TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - Stark, Wolfgang A1 - Hoster, B. T1 - Monitoring the vulcanization of elastomers: Comparison of curemeter and ultrasonic online control N2 - The vulcanization of elastomeric materials has a high impact on the properties of the final product. Therefore, it is important to monitor and control this crosslinking process. A common technique to attain the necessary curing time is the use of a curemeter in accordance with ISO 6502 in order to determine the time for full cure of a sample with a standardized geometry. Based on this result and a lot of practical experience, the required curing time for a given product geometry is estimated. Within the scope of this work, a new analysis technique will be compared with the standard procedure. The ultrasonic online control employs ultrasound waves to measure the changes in material properties caused by vulcanization. For this study, a natural rubber compound with a conventional curing system was investigated by both techniques. It was found that the results of the ultrasonic technique show good agreement with the results of the curemeter. KW - Cure process KW - Ultrasound KW - Curemeter KW - Elastomer KW - Vulcanization KW - Online control PY - 2009 U6 - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2008.11.005 SN - 0142-9418 VL - 28 IS - 1 SP - 84 EP - 88 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-18674 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - Stark, Wolfgang T1 - Monitoring the vulcanization of rubber with ultrasound: Influence of material thickness and temperature N2 - In consideration of the influence of the curing reaction on the material properties of elastomers, it is very important to control the vulcanization process properly. As shown previously [1], the effects of the vulcanization reaction of an elastomer can be monitored by use of ultrasonic sound waves. This technique has to a certain degree a high similarity to the standard curemeter test according to ISO 6502 but can be applied also inside a production tool. So far, the method was only applied to the vulcanization of one compound at a given temperature and sample thickness. This is now complemented with measurements on another compound system at different temperatures and sample thicknesses. The expected effects of temperature and thickness on the curing behaviour were found by use of the ultrasound online control. KW - Vulcanization KW - Cure process KW - Ultrasound KW - Curemeter KW - Elastomer KW - Natural rubber PY - 2009 U6 - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2009.08.006 SN - 0142-9418 VL - 28 IS - 8 SP - 901 EP - 906 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-19959 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - Stark, Wolfgang A1 - Wolff, Dietmar T1 - A new method to evaluate the low temperature function of rubber sealing materials N2 - A new method for the evaluation of the low temperature properties of rubber materials is presented. The method emulates the standardized compression set measurement, which is frequently used for sealing materials, but can be performed within a considerably shorter time. The results are compared with the standard test and found to be qualitatively the same. Slight differences are discussed on the basis of the differences in the measurement procedures. Further data evaluation is done by fitting functions to describe the material behaviour. KW - Sealing material KW - Elastomer KW - Compression set KW - Dynamic mechanical analysis KW - Low temperature behaviour PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2010.07.006 SN - 0142-9418 VL - 29 IS - 7 SP - 815 EP - 823 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-21914 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - Stark, Wolfgang A1 - Wolff, Dietmar T1 - Low temperature properties of rubber seals N2 - Rubber is widely used as sealing material in various applications. In many fields the sealing function at low temperatures is necessary. Therefore the understanding of failure mechanisms is of high importance. Rubbers are normally used above their glass-rubber transition region but the minimum working temperature limit is not defined precisely. Therefore the lower operation temperature limit of rubber seals should be determined in dependence of the material properties. The results of Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) are combined with the results of the standardized compression set according to ISO 815 respectively a modified test using the DMA equipment. N2 - Tiefentemperaturverhalten von Elastomerdichtungen Elastomere werden vielfach als Dichtungsmaterial