薄膜的光学性能在软包装和农业生产等应用中尤为重要,通常可表征为雾度,透明度与光泽度。
雾度(haze):是指当入射光通过样品时,偏离入射光 2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分比。薄膜的雾度值越高,则透过薄膜近观图像越模糊。雾度又可分为内部雾度与外部雾度,内部雾度通常与薄膜的结晶度有关,结晶度越高,则雾度越高。外部雾度通常是由于薄膜挤出时的表面缺陷被冻结造成,树脂的拉伸粘度越高,越容易形成表面缺陷,同时内部的晶体生长太大以至于突出表面也会造成较高的外部雾度。
举例说明:在单层薄膜结构中,由于HDPE的结晶度很高,通常增加HDPE的含量会带来较高的雾度值。
透明度 (clarity): 是指当入射光通过样品时,散射角小于0.1°的透射光强占入射光强的百分比。薄膜的透明度越高,透过薄膜远观图像越清晰。透明度与薄膜的结晶度以及表面平整度都有关系,结晶度越低,无定形区越多,表面越平整,则通常透明度也越高。 光泽度(gloss): 衡量的是表面对光的反射能力,在测量时,入射光通常有45°或60°两个入射角方向。
影响薄膜光学性能的主要因素: 薄膜的加工工艺 薄膜的成型工艺影响光学性能,例如吹膜法和流延法相比,因为流延的冷却快,效率高,从而晶体颗粒小,光学性能更好一些;同样是吹膜法,下吹水冷式薄膜光学性能优于上吹风冷式薄膜。 同样,通用的吹膜法或流延薄膜,在使用MDO(纵向拉伸)后,光学性能也大大改善。
冷却效率 冷却方式和冷却效率也会影响薄膜光学性能,例如采用采用IBC内冷的吹膜法,因膜泡管内表面晶体来不及生长,内部雾度越低。 聚乙烯树脂参数 树脂的密度越低,其结晶度越低,内部雾度越低;如果熔指越低,如果用于表层,则较高的拉伸粘度会导致较高的挤出雾度。
添加剂 一些无机添加剂例如开口剂对光学性能有较明显的负面影响,尤其在含量较高时。 温度 提高加工温度以及口模温度,有助于改善挤出雾度,但同时,如果温度过高会造成冷却困难,霜冻线升高,从而延长晶体生长时间而增加内部雾度。
配方设计 有很多方法可以提高薄膜的光学性能,比如在线性低密度聚乙烯或茂金属聚乙烯中加入少量的LDPE,在三层薄膜结构中可以调节层间密度,等等。