สมบัติทางแสงของโพลิเอทิลีน

โพลิเอทิลีนเป็นพลาสติกเชิงพาณิชย์ที่เข้าสู่การใช้งานเกือบทุกรูปแบบ มากกว่า 100 พันล้านปอนด์ โพลิเอทิลีนถูกผลิตขึ้นในปี 2543 ขึ้นรูปเป็นทุกอย่างตั้งแต่กระเป๋า ถังขยะ ขวด และสินค้าอื่นๆ ไปจนถึงสินค้าพิเศษ เช่น เบ้าขาเทียม ในบางกรณี คุณสมบัติทางแสงของโพลิเอทิลีนมีความสำคัญจากมุมมองด้านสุนทรียศาสตร์: บรรจุภัณฑ์แบบมันเงามีความน่าดึงดูดใจมากกว่าแบบทื่อ ในอีกกรณีหนึ่ง ความสนใจนั้นใช้ได้จริง เหมือนกับการเห็นระดับของเหลวภายในขวด ในทุกกรณี คุณสมบัติทางแสงของตัวอย่างโพลีเอทิลีนขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุล

โพลิเอทิลีนมีพื้นฐานอยู่สองประเภท และการรู้ความแตกต่างระหว่างโพลีเอทิลีนทั้งสองชนิดมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางแสง โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) มีความสม่ำเสมอในระดับโมเลกุล ซึ่งช่วยให้โมเลกุลสามารถอัดแน่นและสร้างแผ่นผลึกได้ โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) มีความสม่ำเสมอน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะไม่มีโครงสร้างภายในที่เป็นระเบียบ โพลีเอทิลีนยังสามารถจำแนกตามน้ำหนักโมเลกุลหรือความยาวเฉลี่ยของสายพอลิเมอร์ได้ ปัจจัยเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางแสงที่สำคัญของโพลิเอทิลีน ได้แก่ หมอกควัน ความโปร่งใส และความมันวาว

หมอกควันคือสิ่งที่ดูเหมือน: การวัดว่าตัวอย่างมีเมฆมากเพียงใด อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น หมอกควันคือการวัดปริมาณแสงที่เบี่ยงเบนต่อระยะทางที่เดินทางผ่านตัวอย่าง ที่นี่ความแตกต่างระหว่าง HDPE และ LDPE มีความสำคัญ แผ่นผลึกของ HDPE เบี่ยงเบนแสงเหมือนเม็ดทรายในแก้ว ระดับการโก่งตัวของแสงจะขึ้นอยู่กับขนาดของแผ่นผลึก ดังนั้นหมอกควันจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของโพลิเอทิลีน วิธีการประดิษฐ์ของตัวอย่างโพลีเอทิลีนยังส่งผลอย่างมากต่อหมอกควัน ไม่เพียงแต่ขนาดแต่ การวางแนวของคริสตัลยังส่งผลต่อหมอกควันอันเนื่องมาจากปฏิกิริยาของแสงกับคริสตัล โครงสร้าง. ยิ่งตัวอย่างถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากที่มีรูปร่างแล้ว ยิ่งมีความขุ่นน้อยลงเนื่องจากสายโซ่โพลีเมอร์มีเวลาน้อยลงในการจัดเรียงใหม่เป็นโครงสร้างผลึก

นอกจากความเป็นผลึกภายในตัวอย่างแล้ว ความหยาบของพื้นผิวยังทำให้เกิดการโก่งตัวของแสง ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการวัดความมัวของตัวอย่างโพลีเอทิลีน ในกรณีนี้ น้ำหนักโมเลกุลของโพลิเอทิลีน - ความยาวของสายพอลิเมอร์ - มีบทบาทสำคัญ โดยทั่วไปแล้วโซ่ที่ยาวขึ้นจะทำให้พื้นผิวขรุขระมากขึ้นและเกิดความมัวขึ้น สภาพการประมวลผลยังส่งผลต่อความหมองคล้ำของพื้นผิวด้วย ตัวอย่างโพลิเอธิลีนที่เป่าเข้าไปในฟิล์มจะมีรูปทรงเหมือนฟองสบู่ โดยที่ไม่มีราหรือแม่พิมพ์ติดอยู่ที่พื้นผิว และมีแนวโน้มที่จะเรียบมาก สิ่งนี้จะช่วยลดความมัวหมองของพื้นผิว ตัวอย่างที่หนาขึ้นซึ่งถูกหล่อขึ้นรูป อัดรีด หรือหล่ออาจมีความมัวของพื้นผิวมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความเรียบระดับจุลทรรศน์ของพื้นผิวที่พวกมันสัมผัส

พูดง่ายๆ คือ ความโปร่งใสหมายถึงความชัดเจนของวัตถุ ในทางเทคนิคแล้ว มันคือการวัดปริมาณแสงที่ส่องผ่านวัตถุโดยไม่กระจัดกระจายหรือเบี่ยงเบนจากอนุภาคภายใน สำหรับโพลิเอธิลีน เช่นเดียวกับวัสดุส่วนใหญ่ ยิ่งตัวอย่างบางลง ความโปร่งใสยิ่งดีขึ้นเท่านั้น มีโอกาสน้อยลงที่อนุภาคจะเบี่ยงเบนแสงที่เดินทางผ่าน ความโปร่งใสจึงเกี่ยวข้องกับหมอกควัน: ยิ่งตัวอย่างมีหมอกมาก ความโปร่งใสก็จะน้อยลง อย่างไรก็ตาม ต่างจากหมอกควัน ความโปร่งใสคือการวัดแบบ “ทั้งตัวอย่าง” และความหนามีความสำคัญ: แม้แต่ตัวอย่างโพลีเอทิลีนที่มีหมอกต่ำมากก็จะไม่โปร่งใสหากแสงต้องเดินทางไกล ตาม "คู่มือการใช้โพลิเอทิลีน" ตัวอย่างโพลิเอทิลีนที่มีความหนามากกว่า 1/8 นิ้วจะไม่ค่อยโปร่งใส

ในขณะที่หมอกควันและความโปร่งใสกังวลเฉพาะกับการที่แสงเบี่ยงเบนหรือส่งผ่านตัวอย่าง ความเงาขึ้นอยู่กับว่าแสงนั้นเบี่ยงเบนไปอย่างไร ตัวอย่างที่มันวาว - คำนี้หมายถึงสิ่งเดียวกันในทางเทคนิคและภาษาเลย์ - หักเหแสง "อย่างสอดคล้องกัน" ซึ่งหมายความว่าทั้งหมดเบี่ยงเบนไปในลักษณะเดียวกัน ความเงาเป็นปรากฏการณ์พื้นผิวอย่างเคร่งครัด และการได้พื้นผิวเรียบที่ดีเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมีความเงาสูง ความเงาไม่ได้เป็นเพียงอีกคำหนึ่งสำหรับหมอกควันบนพื้นผิว โดยขึ้นอยู่กับมุมที่ดูตัวอย่างอย่างมาก ตัวอย่างที่พร่ามัวสามารถเป็นมันเงาได้ ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่ามีความ "เงา" ตาม "แนวทางปฏิบัติสำหรับโพลิเอทิลีน" LDPE ชนิดใหม่เริ่มวางจำหน่ายตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 ซึ่งทำให้วัสดุบรรจุภัณฑ์แข็งแรงขึ้นและมีความมันวาวสูงขึ้น