Transparenz von Kunststoffrohstoffen: Von molekularen Mechanismen zur Anwendungspraxis

Die Transparenz von Kunststoffrohstoffen ist der wichtigste Indikator für die optische Leistung. Sie beschreibt die Fähigkeit von Licht, das Material zu durchdringen, und beeinflusst direkt die optische Wirkung und die funktionale Umsetzung des Produkts. Von alltäglichen Mineralwasserflaschen bis hin zu hochwertigen optischen Linsen, von Handybildschirmen bis hin zu Autoscheinwerfern ist Transparenz ein Schlüsselparameter bei der Materialauswahl. Ein tiefes Verständnis des Wesens, der Einflussfaktoren und der Kontrollmethoden der Transparenz ist für die Entwicklung und Herstellung optischer Kunststoffprodukte von entscheidender Bedeutung.

1. Grundkonzepte und Bewertungssystem der Durchlässigkeit

Die Transparenz von Kunststoffen ist kein einzelner numerischer Wert, sondern ein umfassender Indikator, der mehrere optische Parameter abdeckt und die Transmissionseigenschaften von Materialien für verschiedene Wellenlängen des Lichts widerspiegelt.

Kernindikatoren für die Bewertung

Die Branche quantifiziert Transparenz anhand der folgenden Parameter:

Transmissionsgrad (T): Das Verhältnis des durch ein Material hindurchtretenden Lichtstroms zum einfallenden Lichtstrom, ausgedrückt in Prozent. Der Transmissionsgrad allgemeiner transparenter Kunststoffe liegt meist zwischen 80 % und 90 %, beispielsweise bei PET mit einem Transmissionsgrad von etwa 88 %. Hochleistungskunststoffe können über 90 % erreichen, beispielsweise PMMA (organisches Glas) mit 92 % und PC (Polycarbonat) mit 89–90 %.

Trübung: Der Anteil des gestreuten Lichts am gesamten durchgelassenen Licht, das ein Material durchdringt, spiegelt den Trübungsgrad des transparenten Materials wider. Hochwertige optische Kunststoffe haben typischerweise eine Trübung von weniger als 1 %, während gewöhnliche transparente Kunststoffe eine Trübung von 1 % bis 3 % aufweisen. Übersteigt sie 5 %, erscheint das Material sichtbar trüb.

Brechungsindex (n): Das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum zu seiner Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Material, das die Brechung und Reflexion von Lichtstrahlen beeinflusst. PMMA hat einen Brechungsindex von 1,49, PC einen von 1,58 und Kunststoffe mit hohem Brechungsindex (wie CR-39) können 1,50–1,60 erreichen und eignen sich daher für die Herstellung von Linsen.

Der Dispersionskoeffizient (Abbe-Zahl, ν): misst den Unterschied in der Brechung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen durch ein Material. Eine hohe Abbe-Zahl führt zu einer geringen Dispersion. PMMA hat eine Abbe-Zahl von 57, PC von 30 und optisches Glas von etwa 50–60. Daher wird für hochpräzise optische Komponenten weiterhin Glasmaterial benötigt.

Diese Indikatoren müssen zusammen betrachtet werden: Beispielsweise ist die Lichtdurchlässigkeit von PC etwas geringer als die von PMMA, aber seine Schlagfestigkeit ist viel besser als die von PMMA, was es zur bevorzugten Wahl für Autolampenschirme macht; PMMA eignet sich aufgrund seiner geringeren Trübung besser für Anzeigetafeln, die eine hohe Klarheit erfordern.

Lichtdurchlässigkeitsprinzip und molekularer Mechanismus

Der Prozess des Lichtdurchgangs durch Kunststoff umfasst drei Funktionen: Absorption, Reflexion und Streuung

Absorption: Chromogene Gruppen (wie Doppelbindungen und Carbonyle) in Molekülen absorbieren Licht bestimmter Wellenlängen, was zu einer Verringerung der Lichtdurchlässigkeit führt. Reines PE weist aufgrund des Fehlens von Chromophoren in seiner Molekülkette eine geringe Absorption von sichtbarem Licht auf. Die hohe Kristallinität verursacht jedoch Streuung, was zu einer Lichtdurchlässigkeit von nur 50–60 % führt. Amorphes PMMA weist jedoch aufgrund des Fehlens kristalliner Bereiche und der symmetrischen Molekülstruktur eine extrem geringe Absorption auf.

