Transparenz von Kunststoffen: Warum sind rein amorphe Kunststoffe transparent?

Kunststoffe finden sich in zahlreichen Alltagsgegenständen. Transparente Kunststoffe bestechen durch ihre Schönheit. Gründe für die Transparenz dieser Materialien liegen in ihrer molekularen Struktur. Rein amorphe Kunststoffe sind transparent, weil sie optisch ähnlich wie – mit anderen Worten – in ihrer Struktur ungeordnet sind. Das Licht wird bei Eintritt und bei Austritt in das Material einmal gebrochen.

Dagegen stehen die mikrokristallinen Kunststoffe. Diese enthalten Kristalle – die optisch anisotrop sind. Ihre Struktur führt dazu: Dass sie das einfallende Licht in verschiedene Richtungen brechen. Die Kristallite zeigen dabei ein unterschiedliches Verhalten. So bewirken die ungeordneten – amorphen Bereiche zwischen den Kristallen eine unterschiedliche optische Dichte. Daraus resultiert die Mehrfachbrechung des Lichts was zur Undurchsichtigkeit also Opazität des Materials führt.

Ein klassisches Beispiel für amorphe Kunststoffe ist das Polymethylmethacrylat (PMMA), bekannt als Plexiglas und ebenfalls Polycarbonat ist hier zu nennen. Diese Kunststoffe besitzen keine kristalline Struktur sodass ihre Moleküle in einer ungeordneten Weise angeordnet sind. Das Resultat dieser Struktur zeigt sich in der optischen Gleichförmigkeit und der damit verbundenen Fähigkeit, Licht durchzulassen.

Bei mikrokristallinen Kunststoffen hingegen erfolgt eine auffällige Orientierung der Kristallite. Diese haben unterschiedliche Ausrichtungen und erreichen damit auch verschiedene optische Eigenschaften. Diese optische Anisotropie ist also ein zentraler Punkt. Bei den Grenzflächen der Kristallite bricht sich das Licht auf mehrfache Weise.

Nicht zu vernachlässigen sind die praktischen Anwendungen dieser theoretischen Grundlagen. Architekten und Designer nutzen die Transparenz amorpher Kunststoffe oft gezielt. Wenn kunststofftechnologische Verfahren angewandt werden, kann eine gezielte Überführung von amorphen in teilkristalline Kunststoffe vollzogen werden. Zum Beispiel kann der Kunststoff durch mechanisches Strecken gewisse kristallartige Regionen bilden. Dies führt in der Regel zu weißen Schlieren oder Trübungen im Material.

Es gibt verschiedene Strategien zur Beeinflussung der Lichtbrechung und damit der Transparenz eines Materials. Im Gegensatz zu rein amorphen Kunststoffen ´ die durch ihre Gleichförmigkeit strahlen ` können die teilkristallinen Variationen das Licht erheblich verändern und zur gewünschten Opazität beitragen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Transparenz von Kunststoffen ist das Resultat ihrer molekularen Anordnung. Rein amorphe Kunststoffe sind durch ihre spezielle Struktur in der Lage, Licht so viel durchzulassen. Mikrokristalline Kunststoffe hingegen zeichnen sich durch eine komplexe Interaktion des Lichts aus welche ihre Undurchsichtigkeit erklärt. So verstehen wir die grundlegenden Unterschiede in den Sichtweisen auf die Alltagsmaterialien die unsere Welt umgeben.