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
Wady tworzyw sztucznych zależą od konkretnego polimeru, wypełniaczy i dodatków. Wiele tworzyw jest wrażliwych na wysoką temperaturę, ma mniejszą twardość niż metale i może podtrzymywać spalanie, choć istnieją też gatunki trudnozapalne i samogasnące. Przy stosowaniu konstrukcji z tworzyw wewnątrz i na zewnątrz budynków mieszkalnych trzeba uwzględniać klasę palności, dymotwórczość i wymagania ochrony przeciwpożarowej.
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. Podczas silnego nagrzewania, spalania albo degradacji niektóre tworzywa mogą wydzielać szkodliwe produkty rozkładu, dlatego warunki użytkowania i utylizacji warto uwzględnić z wyprzedzeniem.
Najczęstsze pytania
Ile waży 1 m³ tworzywa sztucznego?
Według tabeli 1 m³ tworzywa sztucznego waży orientacyjnie od 850 do 1800 kg. To ogólny zakres dla różnych tworzyw; dokładna wartość zależy od polimeru, wypełniaczy, zbrojenia i technologii produkcji.
Dlaczego gęstość różnych tworzyw sztucznych tak mocno się różni?
Tworzywo sztuczne nie jest jednym materiałem, lecz dużą grupą polimerów. Polietylen i polipropylen są zwykle lżejsze, a tworzywa z włóknem szklanym, wypełnieniem mineralnym oraz niektóre tworzywa techniczne są znacznie cięższe.
Czy można użyć średniej gęstości tworzywa do obliczenia masy detalu?
Do orientacyjnej oceny można użyć zakresu z tabeli. Do obliczenia masy konkretnego detalu lepiej znać dokładny typ tworzywa i pomnożyć objętość detalu przez gęstość podaną w karcie materiałowej.