ISO/TS 22687:2018

Rubber — Framework for assessing the environmental fate of tyre and road wear particles (TRWP)

This document establishes a general framework and considerations for assessing the environmental fate of tyre tread chemical additives in cured polymer and tyre and road wear particles (TRWP) throughout a tyre lifecycle. This document is applicable to laboratory-generated TRWP from cured tread polymer of known composition. Testing strategies are described for assessing the environmental fate and transport of tyre chemicals in the following processes that can occur during the tyre lifecycle: a) transformation of chemical additives in tread during tyre curing; b) transformation of chemical additives during TRWP generation (tyre use); c) transformation of chemical additives during TRWP aging and weathering; d) leaching of chemical additives and transformation products from TRWP to water; e) availability of chemical additives and transformation products from TRWP in sediment ecosystems. Mass concentrations and fractions of chemicals released or available from TRWP for the five lifecycle steps are used to estimate a) cumulative fraction of tread chemical(s) and transformation product(s) released to water, and b) cumulative fraction tread chemical(s) and transformation products(s) environmentally available.

Caoutchouc — Lignes directrices pour évaluer le devenir environnemental des particules émises par l'usure des pneumatiques et de la route (TRWP)

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 09-Aug-2018
• ICS: 13.020.40 - Pollution, pollution control and conservation
• ICS: 83.060 - Rubber
• ICS: 83.160.01 - Tyres in general
• Technical Committee: ISO/TC 45 - Rubber and rubber products
• Drafting Committee: ISO/TC 45/WG 16 - Environmental aspects and sustainability
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 01-Dec-2021

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 22687
First edition
2018-08
Rubber — Framework for assessing
the environmental fate of tyre and
road wear particles (TRWP)
Caoutchouc — Lignes directrices pour évaluer le devenir
environnemental des particules émises par l'usure des pneumatiques
et de la route
Reference number
ISO/TS 22687:2018(E)
©
ISO 2018

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ISO/TS 22687:2018(E)

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Published in Switzerland
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ISO/TS 22687:2018(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Framework for environmental fate analysis . 3
4.1 General . 3
4.2 Tyre tread manufacture. 4
4.2.1 General. 4
4.2.2 Chemical selection . 4
4.2.3 Tyre tread selection . . 4
4.2.4 Tyre tread extraction . . 5
4.2.5 Tread chemical quantification. 5
4.3 Tyre tread service life. 5
4.3.1 General. 5
4.3.2 TRWP generation . 5
4.3.3 TRWP extraction and chemical quantification . 5
4.4 Tyre tread end-of- life . 5
4.4.1 General. 5
4.4.2 TRWP weathering . 6
4.4.3 Artificial aging test system . 6
4.4.4 Release to water . 6
4.4.5 Release to sediment and water . 7
4.5 Release fraction and environmental availability estimation . 9
5 Test report . 9
Annex A (informative) Calculation of results .10
Bibliography .13
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ISO/TS 22687:2018(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 of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 45, Rubber and Rubber Products.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
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ISO/TS 22687:2018(E)

Introduction
Tyres are complex consumer goods comprised of several reactive chemical additives that assist in
the manufacture and function of the product. These formulated chemical additives are transformed
by rubber curing processes during the manufacturing lifecycle stage. Subsequently, the remaining
additives and transformation products are released from tyre tread during the service life (tyre use)
stage as a component of tyre and road wear particles (TRWP), which are formed from the friction
between a tyre and roadway surface (Kreider et al. 2010). TRWP contain tyre tread and pavement
encrustations, and when released from tyre tread to soil and sediment ecosystems, are exposed to
abiotic weathering and other environmental transformation processes. During the end-of-life stage, the
additives and their transformation products in TRWP in soil or sediment have the potential to leach
or become environmentally available (bioaccessible), and subsequently release into the surrounding
ecosystem. As such, there is interest in studying the fate and transformations of tyre chemical additives
from manufacture to the end-of-life in aquatic and sediment ecosystems (Unice et al. 2015).
Reliable analytical methods including polymer extraction methods accelerated weathering protocols,
and leaching and incubator test specifications, are available to quantitatively assess the environmental
processes affecting tyre additive fate in the manufacturing, service life, and end-of-life lifecycle stages.
The key processes affecting the fate of additive chemicals during the lifecycle of a tyre include chemical
transformations during rubber curing, physical and chemical changes during TRWP generation,
abiotic and biotic transformations during TRWP weathering, leaching and sediment deposition. These
processes cumulate during the lifecycle to determine the leachable or environmentally available
fraction of tyre additive. The leachable fraction is the fraction of the formulated tyre chemical additive
in the tread that is leached to surface water from TRWP released to soil or sediment, inclusive of pore
and overlying water. The environmentally available fraction is the fraction of the formulated tyre
chemical additive in the tread that is bioaccessible from TRWP in aqueous media, inclusive of overlying
water, pore water and isopropanol extracted sediment.
These guidelines describe a general framework and considerations for the assessment of the leachable
and environmentally available (or bioaccessibility) fraction of formulated functional tyre additives.
Knowledge of the environmental fate and transport of tyre chemicals can assist in future analysis
regarding the toxicity of TRWP to aquatic organisms. This framework may be useful for other complex,
matrix-bound consumer products.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 22687:2018(E)
Rubber — Framework for assessing the environmental fate
of tyre and road wear particles (TRWP)
1 Scope
This document establishes a general framework and considerations for assessing the environmental
fate of tyre tread chemical additives in cured polymer and tyre and road wear particles (TRWP)
throughout a tyre lifecycle. This document is applicable to laboratory-generated TRWP from cured
tread polymer of known composition.
Testing strategies are described for assessing the environmental fate and transport of tyre chemicals in
the following processes that can occur during the tyre lifecycle:
a) transformation of chemical additives in tread during tyre curing;
b) transformation of chemical additives during TRWP generation (tyre use);
c) transformation of chemical additives during TRWP aging and weathering;
d) leaching of chemical additives and transformation products from TRWP to water;
e) availability of chemical additives and transformation products from TRWP in sediment ecosystems.
Mass concentrations and fractions of chemicals released or available from TRWP for the five lifecycle
steps are used to estimate
a) cumulative fraction of tread chemical(s) and transformation product(s) released to water, and
b) cumulative fraction tread chemical(s) and transformation products(s) environmentally available.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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/TS 22638, Rubber — Generation and collection of tyre and road wear particles (TRWP) — Road
simulator laboratory method
ISO/TS 22640, Rubber — Framework for physical and chemical characterization of tyre and road wear
particles (TRWP)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
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ISO/TS 22687:2018(E)

3.1
aging acceleration factor
factor applied to the duration of TRWP aging in a laboratory setting to determine the equivalent natural
age of TRWP
3.2
end-of-life
lifecycle stage of tyre comprising lifecycle steps following tyre use and TRWP generation, including
deposition of TRWP to sediment and soil, aging and weathering of TRWP, and release of chemicals from
TRWP to the environment
3.3
environmentally available fraction
fraction of formulated tyre chemical additive in tread recoverable from TRWP in aqueous media,
inclusive of chemical partitioned to pore water, overlying water and isopropanol extracted sediment
3.4
leachable fraction
fraction of formulated tyre chemical additive in tread leached from TRWP to surface water, inclusive of
chemical partitioned to pore water and overlying water
3.5
lifecycle stages
three stages representing the typical lifecycle of a tyre, each comprised of lifecycle steps
Note 1 to entry: The three lifecycle stages relevant to this specification are tyre manufacturing, tyre use, and
end-of-life.
3.6
lifecycle steps
steps within a lifecycle stage during which the chemical composition of tyre tread or TRWP may change
3.7
liquid to solid ratio
L/S
ratio of volume of leachant used in column test to mass of TRWP in column
3.8
manufacturing
lifecycle stage comprising of tyre chemical selection, formulation, curing, and finishing
3.9
service life
lifecycle stage comprising of tyre use and subsequent TRWP generation
3.10
tensile property
mechanical property of materials such as 100 % modulus and elongation at break
3.11
transformation product
chemical formed from the tyre chemical additive through processes such as hydrolysis, oxidation, and
decomposition throughout the tyre tread and TRWP lifecycle
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ISO/TS 22687:2018(E)

