Wärmeausdehnungskoeffizienten

  • Hallo, Ihr Lieben,


    ich habe mir gerade Gedanken gemacht zu der Wärmeausdehnung der verschiedenen in meiner geplanten Kabine zum Einsatz kommenden Materialien. Dabei bin ich auf diese tolle Seite gestoßen. Die dortigen Angaben habe ich für die interessanten Materialien anderweitig bestätigt gefunden.


    Für mich überraschend ist, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten für Alu und GfK (Daten von einem GfK-Profilhersteller) ähnlich sind mit etwa 0.020-0.024mm/mK; Polystyrol hat aber einen Koeffizienten von 0.07mm/mK, also rund das Dreifache.
    Bei meiner Kabine mit einer Kantenlänge von etwa 2m und geplanten Einsatzzielen, die in Temperaturbereichen von -10..+50°C liegen, würde das heißen, daß sich die Aussenhaut der Kabine - egal ob GfK oder Alu - um 2m * 60K * 0.02mm/mK, also um 2,4mm ausdehnen würde, der Schaum zwischendrin aber um 8,4mm. Differenz: 6mm!
    Noch schlimmer: der Wärmeausdehnungskoeffizient von Holz (Eiche) beträgt nur 0.008mm/mK, meine Multiplexplatten würden sich also bei 60° Temperaturdifferenz nur um rund 1mm ausdehnen!


    Jetzt sind GfK bzw. Alu und EPS-Schaum aber trotz ihres massiv unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten tausendfach miteinander zu Sandwichplatten verklebt und das ganze hält. Sind die ganzen Überlegungen also an den Haaren herbei gezogen?


    Und wenn ich eine GfK- oder Alu-Aussenhaut habe, warum muß ich mir dann Gedanken um Kleberschichtdicken zwischen Sandwichplatten und Profilen machen, die doch den (annähernd) gleichen Ausdehnungskoeffizienten haben?


    Klar scheint mir nur zu sein, daß sich Holz und EPS nur ganz schlecht vertragen, also lieber auf Holzeinlagen verzichten und die Stabilität (in meinem Fall insbesondere bei dem Durchgang und der Heckklappe) durch aufgeklebte Alu- oder Stahlprofile erhöhen...


    Ich muß doch irgendwo einen Denkfehler gemacht haben, bei dem Wert, der allenthalben auf passende Kleberdicken gelegt wird: *grübel* Könnt Ihr mir helfen?


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

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    Einmal editiert, zuletzt von Leerkabinen-Wolfgang ()

  • Hmmm, in dieser Tabelle finde ich auch zum PUR-Schaum Werte (Zeile 305) - anscheinend der siebenfache Wärmeausdehnungskoeffizient von Alu ...


    Wie zum Teufel kann ein Sandwich aus PUR und Alu dauerhaft halten? Bei meiner Rechnung aus dem obigen Beitrag würde sich würde sich das Alu oder GfK um 2,4mm ausdehnen, der PUR-Schaum um 18mm. Der Schaum müßte sich an der Verklebung doch ruckzuck auflösen!!!


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

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  • Hallo Wolfgang,


    der Ausdehnungskoeffizient für PS gilt für das volle Material! Beim Schaum sind aber nur die Stege zwischen den Luftblasen aus PS und somit handelt es sich hier nicht um volles Material. Der ausdehnungskoeffizient beim Schaum wird eher durch die Elastizität des PS und dem Druck in den Bläschen beeinflußt. Da aber Luft (oder besser GAs) in den Bläschen kompressibel ist, ist der Schaum in weiten Bereichen elastisch. Das bedeutet, dass bei einer flächigen Verklebung der Schaum sich ausdehnen will, aber vom Kleber und dem Basismaterial gehindert wird, was dann zu Schubspannung im Schaum / Klebenaht führt. Solange man im elastischen Bereich ist und der Kleber die Spannunge / Kräfte aushält ist aber alles im Lot.


    Die von Dir zitierten Klebstoffe mit einer Mindestdicke sind Klebstoffe, die konstruktiv so ausgelegt sind, dass sie diesen Spalt brauchen. Hier findet halt eine Verbindung Kleber mit Substrat 1 und Substart 2 statt und dazwischen bildet sich das Polymer aus. Solche Klebstoffe haben halt der Vorteil, dass man auch flächige Verklebungen ohne große Pressen ausführen kann, was bei den "nicht spalt-überbrückenden" Klebstoffen halt nicht möglich ist. Auch hat die elastische Naht den Vorteil, dass solche Relativbewegeungen zwischen den beiden Substraten ausgeglichen werden können. Wäre das nicht der Fall. können halt keine längeren Klebenähte erstellt werden, sofern die Substarte nicht kompressibel sind.


