TY - JOUR A1 - Vega Puga, E. A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Kömmling, Anja A1 - Brendelberger, S. A1 - Jaunich, Matthias A1 - Sattler, C. T1 - Lifetime prediction and degradation assessment of FKM and FFKM O-rings under high temperature thermo-oxidative ageing N2 - To support the development of solar reactor technologies for hydrogen production, this study investigates the thermo-oxidative degradation mechanisms of fluorinated elastomers and predicts their lifetimes at high temperatures (200–300 ◦C) consistent with the application requirements. An accelerated ageing programme is conducted with FKM and FFKM O-rings and flat samples for up to 21 days. Optical microscopy is used to analyse the exposed seals’ morphological changes, while IR microscopy is utilised to investigate the underlying chemical degradation mechanisms of both elastomers. Findings suggest that FKM’s degradation arises from dehydrofluorination of the polymer, followed by chain scission and backbone cleavage as a result of the oxidation of newly formed C=C double bonds. FFKM’s degradation is primarily associated with chain scission, but there is also indication that post-curing processes may occur during material ageing. Furthermore, hardness, equilibrium compression set (CS), continuous compression stress relaxation (CSR) and leakage rate tests are used to evaluate changes in the mechanical properties and sealing performance of the elastomers. Equilibrium CS data is extrapolated using time-temperature shifts (TTS) and used to derive an end-of-life criterion of 75 % equilibrium CS, which correlates to leakage rates higher than a predetermined threshold. Service lifetime predictions of FKM and FFKM O-rings at several temperatures are performed and a seal operating temperature of 200 ◦C is suggested, which ensures reasonable O-ring replacement intervals of more than half a year in the solar reactor for both considered materials. KW - Fluoroelastomer KW - Perfluoroelastomer KW - Thermo-oxidative ageing KW - Lifetime prediction KW - Compression set PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-630112 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2025.108820 SN - 1873-2348 VL - 147 SP - 1 EP - 17 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam AN - OPUS4-63011 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schilling, Markus A1 - Marschall, Niklas A1 - Niebergall, Ute A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Böhning, Martin T1 - Unveiling Effects of Biodiesel and Diesel on Environmental Stress Cracking of PE-HD N2 - The behavior of high‐density polyethylene with respect to resistance against environmental stress cracking (ESC) is usually regarded as an inherent material property being specific for respective types of PE‐HD and tested using standardized methods, conditions, and also standard testing liquids (usually aqueous surfactant solutions). On the other hand, for practical applications the ESC behavior of those polymeric materials, commonly used for pipes or containers, in contact with other liquids (e.g., fuels) is often of relevant interest, but for a reasonable assessment, where consistent benchmark data for a direct comparison are often missing, it is essential to determine the actually prevailing failure mode and classify it related to crack propagation or other mechanisms. Using the well‐established Full Notch Creep Test, which favorably allows for a detailed microscopic fracture surface analysis after failure, the behavior of two typical PE‐HD types for container applications is investigated in biodiesel and diesel and compared to a standard surfactant solution. This enables a clear identification of characteristic features of the interaction of biodiesel and diesel as sorptive fuels in contact with the polymer, revealing the complex interplay of sorption and plasticization as well as ESC inducing effects on PE‐HD, which could be clearly shown for both fuels. KW - Biodiesel KW - Confocal laser scanning microscopy (LSM) KW - Diesel KW - Full notch creep test (FNCT) KW - Plasticization PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-650525 DO - https://doi.org/10.1002/pen.70239 SN - 0032-3888 SP - 1 EP - 16 PB - Wiley CY - Hoboken (NJ) AN - OPUS4-65052 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ciornii, Dmitri A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Fengler, Petra A1 - Altmann, Korinna T1 - Interlaboratory Comparison Reveals State of the Art in Microplastic Detection and Quantification Methods N2 - In this study, we investigate the current accuracy of widely used microplastic (MP) detection methods through an interlaboratory comparison (ILC) involving ISO-approved techniques. The ILC was organized under the prestandardization platform of VAMAS (Versailles Project on Advanced Materials and Standards) and gathered a large number (84) of analytical laboratories across the globe. The aim of this ILC was (i) to test and to compare two thermo-analytical and three spectroscopical methods with respect to their suitability to identify and quantify microplastics in a water-soluble matrix and (ii) to test the suitability of the microplastic test materials to be used in ILCs. Two reference materials (RMs), polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene (PE) as powders with rough size ranges between 10 and 200 μm, were used to press tablets for the ILC. The following parameters had to be assessed: polymer identity, mass fraction, particle number concentration, and particle size distribution. The reproducibility, SR, in thermo-analytical experiments ranged from 62%−117% (for PE) and 45.9%−62% (for PET). In spectroscopical experiments, the SR varied between 121% and 129% (for PE) and 64% and 70% (for PET). Tablet dissolution turned out to be a very challenging step and should be optimized. Based on the knowledge gained, development of guidance for improved tablet filtration is in progress. Further, in this study, we discuss the main sources of uncertainties that need to be considered and minimized for preparation of standardized protocols for future measurements with higher accuracy. KW - Microplastics KW - Interlaboratory comparison KW - PlasticsFatE KW - PET KW - PE KW - Reference materials KW - VAMAS KW - Thermo-analytical methods KW - Spectroscopical methods PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-630462 DO - https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05403 SN - 1520-6882 VL - 97 SP - 8719 EP - 8728 PB - ACS Publications AN - OPUS4-63046 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Altmann, Korinna A1 - Wimmer, Lukas A1 - Alcolea-Rodriguez, Victor A1 - Waniek, Tassilo A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Matzdorf, Kay A1 - Ciornii, Dmitri A1 - Fengler, Petra A1 - Milczewski, Frank A1 - Otazo-Aseguinolaza, Itziar A1 - Ferrer, Manuel A1 - Bañares, Miguel A. A1 - Portela, Raquel A1 - Dailey, Lea Ann T1 - Quality-by-design and current good practices for the production of test and reference materials for micro- and nano-plastic research N2 - Understanding the environmental and human health impacts of micro- and nanoplastic pollutants is currently a high priority, stimulating intensive methodological research work in the areas of sampling, sample preparation and detection as well as intensive monitoring and testing. It is challenging to identify and quantify microplastics in complex organic matrices and concepts for nanoplastic detection are still in their infancy. All analytical techniques employed in studying micro- and nanoplastics require suitable reference materials for validation measurements, with requirements as diverse as the analytical tools used, ranging from different polymer types, size distributions and shapes of the material to the concentrations employed in different experimental set ups (ng to g amounts). The aim of this manuscript is to outline current good practices for small-scale laboratory production and characterization of suitable test and reference materials. The focus is placed on top-downfragmentation methods as well as bottom-up precipitation methods. Examples using polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyethylene terephthalate with size distribution classes of mainly 10–1000, 1–10 and <1 μm particles will be provided. Experiences and suggestions on how to produce well-characterized micro- and nano-plastics for internal research needs will ensure that studies using the materials have robust and informative outcomes. KW - Mmicroplastics KW - Nanoplastics KW - Reference materials KW - Standard validation method PY - 2025 DO - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139595 SN - 0304-3894 VL - 497 SP - 1 EP - 20 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-63958 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Simulationsdaten zur photooxidativen