für verschiedene Anwendungen eingesetzt. In vielen Bereichen ist die Funktion der Dichtung auch bei tiefen Temperaturen erforderlich. Daher ist das Verständnis des Versagensmechanismus von großer Bedeutung. Normalerweise werden Elastomere oberhalb ihres Glass-Gummi Übergangsbereiches eingesetzt aber die minimale Einsatztemperatur ist nicht exakt definiert. Daher ist es sinnvoll diese untere Temperatureinsatzgrenze in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse der DSC und der DMA werden mit den Ergebnissen des standardisierten Druckverformungsrestes nach ISO 815 und einer abgewandelten Messung mit der DMA kombiniert. KW - Sealing material KW - Elastomer KW - Compression set KW - Dynamic mechanical analysis KW - Low temperature behaviour PY - 2011 SN - 0948-3276 SN - 0022-9520 IS - 03 SP - 52 EP - 55 PB - Hüthig CY - Heidelberg AN - OPUS4-23422 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - von der Ehe, Kerstin A1 - Wolff, Dietmar A1 - Völzke, Holger A1 - Stark, Wolfgang T1 - Understanding low temperature properties of elastomer seals N2 - Elastomers are widely used as the main sealing materials for containers for low and intermediate level radioactive waste and as an additional component to metal seals in spent fuel and high active waste containers. The safe encapsulation of the radioactive container inventory has to be guaranteed according to regulation and appropriate guidelines for long term storage periods as well as for temperatures as low as -40°C during transport. Therefore, the understanding of failure mechanisms that lead to leakage at low temperatures is of high importance. It is known that the material properties of elastomers are strongly temperature dependent. At low temperatures, this is caused by the rubber-glass transition (abbreviated: glass transition). During continuous cooling, the material changes from a rubber-like entropy elastic to a stiff energy elastic behaviour, which allows nearly no strain or retraction. Hence, rubbers are normally used above their glass transition, but the minimum working temperature limit is not defined precisely; this can cause problems during the above noted applications. Therefore, the lower operation temperature limit of elastomer seals must be determined in dependence of the material properties. Differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA) are combined with standardised measurements to determine the compression set according to ISO 815. To reduce the test time of the standard tests, a faster technique than normally used was developed. Additionally, the breakdown temperature of the sealing function of complete O ring seals was measured in a component test set-up to compare it with the results of the other tests. The experimental set-up is capable of measuring the leakage rate at low temperatures by the pressure rise method. A fluorocarbon rubber (FKM) was selected for this investigation as it is often used for radioactive waste containers. The materials (seals and test sheets) were purchased from a commercial seal producer. KW - Sealing material KW - Elastomer KW - Compression set KW - Dynamic mechanical analysis KW - Low temperature behaviour PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1179/1746510911Y.0000000004 SN - 1746-5095 SN - 1746-5109 SN - 0957-476X VL - 22 IS - 2 SP - 83 EP - 88 PB - Ramtrans Publ. CY - Ashford AN - OPUS4-24015 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Jaunich, Matthias T1 - Tieftemperaturverhalten von Elastomeren im Dichtungseinsatz N2 - Elastomerdichtungen finden als Bauteil oder Maschinenelement vielseitige Verwendung. Jedoch war trotz ihrer zentralen Bedeutung die untere Temperaturgrenze, bis zu der solche Dichtungen eingesetzt werden können, bisher nicht tiefgehend verstanden. Dieser Umstand erschwert die entsprechende notwendige sicherheitsrelevante Beurteilung. Mit der vorliegenden Arbeit ist deshalb das Ziel verfolgt worden, dass Materialverhalten repräsentativer Elastomerwerkstoffe in Abhängigkeit von der Temperatur zu verstehen und daraus dann abzuleiten, bis zu welcher Temperatur eine daraus hergestellte Dichtung unter Berücksichtigung der jeweiligen Einsatzbedingungen ihre Funktion noch sicher erfüllen kann. Ausgehend von der in der Literatur beschriebenen Aussage, dass eine Dichtung auch unterhalb der „Glasübergangstemperatur“ funktionsfähig ist, wurde der Einfluss des Glas-Gummi-Übergangs auf das Dichtungsversagen untersucht. Zunächst wurden dazu die Glasübergangstemperaturen an einer Vielzahl von Elastomeren mit gebräuchlichen Verfahren bestimmt, um diese mit dem Verhalten der Dichtung vergleichen zu können. Weiterhin wurde im Rahmen der Arbeit eine neue Charakterisierungsmethode des Tieftemperaturverhaltens von Elastomeren entwickelt, die die bisher für Dichtungen eingesetzte Normprüfung des Druckverformungsrests nachstellt. Mit dieser Methode ist im Vergleich zur Normprüfung jedoch eine deutlich schnellere und automatisierbare Untersuchung des Materialverhaltens gegeben. Darüber hinaus ist durch eine modellgestützte Auswertung eine Extrapolation der Messdaten auf zusätzliche Temperaturen möglich, wodurch der experimentelle Aufwand weiter reduziert wird. Zur temperaturabhängigen Charakterisierung des Versagensvorgangs an realen Bauteilen wurde deren Dichtverhalten mittels eines dafür entwickelten Versuchsstandes untersucht. Die festgestellte Abhängigkeit der Versagenstemperatur vom Verpressgrad konnte unter Verwendung der Ergebnisse aller angewandten Charakterisierungsmethoden für die hier untersuchten statisch beanspruchten Dichtungen erklärt werden. Zudem lassen sich aus dem mit Hilfe des Zeit-Temperatur- Superpositionsprinzips gewonnenen Informationen zur Zeitabhängigkeit der Materialeigenschaften auch Aussagen zum Verhalten von dynamisch beanspruchten Dichtungen ableiten. Mit dem Ergebnis der Arbeit zum Verständnis des Verhaltens von Elastomerdichtungen bei tiefen Temperaturen wird die gezielte Beurteilung und Auswahl von sicherheitsrelevanten Dichtsystemen in Zukunft vereinfacht. N2 - Elastomeric seals are of high importance as machine parts and construction elements, but in spite of this the low temperature limit for the use of a seal was not fully understood. Hence, the required safety relevant evaluation of the lowest acceptable operating seal temperature is difficult. Therefore the presented work was aimed to understand the temperature dependent material behaviour of representative elastomers and to conclude from this knowledge the low temperature limit down to which such seals could safely fulfil the desired requirements. Starting with the published statement that a seal can safely work below its glass Transition temperature the influence of the glass-rubber-transition was investigated. At first the glass-rubber-transition temperatures of the selected elastomers were determined applying several techniques to allow a comparison with the behaviour of the seals during component tests. Furthermore a new method to characterise the low temperature behaviour of elastomers was developed that emulates the key features of the standardised compression set test used for seal materials. In comparison to the standardized test this new method allows a much faster measurement that can be automatically performed. Using a model based data analysis an extrapolation of the results to different temperatures can be performed and therefore the necessary measuring expenditure can be additionally reduced. For the temperature dependent characterisation of the failure process of real seals a measurement setup was designed and the materials behaviour was investigated. By use of the results of all applied characterisation techniques the observed dependence of the failure temperature on the degree of compression could be explained for the investigated seals under static load. Additionally information about the behaviour of such seals under dynamic load could be gained from the time dependent material behaviour by use of the time temperature superposition relationship. By application of the gained insight into the behaviour of elastomeric seals at low temperatures the evaluation and selection of safety relevant seal systems will be simplified in the future. T3 - BAM Dissertationsreihe - 79 KW - leakage rate KW - Elastomer KW - Dichtung KW - Tieftemperaturverhalten KW - Glas-Gummi-Übergang KW - Leckagerate KW - seal, rubber KW - low temperature behavior KW - glass-rubber transition PY - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-794 SN - 978-3-9814634-3-9 SN - 1613-4249 VL - 79 SP - 1 EP - 153 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-79 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jaunich, Matthias A1 - Stark, Wolfgang A1 - Wolff, Dietmar T1 - Comparison of low temperature properties of different elastomer materials investigated by a new method for compression set measurement N2 - The method for the determination of compression set values with a Dynamic Mechanical Analysis (DMA) setup at low temperatures, which was presented previously, allows a much faster and readily automated procedure than the standardized compression set test according to ISO 815-2. This method is applied to a series of different elastomeric materials that are commonly used for sealing applications. The results of the compression set test are compared with results from thermal analysis to allow an in depth comparison of the material behaviour at low temperatures. Furthermore, a comparison between two EPDM materials is presented. These materials show very similar properties determined by thermo analytical methods such as Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) but differ clearly in their compression set behaviour. This comparison shows the importance and value of information of the compression set test in addition to thermal analysis to judge the behaviour of sealing materials and confirms the relevance of the new compression set test method for the investigation of low temperature properties of elastomers. KW - Sealing material KW - Elastomer KW - Compression set KW - Dynamic mechanical analysis KW - Low temperature behaviour PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2012.07.016 SN - 0142-9418 VL - 31 IS - 8 SP - 987 EP - 992 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-26538 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar A1 - Stark, Wolfgang ED - Riedl, A. T1 - Was passiert bei tiefen Temperaturen? - Dichtungsverhalten im Bereich des Glasübergangs N2 - Elastomere werden vielfach als Dichtungsmaterial für verschiedene Anwendungen eingesetzt. In vielen Bereichen ist die Funktion der Dichtung auch bei tiefen Temperaturen erforderlich. Daher ist das Verständnis des Versagensmechanismus von großer Bedeutung. Normalerweise werden Elastomere oberhalb ihres Glass-Gummi Umwandlungsbereiches eingesetzt, wobei die minimale Einsatztemperatur nicht exakt definiert ist. Daher ist es sinnvoll, diese untere Temperatureinsatzgrenze in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften zu bestimmen. Hierfür werden die Ergebnisse der thermischen Analyse mit den Resultaten des Druckverformungsrests aus einer abgewandelten Messung mit der Dynamisch Mechanischen Analyse (DMA) kombiniert. Weiterhin werden Ergebnisse von Bauteilversuchen vorgestellt und diskutiert. Die vorgestellten Untersuchungen wurden zum großen Teil auf Untersuchungen im Rahmen der Dissertation von M. Jaunich durchgeführt. T2 - XVIII. Dichtungskolloquium - Sichere und zuverlässige Dichtverbindungen CY - Rheine, Germany DA - 25.09.2013 KW - Dichtung KW - Glasübergang KW - Elastomer KW - Druckverformungsrest PY - 2013 SN - 978-3-8027-2216-5 SP - 51 EP - 58 PB - Vulkan AN - OPUS4-29221 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Jaunich, Matthias A1 - Probst, Ulrich A1 - Schulz, Sebastian A1 - Wolff, Dietmar A1 - Stark, Wolfgang ED - Berger, K.-F. ED - Kiefer, S. T1 - Elastomere - Untersuchung des Tieftemperaturverhaltens im Dichtungseinsatz N2 - Aufgrund ihrer einfachen und zuverlässigen Anwendung werden Elastomere für viele Dichtungsaufgaben eingesetzt. In vielen Anwendungsbereichen, wie z.B. Verkehr, Luftfahrt und Verfahrenstechnik, können während des Einsatzes tiefe Temperaturen auftreten, bei denen die Funktionsfähigkeit der Dichtung erhalten bleiben muss. Daher ist die Untersuchung des Verhaltens von Elastomerdichtungen bei tiefen Temperaturen wichtig, um ihren Temperatureinsatzbereich nach unten abzugrenzen und dadurch einen verlässlichen Betrieb zu sichern. Ziel dieser Arbeit ist es, den sicheren Einschluss von gefährlichen Gütern unter verschiedenen Umgebungsbedingungen und über lange Zeiten zu ermöglichen bzw. die Materialauswahl entsprechend zu steuern. KW - Dichtung KW - Druckverformungsrest KW - Elastomer KW - Glasübergang PY - 2013 SN - 978-3-9811509-7-1 SP - 82 EP - 91 CY - Mannheim AN - OPUS4-29661 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar ED - Van Breugel, K. ED - Koenders, E.A.B. T1 - Approach for the investigation of long-term behaviour of elastomeric seals for transport and storage packages N2 - Elastomers are widely used as main sealing materials for Containers for low and intermediate Ievel radioactive waste and as additional component to metal seals in spent fuel and high active waste Containers. According to appropriate guidelines and regulations safe enclosure of the radioactive Container contents has to be guaranteed for long storage periods as well as down to temperatures of -40 °C for transportation. Therefore the understanding of seal behaviour in general is of high importance and ageing of elastomeric seals has to be considered with regard to possible dynamic events taking possibly place during transport after storage. T2 - 1st Ageing of materials & structures 2014 conference CY - Delft, The Netherlands DA - 26.05.2014 KW - O-Ring KW - Seal KW - Ageing KW - Elastomer KW - Compression set PY - 2014 SN - 978-94-6186-313-3 SP - 87 EP - 93 AN - OPUS4-30820 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -