CD-Labor für Einfluss von Recyclingmaterialien auf die mechanische Lebensdauer von Kunststoffen

Dieses CD-Labor erforscht die Wechselwirkungen zwischen dem Design von Kunststoffrohren, deren Belastungsbedingungen und verwendeten Materialien. Auf dieser Basis werden Methoden zur Lebensdauer-Abschätzung solcher Rohrsysteme entwickelt, um zu deren zuverlässigen und sicheren Betrieb beizutragen.

Da Polymer-Rohre in moderner Infrastruktur sehr häufig zum Einsatz kommen, um etwa Gas oder Trink- und Abwasser zu transportieren, stellt die Nutzung recycelter Materialien für deren Herstellung einen wichtigen Schritt in Richtung Nachhaltigkeit dar. Eine große Herausforderung besteht aber darin, aus den verfügbaren, naturgemäß qualitativ schwankenden recycelten Polymeren Rohre herzustellen, die in puncto Zuverlässigkeit und Sicherheit des Betriebs an solche heranreichen, die aus weniger nachhaltigen Materialien produziert wurden: Unterschiedliche Molekulargewichtsverteilungen, polymere Einschlüsse und allgemeine Verunreinigungen haben starken Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts.

Im Bereich des diesbezüglich noch vergleichsweise wenig erforschten Polypropylen, worauf sich das CD-Labor fokussiert, kommen sogar noch zusätzliche Herausforderungen dazu: Im Zuge des Recyclings ist es nicht möglich, verschiedene Polypropylen-Typen zu trennen, und die je nach Mischverhältnis unterschiedliche Kristallbildung beeinflusst die endgültigen Eigenschaften potentiell stark. Das kann zu höchst unvorhersehbaren Ergebnissen bei der Nutzung aktuell verfügbarer Methoden führen. Und während von modernen Polymer-Rohrsystemen erwartet wird, zumindest über 50 Jahre hinweg zuverlässig zu funktionieren, ist gerade bei Polypropylen-Rohren das Wissen über maßgebliche Schädi-gungs- und Versagensmechanismen unter statischer Langzeitbelastung und deren Bestimmung noch sehr begrenzt.

Das Team des CD-Labors arbeitet also auf die Schließung dieser Wissenslücke in der Materialwissenschaft hin, indem es sich drei Hauptthemen widmet: Erstens der detaillierten Analyse zugrundeliegender und für die langfristigen Eigenschaften von Polypropylen verantwortlicher Mechanismen. Zweitens wird untersucht, wie sich die Morphologie eines „Polypropylen-Gemisches“ in Relation zu seinen Bestandteilen (den einzelnen Polypropylen-Materialien) entwickelt und wie sich dies auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts auswirkt. Und drittens sollen auf Basis dieser Erkenntnisse noch genauere Methoden zur Abschätzung der Lebensdauer von Polypropylen-Rohren entwickelt werden.

So soll das CD-Labor wichtige Informationen liefern, auf deren Basis die Industrie Wege finden kann, mit der ständig wechselnden Materialqualität von Recyclingmaterialien umzugehen und einen sicheren Betrieb ihrer Produkte zu gewährleisten: Dadurch wird eine noch bessere, langlebige und nachhaltige Infrastruktur für zukünftige Generationen ermöglicht.