Beanspruchung an verschiedenen geografischen Freibewitterungs-Standorten N2 - Freibewitterungen weisen grundsätzlich eine hohe Variabilität der jeweiligen Intensität der Beanspruchungsparameter auf; sie sind nicht einfach wiederholbar. Um dennoch die Ergebnisse einer Beanspruchung vergleichen zu können, ist eine aussagekräftige Charakterisierung der Freibewitterung wichtig. Traditionell werden Daten bekannter Einflussgrößen wie Globalstrahlung, Temperatur oder Feuchtewerte herangezogen. Obwohl man weiß, dass diese Größen an den exponierten Oberflächen wechselwirken und kombiniert als Mikroklima Einfluss auf Degradationsprozesse nehmen, werden schon aus Praktikabilitätsgründen diese separat als klimatische Messgrößen angegeben. Die Aussagekraft dieser Daten ist mäßig. Ziel dieses Beitrags ist es, die Aussagekraft und damit Vergleichbarkeit zu erhöhen, indem diese Messdaten als Stundendaten zu Wirkintegralen vorverarbeitet und jahresweise akkumuliert werden. Betrachtet wird dafür der Prozess der Photooxidation, da dieser Alterungs-mechanismus bei allen Kunststoffen auftritt. Für eine einfache Modellierung wird die wirksame UV-Bestrahlung, gewichtet mit einer Arrhenius-abhängigen Ober¬flächen-temperatur (TOF), über den Beanspruchungszeitraum von hier je einem Jahr akkumuliert. Die Idee einer solchen Messgröße für photooxidative Ober¬flächen¬alterung wurde bereits vorgestellt [1]. Dort wurde ein Gerät vor¬geschlagen, mit dem dieser Wert für verschieden absorbierende Oberflächen für die Dauer einer Exposition akkumuliert wird, und ergänzend eine Abschätzung der Betauungs¬zeiten dieser Referenz-Oberflächen erfolgen könnte. Hier soll es um eine rechnerisch generierte Zusammenstellung dieser photo¬oxidativen 1-Jahres-Alterungswerte für verschiedene Standorte gehen. Ein Temperaturfaktor erfasst dabei den Einfluss der Strahlungserwärmung auf eine weiße, graue bzw. schwarze Referenzoberflächen, spiegelt also die Kopplung von solarer Strahlung und Temperatur wider [1]. Ermittelt wird er aus Stunden¬daten der Globalstrahlung und der Lufttemperatur. Die spektrale Wirkung wird aus Sonnenhöhenständen entsprechend der geografischen Breite mit Hilfe der FastRT-Oberfläche [2] als PiT·h-Wert abgeschätzt [3]. Anhand der errechneten Jahreswerte können die Schweregrade der photo¬oxidativen Beanspruchung an den verschiedenen Standorten unmittelbar verglichen werden. Die gezeigten Simulationsdaten für ein solches „elektronisches Referenzmaterial“ für photooxidative Degradation zeigen die prinzipielle Möglichkeit einer Kartografierung solcher Daten auf. T2 - 53. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 26.03.2025 KW - Polymer 3R, UV, Bestrahlung, Bewitterung PY - 2025 SN - 978-3-9826129-2-8 VL - 53 SP - 19 EP - 28 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - 76327 Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-62902 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Gedanken, Tipps & Tricks zu künstlichen Bewitterungsprüfungen N2 - Die Fragestellung kann nur exemplarisch dargestellt werden, aber ist hoffentlich auch für langjährige Praktiker in den ausgewählten Punkten interessant. Es sollen für folgende Bereiche Beispiele gegeben werden: Probenvorbereitung, Testvorbereitung, Testdurchführung und Auswertung. T2 - 53. Jahrestagung der GUS 2025; Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten. CY - Stutensee, Germany DA - 26.03.2025 KW - Künstliche Bewitterung KW - Umweltsimulation KW - Wechseltemperaturen KW - Prüfung KW - UV KW - Feuchte KW - Beregnung PY - 2025 AN - OPUS4-62862 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Wägner, Yannick A1 - Geburtig, Anja T1 - Gedanken, Tipps & Tricks zu künstlichen Bewitterungsprüfungen N2 - Die Fragestellung kann nur exemplarisch dargestellt werden, aber ist hoffentlich auch für langjährige Praktiker in den ausgewählten Punkten interessant. Es sollen für folgende Bereiche Beispiele gegeben werden: Probenvorbereitung, Testvorbereitung, Testdurchführung und Auswertung. T2 - 53. Jahrestagung der GUS 2025 CY - Stutensee-Blankenloch bei Karlsruhe, Germany DA - 26.03.2025 KW - Wechseltemperaturen KW - Künstliche Bewitterung KW - Prüfung KW - UV KW - Feuchte KW - Beregnung PY - 2025 SN - 978-3-9826129-2-8 VL - 53 SP - 253 EP - 257 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - 76327 Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-62861 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -