Proprietățile optice ale polietilenei

Polietilena este un material plastic comercial care și-a găsit drumul în aproape toate aplicațiile imaginabile. Peste 100 de miliarde de lbs. de polietilenă au fost produse în 2000, formate în orice, de la pungi, coșuri, sticle și alte mărfuri la articole de specialitate, cum ar fi prize de șold protetice. În unele cazuri, proprietățile optice ale polietilenei sunt importante din punct de vedere estetic: ambalajul lucios este mai atractiv decât plictisitor. În alte cazuri, interesul este practic, ca și posibilitatea de a vedea nivelul lichidului din interiorul unei sticle. În toate cazurile, proprietățile optice ale unei probe de polietilenă depind de structura sa moleculară.

Există două tipuri de bază de polietilenă și cunoașterea diferenței dintre ele este crucială pentru înțelegerea proprietăților lor optice. Polietilena de înaltă densitate (HDPE) este uniformă la nivel molecular, ceea ce permite moleculelor să se împacheteze strâns și să formeze plasturi cristalini. Polietilena cu densitate redusă (LDPE) este mai puțin uniformă și tinde să nu aibă o structură internă ordonată. Polietilena poate fi, de asemenea, clasificată în funcție de greutatea moleculară sau de lungimea medie a lanțurilor sale polimerice. Acești factori joacă un rol cheie în determinarea proprietăților optice majore ale polietilenei: ceață, transparență și luciu.

Haze este exact cum sună: o măsură a cât de tulbure apare un eșantion. Mai exact, ceața este o măsură a cantității de lumină care este deviată pe distanța parcursă printr-un eșantion. Aici este importantă distincția dintre HDPE și LDPE. Plasturile cristaline din HDPE deviază lumina ca niște boabe de nisip în sticlă. Gradul de deformare a luminii depinde parțial de dimensiunea plasturii cristalini, astfel încât ceața tinde să crească odată cu densitatea polietilenei. Metoda de fabricație a unei probe de polietilenă are, de asemenea, un efect puternic asupra ceaței, deoarece nu numai dimensiunea, ci orientarea cristalelor influențează și ceața datorită interacțiunii luminii cu cristalul structura. Cu cât o mostră este răcită mai repede după ce a fost modelată, cu atât este mai puțin neclară datorită faptului că lanțurile polimerice au mai puțin timp pentru a se rearanja în structuri cristaline.

În plus față de cristalinitatea din probă, rugozitatea suprafeței provoacă devierea luminii și, prin urmare, joacă un rol în măsurarea de ceață a unei probe de polietilenă. În acest caz, greutatea moleculară a polietilenei - cât de lungi sunt lanțurile polimerice - joacă un rol major. În general, lanțurile mai lungi conduc la mai multă rugozitate a suprafeței și la mai multă ceață. Condițiile de procesare fac, de asemenea, factorul în ceața de suprafață. O probă de polietilenă care este suflată într-un film își ia forma ca o bulă, fără mucegai sau matriță care afectează suprafața și tinde să fie foarte netedă. Acest lucru își scade ceața de suprafață. Probele mai groase care sunt turnate, extrudate sau turnate pot avea mai multă sau mai puțină ceață în funcție de netezimea microscopică a suprafețelor cu care vin în contact.

Pur și simplu, transparența se referă la cât de clar este un obiect. Mai tehnic, este o măsură a cantității de lumină care o face prin obiect fără a fi împrăștiată sau deviată de particulele din interior. Pentru polietilenă, la fel ca în majoritatea materialelor, cu cât eșantionul este mai subțire, cu atât transparența este mai bună - există doar mai puține șanse ca o particulă să devieze lumina care traversează. Prin urmare, transparența este legată de ceață: cu cât eșantionul este mai tulbure, cu atât este mai puțin transparent. Cu toate acestea, spre deosebire de ceață, transparența este o măsurătoare „întreagă probă” și grosimea contează: Chiar și o probă de polietilenă cu ceață foarte scăzută nu va fi transparentă dacă lumina trebuie să călătorească departe. Conform „Manualului de polietilenă”, probele de polietilenă cu o grosime mai mare de 1/8 de inch sunt rareori transparente.

În timp ce ceața și transparența se referă doar la faptul dacă lumina este deviată sau trecută printr-o probă, luciul depinde de modul în care acea lumină este deviată. Un eșantion care este lucios - termenul înseamnă același lucru în limbajul tehnic și laic - deviază lumina „coerent”, ceea ce înseamnă că totul este deviat în același mod. Strălucirea este strict un fenomen de suprafață, iar obținerea unei netezimi bune a suprafeței este esențială pentru obținerea unui luciu ridicat. Strălucirea nu este pur și simplu un alt termen pentru ceața de suprafață, în sensul că depinde puternic de unghiul la care este privită proba. O probă cețoasă poate fi lucioasă, caz în care se spune că are un „luciu”. Conform „Ghidului practic pentru polietilenă” noi tipuri de LDPE au devenit disponibile începând cu anii 1990, care au permis materiale de ambalare mai robuste, cu luciu mai ridicat.