ISO 15512:2014
(Main)Plastics — Determination of water content
Plastics — Determination of water content
ISO 15512:2014 specifies methods for the determination of the water content of plastics in the form of powder, granules, and finished articles. These methods do not test for water absorption (kinetics and equilibrium) of plastics as measured by ISO 62. Method A is suitable for the determination of water content as low as 0,1 % with an accuracy of 0,1 %. Method B and Method C are suitable for the determination of water content as low as 0,01 % with an accuracy of 0,01 %.
Plastiques — Dosage de l'eau
L'ISO 15512:2014 spécifie des méthodes pour le dosage de l'eau dans les plastiques sous forme de poudre, de granulés et d'articles finis. Ces méthodes ne contrôlent pas l'absorption d'eau (cinétique et équilibre) des plastiques, cet aspect étant traité dans l'ISO 62. La Méthode A est applicable au dosage de l'eau à des niveaux aussi faibles que 0,1 % avec une précision de 0,1 %. La Méthode B et la Méthode C sont applicables au dosage de l'eau à des niveaux aussi faibles que 0,01 % avec une précision de 0,01 %.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15512
Third edition
2014-09-15
Plastics — Determination of water
content
Plastiques — Dosage de l’eau
Reference number
ISO 15512:2014(E)
©
ISO 2014
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ISO 15512:2014(E)
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Published in Switzerland
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ISO 15512:2014(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Method A — Extraction with anhydrous methanol . 1
3.1 Principle . 1
3.2 Reagents. 2
3.3 Apparatus . 2
3.4 Preparation of test sample . 2
3.5 Procedure . 3
3.6 Expression of results . 3
3.7 Precision . 4
4 Method B1 — Water vaporization using a heating tube oven . 4
4.1 Principle . 4
4.2 Reagents. 4
4.3 Apparatus . 5
4.4 Preparation of test sample . 7
4.5 Procedure . 7
4.6 Expression of results . 8
4.7 Precision . 8
5 Method B2 — Water vaporization using a heated sample vial . 9
5.1 Principle . 9
5.2 Reagents. 9
5.3 Apparatus . 9
5.4 Preparation of test sample .11
5.5 Procedure .12
5.6 Expression of results .14
5.7 Precision .14
6 Method C — Manometric method .15
6.1 Principle .15
6.2 Reagents.15
6.3 Apparatus .15
6.4 Preparation of test sample .16
6.5 Procedure .16
6.6 Expression of results .20
6.7 Precision .20
7 Test report .20
Annex A (informative) Alternative sample preparation methods and titration methods .21
Annex B (informative) Selection of the optimum heating temperature for the water
content determination .22
Annex C (normative) Determination of the water content of a water standard .24
Bibliography .25
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ISO 15512:2014(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 15512:2008), which has been technically
revised with the following changes:
a) the Introduction has been revised;
b) the Scope has been revised, i.e. four alternative methods are specified for the determination of
water content;
c) the apparatus in use for Method A has been updated;
d) a precision statement for Method A has been added;
e) a new Method B2 has been added (Clause 5);
f) Method C has been revised (Clause 6);
g) a new informative annex on alternative sample preparation methods and titration methods has
been added (Annex A);
h) a new normative annex on the determination of the water content of a water standard has been
added (Annex C).
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ISO 15512:2014(E)
Introduction
The interlaboratory comparability of the water content determination of plastics is often low. Major
causes for this are the sample packaging, sample handling, and differences between equipment and
settings. Samples have to, e.g. be packed in special glass containers or water barrier sealed bags.
Sample handling is preferably to be carried out in a dry nitrogen or air environment. For improving
the repeatability and reproducibility, the prescribed procedure in this International Standard has to be
followed strictly.
The temperature settings for the vaporization method are not specified in this International Standard.
For the manometric method, a temperature of 200 °C is often used. However, for some condensation
materials, this might be too high and could, e.g. cause generation of water due to a condensation reaction.
The heating temperature has to be optimized concerning the material to be tested, the equipment in use,
and the practical circumstances. If the temperature is too low, the total amount of water in the material
to be tested will not be evaporated completely, whereas too high temperatures cause water generation
due to effects like degradation and condensation reactions.
In this International Standard, a procedure is included for optimization of the heating temperature
in order to choose the correct temperature for the water content determination and to improve the
interlaboratory comparability.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15512:2014(E)
Plastics — Determination of water content
1 Scope
1.1 This International Standard specifies methods for the determination of the water content of plastics
in the form of powder, granules, and finished articles. These methods do not test for water absorption
(kinetics and equilibrium) of plastics as measured by ISO 62.
Method A is suitable for the determination of water content as low as 0,1 % with an accuracy of 0,1 %.
Method B and Method C are suitable for the determination of water content as low as 0,01 % with an
accuracy of 0,01 %.
Water content is an important parameter for processing materials and has to remain below the level
specified in the appropriate material standard.
1.2 Four alternative methods are specified in this International Standard.
— Method A is an extraction method using anhydrous methanol followed by a Karl Fischer titration
of the extracted water. It can be used for all plastics and is applicable to granules smaller than
4 mm × 4 mm × 3 mm. The method can also be used for, e.g. prepolymer materials in the form of a
powder that are insoluble in methanol.
— Method B1 is a vaporization method using a tube oven. The water contained in the test portion is
vaporized and carried to the titration cell by a dry air or nitrogen carrier gas, followed by a Karl
Fischer titration of the collected water. It can be used for all plastics and is applicable to granules
smaller than 4 mm × 4 mm × 3 mm.
— Method B2 is a vaporization method using a heated sample vial. The water contained in the test
portion is vaporized and carried to the titration cell by a dry air or nitrogen carrier gas, followed
by a Karl Fischer titration of the collected water. It can be used for all plastics and is applicable to
granules smaller than 4 mm × 4 mm × 3 mm.
— Method C is a manometric method. The water content is determined from the increase in pressure,
which results when the water is evaporated under a vacuum. This method is not applicable to plastic
samples containing volatile compounds, other than water, in amounts contributing significantly
to the vapour pressure at room temperature. Checks for the presence of large amounts of volatile
compounds are to be carried out periodically, for example by gas chromatography. Such checks are
particularly required for new types or grades of material.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 760, Determination of water — Karl Fischer method (General method)
3 Method A — Extraction with anhydrous methanol
3.1 Principle
A test portion is extracted with anhydrous methanol and the extracted water determined by titration
using the Karl Fischer method.
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ISO 15512:2014(E)
3.2 Reagents
During the analysis, use only reagents of recognized analytical grade.
3.2.1 Titration medium, methanol anhydrous, having a water content less than 0,1 % by mass. Other
solvents can be used if shown to be comparable.
3.2.2 Karl Fischer reagent, with an equivalence factor of approximately 3 mg/ml to 5 mg/ml of water.
When the reagent is prepared, check its equivalence factor as specified in ISO 760.
3.3 Apparatus
Ordinary laboratory apparatus and the following:
3.3.1 Glass flasks, approximately 250 ml capacity, provided with a suitable cap preventing moisture
uptake or release.
3.3.2 Conical titration flasks, approximately 150 ml capacity, with standard ground necks and
provided with ground-glass stoppers.
3.3.3 Reflux condensers, with ground neck capable of being fitted on to the flasks (3.3.2) and on to the
tubes (3.3.4).
3.3.4 Water-absorption tubes with ground joints, containing calcium chloride or other suitable
drying agent.
3.3.5 Heaters, suitable for the conical titration flasks (3.3.2).
3.3.6 Desiccator, containing a suitable desiccant.
3.3.7 Analytical balance, accurate to 0,2 mg.
3.3.8 Karl Fischer apparatus, for determining water content in accordance with ISO 760.
3.4 Preparation of test sample
3.4.1 Granules or powder
Take a representative sample of approximately 100 g. Put the sample into a pre-dried glass flask (3.3.1)
and immediately close it with a stopper.
NOTE It is desirable to pre-dry the container in an oven and then cool it over a suitable desiccant.
3.4.2 Finished articles
Cut or saw the sample into pieces of appropriate size, i.e. having a maximum size of 4 mm × 4 mm × 3 mm.
Proceed quickly to minimize moisture absorption.
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ISO 15512:2014(E)
3.5 Procedure
3.5.1 Precautions
Due to the low quantities of water measured, maximum care shall be exercised at all times to avoid
contaminating the sample with water from the sample container, the atmosphere, or transfer equipment.
Hygroscopic resin samples shall be protected from the atmosphere.
3.5.2 Preparation of test portions
Conduct the test on two test portions from the same sample. Use test portions containing 10 mg to
20 mg of water based on the estimated water content of the sample.
Using modern coulometric Karl Fischer titration instruments test portions containing less than 10 mg
can be applied if the same level of accuracy of results can be achieved.
3.5.3 Determination
Carefully dry the apparatus.
Weigh each test portion to the nearest 1 mg into a conical titration flask (3.3.2) fitted with a ground-
glass stopper. Pipette 50 ml of anhydrous methanol (3.2.1) into the conical flask containing the test
portion. At the same time, pipette 50 ml of anhydrous methanol to another conical flask for a blank test.
Stopper the flasks. Keep the stoppered flasks in the desiccator (3.3.6) pending continuation of the test.
Unstopper the flasks and quickly attach them to reflux condensers (3.3.3) fitted with calcium chloride
tubes (3.3.4). Reflux the contents of the conical flasks for 3 h, then leave them for 45 min to cool to
room temperature. Separate the flasks from the condensers, quickly stopper them, and place them in
the desiccator.
Use the Karl Fischer apparatus (3.3.8) to titrate the contents of each flask with Karl Fischer reagent
(3.2.2).
NOTE Alternative sample preparation methods and titration methods are given in Annex A.
3.6 Expression of results
The water content, w, expressed as a percentage by mass, for each of the two determinations is given by
Formula (1):
VV− ×T
()
12
w= ×100 (1)
m
where
V is the volume, expressed in millilitres, of Karl Fischer reagent used for the determination;
1
V is the volume, expressed in millilitres, of Karl Fischer reagent used for the blank test;
2
T is the water equivalent, expressed in grams of water per millilitre of reagent, of Karl Fischer
reagent;
m is the mass, in grams, of the test portion.
NOTE For some equipment, V might not be available separately but only used for internal calculation of
2
V - V . In this case, the numerator in the formula simplifies to V × T.
1 2
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ISO 15512:2014(E)
The two values for the water content shall not differ by more than 10 % relative or 0,02 % absolute,
whichever is the greater. If the difference is greater, repeat the measurements until acceptable
consecutive values are obtained and discard all unacceptable results.
The result is expressed as the average of these two determinations, rounded to the nearest 0,01 % by
mass.
3.7 Precision
The precision of this test method is not known because interlaboratory data are not available. If and
when interlaboratory data are obtained, a precision statement will be added to a subsequent revision.
For comparison of data between two laboratories, special care needs to be taken on sample packing and
sample handling.
4 Method B1 — Water vaporization using a heating tube oven
4.1 Principle
The sample is weighed then placed in an oven. The water contained in the test portion is vaporized and
carried to the titration cell by a dry nitrogen carrier gas. The water is then titrated using the coulometric
Karl Fischer method. This method is based on the reduction of iodine by sulfur dioxide in the presence of
water to form sulfur trioxide and hydroiodic acid as follows:
I + SO + H O → 2HI + SO
2 2 2 3
Unlike the conventional Karl Fischer reagents that include iodine, the coulometric technique generates
the iodine electrolytically from iodide:
− −
2I → I + 2e
2
with 10,71 C of generating current corresponding to 1 mg of water in accordance with Faraday’s Law.
4.2 Reagents
During the analysis, use only reagents of recognized analytical grade.
4.2.1 Anode solution, containing iodide ions to generate iodine in the reaction mixture, in accordance
with the equipment manufacturer’s instructions.
4.2.2 Cathode solution, containing a suitable salt in methanol (or another suitable organic solvent),
prepared in accordance with the equipment manufacturer’s instructions.
4.2.3 Universal single anode reagent, containing iodide ions to generate iodine in the reaction
mixture, in accordance with the equipment manufacturer’s instructions, for use in a diaphragm-free cell.
NOTE A universal single anode coulometric reagent is applied in diaphragm-free titration cells. Titration
cells with diaphragm require the use of a separate anode and cathode solution.
4.2.4 Neutralization solution, consisting of approximately 4 mg/ml of water in propylene carbonate,
ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), or methyl cellosolve.
4.2.5 Nitrogen gas (N ), containing less than 5 μg/g of water.
2
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4.3 Apparatus
Ordinary laboratory apparatus and the following:
4.3.1 Coulometric Karl Fischer titrator, consisting of a control unit and a titration-cell assembly
equipped with a generator cell, with or without diaphragm, dual platinum sensing electrodes, and a
magnetic stirrer (see Figure 1).
The instrument is designed to coulometrically generate iodine that reacts stoichiometrically with the
water present in the cell. The coulombs of electricity required to generate the reagent are converted to
micrograms of water and is given as a direct digital readout.
NOTE A diaphragm-free cell is accurate enough for many applications. However, check with the equipment
supplier to verify whether your applications require a diaphragm. A cell with a diaphragm is recommended if the
best possible accuracy is required.
4.3.2 Water vaporizer, consisting of an oven capable of heating the sample to at least 300 °C, a heating
tube (see Figure 2), a temperature control unit, a carrier-gas flow meter, and carrier-gas drying tubes
containing desiccant.
4.3.3 Microsyringe, with capacity of 10 μl, calibrated.
4.3.4 Sample boat.
Aluminium foil can be used to hand-fashion a disposable boat large enough to contain the sample and
small enough to fit into the heating tube.
4.3.5 Suitable desiccant, for the carrier-gas drying tubes (4.3.2).
4.3.6 Molecular sieve, pore size 0,3 nm, desiccant for carrier gas.
4.3.7 PTFE sleeves, to be used to maintain the air-tightness of the ground glass joints of the system.
Alternatively, grease, containing little or no water and having low water absorptivity, can be used.
