Optiske egenskaper av polyetylen

Polyetylen er en kommersiell plast som har funnet veien til nesten alle tenkelige bruksområder. Mer enn 100 milliarder pund. av polyetylen ble produsert i 2000, formet til alt fra poser, søpler, flasker og andre varer til spesialvarer som proteser i hoftestikkene. I noen tilfeller er de optiske egenskapene til polyetylen viktig fra et estetisk synspunkt: Glanset emballasje er mer attraktivt enn kjedelig. I andre tilfeller er interessen praktisk, som for å kunne se væskenivået inne i en flaske. I alle tilfeller avhenger de optiske egenskapene til en polyetylenprøve av dens molekylære struktur.

Det er to grunnleggende typer polyetylen, og å vite forskjellen mellom dem er avgjørende for å forstå deres optiske egenskaper. Høy tetthet polyetylen (HDPE) er ensartet på molekylært nivå, som gjør det mulig for molekylene å pakke tett og danne krystallinske flekker. Lavdensitetspolyetylen (LDPE) er mindre jevn og har en tendens til ikke å ha ordnet indre struktur. Polyetylen kan også kategoriseres etter molekylvekt, eller gjennomsnittlig lengde på dets polymerkjeder. Disse faktorene spiller nøkkelroller for å bestemme de viktigste optiske egenskapene til polyetylen: dis, gjennomsiktighet og glans.

Dis er akkurat hvordan det høres ut: et mål på hvor overskyet et utvalg ser ut. Mer presist, dis er et mål på mengden lys som avbøyes per avstand som er reist gjennom en prøve. Her er skillet mellom HDPE og LDPE viktig. HDPEs krystallinske flekker avviser lys som sandkorn i glass. Graden av lysavbøyning er delvis avhengig av størrelsen på det krystallinske plasteret, så dis har en tendens til å øke med tettheten til polyetylenet. Fremstillingsmetoden til en polyetylenprøve har også en sterk effekt på tåket, ikke bare størrelse, men også orientering av krystallene påvirker tåket på grunn av interaksjon mellom lys og krystall struktur. Jo raskere en prøve avkjøles etter at den er formet, desto mindre disig vil det sannsynligvis skyldes at polymerkjedene har mindre tid til å omorganisere til krystallinske strukturer.

I tillegg til krystallinitet i prøven, forårsaker overflateruhet lysbøyning og spiller derfor en rolle i dismåling av en polyetylenprøve. I dette tilfellet spiller molekylvekten til polyetylenet - hvor lenge polymerkjedene er - en viktig rolle. Generelt fører lengre kjeder til mer overflateruhet og mer overflatedis. Behandlingsforholdene påvirker også overflatedis. En polyetylenprøve som blåses inn i en film, får form som en boble, uten form eller matriser som berører overflaten, og har en tendens til å være veldig glatt. Dette reduserer overflatenes tåke. Tykkere prøver som er støpt, ekstrudert eller støpt, kan ha mer eller mindre overflatedis, avhengig av den mikroskopiske glattheten til overflatene som de kommer i kontakt med.

Enkelt sagt henviser gjennomsiktighet til hvor tydelig et objekt er. Mer teknisk er det et mål på mengden lys som gjør det gjennom objektet uten å bli spredt eller avbøyd av partikler inni. For polyetylen, som med de fleste materialer, jo tynnere prøven er, desto bedre er gjennomsiktigheten - det er bare færre sjanser for at en partikkel avbøyer lyset som går gjennom. Åpenhet er derfor relatert til dis: Jo mer disig en prøve er, jo mindre gjennomsiktig. Imidlertid, i motsetning til tåke, er gjennomsiktighet en "helprøve" -måling, og tykkelsen betyr noe: Selv en meget tåkete polyetylenprøve vil ikke være gjennomsiktig hvis lyset må reise langt. I følge "Håndbok for polyetylen" er polyetylenprøver som er mer enn 1/8 tomme tomme sjelden gjennomsiktige.

Mens dis og gjennomsiktighet bare gjelder bekymring for om lys blir avbøyd eller ført gjennom en prøve, avhenger glans av hvordan lyset avbøyes. Et utvalg som er blankt - begrepet betyr det samme i teknisk språk og lekespråk - avbøyer lyset "sammenhengende", noe som betyr at det hele avbøyes på samme måte. Glans er strengt tatt et overflatefenomen, og å oppnå god glatt overflate er avgjørende for å oppnå høy glans. Glans er ikke bare et annet begrep for overflatedis, fordi det avhenger sterkt av vinkelen prøven blir sett på. En disig prøve kan være blank, i så fall sies det å ha en "glans". I følge "Praktisk guide til polyetylen", nye typer LDPE har blitt tilgjengelige siden 1990-tallet som har muliggjort robuste emballasjematerialer med høyere glans.