ISO 489 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie współczynnika załamania światła

Norma ISO 489 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie współczynnika załamania światła, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), opisuje dwie metody badawcze stosowane do określania współczynnika załamania światła tworzyw sztucznych:

Metoda A: Jest to metoda refraktometryczna służąca do pomiaru współczynnika załamania światła formowanych elementów, odlewanych lub wytłaczanych arkuszy lub folii za pomocą refraktometru. Ma ona zastosowanie nie tylko do materiałów izotropowych przezroczystych, półprzezroczystych, kolorowych lub nieprzezroczystych, ale także do materiałów anizotropowych.
Metoda B: Jest to metoda zanurzeniowa służąca do określania współczynnika załamania światła materiałów przezroczystych w postaci proszku lub granulatu za pomocą mikroskopu (wykorzystując zjawisko linii Becke'a). Zazwyczaj stosuje się światło monochromatyczne, aby uniknąć efektów dyspersji.

Współczynnik załamania światła to podstawowa właściwość, która może być wykorzystywana do kontroli czystości i składu, identyfikacji materiałów oraz projektowania elementów optycznych. Zmiana współczynnika załamania światła w zależności od temperatury może wskazywać punkty przejścia między materiałami.

Przygotowanie próbek do badań:

Metoda A: Z próbki wycina się próbki o rozmiarze pasującym do powierzchni nieruchomej połowy pryzmatu refraktometru. W przypadku próbek płytkowych grubość powinna wynosić od 3 mm do 5 mm.

Aby uzyskać maksymalną dokładność, powierzchnia badanej próbki stykająca się z pryzmatem (powierzchnią pomiarową) musi być optycznie płaska i dobrze wypolerowana. Zadziory powstałe w wyniku cięcia lub wszelkie zanieczyszczenia przylegające do próbki muszą zostać usunięte. Zadowalający kontakt próbki z pryzmatem jest widoczny, gdy linia podziału między jasną i ciemną połówką pola widzenia okularu jest ostra i prosta. Krawędź próbki (prostopadła do pierwszej) musi być optycznie płaska i dość dobrze wypolerowana. Dwie wypolerowane powierzchnie muszą przecinać się wzdłuż ostrej linii, bez fazowanych ani zaokrąglonych krawędzi. W przypadku próbek klisz, grubość musi być równa rzeczywistej grubości kliszy.

Metoda B: Próbka badawcza składa się z cząstek badanego materiału, np. proszku, granulek lub wiórów. Cząstki powinny być niewielkie i wystarczająco rozłożone, aby umożliwić jednoczesną obserwację w przybliżeniu równych obszarów próbki i jej otoczenia w polu widzenia. Grubość próbki badanej powinna być znacznie mniejsza niż odległość robocza obiektywu mikroskopu.

W przypadku arkuszy lub folii wymagane jest pięć próbek. W przypadku proszków, peletów i granulek, wymagana jest wystarczająca liczba próbek, aby wykonać pięć pomiarów.

O ile w odpowiedniej specyfikacji materiału nie określono inaczej, próbki przed badaniem należy kondycjonować przez co najmniej 88 godzin w temperaturze 23 stopni ± 2 stopnie Celsjusza i wilgotności względnej 50 procent ± 5 procent, zgodnie z normą ISO 291. Aparatura badawcza powinna być ustawiona w środowisku o temperaturze 23 stopni ± 2 stopnie Celsjusza i wilgotności względnej 50 procent ± 5 procent.

Krótko mówiąc, norma ISO 489 należy do kategorii badań tworzyw sztucznych (ICS 83.080.01) i jest szeroko stosowana w nauce o materiałach, kontroli jakości i produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych.

Współczynnik załamania światła mierzy stopień załamania światła przechodzącego przez materiał z próżni (lub powietrza). Jest on definiowany jako stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w materiale. Ta właściwość jest bardzo ważna w przypadku tworzyw sztucznych, ponieważ pomaga w:

Identyfikacja materiałów: Różne polimery mają charakterystyczne współczynniki załamania światła (np. poliwęglan 1,58-1,59, PMMA około 1,49).
Ocena jakości optycznej: Jest to istotne w przypadku przezroczystych tworzyw sztucznych stosowanych w soczewkach, płytach, filmach lub ekranach.
Wykrywanie odchyleń: Identyfikowanie odchyleń w składzie, dodatkach lub warunkach przetwarzania, które mają wpływ na przejrzystość lub wydajność.
Obsługiwane zastosowania: optyka, opakowania, części samochodowe i urządzenia medyczne.

Wyższy współczynnik załamania światła oznacza zazwyczaj większą zdolność do zginania światła, co może pośrednio wpływać na przezroczystość, kolor, a nawet właściwości mechaniczne.

W niniejszej normie określono dwie podstawowe metody badania służące do wyznaczania współczynnika załamania światła:

Metoda A: Metoda refraktometryczna (preferowana i najbardziej wszechstronna): Wykorzystuje refraktometr do bezpośredniego pomiaru kąta krytycznego całkowitego wewnętrznego odbicia. Zastosowane materiały obejmują:
Części formowane, odlewane lub wytłaczane arkusze lub folie.
Materiały izotropowe (jednorodne we wszystkich kierunkach) i anizotropowe (zależne od kierunku).
Tworzywa sztuczne przezroczyste, półprzezroczyste, kolorowe, a nawet nieprzezroczyste.

Próbka musi mieć płaską, wypolerowaną powierzchnię, aby stykała się z pryzmatem refraktometru. Do pomiaru czułości zazwyczaj stosuje się światło monochromatyczne (np. linia D sodowa o długości fali 589 nm).

Metoda B: Metoda zanurzeniowa (alternatywna w niektórych przypadkach): Próbkę zanurza się w cieczach o znanych współczynnikach załamania światła, aż dopasowanie (test linii Beckego pod mikroskopem) zminimalizuje widoczność krawędzi próbki. Metoda ta nadaje się do izotropowych materiałów półprzezroczystych lub kolorowych. Nie nadaje się jednak do materiałów nieprzezroczystych ani anizotropowych. Dokładność jest porównywalna z metodą A, ale wymaga większego nakładu pracy.

Obie metody wymagają kontrolowanych warunków (np. temperatury zgodnej z normą ISO 291) i podają wyniki z dokładnością do czterech miejsc po przecinku, co zapewnia większą dokładność.

W przemyśle zgodność z normą ISO 489 zapewnia spójną charakterystykę materiałów. Jest ona wykorzystywana jako punkt odniesienia w kartach katalogowych dostawców (i laboratoriów świadczących usługi testowe). Ma ona kluczowe znaczenie na przykład przy weryfikacji tworzyw sztucznych o jakości optycznej, stosowanych w okularach, oknach czy wyświetlaczach elektronicznych. Norma ISO 489 odgrywa dyskretną, ale kluczową rolę w opracowywaniu niezawodnych tworzyw sztucznych do produktów codziennego użytku.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi badawcze oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „ISO 489 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie współczynnika załamania światła”.