ISO 15105-1:2007
(Main)Plastics — Film and sheeting — Determination of gas-transmission rate — Part 1: Differential-pressure methods
Plastics — Film and sheeting — Determination of gas-transmission rate — Part 1: Differential-pressure methods
ISO 15105-1:2007 specifies two methods for determining the gas transmission rate of single-layer plastic film or sheet and multi-layer structures under a differential pressure. One method uses a pressure sensor, the other a gas chromatograph, to measure the amount of gas which permeates through a test specimen.
Plastiques — Film et feuille — Détermination du coefficient de transmission d'un gaz — Partie 1: Méthodes en pression différentielle
L'ISO 15105-1:2007 spécifie deux méthodes pour la détermination du coefficient de transmission d'un gaz d'un film plastique monocouche, de feuille plastique et de structures multicouches incluant des plastiques, soumis à une pression différentielle. L'une des méthodes utilise un détecteur de pression, l'autre un chromatographe à gaz, pour mesurer la quantité de gaz qui diffuse à travers une éprouvette.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15105-1
Second edition
2007-10-15
Plastics — Film and sheeting —
Determination of gas-transmission rate —
Part 1:
Differential-pressure methods
Plastiques — Film et feuille — Détermination du coefficient de
transmission d'un gaz —
Partie 1: Méthodes en pression différentielle
Reference number
ISO 15105-1:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 15105-1:2007(E)
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ISO 15105-1:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Principle. 2
5 Test specimens . 2
6 Apparatus, procedure and calculation . 2
7 Expression of results . 2
8 Precision. 2
9 Test report . 2
Annex A (normative) Method using a pressure sensor . 4
A.1 Applicability. 4
A.2 Apparatus and materials. 4
A.3 Conditioning and test temperature. 5
A.4 Procedure . 6
A.5 Calculation. 7
Annex B (normative) Method using a gas chromatograph. 8
B.1 Applicability. 8
B.2 Apparatus and materials. 8
B.3 Calibration graph . 10
B.4 Conditioning and test temperature. 10
B.5 Procedure . 10
B.6 Calculation. 11
Bibliography . 12
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ISO 15105-1:2007(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15105-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 11, Products.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15105-1:2002), which has been revised to
include a second method which uses a gas chromatograph to measure the amount of gas which permeates
through the test specimen.
ISO 15105 consists of the following parts, under the general title Plastics — Film and sheeting —
Determination of gas-transmission rate:
⎯ Part 1: Differential-pressure methods
⎯ Part 2: Equal-pressure method
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15105-1:2007(E)
Plastics — Film and sheeting — Determination of gas-
transmission rate —
Part 1:
Differential-pressure methods
1 Scope
This part of ISO 15105 specifies two methods for determining the gas transmission rate of single-layer plastic
film or sheet and multi-layer structures under a differential pressure. One method uses a pressure sensor, the
other a gas chromatograph, to measure the amount of gas which permeates through a test specimen.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 4593, Plastics — Film and sheeting — Determination of thickness by mechanical scanning
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 15105, the following terms and definitions apply.
3.1
gas transmission rate
GTR
volume of gas passing through a plastic material, per unit area and unit time, under unit partial-pressure
difference between the two sides of the material
NOTE When the gas used is oxygen, the value obtained is the oxygen transmission rate (O GTR).
2
3.2
gas permeability
coefficient of gas permeability
P
volume of gas passing through a plastic material of unit thickness, per unit area and unit time, under unit
partial-pressure difference between the two sides of the material
NOTE 1 The theoretical value of P is given by P = GTR × d [see Equations (A.2) and (B.2)].
NOTE 2 Although P is a physical property of a polymeric material, differences in film preparation affecting polymer
orientation and crystal structure will have an effect on the permeation properties.
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ISO 15105-1:2007(E)
4 Principle
A test specimen is mounted in a gas transmission cell (see Figures A.1 and B.1) so as to form a sealed barrier
between two chambers. The lower-pressure chamber is evacuated, followed by evacuation of the higher-
pressure chamber. A gas is introduced into the evacuated higher-pressure chamber and permeates into the
lower-pressure chamber. The amount of gas which permeates through the specimen is determined by the
increase in pressure on the lower-pressure side or by gas chromatography.
