ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพลาสติกวิศวกรรมโปร่งใส
พลาสติกวิศวกรรมโปร่งใสโดยทั่วไปหมายถึงพลาสติกวิศวกรรมประเภทหนึ่งที่มีความโปร่งใสทางแสงที่ยอดเยี่ยม ดัชนีความเหลืองและหมอกควันต่ำ ซึ่งสามารถแปรรูปโดยกระบวนการขึ้นรูป เช่น การขึ้นรูป การฉีด การอัดขึ้นรูป การพิมพ์ 3 มิติ ฯลฯ และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิต ส่วนประกอบทางแสง
พลาสติกวิศวกรรมโปร่งใสส่วนใหญ่ประกอบด้วยโพลีโอเลฟินส์ เช่น โพลีเมอร์โอเลฟินแบบไซคลิก (COC หรือ COP) โพลีเอสเตอร์ เช่น PMMA, PET, PBT, PEN, PC ฯลฯ โพลีซัลโฟน เช่น โพลีซัลโฟน (PSF), โพลีเอเทอร์ซัลโฟน (PES) ฯลฯ โพลีเอไมด์ (PA) เช่น ไนลอนโปร่งใส ฟลูออโรพลาสติกใส เช่น โคโพลีเมอร์โพลี (ไวนิลิดีนฟลูออไรด์เฮกซาฟลูออโรโพรพิลีน) (PVDF HFP) และโพลีอิไมด์โปร่งใส (PI)
ในการใช้งานจริง พลาสติกวิศวกรรมโปร่งใสสามารถใช้เป็นพลาสติกวิศวกรรมเพียงอย่างเดียวในการผลิตส่วนประกอบทางแสง และยังเป็นเมทริกซ์ของวัสดุคอมโพสิตโปร่งใสในวิศวกรรมด้านแสงอีกด้วย
ในการใช้งานแบบดั้งเดิม พลาสติกวิศวกรรมแบบโปร่งใสสามารถใช้เป็นเลนส์ในด้านการผลิตส่วนประกอบด้านแสง เช่น แว่นตาและเลนส์ เช่นเดียวกับส่วนประกอบที่โปร่งใส (แสง ช่องหน้าต่าง การตกแต่งภายใน ฯลฯ) ในด้านการผลิตรถยนต์และเครื่องบิน เช่น วัสดุฉนวนความร้อนโปร่งใส (TIM) ในด้านการก่อสร้าง และเป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่โปร่งใสในด้านการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (การพิมพ์ 3 มิติ)
ในด้านที่กำลังเติบโต พลาสติกวิศวกรรมแบบโปร่งใสสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวโปร่งใสของไฟส่องสว่างแบบไดโอดเปล่งแสง (LED) อุปกรณ์ย่อยสลายน้ำเสียด้วยโฟโตแคตาไลติก และส่วนประกอบทางแสงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น เซลล์แสงอาทิตย์ที่ยืดหยุ่น เซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่น และอุปกรณ์อื่น ๆ ดังนั้นการวิจัยและพัฒนาพลาสติกวิศวกรรมโปร่งใสจึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความโปร่งใสของพลาสติกวิศวกรรม
"ความโปร่งใส" เป็นคุณลักษณะที่มีมูลค่าสูงสำหรับพลาสติกวิศวกรรมส่วนใหญ่ โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์ปลายทางที่เป็นพลาสติกวิศวกรรมด้านแสง พลาสติกวิศวกรรมอสัณฐานมักจะมีความโปร่งใสทางแสงที่ดี ในขณะที่สำหรับวัสดุที่มีผลึกสูง โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาสูง เช่น ชิ้นส่วนฉีดพลาสติก การตกผลึกมักจะนำไปสู่การหักเหของแสง ซึ่งทำให้ความโปร่งใสของผลิตภัณฑ์ลดลง
เพื่อให้พลาสติกวิศวกรรมแบบผลึกมีความโปร่งใส วิธีการที่ใช้กันทั่วไปคือการลดขนาดเซลล์ ผลึกที่มีขนาดเล็กสามารถหลีกเลี่ยงการหักเหของแสงได้ นอกจากนี้ การส่งผ่านแสงของพลาสติกวิศวกรรมกึ่งผลึกบางชนิดสามารถปรับปรุงได้ด้วยเทคโนโลยีสารเติมแต่ง
สำหรับ PET เว้นแต่จะมีการเติมสารเติมแต่งพิเศษเพื่อส่งเสริมการตกผลึก PET เองก็เป็นวัสดุที่ตกผลึกช้าเช่นกัน PET อสัณฐานมีความโปร่งใสและแข็ง และจะอ่อนตัวลง (~80 องศา ) ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg)
อย่างไรก็ตาม หากวัสดุได้รับความร้อนถึง 120~130 องศา ก็มีแนวโน้มว่าจะขุ่นเนื่องจากการก่อตัวของผลึก ตัวอย่างเช่น สำหรับวัสดุโพลีเอไมด์ (ไนลอน) ไนลอนอสัณฐานจะโปร่งใสอย่างแท้จริงและจะไม่ตกผลึกภายใต้สภาวะการขึ้นรูปปกติ แต่พลาสติกวิศวกรรมไนลอน 6 กึ่งผลึกมักจะต้องการความเร็วในการทำความเย็นที่รวดเร็วและการออกแบบผนังบางเพื่อให้เกิดความโปร่งใส
หากความหนาของผลิตภัณฑ์เกิน 1~1.5 มม. หรืออุณหภูมิแม่พิมพ์สูงเมื่อเย็นลง วัสดุเหล่านี้จะเริ่มมีความขุ่นที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของผลึก
โดยสรุป สำหรับพลาสติกวิศวกรรมบริสุทธิ์ ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความโปร่งใสของแสงคือคุณสมบัติผลึกของโพลีเมอร์จำนวนมาก สำหรับการผสมโพลีเมอร์/โพลีเมอร์ การแยกเฟสและความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงที่เกิดจากขั้วไฟฟ้าที่ไม่ตรงกันระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เป็นสาเหตุหลักที่ส่งผลต่อความโปร่งใสของแสง
สำหรับพลาสติกวิศวกรรมคอมโพสิตโพลีเมอร์/อนินทรีย์ การกระเจิงของแสงที่เกิดจากดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่ตรงกันระหว่างเมทริกซ์โพลีเมอร์กับวัสดุเสริมแรงอนินทรีย์เป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความโปร่งใสทางแสง กล่าวโดยสรุป ความโปร่งใสของพลาสติกวิศวกรรมมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณสมบัติของวัสดุโพลีเมอร์และสภาวะในการแปรรูป