TY - RPRT A1 - Beneken, Gerd A1 - Dih, Denise A1 - Fried, Adrian A1 - Hauch, Julia A1 - Hummel, Sabine A1 - Junker, Elmar A1 - Karlinger, Peter A1 - Köster, Heinrich A1 - Krause, Harald A1 - Muscat, Dirk A1 - Niedermaier, Peter A1 - Schäfle, Claudia A1 - Schutter, Sabina A1 - Sigrüner, Michael A1 - Stanzel, Silke A1 - Strübbe, Nicole A1 - Werndl, Peter A1 - Wirnsberger, Markus A1 - Zentgraf, Peter T1 - Jahresbericht 2018, Forschung - Entwicklung - Innovation N2 - Mit dem jährlich erscheinenden Forschungsbericht möchte die Technische Hochschule Rosenheim einen Einblick in ihre vielfältigen Projekte und Aktivitäten der angewandten Forschung und Entwicklung geben. Im Jahresbericht 2018 wird über Vorhaben im Jahr 2018 berichtet. T3 - Schriftenreihen - Forschungsbericht - 7 KW - Forschung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:861-opus4-12374 ER - TY - CHAP A1 - Herz, Jonas A1 - Sigrüner, Michael A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Co-extruded polymer fibers for concrete reinforcement T2 - Proceedings of the 37th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS-37) N2 - Corrosion of steel reinforcements in concrete constructions is a big topic for the building industry. Polymeric materials are a possible alternative due to their ability to withstand corrosion. To replace steel reinforcements, fibers with high mechanical properties and a good bonding ability between fiber and concrete are needed. Today different approaches for concrete reinforcement by polymer fibers have been investigated. The bonding ability of the fibers can be increased by mechanical anchoring, e.g. crimped or embossed fibers, as well as by a chemical bonding between concrete and fiber surface. To realize the requirements of high mechanical properties and a good bonding behavior, a fiber that is drawn from a co-extruded filament shall be produced and tested. The filament owns an innovative core-shell-structure. The core maintains the fiber-stiffness and the tensile strength while the shell allows using another material to affect the bonding behavior of the fiber. This study shows the usage of fibers with differing shell materials to examine their influence on the mechanical properties of the fiber in total and the adhesion abilities to concrete. As core material, an unfilled polypropylene (PP) is used. The shell materials are varied using different polymers e.g. polypropylene or ethylene acrylic acid copolymer, as well as two PP based compounds filled with wood particles and calcium carbonate blended with a maleic anhydride based coupling agent. The mechanical properties of the fibers are tested by fiber tensile tests to compare the younǵs modulus and the tensile strength. The influence of the shell phase on the bonding ability to concrete is evaluated by the interfacial shear strength calculated from single fiber pull-out tests. Microscopy is used to interpret changes before and after pull-out. The results depict incredible positive effects and allow new insights in possible materials for fiber reinforced concrete constructions. KW - polymer fibers KW - concrete reinforcement KW - coextrusion KW - core shell fiber Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1063/5.0168511 VL - 2884 IS - 1 ER - TY - CHAP A1 - Sigrüner, Michael A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Influencing the bonding ability of polypropylene fibers to concrete by blend hydrophilization and reactive functionalization T2 - IUPAC MACRO2020+, 48th World Polymer Congress, 16. - 21. May 2021 KW - polypropylene fibers KW - concrete Y1 - 2021 ER - TY - JOUR A1 - Rüthing, Justus A1 - Haupert, Frank A1 - Schmitz, Regine A1 - Sigrüner, Michael A1 - Strübbe, Nicole T1 - A new approach for the friction and wear characterisation of polymer fibres under dry, mixed and hydrodynamic sliding JF - Tribologie und Schmierungstechnik N2 - A new approach for the friction and wear characterisation of polymer fibres under dry, mixed, and hydrodynamic sliding conditions is developed. The production process of the tested polymer fibres is described and an introduction in fibre-reinforced concrete is given. Tribotesting is done on an optimised tribometer capable of measuring the friction and wear behaviour of polymer fibres with diameters of a few 100 µm under lubricated conditions. Three extruded polypropylene macro fibres with varying diameters are characterised under tribological conditions found in an industrial concrete mixing process. It is shown that detailed friction and wear data of polymer fibres can be gathered. KW - polymer-fibres KW - fibre reinforced concrete KW - Pin-on-Disc KW - abrasive wear KW - water lubrication KW - hyrodynamic sliding Y1 - 2022 UR - https://doi.org/10.24053/tus-2022-0034 VL - 69 IS - Sonderausgabe 2 SP - 18 EP - 25 ER - TY - JOUR A1 - Schmitz, Regine A1 - Haupert, Frank A1 - Rüthing, Justus A1 - Sigrüner, Michael A1 - Strübbe, Nicole T1 - Tribologische Charakterisierung von Polymerfasern unter Trockenreibung, Mischreibung und Hydrodynamik mittels einer optimierten Pin-on-Disc-Prüfmethode JF - Tribologie und Schmierungstechnik N2 - Ausgehend von der herkömmlichen Pin-on-Disc-Prüfmethodik wurde ein Tribologieprüfstand hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erläutert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Prüfungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich während der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Prüfmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Flächenlast durch Änderung der Auflagefläche der Faser während der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden können. Die Abhängigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberflächenrauheit der Gegenkörper und Schmiermittelraten wird dargestellt. N2 - Based on the conventional pin-on-disc test method, a tribology test rig was adapted and optimized regarding its ability to characterize polymer fibers. The method is explained and first applications in the field of tribological characterization of single fibers are presented. The test sequence to investigate the polymer fibers (diameters of only a few 100 µm) is generated in such a way that data can be recorded continuously as a function of time in the wear range from a few 10 µm to several 100 µm even during the first few minutes. The test mode starts by applying line load and dynamically progresses to area load by changing the contact area during the measurement. It is shown that single fibers can be characterized with respect to their friction and wear properties in different tribological systems. The dependence of the wear rates of fiber material, surface roughness of the counter bodies and lubrication rates is presented. KW - Polymerfasern KW - Pin-on-Disc KW - abrasiver Verschleiß KW - Reibung KW - Wasserschmierung KW - Oberflächenrauheit KW - polymer fibers KW - abrasive wear KW - friction KW - water lubrication KW - surface roughness Y1 - 2021 UR - https://doi.org/10.24053/TuS-2021-0015 VL - 68 IS - 3-4 SP - 13 EP - 21 ER - TY - JOUR A1 - Sigrüner, Michael A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Investigation on pull‐out behavior and interface critical parameters of polymer fibers embedded in concrete and their correlation with particular fiber properties JF - Journal of Applied Polymer Science N2 - A crucial problem in concrete engineering is the corrosion of steel reinforcements. Polymer fibers as alternative reinforcement material can prevent corrosion; however, high adhesion to concrete and good fiber mechanics are necessary for polymers to be considered as an alternative reinforcement. This study tested different thermoplastic polymer materials to evaluate their level of adhesion to concrete. The adhesion properties of different self‐drawn polymer fibers were analyzed by extracting the fibers from concrete using single fiber pull‐out test (SFPT). To determine the adhesion mechanism, different polymer properties were analyzed and correlated to SFPT. Strong evidence was found that the fibers mechanical properties correlate with SFPT. Roughening the fiber surface increases the SFPT results significantly. While highly polar materials can support the adhesion process, a clear correlation could not be found. This study identifies high stiffness and roughness as the crucial properties of polymer fibers used in concrete engineering. If these factors can be engineered into the fiber, polymer fibers can present an alternative to steel in concrete reinforcement. KW - extrusion KW - fibers KW - mechanical properties KW - surfaces and interfaces KW - thermoplastics Y1 - 2021 UR - https://doi.org/10.1002/app.50745 VL - 138 IS - 28 SP - 50745 ER - TY - CHAP A1 - Sigrüner, Michael A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Investigation of the Bonding Behavior of Modified Polypropylene to a Concrete Matrix by Single Fiber Pull Out Tests BT - Amsterdam, Netherlands, 29 September – 1 October 2020 T2 - SAMPE Europe Conference Proceedings 2020 KW - Polypropylene KW - Single fiber pull-out test Y1 - 2020 ER - TY - THES A1 - Sigrüner, Michael T1 - Entwicklung von verstreckten Polypropylenfasern als Bewehrungsalternative für Beton N2 - Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung sind die Themen der Stunde. Vor allem die Bauindustrie hat ein großes Potenzial, umweltfreundlicher zu agieren, da dieser Industriezweig einer der größten Kohlenstoffdioxid-Emitter ist. Durch die Verlängerung der Lebenszeit von Bauwerken und die Einsparung von Baumaterialien kann nachhaltiger und ressourcenschonender gearbeitet werden. Eine Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen ist der Einsatz alternativer Beton-Bewehrungen. Der Grundbaustoff Beton hat sehr gute Druckfestigkeiten, weist allerdings Defizite bei der Zugfestigkeit auf. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit wird dem Beton ein Material mit hoher Zugfestigkeit beigemischt. Dieses wird „Bewehrung“ genannt. Stand der Technik in der Bauindustrie ist momentan die Bewehrung mit Stahlstäben und -matten. Der Stahl begrenzt allerdings die Lebenszeit von Bauwerken, da es durch das Eindringen von Chloriden, Sulfaten oder Kohlendioxid früher oder später zu Korrosion kommt. Um den Korrosionszeitpunkt hinauszuzögern, verwendet die Industrie eine dicke Betonschutzschicht, um den Stahl zu schützen. Die Verwendung einer korrosionsbeständigen alternativen Bewehrung würde die Lebensdauer (Dauerhaftigkeit) von Bauwerken steigern und gleichzeitig eine Verringerung der verwendeten Baumaterialien bewirken. Dies würde einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Bauindustrie leisten. Eine Substanz, die als Bewehrungsmaterial eingesetzt werden kann, ist Polypropylen (PP). Polypropylen ist ein sehr korrosionsbeständiges Polymer, das die gerade beschriebenen Effekte erzielen würde. Allerdings ist Polypropylen als Standardmaterial nicht für die Bewehrung von Beton geeignet. Seine mechanischen Eigenschaften sind nicht vergleichbar mit denen von Baustahl. Gleichzeitig ist die Adhäsion von Polypropylen zu Beton nicht ausreichend, um eine effiziente Verstärkung erzielen zu können. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Lösungswege zu entwickeln, wie aus PP eine alternative Betonbewehrung hergestellt werden kann. Zuerst wurde sowohl das Problem der niedrigen mechanischen Eigenschaften von Polypropylen als auch die Schwierigkeit der geringen Adhäsion zu Beton getrennt untersucht. Im Anschluss wurden Methoden eruiert, mithilfe derer eine Kombination der mechanischen Eigenschaften mit der Adhäsion zu Beton bei gleichbleibenden Eigenschaften möglich ist. Hierfür wurde ein Reaktivextrusions- und ein Co-Extrusionsprozess untersucht. Die Zugfestigkeit von Polypropylen kann durch eine starke Orientierung der Molekülketten signifikant erhöht werden. Der dafür nötige Verstreckungsprozess ist die Basis für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. In einem ersten Schritt wurden verschiedene PP-Typen auf deren Verstreckbarkeit untersucht und in der Folge mit makroskopischen und nanoskaligen Füllstoffen ausgerüstet, um so die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul zu steigern. Im zweiten Schritt wurde der Einfluss von mehreren aufeinander folgenden Verstreckungsstufen auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Die hohe chemische Stabilität von PP verhindert eine gute Adhäsion zu Beton. Folglich wurde die natürliche Adhäsion von verschiedenen Polymeren zu Beton untersucht, um mögliche andere Polymere als Additive zur Adhäsionsverbesserung zu identifizieren. Der Unterschied in der Polarität zwischen Beton und PP ist sehr hoch, weshalb der Einfluss einer Hydrophilierung von PP auf die Adhäsion zu Beton durch Van der Waals Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen analysiert wurde. Dies berücksichtigend konnte ein Reaktivextrusionsprozess mit einem Vinylsilan entwickelt werden, der eine kovalente Bindung von PP zu Beton ermöglicht. Um eine optimierte PP-Faser zur Bewährung von Beton zu erhalten, mussten die zuvor erlangten Erkenntnisse hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton in einer Faser vereint werden. Diesbezüglich wurde einerseits die Reaktivextrusion mit Füllstoffen und einem angepassten Verstreckungsprozess optimiert. Andererseits wurden verschiedene Materialien in einem Co-Extrusionsprozess kombiniert. ,Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass eine Faser mit einer Verbundaußenschicht aus silanisiertem PP und Holzfasern in Kombination mit einem optimierten Verstreckungsprozess, eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton erzielt. Zur differenzierten Beurteilung der Ergebnisse wurde ein spezieller Testaufbau basierend auf einem Einzelfaserauszugstest entwickelt, der die verschiedenen Adhäsionsmechanismen einer modifizierten PP-Faser zu Beton unterscheiden kann und dadurch wiederum eine Modifizierung der Faser speziell auf einzelne Adhäsionsmechanismen ermöglicht. Zusammenfassend konnten mit dieser Arbeit mehrere Lösungsansätze aufgezeigt werden, wie eine alternative Bewehrungsfaser für Beton aus Polypropylen hergestellt werden kann. KW - Polypropylenfasern KW - Beton KW - Bewehrung Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.14279/depositonce-16765 ER - TY - CHAP A1 - Schmitz, Regine A1 - Haupert, Frank A1 - Rüthing, Justus A1 - Sigrüner, Michael A1 - Strübbe, Nicole T1 - Tribologische Charakterisierung von Polymerfasern unter Trockenreibung, Mischreibung und Hydrodynamik mittels einer optimierten Pin-on-Disc-Prüfmethode T2 - Tribologie und Schmierungstechnik N2 - Ausgehend von der herkömmlichen Pin-on-Disc-Prüfmethodik wurde ein Tribologieprüfstand hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erläutert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Prüfungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich während der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Prüfmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Flächenlast durch Änderung der Auflagefläche der Faser während der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden können. Die Abhängigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberflächenrauheit der Gegenkörper und Schmiermittelraten wird dargestellt. N2 - Based on the conventional pin-on-disc test method, a tribology test rig was adapted and optimized regarding its ability to characterize polymer fibers. The method is explained and first applications in the field of tribological characterization of single fibers are presented. The test sequence to investigate the polymer fibers (diameters of only a few 100 µm) is generated in such a way that data can be recorded continuously as a function of time in the wear range from a few 10 µm to several 100 µm even during the first few minutes. The test mode starts by applying line load and dynamically progresses to area load by changing the contact area during the measurement. It is shown that single fibers can be characterized with respect to their friction and wear properties in different tribological systems. The dependence of the wear rates of fiber material, surface roughness of the counter bodies and lubrication rates is presented. KW - Oberflächenrauheit KW - Polymerfasern KW - Pin-on-Disc KW - abrasiver Verschleiß KW - Reibung KW - Wasserschmierung Y1 - 2021 UR - https://doi.org/10.24053/tus-2021-0015 VL - 68 IS - 3-4 SP - 13 EP - 21 ER - TY - CHAP A1 - Herz, Jonas A1 - Sigrüner, Michael A1 - Krekemeyer, Markus A1 - Kazmi, Monis A1 - Schuster, Jens A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - INVESTIGATION OF AN INNOVATIVE WOOD-PLASTIC HYBRID LAID FABRIC FOR THE REPLACEMENT OF STEEL REINFORCEMENTS IN CONSTRUCTIONS T2 - SAMPE Europe 2021 Conference, Baden/Zürich, 29. - 30. Sept. 2021 KW - wood-plastic hybrid fabric Y1 - 2021 ER - TY - CHAP A1 - Herz, Jonas A1 - Sigrüner, Michael A1 - Walter, David A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Coextruded Polymeric Bicomponent Fibers for Concrete Reinforcements T2 - SAMPE Europe Conference Proceedings 2022, Hamburg, 15. - 17. Nov. 2022 KW - Coextrusion KW - Bicomponent Fibers KW - Concrete Reinforcement KW - Polypropylene Y1 - 2022 ER - TY - RPRT A1 - Strübbe, Nicole A1 - Muscat, Dirk A1 - Sigrüner, Michael T1 - FHprofUnt 2016: Entwicklung maßgeschneiderter Polymerfasern zur Verbesserung der Lebensdauer und der mechanischen Eigenschaften von Beton (Conplasite) : Erfolgskontrollbericht FHprofUnt 2016: Projekt Conplasite : Berichtszeitraum: 01.08.2018-31.07.2021 Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.2314/KXP:185433476X ER - TY - JOUR A1 - Sigrüner, Michael A1 - Hüsken, Götz A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Herz, Jonas A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Pull-out behavior of polymer fibers in concrete JF - Journal of Polymer Science N2 - The bond between polymer fibers and the surrounding cementitious matrix is essential for the development of concrete reinforcement. The single fiber pull-out test (SFPT) is the standard characterization technique for testing the bond strength. However, the different phases of debonding cannot be distinguished by the SFPT. This study investigates the debonding of different polymer fibers from the surrounding cementitious matrix with a modified SFPT and proposes methods to change the SFPT setup to generate more valuable information on the debonding mechanism. The SFPT was equipped with linear variable differential transformers (LVDT), digital image correlation (DIC) and acoustic emission (AE) analysis. The results demonstrate that the modified SFPT allows a better understanding of the different phases of debonding during fiber pull-out. Furthermore, bond strength values calculated by different methods reveal that the chemical bond of the investigated polymers is not different as reported by previous studies. Deformation measurements performed using LVDTs and DIC are suitable measuring techniques to characterize the debonding mechanism in SFPT. A correlation between recorded AE and debonding phases was not found. KW - acoustic emission KW - bond behavior KW - polymer fibers KW - pull-out Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1002/pol.20230264 VL - 61 IS - 21 SP - 2708 EP - 2720 ER - TY - CHAP A1 - Schusser, Verena A1 - Sigrüner, Michael A1 - Bogner, Stefan A1 - Muscat, Dirk A1 - Strübbe, Nicole T1 - Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Drawn Polypropylene Fibers T2 - International Conference on Composite Materials Belfast 2023 (ICCM 23), 30 July - 4 August 2023 KW - Filler Reinforcement KW - Filament KW - Fiber Draw Down Y1 - 2023 ER -