljettava kauas. "Polyeteenikäsikirjan" mukaan yli 1/8 tuuman paksut polyetyleeninäytteet ovat harvoin läpinäkyviä.

Vaikka utuisuus ja läpinäkyvyys koskevat vain sitä, ohjataako valo vai kulkeeko se näytteen läpi, kiilto riippuu siitä, kuinka valo heijastuu. Kiiltävä näyte - termi tarkoittaa samaa asiaa teknisessä ja maallikkokielessä - heijastaa valoa "johdonmukaisesti", mikä tarkoittaa, että se kaikki taipuu samalla tavalla. Kiilto on ehdottomasti pinta-ilmiö, ja hyvän pinnan sileyden saavuttaminen on erittäin tärkeää kiillon saavuttamiseksi. Kiilto ei ole yksinkertaisesti toinen termi pintasumulle, koska se riippuu voimakkaasti kulmasta, jossa näytettä katsotaan. Sumea näyte voi olla kiiltävä, jolloin sen sanotaan olevan "kiilto". "Käytännöllisen polyeteenin oppaan" mukaan 1990-luvulta lähtien on tullut saataville uudentyyppisiä LDPE: tä, jotka ovat mahdollistaneet tukevammat ja kiiltävämmät pakkausmateriaalit.