TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja T1 - Digitale Umweltsimulation am Beispiel der Photooxidation von Polymeren T2 - Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten. Handbuch der 52. Jahrestagung der GUS 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 - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker 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 - 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 JF - International Journal of Hydrogen Energy 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 VL - 63 SP - 207 EP - 216 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-59741 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 T2 - Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten. Handbuch der 51. Jahrestagung der GUS 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 - 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 JF - Journal of energy storage 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 - 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 JF - Packaging Technology and Science 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 - JOUR A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Exposure response function for a quantitative prediction of weathering caused aging of polyethylene JF - Materials Testing N2 - The exposure response function of the carbonyl formation over the bulk has been determined for a high-density polyethylene of a thickness of 200 μm, which was used as a weathering reference material according to ISO TR 19032. To this end, spectral sensitivity was studied by local measurement of the effect of spectrally dispersed irradiation. Both the exposure device and the methodology of determination are described. The temperature dependency of photooxidation was determined by UV exposure at various temperatures between 23 and 80 °C. Deviations from linearity and thus reciprocity below 40 °C are discussed and assumed to be related to diffusion limitations. An Arrhenius approach –based on data of linear carbonyl formation – has been incorporated into the exposure response function. Using this exposure response function, aging in terms of the distribution of a quantitative property change over a plastic component can be predicted for a specific outdoor location with real chronologic weather data as input for the exposure. Thus, artificial and natural weathering can be linked and compared. The established exposure response function has been validated by outdoor exposure results from the literature. If an estimated diffusion limitation is taken into consideration, calculations and published data are in good agreement. KW - Irradiation KW - Weathering KW - Spectral sensitivity KW - Temperature dependency KW - Spectral irradiation PY - 2019 DO - https://doi.org/10.3139/120.111348 SN - 0025-5300 VL - 61 IS - 6 SP - 517 EP - 526 PB - Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG AN - OPUS4-48295 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wosniok, Aleksander A1 - Skoczowsky, Danilo A1 - Schukar, Marcus A1 - Pötzsch, Sina A1 - Pötschke, Samuel A1 - Krüger, Simone T1 - Fiber optic sensors for high-temperature measurements on composite tanks in fire JF - Journal of Civil Structural Health Monitoring N2 - For the purpose of increasing payload and reduce freight cost, lightweight composite tank containers used for Transportation have been progressively developed during the last years. Compared to conventionally produced cylindrical steel tanks, the fiber-reinforced solutions allow greater flexibility in the tank design. Despite a number of further material-related benefits of fiber-reinforced composites as non-conductive and non-magnetic behavior as well as corrosion resistance and high strength, the optimization of their thermal degradation properties during combustion is still a challenge. To improve the fire performance of lightweight composite containers, special intumescent fire protection coatings can be applied onto the outside tank surface. This paper presents fire tests on glass-fiber-reinforced plastic transport tanks with complex geometries sheltered with different surface-applied fire protection systems. To evaluate the fire resistance of the tank structures, a fiber optic monitoring system was developed. This system is based on distributed temperature measurements using high-Resolution optical backscatter reflectometry and pointwise reference measurements using fiber Bragg gratings. Thereby, all the fiber optic sensors were directly integrated in the composite layer structure of the tanks. The focus of the presented work