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ISO 15512:2014(E)
Key
1 coulometric Karl Fischer meter 6 water vaporizer 10 flow meter
2 exhaust gas 7 oven 11 temperature controller
3 titration cell 8 heating tube 12 N gas
2
4 titration controller 9 water-absorption tubes (filled
with desiccant, for example P O )
2 5
5 power supply
Figure 1 — Flowchart of a system used for the determination of water content using method B1
a) Push-bar type
b) Magnet type
Key
1 sample boat 3 sample-boat inlet
2 sample inlet 4 magnet
Figure 2 — Heating tubes
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ISO 15512:2014(E)
4.4 Preparation of test sample
The test material can be in any form, such as granules, moulding powder, fabricated shapes, or moulded
items.
Cut fabricated shapes and moulded items to a suitable size. Granules shall be smaller than
4 mm × 4 mm × 3 mm.
Take a representative sample of ≤10 g. Due to the small size of the sample, care shall be taken to ensure
that it is in fact representative.
4.5 Procedure
4.5.1 Precautions
Due to the low quantities of water measured, maximum care shall be exercised at all times to avoid
contaminating the sample with water from the sample container, the atmosphere, or transfer equipment.
Hygroscopic resin samples shall be protected from the atmosphere.
4.5.2 Preparation of apparatus
Refer to Figure 1 for the following procedure.
Assemble the water vaporizer (4.3.2) and coulometric Karl Fischer titrator (4.3.1) as directed in the
manufacturer’s instructions. Fill the absorption tubes with desiccating agent (4.3.2) as directed in the
manufacturer’s instructions.
Pour approximately 200 ml (adjust for the container size) of the anode solution (4.2.1) into the generator
cell and 10 ml of the cathode solution (4.2.2) into the cathode solution cell (4.3.1). The surface of the
cathode solution shall be below the level of the anode solution to prevent backflow contamination of the
cathode solution.
NOTE A universal single anode coulometric reagent is applied in diaphragm-free titration cells. Titration
cells with diaphragm require the use of a separate anode and cathode solution.
Turn the cell power switch on. If the cell potential shows a negative value, indicating that the anode
solution contains an excess of iodine, add 50 μl to 200 μl of the neutralization solution (4.2.4).
Disconnect the tube connecting the vaporizer unit to the titration cell. Set the carrier gas flow to
200 ml/min to 300 ml/min and heat the oven to the desired temperature to remove any residual water
from the vaporizer (4.3.2).
Lift the titration cell and agitate the solution by gently swirling the cell to remove any residual water
from the walls. Stir the solution for a minute in the “TITRATION” mode to dry and stabilize the inner
atmosphere.
Reconnect the tube from the vaporizer unit to the titration cell. Keep the carrier-gas flow on during the
whole titration. The instrument is then ready for sample analysis.
4.5.3 Equipment check
To check if the coulometric Karl Fischer titrator is functioning properly, carry out a determination with
a known amount of water as follows. With the analyser stabilized and in the “READY” position, press the
start switch and carefully inject 5 µl of distilled water into the cell using a 10 µl syringe (4.3.3). When
the “END” light comes on, record the reading. This reading should be (5 000 ± 250) µg.
To check if the whole system is functioning properly, carry out a determination with 50 mg of sodium
tartrate dihydrate (Na C H O ·2H O) at 150 °C. Follow 4.5.4 to measure the quantity of water contained
2 4 4 6 2
in the sodium tartrate dihydrate. The result should be (15,6 ± 0,5) %.
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4.5.4 Determination
Heat the oven to the desired temperature and place the sample boat (4.3.4) in the heating tube and push
it into the oven to dry and also to back purge any residual water contained in the sample-boat inlet.
NOTE 1 For the heating temperature, refer to the material standard. Since the heating temperature is also
dependent on equipment used and the practical circumstances, the heating temperature has to be optimized
using the method described in Annex B. If the heating temperature is not mentioned in the material standard or
if there is no material standard, then use the method mentioned in Annex B to determine the optimum heating
temperature.
