TY - CONF A1 - Jaunich, Matthias A1 - Kömmling, Anja A1 - Böhning, Martin A1 - Silbernagl, Dorothee T1 - Comparison of ageing behavior of O-ring seals under hydrogen and air N2 - Elastomeric seals are essential components in the infrastructure which prevent leakage of gas and ensure proper function of technical devices and are therefore highly safety relevant. For proper function a remaining resilience and tolerance to pressure changes is required. The ageing of elastomers is an undesirable but inevitable process leading to a limited lifetime of rubber products such as seals. Independent of the application, as e.g. automotive, piping or container applications, a long lifetime or at least a timely exchange of a seal before occurrence of critical failure is desired. Hydrogen is a key element for the energy turnaround and therefore the compatibility of seals with hydrogen is essential. In addition to the effect of hydrogen uptake and release, which might also cause destructive effects such as rapid gas decompression, ageing at high temperature under hydrogen atmosphere is of interest too. Most of the existing work is addressing the performance of new materials and comprises only very limited investigations concerning long-term use and the behaviour of aged materials in contact with hydrogen. As ageing can lead to substantial changes of material properties, it must be evaluated whether these changes are beneficial or deteriorating for the component function. In this work we present and compare results of the characterization of three sealing materials (EPDM, HNBR, FKM) after ageing at high temperature under hydrogen and air. Despite the common assumption that ageing under hydrogen atmosphere should be less severe for the material in comparison to air ageing, this is not the case for every material. T2 - ASME PVP2025, Pressure Vessels & Piping Conference CY - Montreal, Quebec, Canada DA - 20.07.2025 KW - Aging KW - Seal KW - Compression set KW - Atomic force microscopy PY - 2025 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-63889 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - CONF A1 - Jaunich, Matthias T1 - Comparison of Ageing Behavior of O-Ring Seals Under Hydrogen and Air N2 - Elastomeric seals are essential components in the infrastructure which prevent leakage of gas and ensure proper function of technical devices and are therefore highly safety relevant. For proper function a remaining resilience and tolerance to pressure changes is required. The ageing of elastomers is an undesirable but inevitable process leading to a limited lifetime of rubber products such as seals. Independent of the application, as e.g. automotive, piping or container applications, a long lifetime or at least a timely exchange of a seal before occurrence of critical failure is desired. Hydrogen is a key element for the energy turnaround and therefore the compatibility of seals with hydrogen is essential. In addition to the effect of hydrogen uptake and release, which might also cause destructive effects such as rapid gas decompression, ageing at high temperature under hydrogen atmosphere is of interest too. Most of the existing work is addressing the performance of new materials and comprises only very limited investigations concerning long-term use and the behaviour of aged materials in contact with hydrogen. As ageing can lead to substantial changes of material properties, it must be evaluated whether these changes are beneficial or deteriorating for the component function. In this work we present and compare results of the characterization of three sealing materials (EPDM, HNBR, FKM) after ageing at high temperature under hydrogen and air. Despite the common assumption that ageing under hydrogen atmosphere should be less severe for the material in comparison to air ageing, this is not the case for every material. T2 - ASME PVP2025, Pressure Vessels & Piping Conference CY - Montreal, Canada DA - 20.07.2025 KW - Aging KW - Seal KW - Compression set KW - Atomic force microscopy PY - 2025 AN - OPUS4-63888 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jaunich, Matthias T1 - Elastomerdichtungen für Wasserstoffanwendungen - Vergleich des Alterungsverhaltens in Luft und Wasserstoff N2 - In diesem Beitrag soll ein Fokus auf das Alterungsverhalten von Elastomerdichtungen unter Wasserstoff gelegt werden. Hierfür wurden Untersuchungen bei einem mittleren Wasserstoffdruck über Alterungszeiten von bis zu 100 Tagen durchgeführt. Das Alterungsverhalten wird im Vergleich der Alterungseffekte unter thermooxidativen Bedingungen betrachtet und bewertet. Die Annahme, dass der Alterungseffekt unter Wasserstoff stets weniger ausgeprägt ist als an Luft bestätigt sich nicht durch die Ergebnisse. T2 - 4. O-Ring-Forum der Firma ISGATEC CY - Bad Schönborn, Germany DA - 15.05.2025 KW - Wasserstoff KW - Dichtung KW - Thermische Alterung KW - Elastomer PY - 2025 AN - OPUS4-63135 LA - deu 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 - Geburtig, Anja 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, Germany DA - 26.3.2025 KW - Polymer 3R KW - UV KW - Bestrahlung KW - Bewitterung PY - 2025 AN - OPUS4-62903 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 - TY - JOUR A1 - Zaghdoudi, M. A1 - Kömmling, Anja A1 - Böhning, Martin A1 - Jaunich, Matthias T1 - Ageing of elastomers in air and in hydrogen environment - A comparative study N2 - EPDM, HNBR and FKM materials were exposed at 150 ◦C to air under atmospheric pressure and to hydrogen at 50 bar for different ageing times. All measurements after hydrogen exposure were conducted on samples in degassed condition to assess irreversible effects resulting from that exposure and to compare them to those after ageing in air. Density, hardness, tensile properties, compression set, and hydrogen permeability of all samples were analysed. In both ageing environments, HNBR exhibited the most significant changes of material properties. However, for both EPDM and HNBR, considerably less severe ageing effects were observed under hydrogen in comparison to ageing in air. On the other hand, FKM showed about the same low level of deterioration in both ageing environments but exhibited poor resistance against damage due to rapid gas decompression in hydrogen environment that can lead to seal failure. The obtained results may serve as a guidance toward a better understanding for design and utilisation of elastomeric materials in future hydrogen infrastructure components. KW - Rapid gas decompression KW - Condensed matter physics KW - Hydrogen KW - Sustainability and the environment KW - Rubber sealing KW - Renewable energy PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-597417 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.03.053 SN - 0360-3199 SN - 1879-3487 VL - 63 SP - 207 EP - 216 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-59741 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Trubiroha, Peter A1 - Wachtendorf, Volker T1 - Significance of new data pairs for irradiance and (surface) temperature N2 - There is consent that UV irradiance and temperature at the place of photodegradation are the most important environmental parameters in weathering, along with humidity. This contribution shows how an improvement in the measurement data situation can improve the significance and comparability of outdoor exposures. Photooxidative ageing is calculated using sample polymers for which the corresponding modelling data (Exposure Response Functions, ERF) is available. The mean square deviations are estimated, which result from using different spectral irradiances and different spectral sensitivities, both of the sensors and the polymers. It will be shown here how the significance of the irradiance values increases with increasing approximation of the spectral sensitivities of the sensor and polymer. Also, the mean square deviations are estimated, which result from using different activation energies and surface temperatures. A selection of different variables to describe the weathering exposure is created. The potential of either individual values or data pairs is evaluated in terms of significance or correlation to the calculated photooxidative ageing. Recording hourly data also enables subsequent evaluations of individual test specimens, adapted to the respective colour or to determine activation energies. An accumulated value, calculated from PIT-radiometer irradiance and a suited surface temperature, can provide a comparison of different outdoor exposures over different locations or years. Thus, a characterisation of the weathering exposure would be related to a reference spectral sensitivity (much closer to a polymer than that of a common UV radiometer), one reference activation energy, and different surface temperature scenarios with, on the one hand, graded solar absorptions (white / grey / black) and, on the other hand, different thermal couplings (coated metal / thick plastic). This results in three values each for plastic samples and coated metals (light / grey / dark). It will never be possible to accurately predict the weathering tests for individual samples (with their specific sensitivities), but the proposed approaches can go a long way towards the comparability of outdoor weathering exposures. T2 - 10th European Weathering Symposium EWS CY - Graz, Austria DA - 11.09.2024 KW - Polymer 3R KW - Outdoor weathering PY - 2024 SN - 978-3-9826129-1-1 SP - 121 EP - 133 PB - Stober Medien GmbH CY - Eggenstein AN - OPUS4-61291 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Significance of new data pairs for irradiance and (surface) temperature N2 - There is consent that UV irradiance and temperature at the place of photodegradation are the most important environmental parameters in weathering, along with humidity. This contribution shows how an improvement in the measurement data situation can improve the significance and comparability of outdoor exposures. Photooxidative ageing is calculated using sample polymers for which the corresponding modelling data (Exposure Response Functions, ERF) is available. The mean square deviations are estimated, which result from using different spectral irradiances and different spectral sensitivities, both of the sensors and the polymers. It will be shown here how the significance of the irradiance values increases with increasing approximation of the spectral sensitivities of the sensor and polymer. Also, the mean square deviations are estimated, which result from using different activation energies and surface temperatures. A selection of different variables to describe the weathering exposure is created. The potential of either individual values or data pairs is evaluated in terms of significance or correlation to the calculated photooxidative ageing. Recording hourly data also enables subsequent evaluations of individual test specimens, adapted to the respective colour or to determine activation energies. An accumulated value, calculated from PIT-radiometer irradiance and a suited surface temperature, can provide a comparison of different outdoor exposures over different locations or years. Thus, a characterisation of the weathering exposure would be related to a reference spectral sensitivity (much closer to a polymer than that of a common UV radiometer), one reference activation energy, and different surface temperature scenarios with, on the one hand, graded solar absorptions (white / grey / black) and, on the other hand, different thermal couplings (coated metal / thick plastic). This results in three values each for plastic samples and coated metals (light / grey / dark). It will never be possible to accurately predict the weathering tests for individual samples (with their specific sensitivities), but the proposed approaches can go a long way towards the comparability of outdoor weathering exposures. T2 - 10th European Weathering Symposium EWS CY - Graz, Austria DA - 11.09.2024 KW - Polymer 3R KW - Outdoor weathering PY - 2024 AN - OPUS4-61292 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 - CONF A1 - Geburtig, Anja T1 - Digitale Umweltsimulation am Beispiel der Photooxidation von Polymeren N2 - Die Umweltwirkungen auf ein Material werden als Überlapp der Funktionskurven von Materialempfindlichkeit und einwirkenden Umweltparametern betrachtet. Wenn entweder die Empfindlichkeit oder die Beanspruchungen Null sind, ergibt sich auch keine Umweltwirkung und bei beidseitig Werten größer Null das jeweilige Produkt der beiden. Die Akkumulation der nicht-reversiblen Effekte über die Zeit und allen Eigenschaftsänderungen entspricht der Alterung des Materials für den jeweiligen Expositionszeitraum. Die digitale Umweltsimulation gliedert sich hier in drei Teilaspekte. Ein erster, rein materialwissenschaftlicher Teil hat die Aufgabe, alle relevanten Materialempfindlichkeiten experimentell zu quantifizieren. Ein zweiter – unter Umständen numerischer Teil – hat die Aufgabe, das Bauteil und seine Einbaulage zu digitalisieren und aus den makroskopischen Umgebungsbedingungen die relevanten mikroklimatischen Umweltparameter für alle Oberflächen- oder Volumenelemente zu bestimmen. In einem dritten Teil werden die Einwirkungen über den betrachteten Zeitraum berechnet und kumuliert. Dieses Konzept, das auf den so genannten Expositions-Reaktions-Funktionen (ERF) basiert, wird an Beispielen der Photoxidation erläutert. Dieses Vorgehen wurde schon beim ViPQuali-Projekt als Numerische Umweltsimulation umgesetzt. Überprüft werden muss das Modell unbedingt an einer realitätsnahen Validierungsbeanspruchung. Hier werden die ermittelten ERFs mit über den kompletten Beanspruchungszeitraum geloggten Umweltparametern gekoppelt, um die berechnete mit der experimentell erfahrenen Alterungswirkung zu vergleichen. Nur so kann sichergestellt sein, dass alle für die Anwendungsumgebung relevanten Materialempfindlichkeiten einbezogen wurden. T2 - 52. Jahrestagung der GUS CY - Blankenloch, Germany DA - 26.03.2024 KW - Polymer 3R KW - UV KW - Bestrahlung KW - Bewitterung PY - 2024 AN - OPUS4-59831 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja T1 - Digitale Umweltsimulation am Beispiel der Photooxidation von Polymeren N2 - Die Umweltwirkungen auf ein Material werden als Überlapp der Funktionskurven von Materialempfindlichkeit und einwirkenden Umweltparametern betrachtet. Wenn entweder die Empfindlichkeit oder die Beanspruchungen Null sind, ergibt sich auch keine Umweltwirkung und bei beidseitig Werten größer Null das jeweilige Produkt der beiden. Die Akkumulation der nicht-reversiblen Effekte über die Zeit und allen Eigenschaftsänderungen entspricht der Alterung des Materials für den jeweiligen Expositionszeitraum. Die