Maritime Technic
Ponton System

BASF Aktiengesellschaft, AWETA Thermoplaste, Ludwigshafen
Prüfbericht Nr.: 06109301, vom: 02.11.93/lu/323, Zeichen: KTE/WMW - F 206

Aufgabenstellung:

Mechanische Prüfung an Schwimmstegelementen:
Schwimmstegelemente in den Abmessungen 500 x 500 x 500 mm3 werden nach dem Spritzgießverfahren aus Novolen^® 2700 LX grün gefertigt. Über Verbindungslaschen, die an den 4 Eckflächen angespritzt sind, können die Einzelelemente mit Steckbolzen zu größeren Einheiten als Bootsstege verbunden werden. Der Haupteinsatz für diese Elemente sind kleinere Bootsanlegestellen auf ruhigen Gewässern. Durch praxisentsprechende Prüfungen soll eine Aussage über das Festigkeitsverhalten der vorliegenden Schwimmstegelemente gemacht werden. Die Prüfungen erstreckten sich auf Druckbelastungen und Stoßfbelastungen an Einzelelementen und an "Viererverbunden" sowie auf Zugbelastungen an den Verbindungslaschen. Die in früheren Versuchen aufgestellten Prüfanforderungen wurden erfüllt.

Vorstehende Angaben basieren auf unseren derzeitigen technischen Kenntnissen und Erfahrungen. Sie entbinden nicht von eigenen Prüfungen und befreien den Käufer unserer Produkte nicht von einer Eingangskontrolle. Sie haben nicht die Bedeutung, die Eignung eines Produkts für einen konkreten Einsatzzweck zuzusichern. Etwaige Schutzrechte und Bestimmungen sind in eigener Verantwortung zu beachten.

1) AUFGABE/ALLGEMEINES

Gespritzte Schwimmstegelemente werden durch Aneinanderfügen zur Herstellung von Bootsanlegestellen benutzt. Die Einzelelemente haben die Abmessungen 500 x 500 x 500 mm3. Sie bestehen aus 5 Kammern. Sie sind von der Unterseite offen und von der begehbaren Oberseite geschlossen (mit Ausnahme der mittleren Kammer, diese hat in der Oberseite eine kleine Bohrung). Die Oberseite ist wegen der sicheren Begehbarkeit genoppt und aufgerauht (siehe Abbildung 1).

An den 4 senkrechten Eckflächen der Schwimmstegelemente befinden sich Verbindungslaschen. Mit diesen Verbindungslaschen werden die Schwimmstegelemente über Steckbolzen zusammengehalten und verriegelt. An einer Verbindungsstelle können bis zu 4 Laschen, die in unterschiedlichen Höhen an den Eckflächen angespritzt sind, miteinander verbunden werden. Die Formfüllung errfolgt über 4 Anspritzpunkte, die sich in der begehbaren Oberfläche befinden. Außen werden die zusammengefügten Schwimmstegelemente mit einer Rammschutzleiste umgeben. Das Haupteinsatzgebiet dieser Schwimmstegelemente sind kleinere Bootsanlegestellen auf ruhigen Gewässern. Durch eine visuelle Beurteilung und eine mechanische Prüfung sollen die Swimmstegelemente untersucht werden. Die mechanischen Prüfungen sollen zum Teil in Anlehnung an die für geblasene Schwimmstegelemente erstellten Prüfanforderungen erfolgen.

Für diese Untersuchung erhielten wir: 24 Schwimmstegelemente aus Novolen^® 2700 LX grün und 8 Steckbolzen zur Verbindung der Einzelelemente.

2) VERSUCHSDURCHFÜHRUNG UND ERGEBNISSE

2.1 Gewichte der Schwimmstege:

Alle gelieferten Teile wurden gewogen. Die Einzelwerte sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Im Mittel ergaben sich folgende Gewichte:
Schwimmstegelemente aus Novolen^® 2700 LX, mittleres Gewicht 6204 ± 3 (g).

2.2 Mechanische Prüfung:

a) Druckbelastung an Einzelelementen (siehe Abbildung 2)

Die Druckbelastung kann beim Befahren der Schwimmstegelemente auftreten. Mit Hilfe einer Druckprüfmaschine wurde diese Beanspruchung nachgestellt. Die Schwimmstegelemente wurden mit ihrer offenen Unterseite auf die Ebene Grundplatte der Prüfmaschine gelegt. Anschliesend wurde von der Oberfläche (Gehfläche), über eine Lastverteilungsplatte mit einem Durchmesser von 300 mm die Kraft mittig eingeleitet. Mit einer Beanspruchungsgeschwindigkeit von 10 mm/min wurde die Kraft kontinuierlich bis zu einer Maximalkraft von 5 kN gesteigert. Diese Kraft wurde über einen Zeitraum von 5 min konstant gehalten.
Es wurden jeweils 3 Schwimmstegelemente bei 23 Grad C und 60 Grad C geprüft.
Diagramm 1 zeigt den typischen Kraft-Weg-Verlauf. In Tabelle 2 sind die bei den einzelnen Versuchen ermittelten Verformungen wiedergegeben.

Tabelle 2: Stauchung bei einer Belastung von 5 kN

b) Stoßbelastung an Einzelelementen bei 23 Grad C (siehe Abbildung 3 bis 5)

Die Stoßbelastung kann bei Hüpf- oder Stampfbewegungen in Verbindung mit fallenden Gegenständen auftreten.
Mit Hilfe einer Fallprüfmaschine wurde diese Beanspruchung nachgestellt. Die Schwimmstegelemente wurden einzeln mit ihrer offenen Unterseite auf die ebene Fläche der Prallplatte gelegt. Anschließend wurde eine Masse von 50 kg bzw. 100 kg aus einer Höhe von 50 cm auf die Lauffläche der Schwimmstegelemente abgeworfen, wobei die Kontaktfläche zwischen der Fallmasse und der Lauffläche einen Durchmesser von 180 mm hatte. Je Fallmasse wurden 3 Teile geprüft, wobei jedes Teil 5 mal nacheinander beansprucht wurde. Diese Beanspruchung wurde von allen Teilen ohne Rissbildung ausgehalten. Es zeigte sich lediglich zum Teil starke Verformung und Knickstellen in den stark beanspruchten Bereichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3: Ergebnisse der Stoßbelastung (Fallmasse/Fallhöhe):

+ ohne Beschädigung ausgehalten.

c) Stoßbeanspruchung an "Viererverbunden" (siehe Abbildung 6 und 7)

Praxisentsprechend wurden 4 Schwimmstegelemente durch 5 Steckbolzen verbunden. Anschließend wurde diese Einheit angehoben und an den 4 Ecken mit Holzbalken unterstützt, so daß der mittlere Bereich des Verbundes hohl lag. Die so vorbereitete Einheit wurde im Bereich des mittleren Steckbolzens von oben schockartig beansprucht. Diese Beanspruchung wurde durch den Abwurf eines Kunststoff-Kanisters, mit einer Masse von 30 kg (Füllinhalt: Wasser) und einer Auftreffläche von ca. 25 x 30 cm2 aufgebracht. Die Fallhöhe des Kanisters wurde ab 1 m Höhe in Stufen von 1 m gesteigert. Nach jedem Abwurf wurde die Einheit auseinandergenommen und die Einzelelemente, vor allem die Verbindungslaschen, auf Veränderungen bzw. Beschädigungen untersucht.

Diese sehr harte Beanspruchung wurde an 3 "Viererverbunden" durchgeführt. Erst ab einer Fallhöhe oberhalb 3 m wurden stark Dehnungen bzw. Anrisse an den Verbindungslaschen im Bereich der Bindenähte festgestellt. Die Einzelergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4: Ergebnisse der Stoßbeanspruchung an Viererverbunden (Fallhöhe/Beurteilung):

+ ohne Beschädigung erfüllt.
* An der mittleren Verbindungsstelle sind die Laschen 2 und 3 im Bereich der Bindenaht stark gedehnt, jedoch nicht gerissen.
- An der mittleren Verbindungsstelle sind die Laschen 2 und 3 im Bereich der Bindenaht angerissen.

d) Belastung der Verbindungslaschen (siehe Abbildung 8 bis 10)

Über die Steckbolzen werden auf die Verbindungslaschen beim Praxiseinsatz Zugkräfte ausgeübt. Diese Beanspruchung wurde mit Hilfe einer Zugprüfmaschine nachgestellt. Aufgrund der Abmessungen von Prüfmaschinentisch und Schwimmstegelement konnten die Schwimmstegelemente nicht als ganzes sondern nur abschnittsweise geprüft werden.

Aus diesem Grunde wurden die Schwimmstegelemente entsprechend Abbildung 8 auseinandergeschnitten. Mit einer Vorrichtung wurden die einzelnen Segmente fixiert, wobei exakt die gewünschte Beanspruchungsart nachgestellt werden konnte (siehe Abbildung 10). Je Eckfläche wurden 5 Versuche bei 23 Grad C durchgeführt. Zur besseren Krafteinleitung bzw. praxisentsprechenden Übertragung wurde bei der Zugbeanspruchung in die Bohrung der Verbindungslaschen ein Rohrabschnitt mit einem Außendurchmesser von 48 mm gesteckt. Mit einer Beanspruchungsgeschwindigkeit von 10 mm/min wurde die Kraft eingeleitet und kontinuierlich bis zum Bruch gesteigert. Die hier ermittelte Bruchgrenze liegt bei 2870 N. Die Einzelergebnisse sind in Tabelle 5 und in Diagramm 2 aufgeführt.

Tabelle 5: Zugkräfte an den Verbindungslaschen, maximale Zugkraft (N):

Romberg

NOVOLEN^® (PP)
Beschreibung - Verwendung - Verarbeitung

Novolen^® ist ein thermoplastischer Werkstoff mit einem besonders breiten Anwendungsspektrum. Es läßt sich nach allen für Thermoplaste gebräuchlichen Verfahren verarbeiten. Abfälle und Ausschußteile können in begrenztem Umfang als Mahlgut dem Verarbeitungsprozeß zugeführt werden.

Das Novolen-Sortiment umfaßt Marken von mittlerer bis zu sehr hoher Fließfestigkeit und von mittlerer Zähigkeit bis zu extrem hoher Kälteschlagzähigkeit. Novolen-Blockcopolymerisate zeigen eine hohe Schlagzähigkeit insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 0 Grad C. Die Härte von Blockcopolymerisaten ist größer als die von Polyethylen hoher Dichte (PE-HD). Polypropylen ist ein teilkristalliner Kunststoff mit hoher Schmelztemperatur.

Die Novolen-Blockcopolymerisate schmelzen bei 160-165 Grad C. Alle Novolen-Marken sind gegen Wärmealterung stabilisiert. Schwarz eingefärbtes Novolen zeigt eine für Polypropylen typische verringerte Wärmealterungsbeständigkeit.

Novolen^® hat ein sehr gutes elektrisches Isoliervermögen. Polypropylen neigt infolge seines relativ hohen elektrischen Wiederstandes zu elektrostatischer Aufladung. Novolen-Marken mit antielektrostatischer Ausrüstung zeigen diese Erscheinung nicht oder nur in erheblich reduziertem Maße.

Die mechanischen Eigenschaften von Novolen^® werden durch die antistatische Ausrüstung nicht verändert. Das Verhalten von Novolen^® gegen Chemikalien wird durch den unpolaren Charakter des Polypropylens bestimmt. Novolen^® ist beständig gegen viele polare Flüssigkeiten wie Alkohole, organische Säuren, Ester und Ketone. Gegen wässrige Lösungen von anorganischen Salzen sowie gegen fast alle anorganischen Säuren und Basen ist Novolen beständig, auch bei hoher Konzentration und bei Temperaturen über 60 Grad C. Eine Auslösung von Spannungsrissen durch Chemikalien ist bei Novolen^® bisher nicht beobachtet worden.

Gegen die Einwirkung von Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts ist Novolen^® ausreichend stabil. Eine hervorragende Witterungs- und UV-Beständigkeit wird erreicht durch die Einfärbung mit speziellen Rußsorten. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass Ruß die Wärmealterungsbeständigkeit beeinträchtigt. Für naturfarbene und farbige Erzeugnisse, die eine hohe Licht- und Witterungsbeständigkeit aufweisen müssen, stehen Novolen-Typen mit spezieller UV-Stabilisierung zur Verfügung.

Novolen^® ist aufgrund seiner unpolaren Struktur wasserabweisend. Die Wasseraufnahme bei Raumtemperatur liegt für ungefüllte Typen unter 0,1 %. Wegen der geringen Neigung zur Wasseraufnahme ist die Durchlässigkeit von Novolen^® für Wasser und Wasserdampf sehr gering. Die ungefärbten Novolen-Marken erfüllen in ihrer Zusammensetzung die Empfehlung VII, "Polypropylen", des Bundesgesundheitsamtes, Stand vom 1.3.1989.

Unter der Voraussetzung sachgerechter Verarbeitung bestehen gegen die Verwendung von Novolen-Marken, die die vorgenannten Empfehlungen erfüllen, bei der Herstellung von Bedarfsgegenständen im Sinne des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes §5 Abs. 1, Nr. 1 und Nr. 5 (Spielwaren) keine Bedenken. Für Einfärbungen gilt zusätzlich die Empfehlung IX des Bundesgesundheitsamtes "Farbmittel zum Färben von Kunststoffen und anderen Polymeren für Bedarfsgegenstände" Stand vom 15.8.1988. Die Anforderung dieser Empfehlung werden von der Mehrzahl unserer Einfärbungen erfüllt.

BASF Zukunftsweisende Kunststoff-Technologie!