Was bedeutet „physikalisch vernetzt“? - heizungswasser.ch

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TechnikReport Was bedeutet „physikalisch vernetzt“? Eine der wichtigsten Basismaterialien zur Rohrherstellung bei der Hewing GmbH ist physikalisch vernetztes Polyethylen. Die hiermit gefertigten Rohre zeichnen sich durch zahlreiche Vorteile aus. So werden sie allen hygienischen Anforderungen gerecht, sind korrosions- sowie inkrustationsfrei und aufgrund ihrer Flexibilität schnell und einfach zu verarbeiten. Ihre positiven Materialeigenschaften erhalten die Rohre in erster Linie während des physikalischen Vernetzungsprozesses.

Vier Vernetzungsverfahren Insgesamt existieren vier unterschiedliche Verfahren zur Vernetzung von PE-Rohren. Bei der Peroxid-, der Silan- und der AzoVernetzung lösen beigemischte hochreaktive Chemikalien den Vernetzungsprozess aus. Der physikalische Vernetzungsprozess

Aus PE wird PE-Xc Im Fertigungsprozess durchlaufen die fertig extrudierten (und ggf. fünfschichtigen) PE-Rohre mit einer Geschwindigkeit von rund 3 Metern pro Sekunde die Vernetzungsanlagen. Bis zu diesem Zeitpunkt bestehen die Rohre aus langen Ketten von Kohlenstoffatomen, an denen noch jeweils zwei Wasserstoffatome verankert sind (vgl. Grafik 1). Während des Vernetzungsprozesses werden sie nun von einem Elektronenbeschleuniger mit energiereichen Elektronen „beschossen“, die einige Wasserstoffatome aus dem Polyethylenmolekül abspalten (vgl. Grafik 2). An den Kohlenstoffatomen in den Molekülketten entstehen nun an genau diesen Punkten reaktive Stellen. Befinden sich zwei reaktive Stellen nah beieinander, verbinden sich die Kohlenstoffatome (vgl. Grafik 3) – so genannte Vernetzungsbrücken entstehen und die Molekülketten verbinden sich zu einem einzigen dreidimensionalen Raumnetzwerk.

(s. Infokasten) kommt dagegen ohne chemische Zusätze aus, da bei ihr energiereiche Elektronen für die gewünschte Veredelung sorgen. Die fertigen Rohre werden als PE-Xc-Rohre bezeichnet – hierbei steht das „PE“ für Polyethylen, „X“ für die Vernetzung und „c“ für das physikalische Ver-

fahren. Diese Art der Vernetzung kommt völlig ohne „Chemie“ aus. Es entstehen also keinerlei Spaltprodukte, die die Gesundheit schädigen oder die Hygiene negativ beeinflussen könnten.

Beim noch unvernetzten Polyethylen sind an langen Ketten von Kohlenstoffatomen noch jeweils zwei Wasserstoffatome verankert.

Ein Elektronenbeschleuniger beschießt die Rohre mit energiereichen Elektronen, die einige Wasserstoffatome aus den PE-Molekülketten lösen.

An den Punkten, wo sich Wasserstoffatome gelöst haben, entstehen reaktive Stellen, die sich aufeinander zu bewegen. Befinden sich zwei reaktive Stellen nah genug beieinander, verbinden sich die Molekülketten – es entsteht ein einziges dreidimensionales Raumnetzwerk.

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Material deutlich verbessert Die Vernetzung sorgt dafür, dass aus dem thermoplastischen PE-Werkstoff ein thermoelastischer PE-X-Werkstoff entsteht, der nicht mehr aufschmelzbar und damit auch nicht mehr schweißbar ist. Dies bedeutet zudem eine deutliche Verbesserung der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Materials, wodurch sich die Rohre sehr gut für die Anforderungen in Trinkwasserinstallations-, Heizkörperanbinde- und Flächentemperierprojekten eignen. So sorgt die Vernetzung u. a. für eine deutlich höhere Resistenz gegen Temperatur- und Druckbelastungen und damit für eine besonders lange Lebensdauer. So kommt es bei PE-Xc-Rohren zu keinem Steilabfall der Zeitstandkurven, wie er z. B. bei unvernetzten PE-Rohren auftritt – sie verlaufen vielmehr geradlinig, was ein charakteristisches Qualitätsmerkmal ist. Darüber hinaus sind die PE-Xc-Rohre sehr