digitale Umweltsimulation gliedert sich hier in drei Teilaspekte. Ein erster, rein materialwissenschaftlicher Teil hat die Aufgabe, alle relevanten Materialempfindlichkeiten experimentell zu quantifizieren. Ein zweiter – unter Umständen numerischer Teil – hat die Aufgabe, das Bauteil und seine Einbaulage zu digitalisieren und aus den makroskopischen Umgebungsbedingungen die relevanten mikroklimatischen Umweltparameter für alle Oberflächen- oder Volumenelemente zu bestimmen. In einem dritten Teil werden die Einwirkungen über den betrachteten Zeitraum berechnet und kumuliert. Dieses Konzept, das auf den so genannten Expositions-Reaktions-Funktionen (ERF) basiert, wird an Beispielen der Photoxidation erläutert. Dieses Vorgehen wurde schon beim ViPQuali-Projekt als Numerische Umweltsimulation umgesetzt. Überprüft werden muss das Modell unbedingt an einer realitätsnahen Validierungsbeanspruchung. Hier werden die ermittelten ERFs mit über den kompletten Beanspruchungszeitraum geloggten Umweltparametern gekoppelt, um die berechnete mit der experimentell erfahrenen Alterungswirkung zu vergleichen. Nur so kann sichergestellt sein, dass alle für die Anwendungsumgebung relevanten Materialempfindlichkeiten einbezogen wurden. T2 - 52. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 26.03.2024 KW - UV KW - Polymer 3R KW - Bewitterung KW - Bestrahlung PY - 2024 SN - 978-3-9826129-0-4 SP - 31 EP - 40 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-59830 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rappsilber, Tim A1 - Yusfi, Nawar A1 - Krüger, Simone A1 - Hahn, S.-K. A1 - Fellinger, Tim-Patrick A1 - Krug von Nidda, Jonas A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Meta-analysis of heat release and smoke gas emission during thermal runaway of lithium-ion batteries N2 - Herein a meta-analysis of 76 experimental research papers from 2000 to 2021 is given about possible effects on the thermal runaway of lithium-ion battery cells. Data on the hazards of gas emissions and released heat are related to each other and differentiated by cell properties such as, cell geometry, cathode type or state of charge. Quantitative information on the total heat release in the range of 2.0–112.0 kJ Wh−1, the peak heat release rate in the range of 0.006–2.8 kW Wh−1and the smoke gas emission were extracted, normalized in terms of cell energy (Wh), combined in a data library and compared graphically. The total amount of gas emitted (3–48 mmol Wh−1) as well as the released amount of carbon monoxide (1–161 mg Wh−1) and hydrogen fluoride (2–197 mg Wh−1) were investigated as a function of the state of charge and cell geometry. The analysis reveals that the measured values are significantly influenced by the types of calorimeters and smoke gas analyzers used as well as by the type of thermal runaway trigger. This meta-analysis can serve as an important basis for any risk assessment of lithium-ion batteries. KW - Lithium-ion battery KW - Thermal runaway KW - Cathode active material KW - Heat release KW - Smoke gas emission PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568071 DO - https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106579 SN - 2352-152X VL - 60 SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-56807 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. A1 - Giehl, A. A1 - Schönlein, A. A1 - Feil, F. T1 - Normenvorschlag zur Bewitterung transparenter oder transluzenter Kunststoffe N2 - Aufgrund des tieferen Eindringens der solaren Strahlung treten bei transparenten und bei transluzenten (durchscheinenden) Kunststoffen veränderte Bedingungen gegenüber opaken Proben auf. Dies kann zu speziellen Effekten und damit zu einem abweichenden Bewitterungsverhalten führen. Auch aus Mangel an geeigneten Normen werden diese Effekte häufig vernachlässigt. Deshalb initiiert der DIN-FNK auf ISO-Ebene ein entsprechendes Dokument. Die Norm ist in der Form eines Technical Reports geplant. In einem ersten Teil sollen die Besonderheiten transparenter oder transluzenter Kunststoffe erläutert werden, um den Nutzer für mögliche Probleme zu sensibilisieren. Im zweiten Teil werden Empfehlungen für Bestrahlung oder Bewitterung herausgearbeitet. In einem dritten Teil geht es dann um Besonderheiten bei der Messung von Eigenschaftsänderungen transparenter bzw. transluzenter Kunststoffe. In informativen Anhängen sollen verschiedene Beispiele die Thematik illustrieren. T2 - 51. Jahrestagung der GUS CY - Stutensee-Blankenloch, Germany DA - 29.03.2023 KW - Bewitterung KW - Polymer 3R KW - Bestrahlung KW - UV PY - 2023 SN - 978-3-9818507-8-9 SP - 39 EP - 46 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - Pfinztal (Berghausen) AN - OPUS4-57271 LA - deu 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 VL - 35 IS - 10 SP - 729 EP - 735 PB - Wiley CY - New York, NY AN - OPUS4-55014 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -