Cellular plastics — Determination of the coefficient of linear thermal expansion of rigid materials at sub-ambient temperatures

Specifies two methods for determing the coefficient of linear thermal expansion. Method A is the preferred method, it gives a value on a large sample at a chosen temperature. Method B should be employed to obtain an average coefficient for the temperature interval between the cryogenic temperature and the ambient temperature. In an annex the test apparatures for both methods are described in detail.

Plastiques alvéolaires — Détermination du coefficient de dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires rigides aux températures inférieures à l'ambiante

General Information

Status
Published
Publication Date
10-Apr-1985
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
20-Oct-2004
Completion Date
02-Feb-2021
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ISO 4897:1985 - Cellular plastics -- Determination of the coefficient of linear thermal expansion of rigid materials at sub-ambient temperatures
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ISO 4897:1985 - Plastiques alvéolaires -- Détermination du coefficient de dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires rigides aux températures inférieures a l'ambiante
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International Standard

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MElKfiYHAPOAHAR OPTAHM3Al@lR I-IO CTAH~APTM3ALWl~ORGANISATiON INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Determination of the coefficient of
Cellular plastics -
linear thermal expansion of rigid materials at sub-ambient
temperatures

Plastiques alv&olaires - Determination du coe fficien t de difa ta tion lineigue thermique des plas tiques alvtiolaires rigides

aux tempkra tures infkrieures A l’ambian te
First edition
- 1985-04-01
Ref. No. ISO 4897-1985 (E)
UDC 678405.8 : 536.413.2

Descriptors : plastics, cellular plastics, tests, determination, thermal expansion, test equipment.

Price based on 9 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
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. Esch 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, govern-

mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to

the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by

the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at

least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 4897 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61,
Plas tics.
0 International Organkation for Standardkation, 1985
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 48974985 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Cellular plastics - Determination of the coefficient of
linear thermal expansion of rigid materials at sub-ambient
temperatures
1 Scope and field of application 4 Method A
This International Standard specifies two methods for deter-
4.1 Apparatus
mining the coefficient of linear thermal expansion of rigid
cellular plastics at sub-ambient temperatures. Method A is the
An apparatus found suitable consists of the following:
preferred method since it gives a value on a large Sample at a
Chosen temperature which is more representative because of
anisotropy, etc., of the material or product. In practice, dif-
4.1.1 Test chamber and cooling System
ficulties may be encountered in accurately controlling the
uniformity of the low temperature inside the test chamber at
The test chamber shall consist of a weil-insulated box of ap-
temperatures below -70 OC. Should this be the case,
proximate internal dimensions 400 mm x 1 000 mm x 150 mm,
Method B should be employed to obtain an “average” coeffi-
having viewing windows 900 + 10 mm apart. These windows

cient for the temperature interval between the cryogenic shall be insulated with plugs of insulation between readings to

temperature and the ambient temperature. ensure good temperature distribution.
The chamber shall be fitted with a cooling System designed to
The values obtained in these tests are valid measurements only
give a sub-ambient internal temperature distribution complying
for the specific Sample tested, at the time tested. They cannot
with the requirements of 4.4. A suitable chamber and cooling
be applied generally to a product and cannot be used to predict
System is described in the annex and illustrated in figures 1
Performance of the same material at a future date.
and 2.
Care should also be taken in applying the value obtained in this
NOTE - Liquid nitrogen has been found in practice to be the most
test to calculate the Overall coefficient of expansion of com-
satisfactory coolant.
posite products of which the material under test is part.
4.1.2 Reference length material
Many rigid cellular products are not isotropic. This is usually
ascribed to the fact that the cells in the material are elongated in
Inside the box a reference length material of 880 + 5 mm shall
a particular direction. This direction is referred to in these
be positioned so that fiducial marks on the end are at the same
methods as the “direction of anisotropy”. Tests carried out in
level and in the same vertical plane as fiducial lines on the test
this direction normally give results differing from those obtain-
specimens. The coefficient of expansion of the reference length
ed from other test directions. The direction of anisotropy may
material should be small and accurately known. A suitable
vary within a product and thus the number of test specimens
material is silica in the form of a rod with ends ground to knife
required for product specification will generally exceed those
edges (sec figure 3). lt shall be adequately supported to pre-
given in this International Standard.
vent bowing .
4.1.3 Measuring System
2 References
A travelling microscope or equivalent capable of measuring to
ISO 291, Plastics - Standard atmospheres for conditioning
0,Ol mm shall be provided. Care shall be taken to ensure that
and tes ting.
the direction of travel of the instrument is parallel to the edge of
the test specimen.
ISO 1923, Cellular plastics and rubbers - Determination of
linear dimensions.
4.1.4 Temperature-measuring device
Any suitable temperature-measuring device may be used; it
shall be calibrated over the required range to within 1 OC.
3 Definition
Temperatures in the box shall be measured by any suitable