Reflexion: Licht wird an der Luft-Kunststoff-Grenzfläche aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex reflektiert. Die Reflexionskraft einer einzelnen Grenzfläche beträgt etwa 4–5 % (wie der Reflexionsverlust von PMMA in Luft). Durch eine Beschichtung (z. B. mit einer Antireflexfolie) kann die Reflexion auf unter 1 % reduziert werden.

Streuung: Die ungleichmäßige Struktur im Material (z. B. kristalline Partikel, Blasen, Verunreinigungen) führt zu einer Änderung der Lichtrichtung, was die Hauptursache für Trübung ist. Kristalline Kunststoffe (z. B. PET) haben aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex zwischen den kristallinen und amorphen Bereichen einen höheren Streuungsindex als amorphe Kunststoffe (z. B. PC).

Amorphe Kunststoffe weisen aufgrund ihrer ungeordneten Molekülanordnung und des Fehlens offensichtlicher Unterschiede zwischen kristallinen und amorphen Bereichen eine geringere Streuung auf und sind in der Regel transparenter als kristalline Kunststoffe. Beispielsweise hat amorphes PS eine Lichtdurchlässigkeit von 88 %, während kristallines HDPE nur eine Lichtdurchlässigkeit von 50–60 % aufweist.

2. Schlüsselfaktoren, die die Transparenz von Kunststoffen beeinflussen

Die Transparenz von Kunststoffen wird durch ihre Molekülstruktur, ihren Aggregatzustand und die Verarbeitungstechnologie bestimmt und kann durch eine präzise Steuerung der optischen Eigenschaften deutlich verbessert werden.

Die zentrale Rolle der Molekülstruktur

Die Molekülstruktur ist der grundlegende Faktor, der die Transparenz bestimmt:

Molekularsymmetrie: Strukturell symmetrische Moleküle (wie Methylmethacrylat-Einheiten in PMMA) sind dicht angeordnet, haben eine hohe Elektronenübergangsenergie und absorbieren weniger sichtbares Licht. PC mit einem Benzolring in seiner Molekülkette absorbiert aufgrund seines π-Elektronensystems nur wenig blaues Licht und hat eine etwas geringere Lichtdurchlässigkeit als PMMA.

Polare Gruppen: Gruppen mit starker Polarität, wie Amid- und Estergruppen, können ungleichmäßige intermolekulare Kräfte verursachen, die zu lokalen Dichteschwankungen und erhöhter Streuung führen. PA6 bildet aufgrund von Amidgruppen Wasserstoffbrücken mit hoher Kristallinität und einer Lichtdurchlässigkeit von nur 60–70 %, die deutlich niedriger ist als bei unpolarem PMMA.

Molekulargewicht und -verteilung: Ein zu hohes Molekulargewicht kann zu einer verstärkten Verflechtung der Molekülketten führen und so die Gleichmäßigkeit beeinträchtigen. Eine enge Molekulargewichtsverteilung trägt dazu bei, Dichteschwankungen zu reduzieren und die Trübung zu verringern. Die Molekulargewichtsverteilung von PMMA in optischer Qualität liegt üblicherweise bei 2,0, während die von normaler Qualität 3,0–4,0 erreicht.

Verunreinigungen und Zusatzstoffe: Katalysatorrückstände, nicht umgesetzte Monomere oder Farbstoffe können Chromophore einbringen und die Lichtdurchlässigkeit verringern. PVC enthält beispielsweise Chloratome und neigt bei der Verarbeitung zur Zersetzung, wobei HCl entsteht. Seine Lichtdurchlässigkeit beträgt nur 70–80 %, und es vergilbt mit der Zeit. Optisches PC erfordert eine strenge Kontrolle der Katalysatorrückstände (<1 ppm).

Der Einfluss der aggregierten Zustandsstruktur

Kristallinität: Der Unterschied im Brechungsindex zwischen den kristallinen und amorphen Bereichen in kristallinen Kunststoffen führt zu starker Streuung. Je höher die Kristallinität, desto geringer die Transmission. Zum Beispiel:

Amorphes PC (Kristallinität 0) mit einer Transmission von 89 % und einer Trübung von 0,5 %;

Teilkristallines PET (Kristallinität 30–40 %) hat eine Durchlässigkeit von 88 %, aber eine Trübung von 3–5 %;

Hochkristallines PP (Kristallinität 70 %) hat eine Lichtdurchlässigkeit von nur 50–60 % und eine Trübung von 10 %.

Durch schnelles Abkühlen (z. B. schnelles Abkühlen beim Spritzgießen) kann die Kristallinität verringert und die Lichtdurchlässigkeit verbessert werden. Beispielsweise kann BOPET-Folie durch biaxiales Dehnen zur Kontrolle der Kristallisation eine Lichtdurchlässigkeit von 88 % und eine Trübung von <2 % erreichen.

Phasentrennung und Dispersion: Beim Mischen oder Füllen kann der Unterschied im Brechungsindex zwischen der dispergierten Phase (z. B. Gummipartikel, Fasern) und der Matrix zu Streuung führen. Beispielsweise hat ABS aufgrund der Gummipartikel eine Lichtdurchlässigkeit von nur 60–70 %. Durch Anpassen des Brechungsindex kann die Lichtdurchlässigkeit einer PC/PMMA-Legierung über 85 % erreichen.

Innere Spannungen: Die während der Verarbeitung entstehenden inneren Spannungen können zu einer ungleichmäßigen Ausrichtung der Molekülketten führen, was zu Dichteschwankungen und erhöhter Streuung führt. Ist die innere Spannung von PC-Produkten zu hoch, steigt die Trübung von 0,5 % auf 2 % bis 3 %. Eine Glühbehandlung (Isolierung bei 120 °C für 2 Stunden) kann einen Teil der Spannungen abbauen und die Trübung auf unter 1 % reduzieren.

Die regulatorische Rolle der Verarbeitungstechnologie

Schmelztemperatur und -zeit: Niedrige Temperaturen führen zu ungleichmäßiger Plastifizierung und der Bildung von Kristallpunkten. Zu hohe Temperaturen führen zu thermischem Abbau und der Bildung von Chromophoren wie Carbonylgruppen. Die optimale Verarbeitungstemperatur für PMMA liegt bei 220–240 °C. Über 260 °C führt dies zu einer Vergilbung durch Abbau und die Lichtdurchlässigkeit verringert sich um 5–10 %.

Formtemperatur: Die Formtemperatur beeinflusst die Kristallisationsrate und -gleichmäßigkeit. Beim PET-Spritzgießen steigt die Formtemperatur von 20 °C auf 80 °C, die Kristallinität steigt von 5 % auf 20 % und die Lichtdurchlässigkeit sinkt um 10 %. Durch schnelles Abkühlen der Form (Temperatur < 20 °C) kann die Kristallisation jedoch unterdrückt werden, und die Lichtdurchlässigkeit bleibt über 85 %.

Verunreinigungskontrolle: Staub- und Metallpartikel in den Rohstoffen werden zu Streuzentren. Optische Kunststoffe müssen mit einer Genauigkeit von 10 μm gefiltert werden, und die Formumgebung muss die Reinheitsklasse 1000 erreichen (Partikel pro Kubikfuß ≥ 0,5 μm < 1000).

