Optické vlastnosti polyetylénu

Polyetylén je komerčný plast, ktorý si našiel cestu takmer do každej mysliteľnej aplikácie. Viac ako 100 miliárd libier. polyetylénu boli vyrobené v roku 2000, tvarované do všetkého od tašiek, košov, fliaš a iných komodít až po špeciálne predmety, ako sú protetické bedrové zásuvky. V niektorých prípadoch sú optické vlastnosti polyetylénu dôležité z estetického hľadiska: Lesklý obal je atraktívnejší ako matný. V iných prípadoch je záujem praktický, pretože je možné vidieť hladinu kvapaliny vo fľaši. Vo všetkých prípadoch optické vlastnosti vzorky polyetylénu závisia od jej molekulárnej štruktúry.

Existujú dva základné typy polyetylénu a znalosť rozdielu medzi nimi je rozhodujúca pre pochopenie ich optických vlastností. Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) je jednotný na molekulárnej úrovni, čo umožňuje molekulám tesne sa baliť a vytvárať kryštalické škvrny. Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE) je menej rovnomerný a nemá tendenciu mať usporiadanú vnútornú štruktúru. Polyetylén možno tiež kategorizovať podľa molekulovej hmotnosti alebo priemernej dĺžky jeho polymérnych reťazcov. Tieto faktory zohrávajú kľúčovú úlohu pri určovaní hlavných optických vlastností polyetylénu: zákal, priehľadnosť a lesk.

Haze je presne to, čo znie: miera toho, ako zakalená sa vzorka javí. Presnejšie povedané, zákal je mierou množstva svetla, ktoré sa vychyľuje na vzdialenosť prejdenú cez vzorku. Tu je dôležité rozlišovať medzi HDPE a LDPE. Kryštalické škvrny HDPE odrážajú svetlo ako zrnká piesku v skle. Stupeň vychýlenia svetla čiastočne závisí od veľkosti kryštalickej náplasti, takže zákal má tendenciu stúpať s hustotou polyetylénu. Metóda výroby polyetylénovej vzorky má tiež silný vplyv na zakalenie, a to nielen ako veľkosť, ale aj tiež orientácia kryštálov ovplyvňuje zákal v dôsledku interakcie svetla s kryštálom štruktúra. Čím rýchlejšie je vzorka po tvarovaní ochladená, tým menej je zakalená, pretože polymérne reťazce majú menej času na nové usporiadanie do kryštalických štruktúr.

Okrem kryštalinity vo vzorke spôsobuje drsnosť povrchu aj vychýlenie svetla, a preto hrá úlohu pri meraní zákalu polyetylénovej vzorky. V tomto prípade hrá hlavnú úlohu molekulová hmotnosť polyetylénu - aké sú dlhé polymérne reťazce. Všeobecne platí, že dlhšie reťaze vedú k väčšej drsnosti povrchu a väčšiemu zakaleniu povrchu. Podmienky spracovania tiež ovplyvňujú povrchový opar. Polyetylénová vzorka, ktorá sa vháňa do fólie, má tvar bubliny, na povrch nenaráža pleseň alebo matrica a býva veľmi hladká. Tým sa zníži jeho povrchový opar. Hrubšie vzorky, ktoré sú tvarované, extrudované alebo odlievané, môžu mať viac alebo menej zakalenia povrchu v závislosti od mikroskopickej hladkosti povrchov, s ktorými prichádzajú do styku.

Zjednodušene povedané, transparentnosť sa týka toho, ako jasný je objekt. Odbornejšie povedané, ide o mieru množstva svetla, ktoré prechádza objektom bez toho, aby ho rozptýlili alebo odklonili častice vo vnútri. U polyetylénu, tak ako u väčšiny materiálov, platí, že čím je vzorka tenšia, tým lepšia je priehľadnosť - existuje len menšia šanca, že častica odkloní svetlo prechádzajúce cez ňu. Transparentnosť preto súvisí s oparom: Čím je vzorka zakalenejšia, tým je transparentnejšia. Avšak na rozdiel od zákalu je priehľadnosť meraním „celej vzorky“ a záleží na hrúbke: Ani vzorka polyetylénu s veľmi nízkym zakalením nebude priehľadná, ak musí svetlo cestovať ďaleko. Podľa „Príručky o polyetyléne“ sú vzorky polyetylénu hrubé viac ako 1/8 palca zriedka priehľadné.

Zatiaľ čo zákal a priehľadnosť sa týkajú iba toho, či je svetlo vychýlené alebo preložené vzorkou, lesk závisí od toho, ako sa toto svetlo odkláňa. Vzorka, ktorá je lesklá - tento výraz znamená to isté v technickom aj laickom jazyku - odráža svetlo „súvisle“, čo znamená, že je odrážané rovnako. Lesk je striktne povrchový jav a dosiahnutie dobrej hladkosti povrchu je rozhodujúce pre dosiahnutie vysokého lesku. Lesk nie je iba ďalším výrazom pre povrchový opar, pretože výrazne závisí od uhla, pod ktorým je vzorka videná. Zahmlená vzorka môže byť lesklá, v takom prípade sa hovorí, že má „lesk“. Podľa „Praktického sprievodcu polyetylénom“ od 90. rokov sú k dispozícii nové typy LDPE, ktoré umožnili vyrobiť odolnejšie obalové materiály s vyšším leskom.