Rubber compounding ingredients — Determination of multipoint nitrogen surface area (NSA) and statistical thickness surface area (STSA)

ISO 18852:2005 specifies a method for the determination of the nitrogen surface area (NSA) of carbon blacks and other rubber compounding ingredients, like silicas and zinc oxides, based on the Brunauer, Emmett and Teller (BET) theory of gas adsorption using a multipoint determination. This test method specifies the sample preparation and treatment, instrument calibration, required accuracy and precision of the experimental data, and calculation of the surface area results from the data obtained. Also given is a procedure for calculating the statistical thickness surface area (STSA), otherwise known as the external surface area. The test method specified uses an automatic volumetric static-vacuum apparatus, the surface area being calculated using the BET theory based on monolayer measurements.

Ingrédients de mélange du caoutchouc — Détermination de la surface par adsorption d'azote (NSA) et de la surface par épaisseur statistique (STSA) par méthode multipoints

L'ISO 18852:2005 spécifie une méthode pour la détermination de la surface des noirs de carbone et autres ingrédients de mélange du caoutchouc, comme les silices et les oxydes de zinc, par adsorption d'azote (NSA), sur la base de la théorie de l'adsorption de gaz de Brunauer, Emmett et Teller (BET) utilisant des déterminations en plusieurs points de mesure. Cette méthode d'essai spécifie la préparation et le traitement des échantillons, l'étalonnage de l'instrument, l'exactitude et la fidélité exigées des données expérimentales et le calcul de la surface à partir des données obtenues. Elle spécifie aussi une méthode pour déterminer la surface par l'épaisseur statistique (STSA), aussi connue comme la surface externe. La méthode d'essai spécifiée utilise un appareil volumétrique statique à vide, automatisé, qui calcule la surface à l'aide de la théorie BET fondée sur un mesurage en couche monomoléculaire.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
29-May-2005
Withdrawal Date
29-May-2005
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
30-Mar-2012
Completion Date
30-Mar-2012
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ISO 18852:2005 - Rubber compounding ingredients -- Determination of multipoint nitrogen surface area (NSA) and statistical thickness surface area (STSA)
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ISO 18852:2005 - Ingrédients de mélange du caoutchouc -- Détermination de la surface par adsorption d'azote (NSA) et de la surface par épaisseur statistique (STSA) par méthode multipoints
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18852
First edition
2005-05-15
Rubber compounding ingredients —
Determination of multipoint nitrogen
surface area (NSA) and statistical
thickness surface area (STSA)
Ingrédients de mélange du caoutchouc — Détermination de la surface
par adsorption d'azote (NSA) et de la surface par épaisseur statistique
(STSA) par méthode multipoints
Reference number
ISO 18852:2005(E)
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18852:2005(E)
PDF disclaimer

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Published in Switzerland
ii © ISO 2005 – All rights reserved
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ISO 18852:2005(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

1 Scope...................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Principle ................................................................................................................................................. 2

4 Apparatus............................................................................................................................................... 2

5 Reagents ................................................................................................................................................ 3

6 Preparation and calibration of static-volumetric apparatus............................................................. 3

7 Preparation of apparatus...................................................................................................................... 4

8 Measurement procedure ...................................................................................................................... 5

9 Calculation of the nitrogen surface area ............................................................................................ 6

10 Determination of statistical thickness surface area (STSA)............................................................. 7

11 Precision and bias ................................................................................................................................ 8

12 Test report............................................................................................................................................ 11

© ISO 2005 – All rights reserved iii
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ISO 18852:2005(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 18852 was prepared by Technical Committee ISO/TC 45, Rubber and rubber products, Subcommittee

SC 3, Raw materials (including latex) for use in the rubber industry.
iv © ISO 2005 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18852:2005(E)
Rubber compounding ingredients — Determination of
multipoint nitrogen surface area (NSA) and statistical thickness
surface area (STSA)

WARNING — Persons using this International Standard should be familiar with normal laboratory

practice. This standard does not purport to address all of the safety problems, 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 national regulatory conditions.
1 Scope

This International Standard specifies a method for the determination of the nitrogen surface area (NSA) of

carbon blacks and other rubber compounding ingredients, like silicas and zinc oxides, based on the Brunauer,

Emmett and Teller (BET) theory of gas adsorption using a multipoint determination. This test method specifies

the sample preparation and treatment, instrument calibration, required accuracy and precision of the

experimental data, and calculation of the surface area results from the data obtained. Also given is a

procedure for calculating the statistical thickness surface area (STSA), otherwise known as the external

surface area.

The test method specified uses an automatic volumetric static-vacuum apparatus, the surface area being

calculated using the BET theory based on monolayer measurements.

The method can also be used for verifying “single-point” procedures described in ISO 4652-1 and other

standards.

The automatic instruments described in these standards perform all the necessary computations, including

that of the surface area based on statistical thickness. However, the automatic point-setting procedures used

are not applicable to the STSA method.

NOTE Automatic instruments based on continuous flow using mixtures of nitrogen and helium gas in various ratios

are also available. As good as they are, it is highly desirable to verify their accuracy of measurement against results

obtained from static-vacuum-type instruments.
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 4652-1:1994, Rubber compounding ingredients — Carbon black — Determination of specific surface area

by nitrogen adsorption methods — Part 1: Single-point procedures

ISO 5794-1:2005, Rubber compounding ingredients — Silica, precipitated, hydrated — Part 1: Non-rubber

tests
ISO 9298:1995, Rubber compounding ingredients — Zinc oxide — Test methods
© ISO 2005 – All rights reserved 1
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ISO 18852:2005(E)
3 Principle

A test portion of carbon black, silica, zinc oxide, etc, is placed in a cell of known volume and degassed. Using

the ideal-gas equation, the volume of nitrogen required to give a predetermined relative pressure is calculated

and dosed into the sample cell. Any additional nitrogen required to attain this relative pressure is due to

adsorption by the test portion. The amounts of nitrogen adsorbed at different relative pressures are then used

to calculate the specific surface area.

When analysing the various materials cited above, the following degassing conditions shall be used:

Temperature Time, minimum
Material Reference
°C h
Carbon black 300 ± 10 0,5 ISO 4652-1:1994
3.6.1.2; 4.4; 5.5.6; 6.7.4
and 6.7.5
Hydrated silica 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2005
Annex D, D.4.3
Zinc oxide (type A or B) 300 ± 10 0,5
Zinc oxide (type C) 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2005
Annex D, D.4.3

The various zinc oxide grades are listed in ISO 9298:1995 in Annex D, Table D.1.

In the method described below, the degassing conditions indicated are those for carbon black, and have to be

replaced by those indicated in the table for silica or zinc oxide.
4 Apparatus

4.1 Automatic static-volumetric vacuum apparatus for multipoint nitrogen surface area analysis,

with vacuum system, Dewar flasks and all other accessories required for the analysis.

The instruments on the market are of two types: those in which the surface area of the empty sample tube is

determined prior to the analysis of the test portion, thus allowing corrections for non-ideal gas behaviour to be

made and sample tube correction factors to be applied, and those instruments with a reference tube, on which

measurements are made in parallel with those on the sample tube, thus avoiding the need to calculate

corrections of this type.

Either type of instrument may, additionally, use a different procedure to determine data points:

Procedure A: The points may be obtained by fully automatic metering of the injected-gas volume, the pressure

equilibration parameters being chosen by the operator. The number of data points will thus be dependent on

these parameters.

Procedure B: A limited number of points (usually 5 or 10) may be defined at specific p/p values. The

equilibration procedure will then aim to come as near as possible to these values. They may, for instance, be

chosen to be equidistant from each other.

Irrespective of the way they are obtained, the data points used in the calculation of the regression line shall be

selected from inside the p/p range defined below. However, results obtained with one and the same test

portion may be different when the data has been acquired using different equilibration procedures. Since

procedure A is more accurate, it shall be used to verify all other methods.

4.2 Adsorption cells, which, when attached to the adsorption apparatus, can be maintained at a pressure

below 1,35 mPa (10 nmHg).
2 © ISO 2005 – All rights reserved
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ISO 18852:2005(E)

4.3 McLeod gauge, or equivalent, capable of measuring the pressure of a high vacuum.

4.4 Pressure gauge or transducer, with a reading accuracy of ± 0,25 % or ± 70 Pa (± 0,5 mmHg),

covering the range 0 kPa to 135 kPa (0 mmHg to 1 000 mmHg).
4.5 Small glass vials with caps (about 30 cm ), for oven-drying samples.
4.6 Analytical balance, with 0,1 mg sensitivity.