Oberflächenqualität: Eine Erhöhung der Oberflächenrauheit kann zu Grenzflächenstreuung führen. Beispielsweise erhöht sich die Oberflächenrauheit von PMMA-Platten von 0,1 μm auf 1 μm, die Transmission sinkt von 92 % auf 85 % und die Trübung nimmt von 0,5 % auf 5 % zu. Durch Polieren (z. B. Flammpolieren) kann die Rauheit auf unter 0,01 μm reduziert und die optische Leistung wiederhergestellt werden.

3. Wichtigste transparente Kunststoffrohstoffe und optische Eigenschaften

Aufgrund struktureller Unterschiede weisen die optischen Eigenschaften verschiedener transparenter Kunststoffe erhebliche Differenzierungen auf und bilden ein Produktsystem, das unterschiedliche Anwendungsszenarien abdeckt.

Universeller transparenter Kunststoff

Polymethylmethacrylat (PMMA): allgemein bekannt als organisches Glas, amorphe Struktur, Lichtdurchlässigkeit 92 %, Trübung <1 %, ist der transparenteste Universalkunststoff. Brechungsindex 1,49, Abbe-Zahl 57, geringe Dispersion, geeignet für die Herstellung von Linsen und Displayständern. Die Schlagzähigkeit ist jedoch gering (Kerbschlagzähigkeit 2–3 kJ/m²) und die Oberfläche kratzt leicht (Bleistifthärte 2H). Durch Mischen mit Butadien (z. B. MBS-Modifikation) kann die Schlagzähigkeit auf 5–8 kJ/m² verbessert werden.

Polycarbonat (PC): amorphe Struktur, Lichtdurchlässigkeit 89–90 %, Trübung 0,5–1 %, hervorragende Schlagzähigkeit (Kerbschlagzähigkeit 60–80 kJ/m²), die ausgewogenste und leistungsstärkste Variante unter den transparenten Kunststoffen. Brechungsindex 1,58, Abbe-Zahl 30, hohe Dispersion, geeignet für die Herstellung von Autolampenschirmen, Panzerglas und Babyflaschen. Bessere Witterungsbeständigkeit als PMMA, mit einer Lichtdurchlässigkeitserhaltungsrate von 85 % nach 2 Jahren Außeneinsatz.

Polyethylenterephthalat (PET): ein teilkristalliner Kunststoff mit kontrollierter Kristallinität durch biaxial orientiertes Recken (BOPET). Er hat eine Lichtdurchlässigkeit von 88 %, eine Trübung von <2 %, eine gute chemische Beständigkeit und eine Temperaturbeständigkeit von 120 °C. Er wird hauptsächlich für Getränkeflaschen und Verpackungsfolien verwendet und kann durch Copolymerisationsmodifizierung (z. B. PETG) in amorphe Materialien umgewandelt werden, deren Lichtdurchlässigkeit auf 90 % erhöht wird und sich für dickwandige Produkte eignet.

Polystyrol (PS): GPPS allgemeiner Qualität hat eine Lichtdurchlässigkeit von 88 %, eine Trübung von 1–2 %, ist kostengünstig (ca. 60 % von PMMA), aber hoch spröde (Schlagfestigkeit 2–3 kJ/m²) und temperaturbeständig von nur 60–80 °C. Hochschlagfestes HIPS wird für Einweg-Wasserflaschen und Spielzeugschalen verwendet und reduziert die Lichtdurchlässigkeit aufgrund der Gummiphase auf 70–80 %.

Polyvinylchlorid (PVC): Transparentes Weich-PVC hat eine Lichtdurchlässigkeit von 80–85 % und eine Trübung von 3–5 %. Aufgrund der enthaltenen Weichmacher ist es leicht zu migrieren und die Lichtdurchlässigkeit nimmt nach längerem Gebrauch ab. Hart-PVC hat eine Lichtdurchlässigkeit von 75–80 % und eine gute Witterungsbeständigkeit. Es wird für Tür- und Fensterprofile sowie Infusionsschläuche verwendet. Bei der Verarbeitung ist jedoch eine strenge Kontrolle der Wärmestabilisatoren (wie z. B. Organozinn) erforderlich, um die optische Leistung nicht zu beeinträchtigen.

