ISO 22007-1:2017
(Main)Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 1: General principles
Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 1: General principles
ISO 22007-1:2017 describes the background to methods for the determination of the thermal conductivity and thermal diffusivity of polymeric materials. Different techniques are available for these measurements and some may be better suited than others for a particular type, state and form of material. ISO 22007-1:2017 provides a broad overview of these techniques. Standards specific to these techniques, as referenced in this document, are used to carry out the actual test method.
Plastiques — Détermination de la conductivité thermique et de la diffusivité thermique — Partie 1: Principes généraux
L'ISO 22007-1 :2017 décrit les principes de base des méthodes permettant de déterminer la conductivité thermique et la diffusivité thermique des matériaux polymères. Différentes techniques de mesurage sont disponibles et certaines peuvent être mieux adaptées que d'autres pour un type, un état et une forme particuliers du matériau. L'ISO 22007-1 :2017 donne un aperçu général de ces techniques. Les normes propres à ces techniques, telles que mentionnées dans le présent document, sont utilisées pour la mise en ?uvre de la méthode d'essai réelle.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22007-1
Second edition
2017-10
Plastics — Determination of thermal
conductivity and thermal diffusivity —
Part 1:
General principles
Plastiques — Détermination de la conductivité thermique et de la
diffusivité thermique —
Partie 1: Principes généraux
Reference number
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ISO 2017
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written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles . 2
5 Test methods . 4
5.1 General . 4
5.2 Hot-wire method . 6
5.3 Line-source method . 7
5.4 Transient plane source method . 8
5.5 Temperature wave analysis method . 8
5.6 Laser flash method . 9
5.7 Steady-state methods .10
5.7.1 Guarded hot-plate method .10
5.7.2 Guarded heat flow meter method and heat flow meter method .11
6 Test report .12
Annex A (informative) Sources of uncertainty on measuring thermal transport properties .13
Bibliography .18
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 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 the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 22007-1:2009), which has been technically
revised.
A list of all parts in the ISO 22007 series can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 22007-1:2017(E)
Plastics — Determination of thermal conductivity and
thermal diffusivity —
Part 1:
General principles
SAFETY STATEMENT — Persons using this document should be familiar with normal laboratory
practice, if applicable. This document does not purport to address all of the safety concerns, if
any, associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety
and health practices and to ensure compliance with any regulatory requirements.
1 Scope
This document describes the background to methods for the determination of the thermal conductivity
and thermal diffusivity of polymeric materials. Different techniques are available for these
measurements and some may be better suited than others for a particular type, state and form of
material. This document provides a broad overview of these techniques. Standards specific to these
techniques, as referenced in this document, are used to carry out the actual test method.
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 472, Plastics — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
heat pulse
heat change in the form of a pulse produced by a heat source
3.2
heat pulse energy
amount of heat produced by a heat source within the heat pulse
Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
3.3
heat source
heater in the form of a wire, strip, plate or foil embedded within or attached to a test specimen or an
area irradiated by incident light, e.g. a laser
3.4
heat flux
q
heat source output produced by a planar source per unit time and unit area
Note 1 to entry: It is expressed in watts per square metre (W/m ).
3.5
linear heat flow
heat source output produced by a linear source per unit time and unit length
Note 1 to entry: It is expressed in watts per metre (W/m).
3.6
penetration depth
characteristic depth used for describing the extent of heat penetration into the specimen during a
transient measuring process
Note 1 to entry: It is expressed in metres (m).
3.7
temperature transient
temporary perturbation of temperature in a system initially at a uniform temperature due to a heat
pulse for a period during which the system does not attain equilibrium
3.8
volumetric heat capacity
product of the density and the heat capacity
Note 1 to entry: It is expressed in joules per cubic metre kelvin [J/(m ⋅ K)].
