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Autoren
OldBo
02.03.2010

Radtke 16.07.2009
Ist das Netzwerk eines Thermoelasten sehr weitmaschig, so kann der Werkstoff nach einer Verformung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren (Memory-Effekt). Alle vernetzten Polyethylene gehören, gleich welcher Vernetzungsart, zur Gruppe der Thermoelaste.
Ist das Netzwerk eines Thermoelasten sehr weitmaschig, so kann der Werkstoff nach einer Verformung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren (Memory-Effekt). Alle vernetzten Polyethylene gehören, gleich welcher Vernetzungsart, zur Gruppe der Thermoelaste.
Amorpher und kristalliner Aufbau
Abb. 4.1. Amorphe und kristalline Struktur von Kunststoffen.
 Abb. 4.1. Amorphe und kristalline Struktur von Kunststoffen.
Bei Thermoplasten können die Fadenmoleküle zwei Ordnungszustände einnehmen: amorph teilkristallin. Im amorphen Zustand liegen die Fadenmoleküle überwiegend ungeordnet, die Bindungskräfte zwischen den Molekülketten sind aufgrund des größeren Abstandes voneinander gering. Im teilkristallinen Zustand gibt es neben den amorphen Bereichen auch geordnete kristalline Strukturen. Dort sind die Fadenmoleküle bündelartig parallel zueinander ausgerichtet (Abb. 4.1.).

Da die Fadenmoleküle dicht nebeneinander liegen, ist ihr Abstand voneinander gering und die Bindungskräfte sind stärker als in den amorphen Bereichen. Die Kristallinität bestimmt die Dichte und primär die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes. Größere Kristallinität bedeutet z. B. bei einem Heizrohr eine höhere Steifigkeit und Härte, aber auch ein höheres Zeitstandfestigkeitsniveau. Wird ein Thermoplast erhitzt, so durchläuft er mehrere Zustandsphasen. Aus dem festen Zustand heraus werden zunächst die amorphen Zonen mit den geringeren Bindungskräften aufgelöst (geschmolzen). Mit zunehmender Temperatur reichen die Bindungskräfte der kristallinen Bereiche nicht mehr aus, sie schmelzen ebenfalls (Kristallitschmelzbereich). Ist der gesamte Kunststoff aufgeschmolzen, so zeigen die Fadenmoleküle nur noch eine amorphe Erscheinungsform. Bei einer anschließenden Abkühlung entsteht wieder ein teilkristalliner Werkstoff. Der Grad der Kristallinität kann in gewissem Umfang durch die Abkühlgeschwindigkeit beeinflusst werden.
Zeitstandfestigkeit
Abb. 4.2. Schematische Darstellung einer Zeitstandkurve am Beispiel PP.
 Abb. 4.2. Schematische Darstellung einer Zeitstandkurve am Beispiel PP.
Die Zeitstandfestigkeit eines Kunststoffes wird durch Laborprüfungen ermittelt und im doppelt logarithmischen Maßstab in Abhängigkeit der Betriebstemperaturen dargestellt. Jeder Kunststoff hat die ihm eigene Zeitstandfestigkeit und somit zeigen verschiedene Kunststoffe unterschiedliche Diagramme (Abb. 4.2.).
Von unten nach oben ist auf der Ordinatenachse die Vergleichsspannung in N / mm2 aufgetragen, von links nach rechts, auf der Abszisse, die Zeit. Wird der Werkstoff höheren Temperaturen ausgesetzt, so wird bei gleicher Belastung die Lebenserwartung geringer. Während der Zusammenhang zwischen Belastung und Zeit zunächst abfallend linear verläuft, kommt es nach einer bestimmten Zeit zu einem deutlichen Knie und Steilabfall der Zeitstandkurve. Deshalb sind Betriebstemperatur und Belastung eines Heizrohres für jeden Rohrwerkstoff unterschiedlich zu bestimmen. Grundsätzlich weist jeder Rohrwerkstoff früher oder später den „Knick“ in der Zeitstandfestigkeit auf. Bei PE-X-Rohren nach DIN 16892 tritt im Bereich der gesicherten Prüfzeit von bis jetzt 30 Jahren und erwarteter Mindestlebensdauer von 50 Jahren bei Temperaturen bis 95 °C im Gegensatz zu PP- und PB-Rohren kein „Knick“ auf. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass Rohre aus PB oder PP für Fußbodenheizungen ungeeignet wären. Weitere Einzelheiten werden noch in den folgenden Kapiteln behandelt.
Thermostabilisierung
Kunststoffe sind allgemein ohne spezielle Zusätze empfindlich gegen Temperatureinwirkung und ultraviolette Strahlung. Speziell durch gleichzeitige Einwirkung von Wärme und Sauerstoff können Fadenmoleküle brechen und der Werkstoff seine Eigenschaften verlieren, er wird spröde. Deshalb werden bereits bei der Herstellung geeignete Stabilisatoren in ausreichender Menge dem Rohstoff beigemischt.
Quellen
Das ABC der Flächenheizung und Flächenkühlung Winnenden: Heizungs-Journal Verlags-GmbH, ISBN 3-924788-16-2
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Entropie schrieb: Das Messkonzept für PV, HH und WP nennt sich 2U wenn man zwei Tarife haben will. Die Vorlauftemperatur für die FBH ist zu hoch gewählt. Hier würde ich auf maximal 30/25°C gehen. Welche Normaußentemperatur...
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