ISO 1408:1995
(Main)Rubber — Determination of carbon black content — Pyrolytic and chemical degradation methods
Rubber — Determination of carbon black content — Pyrolytic and chemical degradation methods
Describes a pyrolytic method (A) and two chemical degradation methods (B and C) for the determination of the carbon black content of artificial rubber and copolymers. Replaces the second edition, of which it constitutes a minor revision.
Caoutchouc — Dosage du noir de carbone — Méthode pyrolytique et méthodes par dégradation chimique
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
ISO
STANDARD
1408
Third edition
1995-10-01
Rubber
- Determination of carbon black
content - Pyrolytic and Chemical
degradation methods
Caoutchouc - Dosage du noir de carbone -
Methode pyrolytique et
mk thodes par ddgrada tion chimique
Reference number
ISO 1408: 1995(E)
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ISO 1408:1995(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. Esch 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
(1 EC) on all matters of electrotechnical standardization.
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.
International Standard ISO 1408 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 45, Rubber and rubber products.
This third edition cancels and replaces the second edition
(ISO 1408:1987), of which it constitutes a minor revision.
0 ISO 1995
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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ISO 1408:1995(E)
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
Rubber - Determination of carbon black content -
Pyrolytic and Chemical degradation methods
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. lt is the responsibility of the User to establish appropriate safety and health practices
and to ensure compliance with any national regulatory conditions.
- fluorosilicone rubbers;
1 Scope
- chlorosulfonated polyethylenes containing less
than 30 % (m/m) of chlorine.
1.1 This International Standard specifies a pyrolytic
method (A) and two Chemical degradation methods (B
The precision of this method may be affected if min-
and C) for the determination of the carbon black con-
eral fillers, e.g. alumina or Calcium carbonate, are
tent of rubber.
present which decompose or dehydrate, or form vol-
atile halides in the case of halogenated polymers, at
the pyrolysis temperature.
1.2 Method A is preferred and should be used for
the following polymers, except when certain com- The method cannot be used for either chloroprene
pounding materials such as lead and Cobalt salts, rubbers or butadiene-nitrile rubbers having an acrylic
graphitic carbon blacks, phenolic and other resins, acid nitrile content greater than 30 % (m/m).
bitumen, or cellulose, etc., which Cause the formation
of a carbonaceous residue during pyrolysis, are pre-
1.3 Method B is chiefly intended to be used with
sent:
samples not amenable to the pyrolytic method A, al-
though it tan be used for all samples based on un-
- polyisoprene, natura1 or synthetic;
saturated rubbers except for isobutylene-isoprene
copolymers.
- polybutadiene;
1.4 Method C is relatively hazardous and should be
- styrene-butadiene copolymers;
used only for the analysis of samples based on
- butyl rubber;
isobutylene-isoprene copolymers and ethylene-
propylene copolymers and related terpolymers when
- acrylate rubber;
methods A and B fail.
- ethylene-propylene copolymer;
2 Normative references
- ethylene-propylene terpolymer;
The following Standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
- polyethers;
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the editions indicated were valid. All Standards
- polyethylene-derived polymers;
are subject to revision, and Parties to agreements
- Silicone rubbers; based on this International Standard are encouraged
1
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0 ISO
ISO 1408:1995(E)
Oxidation of the carbon black to carbon dioxide. The
to investigate the possibility of applying the most re-
cent editions of the Standards indicated below. residue is cooled and reweighed. The loss in mass
Members of IEC and ISO maintain registers of cur- represents the carbon black.
rently valid International Standards.
4 Method A
ISO 383: 1976, Laboratory glassware - Interchange-
able conical ground joints.
WARNING - All recognized health and safety
precautions shall be in effect when carrying out
ISO 1407:1992, Rubber - Determination of solvent
this method. All evaporations shall be carried out
extrac t.
in a fume cupboard (hood).
3 Principle
4.1 Reagents
During the analysis, unless otherwise stated, use only
3.1 Method A
reagents of analytical reagent grade (or equivalent)
and only distilled water or water of equivalent purity.
A weighed test piece of the rubber is extracted with
acetone and, if bitumen is present, with dichloro-
4.1.1 Nitrogen, dry and free from Oxygen.
methane. The extracted rubber is pyrolized in a com-
bustion boat at 850 “C in a stream of nitrogen. The
NOTE 1 Commercial “Oxygen-free” nitrogen may require
boat containing the non-volatile residue is cooled and
further purification.
weighed.
4.1.2 Oxygen or air, gaseous, dry.
The carbon black is then burnt off in air or Oxygen in
a furnace at the same temperature. The boat and its
4.1.3 Xylene, general laboratory grade.
contents are cooled and reweighed. The loss in mass
represents the carbon black.
4.1.4 Acetone.
3.2 Method B
4.1.5 Dichloromethane.
A weighed test piece of the rubber is extracted with
4.1.6 Ethanol-toluene azeotrope (ETA).
acetone. The organic components are destroyed by
Oxidation with nitric acid, the acid-soluble inorganic
Mix 7 volumes of absolute ethanol with 3 volumes of
components dissolving simultaneously in the nitric
toluene. Alternatively, mix 7 volumes of commercial-
acid. The residue, which consists of carbon black and
grade ethanol with 3 volumes of toluene and boil the
acid-insoluble mineral fillers is filtered, washed and
mixture with anhydrous Calcium Oxide (quicklime) un-
then dried to constant mass at 850 “C in a nitrogen
der reflux for 4 h. Then distil the azeotrope and collect
atmosphere to avoid Oxidation of the carbon black.
the fraction with a boiling range not exceeding 1 “C,
for use in the test.