3.9
thermal effusivity
b
heat transport property given by the square root of the product of thermal conductivity and volumetric
heat capacity:
bc=⋅λρ⋅ (1)
p
where
λ is the thermal conductivity in watt per metre kelvin [W/(m · K)];
ρ is the density in kilogram per cubic metre [kg/m ];
c is the heat capacity in joule per kelvin kilogram [J/(K · kg)]
p
2 1/2
Note 1 to entry: It is expressed in joules per square metre kelvin square root second [J/(m · K · s )].
3.10
thermal resistivity
reciprocal of thermal conductivity
Note 1 to entry: It is expressed in metre kelvins per watt [(m · K)/W].
4 Principles
Thermal conductivity refers specifically to the mode of heat transfer via conduction. In thermal
conductivity measurements, other modes of heat transfer, such as convection, radiation and mass
transfer, may occur. Where these modes are significant, the measured property is usually referred
2 © ISO 2017 – All rights reserved
to as apparent or effective thermal conductivity. Thermal conductivity is affected by the conditions
under which it is measured, such as temperature and pressure, as well as compositional variation of the
material and orientation of the specimen since some materials are not isotropic.
In steady-state methods, an appropriately sized specimen of simple geometry in contact with a heat
source, together with one or more temperature sensors, which may be combined with the heat source
or separate from it, is allowed to equilibrate at a given temperature. Transient methods may be contact
or non-contact. A thermal transient is produced by a heat pulse to generate a dynamic temperature field
within the specimen. The temperature change with time (temperature response) is measured by one or
more sensors which may be combined with the heat source, placed at a fixed distance from the source
or, as in the case of the laser flash method, located on the other side of the specimen. For measuring very
thin films (with thicknesses in the nm range), the thermal reflectance method – an ultra-fast variant
of the laser flash analysis – is well suited. Two modes are available: rear heating/front detection and
[16]
front heating/front detection . In any case the response is analysed in accordance with a model, and
a set of solutions developed for the representative set-up and designed for the specific geometry and
the assumed boundary conditions. Depending upon the geometry of the specimen and source and the
means of generating the temperature field, one or more thermo-physical properties can be obtained,
either separately or simultaneously. Table 1 contains a summary of the characteristics of different
types of transient methods and the properties that may be determined by their use.
NOTE 1 Most unfilled plastics fall into the category of materials of intermediate thermal conductivity
(0,1 W/m · K to 1 W/m · K). They are an order of magnitude more conductive than foams and insulation but
less conductive than ceramics and glass. Their thermal conductivity can increase dramatically if fillers are
added. A variety of test methods may be used, depending on the form and state of the plastic. An overview of
these methods is given in Clause 5. Detailed test methods are contained in other parts of ISO 22007 and in other
standards referenced.
NOTE 2 Reference materials are necessary to verify the performance of primary methods and to calibrate
secondary methods. A number of solid materials have been characterized by national standards laboratories,
such as NPL, NIST, LNE, NMIJ and PTB, but currently only poly (methyl methacrylate) and glass fibre board
1)
IRMM-440 and glass ceramic BCR-724 have a thermal conductivity which is in the same range as those of most
polymer and polymer-filled materials. Polydimethylsiloxane and glycerol are well characterized fluid reference
materials with thermal conductivities in the same range as those of plastics.
NOTE 3 The thermal conductivity λ can be obtained by multiplying the thermal diffusivity α with the specific
heat capacity at constant pressure c and the density ρ, i.e. λ = α ∙ c ∙ ρ.
p p
Table 1 — Basic characteristics of transient methods
Heat source/ Heat source/tempera-
Mode of heat Measured and/or de-
Type of method heat source ture sensor configura-
generation rived parameters
geometry tion
λ, α
Hot wire/line source Contact/Line,
a b
Step-wise Combined or separate (c and b in some ver-
p
/hot strip strip
sions of the method)
Pulse transient Plane Pulse Separate α, c , λ
p
Pulse, step-
Transient plane source Contact/Plane Combined α, c , λ
p
wise
Laser, Xenon
Laser or light flash Pulse Separate α, c , λ
p
lamp/Plane
λ = thermal conductivity; α = thermal
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22007-1
Deuxième édition
2017-10
Plastiques — Détermination de
la conductivité thermique et de la
diffusivité thermique —
Partie 1:
Principes généraux
Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal
diffusivity —
Part 1: General principles
Numéro de référence
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ISO 2017
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 3
5 Méthodes d'essai . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Méthode du fil chaud . 6
5.3 Méthode de la source linéaire . 7
5.4 Méthode de la source plane transitoire . 8
5.5 Méthode par analyse de l'oscillation de la température . 9
5.6 Méthode flash laser . 9
5.7 Méthodes en régime stationnaire .10
5.7.1 Méthode de la plaque chaude gardée.10
5.7.2 Méthode du fluxmètre thermique gardé .11
6 Rapport d'essai .12
Annexe A (informative) Sources d'incertitude des méthodes transitoires thermiques .14
Bibliographie .20
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 le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5,
Propriétés physicochimiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 22007-1:2009), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
Une liste de toutes les parties de l’ISO 22007 est disponible sur le site web de l’ISO.
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NORME INTERNATIONALE ISO 22007-1:2017(F)
Plastiques — Détermination de la conductivité thermique
et de la diffusivité thermique —
Partie 1:
Principes généraux
PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ — Il convient que l'utilisateur du présent document connaisse bien
les pratiques courantes de laboratoire, lorsqu'elles s'appliquent. Le présent document n'a pas
pour but de traiter tous les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation.
Il incombe à l'utilisateur d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité,
et de s'assurer de la conformité à toute exigence réglementaire.
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les principes de base des méthodes permettant de déterminer la
conductivité thermique et la diffusivité thermique des matériaux polymères. Différentes techniques de
mesurage sont disponibles et certaines peuvent être mieux adaptées que d'autres pour un type, un état
et une forme particuliers du matériau. Le présent document donne un aperçu général de ces techniques.
Les normes propres à ces techniques, telles que mentionnées dans le présent document, sont utilisées
pour la mise en œuvre de la méthode d'essai réelle.
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 472, Plastiques — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 472 ainsi que les
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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
choc thermique
variation thermique ayant la forme d'une impulsion produite par une source de chaleur
3.2
énergie de choc thermique
quantité de chaleur produite par une source de chaleur au cours du choc thermique
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules (J).
3.3
source de chaleur
élément chauffant ayant la forme d'un fil, d'une bande, d'une plaque ou d'une feuille, noyé dans ou fixé
sur une éprouvette, ou zone irradiée par une lumière incidente, par exemple un laser
3.4
flux de chaleur
q
puissance calorifique produite par une source de chaleur plane par unité de temps et unité de surface
Note 1 à l'article: Il est exprimé en watts par mètre carré (W/ m ).
3.5
flux thermique linéaire
puissance calorifique produite par une source de chaleur linéaire par unité de temps et unité de
longueur
Note 1 à l'article: Il est exprimé en watts par mètre (W/m).
3.6
profondeur de pénétration
profondeur caractéristique utilisée pour décrire l'étendue de la pénétration de la chaleur dans
l'éprouvette durant un processus de mesurage transitoire
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mètres (m).
3.7
transitoire de température
perturbation temporaire de la température dans un système initialement à une température uniforme,
due à un choc thermique pendant une période au cours de laquelle le système n'atteint pas l'équilibre
3.8
capacité calorifique volumique
produit de la masse volumique par la chaleur massique
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules par mètre cube kelvin [J/(m ⋅ K)].
3.9
effusivité thermique
b
propriété de transfert de chaleur donnée par la racine carrée du produit de la conductivité thermique
par la capacité calorifique volumique:
bc=⋅λρ⋅ (1)
p
où
λ est la conductivité thermique en watts par mètre kelvin [W/(m · K)];
ρ est la masse volumique en kilogrammes par mètre cube [kg/m ];
c est la capacité calorifique en joules par kelvin kilogramme [J/(K · kg)]
p
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules par mètre carré kelvin seconde à la puissance un demi [J/
2 1/2
(m · K · s )].
