Thermische uitzetting van kunststofplaten berekenen – tabel & calculator

Thermische uitzetting van kunststofplaten berekenen – tabel & calculator

Vooral bij buitentoepassingen moet rekening worden gehouden met de thermische uitzetting van kunststofplaten. Met onze calculator berekent u snel en eenvoudig de thermische lengteverandering van verschillende materialen.

Kunststofplaten veranderen bij temperatuurverschillen van afmeting. Bij verwarming zetten ze uit en bij afkoeling krimpen ze weer. Vooral bij gevelbekleding, privacyschermen, balkonbekleding, afdekkingen en andere toepassingen met grote platen moet al tijdens de planning en montage rekening worden gehouden met deze thermische uitzetting.

In deze blog laten we zien hoe u de thermische lengteverandering berekent, welke kunststofplaten sterker of minder sterk uitzetten en waarop u bij bevestigingen, boorgaten en bewegingsruimte moet letten. Met onze calculator kunt u de thermische uitzetting van acrylglas, polycarbonaat, PVC, PE, PP, PETG, HPL, aluminium sandwichplaten en andere materialen direct globaal berekenen.

Waarom is thermische uitzetting bij kunststofplaten belangrijk?

Kunststoffen reageren sterker op temperatuurveranderingen dan veel metalen materialen. Wanneer een plaat warmer wordt, neemt de lengte toe. Wanneer de temperatuur daalt, krimpt het materiaal weer.

Hoe groot de lengteverandering is, hangt vooral af van het materiaal, de plaatlengte en het temperatuurverschil.

  • Grote plaatafmetingen: Hoe langer de plaat, hoe groter de absolute lengteverandering.
  • Buitentoepassingen: Zomer en winter kunnen aanzienlijke temperatuurverschillen veroorzaken.
  • Donkere oppervlakken: Deze kunnen bij directe zoninstraling aanzienlijk warmer worden.
  • Starre bevestiging: Onvoldoende bewegingsruimte kan spanningen en vervormingen veroorzaken.
  • Boorgaten en voegen: Deze moeten zo worden uitgevoerd dat de plaat kan bewegen.

Belangrijk: Als geen rekening wordt gehouden met thermische uitzetting, kunnen spanningen, golving, vervormingen of in het ongunstigste geval scheuren en beschadigingen bij de bevestigingspunten ontstaan.

Formule voor het berekenen van thermische uitzetting

De thermische lengteverandering kan globaal met een eenvoudige formule worden berekend:

ΔL = L × α × ΔT

Symbool Betekenis
ΔL Lengteverandering van de plaat in mm
L Oorspronkelijke lengte van de plaat in mm
α Lineaire thermische-uitzettingscoëfficiënt van het materiaal in 1/K
ΔT Temperatuurverschil in K of °C

Hoe groter de plaatlengte en het temperatuurverschil, hoe groter de absolute lengteverandering. Ook de materiaalafhankelijke thermische-uitzettingscoëfficiënt beïnvloedt het resultaat.

Opmerking: Bij temperatuurverschillen is de numerieke waarde in kelvin en graden Celsius gelijk. Een temperatuurverandering van 40 °C komt daarom overeen met een temperatuurverschil van 40 K.

Thermische uitzetting van kunststofplaten berekenen

Selecteer het materiaal en voer de plaatlengte en het verwachte temperatuurverschil in. De calculator berekent daarmee de globale thermische lengteverandering.

mm
°C
Berekende lengteverandering

Voer uw waarden in en start de berekening.

Opmerking: De gebruikte thermische-uitzettingscoëfficiënten zijn typische richtwaarden. De werkelijke waarden kunnen afwijken afhankelijk van het materiaaltype, de fabrikant, het temperatuurbereik, de plaatopbouw en de concrete uitvoering.

Thermische uitzetting van verschillende materialen vergeleken

De volgende tabel toont typische lineaire thermische-uitzettingscoëfficiënten. Hoe hoger de waarde, hoe sterker de lengte van een werkstuk bij dezelfde temperatuurverandering verandert.

Materiaal α in mm/m·K Typische toepassing
Acrylglas ca. 0,07 Kijkvensters, beglazing en afdekkingen
Polycarbonaat ca. 0,065 Veiligheidsbeglazing en machineafscherming
PETG ca. 0,06 Beschermplaten en transparante bekledingen
Hard-PVC ca. 0,08 Technische platen en bekledingen
ABS ca. 0,07–0,10 Behuizingen en technische onderdelen
PE ca. 0,10–0,20 Tankbouw en technische toepassingen
PP ca. 0,12 Tankbouw en chemisch belaste onderdelen
PTFE ca. 0,12–0,20 Glij-, afdichtings- en chemische techniek
HPL-compactplaten ca. 0,02–0,03 Gevels, privacyschermen en balkonbekleding
Aluminium sandwichplaten ca. 0,024 Gevels, wandbekleding en dakrandbekleding
Aluminium ca. 0,023 Profielen en onderconstructies
RVS V2A ca. 0,016 Bevestigingen en metaalconstructies
Staal ca. 0,012 Onderconstructies en staalbouw
Glas ca. 0,009 Beglazing

Materiaalwaarden: De waarden zijn typische richtwaarden. Meer informatie over onze plaatmaterialen vindt u in de technische gegevensbladen voor kunststofplaten.

Rekenvoorbeeld: thermische uitzetting van acrylglas

Een 3000 mm lange acrylglasplaat wordt buiten gemonteerd. Tussen de twee beschouwde temperatuurtoestanden wordt uitgegaan van een temperatuurverschil van 40 °C.

Plaatlengte 3000 mm
Thermische-uitzettingscoëfficiënt 0,00007 1/K
Temperatuurverschil 40 K
Berekening 3000 × 0,00007 × 40
Lengteverandering 8,4 mm

De lengte van de plaat verandert tussen de twee beschouwde temperatuurtoestanden rekenkundig met ongeveer 8,4 mm. Met deze bewegingsruimte moet bij de constructie en bevestiging rekening worden gehouden.

Belangrijk: De 8,4 mm is de totale lengteverandering tussen de twee aangenomen temperatuurtoestanden. Hoeveel bewegingsruimte bij de afzonderlijke plaatranden nodig is, hangt af van de concrete montageopbouw en het referentiepunt van de bevestiging.

Welke materialen zetten bijzonder sterk uit?

Er bestaan duidelijke verschillen tussen de verschillende plaatmaterialen. Materialen met een hoge thermische-uitzettingscoëfficiënt hebben bij grote afmetingen overeenkomstig meer bewegingsruimte nodig.

Indeling Materialen
Hoge thermische uitzetting PE, PP en PTFE
Gemiddelde thermische uitzetting Acrylglas, polycarbonaat, PETG, hard-PVC en ABS
Lagere thermische uitzetting HPL-compactplaten en aluminium sandwichplaten
Metalen vergelijkingsmaterialen Aluminium, RVS en staal

De geringere thermische lengteverandering van HPL en aluminium sandwichplaten betekent echter niet dat bij de montage geen bewegingsruimte nodig is. Ook hierbij moet rekening worden gehouden met de plaatafmetingen, het temperatuurbereik en het gebruikte bevestigingssysteem.

Rekening houden met thermische uitzetting bij de montage

Kunststofplaten moeten zo worden gemonteerd dat de temperatuurafhankelijke materiaalbeweging niet door een starre bevestiging wordt verhinderd.

  • Boorgaten voldoende ruim uitvoeren: De plaat heeft bewegingsruimte rondom het bevestigingsmiddel nodig.
  • Niet star inklemmen: Schroeven en bevestigingen mogen de noodzakelijke materiaalbeweging niet volledig blokkeren.
  • Rekening houden met uitzettingsvoegen: Tussen platen en aangrenzende onderdelen moet voldoende ruimte aanwezig zijn.
  • Grote plaatvelden opdelen: Kleinere velden verminderen de absolute lengteverandering van de afzonderlijke elementen.
  • Rekening houden met donkere platen: Sterkere opwarming door zoninstraling kan grotere temperatuurverschillen veroorzaken.

Acrylglas correct boren en vastschroeven

Hoe u nette boorgaten maakt en voldoende bewegingsruimte voor een latere schroefbevestiging aanhoudt, leggen we uit in onze blog: Acrylglas correct boren en vastschroeven.

Vaste en glijdende punten bij HPL-platen

Bij HPL-platen wordt de noodzakelijke materiaalbeweging onder andere opgevangen met vaste en glijdende punten. Hoe de boorgaten moeten worden uitgevoerd, leggen we uitgebreid uit in onze blog: HPL-platen boren.

Aanvullende informatie over opleggen, fixeren, zagen en frezen vindt u in onze blog: HPL-platen snijden.

Thermische uitzetting bij buitentoepassingen

Bij buitentoepassingen zijn naast materiaaluitzetting nog andere invloeden van belang voor de constructie. Daarom mag de berekening van de lengteverandering nooit afzonderlijk worden beschouwd.

