Ciężar właściwy tworzywa sztucznego, jego masa objętościowa i gęstość
Tworzywo sztuczne stało się uniwersalnym materiałem używanym niemal wszędzie. Szerokie zastosowanie uzyskało dzięki swoim zaletom jakościowym. Zaskakująca wytrzymałość tworzyw sztucznych pozwoliła zastąpić wiele droższych materiałów.
Ciężar właściwy i gęstość tworzyw sztucznych
Gęstość tworzyw sztucznych jest znacznie niższa niż gęstość metalu, konstrukcji kamiennych i betonowych. Jednak tylko jeden rodzaj materiałów może konkurować z tworzywami pod względem wytrzymałości: metal. Podczas produkcji różnych konstrukcji i towarów tworzywo sztuczne przyjmuje różne formy, dobrze się rozciąga i wygina. Przy zastosowaniu określonych rodzajów składników wiążących tworzywa mogą dorównywać wytrzymałością konstrukcjom drewnianym.
Ciężar właściwy tworzywa sztucznego zmienia się w zależności od użytego składnika wiążącego. Gęstość objętościowa polietylenu wynosi 0,9 g/cm³, natomiast masa tworzywa sztucznego z włókna szklanego będzie znacznie większa i wyniesie 1,95 g/cm³.
| Nazwa | Masa 1 m³ w tonach | Masa 1 m³ w kilogramach | Ciężar właściwy (kg/m³) |
| Masa 1 m³ tworzywa sztucznego | 0,85-1,8 | 850-1800 | 850-1800 |
W zależności od właściwości sprężystych wyróżnia się kilka rodzajów tworzyw sztucznych. Ich cechy użytkowe przedstawiono w tabeli.
| Wskaźnik / rodzaj | Sztywne | Półsztywne | Miękkie |
| Przepuszczalność | Nieprzepuszczalne | Podatne na działanie gazów, par, mas wodnych i powietrznych | |
| Elastyczność | Brak | Mała | Bardzo wysoka |
| Odporność na zmiany temperatury | 300-400 °C | powyżej 70 °C | powyżej 50 °C |
| Rozszerzalność cieplna | W granicach 25-120 · 10⁻⁶ | ||
| Odporność na niskie temperatury | Bardzo wysoka | Niewysoka | Niska |
| Pomiar twardości | 40 HB | 2-20 HB | |
| Ochrona przed substancjami chemicznymi | Wysoki stopień ochrony | ||
| Zdolność zatrzymywania ciepła | Dobrze zatrzymują ciepło i słabo je przewodzą | ||
| Przewodzenie prądu | Stosowane jako dielektryk albo izolator elektryczny | ||
| Stopień przepuszczalności światła | Dobrze przewodzą światło, jeśli nie są wykonane z barwionego wypełniacza | ||
| Zdolność zachowania koloru | Bardzo duża przy użyciu właściwych barwników, takich jak ochra, minia i podobne | ||
Na podstawie danych z tabeli można stwierdzić, że tworzywa sztuczne są odporne na działanie większości substancji chemicznych. Często stosuje się je w przemyśle chemicznym do ochrony elementów konstrukcyjnych. Szczególnie odporne tworzywa to teflon, polietylen, poliizobutylen, polistyren i polichlorek winylu.
Wady stosowania tworzyw sztucznych
Znaczne wady tworzyw sztucznych to zdolność do szybkiego zapłonu, brak odporności na wysokie temperatury i niedostateczna twardość. Najbardziej miękka stal jest około dwa razy twardsza od tworzywa sztucznego. Przy stosowaniu konstrukcji z tworzyw wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń mieszkalnych trzeba uwzględniać ryzyko pożaru. Nie są one zdolne do samoczynnego zatrzymania spalania i mogą spowodować istotne szkody.
Istnieje pojęcie starzenia się tworzywa sztucznego, które oznacza utratę części właściwości materiału podczas długiej eksploatacji. Ponadto działanie słońca i mas powietrza stopniowo niszczy wyroby i konstrukcje z tworzyw. Procesy starzenia uruchamiają następujące przyczyny:
- rozerwanie łańcucha molekularnego substancji polimerowej;
- przegrupowanie struktury molekularnej.
W rezultacie obniżają się parametry wytrzymałości i elastyczności, zmienia się barwa, a wyrób staje się kruchy. Najbardziej niekorzystny jest proces rozpadu molekularnego, któremu towarzyszy wydzielanie toksycznych par.
Najczęstsze pytania
Czy gęstości materiału tworzywa sztucznego można używać do dokładnych obliczeń?
Wartości gęstości i masy materiału tworzywa sztucznego w tym artykule są wartościami referencyjnymi. Nadają się do wstępnych szacunków, ale obliczenia projektowe, budowlane, produkcyjne i inne obliczenia krytyczne trzeba sprawdzać na podstawie norm, kart technicznych materiału albo wyników pomiarów.
Dlaczego rzeczywista masa materiału tworzywa sztucznego może różnić się od tabeli?
Rzeczywista masa materiału tworzywa sztucznego zależy od składu, wilgotności, temperatury, porowatości, wielkości frakcji, klasy materiału i warunków pomiaru. Dlatego rzeczywiste wartości mogą różnić się od średnich danych tabelarycznych.
Jak obliczyć masę materiału tworzywa sztucznego na podstawie gęstości?
Do obliczenia orientacyjnego użyj wzoru: masa = gęstość x objętość. Jeśli gęstość materiału tworzywa sztucznego jest podana w kg/m³, a objętość w m³, wynik będzie w kilogramach.