Nachhaltige Entwicklung - der Einsatz von Polypropylen Rezyklaten in zyklisch belasteten Strukturbauteilen

Diese Arbeit verbindet durch die Einordnung in den Nachhaltigkeitswissenschaften als multidisziplinäres Wissenschaftsgebiet einen ingenieurstechnischen- und einen sozialwissenschaftlichen Teil. Im ingenieurstechnischen Teil konnten Indizien dafür gefunden werden, dass Rezyklatkunststoffe hinsichtlich deren mechanischen Eigenschaften in hochbelasteten Strukturbauteilen eingesetzt werden können und somit Neuwarekunststoffe substituieren. Dazu werden Neuwaren- und Rezyklatkunststoffe aus Polyprophylen mit 30 Gewichtsprozent Talkumfüllung systematisch untersucht. Dabei wird der Einfluss von Kerben, Bindenähten, Mittelspannung, Temperatur und Alterung auf die mechanischen Eigenschaften unter statischer und zyklischer Belastung untersucht. Begleitende analytische Untersuchungen beschreiben die molekularen und kristallinen Unterschiede von Neuwaren- und Rezyklatkunststoffen. Damit können Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften gezogen werden und lassen sich dadurch wissenschaftlich begründen. Die ermittelten mechanischen Kennwerte unter statischer und zyklischer Belastung fließen in ein Kerbspannungskonzept nach dem höchst beanspruchten Werkstoffvolumen V80 und nach dem Spannungsgradienten χ* ein. Lokale Beanspruchungskennwerte werden nach dem in dieser Arbeit entwickelten Konzept der relativen inelastischen Dehnungen ermittelt. Damit wird an einem Geräteträger einer Geschirrspülmaschine ein zyklischer Festigkeitsnachweis erbracht, dass der Geräteträger aus dem untersuchten Rezyklatmaterial die geforderte Lebensdauer ertragen kann. Begleitende numerische Berechnungen und Bauteilversuche unter Einsatzbedingungen validieren die Lebensdauerabschätzung. Im sozialwissenschaftlichen Teil dieser Arbeit wird untersucht, wie Rezyklate aus ihrer technologischen Nische in eine breite Anwendung gelangen können. Dazu wird das Modell der Multi-Level Perspective nach Geels [Gee02] verwendet. Um Rezyklate aus der technologischen Nische zu heben, bedarf es einer Strategie von verschiedenen Akteuren aus unterschiedlichen Ebenen. Dabei soll die Strategie Faktoren ermitteln, die es ermöglichen, das Rezyklate ein eigenes Regime bilden können. Diese Strategie wird in leitfadengestützten Experteninterviews mit Akteurgruppen aus dem sozioökonomischen, -technischen und -politischen Bereich, erfragt. Dabei wird mit Hilfe einer inhaltlich strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse die Strategie abgeleitet, die Rezyklate verstärkter in technischen Anwendungen einsetzt und wie sich der Markt hierfür zukünftig weiterentwickeln muss.