The weighed residue is reheated at the same tem-
perature (850 “C) (to avoid further Change in mass of
4.2 Apparatus
the inorganic matter) but this time in air so as to Cause
Oxidation of the carbon black to carbon dioxide. The
Ordinary laboratory apparatus, plus the following:
residue is cooled and reweighed. The loss in mass
represents the carbon black.
4.2.1 Combustion boat, made of silica, of length
50 mm to 60 mm, with handle.
3.3 Method C
4.2.2 Tube furnace assembly see figure 1, com-
After swelling of a test piece by hot
prised of the following component Parts:
p-dichlorobenzene, the organic matter is oxidized by
The undissolved carbon
tert-butyl hydroperoxide.
4.2.2.1 Combustion tube, made of quartz or of
black and mineral fillers are filtered, washed and then
impervious aluminous porcelain, and fitted with
dried to constant mass at 850 “C in a nitrogen at-
means for advancing and withdrawing the combustion
mosphere to avoid Oxidation of the carbon black.
boat (4.2.1). The inside diameter shall be sufficient to
The weighed residue is reheated at the same tem- allow the combustion boat to enter the tube and
perature (850 “C) (to avoid further Change in mass of move easily through it. The tube shall be 30 cm longer
the inorganic matter) but this time in air so as to Cause than the tube furnace (4.2.2.2). One end of the tube
2
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shall be provided with a gas-inlet System for nitrogen, 4.4.2 Weigh the test piece to the nearest 0,l mg
(mass m& Record this mass. Wrap the test piece in
the opposite end with a suitable outlet System for the
filter Paper and extract with acetone (4.1.4) for 4 h or
vapours produced during the pyrolysis.
until the solvent in contact with the test piece is
colourless. If bitumen is present in the compound,
4.2.2.2 Horizontal-tube furnace, having an inside
extract with dichloromethane (4.1.5) for 4 h or until
diameter sufficiently large to allow the combustion
the solvent in contact with the test piece appears
tube (Lc.2.2.1) to enter the heated section of the fur-
colourless.
nace. The furnace shall be electrically heated,
thermostatically maintained at 850 “C -+- 25 “C and
Wncured coumpounds cannot be extracted with
fitted with a temperature-indicating device.
dichloromethane. ETA (4.1.6) may be used instead of
acetone or dichloromethane.
4.2.2.3 Silica glass rod with hook, of length suf-
ficient to resch through the combustion tube
NOTE 2 Extraction with dichloromethane is only necess-
(4.2.2.1) and inlet tube (4.2.2.4), and of diameter suf-
at-y if materials not completely soluble in acetone, such as
ficient to make tight contact with the rubber tube in
bitumen, are present.
the inlet tube.
Extraction tan be facilitated by comminuting the test
4.2.2.4 Inlet tube, with side tube for nitrogen supply piece before weighing. To do this, pass it through a
and with a short length of rubber tubing in which the mill with minimum clearance between the rolls.
silica glass rod (4.2.2.3) is held by an airtight joint but
tan slide in and out of the combustion tube (4.2.2.1).
4.4.3 Remove the extracted test piece from the filter
The tubing used for the gas-inlet System shall be
and dry in an oven maintained at
Paper
made of plasticized PVC or other material having a low
100 “C + 3 “C until the solvent is completely re-
permeability to Oxygen and water vapour.
moved.
4.2.2.5 Vapour absorption equipment, consisting
4.4.4 Quantitatively transfer the dried test piece to
of rubber tubing for the connection of the outlet sys-
the combustion boat (4.2.1) and place the boat in the
tem of the combustion tube (4.2.2.1) with a trap for
combustion tube (4.2.2.1) near the nitrogen inlet sys-
readily condensable vapours, two gas-washing bottles
tem.
containing xylene (4.1.3), and flowmeters and flow-
controllers for nitrogen or Oxygen or air supplies.
4.4.5 Close the tube with the entry fitting and con-
nett to the nitrogen supply (4.1 .l). Introduce the
4.2.3 Suitable extraction apparatus, as specified
combustion tube into the furnace (4.2.2.2) heated to
in ISO 1407.
850 “C + 25 “C but keep the boat in the cool part of
the combustion tube. Connect the opposite end of the
4.2.4 Desiccator.
tube to the vapour absorption equipment (4.2.2.5).
4.2.5 Muffle furnace, electrically heated, thermo-
4.4.6 Pass nitrogen through the tube at about
statically controllable at 850 “C + 25 “C.
-
200 cm3/min for 5 min or more to eliminate the air
contained in the combustion tube.
4.3 Sampling
4.4.7 Reduce the rate of nitrogen flow to about
Cut a test Sample of at least 1,5 g from the laboratory
100 cm3/min and move the boat slowly into the
Sample, preferably from more than one place, so that
heated zone of the combustion tube over a period of
of the whole Sample is
proper representation about 5 min.
achieved.
4.4.8 Leave the boat in the hot zone for a further
5 min in Order to complete the pyrolysis.
4.4 Procedure
Withdraw the boat to the cold part of the tube
4.4.9
4.4.1 Prepare the test Sample by passing the rubber
and allow to cool for 10 min, while still maintaining
six times between the rolls of a laboratory mill set to
the flow of nitrogen.
a nip not exceeding 0,5 mm. Cut from the sheet a
test piece having a mass of approximately Q,l g to
4.4.10 Transfer the boat to the desiccator (4.2.4),
0,5 g. If it is not possible to pass the Sample through
the mill, the Sample may be tut into pieces less than complete the cooling and weigh to the nearest
1 mm per side. 0,l mg (mass m,). Record this mass.
3
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ISO 1408:1995(E)
served with the use of acids and solvents. All
4.4.11 Place the boat in the combustion tube again
operations shall be carried out in a properly ven-
and close the tube; connect the inlet System of the
tilated fume hood, and safety glasses shall be
tube to the Oxygen or air supply (4.1.2) and pass the
worn during digestions, extractions and
gas through the tube at about 100 cm3/min. Move the
washings.
boat to the heated zone and keep it there until all
traces of carbon black have been removed.
5.1 Reagents
4.4.12 As an alternative to 4.4.11, heat the boat in
Reagents specified in 4.1, plus the following:
the muffle furnace (4.2.5) at 850 “C - + 25 “C until all
traces of carbon black have been removed.
5.1.1 Nitrit acid (p = 1,42 Mg/m3).
4.4.13 Transfer the boat to the desiccator and allow
5.1.2 Hydrochlorit acid solution.
to cool to room temperature.
Add 2 Parts by volume of concentrated hydrochloric
4.4.14 Weigh the boat to the nearest 0,l mg (mass
acid (p = 1 ,18 Mg/m3) to 98 Parts by volume of water.
9). Record this mass.
5.1.3 Chloroform.
4.4.15 Carry out the determination in duplicate.
5.1.4 Acetone-chloroform mixture, 1 + 1 (V/V).
4.5 Expression of results
5.1.5 Sodium hydroxide Solution, 250 g/dm3.
Calculate the carbon black
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
1408
Troisième édition
1995-I O-OI
Caoutchouc - Dosage du noir de
carbone - Méthode pyrolytique et
méthodes par dégradation chimique
Rubber - Determination of carbon biack content - Pyrolytic and
chemicai degradation methods
Numéro de référence
PS0 14083 995(F)
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ISO 1408:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 1408 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 45, Élastomères et produits à base d’élastomères.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition
(ISO 1408:1987), dont elle constitue une révision mineure.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 0 Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 1408:1995(F)
NORME INTERNATIONALE 0 ISO
- Méthode
- Dosage du noir de carbone
Caoutchouc
pyrolytique et méthodes par dégradation chimique
AVERTISSEMENT - Les utilisateurs de la presente Norme internationale doivent être familiarisés
avec les pratiques d’usage en laboratoire. La présente Norme internationale n’a pas la prétention
d’aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. II est de la responsabilité de
l’utilisateur de consulter et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène appropriées et de
déterminer I’applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation.
- caoutchoucs silicones;
1 Domaine d’application
- caoutchoucs fluorosilicones;
1.1 La présente Norme internationale prescrit une
- polyéthylènes chlorosulfonés contenant moins de
méthode pyrolytique A et deux méthodes par dégra-
30 % (m/mj de chlore.
dation chimique, méthodes B et C, permettant le do-
sage du noir de carbone dans le caoutchouc.
La fidélité de cette méthode peut être affectée par la
présence de charges minérales, par exemple alumine
ou carbonate de calcium, qui se décomposent ou se
1.2 On préférera la méthode A correspondant à
déshydratent ou forment des halogénures volatils
I’ISO 1408:1987 que l’on doit utiliser pour les poly-
dans le cas de polymères halogénés aux tempéra-
mères suivants, sauf lorsqu’ils contiennent certains
tures de l’essai pyrolytique.
composants tels que les sels de plomb et de cobalt,
les noirs de carbone en graphite, les résines phénoli-
La méthode ne peut pas être utilisée pour les caout-
ques et autres, le bitume ou la cellulose, etc., qui choucs de chloroprène et les caoutchoucs butadiène-
provoquent la formation d’un résidu carboné lors de
nitrile lorsque la teneur en acide acrylique et en nitrile
la pyrolyse:
est supérieure à 30 % (I&X).
- polyisoprène naturel ou synthétique;
1.3 La méthode B est principalement prévue pour
- polybutadiène;
être utilisée avec des échantillons qui ne sont pas
sensibles à la méthode pyrolytique A, bien qu’on
- copolymères styrène-butadiène;
puisse l’utiliser pour tous les échantillons dont la base
est un caoutchouc non saturé, à l’exception des co-
- caoutchouc butyl;
polymères isobutylène-isoprène.
- caoutchouc acrylique;
- copolymère éthylène-propylène;
La méthode C est relativement dangereuse et
1.4
il convient de ne l’utiliser que pour l’analyse d’échan-
- terpolymère éthylène-propylène;
tillons fondée sur les copolymères isobutylène-
isoprène et éthylène-propylène, et des terpolymères
- polyesters;
connexes lorsque les méthodes A et B ne convien-
nent pas.
- polymères dérivés du polyéthylène;
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ISO 1408:1995(F)
0 ISO
3.3 Méthode C
2 Références normatives
Après avoir fait gonfler une prise d’essai avec du
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti- p-dichlorobenzène chaud, on procède à l’oxydation
de la matière organique par le tert-butyl-
tuent des dispositions valables pour la présente
hydroperoxyde. Le noir de carbone et les charges mi-
Norme internationale. Au moment de la publication,
nérales non dissoutes sont alors filtrés, lavés et sé-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
chés jusqu’à masse constante à 850 “C dans une
norme est sujette à révision et les parties prenantes
atmosphère d’azote pour éviter l’oxydation du noir de
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli- carbone.
quer les éditions les plus récentes des normes
Le résidu est pesé et réchauffé à la même tempéra-
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
ture (850 OC) afin d’éviter toute nouvelle modification
possèdent le registre des Normes internationales en
de la masse de la matière inorganique, mais cette
vigueur à un moment donné.
fois-ci dans l’air afin de provoquer l’oxydation du noir
de carbone en dioxyde de carbone. Le résidu est re-
ISO 383: 1976, Verrerie de laboratoire - Assemblages
froidi et pesé à nouveau. La perte de masse repré-
coniques rodés in terchangeables.
sente la masse du noir de carbone.
ISO 1407:1992, Caoutchouc - Détermination de
l’extrait par les solvants.
4 Méthode A
AVERTISSEMENT - Toutes les précautions re-
3 Principe
connues en matière d’hygiène et de sécurité doi-
vent être observées lorsqu’on effectue cette
3.1 Méthode A
détermination. Toutes les évaporations doivent se
faire sous une hotte aspirante.
Une prise d’essai est extraite avec de l’acétone et, en
cas de présence de bitume, avec du dichlorométhane.
4.1 Réactifs
Le caoutchouc extrait est pyrolisé dans une nacelle à
combustion à 850 “C sous courant d’azote. La nacelle
Au cours de l’analyse, sauf indications différentes,
contenant le résidu non volatil est refroidie et pesée.
utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique
reconnue, et de l’eau distillée ou de l’eau de pureté
Le noir de carbone est brûlé dans l’air ou l’oxygène
équivalente.
dans un four à la même température (850 “C). La
nacelle et son contenu sont refroidis et pesés à nou-
veau. La perte de masse représente la masse du noir 4.1.1 Azote, sec et exempt d’oxygène.
de carbone.
NOTE 1 Une purification supplémentaire de l’azote de
qualité du commerce, vendu comme «exempt d’oxygène)),
3.2 Méthode B
peut être nécessaire.
Une prise d’essai est extraite avec de l’acétone. Les
4.1.2 Oxygène ou air, gazeux, sec.
composants organiques sont détruits par oxydation à
l’acide nitrique et, simultanément, les composants
4.1.3 Xylène, de qualité courante pour laboratoire,
inorganiques solubles dans l’acide sont dissous. Le
résidu, composé de noir de carbone et de charges
4.1.4 Acétone.
minérales insolubles dans l’acide, est alors filtré, lavé
et séché jusqu’à masse constante à 850 “C dans une
4.1.5 IDichlorométhane.
atmosphère d’azote pour éviter l’oxydation du noir de
carbone.
4.1.6
Azéotrope éthanol-toluène (ETA).
Le résidu est pesé et réchauffé à la même tempéra-
ture (850 “C) afin d’éviter toute nouvelle modification
Mélanger 7 volumes d’éthanol absolu et 3 volumes
de la masse de la matière inorganique, mais cette
de toluène, ou bien mélanger 7 volumes d’éthanol de
fois-ci dans l’air afin de provoquer l’oxydation du noir
qualité du commerce et 3 volumes de toluène, et
de carbone en dioxyde de carbone. Le résidu est re-
porter le mélange à ébullition avec de l’oxyde de cal-
froidi et pesé à nouveau. La perte de masse repré-
cium anhydre sous reflux durant 4 h. Puis distiller
sente la masse du noir de carbone.
I’azéotrope et recueillir la fraction ayant un intervalle
2
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0 ISO
ISO 1408:1995(F)
régulateurs de débit pour les alimentations d’azote,
de distillation ne dépassant pas 1 “C pour l’utiliser
d’oxygène ou d’air.
. dans l’essai.
4.2.3 Appareil à extraction approprié, conforme
4.2 Appareillage
aux prescriptions de I’ISO 1407.
Matériel courant de laboratoire, et
4.2.4 Dessiccateur.
4.2.1 Nacelle à combustion, en silice, de 50 mm à
4.2.5 Four à moufle, chauffé électriquement, ré-
60 mm de longueur, avec poignée.
glable thermostatiquement à 850 “C + 25 “C.
-
4.2.2 Ensemble four à tube (voir figure 1), compre-
4.3 Échantillonnage
nant les éléments suivants.
Découper un échantillon pour essai d’au moins 1,5 g
4.2.2.1 Tube à combustion, en quartz ou en por-
sur l’échantillon pour laboratoire, de préférence en
celaine alumineuse étanche, et fixé par les éléments
plusieurs endroits, afin d’avoir une représentation
permettant d’introduire et de retirer la nacelle à com-
correcte de tout l’échantillon.
bustion (4.2.1). Le diamètre intérieur doit être appro-
prié pour permettre à la nacelle à combustion d’entrer
4.4 Mode opératoire
dans le tube et de s’y déplacer facilement. Le tube
doit être de 30 cm plus long que le four à tube
(4.2.2.2). L’une des extrémités du tube est munie
4.4.1 Préparer l’échantillon pour essai en passant le
d’un système d’admission de gaz pour l’azote; l’ex-
caoutchouc six fois entre les cylindres d’un malaxeur
trémité opposée est munie d’un système d’échap-
de laboratoire ayant un écartement ne dépassant pas
pement de gaz approprié pour les vapeurs dégagées
0,5 mm. Couper dans la feuille une prise d’essai ayant
pendant la pyrolyse.
une masse d’environ 0,l g à 0,5 g. S’il n’est pas pos-
sible de faire passer l’échantillon dans le malaxeur, il
est possible de couper l’échantillon en morceaux de
4.2.2.2 Four à tube horizontal, ayant un diamètre
moins de 1 mm de côté.
intérieur approprié pour permettre au tube à combus-
tion (4.2.2.1) d’entrer dans la section chauffée du four.
Le four est chauffé électriquement et doit être main-
4.4.2‘ Peser la prise d’essai à 0,l mg près (masse
tenu thermostatiquement à 850 “C -I- - 25 “C par un
I~I$ Consigner cette masse. Emballer la prise d’essai
indicateur de température.
dans du papier filtre et l’extraire à l’acétone (4.1.4)
durant 4 h ou jusqu’à ce que le solvant en contact
avec la prise d’essai devienne incolore. S’il y a du bi-
4.2.2.3 Tige en verre silicaté avec crochet, de
tume dans la composition, extraire avec du dichloro-
longueur suffisante pour atteindre le tube à combus-
méthane (4.1.5) durant 4 h ou jusqu’à ce que le
tion (4.2.2.1) et le tube d’arrivée (4.2.2.4), et de dia-
solvant en contact avec la prise d’essai devienne in-
mètre suffisant pour permettre un contact intime avec
colore.
le tube en caoutchouc dans le tube d’arrivée.
On ne peut pas extraire les compositions non
4.2.2.4 Tube d’arrivée, avec tube latéral pour I’ali-
vulcanisées avec du dichlorométhane. On peut utiliser
mentation d’azote avec une faible longueur de tube
I’ETA (4.1.6) à la place de l’acétone et du dichloromé-
en caoutchouc dans lequel la tige en verre silicaté
thane.
(4.2.2.3) est maintenue par un joint étanche mais peut
coulisser dans les deux sens du tube à combustion
NOTE 2 L’extraction au dichlorométhane n’est néces-
(4.2.2.1). Le t u b e u t’l’ I rsé pour le système d’admission
saire que s’il y a des matériaux qui ne sont pas complè-
de gaz doit être en PVC plastifié ou fait d’un autre
tement solubles dans l’acétone, comme Pe bitume.
matériau ayant une faible perméabilité aux vapeurs
d’oxygène et d’eau. On peut faciliter l’extraction en réduisant l’échantillon
en petits morceaux avant la pesée. Pour cela, le faire
passer par un malaxeur ayant un écart minimal entre
4.2.2.5 Équipement pour l’absorption des va-
ses cylindres.
peurs, constitué d’un tube en caoutchouc permettant
de connecter le système d’échappement de gaz du
4.4.3 Enlever la prise d’essai extraite du papier et la
tube à combustion (4.2.2.1) à un piège à vapeurs fa-
cilement condensables, deux barboteurs à gaz conte- sécher dans une étuve réglée à 100 “C &- 3 “C jusqu’à
nant du xylène (4.1.3), et des débitmètres et ce que le solvant ait complètement disparu.
3
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ISO 1408:1995(F)
4.4.4 Transférer quantitativement la prise d’essai
m’-m, xl00
séchée dans la nacelle à combustion (4.2.1) et placer
m0
la nacelle dans le tube à combustion (4.2.2.1) près du
où
système d’admission d’azote.
est la masse, en grammes, de la prise
mo
4.4.5 Fermer le tube avec le raccord d’arrivée et le
d’essai (voir 4.4.2);
connecter à l’alimentation d’azote (4.1 .l ). Introduire le
tube à combustion dans le four (4.2.2.2) chauffé à
est la masse, en grammes, de la nacelle à
ml
850 “C + 25 “C, mais en conservant la nacelle dans
combustion et de son contenu après
la partie-froide du tube à combustion. Connecter I’ex-
chauffage dans l’azote (voir 4.4.10);
trémité opposée du tube au système d’absorption des
vapeurs (4.2.2.5).
est la masse, en grammes, de la nacelle à
9
combustion et de son contenu après
4.4.6 Faire passer l’azote dans le tube à environ
combustion du noir de carbone dans
200 cm3/min durant 5 min ou plus afin d’éliminer l’air
l’oxygène ou dans l’air (voir 4.4.14).
contenu dans le tube à combustion.
NOTES
4.4.7 Réduire le débit d’azote jusqu’à 100 cm3/min
3 La prise d’essai peut être prélevée dans un matériau
et déplacer lentement la nacelle vers la zone chauffée
extrait au préalable. Dans ce cas, pour obtenir 9, il convient
du tube à combustion durant environ 5 min.
d’appliquer un facteur de correction pour la teneur en sol-
vant extrait.
4.4.8 Laisser la nacelle dans la zone chaude durant
encore 5 min afin de terminer la pyrolyse. 4 Toute matière volatile à 850 “C inhérente au noir de
carbone (du commerce) se perdra lors de la pyrolyse dans
l’azote. Le résultat final, en pourcentage en masse de noir
4.4.9 Ramener la nacelle vers la partie froide du tube
de carbone, sera donc faible par rapport à cette quantité.
et la laisser refroidir durant 10 min, tout en mainte-
Dans les cas où l’on connaît déjà le type et l’origine du noir,
nant le flux d’azote.
on peut faire une correction appropriée.
4.4.10 Transférer la nacelle dans le dessiccateur
(4.2.4), terminer le refroidissement et peser à 0,l mg
5 Méthode B
près (masse m,). Consigner cette masse.
AVERTISSEMENT - Étant donné que le mode
4.4.11 Replacer la nacelle dans le tube à combustion
opératoire prescrit en 5.3 peut constituer un dan-
et fermer le tube; connecter le système d’admission
ger pour la santé et la sécurité, toutes les précau-
de gaz du tube à l’alimentation d’oxygène ou d’air
tions reconnues en matière d’hygiène et de
(4.1.2) et faire passer le gaz dans le tube à environ
sécurité doivent être observées lorsqu’on utilise
100 cm3/min. Dépla
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
1408
Troisième édition
1995-I O-OI
Caoutchouc - Dosage du noir de
carbone - Méthode pyrolytique et
méthodes par dégradation chimique
Rubber - Determination of carbon biack content - Pyrolytic and
chemicai degradation methods
Numéro de référence
PS0 14083 995(F)
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ISO 1408:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 1408 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 45, Élastomères et produits à base d’élastomères.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition
(ISO 1408:1987), dont elle constitue une révision mineure.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 0 Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 1408:1995(F)
NORME INTERNATIONALE 0 ISO
- Méthode
- Dosage du noir de carbone
Caoutchouc
pyrolytique et méthodes par dégradation chimique
AVERTISSEMENT - Les utilisateurs de la presente Norme internationale doivent être familiarisés
avec les pratiques d’usage en laboratoire. La présente Norme internationale n’a pas la prétention
d’aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. II est de la responsabilité de
l’utilisateur de consulter et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène appropriées et de
déterminer I’applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation.
- caoutchoucs silicones;
1 Domaine d’application
- caoutchoucs fluorosilicones;
1.1 La présente Norme internationale prescrit une
- polyéthylènes chlorosulfonés contenant moins de
méthode pyrolytique A et deux méthodes par dégra-
30 % (m/mj de chlore.
dation chimique, méthodes B et C, permettant le do-
sage du noir de carbone dans le caoutchouc.
La fidélité de cette méthode peut être affectée par la
présence de charges minérales, par exemple alumine
ou carbonate de calcium, qui se décomposent ou se
1.2 On préférera la méthode A correspondant à
déshydratent ou forment des halogénures volatils
I’ISO 1408:1987 que l’on doit utiliser pour les poly-
dans le cas de polymères halogénés aux tempéra-
mères suivants, sauf lorsqu’ils contiennent certains
tures de l’essai pyrolytique.
composants tels que les sels de plomb et de cobalt,
les noirs de carbone en graphite, les résines phénoli-
La méthode ne peut pas être utilisée pour les caout-
ques et autres, le bitume ou la cellulose, etc., qui choucs de chloroprène et les caoutchoucs butadiène-
provoquent la formation d’un résidu carboné lors de
nitrile lorsque la teneur en acide acrylique et en nitrile
la pyrolyse:
est supérieure à 30 % (I&X).
- polyisoprène naturel ou synthétique;
1.3 La méthode B est principalement prévue pour
- polybutadiène;
être utilisée avec des échantillons qui ne sont pas
sensibles à la méthode pyrolytique A, bien qu’on
- copolymères styrène-butadiène;
puisse l’utiliser pour tous les échantillons dont la base
est un caoutchouc non saturé, à l’exception des co-
- caoutchouc butyl;
polymères isobutylène-isoprène.
- caoutchouc acrylique;
- copolymère éthylène-propylène;
La méthode C est relativement dangereuse et
1.4
il convient de ne l’utiliser que pour l’analyse d’échan-
- terpolymère éthylène-propylène;
tillons fondée sur les copolymères isobutylène-
isoprène et éthylène-propylène, et des terpolymères
- polyesters;
connexes lorsque les méthodes A et B ne convien-
nent pas.
- polymères dérivés du polyéthylène;
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 1408:1995(F)
0 ISO
3.3 Méthode C
2 Références normatives
Après avoir fait gonfler une prise d’essai avec du
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti- p-dichlorobenzène chaud, on procède à l’oxydation
de la matière organique par le tert-butyl-
tuent des dispositions valables pour la présente
hydroperoxyde. Le noir de carbone et les charges mi-
Norme internationale. Au moment de la publication,
nérales non dissoutes sont alors filtrés, lavés et sé-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
chés jusqu’à masse constante à 850 “C dans une
norme est sujette à révision et les parties prenantes
atmosphère d’azote pour éviter l’oxydation du noir de
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli- carbone.
quer les éditions les plus récentes des normes
Le résidu est pesé et réchauffé à la même tempéra-
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
ture (850 OC) afin d’éviter toute nouvelle modification
possèdent le registre des Normes internationales en
de la masse de la matière inorganique, mais cette
vigueur à un moment donné.
fois-ci dans l’air afin de provoquer l’oxydation du noir
de carbone en dioxyde de carbone. Le résidu est re-
ISO 383: 1976, Verrerie de laboratoire - Assemblages
froidi et pesé à nouveau. La perte de masse repré-
coniques rodés in terchangeables.
sente la masse du noir de carbone.
ISO 1407:1992, Caoutchouc - Détermination de
l’extrait par les solvants.
4 Méthode A
AVERTISSEMENT - Toutes les précautions re-
3 Principe
connues en matière d’hygiène et de sécurité doi-
vent être observées lorsqu’on effectue cette
3.1 Méthode A
détermination. Toutes les évaporations doivent se
faire sous une hotte aspirante.
Une prise d’essai est extraite avec de l’acétone et, en
cas de présence de bitume, avec du dichlorométhane.
4.1 Réactifs
Le caoutchouc extrait est pyrolisé dans une nacelle à
combustion à 850 “C sous courant d’azote. La nacelle
Au cours de l’analyse, sauf indications différentes,
contenant le résidu non volatil est refroidie et pesée.
utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique
reconnue, et de l’eau distillée ou de l’eau de pureté
Le noir de carbone est brûlé dans l’air ou l’oxygène
équivalente.
dans un four à la même température (850 “C). La
nacelle et son contenu sont refroidis et pesés à nou-
veau. La perte de masse représente la masse du noir 4.1.1 Azote, sec et exempt d’oxygène.
de carbone.
NOTE 1 Une purification supplémentaire de l’azote de
qualité du commerce, vendu comme «exempt d’oxygène)),
3.2 Méthode B
peut être nécessaire.
Une prise d’essai est extraite avec de l’acétone. Les
4.1.2 Oxygène ou air, gazeux, sec.
composants organiques sont détruits par oxydation à
l’acide nitrique et, simultanément, les composants
4.1.3 Xylène, de qualité courante pour laboratoire,
inorganiques solubles dans l’acide sont dissous. Le
résidu, composé de noir de carbone et de charges
4.1.4 Acétone.
minérales insolubles dans l’acide, est alors filtré, lavé
et séché jusqu’à masse constante à 850 “C dans une
4.1.5 IDichlorométhane.
atmosphère d’azote pour éviter l’oxydation du noir de
carbone.
4.1.6
Azéotrope éthanol-toluène (ETA).
Le résidu est pesé et réchauffé à la même tempéra-
ture (850 “C) afin d’éviter toute nouvelle modification
Mélanger 7 volumes d’éthanol absolu et 3 volumes
de la masse de la matière inorganique, mais cette
de toluène, ou bien mélanger 7 volumes d’éthanol de
fois-ci dans l’air afin de provoquer l’oxydation du noir
qualité du commerce et 3 volumes de toluène, et
de carbone en dioxyde de carbone. Le résidu est re-
porter le mélange à ébullition avec de l’oxyde de cal-
froidi et pesé à nouveau. La perte de masse repré-
cium anhydre sous reflux durant 4 h. Puis distiller
sente la masse du noir de carbone.
I’azéotrope et recueillir la fraction ayant un intervalle
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
0 ISO
ISO 1408:1995(F)
régulateurs de débit pour les alimentations d’azote,
de distillation ne dépassant pas 1 “C pour l’utiliser
d’oxygène ou d’air.
. dans l’essai.
4.2.3 Appareil à extraction approprié, conforme
4.2 Appareillage
aux prescriptions de I’ISO 1407.
Matériel courant de laboratoire, et
4.2.4 Dessiccateur.
4.2.1 Nacelle à combustion, en silice, de 50 mm à
4.2.5 Four à moufle, chauffé électriquement, ré-
60 mm de longueur, avec poignée.
glable thermostatiquement à 850 “C + 25 “C.
-
4.2.2 Ensemble four à tube (voir figure 1), compre-
4.3 Échantillonnage
nant les éléments suivants.
Découper un échantillon pour essai d’au moins 1,5 g
4.2.2.1 Tube à combustion, en quartz ou en por-
sur l’échantillon pour laboratoire, de préférence en
celaine alumineuse étanche, et fixé par les éléments
plusieurs endroits, afin d’avoir une représentation
permettant d’introduire et de retirer la nacelle à com-
correcte de tout l’échantillon.
bustion (4.2.1). Le diamètre intérieur doit être appro-
prié pour permettre à la nacelle à combustion d’entrer
4.4 Mode opératoire
dans le tube et de s’y déplacer facilement. Le tube
doit être de 30 cm plus long que le four à tube
(4.2.2.2). L’une des extrémités du tube est munie
4.4.1 Préparer l’échantillon pour essai en passant le
d’un système d’admission de gaz pour l’azote; l’ex-
caoutchouc six fois entre les cylindres d’un malaxeur
trémité opposée est munie d’un système d’échap-
de laboratoire ayant un écartement ne dépassant pas
pement de gaz approprié pour les vapeurs dégagées
0,5 mm. Couper dans la feuille une prise d’essai ayant
pendant la pyrolyse.
une masse d’environ 0,l g à 0,5 g. S’il n’est pas pos-
sible de faire passer l’échantillon dans le malaxeur, il
est possible de couper l’échantillon en morceaux de
4.2.2.2 Four à tube horizontal, ayant un diamètre
moins de 1 mm de côté.
intérieur approprié pour permettre au tube à combus-
tion (4.2.2.1) d’entrer dans la section chauffée du four.
Le four est chauffé électriquement et doit être main-
4.4.2‘ Peser la prise d’essai à 0,l mg près (masse
tenu thermostatiquement à 850 “C -I- - 25 “C par un
I~I$ Consigner cette masse. Emballer la prise d’essai
indicateur de température.
dans du papier filtre et l’extraire à l’acétone (4.1.4)
durant 4 h ou jusqu’à ce que le solvant en contact
avec la prise d’essai devienne incolore. S’il y a du bi-
4.2.2.3 Tige en verre silicaté avec crochet, de
tume dans la composition, extraire avec du dichloro-
longueur suffisante pour atteindre le tube à combus-
méthane (4.1.5) durant 4 h ou jusqu’à ce que le
tion (4.2.2.1) et le tube d’arrivée (4.2.2.4), et de dia-
solvant en contact avec la prise d’essai devienne in-
mètre suffisant pour permettre un contact intime avec
colore.
le tube en caoutchouc dans le tube d’arrivée.
On ne peut pas extraire les compositions non
4.2.2.4 Tube d’arrivée, avec tube latéral pour I’ali-
vulcanisées avec du dichlorométhane. On peut utiliser
mentation d’azote avec une faible longueur de tube
I’ETA (4.1.6) à la place de l’acétone et du dichloromé-
en caoutchouc dans lequel la tige en verre silicaté
thane.
(4.2.2.3) est maintenue par un joint étanche mais peut
coulisser dans les deux sens du tube à combustion
NOTE 2 L’extraction au dichlorométhane n’est néces-
(4.2.2.1). Le t u b e u t’l’ I rsé pour le système d’admission
saire que s’il y a des matériaux qui ne sont pas complè-
de gaz doit être en PVC plastifié ou fait d’un autre
tement solubles dans l’acétone, comme Pe bitume.
matériau ayant une faible perméabilité aux vapeurs
d’oxygène et d’eau. On peut faciliter l’extraction en réduisant l’échantillon
en petits morceaux avant la pesée. Pour cela, le faire
passer par un malaxeur ayant un écart minimal entre
4.2.2.5 Équipement pour l’absorption des va-
ses cylindres.
peurs, constitué d’un tube en caoutchouc permettant
de connecter le système d’échappement de gaz du
4.4.3 Enlever la prise d’essai extraite du papier et la
tube à combustion (4.2.2.1) à un piège à vapeurs fa-
cilement condensables, deux barboteurs à gaz conte- sécher dans une étuve réglée à 100 “C &- 3 “C jusqu’à
nant du xylène (4.1.3), et des débitmètres et ce que le solvant ait complètement disparu.
3
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ISO 1408:1995(F)
4.4.4 Transférer quantitativement la prise d’essai
m’-m, xl00
séchée dans la nacelle à combustion (4.2.1) et placer
m0
la nacelle dans le tube à combustion (4.2.2.1) près du
où
système d’admission d’azote.
est la masse, en grammes, de la prise
mo
4.4.5 Fermer le tube avec le raccord d’arrivée et le
d’essai (voir 4.4.2);
connecter à l’alimentation d’azote (4.1 .l ). Introduire le
tube à combustion dans le four (4.2.2.2) chauffé à
est la masse, en grammes, de la nacelle à
ml
850 “C + 25 “C, mais en conservant la nacelle dans
combustion et de son contenu après
la partie-froide du tube à combustion. Connecter I’ex-
chauffage dans l’azote (voir 4.4.10);
trémité opposée du tube au système d’absorption des
vapeurs (4.2.2.5).
est la masse, en grammes, de la nacelle à
9
combustion et de son contenu après
4.4.6 Faire passer l’azote dans le tube à environ
combustion du noir de carbone dans
200 cm3/min durant 5 min ou plus afin d’éliminer l’air
l’oxygène ou dans l’air (voir 4.4.14).
contenu dans le tube à combustion.
NOTES
4.4.7 Réduire le débit d’azote jusqu’à 100 cm3/min
3 La prise d’essai peut être prélevée dans un matériau
et déplacer lentement la nacelle vers la zone chauffée
extrait au préalable. Dans ce cas, pour obtenir 9, il convient
du tube à combustion durant environ 5 min.
d’appliquer un facteur de correction pour la teneur en sol-
vant extrait.
4.4.8 Laisser la nacelle dans la zone chaude durant
encore 5 min afin de terminer la pyrolyse. 4 Toute matière volatile à 850 “C inhérente au noir de
carbone (du commerce) se perdra lors de la pyrolyse dans
l’azote. Le résultat final, en pourcentage en masse de noir
4.4.9 Ramener la nacelle vers la partie froide du tube
de carbone, sera donc faible par rapport à cette quantité.
et la laisser refroidir durant 10 min, tout en mainte-
Dans les cas où l’on connaît déjà le type et l’origine du noir,
nant le flux d’azote.
on peut faire une correction appropriée.
4.4.10 Transférer la nacelle dans le dessiccateur
(4.2.4), terminer le refroidissement et peser à 0,l mg
5 Méthode B
près (masse m,). Consigner cette masse.
AVERTISSEMENT - Étant donné que le mode
4.4.11 Replacer la nacelle dans le tube à combustion
opératoire prescrit en 5.3 peut constituer un dan-
et fermer le tube; connecter le système d’admission
ger pour la santé et la sécurité, toutes les précau-
de gaz du tube à l’alimentation d’oxygène ou d’air
tions reconnues en matière d’hygiène et de
(4.1.2) et faire passer le gaz dans le tube à environ
sécurité doivent être observées lorsqu’on utilise
100 cm3/min. Dépla
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Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.