is on the demonstration of capability of fiber optic monitoring system in such high-temperature application. Moreover, the fiber optic measurements provide new insights into the efficiency of intumescent coating applied for fire protection of fiber-reinforced plastic transport tanks. KW - Fire resistance KW - Composite material KW - Glass-fiber-reinforced plastic transport tank KW - Distributed fiber optic sensing KW - Optical backscatter reflectometry KW - Fiber optic sensor PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-481972 DO - https://doi.org/10.1007/s13349-019-00338-7 SN - 2190-5452 SN - 2190-5479 SP - 1 EP - 8 PB - Springer Nature AN - OPUS4-48197 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Discussion on Weathering Reference Materials T2 - Natural an Artificial Ageing of Polymers N2 - Weathering reference materials (WRMs) are used to characterize the harshness of an exposure, aiming on either reproducibility of a specific exposure or on the comparability between various kinds of natural or artificial weathering exposure. The materials that are used as weathering reference materials differ in their sensitivities (as well as in interactions and interferences of the latter), conditioned by the different processes which lead to the respective property change. It is also essential to take into account the necessary measurement equipment for the respective property change, in order to allow timely intervention. What are the key issues on choosing a weathering reference material? What can be learned from the weathering reference materials, investigated so far? Possibilities and limitations are discussed on the basis of existing weathering reference materials. Conclusions are drawn, for establishing new weathering reference materials. T2 - 9th European Weathering Symposium CY - Basel, Switzerland DA - 18.09.2019 KW - Temperature dependency KW - Weathering KW - Irradiation KW - Spectral sensitivity PY - 2019 SN - 978-3-9818507-5-8 SP - 283 EP - 292 PB - Thomas Würtz Grafik-Design CY - Karlsruhe, Germany AN - OPUS4-49150 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trubiroha, P. A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker T1 - 40 Years of Global-UV-Test weathering device: with fluorescent UV lamps and a precise microclimatical control into the future T2 - Natural an Artificial Ageing of Polymers N2 - On the basis of a lot of investigation on the spectral sensitivity of photo degradation of plastics and on the underestimated influence of temperature and relative humidity on degradation processes a new type of weathering device was presented at the end of the seventies: It was a combination of a radiation source with fluorescent UV lamps and a precise climatic cabinet. The radiation emission from a combination of four different types of fluorescent UV lamps was superimposed on the specimen surfaces in the climatic cabinet to match the UV part of solar radiation as closely as possible. Air temperature was controlled to within ± 1 °C, and relative humidity to within ± 5 %RH. As the lamps’ emission is focussed on the UV range almost no radiation heating of the sample occurs. Therefore, the temperature of the sample, which is the quantity of consideration for the degradation, is nearly identical with the chamber’s air temperature, which is the quantity to be controlled. Also, therefore, high humidity can be obtained on the sample surface. The limitation of the emission to the UV range is sufficient for the study of the polymer matrix. This type of weathering device offers an exactness of microclimatic control of the sample’s surface, which should be a standard for weathering devices. Even now it is the only weathering device which generates pure relative humidity (without aerosol). T2 - 9th European Weathering Symposium CY - Basel, Switzerland DA - 18.09.2019 KW - Weathering KW - Irradiation PY - 2019 SN - 978-3-9818507-5-8 SP - 37 EP - 47 PB - Thomas Würtz Grafik-Design CY - Karlsruhe, Germany AN - OPUS4-49151 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja A1 - Trubiroha, P. T1 - Application of a newly proposed sensor for effective UV-irradiance for the monitoring of both natural and artificial weathering conditions T2 - Natural and Artificial Ageing of Polymers N2 - To improve on the classic radiometric sensor with radiometric measurement [ ] here a new UV-sensor characteristic for effective UV is proposed that no longer applies equal weighting of spectral irradiation into the UV irradiance value but rather aims at approaching a weighting according to a typical spectral sensitivity curve of polymers. This