After a fe
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15512
Troisième édition
2014-09-15
Plastiques — Dosage de l’eau
Plastics — Determination of water content
Numéro de référence
ISO 15512:2014(F)
©
ISO 2014
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ISO 15512:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 15512:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Méthode A — Extraction de l’eau au méthanol anhydre . 2
3.1 Principe . 2
3.2 Réactifs . 2
3.3 Appareillage. 2
3.4 Préparation de l’échantillon . 2
3.5 Mode opératoire . 3
3.6 Expression des résultats . 4
3.7 Fidélité . 4
4 Méthode B1 — Vaporisation de l’eau dans un four tubulaire . 4
4.1 Principe . 4
4.2 Réactifs . 5
4.3 Appareillage. 5
4.4 Préparation de l’échantillon . 7
4.5 Mode opératoire . 7
4.6 Expression des résultats . 9
4.7 Fidélité . 9
5 Méthode B2 — Vaporisation de l’eau en utilisant une fiole à échantillon chauffée .9
5.1 Principe . 9
5.2 Réactifs .10
5.3 Appareillage.10
5.4 Préparation de l’échantillon .12
5.5 Mode opératoire .13
5.6 Expression des résultats .15
5.7 Fidélité .16
6 Méthode C — Méthode manométrique .16
6.1 Principe .16
6.2 Réactifs .16
6.3 Appareillage.16
6.4 Préparation de l’échantillon .17
6.5 Mode opératoire .17
6.6 Expression des résultats .21
6.7 Fidélité .21
7 Rapport d’essai .21
Annexe A (informative) Autres méthodes de préparation des échantillons et de titrage .23
Annexe B (informative) Sélection de la température de chauffage optimale pour le dosage
de l’eau .25
Annexe C (normative) Dosage de l’eau contenue dans un étalon d’eau .27
Bibliographie .28
© ISO 2014 – Tous droits réservés iii
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ISO 15512:2014(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est 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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 61, Plastiques, sous comité SC 5,
Propriétés physiques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 15512:2008), qui a été révisée
techniquement avec les modifications suivantes:
a) révision de l’Introduction;
b) révision du Domaine d’application, c’est-à-dire que quatre méthodes possibles sont décrites pour le
dosage de l’eau;
c) mise à jour de l’appareillage utilisé pour la méthode A;
d) ajout d’une déclaration de fidélité pour la méthode A;
e) ajout d’une nouvelle méthode B2 (Article 5);
f) révision de la méthode C (Article 6);
g) ajout d’une nouvelle annexe informative sur les autres méthodes de préparation des échantillons et
de titrage (Annexe A);
h) ajout d’une nouvelle annexe normative sur le dosage de l’eau d’un étalon d’eau (Annexe C).
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ISO 15512:2014(F)
Introduction
La comparabilité interlaboratoires concernant des résultats de dosage de l’eau dans les plastiques est
souvent médiocre. Les principales causes à cela sont l’emballage et la manipulation des échantillons
ainsi que les différences entre les équipements et les réglages. Il est recommandé par exemple d’emballer
les échantillons dans des récipients en verre spéciaux ou des sachets étanches à l’eau. Il convient que
la manipulation des échantillons soit réalisée dans un environnement sec sous azote ou sous air. Afin
d’améliorer la répétabilité et la reproductibilité, il convient de suivre strictement le mode opératoire
spécifié dans la présente Norme internationale.
Les réglages de température prévus pour la méthode de vaporisation ne sont pas spécifiés dans la
présente Norme internationale. Concernant la méthode manométrique, une température de 200 °C est
souvent utilisée. Cependant, pour certains condensats, il est possible que cette température soit trop
élevée et qu’elle provoque, par exemple, la génération d’eau en raison d’une réaction de condensation.
Il convient d’optimiser la température de chauffage vis-à-vis du matériau devant être soumis à essai,
de l’équipement utilisé et des circonstances réelles. Si la température est trop basse, la quantité totale
d’eau dans le matériau devant être soumis à essai ne s’évaporera pas complètement, alors que des
températures trop élevées provoquent la génération d’eau en raison d’effets comme des réactions de
dégradation et de condensation.
Dans la présente Norme internationale, un mode opératoire est inclus pour une optimisation de la
température de chauffage, de manière à choisir la température appropriée pour le dosage de l’eau et à
améliorer la comparabilité interlaboratoires.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15512:2014(F)
Plastiques — Dosage de l’eau
1 Domaine d’application
1.1 La présente Norme internationale spécifie des méthodes pour le dosage de l’eau dans les plastiques
sous forme de poudre, de granulés et d’articles finis. Ces méthodes ne contrôlent pas l’absorption d’eau
(cinétique et équilibre) des plastiques, cet aspect étant traité dans l’ISO 62.
La Méthode A est applicable au dosage de l’eau à des niveaux aussi faibles que 0,1 % avec une précision
de 0,1 %. La Méthode B et la Méthode C sont applicables au dosage de l’eau à des niveaux aussi faibles que
0,01 % avec une précision de 0,01 %.
La teneur en eau est un paramètre important de la mise en œuvre des matériaux et il convient qu’elle
reste en dessous du niveau spécifié dans la norme de produit appropriée.
1.2 Quatre méthodes possibles sont spécifiées dans la présente Norme internationale.
— La méthode A consiste en une extraction de l’eau à l’aide de méthanol anhydre suivie d’un titrage
de l’eau extraite par la méthode de Karl Fischer. Elle peut être utilisée pour tous les plastiques et
est applicable aux granulés de moins de 4 mm × 4 mm × 3 mm. Elle peut également être utilisée, par
exemple, pour les poudres de prépolymère insolubles dans le méthanol.
— La méthode B1 procède par vaporisation dans un four tubulaire. L’eau contenue dans la prise d’essai
est transformée en vapeur, qui est transférée à l’aide d’un gaz vecteur d’air sec ou d’azote dans la cuve
de titrage, l’eau recueillie est ensuite titrée par la méthode de Karl Fischer. Cette méthode peut être
utilisée pour tous les plastiques et est applicable aux granulés de moins de 4 mm × 4 mm × 3 mm.
— La méthode B2 procède par vaporisation dans un flacon d’échantillon chauffé. L’eau contenue dans
la prise d’essai est transformée en vapeur, qui est transférée à l’aide d’un gaz vecteur d’air sec ou
d’azote dans la cuve de titrage, l’eau recueillie est ensuite titrée par la méthode de Karl Fischer.
Cette méthode peut être utilisée pour tous les plastiques et est applicable aux granulés de moins de
4 mm × 4 mm × 3 mm.
— La méthode C est une méthode manométrique. Le dosage de l’eau se fonde sur l’augmentation de
pression après évaporation de l’eau sous vide. Cette méthode n’est pas applicable aux échantillons
de plastiques contenant des composés volatils, autres que l’eau, en quantité suffisante pour avoir
un effet significatif sur la pression de vapeur à température ambiante. Il convient d’effectuer
périodiquement des vérifications de la présence de grandes quantités de composés volatils, par
exemple par chromatographie en phase gazeuse. Ces vérifications sont particulièrement nécessaires
pour les nouveaux types ou les nouvelles qualités de matériaux.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont références de façon normative dans le présent document
sont indispensables pour son application. 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 760, Dosage de l’eau — Méthode de Karl Fischer (Méthode générale)
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ISO 15512:2014(F)
3 Méthode A — Extraction de l’eau au méthanol anhydre
3.1 Principe
Une prise d’essai est extraite par du méthanol anhydre et l’eau extraite est dosée par titrage en utilisant
la méthode de Karl Fischer.
3.2 Réactifs
Au cours de l’analyse, utiliser exclusivement des réactifs de qualité analytique reconnue.
3.2.1 Milieu de titrage, méthanol anhydre dont la teneur en eau est inférieure à 0,1 % en masse.
D’autres solvants peuvent être utilisés s’il est démontré qu’ils possèdent des propriétés comparables.
3.2.2 Réactif de Karl Fischer, ayant un équivalent en eau d’environ 3 mg/ml à 5 mg/ml. Une fois le
réactif préparé, vérifier son équivalent en eau comme spécifié dans l’ISO 760.
3.3 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et ce qui suit:
3.3.1 Flacons en verre, de 250 ml de capacité environ, fournis avec un bouchon adéquat pour éviter
l’absorption ou la perte d’humidité.
3.3.2 Fioles coniques de titrage, de 150 ml de capacité environ, à col normal rodé et bouchon en verre
rodé.
3.3.3 Réfrigérants à reflux, à col rodé, pouvant être adaptés sur les fioles (3.3.2) et sur les tubes (3.3.4).
3.3.4 Tubes déshydratants à joints rodés, contenant du chlorure de calcium ou un autre agent
déshydratant approprié.
3.3.5 Système de chauffage, adapté aux fioles coniques de titrage (3.3.2).
3.3.6 Dessiccateur, contenant un agent déshydratant approprié.
3.3.7 Balance analytique, précise à 0,2 mg.
3.3.8 Appareil de Karl Fischer, pour le dosage de l’eau conformément à l’ISO 760.
3.4 Préparation de l’échantillon
3.4.1 Granulés ou poudre
Prendre un échantillon représentatif d’environ 100 g. Placer l’échantillon dans un flacon en verre (3.3.1)
préalablement séché et fermer le flacon immédiatement au moyen d’un bouchon.
NOTE Il est souhaitable d’étuver le récipient au préalable, puis de le laisser refroidir au-dessus d’un agent
déshydratant approprié.
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3.4.2 Articles finis
Découper l’échantillon au couteau ou à la scie en morceaux d’une taille convenable, c’est-à-dire de
dimensions maximales 4 mm × 4 mm × 3 mm. Procéder rapidement pour réduire au minimum l’absorption
d’humidité.
3.5 Mode opératoire
3.5.1 Précautions
Étant donnée la faible quantité d’eau dosée, un soin particulier de tous les instants doit être apporté pour
éviter la contamination de l’échantillon par l’eau du flacon d’échantillonnage, de l’atmosphère ou des
appareils de transfert. Les échantillons de résine hygroscopique doivent être protégés de l’atmosphère.
3.5.2 Préparation des prises d’essai
Effectuer les essais sur deux prises d’essai provenant du même échantillon. Utiliser des prises d’essai
contenant 10 mg à 20 mg d’eau en fonction de la teneur présumée en eau de l’échantillon.
En utilisant des instruments de titrage coulométrique Karl Fischer modernes, des prises d’essai
contenant moins de 10 mg peuvent être utilisées si le niveau de précision des résultats peut être atteint.
3.5.3 Dosage
Sécher avec soin l’appareillage.
Peser chaque prise d’essai à 1 mg près dans une fiole conique de titrage (3.3.2) avec un bouchon en
verre rodé. À l’aide d’une pipette, ajouter 50 ml de méthanol anhydre (3.2.1) dans la fiole conique
contenant la prise d’essai. Ajouter simultanément à l’aide d’une pipette 50 ml de méthanol anhydre dans
une autre fiole conique pour un essai à blanc. Boucher les fioles. Conserver les fioles bouchées dans le
dessiccateur (3.3.6) en attendant de continuer l’essai.
Déboucher les fioles et les raccorder rapidement aux réfrigérants à reflux (3.3.3) munis de tubes
contenant du chlorure de calcium (3.3.4). Faire bouillir le contenu des fioles coniques avec reflux pendant
3 h, puis les laisser refroidir pendant 45 min jusqu’à la température ambiante. Déconnecter les fioles des
réfrigérants, les reboucher rapidement et les replacer dans le dessiccateur.
Utiliser l’appareil de Karl Fischer (3.3.8) pour titrer le contenu de chaque fiole à l’aide du réactif de Karl
Fischer (3.2.2).
NOTE D’autres méthodes de préparation des échantillons et de titrage sont décrites dans l’Annexe A.
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ISO 15512:2014(F)
3.6 Expression des résultats
La teneur en eau, w, exprimée en pourcentage en masse, pour chacun des deux dosages est donnée par
la Formule (1):
VV− ×T
()
12
w= ×100 (1)
m
où
V est le volume, en millilitres, de réactif de Karl Fischer utilisé pour le dosage;
1
V est le volume, en millilitres, de réactif de Karl Fischer utilisé pour l’essai à blanc;
2
T est l’équivalent en eau du réactif de Karl Fischer, exprimé en grammes d’eau par millilitre de
réactif;
m est la masse, en grammes, de la prise d’essai.
NOTE Sur certains équipements, V peut ne pas être donné individuellement, mais uniquement utilisé pour
2
le calcul interne de V - V . Dans ce cas, le numérateur de la formule est simplifié et devient V × T;
1 2
Les deux valeurs de teneur en eau ne doivent pas différer de plus de la plus grande des deux valeurs
suivantes: 10 % en valeur relative ou 0,02 % en valeur absolue. Dans le cas contraire, répéter les
mesurages jusqu’à ce que des valeurs consécutives acceptables soient obtenues et rejeter tous les
résultats inacceptables.
Le résultat s’exprime sous la forme d’une moyenne des deux dosages, arrondie à 0,01 % en masse près.
3.7 Fidélité
La fidélité de cette méthode d’essai n’est pas connue car des données interlaboratoires ne sont pas
disponibles. Dès que des données interlaboratoires auront été obtenues, une déclaration de fidélité sera
ajoutée lors d’une prochaine révision.
Afin de pouvoir comparer les données entre deux laboratoires, il est essentiel d’accorder une attention
particulière à l’emballage et à la manipulation des échantillons.
4 Méthode B1 — Vaporisation de l’eau dans un four tubulaire
4.1 Principe
Une prise d’essai est pesée puis placée dans un four. L’eau contenue dans la prise d’essai est transformée
en vapeur, qui est transférée à l’aide d’un gaz vecteur d’azote sec dans la cuve de titrage. L’eau est alors
dosée au moyen de la méthode coulométrique de Karl Fischer. Cette méthode est fondée sur la réduction
de l’iode par le dioxyde de soufre en présence d’eau pour former du trioxyde de soufre et de l’acide
iodhydrique:
I + SO + H O → 2HI + SO
2 2 2 3
À la différence de la méthode de Karl Fischer classique où les réactifs contiennent de l’iode, la technique
coulométrique génère l’iode de façon électrolytique à partir de l’ion iodure:
− −
2I → I + 2e
2
avec un flux électrique de 10,71 C correspondant à 1 mg d’eau selon la loi de Faraday.
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ISO 15512:2014(F)
4.2 Réactifs
Au cours de l’analyse, utiliser exclusivement des réactifs de qualité analytique reconnue.
4.2.1 Solution anodique, contenant des ions iodure pour former de l’iode dans le mélange réactif,
selon les instructions du fabricant de l’équipement.
4.2.2 Solution cathodique, contenant un sel approprié dans du méthanol (ou un autre solvant
organique approprié), préparée selon les instructions du fabricant de l’équipement.
4.2.3 Réactif simple anode universel, contenant des ions iodure pour former de l’iode dans le
mélange réactif, selon les instructions du fabricant de l’équipement, à utiliser lorsqu’une cuve de titrage
sans membrane est utilisée.
NOTE Un réactif coulométrique simple anode universel est utilisé dans les cuves de titrage sans membrane.