3.12
tyre and road wear particles
TRWP
discrete mass of elongated particles generated at the frictional interface between the road and the
pavement surface during the service life of a tyre
Note 1 to entry: The particles consist of tyre tread enriched with mineral encrustations from the roadway
surface.
4 Framework for environmental fate analysis
4.1 General
This framework provides general guidance for the assessment of the leachability and environmental
availability of chemical additives selected for analysis and formulated into a test tyre tread. The
chemical composition of tyre tread is altered during the manufacturing, service life and end-of-life
lifecycle stages (Figure 1). As such, the leachability and environmental availability of chemicals from
TRWP in aqueous media is likely to be determined by chemical transformations and mechanical
alterations that occur in each lifecycle stage. This framework suggests a general testing strategy
and methods to measure the fate of chemical additive(s) and transformation product(s) that reflects
changes that occur in the following lifecycle steps:
a) tyre curing in the manufacturing lifecycle stage;
b) TRWP generation in the service life (tyre use) lifecycle stage;
c) TRWP aging and weathering in the end-of-life lifecycle stage;
d) leaching of TRWP in the end-of-life lifecycle stage;
e) release from TRWP to sediment ecosystems in the end-of-life lifecycle stage.
After characterization of the changes that occur in these critical lifecycle steps, the data are used to
estimate release fractions to water or the environmental availability in water and sediment.
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ISO/TS 22687:2018(E)

Figure 1 — Conceptual model of lifecycle of tyre tread chemicals
4.2 Tyre tread manufacture
4.2.1 General
The tyre manufacturing lifecycle stage consists of formulation of tyre polymer and chemical additives,
tyre building, tyre curing, and final inspection of the finished tyre. Tyre curing is the process in which
the rubber compound is moulded under elevated temperature and pressure. During curing, chemicals
can be lost from the tyre tread through volatilization or they can undergo chemical transformations.
4.2.2 Chemical selection
Chemical additives of interest shall be selected for formulation into test tyre tread. The mass fraction
of the selected chemicals shall be representative of marketed tyre tread formulations. The potential
curing, TRWP generation, and environmental transformation products of the chemical(s) shall be
determined based on chemical principles, literature, and screening mass-spectroscopy analysis. Curing
transformation processes can include volatilization, chemical vulcanization reactions, as well as
decomposition under elevated temperature and pressure. TRWP generation transformation processes
can include mechanical stress and heat, oxidation, and volatilization. Environmental transformation
processes can include hydrolysis, oxidation, and other mechanisms of decomposition. The extraction
and quantification methods used for subsequent analyses shall be appropriate for the target parent
chemical additive(s) and expected transformation products.
4.2.3 Tyre tread selection
The test tyre tread formulation shall be representative of those typically used in the market to provide
a representative source of TRWP in accordance with ISO/TS 22638. The mass fraction of each chemical
4 © ISO 2018 – All rights reserved

...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 22687
Première édition
2018-08
Caoutchouc — Lignes directrices pour
évaluer le devenir environnemental
des particules émises par l'usure des
pneumatiques et de la route (TRWP)
Rubber — Framework for assessing the environmental fate of tyre
and road wear particles (TRWP)
Numéro de référence
ISO/TS 22687:2018(F)
©
ISO 2018

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ISO/TS 22687:2018(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée 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
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ISO/TS 22687:2018(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Cadre pour l'analyse du devenir environnemental . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Fabrication de la bande de roulement de pneumatique . 4
4.2.1 Généralités . 4
4.2.2 Choix des produits chimiques . 4
4.2.3 Choix de la bande de roulement de pneumatiques . 5
4.2.4 Extraction de la bande de roulement de pneumatiques . 5
4.2.5 Quantification chimique de la bande de roulement . 5
4.3 Phase de durée de vie utile de la bande de roulement du pneumatique . 5
4.3.1 Généralités . 5
4.3.2 Génération de TRWP . 5
4.3.3 Extraction et quantification chimiques des TRWP . 5
4.4 Fin de vie de la bande de roulement du pneumatique . 6
4.4.1 Généralités . 6
4.4.2 Altération des TRWP . 6
4.4.3 Système d'essai de vieillissement artificiel . 6
4.4.4 Libération dans l'eau . 6
4.4.5 Libération dans les sédiments et dans l'eau . 7
4.5 Fraction libérée et estimation de la disponibilité environnementale . 9
5 Rapport d'essai . 9
Annexe A (informative) Calcul des résultats .10
Bibliographie .13
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ISO/TS 22687:2018(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 attirée 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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d'élastomères.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés

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ISO/TS 22687:2018(F)

Introduction
Les pneumatiques sont des biens de consommation complexes composés de plusieurs additifs
chimiques réactifs qui facilitent la fabrication et le fonctionnement du produit. Ces additifs chimiques
de formulation sont transformés par les process de vulcanisation du caoutchouc pendant l’étape
fabrication du cycle de vie. Ensuite, les additifs et produits de transformation restants sont libérés par
la bande de roulement du pneumatique pendant la phase de durée de vie (utilisation du pneumatique)
en tant que composants des particules émises par l'usure des pneumatiques et de la route (TRWP), qui
sont formées par le frottement entre un pneumatique et le revêtement routier (Kreider et al. 2010).
Les TRWP contiennent des éléments de bande de roulement avec des inscrustations d’éléments de
chaussée et, lorsqu'elles sont libérées par la bande de roulement des pneumatiques dans le sol et dans
les écosystèmes des sédiments, sont exposées à l'altération abiotique ainsi qu'à d'autres processus de
transformation environnementaux. Pendant la fin de vie, les additifs et leurs produits de transformation
dans les TRWP, dans le sol ou les sédiments peuvent être relarguées ou devenir disponibles dans
l'environnement (bioaccessibles), et donc être libérés dans l'écosystème environnant. Par conséquent,
il est intéressant d'étudier le devenir et les transformations des additifs chimiques des pneumatiques
dans les écosystèmes aquatiques et les écosystèmes des sédiments, depuis la fabrication jusqu'à la fin
de vie (Unice et al. 2015).
Des méthodes d'analyse fiables, y compris des méthodes d'extraction des polymères, des protocoles
de vieillissement accéléré et des spécifications d'essais de relargarge et en étuve, sont disponibles
pour évaluer quantitativement les processus environnementaux affectant le devenir des additifs
des pneumatiques pendant la fabrication, l’usage du pneumatique et en fin de vie. Les processus clés
affectant le devenir des additifs chimiques pendant le cycle de vie d'un pneumatique incluent les
transformations chimiques pendant la vulcanisation du caoutchouc, les modifications physiques et
chimiques pendant la génération des TRWP, les transformations abiotiques et biotiques pendant le
vieillissement des TRWP, leur relargage par lixivation et leur dépôt dans les sédiments. Ces processus
se cumulent durant le cycle de vie pour déterminer la fraction relargable ou environnementalement
disponible des addititfs pour pneumatiques. La fraction relargable est la fraction de l'additif chimique
formulé de la bande de roulement de pneumatiques qui est relarguée dans les eaux de surface à partir
des TRWP libérées dans le sol ou les sédiments, y compris les eaux interstitielles et sus-jacentes. La
fraction disponible dans l'environnement est la fraction de l'additif chimique formulé de la bande de
roulement de pneumatiques qui est bioaccessible à partir des TRWP en milieu aquatique, y compris les
eaux sus-jacentes, interstitielles et les sédiments extraits par isopropanol.
Ces lignes directrices décrivent un cadre et des considérations générales pour l'évaluation de la fraction
relargable par lixivation et disponible dans l'environnement (ou bioaccessible) d'additifs fonctionnels
formulés pour pneumatique. La connaissance du devenir environnemental et du déplacement des
produits chimiques des pneumatiques peut faciliter l’analyse future de la toxicité des TRWP pour les
organismes aquatiques. Ce cadre peut être utile pour d'autres produits de grande consommation,
complexes liés à une matrice.
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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 22687:2018(F)
Caoutchouc — Lignes directrices pour évaluer le devenir
environnemental des particules émises par l'usure des
pneumatiques et de la route (TRWP)
1 Domaine d'application
Le présent document établit un cadre et des considérations générales pour l'évaluation du devenir
environnemental des additifs chimiques pour bande de roulement de pneumatique, dans des polymères
vulcanisés et des particules émises par l'usure des pneumatiques et de la route (TRWP) tout au long du
cycle de vie. Le présent document s'applique aux TRWP produites en laboratoire à partir de polymères
pour bande de roulement vulcanisés de composition connue.
Des stratégies d'essai sont décrites pour évaluer le devenir environnemental et le déplacement des
produits chimiques pour pneumatique dans les processus suivants, susceptibles de se produire pendant
le cycle de vie du pneumatique:
a) transformation des additifs chimiques dans la bande de roulement pendant la vulcanisation du
pneumatique;
b) transformation des additifs chimiques pendant la génération des TRWP (utilisation du
pneumatique);
c) transformation des additifs chimiques lors du vieillissement et de l'altération des TRWP;
d) relargarge par lixivation des additifs chimiques et des produits de transformation des TRWP
dans l'eau;
e) disponibilité des additifs chimiques et des produits de transformation des TRWP dans les
écosystèmes de sédiments.
Les concentrations et fractions massiques de produits chimiques libérées ou disponibles à partir de
TRWP pour les cinq étapes du cycle de vie sont utilisées afin d'estimer
a) la fraction cumulée du (des) produit(s) chimique(s) de la bande de roulement et du (des) produit(s)
de transformation libéré(s) dans l'eau, et
b) la fraction cumulée du/des produit(s) chimique(s) de la bande de roulement et du/des produit(s) de
transformation disponible(s) dans l'environnement.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences 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/TS 22638, Caoutchouc — Génération et collecte des particules émises par l'usure des pneumatiques et
de la route (TRWP) — Méthode de simulation routière en laboratoire
ISO/TS 22640, Caoutchouc — Lignes directrices pour la caractérisation physique et chimique des particules
émises par l'usure des pneumatiques et de la route (TRWP)
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ISO/TS 22687:2018(F)

3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
coefficient d'accélération du vieillissement
coefficient appliqué à la durée de vieillissement des TRWP en laboratoire afin de déterminer l'âge
naturel équivalent des TRWP
3.2
fin de vie
phase du cycle de vie du pneumatique comprenant les étapes de cycle de vie qui suivent l'utilisation
du pneumatique et la génération de TRWP, y compris le dépôt des TRWP dans le sol et les sédiments,
le vieillissement et l'altération des TRWP, et le rejet de produits chimiques issus des TRWP dans
l'environnement
3.3
fraction disponible dans l'environnement
fraction d'additifs chimiques formulés de la bande de roulement de pneumatiques récupérable des
TRWP en milieu aqueux, y compris les produits chimiques répartis dans les eaux interstitielles, sus-
jacentes et les sédiments extraits par isopropanol
3.4
fraction relargable
fraction d'additifs chimiques formulés de la bande de roulement de pneumatiques relargable par
lixivation des TRWP dans les eaux de surface, y compris les produits chimiques répartis dans les eaux
interstitielles et sus-jacentes
3.5
phases du cycle de vie
trois phases représentant le cycle de vie type d'un pneumatique, chacune composée de différentes
étapes du cycle de vie
Note 1 à l'article: Les trois phases du cycle de vie pertinentes pour la présente spécification sont la fabrication du
pneumatique, l'utilisation du pneumatique, et la fin de vie.
3.6
étapes du cycle de vie
étapes dans une phase du cycle de vie durant lesquelles la composition chimique de la bande de
roulement des pneumatiques ou des TRWP peut changer
3.7
rapport liquide/solide
(L/S)
rapport du volume de lixiviant utilisé dans la colonne d'essai par rapport à la masse de TRWP dans
la colonne
3.8
fabrication
phase du cycle de vie comprenant le choix des produits chimiques du pneumatique, la formulation, la
vulcanisation et la finition
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés

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ISO/TS 22687:2018(F)

3.9
phase de durée de vie
phase du cycle de vie qui comprend l'utilisation du pneumatique et la génération de TRWP subséquente
3.10
propriété en traction
propriété mécanique des matériaux telle que le module à 100 % d'élasticité et l'allongement à la rupture
3.11
produit de transformation
produit chimique formé à partir de l'additif chimique du pneumatique par le biais de processus tels que
l'hydrolyse, l'oxydation et la décomposition tout au long du cycle de vie de la bande de roulement des
pneumatiques et des TRWP
3.12
particules émises par l'usure des pneumatiques et de la route
TRWP
masse discrète de particules allongées générées au niveau de l'interface de frottement entre la route et
la surface de revêtement au cours de la phase de durée de vie utile d'un pneumatique
Note 1 à l'article: Les particules sont constituées de matériaux provenant de la bande de roulement des
pneumatiques et qui contiennent des incrustations minérales provenant de la surface de la route.
4 Cadre pour l'analyse du devenir environnemental
4.1 Généralités
Le présent cadre fournit des recommandations générales pour l'évaluation du relargage par lixivation
et de la disponibilité environnementale des additifs chimiques choisis pour analyse et formulés dans
une bande de roulement de pneumatique d'essai. La composition chimique de la bande de roulement de
pneumatique est altérée durant les phases de cycle de vie de fabrication, de durée de vie utile et de fin de
vie (Figure 1). Par conséquent, le relargage et la disponibilité environnementale des produits chimiques
de TRWP en milieu aqueux peuvent vraisemblablement être déterminées par les transformations
chimiques et les altérations physiques qui se produisent à chaque phase du cycle de vie. Ce cadre
suggère une stratégie générale d'essais et des méthodes pour mesurer le devenir de l'(des) additif(s)
chimique(s) et du(des) produit(s) de transformation qui reflètent les modifications intervenant lors les
étapes suivantes du cycle de vie:
a) vulcanisation du pneumatique dans la phase de fabrication du cycle de vie
b) génération de TRWP pendant la phase de durée de vie utile (utilisation du pneumatique) du
cycle de vie;
c) vieillissement et altération des TRWP dans la phase de fin de vie du cycle de vie;
d) relargage par lixivation de TRWP dans la phase de fin de vie du cycle de vie;
e) libération à partir des TRWP dans les écosystèmes de sédiment dans la phase de fin de vie du
cycle de vie.
Après caractérisation des modifications survenant pendant ces étapes cruciales du cycle de vie, les
données sont utilisées pour estimer les fractions libérées dans l'eau ou la disponibilité environnementale
dans l'eau et les sédiments.
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Figure 1 — Modèle conceptuel de cycle de vie des produits chimiques de la bande de roulement
de pneumatique
4.2 Fabrication de la bande de roulement de pneumatique
4.2.1 Généralités
La phase du cycle de vie de fabrication du pneumatique consiste en la formulation du polymère et
des additifs chimiques du pneumatique, sa fabrication et sa vulcanisation, puis l'inspection finale du
pneumatique fini. La vulcanisation du pneumatique est le processus au cours duquel le mélange de
caoutchouc est mis à température et pression élevées dans sa forme finale. Pendant la vulcanisation, des
produits chimiques de la bande de roulement du pneumatique peuvent être perdus par volatilisation ou
peuvent subir des transformations chimiques.
4.2.2 Choix des produits chimiques
Les additifs chimiques présentant de l'intérêt doivent être choisis pour formulation dans la bande
de roulement du pneumatique d'essai. La fraction massique des produits chimiques choisis doit
être représentative des formulations de bandes de roulement de pneumatiques commercialisés.
La génération potentielle de TRWP due à la vulcanisation, et les produits de transformation
environnementaux du(des) produit(s) chimique(s) doivent être déterminés en se basant sur les
principes, la documentation, et l'analyse granulométrique au spectromètre de masse des produits
chimiques. Les processus de transformation par vulcanisation peuvent inclure la volatilisation,
des réactions chimiques de vulcanisation, ainsi que des décompositions de substances chimiques à
température et pression élevées. Les processus de transformation générateurs de TRWP peuvent
inclure les contraintes et échauffement mécaniques, l'oxydation et la volatilisation. Les processus de
transformation environnementaux peuvent inclure l'hydrolyse, l'oxydation et d'autres mécanismes de
décomposition. Les méthodes d'extraction et de quantification utilisées lors des analyses ultérieures
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doivent convenir à l'/aux additif(s)chimique(s) d'origine cible(s) et aux produits de transformation
attendus.
4.2.3 Choix de la bande de roulement de pneumatiques
La formulation de la bande de roulement de pneumatiques d'essai doit être représentative de celle
généralement utilisée sur le marché afin de fournir une source de TRWP représentative, conformément
à l'ISO/TS 22638. La fraction massique de chaque additif chimique (M ), et la fraction massique du
F
polymère (W ) doivent être consignées. La formulation complète du pneumatique d'essai doit être
P,F
documentée.
4.2.4 Extraction de la bande de roulement de pneumatiques
La bande de roulement vulcanisée doit être préparée afin de pouvoir réaliser les analyses quantitatives
à l'aide d'une méthode d'extraction adaptée comme celle de l'ISO 1407, ou une méthode équivalente. Le
solvant et les conditions d'extraction doivent être adaptés au(aux) produit(s) chimique(s) spécifique(s)
d'intérêt. Les produits chimiques pour pneumatiques ont des propriétés chimiques et réactives
variables, et peuvent nécessiter des analyses complémentaires concernant les conditions d'extraction
et/ou les solvants nécessaires aux modes opératoires analytiques pour assurer une récupération et une
fiabilité adéquates.
Il convient de tamiser à 150 µm une masse prédéterminée de TRWP et de la placer dans un appareil de
Soxhlet pour extraction. L'extraction peut avoir lieu pendant 16 heures, ou jusqu'à ce que l'extraction
soit considérée comme complète. Le taux d'extraction doit être calculé comme étant la différence
en pourcentage entre la masse dans l'échantillon d'origine et la masse dans l'échantillon sec après
extraction.
4.2.5 Quantification chimique de la bande de roulement
La masse de l'(des) additif(s) chimique(s) et des produits de transformation dans la bande de roulement
vulcanisée (M ) doit être déterminée par analyse de l'extrait d'échantillon préparé conformément
C
au 4.2.4. La masse des produits chimiques dans l'extrait peut être quantifiée en utilisant la
chromatographie en phase liquide associée à la spectrométrie de masse en tandem à haute résolution
(LC-MS/MS), ou à l'aide d'une méthode analytique adaptée au(x) produit(s) cible(s). Il convient de
déterminer le solvant approprié pour la préparation normalisée avant essais. La reproductibilité de la
masse chimique quantifiée doit être mesurée comme étant l'écart-type relatif exprimé en pourcentage
(RSD). La matrice, la raie de résonnance et les contrôles en laboratoire doivent être évalués en plus de
la limite de détection (LOD) et de la limite de quantification (LOQ). La fraction massique de polymère
dans la bande de roulement vulcanisée (W ) doit être déterminée en utilisant l'ISO/TS 22640.
P,T
4.3 Phase de durée de vie utile de la bande de roulement du pneumatique
4.3.1 Généralités
La phase de durée de vie utile du cycle de vie est la phase de l'utilisation du pneumatique sur route.
Des TRWP sont provoquées par l'usure du pneumatique à l'interface pneumatique et chaussée. Des
transformations mécaniques et chimiques peuvent avoir lieu pendant cette phase du cycle de vie.
4.3.2 Génération de TRWP
Les TRWP doivent être générées et collectées à l'aide de la méthode de simulation routière en
laboratoire, conformément à l'ISO/TS 22638.
4.3.3 Extraction et quantification chimiques des TRWP
La détermination de la masse du(des) produit(s) chimique(s) cible(s) dans les TRWP (M ) doit être
TRWP
réalisée en utilisant la même méthode d'extraction et de quantification que celle utilisée pour la bande
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de roulement vulcanisée, décrite en 4.2. La fraction massique de polymère dans les TRWP fraiches
(W ) doit être déterminée en utilisant l'ISO/TS 22640.
P,TRWP
4.4 Fin de vie de la bande de roulement du pneumatique
4.4.1 Généralités
La phase de fin de vie du cycle de vie des TRWP consiste en un dépôt de TRWP sur le sol et écosystèmes
de sédiments en bordordure de route, suivi par une exposition aux processus d'altération biotique et
abiotique au fil du temps. Une partie de l'(des) additif(s) chimique(s) et des produits de transformation
restant dans les TRWP peut être relarguée dans l'eau par lixivation. Une fraction plus importante,
incluant la fraction relargable dans l'eau, est considérée comme disponible dans l'environnement, sur la
base d'une fraction supplémentaire représentant la contribution du sédiment extrait par isopropanol.
L'extraction par isopropanol représente une fraction liée aux sédiments supposée être bioaccessible
aux organismes aquatiques.
4.4.2 Altération des TRWP
L'effet des processus d'altération abiotique sur la composition chimique des TRWP doit être déterminé
sur la base d'un protocole d'altération accélérée dans des conditions de laboratoire contrôlées, suivi
par une quantification du(des) produit(s) chimique(s) cible(s) dans les TRWP au terme du protocole de
vieillissement.
4.4.3 Système d'essai de vieillissement artificiel
Le vieillissement et l'altération accélérés des TRWP doivent être réalisés en laboratoire. Par exemple,
l'ASTM D750, l'ASTM G151, et l'ASTM G154 (ou toute méthode équivalente) peuvent être utilisés pour
simuler le vieillissement et l'altération des TRWP. Le vieillissement et l'altération artificiels des TRWP
peuvent avoir lieu dans une chambre exposée à une lumière ultraviolette d'une irradiance de 0,77 W/
2 −1
m nm à 340 nm. Il convient que les TRWP soient maintenues à 60 °C et à une humidité relative de
45 %. Il est possible d'avoir une ou plusieurs périodes sans éclairage chaque jour pendant l'essai, par
exemple une période de huit minutes le matin et une période de sept minutes l'après-midi.
Le vieillissement artificiel doit être déterminé en comparant les matériaux de référence à des étalons
connus. Il convient que les matériaux de référence soient également placés dans la chambre pendant
l'altération afin de déterminer le coefficient d'accélération du vieillissement des TRWP. Par exemple,
des mesurages des propriétés en traction d'un échantillon de caoutchouc dans la chambre réalisés
tout au long de la simulation peuvent être utilisés comme étalon de référence. Il est également possible
de mesurer le changement de couleur jaune et le changement total de couleur dans un matériau de
référence en polystyrène antichoc placé dans la chambre tout au long de la simulation. L'ASTM E313, ou
toute méthode équivalente, peut être utilisée pour déterminer le changement de couleur jaune.
4.4.3.1 Extraction et quantification chimiques des TRWP vieillis
La détermination de la masse du(des) produit(s) chimique(s) dans les TRWP à l'âge t (M ) doit être
TRWP
réalisée en utilisant la même méthode d'extraction et de quantification que celle utilisée pour la bande
de roulement vulcanisée décrite en 4.2.
4.4.4 Libération dans l'eau
4.4.4.1 Généralités
La libération potentielle de produit(s) chimique(s) issu(s) de TRWP dans l'eau doit être déterminée au
moyen d'un protocole de relargarge en laboratoire, dans des conditions de laboratoire contrôlées, suivi
d'une quantification du(des) produit(s) chimique(s) cible(s) dans le lixiviant.
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4.4.4.2 Système d'essai de relargage sur colonne
Des
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