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Ziel dieser Untersuchungen war die Bewertung der Beständigkeit häufig eingesetzter Dichtungswerkstoffe, wie FKM, FVMQ, VMQ, EPDM, CR, CSM, IIR, PA, NBR und PUR in Kraftstoffen und Heizöl mit und ohne biogene Zusätze bei 20 °C, 40 °C und 70 °C. E10, E85, Dieselkraftstoff mit max. 5 % Biodiesel, ungealtertes und 2 Jahre gealtertes B10 (Heizöl mit 10 % Biodiesel), reiner Dieselkraftstoff, Heizöl und Kraftstoff Super plus zählten zu den Testsubstanzen. Masse, Zugfestigkeit und Bruchdehnung wurden von den Prüfkörpern vor und nach der 84-tägigen Auslagerung in den Kraftstoffen und Heizöl bestimmt. Die visuelle Begutachtung einiger Elastomerprüfkörper zeigte eindeutig die hohe Quellung bis zur partiellen Auflösung. Die Shore-Härte A und D (für PA) der Prüfkörper wurden vor und nach der 42-tägigen Auslagerung in den Kraftstoffen bestimmt. In den internationalen Normen wird zur Bewertung der Beständigkeit von Elastomeren kein Grenzwert der Reduzierung der Zugeigenschaften und der Shore-Härte definiert. Deshalb wurde für die Beständigkeitsbewertung ein Grenzwert von 15 % festgelegt. Zusammenfassend kann die Aussage getroffen werden, dass die Beständigkeit der Fluorpolymere FKM und FVMQ in den Kraftstoffen und Heizöl mit und ohne biogene Zusätze die beste ist.
Die BAM-Liste - Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter – mit den Beständigkeitsbewertungen metallischer und polymerer Werkstoffe ist Grundlage für die stoffbezogenen Baumusterzulassungen für Tankcontainer und ortsbewegliche Tanks zur Beförderung gefährlicher Güter durch die BAM seit der Herausgabe der 1. Auflage 1989. Diese Beständigkeitsbewertungen werden nicht nur bundesweit, sondern weltweit als Erkenntnisquelle genutzt. Für die Zulassung von Kesselwagen und Tankfahrzeugen werden diese Daten auch herangezogen. Die Werkstoffbeständigkeitsdaten und der damit verbundene Informationsservice der BAM haben mit Sicherheit dazu beigetragen, Leckagen von Tanks aufgrund des Einsatzes von Tanks/Kesselwagen aus einem gegenüber dem Füllgut unbeständigem Tankwerkstoff oder Dichtungswerkstoff zu vermeiden.
The objective of this research was to determine the resistance of frequently used sealing materials such as FKM, FVMQ, VMQ, EPDM, CR, CSM, IIR, PA, NBR and PUR in fuels and heating oil with and without admixtures of biogenic sources such as E10, diesel fuel with 5 % biodiesel, non-aged and 2 year aged B10 (heating oil with 10 % biodiesel), pure diesel, standard heating oil and premium grade fuel Super plus at 20 °C, 40 °C and 70 °C.
Mass, tensile strength and breaking elongation of the test specimens were determined before and after the exposure for 84 days in the fuels. The visual examination of some elastomer test specimens clearly showed the great volume increase until break or partial dissolution. Shore hardness A and D (for PA) were determined before and after exposure of the test specimens in the biofuels for 42 days.
There is not determined a threshold for the reduction in tensile properties and Shore hardness in the international standards. Therefore a threshold of 15 % was determined for the evaluation of the compatibility.
In summary, it can be therefore stated that the chemical resistance of the fluoropolymers FKM and FVMQ in fuels and biofuels is the best one.
The chemical industry has expressed great interest in using polyethylene terephthalate (PET) as material for packagings for the transport of dangerous goods. Due to the high strength and stiffness of PET, the wall thickness and weight of packagings can be reduced. This is a relevant cost factor. PET is a semi-crystalline thermoplast which is produced by polycondensation of terephthalic acid and ethylene glycol.
According to the European dangerous goods regulations RID and ADR, samples of PET design types of packagings for dangerous goods must be pre-stored with the original filling good for six months at 23°C, before the design type tests can be carried out. For packagings made of polyethylene (PE) tests to prove the stress cracking resistance by using laboratory methods are possible to reduce time and costs. Therefore, standard liquids, simulating the different types of damaging effects on PE are defined in RID and ADR. However, there is no information and research available about the damaging mechanisms on PET in comparison to PE, especially regarding to stress cracking resistance and test methods.
The aim of this work is to compare the stress cracking resistance of PE and PET with the Full Notch Creep Test (FNCT), which was developed by chemical industry and is described in the standards EN ISO 16101 and EN 15507. It was investigated whether testing specimens made of PE and PET with a full coplanar notch around the middle of the specimens show weakening after the impact of a tensile force in a wetting solution (Lutensol® FSA 10) at 50°C in a test device on the basis of the FNCT.
The test results confirmed the suitability of the method for eight PE grades. Unfortunately, this method couldn’t be used for PET because the specimens broke during notching. In addition the molding of the sheets and the following temper process for twelve hours are very time-consuming, and the specimens broke during notching due to the high brittleness of PET.
Another possibility to provide evidence of stress cracking resistance of PE packagings is laid down in BAM’s Dangerous Goods Rule BAM-GGR 015. This test was carried out with PE and PET bottles to compare both materials. Therefore 1l test bottles were filled with a 5% wetting solution and mounted with a clamping tool for 28 days at 40°C. Tensile test specimens were cut out afterwards from the middle of the bottles in the deformed areas. Tensile strength and breaking elongation of PE specimens were determined in comparison to the PET specimens. The tensile properties of the PET specimens couldn’t be determined due to the strength and the stiffness of the material.
In conclusion the only way to provide information about the stress cracking resistance of PET was to perform stacking tests. 1l bottles made of PE and PET were filled with a 5% wetting solution and stored with a stacking load for 28 days at 40°C according to EN ISO 16495. Design types of PE and PET both passed the stacking tests.
Seitens der Industrie besteht großes Interesse, Polyethylenterephthalat (PET) als Werkstoff für Verpackungen zum Transport von Gefahrgütern einzusetzen, da aufgrund der hohen Festigkeit und Steifigkeit von PET die Wanddicken und somit die Kosten der Verpackungen reduziert werden können. Die Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit von Polyethylenformstoffen als Werkstoffe von Verpackungen erfolgt mit Labormethoden unter Verwendung einer Standardflüssigkeit als Prüfmedium für die Spannungsrisse auslösende Wirkung auf Polyethylen (PE), wodurch Zeit und Kosten der Prüfungen reduziert werden.
Ziel dieser Arbeit war es, eine Laborprüfmethode zum Vergleich der Spannungsrissbeständigkeit von PE und PET auf ihre Anwendbarkeit zu prüfen, wie z.B. den Full Notch Creep Test (FNCT). Es wurde untersucht, ob die Prüfkörper aus PE und PET mit umlaufender Kerbe in dieser durch die chemische Industrie entwickelten und von der BAM konzipierten Apparatur auf der Basis des FNCT zu messbaren Ergebnissen unter Einfluss eines Ölsäureamidethoxylates als Netzmittel bei 50 °C führen.
Die Testergebnisse bestätigten die Eignung des Prüfverfahrens für die acht eingesetzten Formstoffe aus PE. Dieses Prüfverfahren konnte nicht für PET angewandt werden, da die Prüfkörper aufgrund der hohen Festigkeit und Steifigkeit des PET beim Kerbvorgang zerbrachen. Die gleiche Aussage konnte für den Nachweis der der Spannungsrissbeständigkeit von Verpackungen, der in der BAM Gefahrgutregel BAM-GGR 015 beschrieben wird, getroffen werden. Die einzige Möglichkeit zum Nachweis der Spannungsrissbeständigkeit von PET besteht in der Durchführung von Stapeldruckprüfungen.
Zusammenfassend wird aufgrund der Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen die Aussage getroffen, dass die Fluorpolymere FKM und FVMQ die beständigsten Dichtungswerkstoffe in Biokraftstoffen und Heizöl B10 im Temperaturbereich bis 70 °C sind. In E10 und E85 kann keiner der Dichtungswerkstoffe bei 70 °C als beständig bewertet werden. Diese Erkenntnisse können vielen Wirtschaftszweigen ein Innovationspotential bieten und ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern.
Materials compatibility is a major concern whenever the fuel composition is changed in a fuel system. The question arises of whether sealing materials are resistant to fuels with bioethanol and biodiesel (rapeseed oil fatty acid methyl ester).
The objective of this research was to determine the resistance of frequently used sealing materials such as FKM (fluorocarbon rubber), FVMQ (methyl-fluoro-silicone rubber), VMQ (methyl-vinyl-silicone rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene rubber), CR (chloroprene rubber), CSM (chlorosulfonated polyethylene), IIR (butyl rubber), PA (polyamides), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) and PUR (polyester urethane rubber) in aged fuels and heating oil with admixtures of biogenic substances such as biodiesel and B10 (heating oil with 10% biodiesel).
The mass, tensile strength and breaking elongation of the test specimens were determined before and after exposure for 84 days in non-aged, one-year, two-year, three-year and four-year aged biodiesel and B10 according to DIN 53504 – “Testing of rubber - determination of tensile strength at break, tensile stress at yield, elongation at break and stress values in a tensile test”.
The visual examination of some elastomer test specimens clearly showed the great volume increase until breaking or partial dissolution. The Shore hardnesses A and D (for PA) were determined before and after exposure of the test specimens in the biofuels for 42 days according to DIN 53505 – “Testing of rubber – Shore A and Shore D hardness test”.
A threshold for the reduction in tensile properties and Shore hardness is not set in the international standards. Therefore, a threshold of 15 % was set for the evaluation of the compatibility.
Biodiesel fuels are easily oxidized and contain acids and water. The age of the biodiesel was not relevant for the sealing materials CR, CSM, EPDM, IIR and NBR, which were generally not resistant to biodiesel. FKM and PA showed high compatibility in non-aged, one-year, two-year, three-year and four- year aged biodiesel, which was attributed to the absence of polarity. The decrease in tensile properties and Shore hardness increased with the age and the temperature of the biodiesel, but the measured values were still lower than the defined threshold.
FKM and FVMQ absorbed much less non-aged and aged B10 and swelled less. CR, CSM, EPDM, IIR, NBR and VMQ were not resistant to B10 at all at 20°C, 40°C and 70°C as the decrease in the tensile properties was significantly over 50%.
FVMQ and PA could be evaluated as resistant in non-aged and aged B10 at 20°C and 40°C, whereas FKM was resistant up to 70°C despite the age of the B10. The damaging impact of B10 increased with the age and the temperature.
Das Gefährdungspotential von Rohrleitungen hängt primär von den Eigenschaften des durchfließenden Stoffes, den Betriebsbedingungen und den äußeren Beanspruchungen ab. Zu den Hauptschadensursachen an Rohrleitungen zählen Korrosion, Druckstöße und Kavitationsschläge, Zeitstandbeanspruchung, struktur- und fluidmechanische Schwingungen, Fremdberührungen, elektrische Fremdbeeinflussung und geologische Besonderheiten im Bereich des Rohrleitungsverlaufes.
Impact of biocomponents in the fuel and heating oil on the compatibility of sealing materials
(2016)
The objective of this research was to determine the resistance of frequently used sealing materials such as FKM, FVMQ, VMQ, EPDM, CR, CSM, IIR, PA, NBR and PUR in fuels and heating oil with and without admixtures of biogenic sources such as E10, diesel fuel with 5 % biodiesel, non-aged and 2 year aged B10 (heating oil with 10 % biodiesel), pure diesel, standard heating oil and premium grade fuel Super plus at 20 °C, 40 °C and 70 °C.
Mass, tensile strength and breaking elongation of the test specimens were determined before and after the exposure for 84 days in the fuels. The visual examination of some elastomer test specimens clearly showed the great volume increase until break or partial dissolution. Shore hardness A and D (for PA) were determined before and after exposure of the test specimens in the biofuels for 42 days.
There is not determined a threshold for the reduction in tensile properties and Shore hardness in the international standards. Therefore a threshold of 15 % was determined for the evaluation of the compatibility.
In summary, it can be therefore stated that the chemical resistance of the fluoropolymers FKM and FVMQ in fuels and biofuels is the best one.
Impact of biocomponents in the fuel and heating oil on the compatibility of sealing materials
(2016)
The objective of this research was to determine the resistance of frequently used sealing materials such as FKM, FVMQ, VMQ, EPDM, CR, CSM, IIR, PA, NBR and PUR in fuels and heating oil with and without admixtures of biogenic sources such as E10, diesel fuel with 5 % biodiesel, non-aged and 2 year aged B10 (heating oil with 10 % biodiesel), pure diesel, standard heating oil and premium grade fuel Super plus at 20 °C, 40 °C and 70 °C.
Mass, tensile strength and breaking elongation of the test specimens were determined before and after the exposure for 84 days in the fuels. The visual examination of some elastomer test specimens clearly showed the great volume increase until break or partial dissolution. Shore hardness A and D (for PA) were determined before and after exposure of the test specimens in the biofuels for 42 days.
There is not determined a threshold for the reduction in tensile properties and Shore hardness in the international standards. Therefore a threshold of 15 % was determined for the evaluation of the compatibility.
In summary, it can be therefore stated that the chemical resistance of the fluoropolymers FKM and FVMQ in fuels and biofuels is the best one.