Optične lastnosti polietilena

Polietilen je komercialna plastika, ki se je znašla v skoraj vseh možnih aplikacijah. Več kot 100 milijard funtov. polietilena so bili proizvedeni leta 2000, oblikovani v vse, od vrečk, zabojnikov, steklenic in drugih izdelkov do posebnih predmetov, kot so protetične kolčne vtičnice. V nekaterih primerih so optične lastnosti polietilena pomembne z estetskega vidika: sijajna embalaža je bolj privlačna kot dolgočasna. V drugih primerih je zanimanje praktično, saj lahko vidimo nivo tekočine v steklenici. Optične lastnosti polietilenskega vzorca so v vseh primerih odvisne od njegove molekularne strukture.

Obstajata dve osnovni vrsti polietilena in poznavanje razlike med njima je ključnega pomena za razumevanje njihovih optičnih lastnosti. Polietilen visoke gostote (HDPE) je na molekularni ravni enakomeren, kar molekulam omogoča tesno pakiranje in oblikovanje kristalnih madežev. Polietilen z nizko gostoto (LDPE) je manj enakomeren in ponavadi nima urejene notranje strukture. Polietilen lahko razvrstimo tudi po molekulski masi ali povprečni dolžini njegovih polimernih verig. Ti dejavniki igrajo ključno vlogo pri določanju glavnih optičnih lastnosti polietilena: zamegljenost, prosojnost in sijaj.

Haze je točno tisto, kar se sliši: merilo, kako moten se pojavi vzorec. Natančneje, meglica je merilo količine svetlobe, ki se odbije na razdaljo, prevoženo skozi vzorec. Tu je pomembno razlikovanje med HDPE in LDPE. Kristalni madeži HDPE odbijajo svetlobo kot zrnca peska v steklu. Stopnja odklona svetlobe je deloma odvisna od velikosti kristalnega madeža, zato se meglica narašča z gostoto polietilena. Način izdelave vzorca polietilena močno vpliva tudi na meglico, saj ni le velikost, ampak tudi tudi usmerjenost kristalov vpliva na meglico zaradi interakcije svetlobe s kristalom struktura. Čim hitreje se vzorec po oblikovanju ohladi, manj verjetno je, da bodo polimerne verige imele manj časa za preureditev v kristalne strukture.

Poleg kristaliničnosti znotraj vzorca hrapavost površine povzroči tudi odklon svetlobe in ima zato vlogo pri merjenju meglice vzorca polietilena. V tem primeru igra glavno vlogo molekularna teža polietilena - kako dolge so polimerne verige. Na splošno daljše verige vodijo do več hrapavosti površine in večje površinske meglice. Pogoji predelave vplivajo tudi na površinsko meglico. Vzorec polietilena, ki ga vpihamo v film, ima obliko kot mehurček, brez plesni ali matrice, ki trči na površino, in je ponavadi zelo gladek. To zmanjša njegovo površinsko meglico. Debelejši vzorci, ki so oblikovani, iztisnjeni ali ulivani, imajo lahko bolj ali manj površinsko meglico, odvisno od mikroskopske gladkosti površin, s katerimi pridejo v stik.

Preprosto povedano, preglednost se nanaša na to, kako jasen je predmet. Tehnično bolj natančno gre za merilo količine svetlobe, ki prehaja skozi predmet, ne da bi ga delci znotraj razpršili ali odklonili. Pri polietilenu je, tako kot pri večini materialov, tanjši kot je vzorec, boljša je prosojnost - le manj je možnosti, da bi delec odbil svetlobo, ki potuje skozi. Preglednost je torej povezana z meglico: bolj kot je vzorec meglen, manj pregleden je. Vendar pa je za razliko od meglice preglednost meritev "celotnega vzorca", debelina pa je pomembna: tudi vzorec polietilena z zelo majhno meglico ne bo prozoren, če mora svetloba potovati daleč. V skladu z "Priročnikom za polietilen" so vzorci polietilena debeli več kot 1/8 palca redko prozorni.

Medtem ko se zamegljenost in preglednost nanašata le na to, ali se svetloba odbije ali gre skozi vzorec, je sijaj odvisen od tega, kako se ta svetloba odbije. Vzorec, ki je sijajen - izraz v tehničnem in laičnem jeziku pomeni isto stvar - "koherentno" odbija svetlobo, kar pomeni, da je vsa odklonjena na enak način. Sijaj je strogo površinski pojav in doseganje dobre gladkosti površine je ključnega pomena za doseganje visokega sijaja. Sijaj ni le drug izraz za površinsko meglico, saj je močno odvisen od kota, pod katerim se gleda vzorec. Meglen vzorec je lahko sijajen, v tem primeru naj bi imel "sijaj". V skladu s "Praktičnim vodnikom za polietilen" od devetdesetih let so na voljo nove vrste LDPE, ki so omogočile trdnejše embalažne materiale z višjim sijajem.