Optička svojstva polietilena

Polietilen je komercijalna plastika koja se našla u gotovo svim zamislivim primjenama. Više od 100 milijardi funti. polietilena proizvedeni su 2000. godine, pretvoreni u sve, od vrećica, kanti, boca i druge robe do specijalnih predmeta poput protetskih kukova. U nekim su slučajevima optička svojstva polietilena važna s estetskog stajališta: sjajna ambalaža privlačnija je od mutne. U drugim je slučajevima zanimanje praktično, kao u mogućnosti vidjeti razinu tekućine u boci. U svim slučajevima optička svojstva polietilenskog uzorka ovise o njegovoj molekularnoj strukturi.

Dvije su osnovne vrste polietilena, a poznavanje razlike između njih presudno je za razumijevanje njihovih optičkih svojstava. Polietilen visoke gustoće (HDPE) jednolik je na molekularnoj razini, što omogućuje molekulama da se čvrsto spakiraju i tvore kristalne mrlje. Polietilen male gustoće (LDPE) manje je ujednačen i obično nema uređenu unutarnju strukturu. Polietilen se također može kategorizirati prema molekulskoj težini ili prosječnoj duljini njegovih polimernih lanaca. Ti čimbenici igraju ključnu ulogu u određivanju glavnih optičkih svojstava polietilena: maglice, prozirnosti i sjaja.

Izmaglica je upravo ono što zvuči: mjera koliko se uzorak zamagljuje. Preciznije, maglica je mjera količine svjetlosti koja se skreće po prijeđenoj udaljenosti kroz uzorak. Ovdje je bitna razlika između HDPE i LDPE. HDPE-ove kristalne mrlje odbijaju svjetlost poput zrna pijeska u staklu. Stupanj otklona svjetlosti djelomično ovisi o veličini kristalne mrlje, pa izmaglica ima tendenciju povećanja s gustoćom polietilena. Način izrade uzorka polietilena također snažno utječe na maglicu, ne samo veličinu već i također orijentacija kristala utječe na maglicu zbog interakcije svjetlosti s kristalom struktura. Što se uzorak brže ohladi nakon što se oblikuje, to će vjerojatno biti manje maglovito zbog toga što polimerni lanci imaju manje vremena za preslagivanje u kristalne strukture.

Osim kristalnosti unutar uzorka, površinska hrapavost uzrokuje i skretanje svjetlosti te stoga igra ulogu u mjerenju maglice uzorka polietilena. U ovom slučaju, molekularna težina polietilena - koliko su dugi polimerni lanci - igra glavnu ulogu. Općenito, duži lanci dovode do veće hrapavosti površine i veće površinske maglice. Uvjeti obrade također utječu na površinsku maglicu. Uzorak polietilena koji se otpuhuje u film poprima oblik poput mjehurića, bez plijesni ili kalupa koji nailazi na površinu i obično je vrlo gladak. To smanjuje površinsku maglu. Deblji uzorci koji su oblikovani, ekstrudirani ili lijevani mogu imati više ili manje površinske maglice, ovisno o mikroskopskoj glatkoći površina s kojima dolaze u kontakt.

Pojednostavljeno, transparentnost se odnosi na to koliko je objekt jasan. Tehnički, to je mjera za količinu svjetlosti koja prolazi kroz objekt bez da ga čestice raspršuju ili odbijaju. Za polietilen, kao i za većinu materijala, što je uzorak tanji, to je bolja prozirnost - ima samo manje šansi da čestica odbije svjetlost koja prolazi. Transparentnost je stoga povezana s maglovitošću: Što je uzorak maglovitiji, to je manje transparentan. Međutim, za razliku od maglice, prozirnost je mjerenje "cijelog uzorka", a debljina je važna: čak i uzorak polietilena s vrlo malo zamućenja neće biti proziran ako svjetlost mora putovati daleko. Prema "Priručniku o polietilenu", uzorci polietilena debljine više od 1/8 inča rijetko su prozirni.

Dok se maglica i prozirnost bave samo pitanjem odbija li se svjetlost ili prolazi li kroz uzorak, sjaj ovisi o tome kako se ta svjetlost odbija. Uzorak koji je sjajan - pojam u tehničkom i laičkom jeziku znači isto - odbija svjetlost „koherentno“, što znači da je sve odbijeno na isti način. Sjaj je strogo površinski fenomen, a postizanje dobre glatkoće površine presudno je za postizanje visokog sjaja. Sjaj nije samo drugi izraz za površinsku maglicu, jer jako ovisi o kutu pod kojim se gleda uzorak. Zamućeni uzorak može biti sjajan, u tom slučaju se kaže da ima "sjaj". Prema "Praktičnom vodiču za polietilen", nove vrste LDPE postale su dostupne od 1990-ih koje su omogućile čvršće materijale za pakiranje s većim sjajem.