Invloed Bij de planning rekening mee houden
Zoninstraling De oppervlaktetemperatuur kan aanzienlijk hoger zijn dan de luchttemperatuur.
Plaatkleur Donkere oppervlakken kunnen warmer worden dan lichte oppervlakken.
Plaatafmetingen Grote platen hebben een grotere absolute lengteverandering.
Onderconstructie Deze moet materiaalbeweging toelaten en tegelijkertijd voldoende stabiel zijn.
Wind en sneeuw Met aanvullende mechanische belastingen moet onafhankelijk van de thermische uitzetting rekening worden gehouden.
Bevestiging Boorgatenpatroon, bevestigingspunten en bewegingsruimte moeten op elkaar worden afgestemd.

Wie HPL-platen als vrijstaand privacyscherm in de tuin of op het terras wil gebruiken, moet naast thermische uitzetting ook rekening houden met de veldindeling, plaatdikte, onderconstructie, palen, windbelasting en verankering. De opbouw laten we zien in onze blog: Zelf een privacyscherm van HPL-platen maken.

Aanvullende planning: Naast thermische uitzetting kan bij vrij overspannende platen ook de doorbuiging doorslaggevend zijn. Voor een globale voorcalculatie kunt u onze doorbuigingscalculator voor kunststofplaten gebruiken.

Thermische uitzetting van kunststofplaten: de belangrijkste punten samengevat

De thermische lengteverandering van een kunststofplaat wordt hoofdzakelijk bepaald door de plaatlengte, het temperatuurverschil en de materiaalafhankelijke thermische-uitzettingscoëfficiënt. Vooral PE, PP en PTFE veranderen relatief sterk van afmeting, terwijl HPL en aluminium sandwichplaten lagere waarden hebben.

Het is essentieel om al bij boorgaten, bevestigingspunten, voegen en de onderconstructie rekening te houden met de verwachte materiaalbeweging. Zo kunnen temperatuurafhankelijke spanningen en vervormingen worden voorkomen.

Passende kunststofplaten op maat zijn bij S-Polytec verkrijgbaar in talrijke materialen, diktes en formaten.

Veelgestelde vragen over de thermische uitzetting van kunststofplaten

Hoe berekent u de thermische uitzetting van een kunststofplaat?

De globale lengteverandering wordt berekend met de formule ΔL = L × α × ΔT. Daarvoor zijn de oorspronkelijke lengte van de plaat, de thermische-uitzettingscoëfficiënt van het materiaal en het temperatuurverschil nodig.

Welke kunststof zet bij warmte bijzonder sterk uit?

PE, PP en PTFE behoren tot de kunststoffen met een relatief hoge thermische uitzetting. Bij grote afmetingen en hoge temperatuurverschillen hebben ze overeenkomstig veel bewegingsruimte nodig.

Hoe sterk zet acrylglas uit bij warmte?

Voor acrylglas kan globaal worden gerekend met een lineaire thermische-uitzettingscoëfficiënt van ongeveer 0,07 mm per meter en kelvin. Een 3 m lange plaat verandert bij een temperatuurverschil van 40 K rekenkundig met ongeveer 8,4 mm van lengte.

Waarom moeten boorgaten in kunststofplaten groter zijn?

Bij beweeglijk uitgevoerde bevestigingen kan een grotere boordiameter in de plaat de noodzakelijke bewegingsruimte rondom het bevestigingsmiddel creëren. De concrete uitvoering hangt af van het materiaal en het gebruikte bevestigingssysteem.

Zetten donkere kunststofplaten sterker uit?

De materiaalspecifieke thermische-uitzettingscoëfficiënt wordt niet uitsluitend door de kleur bepaald. Donkere oppervlakken kunnen bij zoninstraling echter sterker opwarmen, waardoor een grotere temperatuurverandering en dus een grotere absolute lengteverandering ontstaat.

Moet bij HPL-platen rekening worden gehouden met thermische uitzetting?

Ja. Ook HPL-platen veranderen afhankelijk van temperatuur en omgevingsomstandigheden van afmeting. Bij de montage moeten daarom geschikte bevestigingspunten en voldoende bewegingsruimte worden voorzien.

Kan de thermische-uitzettingscalculator de exacte voegbreedte bepalen?

Nee. De calculator berekent alleen de globale totale lengteverandering tussen twee temperatuurtoestanden. Hoe deze beweging over voegen en bevestigingspunten moet worden verdeeld, hangt af van het concrete montage- en bevestigingssysteem.

Deel het artikel

Categorie Kunststoffplatten