PE-Xc-Rohre: Dank physikalischer Vernetzung sehr langlebig und hohen Temperatur- sowie Druckbelastungen gewachsen.

abriebfest und schlagzäh, so dass sie sebst stärkeren Beanspruchungen beim Transport und auf der Baustelle widerstehen. Der Memory-Effekt Ein simpler Test veranschaulicht die erhebliche Materialverbesserung durch die physikalische Vernetzung und den hieraus ebenfalls resultierenden Memory-Effekt. Während unvernetzte PE-Rohre bei Erhitzung durch einen Industriefön schnell schmelzen, erhalten PE-Xc-Rohre lediglich eine transparente Farbe. Werden die vernetzten Rohre in diesem Zustand verformt und sofort abgekühlt, behalten sie ihre veränderte Form bei. Eine erneute Erhitzung mit dem Industriefön löst dann den MemoryEffekt aus: Alle Moleküle „erinnern“ sich an ihren ursprünglichen Platz, den sie nach der Vernetzung hatten und bewegen sich dorthin zurück – die PE-Xc-Rohre erhalten wieder ihre alte Form. Nach der Abkühlung ist nicht erkennbar, dass sie vorher verformt waren und es ist zu keinerlei Qualitätsverlust gekommen. Mehr Schichten – mehr Leistung Hewing fertigt PE-Xc-Rohre inzwischen fast ausschliesslich als vierschichtiges PEX-4-Pipe oder als fünfschichtiges PentaPipe (s. Grafik). Beide Rohrtypen weisen eine nach außen speziell geschützte EVOHSauerstoffsperrschicht aus und sind bei Integration in entsprechende Systeme sowohl für Heizungsanwendungen als auch für Trinkwasserinstallationen geeignet. Mit

Der Aufbau des Penta-Pipe von Hewing: Die Sauerstoffsperrschicht liegt in der Mitte der Rohrwandung und ist somit sicher gegen mechanische Einflüsse geschützt. Die einzelnen Materialschichten werden im Produktionsprozess bei einem Druck von über 150 bar untrennbar miteinander verbunden – die Gewähr für größtmögliche Materialsicherheit auf der Baustelle.

ihnen ist selbst bei hoher mechanischer Belastung beispielsweise während des Transports, der Installation oder durch folgende Gewerke sichergestellt, dass die Sauerstoffsperrschicht nicht beschädigt wird. Dabei ist das Penta-Pipe sogar für sehr spezielle Anforderungen sehr gut geeignet: z. B. für die Erdverlegung und für die Bauteilaktivierung, bei der es direkt im Beton verlegt wird.

Nils Wehmeier Produktmanager bei der Hewing GmbH Vernetzungsgrad als Qualitätsmerkmal? „PE-Xc-Rohre müssen gemäß DIN 16892 einen Vernetzungsgrad von mindestens 60 % aufweisen. Im Vergleich weisen die chemischen Vernetzungsarten höhere Werte auf – ein Qualitätsvorteil ist hieraus jedoch nicht ableitbar. Vielmehr läuf t das physikalische Vernetzungsverfahren deutlich homogener ab, so dass bereits ein vergleichsweise niedrigerer Vernetzungsgrad ausreicht, um die gewünschten Rohreigenschaften zu erreichen.“ Herausgeber: Hewing GmbH, Industriegebiet Ost 1, Waldstraße 3, 48607 Ochtrup, Germany, Ansprechpartner: Nils Wehmeier, Tel.: +49 (0) 25 53 70-913, Fax: +49 (0) 25 53 70-976, www.hewing.com, [email protected] Redaktion: Diekmann Public Relations GmbH, Op der Heide 22, 44653 Herne. Die in diesem TechnikReport enthaltenen Informationen wurden auf Basis aktueller Kenntnisse aufbereitet und sind unverbindlich. Der Nachdruck der Texte – auch in Auszügen – und/oder Fotos ist nur nach vorheriger schriftlicher Genehmigung durch die Hewing GmbH gestattet.