4.7 Heating mantle or degassing station, capable of maintaining a temperature of 300 °C ± 10 °C.

4.8 Calibration volume, consisting of a cylindrical or spherical glass (or corrosion-resistant metal) reservoir,

3 3

having an internal volume between 75 cm and 500 cm , and with a valve or stopcock and a connector by

which it can be connected to the sample port of the gas adsorption apparatus.
5 Reagents

5.1 Reagent-grade chemicals, conforming to the specified or recommended standards for laboratory

chemicals, shall be used in all tests.
5.2 Water, distilled, or of equivalent purity.
5.3 Liquid nitrogen, 98 % or higher purity.
5.4 Ultra-high-purity nitrogen gas, from a cylinder or other suitable source.
5.5 Ultra-high-purity helium gas, from a cylinder or other suitable source.
5.6 High-vacuum stopcock grease.
6 Preparation and calibration of static-volumetric apparatus

6.1 This procedure shall be performed for the initial calibration, periodically as a quality control measure,

and following repairs or adjustments. If a commercial apparatus is used, consult the user's manual for specific

instructions in carrying out the steps which follow.

6.2 Attach the vacuum and pressure gauges or transducers (4.3 and 4.4) to the apparatus and evacuate it,

the manifold and all internal pressure/vacuum sensors to 2,7 Pa (20 µmHg) or below.

6.3 Verify that the internal vacuum sensor(s) are reading correctly and that the internal pressure sensor(s)

are reading correctly in the vicinity of zero pressure, taking into account the expected resolution and stability

limits. Make adjustments as needed.

6.4 Close the vacuum path and admit nitrogen gas to build 100 kPa ± 1 % (750 mmHg ± 7,5 mmHg) of

pressure. Verify that the pressure sensors read the correct pressure to within ± 0,25 %. Make adjustments as

needed.

6.5 Thoroughly clean and dry an empty adsorption cell (4.2). Connect it to the apparatus and evacuate it to

2,7 Pa (20 µmHg). Apply a 300 °C heating mantle and continue evacuation for at least 1 h and until the rate of

pressure rise upon temporarily closing the vacuum path is under 0,4 Pa (3 µmHg) per minute.

6.6 Perform a “blank analysis” on this clean empty cell at 0,05; 0,10; 0,15; 0,20 and 0,25p/p . Use a “p

0 0

value” of 101,325 kPa (760 mmHg) and a “test portion mass” of 1 g for the calculations.

6.7 Examine the mean value of the “adsorbed quantities” obtained. Ideally, this should be zero. A single

reading exceeding 0,25 standard cm makes the set-up unacceptable. As a rule, only readings below

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ISO 18852:2005(E)
3 3

0,125 standard cm are acceptable although one of them may go as high as 0,25 standard cm . A parabolic

error versus pressure profile may indicate failure to correct properly for non-ideal gas behaviour or transducer

linearity problems. A linear error profile indicates failure to properly measure or account for unadsorbed gas

(free-space error). Erratic variation of data points indicates leaks or noisy measurements.

6.8 Determine the internal volume of the calibration-volume reservoir (4.8) below the valve or stopcock by

the difference in mass when empty and then when filled completely with distilled water (5.2). Measure the

water temperature and use the correct water density to obtain the exact volume of water contained. It may be

necessary to immerse the device in boiling water to ensure complete filling and degassing. Repeat the

procedure until the calibration volume is known to better than 0,1 %. Empty the calibration volume and

thoroughly dry it overnight in the vacuum oven at 70 °C ± 5 °C.

6.9 Connect the calibration-volume reservoir to a sample port of the gas adsorption apparatus, open the

valve or stopcock, and evacuate the reservoir to below 2,7 Pa (20 µmHg). Continue evacuation for one more

hour. Close off the path to the vacuum source and note whether any rise in pressure occurs. The pressure

shall remain below 2,7 Pa (20 µmHg), with a rate of increase of less than 0,04 Pa (0,3 µmHg) per minute.

When this has been achieved, close the valve or stopcock to maintain the vacuum within the calibration-

volume reservoir.

