Sifat Optik Polietilena

Polyethylene adalah plastik komersial yang telah menemukan jalannya ke hampir setiap aplikasi yang mungkin. Lebih dari 100 miliar lbs. polyethylene diproduksi pada tahun 2000, dibentuk menjadi segala sesuatu mulai dari tas, tempat sampah, botol dan komoditas lainnya hingga barang-barang khusus seperti soket pinggul prostetik. Dalam beberapa kasus, sifat optik polietilen penting dari sudut pandang estetika: Kemasan mengkilap lebih menarik daripada kusam. Dalam kasus lain, bunganya praktis, seperti dapat melihat tingkat cairan di dalam botol. Dalam semua kasus, sifat optik sampel polietilen bergantung pada struktur molekulnya.

Ada dua tipe dasar polietilen, dan mengetahui perbedaan di antara keduanya sangat penting untuk memahami sifat optiknya. High-density polyethylene (HDPE) seragam pada tingkat molekuler, yang memungkinkan molekul untuk berkemas rapat dan membentuk patch kristal. Low-density polyethylene (LDPE) kurang seragam dan cenderung tidak memiliki struktur internal yang teratur. Polietilen juga dapat dikategorikan berdasarkan berat molekul, atau panjang rata-rata rantai polimernya. Faktor-faktor ini memainkan peran kunci dalam menentukan sifat optik utama polietilen: kabut, transparansi dan gloss.

Kabut persis seperti apa kedengarannya: ukuran seberapa keruh sampel muncul. Lebih tepatnya, kabut adalah ukuran jumlah cahaya yang dibelokkan per jarak yang ditempuh melalui sampel. Di sini perbedaan antara HDPE dan LDPE penting. Patch kristal HDPE membelokkan cahaya seperti butiran pasir di kaca. Tingkat defleksi cahaya sebagian tergantung pada ukuran patch kristal, sehingga kabut cenderung meningkat dengan densitas polietilen. Metode fabrikasi sampel polietilen juga memiliki efek kuat pada kabut, tidak hanya ukuran tetapi juga orientasi kristal mempengaruhi kabut karena interaksi cahaya dengan kristal struktur. Semakin cepat sampel didinginkan setelah dibentuk, semakin sedikit kekaburan yang mungkin terjadi karena rantai polimer memiliki lebih sedikit waktu untuk menyusun ulang menjadi struktur kristal.

Selain kristalinitas dalam sampel, kekasaran permukaan menyebabkan defleksi cahaya dan oleh karena itu berperan dalam pengukuran kabut sampel polietilen. Dalam hal ini, berat molekul polietilen--berapa panjang rantai polimer--memainkan peran utama. Secara umum, rantai yang lebih panjang menyebabkan lebih banyak kekasaran permukaan dan lebih banyak kabut permukaan. Kondisi pemrosesan juga menjadi faktor dalam kabut permukaan. Sampel polietilen yang ditiup ke dalam film berbentuk seperti gelembung, tanpa cetakan atau cetakan yang menimpa permukaan, dan cenderung sangat halus. Ini mengurangi kabut permukaannya. Sampel yang lebih tebal yang dicetak, diekstrusi atau dicor dapat memiliki lebih banyak atau lebih sedikit kabut permukaan tergantung pada kehalusan mikroskopis permukaan yang bersentuhan dengannya.

Sederhananya, transparansi mengacu pada seberapa jelas suatu objek. Secara lebih teknis, ini adalah ukuran jumlah cahaya yang menembus objek tanpa dihamburkan atau dibelokkan oleh partikel di dalamnya. Untuk polietilen, seperti kebanyakan bahan, semakin tipis sampelnya, semakin baik transparansinya - hanya ada sedikit peluang bagi partikel untuk membelokkan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, transparansi terkait dengan kabut: Semakin kabur sampel, semakin tidak transparan. Namun, tidak seperti kabut, transparansi adalah pengukuran "seluruh sampel", dan ketebalan penting: Bahkan sampel polietilen dengan kabut sangat rendah tidak akan transparan jika cahaya harus menempuh jarak jauh. Menurut “Handbook of Polyethylene,” sampel polietilen dengan ketebalan lebih dari 1/8 inci jarang transparan.

Sedangkan kabut dan transparansi hanya berkaitan dengan apakah cahaya dibelokkan atau dilewatkan melalui sampel, gloss tergantung pada bagaimana cahaya itu dibelokkan. Sampel yang mengkilap--istilahnya memiliki arti yang sama dalam bahasa teknis dan awam--memantulkan cahaya “secara koheren”, artinya semuanya dibelokkan dengan cara yang sama. Gloss benar-benar fenomena permukaan, dan mencapai kehalusan permukaan yang baik sangat penting untuk mencapai gloss tinggi. Gloss bukan hanya istilah lain untuk kabut permukaan, karena sangat bergantung pada sudut di mana sampel dilihat. Sampel kabur bisa mengkilap, dalam hal ini dikatakan memiliki "kilau." Menurut “Panduan Praktis untuk Polyethylene,” jenis LDPE baru telah tersedia sejak tahun 1990-an yang memungkinkan bahan kemasan yang lebih kokoh dengan kilap yang lebih tinggi.