ISO 11357-8:2021

Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 8: Determination of thermal conductivity

This document establishes a method for determination of the thermal conductivity of solid unfilled and filled or fibre reinforced plastics and composites by means of differential scanning calorimetry (DSC). It is applicable for materials with thermal conductivities of up to 1 W/(m⋅K).

Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 8: Détermination de la conductivité thermique

Le présent document établit une méthode pour la détermination de la conductivité thermique des plastiques solides chargés et non chargés ou renforcés de fibres et des composites par analyse calorimétrique différentielle (DSC). Il est applicable aux matériaux avec des conductivités thermiques allant jusqu'à 1 W/(m⋅K).

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 16-Feb-2021
• ICS: 83.080.01 - Plastics in general
• Technical Committee: ISO/TC 61/SC 5 - Physical-chemical properties
• Drafting Committee: ISO/TC 61/SC 5/WG 8 - Thermal analysis
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 17-Feb-2021
• Due Date: 09-Apr-2022
• Completion Date: 17-Feb-2021

Relations

• Consolidates: ISO 9053-1:2018 - Acoustics — Determination of airflow resistance — Part 1: Static airflow method
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11357-8
First edition
2021-02
Plastics — Differential scanning
calorimetry (DSC) —
Part 8:
Determination of thermal conductivity
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 8: Détermination de la conductivité thermique
Reference number
ISO 11357-8:2021(E)
©
ISO 2021

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ISO 11357-8:2021(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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ISO 11357-8:2021(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Apparatus and substances. 2
5.1 DSC instrument . 2
5.2 Crucibles . 2
5.3 Melting substance . 2
5.4 Protective lacquer. 3
5.5 Length measuring device . 3
6 Specimens . 3
6.1 Geometry . 3
6.2 Number and sampling . 3
7 Conditioning . 3
8 Calibration . 4
9 Measurement procedure . 4
9.1 Preparation of crucibles . 4
9.2 Use of thermal contact substances . 4
9.3 Measurement of melting substance . 4
9.3.1 Placing of crucibles in sample holder . 4
9.3.2 Distribution of melting substance on crucible ground . 4
9.3.3 Measurement of the slope of the melting curve without test specimen . 5
9.3.4 Insertion of test specimen . 5
9.3.5 Measurement of the slope of the melting curve with test specimen . 5
9.4 Evaluation of the slope of the peaks of the melting substance . 5
10 Calculation of thermal conductivity . 7
11 Service life of crucibles upon using gallium as melting substance .7
12 Precision and bias . 7
13 Test report . 8
Annex A (informative) Interlaboratory determination of thermal conductivity measured by
means of DSC . 9
Bibliography .15
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ISO 11357-8:2021(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 249, Plastics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 11357 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO 11357-8:2021(E)

Introduction
The advantage of using DSC for measuring the thermal conductivity of plastics is that with the same
instrument also the specific heat capacity can be obtained. This enables the determination of the
thermal diffusivity by dividing the thermal conductivity by the density and specific heat capacity.
In addition, DSC instruments are widely used and available in almost all test institutes and labs. Hence,
measurements of thermal conductivity can be done without need for procurement of an additional
instrument.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11357-8:2021(E)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 8:
Determination of thermal conductivity
1 Scope
This document establishes a method for determination of the thermal conductivity of solid unfilled and
filled or fibre reinforced plastics and composites by means of differential scanning calorimetry (DSC).
It is applicable for materials with thermal conductivities of up to 1 W/(m⋅K).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 472, Plastics — Vocabulary
ISO 6344-1, Coated abrasives — Grain size analysis — Part 1: Grain size distribution test
ISO 11357-1, Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and ISO 11357-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Principle
For the determination of thermal conductivity, the usual placement of the specimen in the sample
holder position is modified according to a procedure proposed in References [1] and [2] Additional
details on scientific background, deduction of results and performance of measurements can be found
in References [3] and [4].
An empty crucible is placed in the reference position of the sample holder assembly. The test specimen
is placed directly onto the sensor of the sample position and a crucible containing a substance of known
melting temperature is put on top of the specimen (see Figure 1). The thermal conductivity is measured
at a temperature slightly above the melting point of this substance in the small temperature range in
which the slope of the melting peak with test specimen is determined (see 9.4, Figure 2).
Upon heating, a temperature gradient is created in the specimen. The temperature of the top of
the specimen remains constant at the melting temperature T of the melting substance while the
m
temperature of the bottom side of the specimen corresponds to the temperature of the sample side
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ISO 11357-8:2021(E)

