ความโปร่งใสของวัตถุดิบพลาสติก: จากกลไกโมเลกุลสู่การปฏิบัติการใช้งาน

ความโปร่งใสของวัตถุดิบพลาสติกเป็นตัวชี้วัดหลักในการวัดประสิทธิภาพเชิงแสง ซึ่งหมายถึงความสามารถในการผ่านของแสง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อเอฟเฟกต์ภาพและการใช้งานจริงของผลิตภัณฑ์ ตั้งแต่ขวดน้ำแร่ทั่วไปไปจนถึงเลนส์ออปติกระดับไฮเอนด์ ตั้งแต่หน้าจอโทรศัพท์มือถือไปจนถึงไฟหน้ารถยนต์ ความโปร่งใสเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกใช้วัสดุ ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับแก่นแท้ ปัจจัยที่มีอิทธิพล และวิธีการควบคุมความโปร่งใส มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบและการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกออปติก

1、แนวคิดพื้นฐานและระบบการประเมินการส่งผ่าน

ความโปร่งใสของพลาสติกไม่ใช่ค่าตัวเลขเพียงค่าเดียว แต่เป็นตัวบ่งชี้ที่ครอบคลุมพารามิเตอร์ทางแสงหลายตัว ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะการส่งผ่านของวัสดุสำหรับความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน

ตัวชี้วัดการประเมินหลัก

อุตสาหกรรมวัดความโปร่งใสโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

การส่งผ่าน (T): อัตราส่วนของฟลักซ์ส่องสว่างที่ส่งผ่านวัสดุต่อฟลักซ์ส่องสว่างที่ตกกระทบ แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ การส่งผ่านของพลาสติกใสทั่วไปส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 80% ถึง 90% เช่น สัตว์เลี้ยง ซึ่งมีการส่งผ่านประมาณ 88% ในขณะที่พลาสติกออปติคัลประสิทธิภาพสูงสามารถทะลุผ่านได้มากกว่า 90% เช่น พีเอ็มเอ็มเอ (กระจกอินทรีย์) ที่ 92% และ พีซี (โพลีคาร์บอเนต) ที่ 89% ถึง 90%

ความขุ่นมัว: สัดส่วนของแสงที่กระจัดกระจายในแสงทั้งหมดที่ส่องผ่านวัสดุ ซึ่งสะท้อนถึงระดับความขุ่นของวัสดุโปร่งใส พลาสติกออปติคัลคุณภาพสูงโดยทั่วไปจะมีความขุ่นมัวน้อยกว่า 1% ในขณะที่พลาสติกใสทั่วไปจะมีความขุ่นมัว 1% -3% หากเกิน 5% จะมองเห็นเป็นฝ้ามัวได้ชัดเจน

ดัชนีหักเหแสง (n): อัตราส่วนระหว่างความเร็วการแพร่กระจายของแสงในสุญญากาศต่อความเร็วการแพร่กระจายในวัสดุ ซึ่งมีผลต่อการหักเหและการสะท้อนของแสง พีเอ็มเอ็มเอ มีดัชนีหักเหแสง 1.49, พีซี มีดัชนีหักเหแสง 1.58 และพลาสติกที่มีดัชนีหักเหแสงสูง (เช่น ซีอาร์-39) อาจมีค่าดัชนีหักเหแสง 1.50-1.60 จึงเหมาะสมสำหรับการผลิตเลนส์

ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัว (เลข อับเบะ, ν): วัดความแตกต่างของการหักเหของแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันโดยวัสดุ ค่า อับเบะ ที่สูงจะทำให้เกิดการกระจายตัวต่ำ พีเอ็มเอ็มเอ มีค่า อับเบะ เท่ากับ 57, พีซี มีค่า 30 และกระจกออปติคัลมีค่า อับเบะ ประมาณ 50-60 ดังนั้นชิ้นส่วนออปติคัลที่มีความแม่นยำสูงจึงยังคงต้องใช้วัสดุแก้ว

จำเป็นต้องพิจารณาตัวบ่งชี้เหล่านี้ร่วมกัน: ตัวอย่างเช่น การส่งผ่านแสงของพีซีต่ำกว่า พีเอ็มเอ็มเอ เล็กน้อย แต่มีความต้านทานแรงกระแทกดีกว่า พีเอ็มเอ็มเอ มาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับโคมไฟรถยนต์ ส่วน พีเอ็มเอ็มเอ เนื่องจากมีหมอกน้อยกว่า จึงเหมาะกับแผงจอแสดงผลที่ต้องการความคมชัดสูงมากกว่า