6.10 Leave the closed-off, evacuated calibration-volume reservoir in place. Raise a Dewar flask (or other

insulating container) around it, and pack wet, crushed ice firmly in the Dewar flask. Place an insulating cover

on the ice. Start an analysis with target relative pressures of 0,025; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20 and 0,25p/p . Use a

1 g mass and a p of 101,325 kPa (760 mmHg) for the calculations.

On completion of the 0,25p/p point, open the valve or stopcock of the reservoir (4.8) and complete the

analysis.

6.11 Examine the “volumes adsorbed”. Ideally, the first point at 0,025p/p should show a zero amount. All

other points should be within ± 1 % of the gas volume V computed using the following equation:

ppp
VV== V
RR
101,325 p 101,325
 
0
where
p and p are expressed in kPa;
p/p is the relative pressure at which the point was actually equilibrated;
V is the internal volume of the reservoir (4.8) (as determined in 6.8).

6.12 Successful completion of this series of tests indicates that the gas apparatus meets the basic

adsorption requirements of adequate vacuum level, compensation for free-space errors, linearity and

accuracy of nitrogen gas metering.
7 Preparation of apparatus

7.1 Connect a clean adsorption cell (4.2) to the degassing station of the apparatus (4.1), and heat at 300 °C

with the heating mantle (4.7) for 0,5 h at a pressure below 2,7 Pa (20 µmHg), or keep under nitrogen flow.

(Insert a glass rod into the adsorption cell stem, thus improving test precision.)

7.2 Remove the heating mantle, allow the adsorption cell to cool to room temperature and backfill,

preferably with helium (5.5) or nitrogen (5.4), to atmospher
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18852
Première édition
2005-05-15
Ingrédients de mélange du caoutchouc —
Détermination de la surface par
adsorption d'azote (NSA) et de la surface
par épaisseur statistique (STSA) par
méthode multipoints
Rubber compounding ingredients — Determination of multipoint
nitrogen surface area (NSA) and statistical thickness surface area
(STSA)
Numéro de référence
ISO 18852:2005(F)
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18852:2005(F)
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l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,

veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2005

Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit

de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

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Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 18852:2005(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Références normatives......................................................................................................................... 1

3 Principe .................................................................................................................................................. 2

4 Appareillage........................................................................................................................................... 2

5 Réactifs .................................................................................................................................................. 3

6 Préparation et étalonnage de l’appareil volumétrique statique ....................................................... 3

7 Préparation de l'appareillage ............................................................................................................... 5

8 Mode opératoire de mesure ................................................................................................................. 5

9 Calcul de la surface d’azote................................................................................................................. 6

10 Détermination de la surface par l'épaisseur statistique (STSA) ...................................................... 7

11 Fidélité et biais ...................................................................................................................................... 8

12 Rapport d’essai ................................................................................................................................... 11

© ISO 2005 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18852:2005(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 18852 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 45, Élastomères et produits à base d'élastomères,

sous-comité SC 3, Matières premières (y compris le latex) à l'usage de l'industrie des élastomères.

iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 18852:2005(F)
Ingrédients de mélange du caoutchouc — Détermination de la
surface par adsorption d'azote (NSA) et de la surface par
épaisseur statistique (STSA) par méthode multipoints

AVERTISSEMENT — Les utilisateurs de la présente Norme internationale doivent être familiarisés

avec les pratiques d’usage en laboratoire. La présente norme n’a pas la prétention d’aborder tous les

problèmes de sécurité concernés par son usage. Il est de la responsabilité de l’utilisateur de consulter

et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène appropriées et de déterminer l’applicabilité des

restrictions réglementaires avant utilisation.
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie une méthode pour la détermination de la surface des noirs de

carbone et autres ingrédients de mélange du caoutchouc, comme les silices et les oxydes de zinc, par

adsorption d’azote (NSA), sur la base de la théorie de l’adsorption de gaz de Brunauer, Emmett et Teller

(BET) utilisant des déterminations en plusieurs points de mesure. Cette méthode d’essai spécifie la

préparation et le traitement des échantillons, l’étalonnage de l’instrument, l’exactitude et la fidélité exigées des

données expérimentales et le calcul de la surface à partir des données obtenues. Elle spécifie aussi une

méthode pour déterminer la surface par l’épaisseur statistique (STSA), aussi connue comme la surface

externe.

La méthode d’essai spécifiée utilise un appareil volumétrique statique à vide, automatisé, qui calcule la

surface à l’aide de la théorie BET fondée sur un mesurage monocouche.

Cette méthode d’essai peut aussi être utilisée pour vérifier les modes opératoires à un point de mesure décrits

dans l’ISO 4652-1 et d’autres normes.

Les instruments automatisés décrits dans ces normes effectuent tous les calculs nécessaires, y compris celui

de la surface sur la base de l’épaisseur statistique. Cependant, les modes opératoires de détermination

automatique du point de mesure utilisés ne sont pas applicables pour la méthode STSA.

NOTE Des instruments automatisés fondés sur un flux continu de mélange de gaz contenant de l’azote et de l’hélium

en proportions variables existent aussi. Aussi bons soient-ils, il est fortement recommandé de vérifier leur exactitude de

mesure par la normalisation des résultats obtenus à partir d’instruments de type statique à vide.

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 4652-1:1994, Ingrédients de mélange du caoutchouc — Noir de carbone — Détermination de la surface

spécifique par méthodes par adsorption d'azote — Partie 1: Modes opératoires à un point de mesure

ISO 5794-1:2005, Ingrédients de mélange du caoutchouc — Silices hydratées précipitées — Partie 1: Essais

sur le produit brut

ISO 9298:1995, Ingrédients de mélange du caoutchouc — Oxyde de zinc — Méthodes d'essai

© ISO 2005 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18852:2005(F)
3 Principe

Une prise d’essai de noir de carbone, de silice, d’oxyde de zinc, etc., est placée dans une cellule de volume

connu puis dégazée. À l’aide de l’équation des gaz parfaits, le volume d’azote exigé pour obtenir une pression

relative prédéterminée est calculé et dosé dans la cellule. Tout azote supplémentaire nécessaire pour obtenir

cette pression relative est dû à l’adsorption par la prise d’essai. Les quantités d’azote adsorbées aux

différentes pressions relatives sont ensuite utilisées pour calculer la surface spécifique.

Pour l’analyse des différents matériaux précités, les conditions de dégazage suivantes s’appliquent:

Température Durée minimale
Matériau Référence
°C h
Noir de carbone 300 ± 10 0,5 ISO 4652-1:1994
3.6.1.2; 4.4; 5.5.6; 6.7.4
et 6.7.5
Silice hydratée 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2005
Annexe D, D.4.3
Oxyde de zinc (type A ou B) 300 ± 10 0,5
Oxyde de zinc (type C) 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2005
Annexe D, D.4.3

Les différentes qualités d’oxyde de zinc sont énumérées dans l’Annexe D, Tableau D.1, de l’ISO 9298:1995.

Dans la description de la méthode ci-après, les conditions indiquées pour le dégazage sont celles relatives au

noir de carbone et celles indiquées dans le tableau doivent leur être substituées pour les silices ou les oxydes

de zinc.
4 Appareillage

4.1 Analyseur de surface d’azote, appareil statique à vide automatisé de mesure du volume en

plusieurs points, avec système à vide, vases de Dewar et tous les autres accessoires nécessaires à son

fonctionnement.

Les instruments disponibles commercialement sont de deux types: ceux où la surface du tube à essais vide

est déterminée avant l’analyse de la prise d’essai, ce qui permet des corrections pour le comportement non

idéal du gaz et la prise en compte des facteurs de correction du tube à essais; et ceux ayant un tube de

référence, sur lequel des mesures sont effectuées parallèlement à celles du tube à essais, ce qui permet

d’éviter de calculer des corrections de ce type.

De plus, ces deux types d’instruments peuvent utiliser une procédure différente pour déterminer leurs points

de mesure:

Procédure A: Les points peuvent être obtenus par un dosage entièrement automatique des volumes de gaz

injectés, les paramètres d’équilibration de la pression étant choisis par l’opérateur. Le nombre de points de

mesure peut ainsi dépendre de ces paramètres.

Procédure B: Il est possible de prédéfinir un nombre limité de points (en général 5 ou 10) à des valeurs

spécifiques de la pression relative p/p . La procédure d’équilibration cherchera à s’approcher le plus possible

de ces valeurs, qui pourront alors être choisies équidistantes.

Indépendamment de leur mode d’acquisition, pour le calcul de la droite de régression, les points de mesure

seront choisis à l’intérieur de la plage des pressions relatives p/p définie ci-après. Toutefois, les résultats

peuvent être différents pour une seule et même prise d’essai, lorsque l’acquisition des données a été réalisée

selon des procédures d’équilibration différentes. Comme la méthode A est plus exacte, elle doit être utilisée

pour normaliser toutes les autres méthodes.
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4.2 Cellules d’adsorption, qui, lorsqu’elles sont fixées à l’appareil d’adsorption, maintiennent la pression

en deça de 1,35 mPa (10 nmHg).

4.3 Vacuomètre de McLeod, ou instrument équivalent permettant de mesurer la pression dans le vide

poussé.

4.4 Manomètre ou transducteur de pression, ayant une exactitude de lecture de ± 0,25 % ou ± 70 Pa

(± 0,5 mmHg), couvrant la plage 0 kPa à 135 kPa (0 mmHg à 1 000 mmHg).

4.5 Petites fioles de verre avec bouchons (environ 30 cm ) pour les échantillons séchés à l’étuve.

4.6 Balance analytique, de sensibilité 0,1 mg.

4.7 Manchon thermique ou station de dégazage, capable de maintenir une température de

300 °C ± 10 °C.

4.8 Appareil volumétrique d’étalonnage, composé d’un réservoir en verre (ou en métal résistant à la

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corrosion) cylindrique ou sphérique, de volume intérieur compris entre 75 cm et 500 cm , avec vanne ou

robinet d’arrêt et adaptateur de porte-échantillon relié au raccord d’adsorption de gaz.

5 Réactifs

5.1 Des produits chimiques de qualité reconnue, conformes aux normes spécifiées ou recommandées pour

les produits chimiques de laboratoire, doivent être utilisés dans tous les essais.

5.2 Eau, distillée ou de pureté équivalente.
5.3 Azote liquide, de pureté 98 % ou supérieure.

5.4 Azote gazeux ultra-pur, en bouteille commerciale, ou toute autre source d’azote gazeux purifié.

5.5 Hélium gazeux ultra-pur, en bouteille commerciale, ou toute autre source d’hélium gazeux purifié.

5.6 Graisse à rodage en vide élevé.
6 Préparation et étalonnage de l’appareil volumétrique statique

6.1 Ce mode opératoire doit être appliqué pour l’étalonnage initial, puis périodiquement à titre de mesure

de maîtrise de la qualité, et à la suite de réparations ou d’ajustements. Si un appareil commercial est utilisé,

consulter le manuel de l’utilisateur pour des instructions spécifiques concernant la réalisation des opérations

qui suivent.

6.2 Fixer le vacuomètre et le manomètre ou transducteur de pression (4.3 et 4.4) à l’appareil et mettre ce

dernier sous vide, ainsi que le collecteur et tous les capteurs internes de pression et de dépression, jusqu’à

2,7 Pa (20 µmHg) ou moins.

6.3 Vérifier que le(les) capteur(s) interne(s) de dépression effectuent correctement les lectures et que

le (les) capteur(s) interne(s) de pression effectuent correctement les lectures au voisinage d’une pression zéro,

en fonction des limites prévues de résolution et de stabilité. S’il y a lieu, procéder aux ajustements.

6.4 Fermer l’admission de vide et laisser entrer l’azote gazeux jusqu’à obtenir une pression de

100 kPa ± 1 % (750 mmHg ± 7,5 mmHg). Vérifier que les capteurs de pression donnent une lecture de la

pression exacte à ± 0,25 % près. S’il y a lieu, procéder aux ajustements.
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6.5 Nettoyer et sécher entièrement une cellule d’adsorption vide (4.2). La relier à l’appareil et mettre sous

vide jusqu’à 2,7 Pa (20 µmHg). Appliquer un manchon thermique à 300 °C et continuer la mise sous vide

pendant au moins 1 h jusqu’à ce que la vitesse d’augmentation de la pression après fermeture temporaire de

l’admission de vide soit inférieure à 0,4 Pa (3 µmHg) par minute.

6.6 Effectuer une «analyse à blanc» sur cette cellule vide et propre à des pressions relatives p/p égales à

0,05, 0,10, 0,15, 0,20 et 0,25. Utiliser pour les calculs un p de 101,325 kPa (760 mmHg) et une «masse de

prise d’essai» de 1 g.

