Podstawowe właściwości fizyczne tworzyw sztucznych – Dlaczego są tak często stosowane?
Marzec 2, 2022
Choć na rynku obecne są dopiero od połowy XX wieku, konstrukcyjne tworzywa sztuczne takie jak polietylen i polipropylen zaliczają się do grupy materiałów niezbędnych do współczesnego przemysłu. Nie sposób policzyć, ile różnego rodzaju elementów jest z nich produkowanych każdego roku na potrzeby niemalże każdej gałęzi przemysłu. Niewątpliwie sukces tworzyw sztucznych wynika między innymi z ich korzystnych właściwości fizycznych.
Niewielka gęstość i masa
Nietrudno zauważyć, że tworzywa sztuczne, niezależnie od rodzaju, są materiałami wyjątkowo lekkimi. Wynika to z ich niskiej gęstości, która jest stosunkiem masy do objętości. Gęstość polipropylenu – dla przykładu – wynosi około 0,91g/cm3, z kolei gęstość polietylenu to około 0,95 g/cm3. Dla porównania gęstość stali, czyli jednego z najpowszechniej stosowanych w przemyśle metalu waha się w granicach od 7,75 do około 8,05 g/cm3, w zależności od gatunku. Aluminium, czyli dobrze znany branży budowlanej i motoryzacyjnej jeden z najlżejszych znanych metali ma gęstość około 2,7g/cm3.
Lekkość tworzyw sztucznych ma duże znaczenie, ponieważ wpływa na to, jak elementy z nich wytwarzane będą oddziaływać na konstrukcje, w których zostaną zastosowane. W przypadku rozbudowanych konstrukcji ciężar poszczególnych komponentów może decydować o ich funkcjonalności i trwałości. Zastąpienie elementów metalowych identycznymi elementami z tworzyw sztucznych może skutkować znaczną poprawą w tej kwestii.
Wytrzymałość mechaniczna
Kolejnym ważnym walorem tworzyw sztucznych jest ich – na ogół – wysoka wytrzymałość mechaniczna. Tworzywa są w stanie poradzić sobie z licznymi czynnikami, mogącymi uszkadzać je mechanicznie. Chodzi tu między innymi o wysokie obciążenia, rozciąganie, drgania, ciśnienie płynów. Oznacza to, że wykonane z tworzyw sztucznych elementy – na przykład koła zębate, czy rury – mogą być z powodzeniem wykorzystywane w układach, gdzie tego typu czynniki występują, bez ryzyka ich szybkiego zużycia się i konieczności wymiany
Podatność na obróbkę
Dzięki tej właściwości elementy z tworzywa sztucznego są bardzo łatwe w produkcji. Do nadawania im odpowiednich parametrów wymiarowo-kształtowych można wykorzystać powszechnie znane metody obróbki skrawaniem, na przykład frezowanie i toczenie. Na masową skalę wykorzystuje się w tym celu obrabiarki CNC, które pracują szybko i z zachowaniem ogromnej precyzji – dzięki nim można wyprodukować właściwie dowolną liczbę jednakowych egzemplarzy elementów do maszyn czy instalacji.
Temperatura topnienia
Główną kategorię tworzyw sztucznych stosowanych w przemyśle stanowią termoplasty – ich cechą charakterystyczną jest to, że pod wpływem temperatury ulegają stopnieniu i stają się plastyczne. Z jednej strony pozwala to na ich dowolne formowanie i łączenie wykonanych z nich elementów w procesie spawania, z drugiej jednak stwarza pewne ograniczenie w zastosowaniu – nie sprawdzą się one w miejscach, gdzie zachodzeniu procesów technologicznych towarzyszy emisja nadmiernej energii cieplnej. Ponadto podczas ich obróbki skrawaniem – np. frezowania i toczenia - należy mieć na uwadze, by nie doprowadzić do nadmiernego wzrostu temperatury w wyniku intensywnego tarcia. W przeciwnym wypadku może dojść do ich uszkodzenia.
Przewodność elektryczna
W przeciwieństwie do metali tworzywa sztuczne charakteryzują się bardzo niską przewodnością elektryczną – tym samym są izolatorami. Oznacza to, że mogą być bez problemu stosowane w miejscach, gdzie istnieje ryzyko porażenia prądem elektrycznym.
Wiele tworzyw, wiele możliwości
Oczywiście należy mieć na uwadze, że tworzywa sztuczne stanowią bardzo rozbudowaną i zróżnicowaną grupę materiałów, z których każdy ma nieco inne właściwości fizyczne lub chemiczne. Różnice występują pod właściwie każdym względem, dlatego tak istotne jest dostosowanie tworzywa do konkretnego zastosowania. Przykładowo teflon, który odznacza się najwyższą temperaturą topnienia spisze się lepiej w kontakcie z gorącymi substancjami, niż polietylen. Z drugiej strony teflon jest gęstszy i przy tym elastyczny, dlatego nie zda egzaminu jako tworzywo do produkcji elementów wymagających stałości kształtów i wymiarów – takich jak koła zębate czy śruby.
Szukasz tworzyw sztucznych do zastosowania w produkcji? Zastanawiasz się, na jakie rozwiązania postawić, by osiągnąć maksymalną wydajność i jakość? Skontaktuj się z nami – posiadamy wiedzę i doświadczenie, pomożemy Ci znaleźć tworzywa najlepsze dla Twojego biznesu.