หลักการส่งผ่านแสงและกลไกโมเลกุล

กระบวนการที่แสงผ่านพลาสติกเกี่ยวข้องกับสามหน้าที่: การดูดกลืน การสะท้อน และการกระเจิง

การดูดกลืน: กลุ่มโครโมเจนิก (เช่น พันธะคู่และคาร์บอนิล) ในโมเลกุลจะดูดกลืนแสงที่มีความยาวคลื่นจำเพาะ ส่งผลให้ค่าการส่องผ่านลดลง พีอี บริสุทธิ์มีการดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้ต่ำเนื่องจากไม่มีโครโมโฟร์ในสายโมเลกุล แต่การกระเจิงเกิดจากผลึกที่มีความหนาแน่นสูง ทำให้ค่าการส่องผ่านเพียง 50% -60% อย่างไรก็ตาม พีเอ็มเอ็มเอ อะมอร์ฟัสมีการดูดกลืนแสงต่ำมากเนื่องจากไม่มีบริเวณผลึกและโครงสร้างโมเลกุลที่สมมาตร

การสะท้อนแสง: แสงจะสะท้อนที่ส่วนต่อประสานพลาสติกในอากาศเนื่องจากความแตกต่างของดัชนีหักเหแสง โดยมีค่าการสะท้อนแสงที่ส่วนต่อประสานเพียงจุดเดียวประมาณ 4% -5% (เช่น การสูญเสียการสะท้อนแสงของ พีเอ็มเอ็มเอ ในอากาศ) การเคลือบ (เช่น ฟิล์มกันแสงสะท้อน) สามารถลดค่าการสะท้อนแสงให้ต่ำกว่า 1% ได้

การกระเจิง: โครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอภายในวัสดุ (เช่น อนุภาคผลึก ฟองอากาศ สิ่งเจือปน) ทำให้ทิศทางของแสงเปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความขุ่นมัว พลาสติกผลึก (เช่น สัตว์เลี้ยง) มีดัชนีการกระเจิงสูงกว่าพลาสติกอะมอร์ฟัส (เช่น พีซี) เนื่องจากความแตกต่างของดัชนีหักเหแสงระหว่างบริเวณผลึกและบริเวณอะมอร์ฟัส

พลาสติกอะมอร์ฟัสมีการจัดเรียงโมเลกุลที่ไม่เป็นระเบียบและไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างบริเวณผลึกและอะมอร์ฟัส จึงมีการกระเจิงน้อยกว่าและมักจะมีความโปร่งใสดีกว่าพลาสติกผลึก ตัวอย่างเช่น พลาสติก พีเอส อะมอร์ฟัสมีค่าการส่องผ่าน 88% ในขณะที่ เอชดีพีอี ผลึกมีค่าการส่องผ่านเพียง 50% -60%

2. ปัจจัยหลักที่มีผลต่อความโปร่งใสของพลาสติก

ความโปร่งใสของพลาสติกถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุล โครงสร้างสถานะการรวมตัว และเทคโนโลยีการประมวลผล และสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญผ่านการควบคุมคุณสมบัติทางแสงที่แม่นยำ

บทบาทหลักของโครงสร้างโมเลกุล

โครงสร้างโมเลกุลเป็นตัวกำหนดพื้นฐานของความโปร่งใส:

ความสมมาตรเชิงโมเลกุล: โมเลกุลที่มีโครงสร้างสมมาตร (เช่น หน่วยเมทิลเมทาคริเลตใน พีเอ็มเอ็มเอ) มีการจัดเรียงอย่างแน่นหนา มีพลังงานทรานซิชันอิเล็กตรอนสูง และดูดซับแสงที่มองเห็นได้น้อยกว่า พีซี ที่มีวงแหวนเบนซีนในสายโมเลกุลมีการดูดซับแสงสีน้ำเงินเล็กน้อยเนื่องจากระบบ π - อิเล็กตรอน และค่าการส่งผ่านแสงต่ำกว่า พีเอ็มเอ็มเอ เล็กน้อย

กลุ่มขั้ว: กลุ่มที่มีขั้วสูง เช่น กลุ่มอะไมด์และกลุ่มเอสเทอร์ อาจทำให้เกิดแรงระหว่างโมเลกุลที่ไม่สม่ำเสมอ นำไปสู่ความผันผวนของความหนาแน่นในบริเวณนั้นและการกระเจิงที่เพิ่มขึ้น PA6 ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนเนื่องจากกลุ่มอะไมด์มีผลึกสูงและค่าการส่งผ่านแสงเพียง 60% -70% ซึ่งต่ำกว่า พีเอ็มเอ็มเอ ที่ไม่มีขั้วมาก