3.10
résistivité thermique
inverse de la conductivité thermique
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mètres kelvins par watt [(m · K)/W].
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4 Principes
La conductivité thermique se rapporte spécifiquement au mode de transfert de chaleur par conduction.
Lors du mesurage de la conductivité thermique, d'autres modes de transfert de la chaleur peuvent se
produire, par exemple par convection, par rayonnement et par transfert de masse. Lorsque ces modes
sont significatifs, la propriété mesurée est généralement désignée en tant que conductivité thermique
apparente ou effective. La conductivité thermique est influencée par les conditions dans lesquelles elle
est mesurée, telles que la température et la pression, ainsi que par les variations de la composition du
matériau et l'orientation de l'éprouvette, car certains matériaux ne sont pas isotropes.
Dans les méthodes en régime stationnaire, on laisse s'équilibrer à une température donnée une
éprouvette de dimensions appropriées et de géométrie simple, en contact avec une source de chaleur
et avec un ou plusieurs capteurs de température combinés ou séparés. Les méthodes transitoires
peuvent être avec contact ou sans contact. Un transitoire de température est généré par un choc
thermique afin de produire un champ de température dynamique au sein de l'éprouvette. La variation
de température avec le temps (réponse en température) est mesurée par un ou plusieurs capteurs qui
sont soit unifiés avec la source de chaleur et placés à une distance fixe de la source, soit situés de l'autre
côté de l'éprouvette dans le cas de la méthode flash laser. Pour mesurer des films très minces (avec des
épaisseurs de l’ordre de nanomètres) la méthode de réflectance thermique – une variante ultrarapide
de l’analyse flash laser – est bien adaptée. Deux modes sont disponibles: le chauffage arrière/détection
[16]
avant et chauffage avant/détection avant . Dans tous les cas, la réponse est ensuite analysée
conformément à un modèle et un ensemble de solutions élaborés pour le montage représentatif et conçus
pour la géométrie spécifique et les conditions aux limites prévues. Selon la géométrie de l'éprouvette et
de la source et des moyens employés pour générer le champ de température, une ou plusieurs propriétés
thermophysiques peuvent être obtenues séparément ou simultanément. Le Tableau 1 présente un
récapitulatif des caractéristiques pour différentes formes des méthodes transitoires et les propriétés
qu'elles permettent de déterminer.
NOTE 1 La plupart des plastiques non chargés appartiennent à la catégorie des matériaux ayant une
conductivité thermique intermédiaire (0,1 W/m · K à 1 W/m · K). Ils sont plus conducteurs que les mousses et les
produits d'isolation, mais moins conducteurs que les céramiques et le verre. Leur conductivité thermique peut
être considérablement augmentée par l'addition de charges. Différentes méthodes d'essai peuvent être utilisées
selon la forme et l'état du plastique. Un aperçu de ces méthodes est donné dans l'Article 5. Des méthodes d'essai
détaillées sont contenues dans d'autres parties de l'ISO 22007 et dans d'autres normes citées en référence.
NOTE 2 Des matériaux de r
...