    Besten Gruß


    HWK

  • Hallo, HWK,


    klingt einleuchtend, was Du da schreibst. Wäre ich vielleicht auch selbst drauf gekommen, aber morgends um halb vier arbeitet der Hirnkasten wohl noch nicht richtig.


    Deiner Ansicht nach dehnt sich das Sandwichmaterial also entsprechend des Aussenmaterials aus, den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Schaums brauche ich nicht zu beachten, da der Schaum sich (wird er an der natürlichen Ausdehnung gehindert) 'in die Gasbläschen' ausdehnt.


    Ok, dann nehme ich eine GfK-Sandwichplatte und pappe GfK-Eckprofile drauf (oder Alu-Sandwich mit Alu-Eckprofilen) - dann brauche ich mir keinerlei Gedanken über Wärmeausdehnung zu machen, da sich Platte und Profil im gleichen Maße in der Größe ändern. Siehst Du das genauso?


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

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  • Hallo Wolfgang,


    was die Ausdehnung verschiedener Materialien angeht machst Du Dir glaube ich etwas zuviel Gedanken.
    Wenn Die verschiedenen Ausdehnungen schädlich für die Kabinen wären könnten keine älteren Womos und Kofferaufbauten rum fahren ohne sich bei der kleinsten Erschütterung zu zerlegen.


    Gruß Christopher

    Mercedes Vario 816 mit Holzkoffer

  • Hi, Christopher,


    so sehe ich das auch, nur möchte ich das verstehen. Und außerdem: wenn sich GfK-Sandwich und GfK-Profile gleichermaßen mit der Temperatur ändern, bräuchte ich bei Kleberdicke nicht aufpassen...


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

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  • Hallo Wolfgang,


    vermindert wird das potentielle Problem der Waermeausdehnung noch dadurch das du i.d.R. keine 60 Grad Temperaturdifferenz hast - es sei denn du klebst bei -10Grad 8) .
    Wenn du bei 20Grad verklebst dann hast du nur jeweils 30Grad Differenz in der die Waermeausdehnung eine Rolle spielt.


    Gruss Ronald

  • Zitat von Ronald

    Hallo Wolfgang,


    vermindert wird das potentielle Problem der Waermeausdehnung noch dadurch das du i.d.R. keine 60 Grad Temperaturdifferenz hast - es sei denn du klebst bei -10Grad 8) .
    Wenn du bei 20Grad verklebst dann hast du nur jeweils 30Grad Differenz in der die Waermeausdehnung eine Rolle spielt.


    Gruss Ronald


    Hi, Ronald,


    Das stimmt nur bedingt: wenn ich bei 20°C klebe, habe ich meinen 'virtuellen Nullpunkt'; im Winter wird die Kabine auch einmal -10°C kalt, dann will der Schaum deutlich kürzer werden als das GfK. Im Sommer bei Sonneneinstrahlung wird die Wand auch einmal 50°C haben, dann will der Schaum um den gleichen Betrag länger werden als das GfK. Somit habe ich von Winter bis Sommer den maximalen Ausdehnungshub, auch wenn vom Verklebezeitpunkt an in beide Richtungen nur die halbe Längenänderung stattfindet.


    Aber es sieht ja so aus, als würde sich das Problem in Luft auflösen.


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

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  • Zitat von Leerkabinen-Wolfgang


    Somit habe ich von Winter bis Sommer den maximalen Ausdehnungshub, auch wenn vom Verklebezeitpunkt an in beide Richtungen nur die halbe Längenänderung stattfindet.
    Aber es sieht ja so aus, als würde sich das Problem in Luft auflösen.
    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang


    Zitat

    Temperaturbereichen von -10..+50°C liegen, würde das heißen, daß sich die Aussenhaut der Kabine - egal ob GfK oder Alu - um 2m * 60K * 0.02mm/mK, also um 2,4mm ausdehnen würde, der Schaum zwischendrin aber um 8,4mm. Differenz: 6mm!


    Hallo Wolfgang,


    du hast aber bei 60Grad Temp.differenz nicht mehr deine berechneten 6mm Laengendifferenz zwischen den Bauteilen. Dies werden bei 20Grad Klebetemperatur rein rechnerisch dann zum Glueck nur noch max. 3mm werden.


