FAQ - Physikalische Eigenschaften

Wie hoch ist die Lebensdauer von PVC-Rohren?

Die Lebensdauer von PVC-Rohren ist, wie es auch für alle anderen thermoplastischen Materialien der Fall ist, von der chemischen Zersetzung des Polymers abhängig, das für die Rohre verwendet wird. Im Gegensatz zu Rohren aus anderen Thermoplasten sind PVC-Rohre nicht oxidationsempfindlich.

Stabilisatoren werden bei PVC-Rohren eingesetzt, um den Abbau des Polymers während des Extrusionsprozesses und auch während der Lagerung der Rohre, bevor sie im Boden vergraben werden, zu verhindern. Wenn jedoch die Rohre im Boden vergraben sind, wird keine chemische Abbaureaktion mehr vermutet. Aus diesem Grund wird die Lebensdauer von PVC-Material in verlegten Rohren für sehr hoch eingeschätzt (vielleicht sogar mehr als 1000 Jahre1).

In Standardrohren für Trinkwasser (EN 1452) wird die erwartete Lebensdauer von PVC-Rohren unter Druck extrapoliert basierend auf Ringspannungstests für bis zu 20000 Stunden. Dies ermöglicht eine Abschätzung bis hin zu 50 bis 100 Jahren Lebenserwartung unter Druckbelastung2.

Reale Erfahrungen in Deutschland3haben gezeigt, dass verlegte PVC-Druckrohre, die nach 60 Jahren Gebrauch ausgegraben wurden, nach Analyse für tauglich befunden wurden und wahrscheinlich eine Lebensdauer von 50 Jahren haben.

Studien in den Niederlanden haben verschiedene mögliche Abbauprozesse für PVC-Rohre hervorgebracht und es wurden Tests an bis zu 45 Jahre alten Rohren durchgeführt. Diese Studien lassen auch darauf schließen, dass die Lebensdauer von PVC-Trinkwassersystemen auch 100 Jahre überschreiten könnte.4

Referenzen
  1. Janson, Lars Eric 1996 "Plastics Pipes - How long can they last? KP Council Nov. 1996
  2. EN-ISO 9080
  3. 60 Jahre Erfahrungen mit Rohrleitungen aus Weichmachfreiem PVC, 1995, KRV
  4. 'Long Term Performance of Existing PVC Water Distribution Systems' by A. Boersma and J Breen, 9th International PVC Conference, Brighton, 26-28th April 2005, pp 307-315

 

Welchen Einfluss hat die Exposition von UV-Strahlung auf PVC-Rohre?

Längere Aussetzung von PVC-Rohren dem direkten Sonnenlicht könnte einen dünnen Film von Abbau auf der exponierten Oberfläche des Rohres mit der Zeit verursachen. Diese mikroskopische Schicht mit einer Dicke von ca. 0,05 mm wird teileweise in Form von Verfärbung (sogenanntes Bleichen) sichtbar werden und es ist beendet, sobald die Oberfläche der Bestrahlung nicht mehr ausgesetzt ist1,2.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass diese mikroskopische Schicht das darunterliegende Material vor ultraviolettem Licht schützt, so dass sichergestellt ist, dass der Rest der Rohrwand nicht durch das Sonnenlicht beeinflusst wird1 . Wenn man der äußeren Rohroberfläche einen leichten Kratzer zufügt, wird man feststellen, dass die normale Rohrfarbe gerade unter dieser sehr dünnen Schicht sichtbar wird.

Umfangreiche Tests, die an Rohren, die über einen Zeitraum von 4 Jahren Sonnenlicht ausgesetzt waren, durchgeführt wurden, zeigen, dass es zu einem leichten Anstieg bzgl. der Zugfestigkeit und des E-Moduls und einer leichten Abnahme an Kerbschlagzähigkeit gekommen ist. Im Wesentlichen bleiben die wichtigsten Rohreigenschaften scheinbar unverändert und die Rohre, die von diesem Effekt betroffen waren, können für die normale Installation verwendet werden.

