Hoe definiëren wetenschappers helder plastic?

Dus ik wilde een artikel schrijven voor onze lezers over de meest optisch heldere plastics die er zijn. Maar toen raakte ik zo verstrikt in het onderzoeken van wat 'transparantie' eigenlijk betekent, dat ik besloot dat dit onderwerp er echt twee verdient Lidwoord.

Hier is een overzicht van twee van de belangrijkste manieren om transparantie in kunststoffen (en andere materialen) te meten:de brekingsindex en optische helderheid. Houd de komende weken in de gaten voor een tweede bericht met zeer transparante kunststoffen.

1)      De brekingsindex

De brekingsindex is een maat voor hoeveel licht wordt gebogen (of gebroken) als het door een stof gaat. Het wordt gedefinieerd door:n =sin i /sin r, waarbij i en r respectievelijk de hoeken van inval en breking zijn. De brekingsindex is ook de verhouding van de lichtsnelheid in vacuüm tot de snelheid in het transparante materiaal. De brekingsindex zal enigszins variëren met de golflengte van het licht dat wordt gebruikt om de brekingsindex te meten. Als 'wit' licht (een mengsel van verschillende golflengten) wordt gebruikt als de invallende bundel, dan zal de variatie in de brekingsindex voor de verschillende golflengten leiden tot splitsing van licht in de kleuren van het spectrum, een proces dat bekend staat als dispersie. Om de breking van materialen te kunnen vergelijken, is het gebruikte licht over het algemeen de natrium D-lijn (een specifieke golflengte). Wanneer licht een dicht materiaal binnenkomt vanuit een minder dicht materiaal, wordt de gebroken straal naar de normaal gebogen. Wanneer licht vanuit een dicht materiaal een minder dicht materiaal binnenkomt, wordt de gebroken straal weggebogen van de normaal. Wanneer licht door een transparant materiaal met evenwijdige zijden gaat, worden de brekingen 'teniet gedaan' en wordt het pad van het licht verplaatst door de aanwezigheid van het transparante materiaal.

2)      Transparantie

Dus hoe meten wetenschappers doorzichtig plastic? De grenzen tussen 'transparant' of 'helder' en 'doorschijnend' of 'ondoorzichtig' zijn vaak zeer subjectief.  Wat acceptabel is voor de ene waarnemer, is mogelijk niet acceptabel voor een andere waarnemer. Het is mogelijk om de mate van lichttransmissie te meten met ASTM D-1003 (Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics). Deze testmethode wordt gebruikt om de lichttransmissie en verstrooiing van transparante kunststoffen te evalueren voor een gedefinieerde monsterdikte. Over het algemeen worden lichttransmissiepercentages boven de 85 als ‘transparant’ beschouwd. De waargenomen transparantie of optische helderheid is afhankelijk van de dikte van het monster dat voor beoordeling wordt gebruikt, en de optische helderheid zal afnemen met toenemende dikte. Standaard glas kan relatief optisch helder zijn in dunne delen, maar zal een groene tint krijgen (door ijzer in het glas) naarmate de dikte toeneemt. Optische helderheid kan alleen worden bereikt wanneer de brekingsindex constant is door het materiaal in de kijkrichting. Alle gebieden van ondoorzichtig materiaal (zoals kleurstoffen) of gebieden met een verschillende brekingsindex zullen resulteren in een verlies van optische helderheid als gevolg van breking en verstrooiing.

Optische helderheid is ook afhankelijk van oppervlaktereflecties van het monster. De oppervlaktereflecties op het lucht/kunststof grensvlak zorgen voor aanzienlijke transmissieverliezen. Het transmissieverlies van PMMA is bijvoorbeeld ongeveer 93% en dat van PS ongeveer 88%. Deze oppervlaktereflecties kunnen twee fundamentele oorzaken hebben:spiegelreflectie, de normale reflectie van een glad oppervlak, en diffuse reflectie, die afhankelijk is van de vlakheid van het oppervlak van het monster. Het transmissieverlies als gevolg van oppervlakteruwheid of ingebedde deeltjes wordt vaker 'waas' genoemd, en dit is over het algemeen een productieprobleem en geen eigenschap van het materiaal. Bij het produceren van geblazen film kan waas worden veroorzaakt door smeltbreuk aan het oppervlak of door instabiliteit van het grensvlak tussen de lagen van de film.

Vragen? Opmerkingen? Laat het me weten in de comments hieronder.

Op zoek naar meer informatie over kunststofterminologie? Download onze gratis gids!