Hochleistungs-Optikkunststoffe

Cycloolefin-Copolymer (COC/COP): amorphes Polyolefin, Transmission 91–93 %, Trübung < 0,1 %, Brechungsindex 1,52–1,54, Abbe-Zahl 55–60, nahe an optischem Glas. Ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Temperaturbeständigkeit von 120–170 °C, geeignet zur Herstellung optischer Linsen, optischer Datenträgersubstrate, medizinischer Testgefäße und ein Kernmaterial im High-End-Optikbereich.

Poly(4-methylpenten-1) (TPX): Kristallinität von 30–40 %, aber aufgrund des geringen Unterschieds im Brechungsindex zwischen den kristallinen und amorphen Bereichen erreicht die Transmission 90 %, und die Trübung beträgt weniger als 2 %. Es ist der einzige transparente Polyolefin-Kunststoff. Mit einer Dichte von nur 0,83 g/cm³ ist es der leichteste aller transparenten Kunststoffe und hat eine Temperaturbeständigkeit von 160 °C. Es wird für Mikrowellengeschirr und Hochtemperaturfenster verwendet.

Polysulfon (PSU/PES): amorphe Struktur, Lichtdurchlässigkeit 80–85 %, Trübung <2 %, Temperaturbeständigkeit 150–180 °C, gute Hydrolysebeständigkeit. Wird für Fenster medizinischer Geräte und Hochtemperaturleuchten verwendet. Obwohl die Lichtdurchlässigkeit nicht so hoch ist wie bei PMMA, kann es lange Zeit in feuchten und heißen Umgebungen verwendet werden.

Polyetherimid (PEI): Bernsteinfarben transparent, mit einer Lichtdurchlässigkeit von 80 %, einer Temperaturbeständigkeit von über 200 °C und einer Flammschutzklasse von UL94 V0. Es wird für transparente Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie für Hochtemperatur-Leuchten verwendet und ist der bevorzugte transparente Kunststoff in extremen Umgebungen.

4. Prüfmethoden und Standards für Transparenz

Für eine genaue Messung der Kunststoffdurchlässigkeit sind standardisierte Methoden erforderlich. Unterschiedliche Normen stellen leicht unterschiedliche Anforderungen an die Prüfbedingungen. Die Ergebnisse sollten im Zusammenhang mit dem Anwendungsszenario interpretiert werden.

Transmissions- und Trübungsprüfung

Zu den Kernparametern gemäß den Normen ISO 13468 und ASTM D1003 gehören:

Lichtquelle: Es wird die CIE-Standardlichtquelle D65 (simuliert Sonnenlicht) oder A (Glühlampe) verwendet, wobei D65 normalerweise für transparente Kunststoffe verwendet wird.

Probendicke: Die Standarddicke beträgt 3 mm. Eine Erhöhung der Dicke führt aufgrund von Absorption und Streuung zu einer Verringerung der Transmission (z. B. verringert sich die Transmission bei einer Erhöhung der PMMA-Dicke von 1 mm auf 10 mm von 92 % auf 85 %).

Prüfgerät: Das Trübungsmessgerät misst das gesamte durchgelassene Licht und das gestreute Licht (Streuwinkel 2,5 °) durch eine Ulbricht-Kugel, berechnet die Transmission (T=gesamtes durchgelassenes Licht/einfallendes Licht) und die Trübung (Trübung=gestreutes Licht/gesamtes durchgelassenes Licht).

Vorsichtsmaßnahmen beim Testen: Die Probe sollte flach und frei von Kratzern sein. Ölflecken auf der Oberfläche können zu erhöhter Streuung führen und müssen mit Alkohol gereinigt werden. Kristalline Kunststoffe müssen mit den Formbedingungen (z. B. der Abkühlrate) gekennzeichnet werden, da Unterschiede in der Kristallinität zu Schwankungen der Testergebnisse führen können.