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ISO/TC 61/SC 5
Deleted: Date: 2017‐05‐6¶
Date: 2017‐10
ISO/FDIS 22007-1:2017(F)¶
ISO/TC 61/SC 5/GT
Secrétariat: DIN
Plastiques — Détermination de la conductivité thermique et de la diffusivité
thermique — Partie 1: Principes généraux
Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 1:
General principles
Type du document : Norme internationale
Sous‐type du document :
Stade du document : (50) Approbation
Langue du document : F
D:\temp\macroserver\DOCX2PDFRGB\DOCX2PDFRGB.lacroix@CLACROIX_142\C067901f_trackchang
es.docx STD Version 2.8f
Sommaire Page
Avant-propos 3
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 3
5 Méthodes d'essai . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Méthode du fil chaud . 6
5.3 Méthode de la source linéaire . 7
5.4 Méthode de la source plane transitoire . 8
5.5 Méthode par analyse de l'oscillation de la température . 9
5.6 Méthode flash laser . 10
5.7 Méthodes en régime stationnaire . 11
5.7.1 Méthode de la plaque chaude gardée . 11
5.7.2 Méthode du fluxmètre thermique gardé . 12
6 Rapport d'essai . 13
Annexe A (informative) Sources d'incertitude des méthodes transitoires thermiques . 15
A.1 Généralités . 15
A.2 Sources individuelles d'incertitude . 15
A.3 Incertitude avec les méthodes en régime stationnaire et transitoires . 16
A.3.1 Généralités . 16
A.3.2 Méthode de la plaque chaude gardée (ISO 8302) . 16
A.3.3 Méthode du fil chaud (ISO 8894-1 et ISO 8894-2) . 17
A.3.4 Méthode de la source plane transitoire (disque chaud) (ISO 22007-2) . 17
A.3.5 Méthode par analyse de l’oscillation de la température (ISO 22007-3) . 18
A.3.6 Méthode flash laser (ISO 22007-4) . 18
A.3.7 Technique de modulation de la température (ISO 22007-6) . 18
A.3.8 Erreurs statistiques . 19
A.3.9 Erreurs auxiliaires . 19
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ii
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 Deleted:
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 Deleted:
(voir www.iso.org/directives).
Deleted:
Field Code Changed
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
Deleted: appelée
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).
Deleted: 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 le lien suivant: www.iso.org/avant‐propos.
Deleted: www.iso.org/iso/fr/avant
‐propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous‐comité SC 5,
Propriétés physicochimiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 22007‐1:2009), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
Une liste de toutes les parties de l’ISO 22007 est disponible sur le site web de l’ISO.
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iii
PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO 22007-1:2017(F)
Plastiques — Détermination de la conductivité thermique et
de la diffusivité thermique — Partie 1: Principes généraux
PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ — Il convient que l'utilisateur du présent document connaisse bien les
pratiques courantes de laboratoire, lorsqu'elles s'appliquent. Le présent document n'a pas pour but de
traiter tous les problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à
l'utilisateur d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et de s'assurer de la
conformité à toute exigence réglementaire.
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les principes de base des méthodes permettant de déterminer la
conductivité thermique et la diffusivité thermique des matériaux polymères. Différentes techniques de
mesurage sont disponibles et certaines peuvent être mieux adaptées que d'autres pour un type, un état
et une forme particuliers du matériau. Le présent document donne un aperçu général de ces techniques.
Les normes propres à ces techniques, telles que mentionnées dans le présent document, sont utilisées
pour la mise en œuvre de la méthode d'essai réelle.
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 472, Plastiques — Vocabulaire Deleted: ISO 472, Plastiques —
Vocabulaire¶
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 472 ainsi que les
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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
choc thermique
variation thermique ayant la forme d'une impulsion produite par une source de chaleur
3.2
énergie de choc thermique
quantité de chaleur produite par une source de chaleur au cours du choc thermique
© ISO 2017 – Tous droits réservés
Note 1 à l’article: Elle est exprimée en joules (J).
3.3
source de chaleur
élément chauffant ayant la forme d'un fil, d'une bande, d'une plaque ou d'une feuille, noyé dans ou fixé
sur une éprouvette, ou zone irradiée par une lumière incidente, par exemple un laser
3.4
flux de chaleur
q
puissance calorifique produite par une source de chaleur plane par unité de temps et unité de surface
Note 1 à l’article: Il est exprimé en watts par mètre carré (W/ m ).
3.5
flux thermique linéaire
puissance calorifique produite par une source de chaleur linéaire par unité de temps et unité de
longueur
Note 1 à l’article: Il est exprimé en watts par mètre (W/m).
3.6
profondeur de pénétration
profondeur caractéristique utilisée pour décrire l'étendue de la pénétration de la chaleur dans
l'éprouvette durant un processus de mesurage transitoire
Note 1 à l’article: Elle est exprimée en mètres (m).
3.7
transitoire de température
perturbation temporaire de la température dans un système initialement à une température uniforme,
due à un choc thermique pendant une période au cours de laquelle le système n'atteint pas l'équilibre
3.8
capacité calorifique volumique
produit de la masse volumique par la chaleur massique
Note 1 à l’article: Elle est exprimée en joules par mètre cube kelvin [J/(m ⋅ K)].
3.9
effusivité thermique
b
propriété de transfert de chaleur donnée par la racine carrée du produit de la conductivité thermique
par la capacité calorifique volumique:
bc (1)
Deleted:
p bc
p
Field Code Changed
où
λ est la conductivité thermique en watts par mètre kelvin [W/(m · K)];
ρ est la masse volumique en kilogrammes par mètre cube [kg/m];
cp est la capacité calorifique en joules par kelvin kilogramme [J/(K · kg)]
© ISO 2017 – Tous droits réservés
Note 1 à l’article: Elle est exprimée en joules par mètre carré kelvin seconde à la puissance un demi
2 1/2
[J/(m · K · s )].
3.10
résistivité thermique
inverse de la conductivité thermique
Note 1 à l’article: Elle est exprimée en mètres kelvins par watt [(m · K)/W].
4 Principes
La conductivité thermique se rapporte spécifiquement au mode de transfert de chaleur par conduction.
Lors du mesurage de la conductivité thermique, d'autres modes de transfert de la chaleur peuvent se
produire, par exemple par convection, par rayonnement et par transfert de masse. Lorsque ces modes
sont significatifs, la propriété mesurée est généralement désignée en tant que conductivité thermique
apparente ou effective. La conductivité thermique est influencée par les conditions dans lesquelles elle
est mesurée, telles que la température et la pression, ainsi que par les variations de la composition du
matériau et l'orientation de l'éprouvette, car certains matériaux ne sont pas isotropes.
Dans les méthodes en régime stationnaire, on laisse s'équilibrer à une température donnée une
éprouvette de dimensions appropriées et de géométrie simple, en contact avec une source de chaleur et
avec un ou plusieurs capteurs de température combinés ou séparés. Les méthodes transitoires peuvent
être avec contact ou sans contact. Un transitoire de température est généré par un choc thermique afin
de produire un champ de température dynamique au sein de l'éprouvette. La variation de température
avec le temps (réponse en température) est mesurée par un ou plusieurs capteurs qui sont soit unifiés
avec la source de chaleur et placés à une distance fixe de la source, soit situés de l'autre côté de
l'éprouvette dans le cas de la méthode flash laser. Pour mesurer des films très minces (avec des
épaisseurs de l’ordre de nanomètres) la méthode de réflectance thermique – une variante ultrarapide
de l’analyse flash laser – est bien adaptée. Deux modes sont disponibles: le chauffage arrière/détection
[16]
avant et chauffage avant/détection avant . Dans tous les cas, la réponse est ensuite analysée
conformément à un modèle et un ensemble de solutions élaborés pour le montage représentatif et
conçus pour la géométrie spécifique et les conditions aux limites prévues. Selon la géométrie de
l'éprouvette et de la source et des moyens employés pour générer le champ de température, une ou
plusieurs propriétés thermophysiques peuvent être obtenues séparément ou simultanément. Le
Tableau 1 présente un récapitulatif des caractéristiques pour différentes formes des méthodes
transitoires et les propriétés qu'elles permettent de déterminer.
NOTE 1 La plupart des plastiques non chargés appartiennent à la catégorie des matériaux ayant une
conductivité thermique intermédiaire (
...
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