น้ำหนักโมเลกุลและการกระจายตัว: น้ำหนักโมเลกุลที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการพันกันของสายโมเลกุลมากขึ้น ส่งผลต่อความสม่ำเสมอ การกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่แคบช่วยลดความผันผวนของความหนาแน่นและลดความขุ่นมัว โดยทั่วไปการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลของ พีเอ็มเอ็มเอ เกรดออปติคัลจะควบคุมได้ภายใน 2.0 ในขณะที่เกรดทั่วไปจะอยู่ที่ 3.0-4.0

สิ่งเจือปนและสารเติมแต่ง: สารตกค้างของตัวเร่งปฏิกิริยา โมโนเมอร์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา หรือสารแต่งสี อาจทำให้เกิดโครโมโฟร์ ซึ่งลดการส่งผ่านแสง ตัวอย่างเช่น พีวีซีมีอะตอมของคลอรีนและมีแนวโน้มที่จะสลายตัวระหว่างกระบวนการ ทำให้เกิดกรดไฮโดรคลอริก (ไฮโดรคลอไรด์) ค่าการส่งผ่านแสงอยู่ที่ 70% -80% และเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อเวลาผ่านไป ส่วนพีซีเกรดออปติคอลต้องควบคุมสารตกค้างของตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างเข้มงวด (<1ppm)

อิทธิพลของโครงสร้างรัฐรวม

ความเป็นผลึก: ความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างบริเวณผลึกและบริเวณอสัณฐานในพลาสติกผลึกทำให้เกิดการกระเจิงอย่างรุนแรง และยิ่งความเป็นผลึกสูง ค่าการส่งผ่านก็จะต่ำลง ตัวอย่างเช่น

พีซีแบบอะมอร์ฟัส (ผลึก 0) มีค่าการส่งผ่านแสง 89% และมีค่าความขุ่น 0.5%

สัตว์เลี้ยง กึ่งผลึก (ความเป็นผลึก 30% -40%) มีค่าการส่งผ่านแสง 88% แต่มีค่าความขุ่น 3% -5%

พีพี ที่มีผลึกสูง (ผลึก 70%) มีค่าการส่งผ่านแสงเพียง 50% -60% และมีค่าความขุ่น 10%

การระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (เช่น การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วระหว่างการฉีดขึ้นรูป) ช่วยลดความเป็นผลึกและเพิ่มการส่งผ่านแสง ตัวอย่างเช่น ฟิล์ม โบเปต สามารถให้การส่งผ่านแสงได้ถึง 88% และมีค่าความขุ่นน้อยกว่า 2% ผ่านการยืดแบบสองแกนเพื่อควบคุมการตกผลึก

การแยกเฟสและการกระจายตัว: ในระหว่างการผสมหรือการปรับเปลี่ยนการเติม ความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างเฟสที่กระจายตัว (เช่น อนุภาคยาง เส้นใย) และเมทริกซ์อาจทำให้เกิดการกระเจิงได้ ตัวอย่างเช่น เอบีเอส มีการส่งผ่านแสงเพียง 60% -70% เนื่องจากมีอนุภาคยางอยู่ด้วย เมื่อจับคู่ดัชนีหักเหแสงนี้ ค่าการส่งผ่านแสงของโลหะผสม พีซี/พีเอ็มเอ็มเอ จะสูงถึง 85%

ความเค้นภายใน: ความเค้นภายในที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการอาจนำไปสู่การวางตัวของสายโมเลกุลที่ไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดความผันผวนของความหนาแน่นและการกระเจิงที่เพิ่มขึ้น หากความเค้นภายในของผลิตภัณฑ์พีซีสูงเกินไป ความขุ่นจะเพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 2% -3% การอบอ่อน (ฉนวน 120°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง) สามารถกำจัดความเค้นบางส่วนและลดความขุ่นให้ต่ำกว่า 1%

บทบาทการควบคุมเทคโนโลยีการประมวลผล

อุณหภูมิและเวลาในการหลอมเหลว: อุณหภูมิต่ำทำให้เกิดพลาสติกที่ไม่สม่ำเสมอและเกิดจุดผลึก หากอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนและเกิดกลุ่มโครโมโฟร์ เช่น หมู่คาร์บอนิล อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการแปรรูป พีเอ็มเอ็มเอ คือ 220-240 องศาเซลเซียส หากอุณหภูมิสูงกว่า 260 องศาเซลเซียส จะทำให้เกิดสีเหลืองเนื่องจากการเสื่อมสภาพ และค่าการส่องผ่านจะลดลง 5%-10%

