Transparenz

Thermoplastische Polyurethane sind normalerweise mäßig bis stark opak oder sogar milchig trüb. Einige Desmopan®–Typen weisen bis etwas 2 mm Wanddicke noch eine gewisse Transparenz auf, die jedoch nicht konstant ist und je nach Verarbeitungsbedingungen stark schwanken kann. Tendenziell sind Polyether–TPU dabei transparenter als Polyester–TPU.

Um diesen Nachteil zu beseitigen wurden spezielle aromatische Desmopan®–Typreihen entwickelt, die bis 6 mm Wanddicke eine konstante und garantierte Transparenz >90 % aufweisen. Diese UV-stabilisierten Typreihen sind entsprechend der Desmopan® Nomenklatur mit DP 36xx (Polyester) und DP 96xx (Polyether) bezeichnet.

Zusätzlich liefern wir aus dem amerikanischen Texin® Sortiment aliphatische TPU mit besonders ausgeprägter Transparenz. Diese Typen auf Basis von Desmodur® W haben auch bei 10 mm Wanddicke eine ausgezeichnete Transparenz und weisen zudem alle Vorzüge von aliphatischen TPU auf.

Vergilbung

Aromatische thermoplastische Polyurethane vergilben unter dem Einfluss von UV-Licht, das die Bildung von Verbindungen mit konjugierten Doppelbindungen im Hartsegment auslöst, die Farbstoffen in der chemischen Struktur ähnlich sind. Als Maß der Vergilbung wird der Yellowness–Index gemessen. Durch Zusatz von UV–Schutzmitteln kann der Vergilbungseffekt nur verzögert, nicht aber verhindert, werden.

Für optisch anspruchsvolle Teile ist die Vergilbung nachteilig. Daher wurden aliphatische thermoplastische Polyurethane entwickelt, die diesen Effekt nicht aufweisen.

Das nachfolgende Diagramm zeigt den Unterschied von aliphatischen zu aromatischen TPU mit und ohne UV–Schutzmittel.

Brechungsindex oder Brechzahl

Der Brechungsindex oder die Brechzahl ist ein Maß für die Brechung, d.h. die Richtungsänderung eines Lichtstrahles, beim Übergang von einem Medium zu einem anderen. Er wird gebildet aus der Phasengeschwindigkeit des Lichtes im Vakuum im Verhältnis zur Phasengeschwindigkeit des Lichtes in dem betreffen Medium.

Für Desmopan® ist von praktischer Bedeutung, das TPU bei der Compoundierung in Blends nur dann einen transparent Compound ergibt, wenn die Brechungsindices relativ nahe beieinander liegen.

Die Brechungsindices von aromatischen Desmopan liegen je nach Zusammensetzung zwischen 1,52 und 1,57.

Durch die Verwendung von aliphatischen Isocyanaten erniedrigen sich die Brechungsindices. Aliphatische Desmopan – Typen auf Basis von HDI weisen Brechungsindices von 1,49 bis 1,50 auf, während die Brechungsindices der aliphatischen Texin – Typen auf Basis von Desmodur W um 1,51 liegen.

Die vorgenannten und weitere optische Prüfverfahren stehen unseren Kunden im Thermoplastics Testing Center (TTC) zur Verfügung.

Dispersion und Abbe-Zahl

Die abbesche Zahl (oder Abbe-Zahl, Formelzeichen : V) ist eine in der Optik gebrauchte dimensionslose Größe für die Dispersion eines transparenten Mediums. Je kleiner die abbesche Zahl, desto größer die Dispersion.

Sie ist definiert als:

Ein Material mit geringer Dispersion hat eine hohe abbesche Zahl. Der reziproke Wert der abbeschen Zahl wird auch oft relative Dispersion bezeichnet.

Optische Dispersion bedeutet, dass die Brechung des Lichts von der Wellenlänge (und somit von der Farbe) abhängig ist. Die Aufspaltung eines weißen Lichtstrahls, der auf die Kante eines Prismas trifft, in ein farbiges Spektrum, liegt an der Dispersion. Dispersion begleitet aber grundsätzlich jede Lichtbrechung. Dispersion tritt auch dort auf, wo ein Lichtstrahl, der aus Licht mehrerer Wellenlängen besteht, auf einen Punkt abgebildet werden soll. Die Abbildung auf einen Punkt wiederum ist eine zentrale Bedingung für eine scharfe Abbildung durch ein optisches System, wie zum Beispiel eine Linse oder ein Objektiv. In unterschiedlichem Umfang zeigt sich daher auch bei Linsenoptiken ein durch die Dispersion verursachter farbiger Rand rund um Bilder heller Objekte. Dieser Abbildungsfehler heißt chromatische Aberration.

Für eine vollständige Beschreibung der Dispersion eines Materials (z. B. einer Glassorte) müsste man angeben, wie sich die Brechzahl n des Materials bei Variation der Wellenlänge λ des Lichts ändert. Es müsste daher die komplette Funktion n(λ) angegeben werden. Für einfache Berechnungen ist es jedoch oft ausreichend, die Dispersion im Bereich des sichtbaren Lichts allein mit der abbeschen Zahl zu beschreiben.

Im Bereich von Infrarot und Ultraviolett ist die abbesche Zahl, die für Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts definiert ist, ungeeignet.

Die folgende Tabelle zeigt die Brechzahl, gemessen bei 589,3 nm und die damit verbundenen ABBE-Zahl einiger transparenter Desmopan-Typen, die für optische Anwendungen geeignet sein können.