Morphologie und Bruchverhalten medienbeaufschlagter Überlappschweißnähte aus Polyethylen hoher Dichte

Hinrichsen, Jürgen

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-475

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Morphologie und Bruchverhalten medienbeaufschlagter Überlappschweißnähte aus Polyethylen hoher Dichte

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Kunststoffdichtungsbahnen aus PE-HD werden in der Bundesrepublik Deutschland auf Grundlage der TA Siedlungsabfall in Kombination mit einer tonmineralischen Abdichtung in Siedlungsabfalldeponien eingebaut. Schwachpunkt sind die Schweißnähte der Kunststoffdichtungsbahnen unter langzeitigem aggressiven Medieneinfluss bei gleichzeitigen auflast- und austrocknungsbedingten Setzungen der mineralischen Abdichtung. Versagensmechanismen und das Zeitstandverhalten heizkeilgeschweißter Überlappschweißnähte wurden unter der Einwirkung komplex zusammengesetzter Prüfflüssigkeiten untersucht. Sie beinhalteten sickerwassertypische Inhaltsstoffe wie organische Säuren und Phthalat sowie die stark oxidierende, anorganische Salpetersäure. Die Einwirkung der Salpetersäure führte im Vergleich zu den organischen Säuren zu marginaler Standzeitverkürzung. Das Phthalat hingegen brachte signifikant kürzere Zeiten mit sich. Zur Aufklärung der Versagensursachen und Verfolgung der über die Versuchszeit beobachteten morphologischen Veränderungen der Schweißnähte wurden licht-, rasterelektronen- und infrarotmikroskopische sowie thermoanalytische Untersuchungsmethoden eingesetzt.

Flexible membrane sealing liners made out of high-density plastic polyethylene are used in Germany as a basis to deal with municipal solid waste in combination with a clay mineral seal in landfills. This is done per state guidelines subject to the Technical Instruction "Municipal Waste". There is a weakness of the welding seams in the liners under long term stress. This is caused by aggressive media impact, as well as settlement and dehydration of the clay mineral seal in the landfill. The long-term behavior and failure mechanisms of the hot wedge overlap seam joints were tested to understand the effects of complex compositions of test liquids. These liquids contain leachates such as organic acids and phthalate, as well as the inorganic nitric acid, which has a strong oxidizing effect. The nitric acid only affected only a marginal reduction of durability compared to the test liquids containing organic acids. In contrast, the phthalate entailed significantly shorter periods of lifespan. Due to the morphological changes of the welding seams observed during the test period, several testing methods were used. In order to understand the reasons for failure and structural changes, light microscopy, scanning electron microscopy, infrared microscopy were conducted as well as thermoanalytical test methods.