อุณหภูมิแม่พิมพ์: อุณหภูมิแม่พิมพ์มีผลต่ออัตราการตกผลึกและความสม่ำเสมอของวัสดุ เมื่อฉีดขึ้นรูป สัตว์เลี้ยง อุณหภูมิแม่พิมพ์จะเพิ่มขึ้นจาก 20 ถึง 80 องศาเซลเซียส ความเป็นผลึกจะเพิ่มขึ้นจาก 5% เป็น 20% และค่าการส่องผ่านลดลง 10% อย่างไรก็ตาม การตกผลึกสามารถยับยั้งได้โดยการทำให้แม่พิมพ์เย็นลงอย่างรวดเร็ว (อุณหภูมิต่ำกว่า 20 องศาเซลเซียส) และค่าการส่องผ่านยังคงสูงกว่า 85%

การควบคุมสิ่งเจือปน: ฝุ่นและอนุภาคโลหะในวัตถุดิบจะกลายเป็นศูนย์กลางการกระเจิง พลาสติกเกรดออปติคัลต้องได้รับการกรองด้วยความละเอียด 10 ไมโครเมตร และสภาพแวดล้อมการขึ้นรูปต้องสะอาดระดับ ระดับ 1000 (อนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุต ≥ 0.5 ไมโครเมตร < 1000)

คุณภาพพื้นผิว: ความหยาบของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นอาจนำไปสู่การกระเจิงของส่วนต่อประสาน ตัวอย่างเช่น ความหยาบของพื้นผิวของแผ่น พีเอ็มเอ็มเอ เพิ่มขึ้นจาก 0.1 ไมโครเมตร เป็น 1 ไมโครเมตร ค่าการส่งผ่านแสงลดลงจาก 92% เป็น 85% และค่าความขุ่นเพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 5% การขัดเงา (เช่น การขัดด้วยเปลวไฟ) สามารถลดความหยาบให้ต่ำกว่า 0.01 ไมโครเมตร และฟื้นฟูประสิทธิภาพทางแสง

3、วัตถุดิบพลาสติกใสหลักและคุณสมบัติทางแสง

เนื่องจากความแตกต่างทางโครงสร้าง คุณสมบัติทางแสงของพลาสติกใสแต่ละชนิดจึงมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ทำให้เกิดระบบผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

พลาสติกใสอเนกประสงค์

พอลิเมทิลเมทาคริเลต (พีเอ็มเอ็มเอ): หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อแก้วอินทรีย์ มีโครงสร้างแบบอสัณฐาน มีค่าการส่งผ่านแสง 92% ความขุ่นน้อยกว่า 1% เป็นพลาสติกอเนกประสงค์ที่มีความโปร่งใสสูงสุด ดัชนีหักเหแสง 1.49 ค่า อับเบะ ตัวเลข 57 การกระจายตัวต่ำ เหมาะสำหรับทำเลนส์และขาตั้งจอแสดงผล แต่ความต้านทานแรงกระแทกต่ำ (ความต้านทานแรงกระแทกรอยบาก 2-3 กิโลจูล/ตร.ม.) และพื้นผิวเป็นรอยง่าย (ความแข็งของดินสอ 2H) เมื่อผสมกับบิวทาไดอีน (เช่น การดัดแปลง เอ็มบีเอส) สามารถเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกเป็น 5-8 กิโลจูล/ตร.ม.

โพลีคาร์บอเนต (พีซี): โครงสร้างอะมอร์ฟัส มีค่าการส่งผ่านแสง 89% -90% ค่าความขุ่น 0.5% -1% ทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม (ค่าความต้านทานแรงกระแทกแบบรอยบาก 60-80 กิโลจูล/ตร.ม.) ถือเป็นพลาสติกใสที่มีคุณสมบัติครบถ้วนและสมดุลที่สุด ดัชนีหักเหแสง 1.58 ค่า อับเบะ 30 กระจายตัวได้ดี เหมาะสำหรับทำโคมไฟรถยนต์ กระจกกันกระสุน และขวดนมเด็ก ทนทานต่อสภาพอากาศได้ดีกว่า พีเอ็มเอ็มเอ โดยมีอัตราการคงสภาพแสงที่ 85% หลังจากใช้งานกลางแจ้ง 2 ปี

พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (สัตว์เลี้ยง): พลาสติกกึ่งผลึกที่มีการควบคุมความเป็นผลึกด้วยการยืดแบบแกนคู่ (โบเปต) มีค่าการส่งผ่านแสง 88% ความขุ่นน้อยกว่า 2% ทนทานต่อสารเคมีได้ดี และทนอุณหภูมิได้ 120 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่ใช้ทำขวดเครื่องดื่มและฟิล์มบรรจุภัณฑ์ สามารถนำไปแปรรูปเป็นวัสดุอสัณฐานได้โดยการดัดแปลงโคพอลิเมอไรเซชัน (เช่น เพ็ทจี) โดยมีค่าการส่งผ่านแสงเพิ่มขึ้นเป็น 90% เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีผนังหนา

โพลีสไตรีน (พีเอส): โพลีสไตรีนเกรดทั่วไปมีค่าการส่งผ่านแสง 88% ความขุ่น 1% -2% ต้นทุนต่ำ (ประมาณ 60% ของ พีเอ็มเอ็มเอ) แต่มีความเปราะบางสูง (ความต้านทานแรงกระแทก 2-3 กิโลจูล/ตร.ม.) และทนอุณหภูมิเพียง 60-80 องศาเซลเซียส โพลีสไตรีนเกรดสูง (สะโพก) ใช้สำหรับขวดน้ำแบบใช้แล้วทิ้งและเปลือกของเล่น ช่วยลดค่าการส่งผ่านแสงลงเหลือ 70% -80% เนื่องจากมีส่วนประกอบของยาง

โพลีไวนิลคลอไรด์ (พีวีซี): พีวีซีอ่อนเกรดใสมีค่าการส่งผ่านแสง 80% -85% และมีค่าความขุ่น 3% -5% เนื่องจากมีสารพลาสติไซเซอร์ จึงทำให้เคลื่อนย้ายได้ง่ายและค่าการส่งผ่านแสงจะลดลงหลังจากใช้งานเป็นเวลานาน พีวีซีแข็งมีค่าการส่งผ่านแสง 75% -80% และทนต่อสภาพอากาศได้ดี นิยมใช้ทำโปรไฟล์ประตูและหน้าต่าง รวมถึงหลอดฉีดยา แต่จำเป็นต้องควบคุมสารคงความร้อนอย่างเข้มงวด (เช่น ออร์กาโนติน) ในระหว่างกระบวนการผลิต เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางแสง

พลาสติกออปติคอลประสิทธิภาพสูง

โคพอลิเมอร์ไซโคลโอเลฟิน (ซีโอซี/ตำรวจ): โพลีโอเลฟินแบบอะมอร์ฟัส มีค่าการส่องผ่าน 91% -93%, ความขุ่น <0.1%, ดัชนีหักเหแสง 1.52-1.54, ค่า Abbe number 55-60, ใกล้เคียงกับแก้วออปติคัล ทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม ทนอุณหภูมิได้ 120-170 องศาเซลเซียส เหมาะสำหรับการผลิตเลนส์ออปติคัล แผ่นรองรับแผ่นดิสก์ออปติคัล ภาชนะสำหรับทดสอบทางการแพทย์ และเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรมออปติคัลระดับไฮเอนด์

โพลี (4-เมทิลเพนทีน-1) (ทีพีเอ็กซ์): มีค่าความเป็นผลึก 30% -40% แต่เนื่องจากความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างผลึกและอสัณฐานเพียงเล็กน้อย ค่าการส่องผ่านจึงสูงถึง 90% และมีค่าความขุ่นน้อยกว่า 2% เป็นพลาสติกโพลีโอเลฟินชนิดใสชนิดเดียวที่มีความหนาแน่นเพียง 0.83 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร จึงเป็นพลาสติกใสที่มีน้ำหนักเบาที่สุดในบรรดาพลาสติกใสทั้งหมด และทนต่ออุณหภูมิได้ 160 องศาเซลเซียส ใช้สำหรับภาชนะใส่อาหารในไมโครเวฟและหน้าต่างที่ทนอุณหภูมิสูง

โพลีซัลโฟน (มอ.ป.ส./พีอีเอส): โครงสร้างอะมอร์ฟัส มีค่าการส่งผ่านแสง 80%-85% ค่าความขุ่น <2% ทนอุณหภูมิ 150-180 องศาเซลเซียส ทนต่อการไฮโดรไลซิสได้ดี ใช้สำหรับหน้าต่างอุปกรณ์การแพทย์และอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่อุณหภูมิสูง ถึงแม้ว่าค่าการส่งผ่านแสงจะไม่สูงเท่า PMMA แต่ก็สามารถใช้งานได้ยาวนานในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและร้อน

โพลีเอเทอร์อิไมด์ (เกาะปริ๊นซ์เอ็ดเวิร์ด): ใสอำพัน มีค่าการส่งผ่านแสง 80% ทนอุณหภูมิสูงกว่า 200 องศาเซลเซียส และมีค่าหน่วงไฟ ยูแอล94 V0 ใช้สำหรับชิ้นส่วนโปร่งใสในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและอุปกรณ์ส่องสว่างที่อุณหภูมิสูง และเป็นพลาสติกใสที่นิยมใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

4、 วิธีการทดสอบและมาตรฐานสำหรับความโปร่งใส

การวัดค่าการส่งผ่านของพลาสติกที่แม่นยำต้องปฏิบัติตามวิธีการมาตรฐาน และมาตรฐานแต่ละมาตรฐานก็มีข้อกำหนดสำหรับเงื่อนไขการทดสอบที่แตกต่างกันเล็กน้อย ควรตีความผลลัพธ์ควบคู่ไปกับสถานการณ์การใช้งานจริง

การทดสอบการส่งผ่านและหมอกควัน

ตามมาตรฐาน ไอเอสโอ 13468 และ เอสทีเอ็ม D1003 พารามิเตอร์หลักประกอบด้วย:

แหล่งกำเนิดแสง: ใช้แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน ซีไออี D65 (จำลองแสงแดด) หรือ A (หลอดไส้) และ D65 มักใช้กับพลาสติกใส

ความหนาของตัวอย่าง: ความหนามาตรฐานคือ 3 มม. การเพิ่มความหนาจะส่งผลให้ค่าการส่องผ่านลดลงเนื่องจากการดูดซับและการกระเจิงสะสม (เช่น ความหนาของ พีเอ็มเอ็มเอ เพิ่มขึ้นจาก 1 มม. เป็น 10 มม. และค่าการส่องผ่านลดลงจาก 92% เป็น 85%)

เครื่องมือทดสอบ: เครื่องวัดความขุ่นจะวัดค่าแสงที่ส่งผ่านทั้งหมดและแสงที่กระเจิง (มุมกระเจิงน้อยกว่า 2.5 °) ผ่านทรงกลมรวม คำนวณค่าการส่งผ่าน (T=แสงที่ส่งผ่านทั้งหมด/แสงตกกระทบ) และความขุ่น (ความขุ่น=แสงที่กระเจิง/แสงที่ส่งผ่านทั้งหมด)

ข้อควรระวังในการทดสอบ: ตัวอย่างควรเรียบและไม่มีรอยขีดข่วน คราบน้ำมันบนพื้นผิวอาจทำให้เกิดการกระเจิงมากขึ้น และจำเป็นต้องทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์ พลาสติกผลึกต้องติดฉลากระบุสภาวะการขึ้นรูป (เช่น อัตราการเย็นตัว) เนื่องจากความแตกต่างของความเป็นผลึกอาจทำให้ผลการทดสอบผันผวน

การทดสอบดัชนีหักเหและการกระจายตัว

ดัชนีหักเหแสง: ใช้เครื่องวัดหักเหแสง อับเบะ วัดและคำนวณมุมวิกฤต อุณหภูมิทดสอบควบคุมไว้ที่ 25 ± 0.5 ℃ ดัชนีหักเหแสงจะแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นที่ต่างกัน (เช่น แสงโซเดียมเยลโลว์ 589 นาโนเมตร) และควรติดฉลากไว้อย่างชัดเจน

ค่า อับเบะ: วัดดัชนีการหักเหของวัสดุที่ความยาวคลื่นเฉพาะสามแบบ (486 นาโนเมตร, 589 นาโนเมตร, 656 นาโนเมตร) คำนวณตามสูตร (ν=(เอ็นดี-1)/(เอ็นเอฟ-เอ็นซี)) ซึ่งสะท้อนถึงระดับการกระจายตัว

พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสำคัญต่อการออกแบบออปติก เช่น การจับคู่ดัชนีหักเหแสงและหมายเลข อับเบะ ของเลนส์แต่ละตัวอย่างแม่นยำในการออกแบบเลนส์เพื่อขจัดความคลาดเคลื่อนของสี

การทดสอบความทนทานต่อสภาพอากาศและการรักษาการส่งผ่าน

ประเมินเสถียรภาพทางแสงของวัสดุในระหว่างการใช้งานในระยะยาว:

การทดสอบการบ่มด้วย คิวยูวี: จำลองแสงอัลตราไวโอเลตและการควบแน่น วัดการเปลี่ยนแปลงของค่าการส่องผ่านและค่าหมอกควันอย่างสม่ำเสมอ หลังจากบ่มด้วย คิวยูวี เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง อัตราการรักษาค่าการส่องผ่านของ พีเอ็มเอ็มเอ อยู่ที่ประมาณ 85% พีซี อยู่ที่ประมาณ 90% และ ซีโอซี สูงถึงมากกว่า 95%

การทดสอบการบ่มด้วยความร้อน: นำเข้าเตาอบที่อุณหภูมิ 100-150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง เพื่อทดสอบการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพทางแสง หลังจากบ่มที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส พีซี มีแนวโน้มที่จะเหลือง โดยมีค่าการส่องผ่านลดลง 5%-10% ในขณะที่ค่า ตำรวจ ยังคงเกือบเท่าเดิม

5、 กลยุทธ์การปรับและเพิ่มประสิทธิภาพแอปพลิเคชันเพื่อความโปร่งใส

ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องเลือกพลาสติกใสที่เหมาะสมตามความต้องการด้านฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ และปรับให้ความโปร่งใสเหมาะสมโดยใช้วิธีการทางเทคนิค

ข้อกำหนดด้านความโปร่งใสและการเลือกใช้วัสดุในสาขาต่างๆ

ในด้านบรรจุภัณฑ์ เน้นที่ต้นทุนต่ำและความโปร่งใส สัตว์เลี้ยง (ความโปร่งใส 88%) ใช้สำหรับขวดเครื่องดื่ม พีเอ็มเอ็มเอ (92%) หรือ พีซี (89%) ใช้สำหรับขวดเครื่องสำอาง และ พีพี (เกรดโปร่งใส 70% -80%) ใช้สำหรับกล่องถนอมอาหาร

เลนส์ออปติก: ต้องใช้เลนส์ที่มีค่าการส่งผ่านแสงสูงและค่าการกระจายแสงต่ำ เลนส์แว่นตาใช้ ซีอาร์-39 (ค่าการส่งผ่านแสง 92%, ค่า อับเบะ 58) หรือ พีซี (ทนทานต่อแรงกระแทก เหมาะสำหรับแว่นตาสำหรับเล่นกีฬา) ส่วนเลนส์กล้องใช้ ซีโอซี/ตำรวจ (ค่าการส่งผ่านแสง 92%, ค่าการกระจายแสงต่ำ)

ในด้านยานยนต์ ฝาครอบไฟหน้าจะต้องทนทานต่อแรงกระแทกและสภาพอากาศ และควรเลือกใช้พีซี (มีค่าการส่งผ่านแสง 89% แข็งแรงและทนต่อรอยขีดข่วน) ฝาครอบแผงหน้าปัดควรมีความชัดเจนสูงและทำจาก พีเอ็มเอ็มเอ หรือโลหะผสม พีซี/พีเอ็มเอ็มเอ

จอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์: ฝาครอบหน้าจอโทรศัพท์ทำจากกระจกเสริมความแข็งแรงด้วยสารเคมี (มีการส่งผ่านแสง 91%) แต่รุ่นล่างบางรุ่นใช้ฟิล์ม พีเอ็มเอ็มเอ+ชุบแข็ง แผ่นนำแสงจอแสดงผลทำจาก พีเอ็มเอ็มเอ (ความโปร่งใสสูง ความขุ่นสูง 20% -30% นำแสงสม่ำเสมอ)

สาขาการแพทย์: หน้าต่างชุดการแช่ยาต้องมีความเสถียรทางเคมี โดยใช้ พีวีซี (80%) หรือ พีซี (89%) จานตรวจจับสีต้องใช้การส่งผ่านแสงที่มีความแม่นยำสูง โดยใช้ พีเอส หรือ ตำรวจ (ด้วยอัตราการส่งผ่านแสงมากกว่า 90% และไม่มีการดูดซับ)

วิธีการทางเทคนิคเพื่อเพิ่มความโปร่งใส

การทำให้บริสุทธิ์ของวัตถุดิบ: กำจัดสารตกค้างของตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาไททาเนียมใน พีซี) โมโนเมอร์ที่ไม่ทำปฏิกิริยา (ปริมาณโมโนเมอร์ เอ็มเอ็มเอ <0.1% ใน PMMA) และลดแหล่งดูดซับ

