TY - CONF A1 - Barthel, Anne-Kathrin A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Sturm, Heinz A1 - Meyer-Plath, A. ED - Ziegahn, K.-F. T1 - Wirkung simulierter Sonnenstrahlung auf Kohlenstoffnanoröhren gefüllte Polymerkomposite N2 - Durch das Füllen von Polymeren mit Nanopartikeln oder Nanoröhren werden verbesserte Materialeigenschaften z.B. bezüglich mechanischer Stabilität, Witterungsbeständigkeit, elektrischer Leitfähigkeit und Flammschutz angestrebt. Mit dem vermehrten Einsatz derartiger Nanokomposite gewinnen aber auch Fragen des Umwelt- und Gesundheitsschutzes an Bedeutung. Es gilt zu klären, ob durch Herstellung, Benutzung und Witterungsbeanspruchung möglichweise nanoskalige Partikel freigesetzt werden können. Zu diesem Zweck wurden mit Kohlenstoffnanoröhren, Carbon Nanotubes (CNT), gefüllte Polymerkomposite spektral breitbandig wie auch quasimonochromatisch unter variierter klimatischer Beanspruchung bestrahlt. Die sich vor allem an der Oberfläche mit der Alterung abzeichnenden Veränderungen wurden mikroskopisch und spektroskopisch charakterisiert. T2 - 43. Jahrestagung der GUS 2014 CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 26.03.2014 KW - Nanokomposit KW - Nanopartikel KW - CNT KW - Bewitterung KW - Bestrahlung KW - Simulierte Sonnenstrahlung KW - Alterung PY - 2014 SN - 978-3-9816286-0-9 SP - 65 EP - 74 AN - OPUS4-31160 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Maßgeschneiderte künstliche Bewitterungstests zur Untersuchung der alterungsbedingten Freisetzung von Produkten in die Umwelt N2 - Genormte künstliche Bewitterungstests sind häufig nicht spezifisch für die Anwendungssituation oder das Material. Das macht die Entwicklung spezifischer Tests erforderlich. Für deren Entwicklung müssen Maximalparameter der Anwendungssituation bekannt sein, womit dann der künstliche Test formuliert wird und dessen Bedingungen werden dann solange optimiert, bis die Korrelation der Effekte von natürlichem und künstlichem Test ausreichend ist. Für Untersuchungen der Freisetzung kann der verbleibende Rest in der Probe und/oder die freigesetzte Menge in Luft, Boden, Wasser bestimmt werden. Im ersten Beispiel der Witterungswirkung wurde die Freisetzung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) aus Polymer-Kompositen untersucht (unter Verwendung von empfindlich-nachweisbarer radioaktiver 14C-Markierung für einzelne CNT-Partikel), in einem zweiten die Freisetzung von anorganischen und organischen Bestandteilen aus elastomeren Bestandteilen von Sportböden (Bahnen und Kunstrasen) in Wasser. T2 - SKZ-Tagung: Bewitterung van Kunststoffen CY - Würzburg, Germany DA - 06.07.2022 KW - Künstliche Bewitterung KW - UV KW - Degradation KW - Freisetzung KW - CNT KW - Carbo-Nanotubes KW - Composite KW - Nano-Partikel KW - 14C-Markierung KW - Sportböden KW - Kunstrasen KW - Grundwasser PY - 2022 AN - OPUS4-55219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Schulz, Ulrich A1 - Geburtig, Anja A1 - Stephan, Ina T1 - Mildew growth on automotive coatings influencing the results of outdoor weathering N2 - As the results of a 14 weeks outdoor exposure of a series of automotive coatings in South Florida, the panels were found to be overgrown with an almost closed layer of mildew. Pinholes remained as permanent surface damage after removing the mildew mycelium. The extent of the damage differed in dependence of the kind of the coating. By tracing the images and profiles of the coating surfaces systematically over all phases of weathering and the subsequent cleaning procedure, a connection between formation of pinholes and mildew growth could be found. Outdoor weathering tests in other regions of Florida as well as in Europe and Australia showed that pinholes caused by mildew attack could also be found in all other locations, but always to a lower extent than in South Florida. The standardised mildew tests EN ISO 846 and MIL-STD 810F for laboratory exposure failed to reproduce the formation of pinholes. KW - Coatings KW - Mildew KW - Weathering KW - South Florida PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/maco.201005784 SN - 0947-5117 SN - 1521-4176 VL - 63 IS - 2 SP - 140 EP - 147 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-25467 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Einfluss von Feuchte und Nässe auf die Witterungs-induzierte Alterung am Beispiel eines Polyurethans N2 - Bei der Bewitterung von Polymeren kommt es auf molekularer Ebene zur Alterung, die sich in verschiedenen Eigenschaften als unterschiedlich starke Änderung äußert. Art und Geschwindigkeit dieser molekularen Alterung und die damit einhergehenden Eigenschaftsänderungen hängen dabei neben einer Reihe anderer Einflussfaktoren von der Art und Intensität der Beanspruchung ab. In diesem Beitrag soll der relative Einfluss des Wassers als Feuchte und