Les cuves de titrage comportant une membrane nécessitent d’utiliser des solutions anodique et cathodique
distinctes.
4.2.4 Solution de neutralisation, constituée environ de 4 mg/ml d’eau dans du carbonate de propylène,
éther monométhylique d’éthylène glycol 2-méthoxy-éthanol ou méthylcellosolve.
4.2.5 Azote gazeux (N ), contenant moins de 5 µg/g d’eau.
2
4.3 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et ce qui suit:
4.3.1 Appareil coulométrique de Karl Fischer, se composant d’une unité de commande et d’un
ensemble de titrage constitué d’une cuve génératrice avec ou sans membrane, d’une électrode double en
platine et d’un agitateur mécanique (voir Figure 1).
Cet appareil est conçu pour générer par voie coulométrique l’iode qui va réagir stœchiométriquement
avec l’eau présente dans la cuve. Les coulombs de flux électrique nécessaires pour générer le réactif sont
convertis en microgrammes d’eau, la lecture se faisant directement sur un cadran numérique.
NOTE Une cuve sans membrane est suffisamment précise pour de nombreuses applications. Cependant,
vérifier auprès du fournisseur de l’équipement si l’application considérée nécessite une membrane. Une cuve
équipée d’une membrane est recommandée si la meilleure précision possible est requise.
4.3.2 Évaporateur d’eau, se composant d’un four capable de chauffer l’échantillon à au moins 300 °C,
d’un tube chauffé (voir Figure 2), d’un thermostat, d’un débitmètre pour mesurer le débit de gaz vecteur
et de tubes déshydratant pour le gaz vecteur contenant l’agent déshydratant.
4.3.3 Microseringue, ayant une capacité de 10 µl, étalonnée.
4.3.4 Nacelle
Une feuille d’aluminium peut-être utilisée pour façonner une nacelle jetable, de taille suffisamment
grande pour contenir l’échantillon et suffisamment petite pour être logée dans le tube chauffé.
4.3.5 Agent déshydratant approprié, destiné aux tubes déshydratants pour le gaz vecteur (4.3.2).
4.3.6 Tamis moléculaire, ayant un diamètre de pores de 0,3 nm, agent déshydratant pour le gaz
vecteur.
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4.3.7 Manchons en PTFE, à utiliser pour préserver l’étanchéité à l’air des joints en verre rodé du
système.
Il est également possible d’utiliser de la graisse contenant peu d’eau, voire pas du tout, et faiblement
absorbante vis-à-vis de l’eau.
Légende
1 appareil coulométrique de Karl Fischer 10 débitmètre
2 sortie de gaz 11 thermostat
3 cuve de titrage 12 gaz N
2
4 unité de commande du titrage
5 alimentation électrique
6 évaporateur d’eau
7 four
8 tube chauffant
9 tubes déshydratants (remplis d’agent déshydratant, par exemple de P O )
2 5
Figure 1 — Schéma de montage du système utilisé pour le dosage de l’eau par la méthode B1
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a) Type à barre poussoir
b) Type à aimant
Légende
1 nacelle 3 entrée de la nacelle
2 entrée de l’échantillon 4 aimant
Figure 2 — Tubes chauffés
4.4 Préparation de l’échantillon
Les échantillons peuvent prendre plusieurs formes: granulés, poudre à mouler, objets fabriqués ou
articles moulés.
Découper les objets fabriqués ou les articles moulés à une taille convenable. Les granulés doivent être
plus petits que 4 mm × 4 mm × 3 mm.
Prélever un échantillon représentatif ≤ 10 g. Du fait de la petite taille de l’échantillon, il faut veiller à ce
qu’il soit effectivement représentatif.
4.5 Mode opératoire
4.5.1 Précautions
Étant donnée la faible quantité d’eau dosée, un soin particulier de tous les instants doit être apporté pour
éviter la contamination de l’échantillon par l’eau du flacon d’échantillonnage, de l’atmosphère ou des
appareils de transfert. Les échantillons de résine hygroscopique doivent être protégés de l’atmosphère.
4.5.2 Préparation de l’appareillage
Voir la Figure 1 pour le mode opératoire suivant.
Assembler l’évaporateur d’eau (4.3.2) et l’appareil coulométrique de Karl Fischer (4.3.1) suivant les
instructions du fabricant de l’équipement. Ajouter l’agent déshydratant dans les tubes d’absorption
(voir 4.3.2) suivant les instructions du fabricant de l’équipement.
Verser environ 200 ml (à ajuster en fonction de la taille du récipient) de la solution anodique (4.2.1) dans
la cuve génératrice et 10 ml de solution cathodique (4.2.2) dans la cuve à solution cathodique (voir 4.3.1).
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ISO 15512:2014(F)
Le niveau de solution cathodique doit être inférieur au niveau de solution anodique pour empêcher la
contamination par reflux de la solution
...
Questions, Comments and Discussion
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