    Gruss Ronald

  • Zitat von Ronald

    Hallo Wolfgang,


    du hast aber bei 60Grad Temp.differenz nicht mehr deine berechneten 6mm Laengendifferenz zwischen den Bauteilen. Dies werden bei 20Grad Klebetemperatur rein rechnerisch dann zum Glueck nur noch max. 3mm werden.


    Gruss Ronald


    Irgendwie habe ich einen Denk-Hänger... Meines Erachtens wird nach Verklebung bei 20°C bei obiger Rechnung und -10°C Alu rund 1,2mm kürzer, der Schaum aber 4,2mm - macht 3mm Differenz. Steigt die Temperatur auf 50°C, verlängert sich Alu um 1,2mm, der Schaum aber 4,2mm - also wiederum 3mm Differenz.
    Im Winter zieht das Alu den Schaum also 3mm 'länger' als er von alleine wäre, im Sommer erzwingt Alu eine 3mm-Verkürzung des Schaums - Differnezbewegung also doch nach wie vor 6mm. Oder?


    Gruß
    Leerkabinen-Wolfgang

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  • Hallo Ronald und Wolfgang,


    ich kann Ronald nur zustimmen. Wenn es ein prinzipielles Problem geben würde, müßten die älteren Kabinen alle Schrott sein.


    Das Problem der Ausdehnung wird so garnicht erreicht, da ja zu allem Überfluß auch noch ein Temperaturgradient durch die Kabinenwand läuft. Aber die Elastizität des Schaumes fängt das voll und ganz auf. Meine Kabine ist immerhin 9 m lang und das Aussenmaterial besteht aus einem Laminat Alu/GFK. Auch hier passiert nichts. Wichtig ist halt nur eine gewisse Dicke der Klebenaht, um halt eine Elaztizität der einzelnen Komponenten gegeneinader zuzulassen, um halt die Spannungen durch Vibration, Verwindung, Windlast, thermische Einflüsse etc. aufzufangen.


    Nun zur Frage des Sprühklebers:


    nach meinem Wissen wird z.B. bei MABU der Kleber (2-K-PU-Kleber) per Sprühverfahren aufgebracht, da man sicherlich nicht un der offenen Zeit halt Platten von 3 m Breite und 13m Länge mit einem Spachtel bearbeiten kann. Ich nehme mal an, dass ein kurzer Anruf bei Burkhards Dir hier weiterhelfen wird. Bisher hatte ich dort immer offene Ohren vorgefunden.


    Noch zum Kompressor. Hier ist wirklich ein kleiner Kompressor aus dem Baumarkt ausreichend. Vor kurzer Zeit hatte OBI bei uns solch ein Gerät (auch noch tragbar) um die 70 Euro im Angebot. Das Gerät tut es voll und ganz und mit einem dazwischen geschalteten Druckspeicher kann man wirklich (fast) alles rund um den Selbstbau machen. Wolfgang lass bitte die FInger von den kleinen Reifenfüllern; die sind gut um einen Rollerreifen aufzupumpen - verrecken aber schon bei normalen (etwas größeren) Reifen und für Transporter- / LKW-Reifen kann man sie ganz vergessen.


    Besten Gruß


    HWK

  • Zitat von Leerkabinen-Wolfgang

    Irgendwie habe ich einen Denk-Hänger... Meines Erachtens wird nach Verklebung bei 20°C bei obiger Rechnung und -10°C Alu rund 1,2mm kürzer, der Schaum aber 4,2mm - macht 3mm Differenz. Steigt die Temperatur auf 50°C, verlängert sich Alu um 1,2mm, der Schaum aber 4,2mm - also wiederum 3mm Differenz.
    Im Winter zieht das Alu den Schaum also 3mm 'länger' als er von alleine wäre, im Sommer erzwingt Alu eine 3mm-Verkürzung des Schaums - Differnezbewegung also doch nach wie vor 6mm. Oder?