sensor. The differential heat flow between sample and reference sensor is measured by the DSC
instrument.
From the temperature difference between top and bottom of the sample (T - T ), the sample height h
m p

and the heat flow rate difference Q between sample and the reference sensor, the thermal conductivity
of the specimen is determined.
Key
h height of specimen
 heat flow rate difference between sample and reference position
Q
S sensor of sample position
p
S sensor of reference position
r
T melting temperature of the known substance and the temperature of the top of the specimen
m
T temperature of the sample position and the bottom side of the specimen
p
T temperature of the reference position
r
Figure 1 — Schematic layout of measurement
5 Apparatus and substances
5.1 DSC instrument
A DSC instrument in accordance with specifications given in ISO 11357-1 shall be used.
Only original raw data shall be used without any further data processing.
NOTE According to currently available results, the method has been verified with heat-flux type DSC
instruments only. However, it is expected that power-compensated DSC instruments are also suitable.
5.2 Crucibles
Aluminium crucibles shall be used fitting the DSC instrument. Both, open or ventilated closed crucibles
are suitable. Upon using sealed crucibles suitable precautions shall be taken to prevent excessive inside
pressure.
Care shall be taken to avoid deformation of the plane crucible bottom.
NOTE Uneven crucible bottoms can result in too low thermal conductivity values.
5.3 Melting substance
Certified melting substances or melting substances having a purity of 99,999 9 % or better shall be used.
The melting temperature determines the temperature of measurement of the thermal conductivity.
Melting temperatures of specimens to be measured shall be above those of the melting substances to be
used. In case of doubt, this shall be ensured by performing suitable preliminary tests.
NOTE Metals such as gallium or indium have been found suitable.
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ISO 11357-8:2021(E)

5.4 Protective lacquer
If metals that can react with the crucible material are used as melting substances, protective lacquers
may be applied for coating the crucible inside surface and preventing formation of alloys with the
aluminium crucibles.
NOTE 1 Gallium, for example, is known to form alloys with aluminium.
The protective coating shall be thermally stable in the measurement temperature range and shall be
applied continuously on the crucible inside surface in constant thickness of not more than 30 µm.
Both, the sample crucible containing the melting substance and the reference crucible shall be coated in
exactly the same manner.
NOTE 2 Suitable examples for protective lacquers are, for example, nitro lacquer or permanent marker ink.
5.5 Length measuring device
Suitable device for measuring the diameter with an accuracy of ±20 µm or better and the specimen
height with an accuracy of ±10 µm or better.
6 Specimens
6.1 Geometry
Cylindrical specimens shall be used.
The diameter shall be measured with an accuracy of ±20 µm or better and shall not deviate from the
diameter of the bottom of the crucible by more than 0,1 mm. The height shall be measur
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11357-8
Première édition
2021-02
Plastiques — Analyse calorimétrique
différentielle (DSC) —
Partie 8:
Détermination de la conductivité
thermique
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 8: Determination of thermal conductivity
Numéro de référence
ISO 11357-8:2021(F)
©
ISO 2021

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ISO 11357-8:2021(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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ISO 11357-8:2021(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 1
5 Appareillage et substances . 2
5.1 Instrument DSC . 2
5.2 Creusets . 2
5.3 Substance de fusion . 2
5.4 Vernis protecteur . 3
5.5 Dispositif de mesure de la longueur . 3
6 Éprouvettes . 3
6.1 Géométrie . 3
6.2 Nombre d’éprouvettes et échantillonnage . 3
7 Conditionnement . 4
8 Étalonnage . 4
9 Mode opératoire de mesure . 4
9.1 Préparation des creusets . 4
9.2 Utilisation de substances de contact thermique . 4
9.3 Mesurage de la substance de fusion . 5
9.3.1 Mise en place des creusets dans le support d’échantillon . 5
9.3.2 Répartition de la substance de fusion dans le fond du creuset . 5
9.3.3 Mesurage de la pente de la courbe de fusion sans l’éprouvette . 5
9.3.4 Insertion de l’éprouvette . 6
9.3.5 Mesurage de la pente de la courbe de fusion avec l’éprouvette . 6
9.4 Évaluation de la pente des pics de la substance de fusion . 6
10 Calcul de la conductivité thermique . 8
11 Durée de vie en service des creusets en cas d’utilisation de gallium comme
substance de fusion . 8
12 Fidélité et biais . 8
13 Rapport d’essai . 9
Annexe A (informative) Détermination interlaboratoires de la conductivité thermique
mesurée par DSC .10
Bibliographie .16
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ISO 11357-8:2021(F)

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5,
Propriétés physicochimiques, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 249, Plastiques, du
Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO
et le CEN (Accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 11357-8 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO 11357-8:2021(F)

Introduction
L’utilisation de l’analyse calorimétrique différentielle (DSC) pour mesurer la conductivité thermique
des plastiques présente l’avantage de pouvoir utiliser le même instrument pour obtenir la capacité
thermique massique. Cela permet de déterminer la diffusivité thermique en divisant la conductivité
thermique par la masse volumique et la capacité thermique massique.
De plus, les instruments DSC sont largement utilisés et sont disponibles dans pratiquement tous les
instituts et laboratoires d’essais. Les mesurages de la conductivité thermique peuvent donc être
effectués sans avoir à se procurer un instrument supplémentaire.
© ISO 2021 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 11357-8:2021(F)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 8:
Détermination de la conductivité thermique
1 Domaine d’application
Le présent document établit une méthode pour la détermination de la conductivité thermique des
plastiques solides chargés et non chargés ou renforcés de fibres et des composites par analyse
calorimétrique différentielle (DSC).
Il est applicable aux matériaux avec des conductivités thermiques allant jusqu’à 1 W/(m⋅K).
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 472, Plastiques — Vocabulaire
ISO 6344-1, Abrasifs appliqués — Granulométrie — Partie 1: Contrôle de la distribution granulométrique
ISO 11357-1, Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 1: Principes généraux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 472 et l’ISO 11357-1
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
4 Principe
Pour la détermination de la conductivité thermique, l’emplacement habituel de l’éprouvette dans
le support d’échantillon est modifié selon un mode opératoire proposé aux références [1] et [2]. Les
références [3] et [4] permettent d’obtenir des informations supplémentaires sur le contexte scientifique,
la déduction des résultats et la performance des mesurages.
Un creuset vide est placé dans la position de référence dans le support d’échantillon. L’éprouvette est
placée directement sur le détecteur de position d’échantillon et un creuset contenant une substance
ayant une température de fusion connue est placé au-dessus de l’éprouvette (voir la Figure 1). La
conductivité thermique est mesurée à une température légèrement supérieure au point de fusion
de cette substance dans la plage de températures étroite dans laquelle la pente du pic de fusion avec
l’éprouvette est déterminée (voir 9.4, Figure 2).
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ISO 11357-8:2021(F)

Lors du chauffage, un gradient de température est créé dans l’éprouvette. La température au sommet
de l’éprouvette reste constante à la température de fusion T de la substance de fusion tandis que la
m
température dans le fond de l’éprouvette correspond à la température du détecteur dans la partie
inférieure de l’échantillon. Le flux thermique différentiel entre l’échantillon et le détecteur de référence
est mesuré par l’instrument DSC.
La conductivité thermique de l’éprouvette est déterminée à partir de la différence de température entre
le sommet et le fond de l’échantillon (T - T ), de la hauteur de l’échantillon h et de la différence de flux
m p

thermique Q entre l’échantillon et le détecteur de référence.
Légende
h hauteur de l’éprouvette
 différence de flux thermique entre l’échantillon et la position de référence
Q
S détecteur de la position de l’échantillon
p
S détecteur de la position de référence
r
T température de fusion d’une substance connue et température au sommet de l’éprouvette
m
T température à la position de l’échantillon et dans la partie inférieure de l’éprouvette
p
T température à la position de référence
r
Figure 1 — Représentation schématique du mesurage
5 Appareillage et substances
5.1 Instrument DSC
Un instrument DSC conforme aux spécifications données dans l’ISO 11357-1 doit être utilisé.
Seules les données brutes d’origine doivent être utilisées, sans aucun traitement supplémentaire.
NOTE En ce qui concerne les résultats actuellement disponibles, la méthode a uniquement été vérifiée avec
des instruments DSC de type à flux thermique. Toutefois, les instruments DSC à compensation de puissance
devraient également convenir.
5.2 Creusets
Des creusets en aluminium adaptés à l’instrument DSC doivent être utilisés. Les creusets ouverts ou
fermés et ventilés conviennent. Lors de l’utilisation de creusets étanches, des précautions particulières
doivent être prises pour éviter toute pression excessive à l’intérieur.
Il faut veiller à éviter que le fond plat du creuset se déforme.
NOTE Les fonds de creusets irréguliers peuvent conduire à des valeurs de conductivité thermique trop
faibles.
5.3 Substance de fusion
Des substances de fusion certifiées ou des substances de fusion ayant une pureté de 99,999 9 % ou plus
doivent être utilisées.
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ISO 11357-8:2021(F)

La température de fusion détermine la température de mesurage de la conductivité thermique.
Les températures de fusion des éprouvettes à mesurer doivent être supérieures à celles des substances
de fusion à utiliser. En cas de doute, ceci doit être contrôlé en réalisant des essais préliminaires adaptés.
NOTE Les métaux, tels que le gallium ou l’indium, ont été jugés adaptés.
5.4 Vernis protecteur
Si les métaux utilisés comme substances de fusion peuvent réagir avec le matériau du creuset, des
vernis protecteurs peuvent être appliqués pour revêtir la surface intérieure du creuset et empêcher la
formation d’alliages avec les creusets en aluminium.
NOTE 1 Le gallium, par exemple, est connu pour former des alliages avec l’aluminium.
Le revêtement protecteur doit être thermiquement stable dans la plage de températures de mesure et
il doit être appliqué en continu sur la surface intérieure du creuset à une épaisseur constante de 30 µm
au maximum.
Le creuset contenant la substance de fusion et le creuset de référence doivent tous deux être revêtus
exactement de la même manière.
NOTE 2 Le vernis nitro ou l’encre de marqueur indélébile sont des exemples de produits appropriés pour les
vernis protecteurs.
5.5 Dispositif de mesure de la longueur
Dispositif approprié pour mesurer le diamètre avec une exactitude d’au moins ± 20 µm et la hauteur de
l’éprouvette avec une exactitude d’au moins ± 10 µm.
6 Éprouvettes
6.1 Géométrie
Des éprouvettes cylindriques doivent être utilisées.
Le diamètre doit être mesuré avec une exactitude d’au moins ± 20 µm et il ne doit pas s’écarter du
diamètre du fond du creuset de plus de 0,1 mm. La hauteur doit être mesurée avec une exactitude d’au
moins ± 10 µm et elle doit être située dans la plage de 0,5 mm à 2,0 mm.
Pour assurer le meilleur contact thermique possible avec le détecteur et le creuset, les éprouvettes
doivent être exemptes d’entailles et de bavures et doivent avoir des surfaces supérieure et inférieure
planes et parallèles. Meuler les surfaces supérieure e
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 11357-8
ISO/TC 61/SC 5
Plastics — Differential scanning
Secretariat: DIN
calorimetry (DSC) —
Voting begins on:
2020-10-29
Part 8:
Voting terminates on:
Determination of thermal conductivity
2020-12-24
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 8: Détermination de la conductivité thermique
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 11357-8:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 11357-8:2020(E)

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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Apparatus and substances. 2
5.1 DSC instrument . 2
5.2 Crucibles . 2
5.3 Melting substance . 2
5.4 Protective lacquer. 3
5.5 Length measuring device . 3
6 Specimens . 3
6.1 Geometry . 3
6.2 Number and sampling . 3
7 Conditioning . 3
8 Calibration . 4
9 Measurement procedure . 4
9.1 Preparation of crucibles . 4
9.2 Use of thermal contact substances . 4
9.3 Measurement of melting substance . 4
9.3.1 Placing of crucibles in sample holder . 4
9.3.2 Distribution of melting substance on crucible ground . 4
9.3.3 Measurement of the slope of the melting curve without test specimen . 5
9.3.4 Insertion of test specimen . 5
9.3.5 Measurement of the slope of the melting curve with test specimen . 5
9.4 Evaluation of the slope of the peaks of the melting substance . 5
10 Calculation of thermal conductivity . 7
11 Service life of crucibles upon using gallium as melting substance .7
12 Precision and bias . 7
13 Test report . 7
Annex A (informative) Interlaboratory determination of thermal conductivity measured by
means of DSC . 9
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 249, Plastics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 11357 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/FDIS 11357-8:2020(E)

Introduction
The advantage of using DSC for measuring the thermal conductivity of plastics is that with the same
instrument also the specific heat capacity can be obtained. This enables the determination of the
thermal diffusivity by dividing the thermal conductivity by the density and specific heat capacity.
In addition, DSC instruments are widely used and available in almost all test institutes and labs. Hence,
measurements of thermal conductivity can be done without need for procurement of an additional
instrument.
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 11357-8:2020(E)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 8:
Determination of thermal conductivity
1 Scope
This document establishes a method for determination of the thermal conductivity of solid unfilled and
filled or fibre reinforced plastics and composites by means of differential scanning calorimetry (DSC).
It is applicable for materials with thermal conductivities of up to 1 W/(m⋅K).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 472, Plastics — Vocabulary
ISO 6344-1, Coated abrasives — Grain size analysis — Part 1: Grain size distribution test
ISO 11357-1, Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and ISO 11357-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Principle
For the determination of thermal conductivity, the usual placement of the specimen in the sample
holder position is modified according to a procedure proposed in References [1] and [2] Additional
details on scientific background, deduction of results and performance of measurements can be found
in References [3] and [4].
An empty crucible is placed in the reference position of the sample holder assembly. The test specimen
is placed directly onto the sensor of the sample position and a crucible containing a substance of known
melting temperature is put on top of the specimen (see Figure 1). The thermal conductivity is measured
at a temperature slightly above the melting point of this substance in the small temperature range in
which the slope of the melting peak with test specimen is determined (see 9.4, Figure 2).
Upon heating, a temperature gradient is created in the specimen. The temperature of the top of
the specimen remains constant at the melting temperature T of the melting substance while the
m
temperature of the bottom side of the specimen corresponds to the temperature of the sample side
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ISO/FDIS 11357-8:2020(E)

sensor. The differential heat flow between sample and reference sensor is measured by the DSC
instrument.
From the temperature difference between top and bottom of the sample (T - T ), the sample height h
m p

and the heat flow rate difference Q between sample and the reference sensor, the thermal conductivity
of the specimen is determined.
Key
h height of specimen
 heat flow rate difference between sample and reference position
Q
S sensor of sample position
p
S sensor of reference position
r
T melting temperature of known substance and temperature of top of specimen
m
T temperature of sample position and bottom side of specimen
p
T temperature of reference position
r
Figure 1 — Schematic layout of measurement
5 Apparatus and substances
5.1 DSC instrument
A DSC instrument in accordance with specifications given in ISO 11357-1 shall be used.
Only original raw data shall be used without any further data processing.
NOTE According to currently available results, the method has been verified with heat-flux type DSC
instruments only. However, it is expected that power-compensated DSC instruments are also suitable.
5.2 Crucibles
Aluminium crucibles shall be used fitting the DSC instrument. Both, open or ventilated closed crucibles
are suitable. Upon using sealed crucibles suitable precautions shall be taken to prevent excessive inside
pressure.
Care shall be taken to avoid deformation of the plane crucible bottom.
NOTE Uneven crucible bottoms can result in too low thermal conductivity values.
5.3 Melting substance
Certified melting substances or melting substances having a purity of 99,999 9 % or better shall be used.
The melting temperature determines the temperature of measurement of the thermal conductivity.
Melting temperatures of specimens to be measured shall be above those of the melting substances to be
used. In case of doubt, this shall be ensured by performing suitable preliminary tests.
NOTE Metals such as gallium or indium have been found suitable.
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ISO/FDIS 11357-8:2020(E)

5.4 Protective lacquer
If metals that can react with the crucible material are used as melting substances, protective lacquers
may be applied for coating the crucible inside surface and preventing formation of alloys with the
aluminium crucibles.
NOTE 1 Gallium, for example, is known to form alloys with aluminium.
The protective coating shall be thermally stable in the measurement temperature range and shall be
applied continuously on the crucible inside surface in constant thickness of not more than 30 µm.
Both, the sample crucible containing the melting substance and the reference crucible shall be coated in
exactly the same manner.
NOTE 2 Suitable examples for protective lacquers are, for example, nitro lacquer or permanent marker ink.
5.5 Length measuring device
Suitable device for measuring the diameter with a
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 11357-8
ISO/TC 61/SC 5
Plastiques — Analyse calorimétrique
Secrétariat: DIN
différentielle (DSC) —
Début de vote:
2020-10-29
Partie 8:
Vote clos le:
Détermination de la conductivité
2020-12-24
thermique
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 8: Determination of thermal conductivity
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 11357-8:2020(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2020

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ISO/FDIS 11357-8:2020(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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CH-1214 Vernier, Genève
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ISO/FDIS 11357-8:2020(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 1
5 Appareillage et substances . 2
5.1 Instrument DSC . 2
5.2 Creusets . 2
5.3 Substance de fusion . 2
5.4 Vernis protecteur . 3
5.5 Dispositif de mesure de la longueur . 3
6 Éprouvettes . 3
6.1 Géométrie . 3
6.2 Nombre d’éprouvettes et échantillonnage . 3
7 Conditionnement . 4
8 Étalonnage . 4
9 Mode opératoire de mesure . 4
9.1 Préparation des creusets . 4
9.2 Utilisation de substances de contact thermique . 4
9.3 Mesurage de la substance de fusion . 5
9.3.1 Mise en place des creusets dans le support d’échantillon . 5
9.3.2 Répartition de la substance de fusion dans le fond du creuset . 5
9.3.3 Mesurage de la pente de la courbe de fusion sans l’éprouvette . 5
9.3.4 Insertion de l’éprouvette . 6
9.3.5 Mesurage de la pente de la courbe de fusion avec l’éprouvette . 6
9.4 Évaluation de la pente des pics de la substance de fusion . 6
10 Calcul de la conductivité thermique . 7
11 Durée de vie en service des creusets en cas d’utilisation de gallium comme
substance de fusion . 8
12 Fidélité et biais . 8
13 Rapport d’essai . 8
Annexe A (informative) Détermination interlaboratoires de la conductivité thermique
mesurée par DSC .10
Bibliographie .16
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ISO/FDIS 11357-8:2020(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5,
Propriétés physicochimiques, en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN), comité
technique CEN/TC 249, Plastiques, conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le
CEN (Accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 11357 est disponible sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO/FDIS 11357-8:2020(F)

Introduction
L’utilisation de l’analyse calorimétrique différentielle (DSC) pour mesurer la conductivité thermique
des plastiques présente l’avantage de pouvoir utiliser le même instrument pour obtenir la capacité
thermique massique. Cela permet de déterminer la diffusivité thermique en divisant la conductivité
thermique par la masse volumique et la capacité thermique massique.
De plus, les instruments DSC sont largement utilisés et sont disponibles dans pratiquement tous les
instituts et laboratoires d’essais. Les mesurages de la conductivité thermique peuvent donc être
effectués sans avoir à se procurer un instrument supplémentaire.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 11357-8:2020(F)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 8:
Détermination de la conductivité thermique
1 Domaine d’application
Le présent document établit une méthode pour la détermination de la conductivité thermique des
plastiques solides chargés et non chargés ou renforcés de fibres et des composites par analyse
calorimétrique différentielle (DSC).
Il est applicable aux matériaux avec des conductivités thermiques allant jusqu’à 1 W/(m⋅K).
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 472, Plastiques — Vocabulaire
ISO 6344-1, Abrasifs appliqués — Granulométrie — Partie 1: Contrôle de la distribution granulométrique
ISO 11357-1, Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 1: Principes généraux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 472 et l’ISO 11357-1
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
4 Principe
Pour la détermination de la conductivité thermique, l’emplacement habituel de l’éprouvette dans
le support d’échantillon est modifié selon un mode opératoire proposé aux références [1] et [2]. Les
références [3] et [4] permettent d’obtenir des informations supplémentaires sur le contexte scientifique,
la déduction des résultats et la performance des mesurages.
Un creuset vide est placé dans la position de référence dans le support d’échantillon. L’éprouvette est
placée directement sur le détecteur de position d’échantillon et un creuset contenant une substance
ayant une température de fusion connue est placé au-dessus de l’éprouvette (voir la Figure 1). La
conductivité thermique est mesurée à une température légèrement supérieure au point de fusion
de cette substance dans la plage de températures étroite dans laquelle la pente du pic de fusion avec
l’éprouvette est déterminée (voir 9.4, Figure 2).
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ISO/FDIS 11357-8:2020(F)

Lors du chauffage, un gradient de température est créé dans l’éprouvette. La température au sommet
de l’éprouvette reste constante à la température de fusion T de la substance de fusion tandis que la
m
température dans le fond de l’éprouvette correspond à la température du détecteur dans la partie
inférieure de l’échantillon. Le flux thermique différentiel entre l’échantillon et le détecteur de référence
est mesuré par l’instrument DSC.
La conductivité thermique de l’éprouvette est déterminée à partir de la différence de température entre
le sommet et le fond de l’échantillon (T - T ), de la hauteur de l’échantillon h et de la différence de flux
m p

thermique Q entre l’échantillon et le détecteur de référence.
Légende
h hauteur de l’éprouvette
 différence de flux thermique entre l’échantillon et la position de référence
Q
S détecteur de la position de l’échantillon
p
S détecteur de la position de référence
r
T température de fusion d’une substance connue et température au sommet de l’éprouvette
m
T température à la position de l’échantillon et dans la partie inférieure de l’éprouvette
p
T température à la position de référence
r
Figure 1 — Représentation schématique du mesurage
5 Appareillage et substances
5.1 Instrument DSC
Un instrument DSC conforme aux spécifications données dans l’ISO 11357-1 doit être utilisé.
Seules les données brutes d’origine doivent être utilisées, sans aucun traitement supplémentaire.
NOTE En ce qui concerne les résultats actuellement disponibles, la méthode a uniquement été vérifiée avec
des instruments DSC de type à flux thermique. Toutefois, les instruments DSC à compensation de puissance
devraient également convenir.
5.2 Creusets
Des creusets en aluminium adaptés à l’instrument DSC doivent être utilisés. Les creusets ouverts ou
fermés et ventilés conviennent. Lors de l’utilisation de creusets étanches, des précautions particulières
doivent être prises pour éviter toute pression excessive à l’intérieur.
Il faut veiller à éviter que le fond plat du creuset se déforme.
NOTE Les fonds de creusets irréguliers peuvent conduire à des valeurs de conductivité thermique trop
faibles.
5.3 Substance de fusion
Des substances de fusion certifiées ou des substances de fusion ayant une pureté de 99,999 9 % ou plus
doivent être utilisées.
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La température de fusion détermine la température de mesurage de la conductivité thermique.
Les températures de fusion des éprouvettes à mesurer doivent être supérieures à celles des substances
de fusion à utiliser. En cas de doute, ceci doit être contrôlé en réalisant des essais préliminaires adaptés.
NOTE Les métaux, tels que le gallium ou l’indium, ont été jugés adaptés.
5.4 Vernis protecteur
Si les métaux utilisés comme substances de fusion peuvent réagir avec le matériau du creuset, des
vernis protecteurs peuvent être appliqués pour revêtir la surface intérieure du creuset et empêcher la
formation d’alliages avec les creusets en aluminium.
NOTE 1 Le gallium, par exemple, est connu pour former des alliages avec l’aluminium.
Le revêtement protecteur doit être thermiquement stable dans la plage de températures de mesure et
il doit être appliqué en continu sur la surface intérieure du creuset à une épaisseur constante de 30 µm
au maximum.
Le creuset contenant la substance de fusion et le creuset de référence doivent tous deux être revêtus
exactement de la même manière.
NOTE 2 Le vernis nitro ou l’encre de marqueur indélébile sont des exemples de produits appropriés pour les
vernis protecteurs.
5.5 Dispositif de mesure de la longueur
Dispositif approprié pour mesurer le diamètre avec une exactitude d’au moins ± 20 µm et la hauteur de
l’éprouvette avec une exactitude d’au moins ± 10 µm.
6 Éprouvettes
6.1 Géométrie
Des éprouvettes cylindriques doivent être utilisées.
Le diamètre doit être mesuré avec une exactitude d’au moins ± 20 µm et il ne doit pas s’écarter du
diamètre du fond du creuset de plus de 0,1 mm. La hauteur doit être mesurée avec une
...