Welche Vorteile bieten die flexible Struktur und die einfache Installation von PE-XB-Rohren?

Die einfache Installation und die Vorteile einer komfortablen Beheizung durch flexible PE-XB-Rohre, die für Fußbodenheizungen entwickelt wurden, gehören zu den Hauptschwerpunkten der modernen HLK-Technik und der Rohrleitungssysteme. Im Portfolio der Polymerrohrsysteme von Kuzey Boru ist die flexible Produktgruppe PE-XB von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Fußbodenheizungen (Unterflurbeheizung), mobile Heizkörperanbindungen sowie Trinkwasser- und Erdgasinstallationen.

Was ist ein vernetztes Polyethylen-Rohr (PE-XB)?

Der Prozess, bei dem Polyethylen-Ketten (PE) durch chemische oder physikalische Methoden miteinander verbunden werden, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden, wird als Vernetzung (cross-linking) bezeichnet.

In der Polymerliteratur und den Industriestandards werden PEX-Rohre (vernetztes Polyethylen) nach dem bei ihrer Herstellung angewandten Mechanismus der kovalenten Bindung kategorisiert:

• PE-XA: Peroxid-Verfahren
• PE-XB: Silan-Verfahren
• PE-XC: Elektronenstrahl-Verfahren (Strahlung)

Die Rohre, die aus den Produktionslinien von Kuzey Boru stammen und als PE-XB bezeichnet werden, werden durch Silan-Copolymerisation und Feuchtigkeitsaushärtung vernetzt – dies ist die spezifische technische Bedeutung des Buchstabens „B“ im Namen. Diese Vernetzungsreaktion verbessert die thermomechanischen Eigenschaften des Materials erheblich.

Aus thermodynamischer Sicht verhindert diese Modifikation das viskoelastische Fließen (viscoelastic flow) des Polymers bei Temperaturen oberhalb seines kristallinen Schmelzpunkts ($T_m$). Gemäß den Normen TS EN ISO 15875 muss der Gelanteil (Vernetzungsgrad) in PE-XB-Rohren mindestens 65 % betragen. Diese Molekularstruktur maximiert die Kriechbeständigkeit (creep resistance) des Materials unter hohem Druck und hohen Temperaturen.

Vorteile der flexiblen Struktur für die Montageprozesse

Die Flexibilität von PE-XB-Rohren steht in direktem Zusammenhang mit der molekularen Architektur der Polymermatrix und ihrem relativ niedrigen Elastizitätsmodul (Young-Modul, $E$). Der von Kuzeyboru verwendete Polyethylen-Rohstoff und das angewandte B-Verfahren (Silan-Vernetzung) verleihen dem Rohr eine Struktur, die weitaus flexibler ist als starrere Kunststoffe (wie PVC- oder Standard-PP-Rohre). Dank dieser Eigenschaft können die Rohre ohne Bruchgefahr zu Ringen gewickelt und auf der Baustelle leicht entrollt und auf Noppenplatten (Modulationspaneelen) verlegt werden.

Bei Raumtemperatur (20 °C) besitzen PE-XB-Rohre dank des viskoelastischen Verhaltens des Materials die Fähigkeit, die auf sie ausgeübten Biege- und Richtkräfte (äußere Kräfte) zu absorbieren. Die aufgebrachte Kraft wird ausgeglichen, sobald das Rohr in den Bodenclips fixiert ist, sodass keine bleibenden Schäden (plastische Deformation) in der Molekularstruktur des Materials entstehen.

Das Erwärmen und Abkühlen des Wassers in Fußbodenheizungen (thermische Zyklen) führt zu einer Expansions- und Kontraktionstendenz in den Rohren. Die PE-XB-Rohre von Kuzeyboru absorbieren diese Dehnungskräfte (thermische Expansionsprobleme) dank ihres vernetzten molekularen Netzwerks in ihrer eigenen Struktur. Dadurch entstehen in der Rohrwand keine gefährlichen Eigenspannungen, die den Estrich reißen lassen oder die Lebensdauer des Systems verkürzen könnten.

Knick- und Biegefestigkeit bei engen Radien

In den Zirkulationsleitungen von Fußbodenheizungen müssen die Rohre in engen Abständen gebogen werden, um sich an die Noppenplatten anzupassen. Für einen sicheren Biegevorgang bei PE-XB-Rohren wird der minimale Biegeradius ($R_{min}$) in der Regel als ein bestimmtes Vielfaches des Rohraußendurchmessers ($d$) formuliert. (Bei der Kaltverformung typischerweise $R_{min} \ge 5d$).

Die maximale Biegespannung, die während des Biegens auf die Rohrwand wirkt, kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: (Dabei ist E der Elastizitätsmodul, r der Außendurchmesser des Rohrs und R der angewandte Biegeradius). Die vernetzte Struktur von PE-XB bietet einen hohen Widerstand gegen Querschnittsverengungen (Knickbildung) und Mikrorissbildung (Crazing), da ein übermäßiges Gleiten der Makromoleküle in der Biegezone verhindert wird. Selbst wenn das Rohr gebogen wird, behält es seinen kreisförmigen Querschnitt bei, wodurch der hydraulische Fluss kontinuierlich und ohne Unterbrechung gewährleistet wird.

Einsparungen bei Zeit und Arbeitskosten

Dank der kontinuierlichen Ringstruktur und der hohen Flexibilität entfällt der Bedarf an Bögen, Kupplungen und ähnlichen Formstücken (Fittings) vollständig. Dies optimiert nicht nur den Material- und Arbeitszeitaufwand, sondern erhöht auch die hydrodynamische Effizienz des Systems. Durch den Verzicht auf Fittings werden die lokalen Druckverluste ($\Delta P_{local}$) im System reduziert. Gemäß der in die Darcy-Weisbach-Gleichung integrierten Formel für den lokalen Verlust ($\Delta P_{local} = K \times (\rho v^2 / 2)$) sinkt die Summe der lokalen Verlustkoeffizienten ($K$) mit abnehmender Anzahl von Fittings. Dies ermöglicht den Betrieb von Umwälzpumpen mit geringeren Förderhöhenanforderungen, was langfristig hohe Energieeinsparungen bringt und den hydraulischen Abgleich erleichtert.

Temperaturtests in einem akkreditierten Labor

Die Lebenserwartung von polymeren Komponenten in Heizsystemen hängt von der Beständigkeit des Materials gegen thermisch-oxidativen Abbau ab. Die thermische Stabilität der Rohre wird durch langfristige hydrostatische Innendruckprüfungen und OIT-Analysen (Oxidations-Induktionszeit) in den akkreditierten Labors von Kuzeyboru nach internationalen Standards kontinuierlich überwacht.

Die 50-jährige Design-Lebenserwartung von Polymerrohren wird durch beschleunigte Alterungstests bei hohen Temperaturen unter Verwendung der Arrhenius-Gleichung mathematisch vorausgesagt.

Produktionskapazität von über 100.000 Tonnen

Die Deckung des Bedarfs an thermoplastischen Rohren für große Infrastruktur- und Hochbauprojekte erfordert eine robuste Verfahrenstechnik und hochkapazitive Produktionslinien. Die Produktionskapazität von Kuzey Boru von über 100.000 Tonnen wird durch modernste Extrusionslinien, gravimetrische Dosieranlagen und In-Line-Ultraschall-Dickenmessgeräte unterstützt.

Das kontinuierliche Produktionsmodell mit hoher Kapazität garantiert die Homogenität der Polymermatrix, indem Schwankungen von Charge zu Charge vermieden werden. Dies stellt sicher, dass jeder zur Baustelle gelieferte PE-XB-Ring die gleiche überragende mechanische und thermische Stabilität aufweist.