Referenzen
  1. BPF Plastics Pipes Group 2002 "PVC Pipe Systems for Water Supply" Version 01/02 (Revised)
  2. www.uni-bell.org/resources/New2Tech Brief - UV2.pdf

 

Was ist ein

PVC-U-Rohrsysteme gehören zur Kategorie der sogenannten "flexibel gestalteten Rohre". Diese Flexibilität liefert einen großen Vorteil gegenüber Rohren, die aus herkömmlichem Material wie z.B. Beton oder Ton bestehen.

Für flexible gestaltete Rohre gilt: Der Boden unterstützt all die Belastungen des Rohres (einschließlich Bodengewicht) und die Rohre deformieren leicht, aber sie brechen nicht.

Für Rohre, die aus traditionellen Materialien hergestellt wurden, konzentriert der Boden die Belastungen direkt auf die Spitze des Rohres; diese Rohre deformieren sich nicht, aber als Schadensbild resultiert ein Bruch des Rohres.

Für die meisten "guten Qualitätsböden" (z.B. körnige Böden) unterstützt der Boden all die Belastungen und, da diese Art von Boden relativ leicht kompaktiert werden kann, liegt die Deformation dieser PVC-Rohre bei nur 1 oder 2%, was weder die funktionellen Eigenschaften noch die Festigkeit der Systeme überhaupt beeinflusst. In schwachen Böden ("plastischen Böden") deformieren sich die PVC-Rohrsysteme etwas mehr (im Bereich von 5 bis 10%), aber sie verhalten sich ausgezeichnet.

Für alle Rohrmaterialien sehr schwierige Bodenverhältnisse benötigen eine gründliche Bestimmung oder Berechnung von qualifizierten Ingenieuren und bestimmte europäische oder nationale Standards erfordern statische Berechnungen für die Rohrsysteme1.

Referenzen
  1. EN 1295 being developed tries to make a compromise between the two more widely used methods in Europe:
    • ATV 127 ( Germany )
    • Fascicule 70 ( France )

Wie verhalten sich PVC-Rohre bei Minustemperaturen?

Die Funktionalität von Rohren wird durch niedrige Temperaturen nicht beeinflusst, solange die durchgeleitete Flüssigkeit frei fließen kann. Verschiedene nationale Organisationen geben Empfehlungen zum besten Vorgehen bei der Installation von PVC-Rohren 1.

Im Allgemeinen wird in diesen Anleitungen die Installation bei Temperaturen > 0°C empfohlen.
Die Mindestschlagfestigkeit eines Rohres wird im Produktstandard festgelegt (siehe EN 1401, EN 1452, etc.). Beispielsweise sollte ein Abwasserrohr mit einem Durchmesser von 110 mm einer Belastung von 1 kg aus einer Fallhöhe von 1,60 m bei 0°C standhalten. In der Praxis liegt der tatsächliche Widerstand allerdings deutlich über dem Mindestanforderungswert.
Der folgende Film verdeutlicht Ihnen die Leistungsfähigkeit von PVC-Rohren bei niedrigen Temperaturen.

Der Film zeigt einen Schlagzähigkeitstest, der an einem Vollwand-PVC-Rohr mit einem Durchmesser von 110 mm Durchmesser durchgeführt wurde. Dabei wurde ein Gewicht von 8 kg aus einer Fallhöhe von 2 m bei 0°C fallengelassen.

Die Schlagzähigkeit von modifiziertem PVC (PVC-M) oder molekular-orientiertem PVC (PVC-O) ist sogar noch höher als der oben beschriebene Widerstand.





Referenzen
  1. UK : Plastic Pipes Group "PVC Pipe Systems", France : STR-PVC : livret Syndotec, Italy : "le condotte in PVC", Spain : Asetub : Manual Tecnico conducciones de PVC, etc.
  2. Uni-Bell PVC Pipe Association Technical Blog, March 13th 2013

Wie verhalten sich PVC-Rohre unter konstanter Belastung?

Alle Kunststoffe, die einer konstanten Belastung ausgesetzt werden, unterziehen sich einer progressiven Deformation im Laufe der Zeit. Dieses Phänomen, das durch die Fehlplazierung molekularer Ketten unter sich selbst verursacht wird, wird üblicherweise als Kriechen bezeichnet. Dieses Phänomen hängt prinzipiell von der Kunststofftype, seiner molekularen Struktur, der Betriebstemperatur und Zeit ab. Es kann z.B. mehrere hundert Jahre dauern, bis PVC-Druckrohre aufgrund des Kriechens versagen.