Brechungsindex- und Dispersionstests

Brechungsindex: Mit einem Abbe-Refraktometer wird der kritische Winkel gemessen und berechnet. Die Prüftemperatur beträgt 25 ± 0,5 °C. Der Brechungsindex variiert bei verschiedenen Wellenlängen (z. B. 589 nm Natriumgelblicht) und sollte deutlich gekennzeichnet sein.

Abbe-Zahl: misst den Brechungsindex eines Materials bei drei bestimmten Wellenlängen (486 nm, 589 nm, 656 nm), berechnet nach der Formel (ν=(nD-1)/(nF-nC)) und spiegelt den Dispersionsgrad wider.

Diese Parameter sind für das optische Design von entscheidender Bedeutung, beispielsweise die genaue Anpassung des Brechungsindex und der Abbe-Zahl jeder Linse beim Linsendesign, um chromatische Aberration zu vermeiden.

Witterungsbeständigkeits- und Transmissionserhaltungstest

Bewerten Sie die optische Stabilität von Materialien im Langzeitgebrauch:

QUV-Alterungstest: Simulieren Sie ultraviolettes Licht und Kondensationszyklen und messen Sie regelmäßig Änderungen der Durchlässigkeit und Trübung. Nach 1000 Stunden QUV-Alterung beträgt die Durchlässigkeitsbeibehaltungsrate von PMMA etwa 85 %, von PC etwa 90 % und von COC kann sie über 95 % erreichen.

Thermischer Alterungstest: 1000 Stunden lang in einen Ofen bei 100–150 °C legen, um die Veränderungen der optischen Leistung zu testen. Nach der Alterung bei 120 °C neigt PC zur Vergilbung, wobei die Lichtdurchlässigkeit um 5–10 % abnimmt, während der COP nahezu unverändert bleibt.

5. Strategien zur Anwendungsanpassung und -optimierung für Transparenz

In der Praxis ist es notwendig, geeignete transparente Kunststoffe auf Basis der funktionalen Anforderungen des Produkts auszuwählen und die Transparenz durch technische Maßnahmen zu optimieren.

Transparenzanforderungen und Materialauswahl in verschiedenen Bereichen

Im Verpackungsbereich wird Wert auf niedrige Kosten und Transparenz gelegt. PET (88 % Transparenz) wird für Getränkeflaschen verwendet, PMMA (92 %) oder PC (89 %) für Kosmetikflaschen und PP (transparente Qualität, 70 %–80 %) für Lebensmittelboxen.

Optische Linsen: Hohe Transmission und geringe Dispersion sind gefragt. Für Brillengläser werden CR-39 (92 % Transmission, Abbe-Zahl 58) oder PC (schlagfest, für Sportbrillen geeignet) verwendet, für Kameralinsen COC/COP (92 % Transmission, geringe Dispersion).

Im Automobilbereich muss die Scheinwerferabdeckung schlagfest und witterungsbeständig sein und es sollte PC (89 % Lichtdurchlässigkeit, gehärtet und kratzfest) ausgewählt werden; die Armaturenbrettabdeckung sollte eine hohe Klarheit aufweisen und aus PMMA oder einer PC/PMMA-Legierung bestehen.

Elektronisches Display: Die Bildschirmabdeckung des Telefons besteht aus chemisch gehärtetem Glas (mit einer Lichtdurchlässigkeit von 91 %), einige Low-End-Modelle verwenden jedoch PMMA+gehärtete Folie; Die Lichtleiterplatte des Displays besteht aus PMMA (hohe Transparenz, hohe Trübung von 20–30 %, gleichmäßige Lichtführung).

Medizinischer Bereich: Das Fenster des Infusionssets erfordert chemische Stabilität und muss PVC (80 %) oder PC (89 %) verwenden. Die kolorimetrische Detektionsschale erfordert eine hochpräzise Lichtdurchlässigkeit und muss PS oder COP (mit einer Lichtdurchlässigkeitsrate von über 90 % und ohne Absorption) verwenden.

