Forschungsbereiche
Wo liegen die Möglichkeiten und Grenzen der Verwendung von Post-Consumer-Recycled (PCR) Kunststoffen in Polypropylen-Rohranwendungen? Dieser Frage geht das Team des CD Labor für Einfluss von Recyclingmaterialien auf die mechanische Lebensdauer von Kunststoffen nach. In drei Forschungsbereichen wird analysiert, welche mechanischen und morphologischen Materialeigenschaften und Schadensmechanismen Einfluss auf Rohrmaterialien haben und welche Schnittpunkte es zwischen Struktur und Eigenschaften gibt. Daraus soll ein Verfahren entwickelt werden, um die Lebensdauer unter realistischen Belastungsbedingungen abzuschätzen.
Forschungsbereich 1
Mechanische Eigenschaften und Schadensmechanismen
In weiteren Unterbereichen werden die zugrunde liegenden Schadensmechanismen und das daraus resultierende Langzeitverhalten von PP in Abhängigkeit von der jeweiligen Beanspruchungssituation beschrieben und charakterisiert. Während hohe Belastungen großflächige plastische Verformungen und sogar ein Knicken des Rohres verursachen können, führen geringe Belastungen zu einer stark asymmetrischen Lastverteilung um das Rohr herum, was zu einer lokalen Schadensprogression an den Stellen mit den höchsten Spannungen/Dehnungen führt.
Forschungsbereich 2
Materialmorphologie und -beschaffenheit
Die genaue Morphologie, z. B. der Kristallinitätsgrad, die Größe, Form und Verteilung der Sphärolithen, die Lamellendicke usw. von teilkristallinen Polymeren hat einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften eines teilkristallinen Materials. Insbesondere bei Langzeitversuchen, bei denen während der Prüfung selbst auch physikalische Alterung und Temperung auftreten können, stellt dies eine erhebliche Herausforderung für die Vorhersage der endgültigen Leistungsfähigkeit dar. Das Hauptziel des Bereichs 2 wird es sein, mehr Licht in dieses noch recht undurchsichtige Thema zu bringen.
Forschungsbereich 3
Korrelation zwischen Struktur und Eigenschaften und Lebensdauerabschätzung
Sobald die zugrunde liegenden Schadensmechanismen und der Einfluss von Morphologie und Verunreinigungen verstanden sind, kann der nächste Schritt in Richtung einer realistischen und genauen Lebensdauerabschätzung von Materialien mit PCR unternommen werden. Die genaue Belastung von vergrabenen, drucklosen Rohren ist jedoch sehr vielseitig. Die Hauptbelastung resultiert aus dem Druck des umgebenden Bodens, der stark von der verwendeten Bodenart, der Verdichtung, der Verlegetiefe, der Grabenoberfläche, dem Grundwasserspiegel und der geschätzten Belastung durch Schwerkraft und Verkehr abhängt. Da das endgültige Versagen sowohl vom Material als auch von der Belastungssituation abhängt, werden die Ergebnisse dieses Bereichs auch wichtige Informationen über die endgültige Lebensdauer von verlegten drucklosen Rohren liefern.