Für Nichtdruckrohre beschreiben Standards das Verhältnis zwischen Kurzzeit- und Langzeitkriechen. Das wird als das Kriech-Verhältnis bezeichne1. Dieses Verhältnis wird auch bei Designerkunststoffrohren verwendet.

Innerhalb der Kunststoffrohre haben PVC-Rohre das niedrigste Kriechverhältnis.

Als ein Beispiel sind im Rahmen des Europäischen Projekts für strukturierte Wandrohrstandards2 die Verhältnisse für unterschiedliche Materialien folgendermaßen bestimmt:

PVC -U < 2.5 und PP, PE < 4

Ein niedrigeres Kriechverhältnis zeigt an, dass auf längere Zeit das Material ähnliche Eigenschaften aufrechterhält wie am Anfang.

Referenzen
  1. ISO EN 9967
  2. prEN 13476

 

Durchlässigkeit von PVC-Rohren

Permeabilität ist die Fähigkeit von chemischen Substanzen, in Rohrsysteme durch die Rohrwand oder Dichtung hindurch einzudringen.

Dieses Phänomen wurde von vielen Wasserverteilungsfirmen untersucht und kein größeres Problem ist dabei mit PVC-Rohrsystemen aufgetaucht. So ist z.B. die intrinsische Permeabilität von PVC um den Faktor 10 kleiner als für Polyolefine.

Es gibt mehrere Studien die Permeabilität von Kunststoffrohren betreffend und auch Rohre anderer Materialien1-3. Die aktuellste Studie von Kunststoffrohren wurde von der Awwra Research Foundation bzgl. der "Impact of Hydrocarbons on PE/PVC pipes and Pipe Gaskets" durchgeführt4.

Diese schloß daraus, dass entweder PVC oder Gusseisen für Wasserleitungen sicher verwendet werden kann auf jedem Level von gasförmiger Verunreinigung, sogar freies Produkt, solange da wenigstens ein minimaler durchschnittlicher Wasserfluss in den Leitungsnetzen vorhanden ist. Obwohl Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole (BTEX) die Dichtungen durchdringen, US EPA MCLs werden sie nicht übertreffen. Ähnlich können PVC- und Guss-Rohre mit Perioden von Stagnation (z.B. Serviceverbindung) verwendet werden für diverse Bereiche von Grundwasserkontamination durch Gas. PVC selbst ist undurchlässig gegenüber Gas, BTEX und Trichlorethylen (TCE) im Grundwasser bei zufällig aufeinander treffenden Leveln von Kontaminationen.

Berens3 schloß daraus, dass Hart-PVC eine effektive Barriere gegen Durchdringung von umweltrelevanten Stoffen darstellt.

In PVC-Rohrsystemen mag die Verbindungsstelle eine Schwachstelle sein, aber die exponierte Stelle der elastomerischen Dichtung verglichen mit der gesamten Fläche der Rohroberfläche ist relativ klein. Mehrere der unten erwähnten Studien haben auch den Effekt von Kohlenwasserstoffen auf die Dichtungsringe untersucht; zwei davon schlossen daraus, dass NBR-Dichtungen resistenter sind als SBR-Dichtungen.

Referenzen
  1. Vonk, 'Permeation of Organic Compounds Through Pipe Materials', Pub. # 85, KIWA, Neuwegein, Netherlands, 1985.
  2. Cassaday, Cole, Bishop & Pfau, 'Evaluation of the Permeation of Organic Solvents Through Gasketed Jointed Unjointed Poly (Vinyl Chloride), Asbestos Cement and Ductile Iron Water Pipes - Phase 1 Report'; Battelle Columbus Laboratories, Columbus, OH, for the Vinyl Institute, Div. of Soc. of Plastics Indus, Inc. 1983.
  3. Berens, 'Prediction of Organic Chemical Permeation through PVC Pipe', JAWWA 77 (11), 57-64 (1985).
  4. Ong, Gaunt, Mao, Cheng, Esteve-Agelet, Hurburgh, ' Impact of Hydrocarbons on PE/PVC Pipes and Pipes Gaskets [Project #2946] , Awwra Research Foundation, 2007.