Wichtige Unterscheidungskriterien bei Industrierohren aus PP - Homopolymer und PP - Copolymer...

Wichtige Unterscheidungskriterien

bei Industrierohren aus

PP - Homopolymer und

PP - Copolymer

UNTERSCHEIDUNGSKRITERIEN

Beschreibung und Allgemeine Eigenschaften

Zeitstandfestigkeit von Rohren und Formteile

Chemische Widerstandsfähigkeit

Widerstand gegenüber langsamen Rissfortschritt

Folgerungen

INHALT

- Eigenschaften

- Zeitstandsfestigkeit

- Chem. Widerstandsfähigkeit

- Widerstand gegenüber Rissfortschritt

- Folgerungen

Allgemeine Eigenschaften PP-H, PP-B, PP-R

• hohe Zeitstandfestigkeit

• sehr gute chemische Widerstandsfähigkeit

• Beständigkeit gegenüber Mikroorganismen

• hohe Wärmealterungsbeständigkeit

• sehr gute Abrasionseigenschaften

• gute Schweißbarkeit

• keine Ablagerungen / kein Zuwachsen

• ausgezeichnete akustische Dämpfungseigenschaften

• sehr gute thermoplastische Verformbarkeit

ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

PP-H (Polypropylen Homopolymerisat)Das Homopolymer besteht aus Makromolekülen, die nur aus einem Polymer, dem Propylen, aufgebaut sind:

P - P - P - P - P - P - P - P - P - P

PP-B (Polypropylen Blockcopolymerisat)Das Blockcopolymer besteht aus Makromolekülen, bei denen Ethylen in Blockform bis zu 12 % (Standard < 7%) eingebunden ist:

P - P - P - P + P - P - E - E - P - P - P - E

PP-R (Polypropylen Randomcopolymerisat)Das Randocopolymer ist aus Molekülen aufgebaut, in denen ein bestimmter Prozentsatz (2-7%) von Ethylen statistisch verteilt eingebettet ist:

E - P - E - P - P - P - E - P - P - P


PP Produktklassen- Eigenschaften




- Folgerungen

PP-Homopolymer mit groben

sphärolitischen Überstrukturen

(PP-H -nukleiert)

PP-Homopolymer mit feinem

kristallinen Gefüge (PP-H -

nukleiert)

PP-Randomcopolymer mit feinem

kristallinen Gefüge


Kristallstrukturen von PP im Vergleich- Eigenschaften




- Folgerungen

Eigenschaft PPH PPR

Schweissqualität gut exzellent

Ausnahme: Biegewinkel

nach DVS 2203-5

Biegewinkel unterschiedlich

bei Verschweissung von PPH

mit PPH und PPB, jedoch

deutlich niedriger als der

Biegewinkel von PPR

Biegewinkel > 160° auch

bei Verschweissung von PPR

mit PPH, PPB und PPR

Chemische Beständigkeit gut gut

NaOH (40%/80°C) niedriger beständig höher beständig

Cm-Faktor

1,6 - Zulässiger Betriebsdruck

niedriger als PPR

1,25 - Aufgrund der sehr

guten Schlagzähigkeit


PP-H / PP-R VergleichWesentliche Eigenschaften Teil 1- Eigenschaften




- Folgerungen

Eigenschaft PPH PPR

Lunker bei Fittingen erhöhtes Risiko von Lunkern gute Verarbeitbarkeit

E-Modul (Steifheit) höherer E-Modul, d.h. Stützabstand höher

niedrigerer E-Modul,

d.h. niedrigere Stützweite

Schlagzähigkeit

niedrigere Schlagzähigkeit -

Anwendbar nur für Temperaturen >5°C

höhere Schlagzähigkeit -

Anwendbar bei Temperaturen > -5°C

Untere Temperaturgrenze +5°C -5°C

Spannungsrelaxierung

niedrige Relaxierung aufgrund

höherem Kriechmodul

schnelle Relaxierung durch

niedrigeren Kriechmodul


PP-H / PP-R VergleichWesentliche Eigenschaften Teil 2- Eigenschaften




- Folgerungen





Folgerungen

INHALT

- Eigenschaften




- Folgerungen

ZEITSTANDFESTIGKEIT VON ROHREN UND FORMTEILEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

0,1 1,0 10 102 103 104 105 1060,5

0,6

0,7

0,8

0,91,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,010,0

20,0

30,0

40,0

50,0

Standzeit [h]

1 10 25 50

Standzeit [Jahre]

Ver

gle

ich

spa

nnun

g v

[N/m

m2 ]

20°C

40°C

60°C

70°C

80°C

95°C

100

10°C

30°C

50°C

90°C

0,1 1,0 10 102 103 104 10 5 1060,5

0,6

0,7

0,8

0,91,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,010,0

20,0

30,0

40,0

50,0

Standzeit [h]

1 10 25 50

Standzeit [Jahre]

Ver

gle

ich

spa

nnun

g v

[N/m

m2 ]

20°C

40°C

80°C

100

10°C

30°C

50°C

60°C

70°C

95°C90°C

PP-HPP-H PP-RPP-R

Zeitstandverhalten von Rohren nach DIN 8077

PP-H und PP-R im Vergleich


- Eigenschaften




- Folgerungen

Zeitstandverhalten von Rohren aus PP nach DIN

8077 bei 60 °C

0,1 1,0 10 102 103 104 105 1061,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Standzeit [h]

1 10 25 50

Standzeit [Jahre]

100

PP-H

PP-B

PP-R

Ver

glei

chss

pann

ung

[

N/m

m ]

v2


- Eigenschaften




- Folgerungen

0,1 1,0 10 102

103

104

105

106

0,5

0,6

0,7

0,8

0,91,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Standzeit [h]

1 10 25 50

Standzeit [Jahre]

100

PP-H

PP-B

PP-R

Ver

glei

chss

pann

ung

[N

/mm

]v

2

Zeitstandverhalten von Rohren aus PP nach DIN

8077 bei 80 °C


- Eigenschaften




- Folgerungen

Zulässiger Betriebsüberdruck nach DIN 8077 für

Medium Wasser

= Sicherheits

beiwert

1,6 1,4 1,25

1,25

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10 20 30 40 50 60 70 80 95

Temperatur [°C]

Zul

ässi

ge B

etri

ebsü

berd

rück

e in

bar

(DIN

80

77)

PP-H

PP-B

PP-R


- Eigenschaften




- Folgerungen

Standzeit von formgespritzten Teilen

Einfluss des Angusssystems

RückenangußRückenangußSeitenangußSeitenanguß RingangußRinganguß

Y-AngußY-Anguß

Belastungsdauer [h]Belastungsdauer [h]log. tlog. t

log.

Verg

leic

hsa

pannung [

N/m

m²]


- Eigenschaften




- Folgerungen

Standzeit von formgespritzten Teilen

Zeitstandinnendruckversuch nach

DIN 8078 T-Stücke SDR 11

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Y-Anguß an PP-R T-Stück Punktanguß an PP-H T-Stück

Sta

ndze

it [h

]

T = 95 °CSigma = 3,6 N/mm²

T > 1000 h


- Eigenschaften




- Folgerungen

Schwundverhalten / Lunkerbildung

Ausgedrehter Vorschweißbund aus PP-H


- Eigenschaften




- Folgerungen

INHALT





Folgerungen

- Eigenschaften




- Folgerungen

CHEMISCHE WIDERSTANDSFÄHIGKEIT

- Eigenschaften




- Folgerungen

Vergleich der Massenänderung

PP-Formmassen in HCl + MCB + o-DCB bei 60°C

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

3 7 14 28 56 84

Einlagerungsdauer in Tagen [d]

01 - PPH natur, - 05 - PPR natur, - 06 - PPR grau, TiO2 03 - PPH grau, TiO2 02 - PPH grau, TiO2

09 - PPB grau, TiO2 07 - PPR grau, TiO2 / ZnS 04 - PPH grau, ZnS 08 - PPR grau, ZnS 10 - PPB grau, ZnS

CHEMISCHE WIDERSTANDSFÄHIGKEIT

- Eigenschaften




- Folgerungen

Rohr und Formteil aus PP mit ZnS Farbpigmentierung nach dem Einsatz in einer Salzsäureleitung

CHEMISCHE WIDERSTANDSFÄHIGKEIT VON PP

- Eigenschaften




- Folgerungen

0,1 1,0 10 102

103

104

105

1060,5

0,6

0,7

0,80,91,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,09,0

10,0

Standzeit [h]

1 10 25 50

Standzeit [Jahre]

Ver

glei

chss

pan

nu

ng

[N

/mm

]v

2

100

PP-H

PP-B

PP-R

Zeitstandinnendruckversuch

Natronlauge 50%T = 80°C,


- Eigenschaften




- Folgerungen

NaOH 40 % PP-R Probe 1

PP-R Probe 2

PP-H (-nukleiert)

PP-B

PP-H (-nukleiert)

Standzeiten für HS-geschweißte Proben

7546 h

9151 h

4489 h

868 h

1253 h

Standzeiten verschiedener PP-Formmassen im

Zeitstandzugversuch bei 80°C in 40%iger Natronlauge,

Prüfspannung: 5,5 N/mm²


- Eigenschaften




- Folgerungen

Spannungsrissbildung infolge Temperaturbelastung,

produktionsbedingter Eigenspannungen und

Chemikalieneinwirkung


- Eigenschaften




- Folgerungen

• Maximale Eigenspannungen

(Zug) treten häufig im

Bereich der Wulstkerbe auf.

• Infolge Beanspruchung findet

eine zusätzliche

Überlagerung weiterer

Spannungen statt.

• Ein Versagen des Bauteils

(der Schweißnaht) geht

häufig von der Wulstkerbe

aus.

EIGENSPANNUNGEN IM SCHWEIßNAHTBEREICH

Eigenspannungen im Schweißnahtbereich- Eigenschaften




- Folgerungen

INHALT





Folgerungen

- Eigenschaften




- Folgerungen

WIDERSTAND GEGENÜBER LANGSAMEN RISSFORTSCHRITT

- Eigenschaften




- Folgerungen


Prozeß des langsamen Risswachstums- Eigenschaften




- Folgerungen


FNCT - Darstellung des Probekörpers- Eigenschaften




- Folgerungen

FNCT-Ergebnisse (Standzeiten) an Polypropylen geprüft

in Wasser unter 2%igem Netzmitteleinfluß (Arkopal N100)

622

397 387

841

267

164

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 2 3 4 5 6

Werkstoff

t [h

]

PP-R

(Typ B)

PP-R

(Typ D)

PP-H

(Typ S, -Nukleiert)

PP-H

( -Nukleiert)

PP-H

( -Nukleiert)

PP-B

(Typ B)


- Eigenschaften




- Folgerungen

FNCT-Ergebnisse (Standzeiten) an Polypropylen

Rohrproben geprüft in Wasser unter 2%igem

Netzmitteleinfluß (Arkopal N-100)

Werkstoff 80 °C, = 4 N/mm² 95 °C, = 3,5 N/mm²

PP-R (Typ B) 841 h –

PP-R (Typ D) 622 h 275 h

PP-H (Typ S, -N.) 397 h 198 h

PP-H (-N.) 387 h 135 h

PP-H (-N.) 267 h –

PP-B (Typ B) 164 h –


- Eigenschaften




- Folgerungen

Derzeit vom DIBt geforderte Mindestwerte im FNCT

(Standzeiten) für PP-Formmassen (2% Arkopal N-100)

Werkstoff 80°C, = 4 N/mm² 95°C, = 3,5 N/mm²

PP-H 250 h 120 h

PP-B 150 h -

PP-R 500 h 250 h


- Eigenschaften




- Folgerungen

INHALT





Folgerungen

- Eigenschaften




- Folgerungen

FOLGERUNGEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

PP-H, PP-B und PP-R im Vergleich

Vorteile PP-H

• hohe Zeitstandfestigkeit bei niedrigen

Temperaturen

• höherer E-Modul, größere Stützweiten

möglich

• geringerer Rohstoffpreis

FOLGERUNGEN

Vorteile PP-B

• günstiges Schwindungsverhalten,

• dadurch lunkerfreie und größere

Spritzgußteile möglich

• vermindertes Eigenspannungspotential

• hohe Zähigkeit

• sehr hohe Schlagzähigkeit

- Eigenschaften




- Folgerungen

PP-H, PP-B und PP-R im Vergleich

Vorteile PP-R

• hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen

• höherer Widerstand gegen langsames Risswachstum

• höhere Druckbelastbarkeit

• günstiges Schwindungsverhalten,

• dadurch lunkerfreie und größere

Spritzgußteile möglich

• vermindertes Eigenspannungspotential

• hohe Zähigkeit

FOLGERUNGEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

Typische Anwendungsgebiete der PP-Typen

PP-Homopolymerisate:

• Halbzeuge im Behälterbau

• Rohre für industrielle Anwendungen

PP-Blockcopolymerisate:

• Rohrleitungssysteme für die Abwassertechnik

(Erdverlegung)

PP-Randomcopolymerisate

• Rohrleitungsysteme für hohe Druck- und

Temperaturbeanspruchungen (Brauchwassersysteme)

• Schweißdraht

• Formgespritzte Teile (besonders in großen

Dimensionen)

FOLGERUNGEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

Modifizierte PP-Formmassen:

PP-R, schwarz: UV-Stabilisierung durch hohen Rußanteil

(Schlagzähigkeit nimmt ab).

PP-R, natur: Reinstwasseranwendungen,

da keine Farbadditive vorhanden.

PP-H-s: Schwerentflammbares Homopolymerisat

z.B. für den Einsatz in Lüftungs-, Abgas-

oder Kaminsystemen.

PP-R-s-el: Schwerentflammbares

Randomcopolymerisat das wegen seiner

elektrischen Leitfähigkeit häufig für den

Transport von leichtentzüdbaren Medien

eingesetzt wird.

FOLGERUNGEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

Bögen 90° aus PP bis

d 500 in SDR 33, 17,6

und 11

T-Stücke aus PP bis d 500

in SDR 33, 17,6 und 11

Losflansche aus PP/St bis d 630

für max. Betriebsüberdruck von 10 bar

Formgespritzte Bauteile für Druckrohrsysteme:

FOLGERUNGEN

- Eigenschaften




- Folgerungen

INHALT





Folgerungen

- Eigenschaften




- Folgerungen

AGRU Kunststofftechnik GmbHIng.-Pesendorfer-Str. 31

A-4540 Bad HallAustria / EU

www.agru.at

T +43 (0) 7258 790 - 0F +43 (0) 7258 3863E [email protected]

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