6.7 Examiner la valeur moyenne des «quantités adsorbées» obtenues. Idéalement, il convient qu’elle soit

nulle. Des erreurs dépassant 0,25 cm standard sont inacceptables. Seules des erreurs inférieures à

3 3

0,125 cm standard sont acceptables, un des résultats à double pouvant aller jusqu’à 0,25 cm standard. Un

profil d’erreur parabolique par rapport à la pression peut indiquer un échec à corriger correctement un

comportement non idéal ou des problèmes de linéarité du transducteur de pression. Un profil d’erreur linéaire

indique l’échec à mesurer correctement le gaz non adsorbé ou à en tenir compte (erreur due à l’espace libre).

Une variation irrégulière des points de mesure indique la présence de fuites ou des mesurages perturbés.

6.8 Déterminer le volume interne du réservoir volumétrique d’étalonnage (4.8) sous la vanne ou le robinet

d’arrêt en établissant la différence de masse entre l’état vide et l’état entièrement rempli avec de l’eau distillée

(5.2). Mesurer la température de l’eau et apporter la correction pour la masse volumique de l’eau afin

d’obtenir le volume exact d’eau contenue. Il peut s’avérer nécessaire d’immerger le dispositif dans de l’eau

bouillante pour s’assurer d’un remplissage et d’un dégazage complets. Répéter le mode opératoire jusqu’à

obtenir un volume d’étalonnage connu avec une exactitude supérieure à 0,1 %. Vider le réservoir

d’étalonnage et le laisser sécher entièrement jusqu’au lendemain dans l’étuve à vide à 70 °C ± 5 °C.

6.9 Relier le réservoir volumétrique étalonné à un porte-échantillon de l’appareil d’adsorption de gaz, ouvrir

la vanne ou le robinet d’arrêt et mettre sous vide jusqu’à obtenir une pression inférieure à 2,7 Pa (20 µmHg).

Poursuivre ensuite cette opération pendant une heure. Fermer l’admission de vide et noter tout accroissement

éventuel de pression. La pression doit rester inférieure à 2,7 Pa (20 µmHg), avec une vitesse d’augmentation

inférieure à 0,04 Pa (0,3 µmHg) par minute. Lorsque ces valeurs sont atteintes, fermer la vanne ou le robinet

d’arrêt pour contenir le vide dans le réservoir d’étalonnage.

6.10 Laisser en place le réservoir d’étalonnage fermé et sous vide. Placer autour un vase de Dewar (ou

autre conteneur isolant), puis verser et tasser de la glace mouillée et écrasée dans le vase. Placer un

couvercle isolant sur la glace. Commencer une analyse à des pressions relatives p/p égales à 0,025,

0,05, 0,10, 0,15, 0,20 et 0,25. Utiliser pour les calculs une masse de 1 g et un p de 101,325 kPa (760 mmHg).

À l’obtention du point à p/p = 0,25, ouvrez la vanne ou le robinet d’arrêt du réservoir (4.8) et terminer

l’analyse.

6.10 Examiner les «volumes adsorbés». Idéalement, le premier point de mesure à p/p = 0,025 devrait

indiquer une quantité nulle. Il convient que tous les autres points soient dans les ± 1 % du volume de gaz V,

calculé à l’aide de l’équation suivante:
pp p
 
VV== V
RR
 
101,325 p 101,325
 
p et p sont exprimés en kPa;
p/p est la pression relative à laquelle le point était réellement à l’équilibre;
V est le volume interne du réservoir (4.8) (tel que déterminé en 6.8).

6.12 La réussite de cette série d’essais indique que l’appareil satisfait aux exigences fondamentales

d’adsorption en termes de niveau adéquat de vide, de compensation des erreurs dues à l’espace libre, de

linéarité et d’exactitude de la mesure de l’azote gazeux.
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7 Préparation de l'appareillage

7.1 Relier une cellule d’adsorption sèche (4.2) à la station de dégazage de l’appareil (4.1) et chauffer à

300 °C avec le manchon thermique (4.7) pendant 0,5 h à une pression inférieure à 2,7 Pa (20 µmHg), ou

maintenir sous flux d’azote (insérer une baguette
...

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