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.
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.
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.
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.
Selecteer het materiaal en voer de plaatlengte en het verwachte temperatuurverschil in. De calculator berekent daarmee de globale thermische 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.
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.
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.
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.
Kunststofplaten moeten zo worden gemonteerd dat de temperatuurafhankelijke materiaalbeweging niet door een starre bevestiging wordt verhinderd.
Hoe u nette boorgaten maakt en voldoende bewegingsruimte voor een latere schroefbevestiging aanhoudt, leggen we uit in onze blog: Acrylglas correct boren en vastschroeven.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ja. Ook HPL-platen veranderen afhankelijk van temperatuur en omgevingsomstandigheden van afmeting. Bij de montage moeten daarom geschikte bevestigingspunten en voldoende bewegingsruimte worden voorzien.
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.