Пластмассы обладают хорошими механическими свойствами. В зависимости от природы выбранных полимеров и наполнителей могут быть получены твердые и прочные материалы или же гибкие высокоэластичные пленки и волокна. Если сопоставить удельную прочность металлов и пластмасс, т. е. сопоставить отношения предела прочности при разрыве к плотности, то получатся данные, свидетельствующие о возможности применения пластмасс как конструкционного материала, способного нести силовые нагрузки (табл. 22). Термопласты (винипласт и полиэтилен) обладают удельной прочностью, сопоставимой с удельной прочностью чугуна (или бронзы).
Таким образом, применение пластмасс позволяет снизить вес конструкций, сохранив их прочностные качества, что в ряде случаев весьма важно, значительно снизить трудоемкость и себестоимость изготовления машиностроительных изделий. При замене черных металлов литьевыми пластмассами трудоемкость изготовления деталей уменьшается в среднем в 5-6 раз, а себестоимость — в 2—6 раз. При замене пластмассами цветных металлов себестоимость деталей снижается в 4—10 раз. Организация производства пластмассовых изделий в несколько раз дешевле, чем металлических изделий.
Помимо перечисленных преимуществ, пластмассы обладают высокими антифрикционными свойствами и могут служить полноценными заменителями антифрикционных сплавов (оловянной бронзы, баббита и др.). При этом для пластмасс в качестве смазывающей жидкости используют воду. В ряде случаев пластмассы могут работать без смазки. Все пластмассы, как правило, плохо проводят теплоту. Пено- и поропласты обладают еще более низкой теплопроводностью.
Пластмассы хорошо окрашиваются в любой цвет. Их можно окрашивать как во всей массе, так и на поверхности. Могут быть изготовлены прозрачные пластмассы, пропускающие лучи света в широком диапазоне волн (в частности, ультрафиолетовые). Этим они превосходят обычные силикатные стекла. Стекла из пластмассы не дают осколков.
Заводы-поставщики выпускают большинство пластмасс в тонкоизмельченном состоянии в виде пресс-порошков или гранул, перерабатываемых заводами-потребителями в изделия. Пластмассы перерабатываются в изделия наиболее совершенными способами — без снятия стружки, с получением гладкой блестящей поверхности. Основные методы переработки пластмасс: литье в форму, прессование, литье под давлением, центробежное и автоклавное литье, формование с применением невысокого давления или вакуумное, пневматическое, центробежное. При этом можно получать изделия сложной формы.
Таблица 22 Прочность при растяжении металлов и пластмасс
Материал | Плотность, г/см3 (кг/м3) | Предел прочности при растяжении, кгс/см2 (МН/м2) | Удельная прочность |
Сталь высоких сортов | 8,0 (8000) | 12800 (1254) | 1600 |
Чугун | 8,0 (8000) | 1500 (147) | 190 |
Дюралюминий | 2,8 (2800) | 3900 (382) | 1400 |
Текстолит | 1,4 (1400) | 1500 (147) | 1100 |
Дельта-древесина | 1,4(1400) | 3500 (343) | 2500 |
Стеклотекстолит | 1,8 (1800) | 3000—7000 (294—686) | 1700—4000 |
Полихлорид | 1,7 (1700) | 7000 (686) | 4000 |
Винипласт | 1,38 (1380) | 570 (559) | 413 |
Полиэтилен | 0,92 (920) | 1600 (15,7) | 174 |
Рис.122. Зависимость между усилием и деформацией:1 - для металла; 2 — для термопластов; 3 - для резины
Рис.123. Зависимость деформации от температуры при постоянной нагрузке:Tс - температура стеклования;Tт — температура текучести