Technische Mittel zur Verbesserung der Transparenz

Rohstoffreinigung: Entfernen Sie Katalysatorrückstände (wie Titankatalysator in PC), nicht umgesetzte Monomere (MMA-Monomergehalt <0,1 % in PMMA) und reduzieren Sie Absorptionsquellen.

Kristallisationskontrolle: Bei kristallinen Kunststoffen wird eine schnelle Abkühlung (z. B. auf eine Temperatur der PET-Spritzgussform < 20 °C) oder die Zugabe von Keimbildnern (z. B. Sorbit-Keimbildner für transparentes PP) verwendet, um die Korngröße auf Werte unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts (< 0,5 μm) zu verfeinern und die Streuung zu verringern.

Mischmodifikation: Reduzierung der Phasentrennungsstreuung durch Anpassung des Brechungsindex, z. B. PC/PMMA-Legierung (PC-Brechungsindex 1,58, PMMA 1,49). Das Verhältnis muss genau kontrolliert werden und die Durchlässigkeit kann über 85 % erreichen.

Oberflächenbehandlung: Beschichtung mit einem Antireflexfilm (z. B. einem dünnen MgF₂-Film), um die Grenzflächenreflexion zu verringern und die Durchlässigkeit um 2–3 % zu erhöhen; gehärtete Beschichtungen (z. B. SiO₂) verbessern die Verschleißfestigkeit und verringern gleichzeitig die Oberflächenstreuung.

Prozessoptimierung: Einsatz von Präzisionsspritzguss (mit stabilem Haltedruck) zur Reduzierung innerer Spannungen; Schmelzefiltration (10 μm-Filter) zur Entfernung von Verunreinigungen; Sauberes Werkstattformen (Klasse 1000) zur Vermeidung von Staubbelastung.

Typische Fehlerfälle und Lösungen

Vergilbung des PC-Lampenschirms: Bei längerem Einsatz im Freien kommt es durch ultraviolette Strahlung zu einer Oxidation der Molekülketten, wodurch die Lichtdurchlässigkeit von 89 % auf 70 % sinkt. Lösung: Fügen Sie UV-Absorber (z. B. UV-5411) hinzu oder tragen Sie eine UV-Schutzbeschichtung auf die Oberfläche auf, um die Lebensdauer auf über 5 Jahre zu verlängern.

Die Trübung des PMMA-Displayständers nimmt zu: Aufgrund der ungleichmäßigen Ausrichtung der Molekülketten, die durch innere Spannungen während der Verarbeitung verursacht wird, führt die Spannungsfreisetzung während des Gebrauchs zur Streuung. Lösung: Nach der Formgebung wird eine Glühbehandlung (Isolierung bei 80 °C für 2 Stunden) durchgeführt, um mehr als 90 % der inneren Spannungen zu beseitigen.

Unzureichende Lichtdurchlässigkeit von PET-Flaschen: Hohe Kristallinität (>40 %) führt zu erhöhter Streuung. Lösung: Optimieren Sie den Blasformprozess, erhöhen Sie die Abkühlrate (z. B. durch Erhöhung des Kühlluftvolumens) und kontrollieren Sie die Kristallinität innerhalb von 20–30 %.

Die Transparenz von Kunststoffrohstoffen ist das Ergebnis des Zusammenspiels von Moleküldesign, Verarbeitungstechnologie und Anwendungsanforderungen. Es gibt kein absolut optimales transparentes Material, sondern nur die Wahl der passenden Szenenanpassung. Mit der Weiterentwicklung der optischen Modifikationstechnologie werden die Leistungsgrenzen transparenter Kunststoffe immer weiter überschritten. Beispielsweise kann mit Quantenpunkten dotiertes PC gleichzeitig hohe Transparenz und Farbraumerweiterung erreichen und so herkömmliche Materialien im Displaybereich ersetzen. Transparente Kunststoffe werden auch in Zukunft hinsichtlich ihres geringen Gewichts, ihrer Schlagfestigkeit und Funktionsintegration immer beliebter und erweitern so die Möglichkeiten optischer Anwendungen.