Optische eigenschappen van polyethyleen

Polyethyleen is een commercieel plastic dat zijn weg heeft gevonden naar bijna elke denkbare toepassing. Meer dan 100 miljard pond. van polyethyleen werden geproduceerd in 2000, gevormd in alles van tassen, bakken, flessen en andere goederen tot speciale items zoals heupprothesen. In sommige gevallen zijn de optische eigenschappen van polyethyleen belangrijk vanuit esthetisch oogpunt: glanzende verpakkingen zijn aantrekkelijker dan dof. In andere gevallen is het belang praktisch, bijvoorbeeld om het vloeistofniveau in een fles te kunnen zien. In alle gevallen hangen de optische eigenschappen van een polyethyleenmonster af van de moleculaire structuur.

Er zijn twee basistypen polyethyleen en het is cruciaal om het verschil tussen beide te kennen om hun optische eigenschappen te begrijpen. Polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) is uniform op moleculair niveau, waardoor de moleculen zich stevig kunnen oppakken en kristallijne plekken kunnen vormen. Polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) is minder uniform en heeft meestal geen geordende interne structuur. Polyethyleen kan ook worden ingedeeld op basis van molecuulgewicht of de gemiddelde lengte van de polymeerketens. Deze factoren spelen een sleutelrol bij het bepalen van de belangrijkste optische eigenschappen van polyethyleen: waas, transparantie en glans.

Haze is precies hoe het klinkt: een maatstaf voor hoe troebel een sample eruitziet. Meer precies, waas is een maat voor de hoeveelheid licht die wordt afgebogen per afstand die door een monster wordt afgelegd. Hierbij is het onderscheid tussen HDPE en LDPE van belang. De kristallijne plekken van HDPE weerkaatsen licht als zandkorrels in glas. De mate van lichtafbuiging is gedeeltelijk afhankelijk van de grootte van de kristallijne vlek, dus de waas heeft de neiging toe te nemen met de dichtheid van het polyethyleen. De fabricagemethode van een polyethyleenmonster heeft ook een sterk effect op de waas, omdat niet alleen de grootte maar ook de oriëntatie van de kristallen beïnvloedt de waas door interactie van het licht met het kristal structuur. Hoe sneller een monster wordt afgekoeld nadat het is gevormd, hoe minder wazig het waarschijnlijk is omdat de polymeerketens minder tijd hebben om zich te herschikken in kristallijne structuren.

Naast kristalliniteit in het monster veroorzaakt oppervlakteruwheid lichtafbuiging en speelt daarom een ​​rol bij de waasmeting van een polyethyleenmonster. In dit geval speelt het molecuulgewicht van het polyethyleen - hoe lang de polymeerketens zijn - een grote rol. Over het algemeen leiden langere kettingen tot meer oppervlakteruwheid en meer oppervlaktewaas. Verwerkingsomstandigheden spelen ook een rol bij oppervlaktewaas. Een polyethyleenmonster dat in een film wordt geblazen, neemt zijn vorm aan als een bel, zonder dat er schimmel of matrijs op het oppervlak botst, en heeft de neiging erg glad te zijn. Dit vermindert de oppervlaktewaas. Dikkere monsters die zijn gegoten, geëxtrudeerd of gegoten, kunnen meer of minder waas hebben, afhankelijk van de microscopische gladheid van de oppervlakken waarmee ze in contact komen.

Simpel gezegd, transparantie verwijst naar hoe duidelijk een object is. Meer technisch is het een maat voor de hoeveelheid licht die door het object gaat zonder te worden verstrooid of afgebogen door deeltjes binnenin. Voor polyethyleen geldt, zoals bij de meeste materialen, hoe dunner het monster, hoe beter de transparantie - er zijn gewoon minder kansen voor een deeltje om licht dat er doorheen gaat af te buigen. Transparantie heeft dus te maken met waas: hoe waziger een monster, hoe minder transparant. In tegenstelling tot waas is transparantie echter een meting van het hele monster en de dikte is van belang: zelfs een polyethyleenmonster met een zeer lage waas is niet transparant als het licht ver moet reizen. Volgens "Handbook of Polyethylene" zijn polyethyleenmonsters met een dikte van meer dan 1/8 inch zelden transparant.

Terwijl waas en transparantie alleen betrekking hebben op de vraag of licht wordt afgebogen of door een monster wordt geleid, hangt glans af van hoe dat licht wordt afgebogen. Een exemplaar dat glanzend is - de term betekent hetzelfde in technische en lekentaal - buigt licht "coherent", wat betekent dat het allemaal op dezelfde manier wordt afgebogen. Glans is strikt een oppervlakteverschijnsel en het bereiken van een goede oppervlaktegladheid is van cruciaal belang voor het bereiken van een hoge glans. Glans is niet zomaar een andere term voor oppervlaktewaas, het hangt sterk af van de hoek waaronder het monster wordt bekeken. Een wazig monster kan glanzend zijn, in welk geval er wordt gezegd dat het een "glans" heeft. Volgens "Praktische gids voor polyethyleen," Sinds de jaren negentig zijn er nieuwe soorten LDPE beschikbaar gekomen die stevigere verpakkingsmaterialen met een hogere glans mogelijk hebben gemaakt.