Mehanske lastnosti

• Natezna trdnost σ je največja sila, s katero se polimer raztegne brez zloma. Fizična trdnost, odpornost in trajnost so najbolj odvisne od natezne trdnosti. Sposobnost polimera, da zdrži fizični stres, je eden od ključnih dejavnikov pri uporabi določenega polimera. Vrste trdnosti so: natezna, upogibna, tlačna in torzijska trdnost ter prožnost. Dejavniki, ki vplivajo na trdnost, so: molekulska masa trdnost poveča; razvejenost in zamreženje omejita drsenje verig; kristaliničnost in vodikov most povečata medmolekularne vezi. 
  Najvišjo trdnost v neorientiranem stanju in brez dodatkov imajo PAI – 145 MPa, PEI – 105 MPa, PEEK – 96,5 MPa, PA66 – 85,4 MPa , PPS – 86 MPa, E-modul za PEEK je do 4 GPa. Najnižjo trdnost ima LDPE 2 MPa in E-modul 0,11 GPA. E-modul jekla je 210 GPa in trdnost do 760 MPa. Bistveno boljša so vlakna. Vlakna iz visokokristaliziranega elektro predenega PE s premerom 0,5 μ imajo E-modul 110 GPa, natezno trdnost 6,3 GPa (torej 8,2-krat več kot jeklo) in žilavost 2,1 GPa, kar je doslej najboljša kombinacija mehanskih lastnosti polimernih vlaken.
  Ne učimo se iz prospektov, da ima npr. ABS odlično natezno trdnost, ampak si ogledamo skupino najpogostejših termoplastov po padajoči trdnosti: PA, SAN, PMMA, PET, POM, PC, PVC, PS, PPE, PBT, ABS, ASA, HDPE, PP, LDPE. Tak pregled dobimo za vse bistvene lastnosti, natanko pa moramo razumeti, kaj posamezna lastnost pomeni. Redkokdo zna iz tehničnih prospektov materialov oceniti obnašanje bodočega izdelka iz tega materiala.

• Natezna trdnost, izkoriščena oz. meja tečenja je najmanjša napetost, pod katero se material trajno deformira.
  
  
• Raztezek ob prelomu ε polimera je podaljšanje vzorca v % do zloma in merilo raztezka polimera brez njegove deformacije. Graf odvisnosti deformacije ε od napetosti σ dobimo z nateznim preskusom in izraža večino mehanskih lastnosti; naklon krivulje kaže E-modul, površina pod njo pa žilavost (∫σdε). V industriji je pogosto iskano optimalno razmerje med trdnostjo in težo in s tem ceno materiala, kjer imajo polimeri in kompoziti izrazito prednost.

Specifična trdnost in togost, to je trdnost in E-modul preračunan na enoto teže materiala, kompozitom dasta odločilno prednost pred kovinami. Elastičnost je sposobnost polimerov s šibkimi medmolekulskimi vezmi, da se v večji meri raztezajo. Silikoni se raztegnejo do 2300 %. Nov superelastični blok elastomer PMMA/PEGA lahko prenese 300 x razteg in ima E-modul 18 MPa. Pri nateznem preskusu se lastnosti materiala določajo z enotno natezno obremenitvijo preizkušanca na vlečnem stroju z nastavljivo hitrostjo in napravo za risanje krivulje »napetost v odvisnosti od raztezka«. Časovni natezni preskus meri nagibanje plastike k lezenju, tj. k povečanju deformacije s časom pri konstantni napetosti. Časovni dinamični preizkus izvajamo z nihajnim prepogibnim strojem s frekvenco < 10 Hz pri konstantni napetosti ali raztezku, do 10⁷ obremenitev traja 300 ur. Raztezek ob prelomu prečno dobimo z raztezanjem v prečni smeri in je pri ekstrudiranju in pultruziji bistveno manjši.

• Modul elastičnosti oz. Youngov E-modul, merjen v MPa, je razmerje med natezno napetostjo in natezno deformacijo in je merilo togosti polimera. Nizek E-modul in netrdnost sta glavni tehnični slabosti polimerov.

• Torzijsko-nihajni preizkus meri elastično obnašanje in dušenje plastike pri majhnih dinamičnih obremenitvah in nizkih frekvencah. 
  
  
• Cepilna trdnost vzdolžno in prečno je merilo, kako dobro lahko folija prenese učinke trganja; merimo začetek trganja in odpornost proti širjenju trganja.
  
  
• Dartovo prebojno trdnost merimo s padcem konice z določene višine na preskusno folijo.
  
  
• Trdnost vročega lepljenja je moč toplotnih tesnil – zvarov, ki nastanejo med termoplastičnimi površinami fleksibilnih trakov takoj po varjenju in preden se material ohladi.
  
  
• Žilavost je sposobnost materiala, da absorbira energijo in se plastično deformira brez zloma. Merimo jo s Charpyjevim ali Izodovim udarnim testom na vzorcih z zarezo in brez nje, v enotah J/m². Korelacija med trdnostjo, trdoto in žilavostjo je zelo zamegljena, v žilavosti nekateri polimeri, kot orientirani PE, aramid, C, s togostjo do 600 J/m² presegajo mnogo kovin, tudi najbolj žilavo zlitino CrCoNi. Ena od definicij žilavosti materiala je količina energije na enoto prostornine, ki jo material lahko absorbira.

• Viskoelastičnost je sposobnost pri deformaciji zadržati viskozne in elastične lastnosti. Viskozni materiali se ob obremenitvi upirajo strižnemu toku in se deformirajo linearno s časom. Elastični materiali se pri raztezanju napnejo in takoj vrnejo v prvotno stanje, ko je napetost odpravljena. Viskoelastični materiali imajo elemente obeh teh lastnosti in kažejo časovno odvisno deformacijo. Elastičnost je posledica začasnih povezav med verigami in raztezanja vezi vzdolž kristalov, viskoznost pa je posledica premikov molekul znotraj amorfnega dela materiala. Pri polimerih je viskoelastičnost opredeljena kot sposobnost, da se hkrati obnašajo kot trdna in tekoča snov pri določeni strižni hitrosti. Viskoelastičen polimer kaže histerezo na krivulji napetost–deformacija, po določenem času pride do sprostitve stresa in do lezenja, togost pa je odvisna od stopnje deformacije.
  
  
• Trenje in obraba: pri materialih PTFE, PA, POM, PET, PBT, UHMWPE je koeficient trenja skoraj enak pri mirovanju ali drsenju. Mazanje ni potrebno. Pomemben je izbor paramaterialov, površina, temperatura, hitrost, pritisk. Trenje merimo kot zoperstavljanje sili pri drsenju ali mirovanju, obrabo pa kot izgubo mase pri obdelavi z abrazivnimi sredstvi.
  
  
• Trdota je upiranje polimerov prodiranju trdih snovi vanje. Trdnost na obrabo in praske s trdoto ni neposredno povezana.