Ziel der Entwicklung

Logo: Modellierte Langzeitkriechzahlen nach dem WLF-Modell für eine Vorhersagedauer von vier Jahren. ©IHD
Modellierte Langzeitkriechzahlen nach dem WLF-Modell für eine Vorhersagedauer von vier Jahren. ©IHD

WPC-Werkstoffe sind durch ein sehr langes andauerndes Kriechverhalten geprägt. Für die Anwendung solcher Werkstoffe insbesondere im Bauwesen ist die Ermittlung von Kriechzahlen unerlässlich. Die entsprechenden Prüfungen sind mit hohem Zeitaufwand (> 4 Jahre) verbunden. Zur Senkung des Kosten- und Zeitaufwandes wurde im Projekt eine Kurzzeit-Messmethode für WPC-Werkstoffe entwickelt. Diese Methodik ermöglicht die Bestimmung von Kriechzahlen der WPC-Werkstoffe in kurzer Zeit, wodurch Materialinnovationen wesentlich schneller vorangetrieben werden können. Die Kurzzeit-Messmethode kann als weiterer Schritt für den Einsatz von WPC-Werkstoffen im Bauwesen betrachtet werden.

Vorteile und Lösungen

Der Lösungsansatz zur Entwicklung dieser Kurzzeit-Messmethode besteht in der Anwendung der Temperatur-Zeit-Analogie (TZA, engl.: Time-Temperatur-Superposition-Principle). Das Prinzip wurde ursprünglich für amorphe thermoplastische Polymere entwickelt und in der Vergangenheit angewendet. Es beschreibt, dass derartige Polymere bei im Vergleich zu einer Referenztemperatur höheren Temperatur das gleiche mechanische Verhalten aufweisen, wie das Polymer bei der Referenztemperatur zu einem zeitlich späteren Zeitpunkt zeigt. Seit geraumer Zeit findet das Prinzip zunehmend Anwendung für beispielsweise partikelgefüllte thermoplastische Polymere. Im Projekt wurde der Nachweis erbracht, dass die TZA für WPC-Werkstoffe angewendet werden kann. Bei verschiedenen erhöhten Temperaturen wurden lastangepasste Kurzzeit-Kriechversuche durchgeführt, deren Kenndaten mittels statistischer Methoden zu einer Masterkurve unter Anwendung der bekannten WLF-Gleichung verschoben und zusammengesetzt wurden. Langzeit-Kriechversuche wurden zum Referenzieren der Kurzzeitmessdaten durchgeführt. Die berechnete Masterkurve erlaubt anschließend Rückschlüsse auf die Kriechzahlen des WPC-Materials für zehn Jahre.

Zielgruppe und Zielmarkt

Zielgruppen sind WPC-Hersteller insbesondere Terrassendielen- und Fassadenhersteller, Polymer- und Additivhersteller, Garten- und Landschaftsbau und langfristig gesehen das Bauwesen. Die Anwender profitieren von schnelleren Entwicklungszeiten für verbesserte Materialformulierungen zur Verringerung der Kriechneigung.
Die wirtschaftlichen Effekte des IHDs sind die Industrieforschung und Dienstleistungen zum Bestimmen von Kriechzahlen für WPC-Werkstoffe.