PP-Rohre in der Haustechnik

Dipl.-Ing. Ulrich Höffer, Leiter Qualitätssicherung bei aquatherm GmbH, Attendorn

1983 auf der ISH in Frankfurt vorgestellt, wurden Rohrleitungssysteme aus PP (Polypropylen) zum einen überraschend bestaunt - zum anderen aber auch als chancenlos eingestuft. Heute werden diese PP-Rohrleitungen auf allen Kontinenten verarbeitet. Kein anderer Rohrleitungswerkstoff hat in den letzten 20 Jahren einen höheren Aufschwung erfahren.

Die ersten Kunststoffrohre wurden 1935 aus Emulsions-PVC (PVC-Hart/PVC-U) in Bitterfeld hergestellt. Ihr Einsatzgebiet beschränkte sich allerdings nur auf den Bau von Versorgungs- und Abwasserleitungen. Die ältesten Hart-PVC-Rohre (1938) befinden sich im Bereich des Wasserversorgungsnetzes der Berliner Wasserbetriebe als Ver- und Entsorgungsleitungen und sind noch heute im Einsatz.

Nach den siebziger Jahren fand das Hart-PVC allerdings nur noch wenig Verwendung im Bereich der Wasserversorgung, da es den in der Praxis auftretenden Temperaturanforderungen nicht mehr gewachsen war. Polypropylen schloss diese Lücke und erweiterte die Anwendungsmöglichkeiten für Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen im Bereich höherer Temperaturen. Die Entwicklung spezieller Stabilisierungssysteme führte zu einer höheren Wärmeformbeständigkeit des Polypropylen, wodurch sich Rohre aus diesem Werkstoff zum Einsatz von HT-Abflussrohren anboten. Die guten mechanischen Eigenschaften sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien erschlossen dem Werkstoff ebenfalls vielfältige Einsatzmöglichkeiten im industriellen Bereich.

Hausinstallationen mit Kunststoffrohren

Die durch aggressivere Gewässer zunehmenden Korrosionsprobleme bei metallenen Rohrleitungssystemen führten im Bereich der Trinkwasser-Hausinstallation zum Einsatz von PP. Aufgrund seiner Inkrustrations- und Korrosionsbeständigkeit hat dieser Werkstoff die bis dahin traditionellen Werkstoffe wie Kupfer und verzinkten Stahl im Bereich der Trinkwasser-Hausinstallation teilweise verdrängt.

Bild 1: Die Verschmelzung von Rohr und Fitting führt zu einer unlösbaren Werkstoffeinheit.

Der Werkstoff Polypropylen

Der Werkstoff Polypropylen zeichnet sich neben seiner Korrosionsresistenz unter anderem durch seine spezielle Hochwärme- und Extraktionsstabilität aus. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften sind auf die besonderen Belange des Trinkwasser- und Heizungssektors abgestimmt. Vor allem die gute Verschweißbarkeit, die Verschmelzung zu einer homogenen Einheit, haben den Werkstoff PP weltweit bekannt gemacht (Bild 1).

Der werkstoffbedingte Eigendämmwert von PP-Systemelementen wirkt sich schallhemmend auf die Übertragung von Fließ- und Strömgeräuschen auf angrenzende oder rohrumschließende Bauteile aus. Somit liegt die Schallübertragung von PP-Rohrleitungen im Vergleich zu metallischen Rohrleitungen um ein Vielfaches niedriger. PP-Rohrleitungen sind lichtundurchlässig. Somit können sich keine Algen bilden.

In Zeiten, in denen ökologische Aspekte immer weiter in den Vordergrund rücken, wird auch die Umweltfreundlichkeit eines Werkstoffes immer wichtiger. Polypropylen ist voll recycelbar, kann ohne weiteres eingemahlen, eingeschmolzen und wiederverwertet werden. Und das ohne Qualitätseinbußen. Es entstehen weder bei der Verarbeitung noch bei der Entsorgung umweltgefährdende Stoffe (Bild 2).

Bild 2: Vom PP-Granulat (links) über das gefertigte Produkt zum gemahlenen, recycelfähigen Material (rechts).

Verbundrohre

Seit Mitte der 80er-Jahre wurden dem Markt in nennenswertem Umfang Verbundrohre zur Verfügung gestellt. Ansatz für die Entstehung der Verbundrohre war der Wunsch, die o.g. positiven Eigenschaften des Kunststoffes mit denen von metallischen Werkstoffen (geringe Wärmeausdehnung, geringes Kriechverhalten, Festigkeit und Formstabilität) zu kombinieren. Die im Markt erhältlichen und durch den DVGW registrierten Rohre sind gemäß des Arbeitsblattes W 542 gleichermaßen aufgebaut. Sie unterscheiden sich zum einen durch den für das Innen- und Außenrohr verwendeten Kunststoff und der Methoden, mit deren Hilfe die Verbundhaftung zwischen den einzelnen Schichten erreicht wird. Hier wird die Verbundhaftung durch einen auf dem Aluminium aufgetragenen Kleber sowie durch den bei der Ummantelung entstehenden Anpressdruck erreicht (Bild 3). Einige Hersteller verwenden eine gelochte Aluminiumfolie, um die Verbundhaftung durch die im Bereich der Löcher entstehende Verbindung des Innen- mit dem Außenrohr weiter zu steigern.

Bild 3: Schnittzeichnung eines PP-Verbundrohres mit innenliegender, perforierter Aluminiumschicht.

Als Weiterentwicklung der Verbundrohre gilt das Faserverbundrohr (Bild 4). Es besteht aus drei konzentrisch zueinander liegenden Schichten aus Polypropylen. Die mittlere Schicht ist zur mechanischen Stabilisierung mit Fasern gefüllt. Während bei den oben beschriebenen PP/Aluminiumrohren vor dem Verschweißen die Aluminiumschicht abgeschält werden muss, entfällt dieser Arbeitsschritt beim Faserverbundrohr. Im Vergleich zu herkömmlichen PP-Rohren bietet dieses Rohr neben einer hohen Stabilität und Schlagzähigkeit eine um 75% verringerte Längenausdehnung bei einem um 20% erhöhten Durchfluss.

Bild 4: Schnittzeichnung eines PP-Verbundrohres mit integrierter Faserschicht.

Einsatzbereiche von PP-Rohrleitungssystemen

PP-Rohrleitungen bieten im Trinkwasserbereich alle Möglichkeiten einer Komplettlösung für Kalt- und Warmwasserinstallationen von der Hausanschlussstation bis hin zur letzten Zapfstelle in Bad und Küche (Bild 5). Die Rohre können je nach Druckstufe für Dauertemperaturen bis 70°C eingesetzt werden. Die berechnete Lebensdauer beträgt dabei oft mehr als 50 Jahre.

Bild 5: Trinkwasserinstallation mit PP-Rohren.

Im Heizungssektor erfolgt der Anschluss von Fußbodenheizungssystemen oder die Installation von Heizkörper-Ringleitungen bis hin zum Hahnblock mit Polypropylen-Systemen (Bild 6). Die Steig- und Verteilungsleitungen für die Heizungsversorgung werden hier häufig mit Verbundrohren geplant und ausgeführt.

Bild 6: Heizungsinstallation mit PP-Rohren.

Aufgrund der chemischen Widerstandsfähigkeit und Korrosionsresistenz gegenüber aggressiven Medien und Wasser mit niedrigen pH-Werten werden die Rohrleitungssysteme oft in der Industrie eingesetzt. Im Produktionsprozess dienen PP-Leitungsnetze zur . . .

Reinigung,
Kühlung
und Transport

von . . .

Wasser,
Druckluft,
flüssigen Lebensmitteln
und aggressiven Medien wie Säuren, Laugen und Lacken.

Weitere Einsatzbereiche finden die Kunststoffsysteme u.a. bei der Neuinstallation, Sanierung und Reparatur von Installationen im Bereich der Rasenheizung- und Schwimmbadtechnik sowie im Schiffsbau, der Landwirtschaft und bei Regenwassernutzungsanlagen.

Bild 7: Das Anwärmen von Rohr und Fitting geschieht innerhalb von Sekunden. Die zusammengefügten Elemente können nach wenigen Minuten mit bis zu 20 bar belastet werden.

Einfache Verbindungstechnik

Im Hinblick auf die Gesamtsicherheit einer aus Rohren und Rohrleitungsteilen bestehenden Installation ist die zum Einsatz kommende Verbindungstechnik von besonderer Bedeutung. Die Verbindung eines Kunststoffrohres mit einem stoffgleichen oder auch -fremden Fitting muss den unter Betriebsbedingungen auftretenden Belastungen auch in extremen Situationen (z.B. bei Druckstößen und Längenänderungen bei Temperaturwechseln) standhalten. Daher werden in der Trinkwasserinstallation ausnahmslos längskraftschlüssige Verbindungstechnologien angewandt, die in der Lage sind, die druckbedingten Axialkräfte in der Leitung selbst aufzunehmen. Neben kraftschlüssigen Press- und Klemmverbindungen bietet insbesondere die stoffschlüssige Verbindung (Verschweißung, Fusion) der Polypropylen-Rohrleitungskomponenten ein erhöhtes Maß an Sicherheit (Bild 7). Das zur Anwendung kommende Heizelementmuffenschweißen überzeugt zudem mit kurzen Verarbeitungszeiten: Das Rohr wird in einer Heizmuffe und der Fitting auf einen Heizdorn kurz angewärmt und anschließend zusammengeschoben und fixiert (Bild 8). Das Ergebnis der Verschmelzung von Rohr und Fitting ist eine unlösbare Werkstoff-Einheit der Systemelemente.

Bild 8: Aufschieben der Elektromuffe auf die Rohrenden. Fusion mittels eines Elektromuffen-Schweißgerätes.

Die Zukunft

Die Entwicklung von maßgeschneiderten Kunststoffen, die ein optimal auf den Anwendungsfall zugeschnittenes Eigenschaftsprofil besitzen, wird auch den Kunststoffrohrbereich beeinflussen und in den nächsten Jahren für weitere Innovationen sorgen.

B i l d e r : aquatherm GmbH, Attendorn

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