coefficient of linear thermal expansion : The Change in unit means in at least five positions equally spaced along the entire

length per degree Celsius Change in temperature. length of the test specimen.
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ISO 4897-1985 (E)
4.2 Test specimen
4.5 Expression of results
The test specimen sh all be a rectangular board having the
Use the results obtained to plot a graph of the length of the test
following dimensions :
specimen against temperature. Make allowance for the
(calculated) Change in the length of the reference length. The
900 + 2g mm in length;
results should all lie on a smooth curve and there should be no
significant hysteresis between descending and ascending
100 to 300 mm in width;
temperature Points. If there is significant hysteresis, repeat the
determination allowing more time for the test specimen to at-
25 to 50 mm in thickness.
tain thermal equilibrium.
The test specimen shall be tut without significant deformation
Determine the mean coefficient of linear
expansion over the
of the original cell structure; the surfaces shall be parallel and
selected temperature range as follows:
unbowed and free of surface skins (bot-wire cutting is not per-
missible).
From the graph, read off the lengths of the specimen at the up-
To each end of the board shall be fixed fiducial iines. These may
per and lower temperatures of the range over which it is re-
consist, for example, of razor blades attached rigidly to the cor-
quired to know the coefficient. Calculate the mean coefficient
ners by drawing pins so that the knife edges project beyond the
over the selected temperature range from the .following equa-
edge of the specimen and perpendicular to its length (sec
tion :
figure 3).
(-J=--x-------
4.3 Conditioning
Lo T,-T2
The test specimens shall be conditioned at 23 + 2 OC and
where
50 - + 5 % relative humidity for not less than 16 h. The test
shall be carried out immediately after conditioning.
a is the mean coefficient of linear expansion, in reciprocal
kelvins ;
4.4 Procedure
T, is the higher temperature selected, in kelvins;
4.4.1 Determine the length of both the test specimen and the
reference length in accordance with ISO 1923.
T2 is the lower temperature selected, in kelvins;
4.4.2 Support the test specimen in the apparatus so that it
AL is the Change in length, in millimetres, of the test
does not sag and is free to move, and so that air may circulate
specimen between temperatures T, and T2;
freely round it. Position the ends of the specimen carrying the
fiducial lines centrally in the windows and symmetrically with
is the original length, in millimetres, of the test
respect to the reference length. Then insert the temperature
specimen at 23 + 2 OC.
measuring devices and switch on the fan (if used). After the
temperature has been steady within + 2 OC for 30 min,
measure the differente in length between the test specimen
4.6 Test report
and the reference length.
The test report shall include the following:
4.4.3 Adjust the thermostat to reduce the temperature by
about 20 OC and insert the plugs in the viewing holes. When
a) reference to this International Standard, followed by
the temperature is steady to within + 2 OC for 20 min at the
“Method A”;
new level, again measure the differente between the length of
the test specimen and the reference length. Repeat this
b) the description and identity of the Sample;
measurement procedure at approximately 5-minute intervals
until three consecutive measurements agree to within
c) the age of the Sample and the date of the test;
0,03 mm.
d) the direction of any known anisotropy in relation to the
4.4.4 Repeat the above procedure until the lowest
measured length ;
temperature required is reached. Also make measurements as
the apparatus is brought back to room temperature while
e) the mean coefficient of linear expansion to two signifi-
observing the same precautions to establish thermal
cant figuresand the temperature range to which the result
equilibrium. Check the temperature in the box before and after
relates ;
each measurement of length; the average of the total number
of readings shall be taken as the temperature to be associated
f) copy of the experimental graph;
with the length measured. The differente between the average
temperature immediately before and after measurement shall

not exceed 2 OC and the corresponding differente for any in- details of conditioning, if other than those specified

in 4.3.
dividual temperature measuring device shall not exceed 5 OC.
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ISO 48974985 (E)
5.2.2 Preparation
5 Method B
The test specimens shall be tut from the middle of the product
51 Apparatus
with the aid of a saw which is suitable for ensuring a satisfac-
tory sut-face state, parallelism of the faces and perpendicularity
The apparatus illustrated in figures 4 and 5 consists of the
of the rectangular lateral faces to one another.
following :
Since certain rigid cellular plastic materials are anisotropic, it is
5.1.1 Silica tube (l), which holds the test specimen, fixed in
necessary to note the direction of sampling of the test
the vertical Position on a laboratory support (2) and having an
specimens in relation to the direction of expansion, or simply in
internal diameter of 32 mm and a height of 250 mm. The bot-
relation to the faces of the Panel from which the Sample was
tom end of this silica tube is closed by a horizontal wall (3) of
removed.
the same material, which is welded in a Position in which it is
absolutely perpendicular to the axis of the tube; this wall serves
5.2.3 Number
as a support face for the test specimen (4). An opening (5)
about 55 mm high and 24 mm wide in the lower part of the
Carry out the test on at least five test specimens.
tube makes it possible to insert and Position the test specimen.
5.3 Conditioning
5.1.2 Silica Piston (61, consisting of a rod (diameter 10 mm,
height 225 mm) and a cylindrical base (diameter 25 mm, height
See 4.3.
5 mm), serving as a displacement pick-up. lt is centred inside
the tube which carries the test specimen with the
...

Norme internationale

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME)I(CZYHAPO&HAR OPTAHM3AuMR ilO CTAH~APTbl3Al&Wl.ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Plastiques alvéolaires -
Détermination du coefficient de
dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires
rigides aux températures inférieures à l’ambiante.
Cellular plastics -

Determînatîon of the coeffîcîent of lînear thermal expansion of rîgîd ma terîals at sub-ambîent temperatures

Première édition - 198504-01
CDU 678405.8 : 536.413.2
îz Réf. no : ISO 4897-1985 (F)
Descripteurs : plastique, produit alvéolaire rigide, essai,
détermination, dilatation thermique, matériel d’essai.
Prix basé sur 9 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale

d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’elaboration

des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque

comité membre intéressé par une etude a le droit de faire partie du comité technique

créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-

mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.

Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis

aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-

nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-

mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.

La Norme internationale ISO 4897 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61,

P/as tiques.
0 Organisation internationale de normalisation, 1985 0
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
~ ~~
ISO 48974985 (F)
NORME INTERNATIONALE
Plastiques alvéolaires - Détermination du coefficient de
dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires
rigides aux températures inférieures à l’ambiante
1 Objet et domaine d’application 3 Définition
coefficient de dilatation linéique thermique: Variation de la
La présente Norme internationale spécifie deux méthodes de
longueur unité lorsque la température varie de 1 degré Celsius.
détermination du coefficient de dilatation linéique thermique
des plastiques alvéolaires rigides aux températures inférieures à
l’ambiante. La méthode A est celle recommandée aux environs
4 Méthode A
de la température ambiante car elle fournit une valeur relative à
une grande éprouvette, à une température donnée, ce qui est
4.1 Appareillage
plus représentatif du matériau ou du produit, du fait de I’aniso-
tropie, etc. Dans la pratique, des difficultés peuvent être ren-
Un appareillage qui s’est révélé approprié comprend les élé-
contrées pour assurer de facon précise l’uniformité de la tempé-
ments suivants.
rature à l’intérieur de la chambre d’essai, en dessous de
-70 OC. Dans ce cas, la méthode B est à utiliser pour obtenir
un coefficient moyen dans la gamme de températures entre les
4.1.1 Chambre d’essai et dispositif de refroidissement
températures cryogénique et ambiante.
La chambre d’essai doit consister en une enceinte correcte-
ment calorifugée, de dimensions intérieures voisines de
Les valeurs obtenues lors de ces essais ne doivent être utilisées
400 mm x 1 000 mm x 150 mm, ayant des fenêtres d’obser-
que pour l’échantillon spécifique soumis à l’essai au moment de
vation, situées à 900 + 10 mm l’une de l’autre. Ces fenêtres
l’essai. Ces essais ne sont pas destinés à fournir des informa-
doivent être calorifugées à l’aide de tampons isolants, pour
tions générales concernant un matériau et ne peuvent pas être
assurer une répartition uniforme de la température, excepté
utilisés pour prévoir le comportement ultérieur de ce même
pendant les observations.
matériau.
La chambre doit être munie d’un système de refroidissement
Des précautions doivent être prises également lors de I’exploita-
réalisé de facon à obtenir à l’intérieur une répartition de tempé-
tion de la valeur obtenue dans cet essai pour le calcul du coeffi-
ratures inférieures à l’ambiante satisfaisant aux dispositions de
cient de dilatation global de produits composites, dont le maté-
4.4. Une enceinte et un systéme de refroidissement adéquats
riau soumis à l’essai est un élément.
sont décrits dans l’annexe et illustrés par les figures 1 et 2.
NOTE - La pratique montre que l’azote liquide s’avère être le meilleur
De nombreux matériaux alvéolaires rigides ne sont pas isotro-
fluide réfrigérant.
pes. Ceci est généralement attribué au fait que les alvéoles du
matériau, sont allongés dans une direction privilégiée. Celle-ci
est notée, dans ces méthodes, comme la «direction d’anisotro-
4.1.2 Matériau pour la longueur de réfbrence
pie)). Les essais effectués dans cette direction donnent habi-

tuellement des résultats différents de ceux obtenus à partir A l’intérieur de l’enceinte, positionner un matériau que définira

d’autres directions d’essai. La direction d’anisotropie peut une longueur de référence de 880 + 5 mm de facon que les

varier à l’intérieur d’un matériau et ainsi, le nombre d’éprouvet-
repéres situés à ses extrémités soient au même niveau et dans

tes requises pour la spécification du matériau sera en général le même plan vertical que les traits de référence situés sur

plus élevé que celui donné dans la présente Norme internatio- l’éprouvette. Le coefficient de dilatation du matériau consti-

nale. tuant la longueur de référence doit être petit et connu avec jus-
tesse. Un matériau approprié est la silice, sous forme d’un bar-
reau dont les extrémités sont en forme d’arêtes (voir figure 3).
Ce barreau doit reposer sur des appuis de facon à empêcher
toute incurvation.
2 Références
4.1.3 Système de mesurage
ISO 291, Plastiques - Atmosphères normales de conditionne-
ment et d’essai.
Un microscope mobile ou un système équivalent, capable de
mesurer à 0,Ol mm près, doit être installé. On doit prendre soin

ISO 1923, Plastiques et caoutchoucs alvéolaires - Dktermina- de s’assurer que la direction du déplacement de l’instrument

tion des dimensions linéaires. soit parallèle au bord de l’éprouvette.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 48974985 (FI

4.1.4 Dispositifs de mesurage des températures 4.4.4 Répéter le mode opératoire ci-dessus, jusqu’à ce que la

valeur la plus basse spécifiée pour la température soit atteinte.

Tout dispositif convenable peut être utilisé pour mesurer la Effectuer également des mesurages, une fois l’appareillage

ramené à la température ambiante, tout en observant les
température. II doit être étalonné à 1 OC près dans la gamme de
mêmes précautions pour l’établissement de l’équilibre thermi-
températures utilisées.
que. Vérifier la température dans l’enceinte avant et aprés cha-
que mesurage de longueur; la moyenne de l’ensemble des lec-
Les températures dans l’enceinte doivent être mesurées à l’aide
tures de la température doit être associée à la longueur mesu-
d’un dispositif adéquat en au moins cinq positions réparties à
rée. La différence de température moyenne aussitôt avant et
égale distance sur toute la longueur de l’éprouvette.
après le mesurage ne doit pas dépasser 2 OC, et la différence
correspondante de température avec la température indiquée
4.2 Éprouvettes
par un quelconque des dispositifs de mesurage des températu-
res ne doit pas dépasser 5 OC.
L’éprouvette doit être un panneau rectangulaire ayant les
dimensions suivantes :
4.5 Expression des résultats
900 + zi mm de longueur;
Utiliser les résultats obtenus pour tracer une courbe représen-
tant la longueur de l’éprouvette en fonction de.la température.
100 à 300 mm de largeur;
Dans les calculs, faire une correction pour tenir compte de la
variation de la longueur de référence. Les résultats doivent tous
25 à 50 mm d’épaisseur.
se situer sur une courbe réguliére, et il ne doit pas y avoir
d’hystérésis significative entre les points correspondants à la
L’éprouvette doit être découpée sans déformation appréciable
montée et à la descente en température. Si une hystérésis signi-
de la structure originelle des alvéoles; les surfaces doivent être
ficative apparaît, répéter la détermination en laissant plus de
paralléles, non cintrées et exemptes de peaux (la découpe au fil
temps à l’éprouvette pour atteindre l’équilibre thermique.
chaud est interdite).
Déterminer comme suit le coefficient de dilatation linéique
À chaque extrémité du panneau, on doit fixer les repéres. Ils
moyen dans la gamme de températures choisie:
peuvent être constitués, par exemple, par des lames de rasoir
fixées d’une facon rigide aux coins à l’aide de punaises, de
Relever sur la courbe, les valeurs de la longueur de l’éprouvette
facon que l’arête se projette au-delà du bord de l’échantillon et
aux valeurs maximale et minimale des températures de la
perpendiculairement à sa longueur (voir figure 3).
gamme dans laquelle on cherche à déterminer le coefficient.
Calculer le coefficient moyen, dans la gamme de températures
4.3 Conditionnement
choisie, à l’aide de l’équation
AL 1
Conditionner les éprouvettes à 23 + 2 OC et à 50 + 5 % a=-)(--
d’humidité relative, durant au moins 16 h. L’essai doit se dérou-
4) C-T2
ler immédiatement aprés le conditionnement.
4.4 Mode opératoire
â est le coefficient de dilatation linéique moyen, en kelvins
à la puissance moins un;
4.4.1 Déterminer les dimensions de l’éprouvette et de la lon-
T1 est la température la plus haute choisie, en kelvins;
gueur de référence conformément à I’ISO 1923.
T2 est la température la plus basse choisie, en kelvins;
4.4.2 Faire reposer l’éprouvette sur des appuis dans l’appareil
de facon qu’elle ne s’affaisse pas, soit libre de se déplacer et
AL est la variation de longueur, en millimétres, de
que l’air circule librement tout autour. Positionner les extrémi-
l’éprouvette entre les températures T1 et T2;
tés de l’échantillon comportant les repéres, en centrant ces der-
niers sur l’axe des fenêtres et symétriquement par rapport à la
L, est la longueur initiale, en millimétres, de l’éprouvette à
longueur de référence. Introduire ensuite les dispositifs de
23 21 2 OC.
mesurage des températures et mettre en marche le ventilateur
(si on l’utilise). Une fois la température stabilisée à If: 2 OC
durant 30 min, mesurer la différence entre la longueur de
4.6 Procès-verbal d’essai
l’éprouvette et la longueur de référence.
Le pro&-verbal d’essai doit contenir les indications suivantes :
4.4.3 Ajuster le thermostat pour abaisser la température
a) référence de la présente Norme internationale, suivie de
d’environ 20 OC et fixer les tampons dans les fenêtres d’obser-
l’indication : (( méthode A 1);
vation. Une fois la température intérieure stabilisée à & 2 OC
durant 20 min, mesurer à nouveau la différence entre la lon-
b) description et identification de l’échantillon;
gueur de l’éprouvette et la longueur de référence. Répéter ce
mesurage approximativement toutes les 5 min jusqu’à ce que
trois mesures consécutives coi’ncident à 0,03 mm prés.
c) ancienneté de l’échantillon et date de l’essai;
---------------------- Page: 4 ----------------------
ho 48974985 (FI
5.1.8 Éprouvette de référence, ayant un coefficient de dila-
d) direction de toute anisotropie connue, par rapport à la
tation connu (CU, Al, verre, etc.) pouvant servir à la vérification
longueur mesurée;
de l’appareillage et de la reproductibilité des mesures. Leurs
dimensions doivent être de 20 mm de diametre et de 50 mm de
e) coefficient moyen de dilatation linéique avec deux chif-
hauteur.
fres significatifs, et gamme de températures à laquelle le
résultat se réfère;
5.2 Éprouvettes
f) copie de la courbe expérimentale;
5.2.1 Dimensions
g) détails du conditionnement, autres que ceux spécifiés
en 4.3.
Les éprouvettes doivent être constituées par des parallélépipé-
des de section carrée ayant les dimensions suivantes : longueur
50 + 1 mm; section 20 + 1 mm x 20 + 1 mm.
5 Méthode B
5.2.2 Prbparation ’
5.1 Appareillage
Découper les éprouvettes au cœur du produit à l’aide d’une scie
adéquate pour obtenir un bon état de surface et veiller a ce que
L’appareillage est représenté aux figures 4 et 5 et comprend les
le parallélisme des faces ainsi que l’orthogonalité des faces
éléments suivants.
latérales rectangulaires les unes par rapport aux autres soient
assurés.
5.1.1 Tube porte-bprouvette en silice (l), fixé en position
Certaines matières plastiques alvéolaires rigides étant des corps
verticale sur un support de laboratoire (2) et ayant un diamètre
anisotropes, on doit
...

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Détermination du coefficient de
dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires
rigides aux températures inférieures à l’ambiante.
Cellular plastics -

Determînatîon of the coeffîcîent of lînear thermal expansion of rîgîd ma terîals at sub-ambîent temperatures

Première édition - 198504-01
CDU 678405.8 : 536.413.2
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Descripteurs : plastique, produit alvéolaire rigide, essai,
détermination, dilatation thermique, matériel d’essai.
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d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’elaboration

des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque

comité membre intéressé par une etude a le droit de faire partie du comité technique

créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-

mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.

Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis

aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-

nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-

mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.

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Plastiques alvéolaires - Détermination du coefficient de
dilatation linéique thermique des plastiques alvéolaires
rigides aux températures inférieures à l’ambiante
1 Objet et domaine d’application 3 Définition
coefficient de dilatation linéique thermique: Variation de la
La présente Norme internationale spécifie deux méthodes de
longueur unité lorsque la température varie de 1 degré Celsius.
détermination du coefficient de dilatation linéique thermique
des plastiques alvéolaires rigides aux températures inférieures à
l’ambiante. La méthode A est celle recommandée aux environs
4 Méthode A
de la température ambiante car elle fournit une valeur relative à
une grande éprouvette, à une température donnée, ce qui est
4.1 Appareillage
plus représentatif du matériau ou du produit, du fait de I’aniso-
tropie, etc. Dans la pratique, des difficultés peuvent être ren-
Un appareillage qui s’est révélé approprié comprend les élé-
contrées pour assurer de facon précise l’uniformité de la tempé-
ments suivants.
rature à l’intérieur de la chambre d’essai, en dessous de
-70 OC. Dans ce cas, la méthode B est à utiliser pour obtenir
un coefficient moyen dans la gamme de températures entre les
4.1.1 Chambre d’essai et dispositif de refroidissement
températures cryogénique et ambiante.
La chambre d’essai doit consister en une enceinte correcte-
ment calorifugée, de dimensions intérieures voisines de
Les valeurs obtenues lors de ces essais ne doivent être utilisées
400 mm x 1 000 mm x 150 mm, ayant des fenêtres d’obser-
que pour l’échantillon spécifique soumis à l’essai au moment de
vation, situées à 900 + 10 mm l’une de l’autre. Ces fenêtres
l’essai. Ces essais ne sont pas destinés à fournir des informa-
doivent être calorifugées à l’aide de tampons isolants, pour
tions générales concernant un matériau et ne peuvent pas être
assurer une répartition uniforme de la température, excepté
utilisés pour prévoir le comportement ultérieur de ce même
pendant les observations.
matériau.
La chambre doit être munie d’un système de refroidissement
Des précautions doivent être prises également lors de I’exploita-
réalisé de facon à obtenir à l’intérieur une répartition de tempé-
tion de la valeur obtenue dans cet essai pour le calcul du coeffi-
ratures inférieures à l’ambiante satisfaisant aux dispositions de
cient de dilatation global de produits composites, dont le maté-
4.4. Une enceinte et un systéme de refroidissement adéquats
riau soumis à l’essai est un élément.
sont décrits dans l’annexe et illustrés par les figures 1 et 2.
NOTE - La pratique montre que l’azote liquide s’avère être le meilleur
De nombreux matériaux alvéolaires rigides ne sont pas isotro-
fluide réfrigérant.
pes. Ceci est généralement attribué au fait que les alvéoles du
matériau, sont allongés dans une direction privilégiée. Celle-ci
est notée, dans ces méthodes, comme la «direction d’anisotro-
4.1.2 Matériau pour la longueur de réfbrence
pie)). Les essais effectués dans cette direction donnent habi-

tuellement des résultats différents de ceux obtenus à partir A l’intérieur de l’enceinte, positionner un matériau que définira

d’autres directions d’essai. La direction d’anisotropie peut une longueur de référence de 880 + 5 mm de facon que les

varier à l’intérieur d’un matériau et ainsi, le nombre d’éprouvet-
repéres situés à ses extrémités soient au même niveau et dans

tes requises pour la spécification du matériau sera en général le même plan vertical que les traits de référence situés sur

plus élevé que celui donné dans la présente Norme internatio- l’éprouvette. Le coefficient de dilatation du matériau consti-

nale. tuant la longueur de référence doit être petit et connu avec jus-
tesse. Un matériau approprié est la silice, sous forme d’un bar-
reau dont les extrémités sont en forme d’arêtes (voir figure 3).
Ce barreau doit reposer sur des appuis de facon à empêcher
toute incurvation.
2 Références
4.1.3 Système de mesurage
ISO 291, Plastiques - Atmosphères normales de conditionne-
ment et d’essai.
Un microscope mobile ou un système équivalent, capable de
mesurer à 0,Ol mm près, doit être installé. On doit prendre soin

ISO 1923, Plastiques et caoutchoucs alvéolaires - Dktermina- de s’assurer que la direction du déplacement de l’instrument

tion des dimensions linéaires. soit parallèle au bord de l’éprouvette.
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ISO 48974985 (FI

4.1.4 Dispositifs de mesurage des températures 4.4.4 Répéter le mode opératoire ci-dessus, jusqu’à ce que la

valeur la plus basse spécifiée pour la température soit atteinte.

Tout dispositif convenable peut être utilisé pour mesurer la Effectuer également des mesurages, une fois l’appareillage

ramené à la température ambiante, tout en observant les
température. II doit être étalonné à 1 OC près dans la gamme de
mêmes précautions pour l’établissement de l’équilibre thermi-
températures utilisées.
que. Vérifier la température dans l’enceinte avant et aprés cha-
que mesurage de longueur; la moyenne de l’ensemble des lec-
Les températures dans l’enceinte doivent être mesurées à l’aide
tures de la température doit être associée à la longueur mesu-
d’un dispositif adéquat en au moins cinq positions réparties à
rée. La différence de température moyenne aussitôt avant et
égale distance sur toute la longueur de l’éprouvette.
après le mesurage ne doit pas dépasser 2 OC, et la différence
correspondante de température avec la température indiquée
4.2 Éprouvettes
par un quelconque des dispositifs de mesurage des températu-
res ne doit pas dépasser 5 OC.
L’éprouvette doit être un panneau rectangulaire ayant les
dimensions suivantes :
4.5 Expression des résultats
900 + zi mm de longueur;
Utiliser les résultats obtenus pour tracer une courbe représen-
tant la longueur de l’éprouvette en fonction de.la température.
100 à 300 mm de largeur;
Dans les calculs, faire une correction pour tenir compte de la
variation de la longueur de référence. Les résultats doivent tous
25 à 50 mm d’épaisseur.
se situer sur une courbe réguliére, et il ne doit pas y avoir
d’hystérésis significative entre les points correspondants à la
L’éprouvette doit être découpée sans déformation appréciable
montée et à la descente en température. Si une hystérésis signi-
de la structure originelle des alvéoles; les surfaces doivent être
ficative apparaît, répéter la détermination en laissant plus de
paralléles, non cintrées et exemptes de peaux (la découpe au fil
temps à l’éprouvette pour atteindre l’équilibre thermique.
chaud est interdite).
Déterminer comme suit le coefficient de dilatation linéique
À chaque extrémité du panneau, on doit fixer les repéres. Ils
moyen dans la gamme de températures choisie:
peuvent être constitués, par exemple, par des lames de rasoir
fixées d’une facon rigide aux coins à l’aide de punaises, de
Relever sur la courbe, les valeurs de la longueur de l’éprouvette
facon que l’arête se projette au-delà du bord de l’échantillon et
aux valeurs maximale et minimale des températures de la
perpendiculairement à sa longueur (voir figure 3).
gamme dans laquelle on cherche à déterminer le coefficient.
Calculer le coefficient moyen, dans la gamme de températures
4.3 Conditionnement
choisie, à l’aide de l’équation
AL 1
Conditionner les éprouvettes à 23 + 2 OC et à 50 + 5 % a=-)(--
d’humidité relative, durant au moins 16 h. L’essai doit se dérou-
4) C-T2
ler immédiatement aprés le conditionnement.
4.4 Mode opératoire
â est le coefficient de dilatation linéique moyen, en kelvins
à la puissance moins un;
4.4.1 Déterminer les dimensions de l’éprouvette et de la lon-
T1 est la température la plus haute choisie, en kelvins;
gueur de référence conformément à I’ISO 1923.
T2 est la température la plus basse choisie, en kelvins;
4.4.2 Faire reposer l’éprouvette sur des appuis dans l’appareil
de facon qu’elle ne s’affaisse pas, soit libre de se déplacer et
AL est la variation de longueur, en millimétres, de
que l’air circule librement tout autour. Positionner les extrémi-
l’éprouvette entre les températures T1 et T2;
tés de l’échantillon comportant les repéres, en centrant ces der-
niers sur l’axe des fenêtres et symétriquement par rapport à la
L, est la longueur initiale, en millimétres, de l’éprouvette à
longueur de référence. Introduire ensuite les dispositifs de
23 21 2 OC.
mesurage des températures et mettre en marche le ventilateur
(si on l’utilise). Une fois la température stabilisée à If: 2 OC
durant 30 min, mesurer la différence entre la longueur de
4.6 Procès-verbal d’essai
l’éprouvette et la longueur de référence.
Le pro&-verbal d’essai doit contenir les indications suivantes :
4.4.3 Ajuster le thermostat pour abaisser la température
a) référence de la présente Norme internationale, suivie de
d’environ 20 OC et fixer les tampons dans les fenêtres d’obser-
l’indication : (( méthode A 1);
vation. Une fois la température intérieure stabilisée à & 2 OC
durant 20 min, mesurer à nouveau la différence entre la lon-
b) description et identification de l’échantillon;
gueur de l’éprouvette et la longueur de référence. Répéter ce
mesurage approximativement toutes les 5 min jusqu’à ce que
trois mesures consécutives coi’ncident à 0,03 mm prés.
c) ancienneté de l’échantillon et date de l’essai;
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ho 48974985 (FI
5.1.8 Éprouvette de référence, ayant un coefficient de dila-
d) direction de toute anisotropie connue, par rapport à la
tation connu (CU, Al, verre, etc.) pouvant servir à la vérification
longueur mesurée;
de l’appareillage et de la reproductibilité des mesures. Leurs
dimensions doivent être de 20 mm de diametre et de 50 mm de
e) coefficient moyen de dilatation linéique avec deux chif-
hauteur.
fres significatifs, et gamme de températures à laquelle le
résultat se réfère;
5.2 Éprouvettes
f) copie de la courbe expérimentale;
5.2.1 Dimensions
g) détails du conditionnement, autres que ceux spécifiés
en 4.3.
Les éprouvettes doivent être constituées par des parallélépipé-
des de section carrée ayant les dimensions suivantes : longueur
50 + 1 mm; section 20 + 1 mm x 20 + 1 mm.
5 Méthode B
5.2.2 Prbparation ’
5.1 Appareillage
Découper les éprouvettes au cœur du produit à l’aide d’une scie
adéquate pour obtenir un bon état de surface et veiller a ce que
L’appareillage est représenté aux figures 4 et 5 et comprend les
le parallélisme des faces ainsi que l’orthogonalité des faces
éléments suivants.
latérales rectangulaires les unes par rapport aux autres soient
assurés.
5.1.1 Tube porte-bprouvette en silice (l), fixé en position
Certaines matières plastiques alvéolaires rigides étant des corps
verticale sur un support de laboratoire (2) et ayant un diamètre
anisotropes, on doit
...

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