    Gruß
    Leerkabinen-Wolfgang


    Hallo Wolfgang,
    die Differenz ist eben max nur 3mm - hast du ja selber oben mit der Berechnung deutlich dargestellt :wink:
    Absolut gesehen hast du natuerlich immer noch eine (theoretische) Laengenaenderung beim Alu von 2,4mm und beim Schaum von 8,4mm bei einer Temp.differenz von 30Grad.
    Aber kritisch ist ja nur der Unterschied zwischen den verklebten Bauteilen. Und hier hast du eben max. 30Grad Differenz wenn du von 20Grad ausgehst. Die 20Grad sind ja dein "Nullpunkt" wo es noch keine Laengendifferenz gibt :!:


    Alles klar :?::idea:


    Gruss Ronald

  • Hallo Wolfgang,


    die Ausdehnungswerte gelten für frei bewegliche Stoffe.
    Sind sie aber eingespannt, werden sie an der Ausdehnung behindert.
    Schädlich werden kann das nur, wenn die Materialien dabei große Kräfte entwickeln. Das trifft für Holz und Metall zu, aber nicht für Schäume.
    Deren kleine Kräfte nimmt der Kleber schon auf. So kann sich der Schaum nicht so dehnen oder schrumpfen wie er gerne möchte.


    Habe bei meinem Alkovenaufbau (ormocar GfK-PU) die Möbel aus Birkenmultiplex gebaut und den Kleiderschrank nur unten fix befestigt. Der obere Meter ist frei verschieblich gelagert. Im Extrem kann ich Verschiebungen Schrank zu Kabinendecke von max 3 mm beobachten.
    Ich denke, eine nicht bewegliche Lagerung hätte auch gehalten.
    Die Großserienhersteller benutzen Möbelteile oft konstruktiv zur Aussteifung weicher Kabinen. Da muß alles kraftschlüssig gebaut werden, sonst funktioniert die Stabilisierung nicht. Und diese Kabinen halten auch trotz divergierender Ausdehnungskoeffizienten.


    Ansonsten wünsche ich allen auch noch verspätet ein gesundes und glückliches Jahr 2008.


    Gruß vom Alten Hans

  • Zitat von K510

    Hallo Wolfgang!
    Hab mir auch schon oft Gedanken über die Dehnung gemacht :?
    lies hier mal- kennste aber sicher schon:


    http://www.dustdevil.de/materialien_gesamt.html


    Gruß


    hallo


    in der sache selbst bin ich kein fachmann


    kann es die fachliche richtigkeit daher nicht beurteilen


    die zur veranschaulichung verwendeten vergleiche sind tw aber erkennbar tendenziös und hanebüchern


    wirkt für mich ehrlich gesagt nicht sehr seriös


    lg
    g

  • Hallo zusammen,


    wie Abo schon schrieb, ist auch aus meiner Sicht die Darstellung stark "gefärbt". An wesentlichen Punkten ist sie sogar falsch. Bei einer Beplankung von Speerhaolz mit Alu wird man auch das "Problem" Ausdehung haben.


    Sofern der Aufbau halt so gemacht wird, dass sich das Material ausdehnen kann, ist es doch halb so wild. Die zig alten Clou-Mobile und auch Teifkühltransporter zeigen doch eigentlich, dass es so geht.


    Besten Gruß


    HWK

  • Zitat von hwk

    auch Teifkühltransporter zeigen doch eigentlich, dass es so geht.


    HWK


    hi hwk!
    ach sooo! dachte tiefkühlboxen sind fix verklebt! :shock:
    wie wird denn das techn. gelöst, damit sich platten ausdehnen können? würde da ne dicke silikon od sikafuge als ausdehnungsfuge reichen?


    danke vorerst
    k510

  • Zitat von K510

    wie wird denn das techn. gelöst, damit sich platten ausdehnen können? würde da ne dicke silikon od sikafuge als ausdehnungsfuge reichen?


    Hi, K510,


    Silikon ist keinesfalls zur Verklebung geeignet - dafür gibt es spezielle Kleber, größtenteils auf PU-Basis, z.B. die Sikaflex-Reihe.
    Und Deine Annahme ist richtig: die Platten werden 'auf Abstand' miteinander verklebt. Bei meiner Minikabine mit 2m Kantenlänge lasse ich z.B. 3mm Platz zwischen den zu verklebenden Elementen, der dann mit einer entsprechend dicken Schicht Sikaflex ausgefüllt wird.


    Viele Grüße
    Leerkabinen-Wolfgang

    die nächsten Festivitäten in http://www.Bodenheim.de:

    03.-05.09.2021: Leerkabinen-Treffen

    erstes Juni-WE (04.-07.06.2021): Weinfest fällt aus

    vierter Sept.-Samstag (25.09.2021): Weinprobe in den Weinbergen


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