Прочностные свойства

Комплекс прочностных свойств можно охарактеризовать конст­рукционной прочностью. Под конструкционной прочностью понима­ют совокупность механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации. Конструк­ционная прочность является комплексной характеристикой, включаю­щей сочетание критериев прочности, надежности и долговечности.

Критерии прочности материала выбирают в зависимости от усло­вий его работы. Критерием прочности при статических нагрузках плас­тмасс является предел вынужденной эластичности или предел текуче­сти ов, характеризующий сопротивление материала вынужденно-элас­тическим и пластическим деформациям. На всех этапах жизненного цикла тары и упаковки вынужденно-эластические деформации неже­лательны, а пластические деформации недопустимы. Поэтому предель­ные рабочие напряжения при расчете тары из пластмасс определяют по величине предела вынужденной эластичности (предела текучести). Предел вынужденной эластичности или предел текучести определяют совместно с другими стандартными показателями механических свойств пластмасс — пределом прочности при растяжении, относительным уд­линением при разрыве, кратковременным модулем упругости.

Если тара и упаковка испытывает значительные циклические нагруз­ки, то критерием прочности может служить усталостная прочность, или выносливость.

Усталостной прочностью называют значение амплитуды напряже­ния, при котором разрушение наступает после заданного числа циклов нагружений.

Выносливостью называют число циклов нагружений до разрушения при заданном значении амплитуды напряжения.

По величине выбранных критериев прочности можно рассчитывать допустимые рабочие напряжения в элементах тары. При этом чем боль­ше прочность пластмассы, тем больше допустимые рабочие напряже­ния, а следовательно, меньше толщина стенок и масса тары.

Таким образом, при проектировании тары и упаковки, от которых требуется сохранение точных размеров и формы, критерием является не прочность, а жесткость материала.

Возможно и противоположное требование. Для мягкой тары, при заполнении которой продукцией происходит существенное изменение формы и размеров, важно обеспечить большие упругие перемещения. От материала мягкой тары требуются большие значения упругих де­формаций и низкий модуль упругости.

Под надежностью материала понимают его способность противо­стоять хрупкому разрушению. Хрупкое разрушение считается наи­более опасным из-за протекания его с большой скоростью, практически мгновенно, при незначительных деформациях и напряжениях ниже рас­четных. Хрупкое разрушение пластмасс происходит при температурах ниже температуры хрупкости.

Долговечностью называют свойство материала сопротивляться раз­витию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность тары в течение заданного времени (ресурса).

Причины потери работоспособности тары могут быть разнообраз­ными: развитие процессов усталости, старения, изнашивания, ползуче­сти, коррозии, деструкции и т.п. Эти процессы вызывают постепенное накопление необратимых повреждений в материале и его разрушение. Обеспечение долговечности материала означает уменьшение до требу­емых значений скорости его разрушения.

Под механической работоспособностью понимают способность по­лимеров не разрушаться и не размягчаться в заданном режиме меха­нического и теплового воздействия. Таким образом, можно выде­лить две причины потери работоспособности тары из пластмасс. Пер­вая причина — разрушение полимерного материала под действием дли­тельного нагружения, наступающее при малых деформациях. Вторая причина — размягчение полимерного материала, вызывающее разви­тие больших деформаций без потери целостности.