curve resembles the erythema curve of the skin which is the basis of the UV-index. For the use of the sensor it would be desirable to keep it in the artificial weathering device for the complete weathering test (including rain phases) while the same sensor should also be applicable for the monitoring of outdoor weathering exposures. A first application of this kind of weighted measurement and a comparison with radiometric measurements accompanied with polymer ageing results will be presented together with conclusions for a future effective UV irradiance sensor. T2 - 9th European Weathering Symposium CY - Basel, Switzerland DA - 18.09.2019 KW - UV-irradiance PY - 2019 SN - 978-3-9818507-5-8 VL - 19 SP - 293 EP - 306 AN - OPUS4-49154 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Messung der effektiven UV-Bestrahlung bei der Bewitterung von Polymeren N2 - Bei der Bestrahlung und Bewitterung von polymeren Werkstoffen wird die Degradation durch eine Absorption von Strahlung initiiert und meistens durch weitere Klimagrößen, wie z.B. Wärme, Feuchte und atmosphärische Gase beeinflusst. Die Messung einer effektiven Bestrahlungsstärke und ihre zeitliche Integration sind deshalb von großer Bedeutung. Photochemische Prozesse werden beim Sehen oder allgemeiner bei Farbstoffen schon durch sichtbare (VIS) Strahlung, dagegen bei der Erythembildung der Haut und der Photodegradation von Polymeren erst durch die energiereicheren Photonen der ultravioletten (UV) Strahlung initiiert. Die spektrale Empfindlichkeit des Auges und die Erythembildung sind im VIS- bzw. UV-Bereich sehr stark wellenlängenabhängig, was durch die Angabe der mit der spektralen Hellempfindlichkeit V() des Auges bewerteten VIS-Strahlung in Lux (lx) bzw. die mit der Erythem-Wirkfunktion bewertete UV Strahlung als dimensionsloser UV-Index berücksichtigt wird. Spektrale Empfindlichkeiten. Die Photodegradation von Polymeren ist im UV-Bereich ebenfalls stark wellenlängenab-hängig, was bisher nicht berücksichtigt wurde. Seit Mitte der 70er Jahre, als die lx- bzw lxh- Messung bei der Strahlungsbeanspruchung langsam durch die Ermittlung der radiometrischen UV-Bestrahlungsstärke bzw. der UV-Bestrahlung im gesamten UV-Bereich abgelöst wurde, gab es hier bei der Bewitterungsprüfung keine weiteren Fortschritte auf dem Gebiet der Charakterisierung der Strahlungsbeanspruchung im UV-Bereich. Seit Jahren liegen zahlreiche Ergebnisse über die spektrale Empfindlichkeit von Photo-degradationsprozessen vor, die zeigen, dass die spektrale Empfindlichkeit im Bereich der Globalstrahlung bei ca. 300 nm, am größten ist und im langwelligen UV-Bereich bei ca. 400 nm gegen Null geht. Die Messungen der radiometrischen Größen UV-Gesamt-bestrahlungsstärke und UV-Gesamtbestrahlung erfasst deshalb über weite Wellen-längenbereiche Strahlungsanteile, die für die Photodegradation bedeutungslos sind und mittelt über potenziell bedeutsame Änderungen im kurzwelligen UV-Bereich hinweg. Es wird das Konzept eines neuen UV-Radiometers vorgestellt, dessen spektrale Empfindlichkeit einer mittleren spektralen Empfindlichkeit der Photodegradation von Polymeren entspricht. Die effektive UV-Bestrahlungsstärke und UV-Bestrahlung kann dadurch wesentlich genauer erfasst werden. T2 - 48. Jahrestagung der GUS 2019 CY - Stutensee, Germany DA - 27.03.2019 KW - UV-Bestrahlungsstärke PY - 2019 AN - OPUS4-49712 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Trubiroha, P. T1 - Discussion on Weathering Reference Materials N2 - Weathering reference materials are used to characterize the harshness of an exposure, aiming on either reproducibility of a specific exposure or on the comparability between various kinds of weathering exposure. The materials that are used as weathering reference materials differ in their sensitivities (as well as in interactions and interferences of the latter), conditioned by the different processes which lead to the respective property change. It is also essential to take into account the necessary measurement equipment for the respective property change, in order to allow timely intervention. What are the key issues on choosing a weathering reference material? What can be learned from the weathering reference materials, investigated so far? Possibilities and limitations are discussed on the basis of existing weathering reference materials. Conclusions are drawn, for establishing new weathering reference materials. T2 - 9th European Weathering Symposium CY - Basel, Switzerland DA - 18.09.2019 KW - Plastic KW - Ageing KW - Fragmentation KW - Environment KW - Digital twin PY - 2019 AN - OPUS4-49713 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja A1 - Trubiroha, P. ED - Ziegahn, K.-F. T1 - Messung der effektiven UV-Bestrahlung bei der Bewitterung von Polymeren T2 - Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten N2 - Bei der Bestrahlung und Bewitterung von polymeren Werkstoffen wird die Degradation durch eine Absorption von Strahlung initiiert und meistens durch weitere Klimagrößen, wie z.B. Wärme, Feuchte und atmosphärische Gase beeinflusst. Die Messung einer effektiven Bestrahlungsstärke und ihre zeitliche Integration sind deshalb von großer Bedeutung und zwar sowohl für die Kontrolle der Funktion des Bewitterungs- oder Bestrahlungsgerätes als auch als zusätzliche Angabe der wirkenden Beanspruchung. Photochemische Prozesse werden beim Sehen oder allgemeiner bei Farbstoffen schon durch sichtbare (VIS) Strahlung, dagegen bei der Erythembildung der Haut und der Photodegradation von Polymeren erst durch die energiereicheren Photonen der ultravioletten (UV) Strahlung initiiert. Die spektrale Empfindlichkeit des Auges und die Erythembildung sind im VIS- bzw. UV-Bereich sehr stark wellenlängenabhängig, was durch die Angabe der mit der spektralen Hellempfindlichkeit V(λ) des Auges bewerteten VIS-Strahlung in Lux (lx) bzw. die mit der Erythem-Wirkfunktion Serythem bewertete UV Strahlung als dimensionsloser UV-Index berücksichtigt wird. Spektrale Empfindlichkeiten. Die Photodegradation von Polymeren ist im UV-Bereich ebenfalls stark wellenlängenabhängig, was bisher bei der radiometrischen UV-Messung nicht berücksichtigt wurde. Seit Mitte der 70er Jahre, als die lx- bzw lxh- Messung bei der Strahlungsbeanspruchung langsam durch die Ermittlung der radiometrischen UV-Bestrahlungsstärke bzw. der UV-Bestrahlung im gesamten UV-Bereich abgelöst wurde, gab es hier bei der Bewitterungsprüfung keine weiteren Fortschritte auf dem Gebiet der Charakterisierung der Strahlungsbeanspruchung im UV-Bereich. Seit Jahren liegen zahlreiche Ergebnisse über die spektrale Empfindlichkeit von Photo-degradationsprozessen vor, die zeigen, dass die spektrale Empfindlichkeit im Bereich der Globalstrahlung an der kurzwelligen Grenze bei ca. 300 nm, am größten ist und im langwelligen UV-Bereich bei ca. 400 nm gegen Null geht. Die Messungen der radiometrischen Größen UV-Gesamtbestrahlungsstärke und UV-Gesamtbestrahlung erfasst deshalb über weite Wellenlängenbereiche Strahlungsanteile, die für die Photodegradation bedeutungslos sind und mittelt über potenziell bedeutsame Änderungen im kurzwelligen UV-Bereich hinweg. Es wird das Konzept eines neuen UV-Radiometers vorgestellt, dessen spektrale Empfindlichkeit einer mittleren spektralen Empfindlichkeit der Photodegradation von Polymeren entspricht. Die effektive UV-Bestrahlungsstärke und UV-Bestrahlung kann dadurch wesentlich genauer erfasst werden. T2 - 48. Jahrestagung der GUS 2019 CY - Stutensee, Germany DA - 27.03.2019 KW - UV-Bestrahlungsstärke PY - 2019 SN - 978-3-9818507-3-4 SP - 89 EP - 100 AN - OPUS4-47896 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin A1 - Askar, Enis A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Krüger, Simone A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Rudolph, Miachael A1 - Schoppa, André A1 - Storm, Sven-Uwe A1 - Szczepaniak, Mariusz ED - Aga, Diana ED - Daugulis, Andrew ED - Li Puma, Gianluca ED - Lyberatos, Gerasimos ED - Tay, Joo Hwa ED - Lima, Éder Claudio T1 - Hazards from failure of CNG automotive cylinders in fire JF - Journal of Hazardous Materials N2 - Compressed natural gas (CNG) is a widely used automotive fuel in a variety of countries. In case of a vehicle fire where the safety device also malfunctions, a failure of the CNG automotive cylinder could occur. Such a cylinder failure is associated with severe hazards for the surrounding environment. Firstly, a comprehensive analysis is given below, summarizing various accidents involving CNG automotive cylinders and their consequences. In an extensive experimental program, 21 CNG automotive cylinders with no safety device were tested. Of the 21, burst tests were carried out on 5 Type III and 5 Type IV cylinders. Furthermore, fire tests with 8 Type III and 3 Type IV cylinders were conducted. Apart from cylinder pressure, inner temperature and cylinder mantle temperature, the periphery consequences, such as nearfield blast pressure and fragmentation are documented. The maximum measured overpressure due to a Type III cylinder failure was p = 0.41 bar. Each traceable fragment was georeferenced. All-in-all, fragment throw distances of d > 300 m could be observed. As one key result, it can be stated that the tested Type IV CNG cylinders showed less critical failure behavior then the Type III cylinders under fire impingement. KW - CNG KW - Composite cylinder KW - Gas cylinder KW - Tank failure KW - Fragments PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.12.026 SN - 0304-3894 SN - 1873-3336 VL - 367 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier CY - New York City, New York, USA AN - OPUS4-47135 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja A1 - Schulz, Ulrich A1 - Trubiroha, Peter T1 - „Test Tailoring“ eines künstlichen Bewitterungstests am Beispiel der Entwicklung des „Acid Dew and Fog“ Testes T2 - 47. Jahrestagung der GUS 2018 N2 - Häufig ist es wünschenswert, für neue Materialien oder Anwendungen künstliche Bewitterungsverfahren zu benutzen, die auf die spezifischen Anforderungen besser zugeschnitten sind, als es bei bestehenden standardisierten Verfahren der Fall ist. Nachdem man die spezifischen Parameter der Beanspruchung unter Anwendungsbedingungen und die spezifische Empfindlichkeit des Materials erfasst hat, beginnt ein Prozess, der als „Test Tailoring“ häufig abstrakt verwendet, auf den aber nur selten näher eingegangen wird. Genau dieser Prozess soll hier am Beispiel der Entwicklung eines künstlichen Bewitterungstests unter saurer Beaufschlagung, dem in der BAM entwickelten Acid Dew and Fog Test, beispielhaft erläutert werden. T2 - 47. Jahrestagung der GUS 2018, Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten CY - Pfinztal (Berghausen), Germany DA - 21.03.2018 KW - Test Tailoring KW - Bewitterung KW - Acid Dew and Fog KW - Umweltsimulation PY - 2018 VL - 47 SP - Vortrag V4, 45 EP - 54 PB - Gesellschaft für Umweltsimulation e.V. CY - Pfinztal AN - OPUS4-45412 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pötzsch, Sina A1 - Krüger, Simone A1 - Sklorz, Christian A1 - Borch, Jörg A1 - Hilse, Thilo A1 - Otremba, Frank T1 - The fire resistance of lightweight composite tanks depending on fire protection systems JF - Fire Safety Journal N2 - To save weight and resources lightweight tanks with complex geometries made of glass-fibre reinforced plastics (GFRP) are a promising innovation for the transportation of dangerous goods. To realise the use of polymer tanks for such applications, their fire safety must be guaranteed. This paper presents solutions to protect fibre-reinforced plastic tanks from fire. The fire resistance of six GFRP tanks with different fire protection systems was tested in an outdoor full-scale fire test facility according to the regulation stipulated in the ADR (European agreement concerning the national carriage of dangerous goods by road). All tanks feature a complex geometry and a holding capacity of 1100 litres. The fire protection systems are composed of specialised resins as well as two intumescent coatings. All systems had a protective impact. The best results were achieved by the epoxy based intumescent coating, which was able to prolong the time needed to reach 150 °C inside the tank by 20 min. The emergence of a temperature holding point inside the tank due to condensation effects was observed at temperatures around 100 °C. KW - Fire safety composite tanks PY - 2018 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379711218301644 DO - https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2018.08.007 SN - 0379-7112 SN - 1873-7226 VL - 100 SP - 118 EP - 127 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-45697 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Geburtig, Anja A1 - Schulz, Ulrich A1 - Trubiroha, Peter T1 - „Test Tailoring“ eines künstlichen Bewitterungstests am Beispiel der Entwicklung des „Acid Dew and Fog“ Testes N2 - Häufig ist es wünschenswert, für neue Materialien oder Anwendungen künstliche Bewitterungsverfahren zu benutzen, die auf die spezifischen Anforderungen besser zugeschnitten sind, als es bei bestehenden standardisierten Verfahren der Fall ist. Nachdem man die spezifischen Parameter der Beanspruchung unter Anwendungsbedingungen und die spezifische Empfindlichkeit des Materials erfasst hat, beginnt ein Prozess, der als „Test Tailoring“ häufig abstrakt verwendet, auf den aber nur selten näher eingegangen wird. Genau dieser Prozess soll hier am Beispiel der Entwicklung eines künstlichen Bewitterungstests unter saurer Beaufschlagung, dem in der BAM entwickelten Acid Dew and Fog Test, beispielhaft erläutert werden. T2 - 47. Jahrestagung der Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS) 2018 CY - Pfinztal (Berghausen), Germany DA - 21.03.2018 KW - Test Tailoring KW - Bewitterung KW - Acid Dew and Fog KW - Umweltsimulation PY - 2018 AN - OPUS4-46542 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Geburtig, Anja A1 - Wachtendorf, Volker A1 - Schmidt, Anita A1 - Goedecke, Thomas T1 - Combined impact of UV radiation and nitric acid on HDPE containers during outdoor exposure T1 - Kombinierte Einwirkung von UV-Strahlung und Salpetersäure auf HDPE-Behälter bei der Freibewitterung JF - Materials Testing N2 - Unpigmented HDPE jerrycans filled with nitric acid (55%) and water respectively had been exposed to outdoor conditions for one Berlin summer season. As both liquids underwent equal temperature progression, exposure effects of UV radiation and nitric acid as well as of their combination can be separated and compared. On the basis of various property changes after these exposures, synergistic action is evaluated and compared to a damaged Intermediate Bulk Container (IBC) from a transport accident. It is found that carbonyl formation goes along with lightness increase in color measurement due to microcracking and with a worsening in mechanical behavior, all of them showing synergistic effects of UV and nitric acid exposure. In contrast, embedding nitrogen compounds goes along with yellowing of the material but cannot be correlated to oxidation. The reason for intensified damaging is the decomposition of the 55-percent nitric acid and formation of nitrogen oxides even at ambient temperatures, caused by UV radiation. Thus, damaging effects become similar to those caused by fuming nitric acid exposure at temperatures above 60 °C, with the result of strong oxidative degradation of the polyethylene. In contrast, exclusive exposure to the 55-percent nitric acid at 40 °C does not cause any failure. It can therefore be assumed that also the damaged IBC had been exposed to both UV radiation and nitric acid, probably outdoors. KW - Polyethylene KW - Nitric acid KW - UV radiation KW - Outdoor weathering KW - Resistance PY - 2018 DO - https://doi.org/10.3139/120.111148 SN - 0025-5300 VL - 60 IS - 3 SP - 257 EP - 264 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-44567 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin A1 - Askar, Enis A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Krüger, Simone A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Rudolph, Michael A1 - Schoppa, André A1 - Storm, Sven-Uwe A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Experimental investigation of consequences of LPG vehicle tank failure under fire conditions JF - Journal of Loss Prevention in the Process Industries N2 - In case of a vehicle fire, an installed LPG (liquefied petroleum gas) tank with a malfunctioning safety device poses severe hazards. To investigate the consequences in case of tank failure, we conducted 16 tests with toroidal shaped LPG vehicle tanks. Three tanks were used for a Hydraulic Burst Test under standard conditions. Another three tanks were equipped with a statutory safety device and were subjected to a gasoline pool fire. The safety device prevented tank failure, as intended. To generate a statistically valid dataset on tank failure, ten tanks without safety devices were exposed to a gasoline pool fire. Five tanks were filled to a level of 20 %; the re-maining five were filled to a level of 100 %. In order to gain information on the heating process, three tem-perature readings at the tank surface, and three nearby flame temperatures were recorded. At distances of l = (7; 9; 11) m to the tank, the overpressure of the shock wave induced by the tank failure and the unsteady tem-peratures were measured. All ten tanks failed within a time of t < 5 min in a BLEVE (boiling liquid expanding vapor explosion). Seven of these resulted directly in a catastrophic failure. The other three resulted in partial failure followed by catastrophic failure. A near field overpressure at a distance of l = 7 m of up to p = 0.27 bar was measured. All ten tests showed massive fragmentation of the tank mantle. In total, 50 fragments were found. These 50 fragments make-up 88.6 % of the original tank mass. Each fragment was georeferenced and weighed. Fragment throwing distances of l > 250 m occurred. For the tanks with a fill level of 20 %, the average number of fragments was twice as high as it was for the tanks that were filled completely. KW - Blast wave KW - BLEVE KW - Consequences KW - Explosion KW - LPG PY - 2018 UR - https://authors.elsevier.com/a/1XnFv_Ld32ewKu DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2018.09.006 SN - 0950-4230 VL - 56 SP - 278 EP - 288 PB - Elsevier CY - Kidlington - Oxford AN - OPUS4-46238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -