ISO 11357-6:2008
(Main)Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature (dynamic OIT)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature (dynamic OIT)
ISO 11357-6:2008 specifies methods for the determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature (dynamic OIT) of polymeric materials by means of differential scanning calorimetry (DSC). It is applicable to polyolefin resins that are in a fully stabilized or compounded form, either as raw materials or finished products. It may be applicable to other plastics.
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 6: Détermination du temps d'induction à l'oxydation (OIT isotherme) et de la température d'induction à l'oxydation (OIT dynamique)
L'ISO 11357-6:2008 spécifie des méthodes de détermination du temps d'induction à l'oxydation (OIT isotherme) et de la température d'induction à l'oxydation (OIT dynamique) des matériaux polymères au moyen de l'analyse calorimétrique différentielle (DSC). Elle s'applique aux résines polyoléfines sous forme totalement stabilisée ou sous forme de composition, soit comme matières premières, soit comme produits finis. Elle peut s'appliquer à d'autres plastiques.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11357-6
Second edition
2008-06-15
Corrected version
2008-11-15
Plastics — Differential scanning
calorimetry (DSC) —
Part 6:
Determination of oxidation induction time
(isothermal OIT) and oxidation induction
temperature (dynamic OIT)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 6: Détermination du temps d'induction à l'oxydation
(OIT isotherme) et de la température d'induction à l'oxydation
(OIT dynamique)
Reference number
ISO 11357-6:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 11357-6:2008(E)
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ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 11357-6:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle. 2
5 Apparatus and materials. 3
6 Test specimens . 4
7 Test conditions and specimen conditioning . 5
8 Calibration . 5
9 Procedure . 5
10 Expression of results . 8
11 Precision and bias . 10
12 Test report . 10
Bibliography . 12
© ISO 2008 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11357-6:2008(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 11357-6 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11357-6:2002), which has been technically
revised. The most important changes in the revision are the following:
⎯ a dynamic OIT method, i.e. the measurement of oxidation induction temperature, has been included;
⎯ it is now possible to perform measurements in air as well as in oxygen;
⎯ the range of specimen sizes has been narrowed and specimen size has been redefined in terms of
thickness instead of mass;
⎯ the possibility of making single-point routine measurements with reduced accuracy has been included.
It also cancels and replaces ISO/TR 10837:1991.
ISO 11357 consists of the following parts, under the general title Plastics — Differential scanning calorimetry
(DSC):
⎯ Part 1: General principles
⎯ Part 2: Determination of glass transition temperature
⎯ Part 3: Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization
⎯ Part 4: Determination of specific heat capacity
⎯ Part 5: Determination of characteristic reaction-curve temperatures and times, enthalpy of reaction and
degree of conversion
⎯ Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature
(dynamic OIT)
⎯ Part 7: Determination of crystallization kinetics
In this corrected version, the sixth paragraph in the Foreword has been modified to reflect the fact that the
second edition replaces not only the first edition but also ISO/TR 10837:1991, Determination of the thermal
stability of polyethylene (PE) for use in gas pipes and fittings.
iv © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 11357-6:2008(E)
Introduction
It should be noted that the measurement of oxidation induction time or temperature described in this part of
ISO 11357 provides a tool to assess the conformity of the material tested to a given formulation of plastics
compounds, but it is not intended to provide the concentration of antioxidant. Different antioxidants may have
different oxidation induction times or temperatures. Due to interaction of the antioxidant with other substances
in the formulation, different oxidation induction times or temperatures may result even with products having
the same type and concentration of antioxidant.
© ISO 2008 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11357-6:2008(E)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 6:
Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and
oxidation induction temperature (dynamic OIT)
SAFETY STATEMENT — Persons using this document should be familiar with normal laboratory
practice, if applicable. This document does not purport to address all of the safety concerns, if any,
associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health
practices and to ensure compliance with any regulatory requirements.
1 Scope
This part of ISO 11357 specifies methods for the determination of oxidation induction time (isothermal OIT)
and oxidation induction temperature (dynamic OIT) of polymeric materials by means of differential scanning
calorimetry (DSC). It is applicable to polyolefin resins that are in a fully stabilized or compounded form, either
as raw materials or finished products. It may be applicable to other plastics.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-3, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 3: Small plates
ISO 472, Plastics — Vocabulary
ISO 1872-2, Plastics — Polyethylene (PE) moulding and extrusion materials— Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
ISO 1873-2, Plastics — Polypropylene (PP) moulding and extrusion materials — Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
ISO 8986-2, Plastics — Polybutene (PB) moulding and extrusion materials — Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
1)
ISO 11357-1:— , Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
1) To be published. (Revision of ISO 11357-1:1997)
© ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 11357-6:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and ISO 11357-1 and the
following apply:
3.1
oxidation induction time (isothermal OIT)
relative measure of a stabilized material’s resistance to oxidative decomposition, determined by the
calorimetric measurement of the time interval to the onset of exothermic oxidation of the material at a
specified temperature in an oxygen or air atmosphere, under atmospheric pressure
NOTE It is expressed in minutes (min).
3.2
oxidation induction temperature (dynamic OIT)
relative measure of a stabilized material’s resistance to oxidative decomposition, determined by the
calorimetric measurement of the temperature of the onset of exothermic oxidation of the material when
subjected to a specified heating rate in an oxygen or air atmosphere, under atmospheric pressure
NOTE It is expressed in degrees Celsius (°C).
4 Principle
4.1 General
The time for which, or the temperature up to which, an antioxidant stabilizer system present in a test specimen
inhibits oxidation is measured while the specimen is held isothermally at a specified temperature or heated at
a constant rate in an oxygen or air atmosphere. The oxidation induction time or temperature is an assessment
of the level (or degree) of stabilization of the material tested. Higher test temperatures will result in shorter
oxidation induction times; faster heating rates will result in higher oxidation induction temperatures. The
oxidation induction time and temperature are also dependent on the surface area of the specimen available
for oxidation. It should be noted that tests carried out in pure oxygen will result in a lower oxidation induction
time or temperature than tests performed under normal atmospheric-air conditions.
NOTE The oxidation induction time or temperature can be indicative of the effective antioxidant level present in the
test specimen. Caution should be exercised in data interpretation, however, since oxidation reaction kinetics are a function
of temperature and the inherent properties of the additives contained in the sample. For example, oxidation induction time
or temperature results are often used to select optimum resin formulations. Volatile antioxidants or differences in activation
energies of oxidation reactions may generate poor oxidation induction time or temperature results, even though the
antioxidants may perform adequately at the intended temperature of use of the finished product.
4.2 Oxidation induction time (isothermal OIT)
The specimen and a reference material are heated at a constant rate in an inert gaseous environment (a flow
of nitrogen). When the specified temperature has been reached, the atmosphere is changed to oxygen or air
maintained at the same flow rate. The specimen is then held at constant temperature until the oxidative
reaction is displayed on the thermal curve. The isothermal OIT is the time interval between the initiation of
oxygen or air flow and the onset of the oxidative reaction. The onset of oxidation is indicated by an abrupt
increase in the specimen’s evolved heat and may be observed by a differential scanning calorimeter (DSC).
The isothermal OIT is determined in accordance with 9.6.1.
4.3 Oxidation induction temperature (dynamic OIT)
The specimen and a reference material are heated at a constant rate in an oxygen or air atmosphere until the
oxidative reaction is displayed on the thermal curve. The dynamic OIT is the temperature of the onset of the
oxidative reaction. The onset of oxidation is indicated by an abrupt increase in the specimen’s evolved heat
and may be observed by a differential scanning calorimeter (DSC). The dynamic OIT is determined in
accordance with 9.6.2.
2 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 11357-6:2008(E)
5 Apparatus and materials
5.1 General
See also ISO 11357-1:—, Clause 5.
Subclauses 5.5 to 5.8 shall be followed as applicable (Subclauses 5.7 and 5.8 are required only for oxidation
induction time measurements).
5.2 DSC instrument
The DSC instrument shall be able to achieve a maximum temperature of at least 500 °C. For oxidation
induction time measurements, it shall be capable of maintaining an isothermal stability of ± 0,3 °C at the test
temperature over the duration of the test, typically 60 min.
For high-precision measurements, an isothermal stability of ± 0,1 °C is recommended.
5.3 Crucibles
Specimens shall be placed in open or closed ventilated crucibles that allow unperturbed contact with the
surrounding atmosphere. Preferably, crucibles should be made of aluminium. Crucibles made of different
materials may be used by agreement between the interested parties.
NOTE The composition of the crucible material can influence the oxidation induction time or temperature test result
significantly (that is, including any associated catalytic effects). The type of containment system used depends on the
intended application of the material being tested. Polyolefins used in the wire and cable industry typically require copper or
aluminium crucibles whereas, for polyolefins used in geomembrane and vapour-barrier film applications, only aluminium
crucibles are used.
5.4 Flowmeter
For gas flow calibration, a flow rate measuring device such as a rotameter or soap-film flowmeter shall be
used together with a flow-adjusting valve. Mass flow controlling devices shall be calibrated against a positive-
displacement device.
5.5 Oxygen
The oxygen used shall be of 99,5 % ultra-high-purity grade (extra dry) or better.
WARNING — The use of pressurized gas requires safe and proper handling. Furthermore, oxygen is a
strong oxidizer that accelerates combustion vigorously. Keep oil and grease away from equipment
using or containing oxygen.
5.6 Air
The pressurized air used shall be dry and free of oil and grease.
5.7 Nitrogen
The nitrogen used shall be of 99,99 % ultra-high-purity grade (extra dry) or better.
5.8 Gas-selector switch and regulators
The DSC apparatus used for oxidation induction time measurements needs to be switched between nitrogen
and oxygen or air. The distance between the gas-switching point and the instrument cell should preferably be
© ISO 2008 – All rights reserved 3
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ISO 11357-6:2008(E)
kept as short as possible, with a dead time of less than 1 min, to minimize the switching volume. Accordingly,
for a flow rate of 50 ml/min, the dead volume would have to be less than 50 ml.
NOTE Increased precision can be o
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11357-6
Second edition
2008-06-15
Plastics — Differential scanning
calorimetry (DSC) —
Part 6:
Determination of oxidation induction time
(isothermal OIT) and oxidation induction
temperature (dynamic OIT)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 6: Détermination du temps d'induction à l'oxydation
(OIT isotherme) et de la température d'induction à l'oxydation
(OIT dynamique)
Reference number
ISO 11357-6:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 11357-6:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle. 2
5 Apparatus and materials. 3
6 Test specimens . 4
7 Test conditions and specimen conditioning . 5
8 Calibration . 5
9 Procedure . 5
10 Expression of results . 8
11 Precision and bias . 10
12 Test report . 10
Bibliography . 12
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ISO 11357-6:2008(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 11357-6 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11357-6:2002), which has been technically
revised. The most important changes in the revision are the following:
⎯ a dynamic OIT method, i.e. the measurement of oxidation induction temperature, has been included;
⎯ it is now possible to perform measurements in air as well as in oxygen;
⎯ the range of specimen sizes has been narrowed and specimen size has been redefined in terms of
thickness instead of mass;
⎯ the possibility of making single-point routine measurements with reduced accuracy has been included.
ISO 11357 consists of the following parts, under the general title Plastics — Differential scanning calorimetry
(DSC):
⎯ Part 1: General principles
⎯ Part 2: Determination of glass transition temperature
⎯ Part 3: Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization
⎯ Part 4: Determination of specific heat capacity
⎯ Part 5: Determination of characteristic reaction-curve temperatures and times, enthalpy of reaction and
degree of conversion
⎯ Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature
(dynamic OIT)
⎯ Part 7: Determination of crystallization kinetics
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ISO 11357-6:2008(E)
Introduction
It should be noted that the measurement of oxidation induction time or temperature described in this part of
ISO 11357 provides a tool to assess the conformity of the material tested to a given formulation of plastics
compounds, but it is not intended to provide the concentration of antioxidant. Different antioxidants may have
different oxidation induction times or temperatures. Due to interaction of the antioxidant with other substances
in the formulation, different oxidation induction times or temperatures may result even with products having
the same type and concentration of antioxidant.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11357-6:2008(E)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 6:
Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and
oxidation induction temperature (dynamic OIT)
SAFETY STATEMENT — Persons using this document should be familiar with normal laboratory
practice, if applicable. This document does not purport to address all of the safety concerns, if any,
associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health
practices and to ensure compliance with any regulatory requirements.
1 Scope
This part of ISO 11357 specifies methods for the determination of oxidation induction time (isothermal OIT)
and oxidation induction temperature (dynamic OIT) of polymeric materials by means of differential scanning
calorimetry (DSC). It is applicable to polyolefin resins that are in a fully stabilized or compounded form, either
as raw materials or finished products. It may be applicable to other plastics.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-3, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 3: Small plates
ISO 472, Plastics — Vocabulary
ISO 1872-2, Plastics — Polyethylene (PE) moulding and extrusion materials— Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
ISO 1873-2, Plastics — Polypropylene (PP) moulding and extrusion materials — Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
ISO 8986-2, Plastics — Polybutene (PB) moulding and extrusion materials — Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
1)
ISO 11357-1:— , Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
1) To be published. (Revision of ISO 11357-1:1997)
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ISO 11357-6:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and ISO 11357-1 and the
following apply:
3.1
oxidation induction time (isothermal OIT)
relative measure of a stabilized material’s resistance to oxidative decomposition, determined by the
calorimetric measurement of the time interval to the onset of exothermic oxidation of the material at a
specified temperature in an oxygen or air atmosphere, under atmospheric pressure
NOTE It is expressed in minutes (min).
3.2
oxidation induction temperature (dynamic OIT)
relative measure of a stabilized material’s resistance to oxidative decomposition, determined by the
calorimetric measurement of the temperature of the onset of exothermic oxidation of the material when
subjected to a specified heating rate in an oxygen or air atmosphere, under atmospheric pressure
NOTE It is expressed in degrees Celsius (°C).
4 Principle
4.1 General
The time for which, or the temperature up to which, an antioxidant stabilizer system present in a test specimen
inhibits oxidation is measured while the specimen is held isothermally at a specified temperature or heated at
a constant rate in an oxygen or air atmosphere. The oxidation induction time or temperature is an assessment
of the level (or degree) of stabilization of the material tested. Higher test temperatures will result in shorter
oxidation induction times; faster heating rates will result in higher oxidation induction temperatures. The
oxidation induction time and temperature are also dependent on the surface area of the specimen available
for oxidation. It should be noted that tests carried out in pure oxygen will result in a lower oxidation induction
time or temperature than tests performed under normal atmospheric-air conditions.
NOTE The oxidation induction time or temperature can be indicative of the effective antioxidant level present in the
test specimen. Caution should be exercised in data interpretation, however, since oxidation reaction kinetics are a function
of temperature and the inherent properties of the additives contained in the sample. For example, oxidation induction time
or temperature results are often used to select optimum resin formulations. Volatile antioxidants or differences in activation
energies of oxidation reactions may generate poor oxidation induction time or temperature results, even though the
antioxidants may perform adequately at the intended temperature of use of the finished product.
4.2 Oxidation induction time (isothermal OIT)
The specimen and a reference material are heated at a constant rate in an inert gaseous environment (a flow
of nitrogen). When the specified temperature has been reached, the atmosphere is changed to oxygen or air
maintained at the same flow rate. The specimen is then held at constant temperature until the oxidative
reaction is displayed on the thermal curve. The isothermal OIT is the time interval between the initiation of
oxygen or air flow and the onset of the oxidative reaction. The onset of oxidation is indicated by an abrupt
increase in the specimen’s evolved heat and may be observed by a differential scanning calorimeter (DSC).
The isothermal OIT is determined in accordance with 9.6.1.
4.3 Oxidation induction temperature (dynamic OIT)
The specimen and a reference material are heated at a constant rate in an oxygen or air atmosphere until the
oxidative reaction is displayed on the thermal curve. The dynamic OIT is the temperature of the onset of the
oxidative reaction. The onset of oxidation is indicated by an abrupt increase in the specimen’s evolved heat
and may be observed by a differential scanning calorimeter (DSC). The dynamic OIT is determined in
accordance with 9.6.2.
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5 Apparatus and materials
5.1 General
See also ISO 11357-1:—, Clause 5.
Subclauses 5.5 to 5.8 shall be followed as applicable (Subclauses 5.7 and 5.8 are required only for oxidation
induction time measurements).
5.2 DSC instrument
The DSC instrument shall be able to achieve a maximum temperature of at least 500 °C. For oxidation
induction time measurements, it shall be capable of maintaining an isothermal stability of ± 0,3 °C at the test
temperature over the duration of the test, typically 60 min.
For high-precision measurements, an isothermal stability of ± 0,1 °C is recommended.
5.3 Crucibles
Specimens shall be placed in open or closed ventilated crucibles that allow unperturbed contact with the
surrounding atmosphere. Preferably, crucibles should be made of aluminium. Crucibles made of different
materials may be used by agreement between the interested parties.
NOTE The composition of the crucible material can influence the oxidation induction time or temperature test result
significantly (that is, including any associated catalytic effects). The type of containment system used depends on the
intended application of the material being tested. Polyolefins used in the wire and cable industry typically require copper or
aluminium crucibles whereas, for polyolefins used in geomembrane and vapour-barrier film applications, only aluminium
crucibles are used.
5.4 Flowmeter
For gas flow calibration, a flow rate measuring device such as a rotameter or soap-film flowmeter shall be
used together with a flow-adjusting valve. Mass flow controlling devices shall be calibrated against a positive-
displacement device.
5.5 Oxygen
The oxygen used shall be of 99,5 % ultra-high-purity grade (extra dry) or better.
WARNING — The use of pressurized gas requires safe and proper handling. Furthermore, oxygen is a
strong oxidizer that accelerates combustion vigorously. Keep oil and grease away from equipment
using or containing oxygen.
5.6 Air
The pressurized air used shall be dry and free of oil and grease.
5.7 Nitrogen
The nitrogen used shall be of 99,99 % ultra-high-purity grade (extra dry) or better.
5.8 Gas-selector switch and regulators
The DSC apparatus used for oxidation induction time measurements needs to be switched between nitrogen
and oxygen or air. The distance between the gas-switching point and the instrument cell should preferably be
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ISO 11357-6:2008(E)
kept as short as possible, with a dead time of less than 1 min, to minimize the switching volume. Accordingly,
for a flow rate of 50 ml/min, the dead volume would have to be less than 50 ml.
NOTE Increased precision can be obtained if the dead time is known. One possible means of determining dead time
is to carry out a test using a non-stabilized material which will oxidize immediately in the presence
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NORME ISO
INTERNATIONALE 11357-6
Deuxième édition
2008-06-15
Plastiques — Analyse calorimétrique
différentielle (DSC) —
Partie 6:
Détermination du temps d’induction
à l’oxydation (OIT isotherme) et de la
température d’induction à l’oxydation
(OIT dynamique)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and
oxidation induction temperature (dynamic OIT)
Numéro de référence
ISO 11357-6:2008(F)
©
ISO 2008
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit
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ISO 11357-6:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
4 Principe .2
4.1 Généralités .2
4.2 Temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme) .2
4.3 Température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique) .2
5 Appareillage et matériaux .3
5.1 Généralités .3
5.2 Appareil DSC .3
5.3 Creusets .3
5.4 Débitmètre .3
5.5 Oxygène .3
5.6 Air .3
5.7 Azote .3
5.8 Sélecteurs de gaz et régulateurs .3
6 Éprouvettes .4
6.1 Généralités .4
6.2 Éprouvettes provenant de plaques moulées par compression .4
6.3 Éprouvettes provenant de plaques moulées par injection ou d’extrudats pour indice de fluidité 4
6.4 Éprouvettes provenant de pièces finies .4
7 Conditions d’essai et conditionnement de l’éprouvette .5
8 Étalonnage .5
8.1 Temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme) .5
8.2 Température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique) .5
9 Mode opératoire .5
9.1 Réglage de l’appareil .5
9.2 Chargement de l’éprouvette dans le creuset .5
9.3 Mise en place des creusets dans l’appareil .5
9.4 Débit d’azote, d’air et d’oxygène .6
9.5 Ajustement de la sensibilité .6
9.6 Réalisation des mesurages .6
9.7 Nettoyage .7
10 Expression des résultats .8
11 Fidélité et biais .10
12 Rapport d’essai .10
Bibliographie .12
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ISO 11357-6:2008(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée 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.
L’ISO 11357-6 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5, Propriétés
physicochimiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11357-6:2002), ainsi que l’ISO/TR 10837:1991,
qui a fait l’objet d’une révision technique. Les modifications les plus importantes de cette révision sont:
— une méthode OIT dynamique, c’est-à-dire le mesurage de la température d’induction à l’oxydation, a été incluse;
— il est maintenant possible de réaliser des mesurages sous air comme sous oxygène;
— la gamme de tailles des éprouvettes a été restreinte et la taille de l’éprouvette a été redéfinie selon
l’épaisseur au lieu de la masse;
— la possibilité de faire des mesurages de routine uniques, d’exactitude réduite, a été incluse.
L’ISO 11357 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Analyse
calorimétrique différentielle (DSC):
— Partie 1: Principes généraux
— Partie 2: Détermination de la température de transition vitreuse
— Partie 3: Détermination de la température et de l’enthalpie de fusion et de cristallisation
— Partie 4: Détermination de la capacité thermique massique
— Partie 5: Détermination des températures et temps caractéristiques de la courbe de réaction, de l’enthalpie
de réaction et du degré de transformation
— Partie 6: Détermination du temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme) et de la température d’induction
à l’oxydation (OIT dynamique)
— Partie 7: Détermination de la cinétique de cristallisation
La présente version française de l’ISO 11357-6:2008 correspond à la version anglaise du 2008-11-15.
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ISO 11357-6:2008(F)
Introduction
Il convient de noter que le mesurage du temps ou de la température d’induction à l’oxydation, décrit dans
la présente partie de l’ISO 11357, fournit un outil d’évaluation de la conformité du matériau soumis à essai
selon une formulation donnée de composés plastiques, mais il n’est pas destiné à fournir la concentration en
antioxydant. Des antioxydants différents peuvent avoir des temps ou des températures d’induction à l’oxydation
différents. En raison de l’interaction des antioxydants avec d’autres substances dans la formulation, différents
temps ou températures d’induction à l’oxydation peuvent être obtenus, même avec des produits ayant le même
type et la même concentration d’antioxydant.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11357-6:2008(F)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 6:
Détermination du temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme)
et de la température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique)
PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ — Il convient que l’utilisateur du présent document soit familier des
pratiques courantes de laboratoire, le cas échéant. Le présent document n’a pas pour objet de traiter
tous les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l’utilisateur
d’établir des pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité, et de s’assurer de la conformité
à la réglementation en vigueur.
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 11357 spécifie des méthodes de détermination du temps d’induction à l’oxydation
(OIT isotherme) et de la température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique) des matériaux polymères au
moyen de l’analyse calorimétrique différentielle (DSC). Elle s’applique aux résines polyoléfines sous forme
totalement stabilisée ou sous forme de composition, soit comme matières premières, soit comme produits
finis. Elle peut s’appliquer à d’autres plastiques.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application 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 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-3, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 3:
Plaques de petites dimensions
ISO 472, Plastiques — Vocabulaire
ISO 1872-2, Plastiques — Polyéthylène (PE) pour moulage et extrusion — Partie 2: Préparation des éprouvettes
et détermination des propriétés
ISO 1873-2, Plastiques — Polypropylène (PP) pour moulage et extrusion — Partie 2: Préparation des
éprouvettes et détermination des propriétés
ISO 8986-2, Plastiques — Matériaux à base de polybutène-1 (PB-1) pour moulage et extrusion — Partie 2:
Préparation des éprouvettes et détermination des propriétés
1)
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, ainsi
que les suivants s’appliquent.
1) À publier. (Révision de l’ISO 11357-1:1997.)
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ISO 11357-6:2008(F)
3.1
temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme)
mesure relative de la résistance d’un matériau stabilisé à la décomposition par oxydation, déterminée par
le mesurage calorimétrique de l’intervalle de temps du début de l’oxydation exothermique du matériau sous
oxygène ou sous air, à une température spécifiée, sous pression atmosphérique
NOTE Il est exprimé en minutes (min).
3.2
température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique)
mesure relative de la résistance d’un matériau stabilisé à la décomposition par oxydation, déterminée par le
mesurage calorimétrique de la température du début de l’oxydation exothermique du matériau soumis à une
vitesse de chauffage spécifiée, sous oxygène ou sous air, sous pression atmosphérique
NOTE Elle est exprimée en degrés Celsius (°C).
4 Principe
4.1 Généralités
La durée ou la température, à laquelle un système stabilisateur antioxydant présent dans une éprouvette
empêche l’oxydation, est mesurée pendant que l’éprouvette est maintenue isotherme à une température spécifiée
ou chauffée à une vitesse constante, dans une atmosphère d’oxygène ou d’air. Le temps ou la température
d’induction à l’oxydation constitue une évaluation du niveau (ou degré) de stabilisation du matériau soumis
à essai. Des températures d’essai supérieures aboutissent à des temps d’induction à l’oxydation inférieurs,
des vitesses de chauffage rapides aboutissent à des températures d’induction à l’oxydation supérieures. Le
temps et la température d’induction à l’oxydation dépendent également de la surface de l’éprouvette soumise
à l’oxydation. Il convient de noter que les essais effectués avec de l’oxygène pur aboutissent à un temps
ou à une température d’induction à l’oxydation inférieurs à ceux des essais réalisés dans des conditions
atmosphériques normales d’air.
NOTE Le temps ou la température d’induction à l’oxydation peut indiquer le niveau d’antioxydant effectif présent dans
l’éprouvette. Il convient toutefois d’interpréter avec précaution les données, puisque la cinétique de la réaction d’oxydation
est une fonction de la température et des propriétés inhérentes des additifs contenus dans l’échantillon. Par exemple, les
résultats du temps ou de la température d’induction à l’oxydation sont souvent utilisés pour sélectionner les formulations
de résine optimales. Les antioxydants volatiles ou les différences dans l’énergie d’activation des réactions d’oxydation
peuvent avoir pour conséquence des résultats relatifs au temps ou à la température d’induction par oxydation faibles,
même si les antioxydants peuvent avoir des résultats convenables à la température prévue d’utilisation du produit fini.
4.2 Temps d’induction à l’oxydation (OIT isotherme)
L’éprouvette et le matériau de référence sont chauffés à une vitesse constante dans un environnement gazeux
inerte (sous un flux d’azote). Lorsque la température spécifiée a été atteinte, l’atmosphère est remplacée
par de l’oxygène ou de l’air maintenu au même débit. L’éprouvette est alors maintenue à une température
constante jusqu’à ce que la réaction d’oxydation soit visualisée sur la courbe de température. L’OIT isotherme
est l’intervalle de temps entre l’instant correspondant à l’initiation du flux d’oxygène ou d’air et le début de la
réaction d’oxydation. Le début de l’oxydation est indiqué par une augmentation brutale de la chaleur dissipée
par l’éprouvette et peut être observée par analyse calorimétrique différentielle (DSC). L’OIT isotherme est
déterminé conformément à 9.6.1.
4.3 Température d’induction à l’oxydation (OIT dynamique)
L’éprouvette et le matériau de référence sont chauffés à une vitesse constante sous atmosphère d’oxygène
ou d’air jusqu’à ce que la réaction d’oxydation soit visualisée sur la courbe de température. L’OIT dynamique
correspond à la température au début de la réaction d’oxydation. Le début de l’oxydation est indiqué par une
augmentation brutale de la chaleur dissipée par l’éprouvette et peut être observée par analyse calorimétrique
différentielle (DSC). L’OIT dynamique est déterminée conformément à 9.6.2.
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ISO 11357-6:2008(F)
5 Appareillage et matériaux
5.1 Généralités
Voir aussi l’ISO 11357-1:—, Article 5.
Les paragraphes 5.5 à 5.8 doivent être suivis selon le cas (les paragraphes 5.7 et 5.8 sont exigés uniquement
pour les mesurages du temps d’induction à l’oxydation).
5.2 Appareil DSC
L’appareil DSC doit pouvoir atteindre une température maximale d’au moins 500 °C. Pour les mesurages du
temps d’induction à l’oxydation, il doit permettre le maintien d’une stabilité isotherme de ±0,3 °C à la température
d’essai pendant la durée de l’essai, habituellement 60 min.
Pour les mesurages de haute précision, une stabilité isotherme de ±0,1 °C est recommandée.
5.3 Creusets
Les éprouvettes doivent être placées dans des creusets ventilés, ouverts ou fermés, permettant un contact
stable avec l’atmosphère environnante. Il convient que les creusets soient de préférence en aluminium. Les
creusets constitués de différents matériaux peuvent être utilisés après accord entre les parties intéressées.
NOTE La composition du matériau du creuset peut avoir une influence significative sur les résultats de mesure du
temps ou de la température d’induction à l’oxydation (y compris les effets catalyseurs associés). Le type de système de
confinement utilisé dépend de l’application prévue du matériau soumis à essai. Les polyoléfines utilisées dans l’industrie
des câbles requièrent habituellement des creusets en cuivre ou en aluminium tandis que pour les polyoléfines utilisées
dans les géomembranes et dans les applications pour les films d’étanchéité à la vapeur, seuls des creusets en aluminium
sont utilisés.
5.4 Débitmètre
Pour l’étalonnage du débit de gaz, un dispositif de mesure du débit comme un rotamètre ou un débitmètre «à
film de savon» doit être utilisé avec une valve de réglage du débit. Les dispositifs de contrôle de débit massique
doivent être étalonnés par rapport à un dispositif à déplacement positif.
5.5 Oxygène
L’oxygène utilisé doit être de très haute pureté à 99,5 % (extra sec) ou de qualité supérieure.
AVERTISSEMENT — Lors de l’utilisation de gaz sous pression, il est nécessaire d’utiliser des
techniques de manipulation sûres et appropriées. De plus, l’oxygène est un oxydant puissa
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.