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

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
29-Mar-2012
Withdrawal Date
29-Mar-2012
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
02-Jun-2015
Completion Date
02-Jun-2015
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ISO 18852:2012 - Rubber compounding ingredients -- Determination of multipoint nitrogen surface area (NSA) and statistical thickness surface area (STSA)
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ISO 18852:2012 - 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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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18852
Second edition
2012-04-01
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 18852:2012(E)
ISO 2012
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ISO 18852:2012(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2012

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member body in the country of the requester.
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Published in Switzerland
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ISO 18852:2012(E)
Contents Page

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

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

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

3 Principle ................................................................................................................................................................. 1

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

5 Reagents ................................................................................................................................................................ 2

6 Preparation and calibration of static-volume vacuum 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 ............................................................................................................................................... 7

12 Test report ............................................................................................................................................................. 8

Annex A (informative) Precision and bias .................................................................................................................... 9

© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO 18852:2012(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.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 18852:2005), in which a note has been added

at the end of Clause 3, Subclauses 4.1, 4.3, 7.1, 7.5 and 8.5 have been modified, and the precision and bias

clause (Clause 11 of ISO 18852:2005) has been moved to an informative annex.
iv © ISO 2012 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18852:2012(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 static-volume 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 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 5794-1:2010, Rubber compounding ingredients — Silica, precipitated, hydrated — Part 1: Non-rubber tests

ISO 9298:1995, Rubber compounding ingredients — Zinc oxide — Test methods
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 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.
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ISO 18852:2012(E)

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 5794-1:2010
Annex D, D.4.6
Zinc oxide (type A or B) 300 ± 10 0,5
Zinc oxide (type C) 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2010
Annex D, D.4.6

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.

NOTE For better understanding of the method, refer to ISO 9277, Determination of the specific surface area of solids

by gas adsorption — BET method.
4 Apparatus

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

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

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

below 1,35 mPa (10 nmHg).
4.3 Vacuum gauge, capable of measuring the pressure of a medium 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.
2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 18852:2012(E)
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-volume vacuum 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 value”

0 0
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 0,125 standard

3 3

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

pressure profile might 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 might 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 a 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

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ISO 18852:2012(E)

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:

 
p p  p 
 
V = V = V
 
RR 
 
101,,325 p 101325
 
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, if recommended by the manufacturer of the apparatus, to reduce the dead volume.

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 atmospheric pressure. Disconnect the adsorption cell from the degassing

station, stopper it, weigh it to the nearest 0,1 mg and record the mass, m .

7.3 Weigh into the cell a test portion of the material to be tested, so that the cell contains an amount of

2 2

material equivalent to 20 m to 50 m of surface area. Clean the adsorption cell stem with a pipe cleaner.

Continue to use a glass rod in the adsorption cell stem if recommended by the manufacturer of the apparatus.

7.4 Connect the adsorption cell to the degassing station, and open the vacuum valve.

7.5 Place the heating mantle (4.7) around the adsorption cell, and degas the test portion as required by the table

in Clause 3. To be sure that a pressure less than 1,35 Pa (10 µmHg) has been obtained and is being held, check

the vacuum periodically with the vacuum gauge (4.3). Degassing of fillers under nitrogen flow is also possible.

The degassing time might vary significantly from sample to sample, and a reasonable margin of excess time

is recommended.

7.6 Remove the heating mantle, and allow the adsorption cell to cool to room temperature. Backfill the

adsorption cell with helium or nitrogen (the same gas as used in 7.2) to atmospheric pressure, disconnect the

cell from the degassing station, stopper it, wei
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18852
Deuxième édition
2012-04-01
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 18852:2012(F)
ISO 2012
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ISO 18852:2012(F)
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© ISO 2012

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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Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 18852:2012(F)
Sommaire Page

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

1 Domaine d’application ....................................................................................................................................... 1

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

3 Principe .................................................................................................................................................................. 1

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

5 Réactifs .................................................................................................................................................................. 2

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

7 Préparation de l’appareillage ........................................................................................................................... 4

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

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

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

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

12 Rapport d’essai .................................................................................................................................................... 8

Annexe A (informative) Précision et biais .................................................................................................................... 9

© ISO 2012 – Tous droits réservés iii
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ISO 18852:2012(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.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 18852:2005), dans laquelle une note a été

ajoutée à la fin de l’Article 3, les paragraphes 4.1, 4.3, 7.1, 7.5 et 8.5 ont été modifiés et l’article relatif à la fidélité

et au biais (Article 11 de l’ISO 18852:2005) a été déplacé dans une annexe informative.

iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 18852:2012(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 — Il convient que l’utilisateur de la présente Norme internationale connaisse bien

les pratiques courantes de laboratoire. La présente Norme internationale n’a pas pour but 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 nationale en vigueur.
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 5794-1:2010, 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

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

© ISO 2012 – Tous droits réservés 1
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ISO 18852:2012(F)

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 doivent s’appliquer.

Matériau Température Durée minimale 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 5794-1:2010
Annexe D, D.4.6
Oxyde de zinc (type A ou B)
300 ± 10 0,5
Oxyde de zinc (type C) 155 ± 5 1,0 ISO 5794-1:2010
Annexe D, D.4.6

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

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

carbone, et sont à remplacer par celles indiquées dans le tableau pour les silices ou les oxydes de zinc.

NOTE Pour une meilleure compréhension de la méthode, se référer à l’ISO 9277, Détermination de l’aire massique

(surface spécifique) des solides par adsorption de gaz — Méthode BET.
4 Appareillage

4.1 Appareil statique à vide de mesure du volume en plusieurs points automatisé, pour analyse

de surface par adsorption d’azote, avec système à vide, vases de Dewar et tous les autres accessoires

nécessaires à son fonctionnement.

4.2 Cellules d’adsorption, qui, lorsqu’elles sont fixées à l’appareil d’adsorption, maintiennent la pression en

deçà de 1,35 mPa (10 nmHg).
4.3 Vacuomètre, capable de mesurer la pression d’un vide moyen.

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

3 3

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

robinet d’arrêt et adaptateur permettant le raccord avec le porte-échantillon de l’appareil 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.

2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 18852:2012(F)
5.2 Eau, distillée ou de pureté équivalente.
5.3 Azote liquide, de pureté 98 % ou supérieure.

5.4 Azote gazeux ultrapur, en bouteille, ou toute autre source d’azote gazeux appropriée.

5.5 Hélium gazeux ultrapur, en bouteille, ou toute autre source d’hélium gazeux appropriée.

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

6.1 Le présent 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 d’utilisation 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 ou les capteur(s) interne(s) de dépression effectue(nt) correctement les lectures et que le

ou les capteur(s) interne(s) de pression effectue(nt) 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.

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 égales à 0,05,

0,10, 0,15, 0,20 et 0,25 p/p . Utiliser pour les calculs une «valeur p » de 101,325 kPa (760 mmHg) et une

0 0
«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.

Une seule valeur dépassant 0,25 cm standard rend le montage inacceptable. En règle générale, seules des

3 3

valeurs inférieures à 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 une étuve à vide à 70 °C ± 5 °C.
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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 1 h. 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

maintenir 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 égales à 0,025, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 et

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

0 0

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

6.11 Examiner les «volumes adsorbés». Idéalement, il convient que le premier point de mesure à 0,025p/p

indique 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:
  p
 p  p  
V = V = V
 
  R   R
101,,325 p 101325
   
 0 
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.
7 Préparation de l’appareillage

7.1 Relier une cellule d’adsorption propre (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 de verre dans la tige de la cellule d’adsorption, si cela est

recommandé par le fabricant de l’’appareil, pour réduire le volume mort.

7.2 Retirer le manchon thermique, laisser refroidir la cellule d’adsorption à température ambiante, puis

procéder au remplissage gazeux, de préférence avec de l’hélium (5.5) ou de l’azote (5.4) à la pression

atmosphérique. Déconnecter la cellule d’adsorption de la station de dégazage, lui mettre un bouchon, la peser

à 0,1 mg près et enregistrer la masse m .

7.3 Peser dans la cellule une prise d’essai du matériau à soumettre à essai, de sorte que la cellule contienne

2 2

une quantité de matériau équivalente de 20 m à 50 m de surface. Nettoyer la tige de la cellule avec un écouvillon.

Continuer à utiliser une baguette de verre dans la tige de la cellule d’adsorption, si cela est recommandé par le

fabricant de l’appareil.

7.4 Relier la cellule d’adsorption à la station de dégazage et ouvrir le robinet de dépression.

7.5 Placer le manchon thermique (4.7) autour de la cellule d’adsorption et dégazer la prise d’essai comme

indiqué dans le tableau figurant dans l’Article 3. Pour obtenir et maintenir une pression inférieure à 1,35 Pa

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(10 µmHg), vérifier périodiquement le vide avec le vacuomètre (4.3). Le dégazage sous flux d’azote est

également possible.

La durée du dégazage peut varier significativement d’un échantillon à l’autre et il est recommandé de se

donner une marge raisonnable de temps supplémentaire.
7.6 Retirer le manchon thermique et laisser refroidir la cellule d’adsor
...

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