Nässe unter den Beanspruchungsfaktoren untersucht werden. Die Unterscheidung von Luftfeuchte und Nässe bezüglich ihrer Wirkung ist dabei notwendig, weil die stehende Nässe zusätzliche Extraktionswirkung besitzt und auch die verfügbare Sauerstoffmenge beeinflusst. Dazu wurde ein Polymer, das im Rahmen des BAM-internen Projektes PolyComp untersucht wird, künstlich bewittert. Hierzu wurde ein Fluoreszenzlampengerät mit UV-A 340 nm Leuchtstoffröhren verwendet, in dessen Probenraum durch zusätzliche Kammern die gleichzeitige Bewitterung unter drei unterschiedlichen Feuchte-Varianten realisiert wurde (bei konstanter Temperatur): - UV und trocken - UV und hohe Luftfeuchte - UV und stehende Nässe. Das gleichzeitige Einwirken der einzelnen Einflussfaktoren kann dabei konkurrierende oder aufeinander folgende chemische Reaktionen und physikalische Prozesse und somit ein anderes Ergebnis bewirken, als wenn sie isoliert nacheinander auf eine Probe eingewirkt hätten. Über die erwähnten Varianten hinaus kann auch noch der spezifische Einfluss der UV-Strahlung mit untersucht werden, weil die Proben im Bereich ihrer Befestigung verdeckt sind. Die Methodik und erste Ergebnisse dieser Untersuchung werden präsentiert. T2 - 46. Jahrestagung der Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS) 2017 CY - Stutensee-Blankenloch bei Karlsruhe, Germany DA - 22.03.2017 KW - Polyurethan KW - TPU KW - Bewitterung KW - Feuchte KW - Nässe KW - UV PY - 2017 AN - OPUS4-39905 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja A1 - Elert, Anna Maria A1 - Weidner, Steffen T1 - Einfluss von Feuchte und Nässe auf die Witterungs-induzierte Alterung am Beispiel eines Polyurethans N2 - In diesem Beitrag soll der relative Einfluss des Wassers als Feuchte und Nässe unter den Beanspruchungsfaktoren untersucht werden. Die Unterscheidung von Luftfeuchte und Nässe bezüglich ihrer Wirkung ist dabei notwendig, weil die stehende Nässe zusätzliche Extraktionswirkung besitzt und auch die verfügbare Sauerstoffmenge beeinflusst. Dazu wurde ein Polymer, das im Rahmen des BAM-internen Projektes PolyComp untersucht wird, künstlich bewittert. Hierzu wurde ein Fluoreszenzlampengerät mit UV-A 340 nm Leuchtstoffröhren verwendet, in dessen Probenraum durch zusätzliche Kammern die gleichzeitige Bewitterung unter drei unterschiedlichen Feuchte-Varianten realisiert wurde (bei konstanter Temperatur): - UV und trocken - UV und hohe Luftfeuchte - UV und stehende Nässe Das gleichzeitige Einwirken der einzelnen Einflussfaktoren kann dabei konkurrierende oder aufeinander folgende chemische Reaktionen und physikalische Prozesse und somit ein anderes Ergebnis bewirken, als wenn sie isoliert nacheinander auf eine Probe eingewirkt hätten. Über die erwähnten Varianten hinaus kann auch noch der spezifische Einfluss der UV-Strahlung mit untersucht werden, weil die Proben im Bereich ihrer Befestigung verdeckt sind. Die Methodik und erste Ergebnisse dieser Untersuchung werden präsentiert. T2 - 46. Jahrestagung der Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS) 2017 CY - Stutensee-Blankenloch bei Karlsruhe, Germany DA - 22.03.2017 KW - Polyurethan KW - TPU KW - Bewitterung KW - UV KW - Feuchte KW - Nässe PY - 2017 SN - 978-3-9816286-9-2 VL - 46 SP - 251 EP - 261 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e. V CY - Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-39906 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholz, Philipp A1 - Falkenhagen, Jana A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Brüll, Robert A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Investigation on the Durability of a Polypropylene Geotextile under Artificial Aging Scenarios N2 - Geosynthetics are widely used in various civil engineering applications, such as geotextiles in coastal protection, and display a sustainable alternative to natural mineral materials. However, the full benefits of using geosynthetics can only be gained with a long service lifetime of the products. With the use of added stabilizers to the polymers, service lifetimes can be achieved in the range of 100 years. Therefore, accelerated aging methods are needed for the assessment of the long-term performance of geotextiles. In the present study, the behavior of geosynthetic materials made of polypropylene was investigated under artificial aging conditions involving elevated temperatures ranging from 30 to 80 °C, increased oxygen pressures ranging from 10 to 50 bar in water-filled autoclaves, and UV irradiation under atmospheric conditions. ATR-IR spectroscopy was employed to detect the increase in the carbonyl index over various aging durations, indicating the oxidative degradation of the geotextile. The most pronounced increase was observed in the case of aging through UV irradiation, followed by thermal aging. Elevated pressure, on the other hand, had a lower impact on oxidation. High-temperature size exclusion chromatography was utilized to follow the reduction in molar mass under different degradation conditions, and the results were consistent with those obtained from ATR-IR spectroscopy. In polyolefins such as polypropylene, Hindered Amine Stabilizers (HAS) are used to suppress oxidation caused by UV radiation. The quantitative analysis of HAS was carried out using a UV/Vis method and HPLC. The degradation of UV stabilizers during the aging of geotextiles is responsible for the oxidation and the reduction in the molar mass of polypropylene. From the results, it can be concluded that applications of PP geotextile without soil or sand cover might cause the risk of the formation of microplastic particles. Material selection, design, and maintenance of the construction must follow best practices, including the system’s removal or replacement at end-of-life. Otherwise, a sustainable use of geotextiles in civil engineering is not possible. KW - Geotextiles KW - Microplastic KW - Size exclusion chromatography KW - Accelerated aging PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-599739 DO - https://doi.org/10.3390/su16093559 SN - 2071-1050 VL - 16 IS - 9 SP - 1 EP - 15 PB - MDPI AG CY - Basel AN - OPUS4-59973 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Falkenhagen, Jana T1 - Combined impact of UV radiation and nitric acid on high‐density polyethylene containers as a laboratory test N2 - In a laboratory test, transparent high‐density polyethylene (HDPE) jerrycans have been exposed to both UV radiation and 55 wt‐% nitric acid solution at (41 ± 2)°C, for up to 20 days. For comparison, UV radiant exposure (21 days) and nitric acid exposure (up to 6 weeks) were performed separately, at nearly equal temperatures. The damages are compared with FTIR spectroscopy in ATR and HT‐gel permeation chromatography(GPC) on a molecular level and with hydraulic internal pressure testing as a component test. For the used jerrycans, relevant oxidation can only be found after the combined exposure. This is caused by the decomposition of nitric acid into nitrous gases by UV radiation, which is also observed at lower concentrations (28 wt‐%). After 6 days of laboratory exposure, this is rated as critical, which corresponds to about 1/10 year in Central Europe, according to the UV radiant exposure. The gradual increase in oxidative damage shows the reproducibility of the test. KW - Molecular mass distribution KW - High-density polyethylene KW - Nitric acid KW - UV radiation PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-550141 DO - https://doi.org/10.1002/pts.2673 SN - 0894-3214 SP - 1 EP - 7 PB - John Wiley & Sons Ltd AN - OPUS4-55014 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Falkenhagen, Jana T1 - Combined impact of UV radiation and nitric acid (HNO3) on HDPE jerrycans – comparison of outdoor and lab test N2 - A damaging action of HNO3-55% only occurs in combination with its decomposition into nitrous gases, which can be caused by UV radiation. In a laboratory test, transparent HDPE jerrycans have been exposed to both UV radiation and 55 wt-% nitric acid solution at (41 ± 2)°C, for up to 20 days. For comparison, UV radiant exposure (21 days) and nitric acid exposure (up to 6 weeks) were performed separately, at nearly equal temperatures. The respective damages are compared with FTIR spectroscopy in ATR and HT-gel permeation chromatography (GPC) on a molecular level and with hydraulic internal pressure testing as a component test. For the used jerrycans, relevant oxidation can only be found after the combined exposure. The gradual increase in oxidative damage shows the good reproducibility of the lab exposure. The decomposition of nitric acid into nitrous gases by UV radiation – as well as the jerrycan oxidation – is also observed at lower HNO3 concentration (28 wt- %). Similar results are obtained after outdoor tests. Again, the damage occurs only after combined exposure, in contrast to the exposures to UV only and to HNO3 only, which were conducted in parallel. Outdoor exposures are most readily accepted as they represent possible end-use conditions. However, the reproducibility of these exposures is poor due to the large temporal variations in weather. There are also several safety risks, which is why the number of replicates remains limited. Since the outdoor and lab exposure tests show the same qualitative results, it is appropriate to conduct systematic studies in the laboratory. After 6 days of lab exposure, the oxidation damage is rated as critical, which corresponds to about 1/10 year in Central Europe, according to the UV radiant exposure. It should be noted that this amount can also occur in two sunny weeks. T2 - 24th iapri World Packaging Conference CY - Valencia, Spain DA - 17.06.2024 KW - Ppolyethylene KW - UV exposure KW - Nitric acid KW - Oxidation PY - 2024 VL - 2 SP - 30 EP - 37 PB - ITENE AN - OPUS4-60414 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholz, Philipp A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Panne, Ulrich A1 - Weidner, Steffen ED - Scholz, Philipp T1 - Degradation of MDI-based polyether and polyester-polyurethanes in various environments - Effects on molecular mass and crosslinking N2 - Size-exclusion chromatography (SEC) was used to monitor changes of the molecular masses of thermoplastic polyether – and polyester urethane (TPU) exposed to thermal, hydrolytic, and photo-oxidative (UV) Degradation conditions for several days. The thermal treatment was performed at elevated temperatures (100–200 °C) under oxidative (air) as well as non-oxidative (nitrogen) conditions to evaluate the specific influence of oxygen on the degradation. At higher temperatures (≥175 °C) a fast decrease of the molecular masses of both PU accompanied by a high degree of crosslinking was found. At lower temperatures (≤150 °C) the polymers remained widely unaffected by thermal degradation within the investigated degradation interval of up to two weeks. Surprisingly, the influence of oxygen (air) was found to be less distinct. In contrast to that, UV treatment at 25 °C at less than 10% rel. humidity (RH) resulted in a fast crosslinking, whereas the molecular masses of both PU decreased slower than for thermal treatments. The depth of penetration of the UV radiation was estimated using 3D printed PU samples with different thicknesses. Hydrolysis based degradation effects were less significant. Only slight molecular mass changes were detected at temperatures ≤80 °C within a time span of 14 days, while no crosslinking could be measured. Considering the degradation results at the investigated exposure parameters, it could be shown that esterbased PU in general exhibits a significant higher stability compared to ether-based materials. KW - Polyurethane KW - Thermal degradation KW - UV degradation KW - Molecular masses KW - Crosslinking PY - 2019 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142941819302363 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.04.028 SN - 0142-9418 VL - 77 SP - 105881, 1 EP - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-48619 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhiem, S. A1 - Barthel, Anne-Kathrin A1 - Meyer-Plath, A. A1 - Hennig, M. P. A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Sturm, Heinz A1 - Schäffer, A. A1 - Maes, H. M. T1 - Release of 14C-labelled carbon nanotubes from polycarbonate composites N2 - Waste disposal of carbon nanotube (CNT) containing products is expected to be the most important pathway for release of CNTs into the environment. In the present work, the use of radiolabelled CNTs (14C-CNT) for polycarbonate polymer nanocomposites with 1 wt% 14C-CNT content allowed for the first time to quantify and differentiate the CNT release according to the type of impact along the materials' ageing history. After an initial exposure of the nanocomposite by solar-like irradiation, further environmental impacts were applied to composite material. They aimed at mimicking disposal site conditions that may induce further ageing effects and CNT release. This study included shaking in water, rapid temperature changes, soaking in humic acid solution as well as waste water effluent, and, finally, gentle mechanical abrasion. All ageing impacts were applied sequentially, both on pristine (control) and on solar-irradiated nanocomposites. All experiments were accompanied by absolute quantification of radioactive release as well as chemical and morphological analyses of the nanocomposite surfaces using infra-red (IR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). The morphological analysis showed that spectral irradiation can uncover CNT networks on the outer nanocomposite surface layers by polymer degradation. After having subjected the solar-irradiated nanocomposite to all studied disposal site effect, the total radioactive release was quantified to amount to 64 mg CNT/m2, whereas only 0.8 mg CNT/m2 were found for the un-irradiated control sample. Solar degradation of polymers was thus found to significantly increase the propensity of the studied polymer nanocomposites to release CNTs during ageing effects at the product's end-of-life typical for disposal sites. KW - Weathering KW - Carbon nanotubes KW - Nanocomposites KW - Release KW - Quantification PY - 2016 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749116303748 DO - https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.04.098 SN - 0269-7491 VL - 215 IS - August SP - 356 EP - 365 PB - Elsevier Ltd. CY - Paris AN - OPUS4-36899 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -