Optiska egenskaper hos polyeten

Polyeten är en kommersiell plast som har hittat sig i nästan alla tänkbara applikationer. Mer än 100 miljarder pund. av polyeten tillverkades år 2000 och formades till allt från påsar, soptunnor, flaskor och andra varor till specialartiklar som proteshöftuttag. I vissa fall är de optiska egenskaperna hos polyeten viktiga ur estetisk synvinkel: Glansig förpackning är mer attraktiv än tråkig. I andra fall är intresset praktiskt, som att kunna se vätskenivån inuti en flaska. I alla fall beror de optiska egenskaperna hos ett polyetenprov på dess molekylära struktur.

Det finns två bastyper av polyeten, och att veta skillnaden mellan dem är avgörande för att förstå deras optiska egenskaper. Högdensitetspolyeten (HDPE) är enhetlig på molekylär nivå, vilket gör det möjligt för molekylerna att packa tätt och bilda kristallina fläckar. Lågdensitetspolyeten (LDPE) är mindre enhetlig och tenderar inte att ha ordnad inre struktur. Polyeten kan också kategoriseras efter molekylvikt eller medelvärdet av dess polymerkedjor. Dessa faktorer spelar nyckelroller för att bestämma de viktigaste optiska egenskaperna hos polyeten: dis, transparens och glans.

Haze är precis som det låter: ett mått på hur grumligt ett prov visas. Mer precist, dis är ett mått på mängden ljus som avböjes per sträcka som har rest genom ett prov. Här är skillnaden mellan HDPE och LDPE viktig. HDPE: s kristallina fläckar avböjer ljus som sandkorn i glas. Graden av ljusavböjning är delvis beroende av storleken på det kristallina plåstret, så dis tenderar att öka med polyetenens densitet. Tillverkningsmetoden för ett polyetenprov har också en stark effekt på disen, inte bara storlek utan också orientering av kristallerna påverkar disen på grund av interaktion mellan ljus och kristallen strukturera. Ju snabbare ett prov kyls efter det att det formats, desto mindre disigt beror det troligen på att polymerkedjorna har mindre tid att ordna om till kristallstrukturer.

Förutom kristallinitet i provet, orsakar ytjämnhet ljusavböjning och spelar därför en roll i dismätningen av ett polyetenprov. I detta fall spelar polyetenens molekylvikt - hur länge polymerkedjorna är - en viktig roll. I allmänhet leder längre kedjor till mer ytjämnhet och mer yta. Bearbetningsförhållandena påverkar också ytdimma. Ett polyetenprov som blåses in i en film tar formen som en bubbla, utan att mögel eller form pressar mot ytan och tenderar att vara mycket slät. Detta minskar dess yta-dis. Tjockare prover som är gjutna, strängsprutade eller gjutna kan ha mer eller mindre ytblåsning beroende på den mikroskopiska slätheten hos de ytor som de kommer i kontakt med.

Enkelt uttryckt hänvisar transparens till hur tydligt ett objekt är. Mer tekniskt är det ett mått på mängden ljus som gör det genom föremålet utan att spridas eller avböjas av partiklar inuti. För polyeten, som med de flesta material, ju tunnare provet, desto bättre transparens - det finns bara färre chanser för en partikel att avböja ljus som går igenom. Transparens är därför relaterat till dis: Ju mer disigt ett prov är, desto mindre transparent. Till skillnad från dis är transparens en mätning av "helprov", och tjockleken betyder något: Även ett mycket lågblåst polyetenprov kommer inte att vara transparent om ljuset måste färdas långt. Enligt ”Handbok för polyeten” är polyetenprover som är mer än 1/8 tum tjocka sällan transparenta.

Medan dis och transparens bara handlar om huruvida ljus avböjs eller passeras genom ett prov, beror glansen på hur ljuset avböjs. Ett prov som är glansigt - termen betyder samma sak på tekniskt och lekmässigt språk - avböjer ljuset "sammanhängande", vilket betyder att det hela avböjs på samma sätt. Glans är strikt ett ytfenomen, och att uppnå god ytjämnhet är kritiskt för att uppnå hög glans. Glans är inte bara en annan term för ytdim, eftersom den starkt beror på vinkeln i vilken provet ses. Ett disigt prov kan vara glansigt, i vilket fall det sägs ha en "glans". Enligt "Praktisk guide till polyeten" nya typer av LDPE har blivit tillgängliga sedan 1990-talet som har möjliggjort robustare förpackningsmaterial med högre glans.