การควบคุมการตกผลึก: การทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว (เช่น อุณหภูมิแม่พิมพ์ฉีด สัตว์เลี้ยง <20 ℃) หรือการเติมสารทำให้เกิดนิวเคลียส (เช่น สารทำให้เกิดนิวเคลียสซอร์บิทอลสำหรับ PP โปร่งใส) ใช้สำหรับพลาสติกผลึกเพื่อปรับขนาดเกรนให้ต่ำกว่าความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้ (<0.5 μm) และลดการกระเจิง

การปรับเปลี่ยนการผสมผสาน: ลดการกระเจิงการแยกเฟสผ่านการจับคู่ดัชนีหักเห เช่น โลหะผสม พีซี/พีเอ็มเอ็มเอ (ดัชนีหักเห พีซี 1.58, พีเอ็มเอ็มเอ1.49 สัดส่วนจะต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ และการส่งผ่านแสงสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 85%

การบำบัดพื้นผิว: การเคลือบด้วยฟิล์มป้องกันแสงสะท้อน (เช่น ฟิล์มบาง เอ็มจีเอฟ ₂) เพื่อลดการสะท้อนของอินเทอร์เฟซและเพิ่มการส่งผ่าน 2% -3%; การเคลือบที่แข็งขึ้น (เช่น ซิโอ ₂) ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอในขณะที่ลดการกระเจิงของพื้นผิว

การเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล: การใช้การฉีดขึ้นรูปที่มีความแม่นยำ (พร้อมแรงกดคงที่) เพื่อลดความเครียดภายใน การกรองด้วย ละลาย (ตัวกรอง 10 μm) เพื่อขจัดสิ่งสกปรก การขึ้นรูปในเวิร์กช็อปที่สะอาด (คลาส 1000) เพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษจากฝุ่นละออง

กรณีความล้มเหลวทั่วไปและแนวทางแก้ไข

โคมไฟ พีซี สีเหลือง: การใช้งานกลางแจ้งเป็นเวลานานทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของโมเลกุลโซ่เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลต ส่งผลให้ค่าการส่องผ่านลดลงจาก 89% เหลือ 70% วิธีแก้ไข: เพิ่มสารดูดซับรังสี ยูวี (เช่น ยูวี-5411) หรือทาสารเคลือบป้องกันรังสี ยูวี บนพื้นผิวเพื่อยืดอายุการใช้งานให้มากกว่า 5 ปี

ความขุ่นของชั้นวางจอแสดงผล พีเอ็มเอ็มเอ เพิ่มมากขึ้น: เนื่องจากการวางแนวของสายโมเลกุลที่ไม่สม่ำเสมออันเนื่องมาจากแรงเค้นภายในระหว่างการแปรรูป ความเครียดที่คลายตัวระหว่างการใช้งานทำให้เกิดการกระเจิง วิธีแก้ไข: หลังจากขึ้นรูปแล้ว จะมีการอบอ่อน (ฉนวน 80 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง) เพื่อขจัดแรงเค้นภายในได้มากกว่า 90%

ขวด สัตว์เลี้ยง มีการส่งผ่านแสงไม่เพียงพอ: ผลึกสูง (>40%) ทำให้เกิดการกระเจิงเพิ่มขึ้น วิธีแก้ปัญหา: ปรับปรุงกระบวนการเป่าขึ้นรูปให้เหมาะสม เพิ่มอัตราการระบายความร้อน (เช่น เพิ่มปริมาณลมเย็น) และควบคุมผลึกให้อยู่ในช่วง 20% -30%

ความโปร่งใสของวัตถุดิบพลาสติกเป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างการออกแบบโมเลกุล เทคโนโลยีการแปรรูป และข้อกำหนดการใช้งาน ไม่มีวัสดุโปร่งใสใดที่เหมาะสมที่สุด มีเพียงการเลือกใช้วัสดุที่สามารถปรับให้เข้ากับฉากได้อย่างเหมาะสมเท่านั้น ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนทางแสง ขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพของพลาสติกโปร่งใสจึงก้าวข้ามขีดจำกัดอย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่างเช่น พีซีที่เจือด้วยจุดควอนตัมสามารถให้ความโปร่งใสสูงและขยายขอบเขตสีได้พร้อมกัน ซึ่งเข้ามาแทนที่วัสดุแบบดั้งเดิมในอุตสาหกรรมจอแสดงผล ในอนาคต พลาสติกโปร่งใสจะยังคงมุ่งมั่นพัฒนาในด้านน้ำหนักเบา ทนต่อแรงกระแทก และการใช้งานแบบบูรณาการ เพื่อขยายขอบเขตการใช้งานของวัสดุเชิงแสงต่อไป