5 Test specimens
5.1 Test specimens shall be representative of the material under investigation, free from shrivelling, folds
and pinholes, and of uniform thickness. They shall be larger than the gas transmission area of the
measurement cell and be capable of being mounted airtight.
5.2 Use three specimens unless otherwise specified or agreed upon among the interested parties.
5.3 Mark the side of the material facing the permeating gas.
NOTE In principle, the test should replicate the actual conditions of use, with the gas passing from the inside to the
outside of e.g. packaging material, or vice versa.
5.4 Measure the thickness of each specimen in accordance with ISO 4593, to the nearest 1 µm, at at least
five points distributed over the entire test area, and record the minimum, maximum and average values.
6 Apparatus, procedure and calculation
Of the several methods available for measuring the amount of gas permeating through a specimen, two are
described in the annexes:
⎯ Annex A: pressure sensor method;
⎯ Annex B: gas chromatography method.
7 Expression of results
Express the test result as the arithmetic mean of the results obtained for all the specimens, rounding to three
significant figures.
8 Precision
The precision of these test methods is not known because interlaboratory data are not available. When
interlaboratory data are obtained, a precision statement will be added at the following revision.
9 Test report
The test report shall include the following information:
a) a reference to this part of ISO 15105;
b) the method of measurement used (pressure sensor or gas chromatography);
c) all details necessary for identification of the test apparatus used (make, manufacturer, etc.), including,
when a pressure sensor is used, the type of pressure sensor;
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ISO 15105-1:2007(E)
d) all details necessary for identification of the sample tested;
e) the method of preparation of the test specimens;
f) the side of the specimen which faced the permeating gas;
g) the pressure, composition and purity of the gas used;
h) the average, minimum and maximum thickness of each specimen;
i) the number of specimens tested;
j) details of test specimen conditioning;
k) the temperature and humidity of the laboratory;
l) the test results;
m) the date of the test.
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ISO 15105-1:2007(E)
Annex A
(normative)
Method using a pressure sensor
A.1 Applicability
This method can be used to determine the gas transmission rate of any plastic material.
A.2 Apparatus and materials
A.2.1 General
Figure A.1 shows an example of an apparatus for determining gas transmission rate using a pressure sensor.
The apparatus consists of a gas transmission cell designed to allow a gas to permeate through a specimen, a
pressure sensor to detect the pressure change due to the permeation of the gas through the specimen, a gas
feeder to supply the gas to the transmission cell, a cell volume-control device and a vacuum pump.
A.2.2 Transmission cell
The transmission cell shall consist of an upper (high-pressure) chamber and a lower (low-pressure) chamber,
designed so that the gas transmission area is constant for any specimen mounted in the cell. The high-
pressure chamber shall have an inlet for the gas and the low-pressure chamber shall be connected to a
pressure sensor. The surfaces in contact with the specimen shall be smooth and flat so that leakage does not
occur. The diameter of the gas transmission area shall be 10 mm to 150 mm.
A.2.3 Pressure sensor
The sensor shall be capable of determining the change in pressure on the low-pressure side with a minimum
sensitivity of 5 Pa (0,038 mmHg). A vacuum gauge with no mercury, an electronic diaphragm-type sensor or
another suitable type shall be used.
A.2.4 Gas feeder
The gas feeder is basically a reservoir designed to store the gas. The gas is fed to the high-pressure side of
the cell from the feeder. In order to determine the pressure in the reservoir
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15105-1
Deuxième édition
2007-10-15
Plastiques — Film et feuille —
Détermination du coefficient de
transmission d'un gaz —
Partie 1:
Méthodes en pression différentielle
Plastics — Film and sheeting — Determination of gas-transmission
rate —
Part 1: Differential-pressure methods
Numéro de référence
ISO 15105-1:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 15105-1:2007(F)
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Publié en Suisse
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ISO 15105-1:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Principe. 2
5 Éprouvettes . 2
6 Appareillage, modes opératoires et calculs .2
7 Expression des résultats . 2
8 Fidélité . 2
9 Rapport d'essai . 2
Annexe A (normative) Méthode utilisant un détecteur de pression . 4
A.1 Applicabilité. 4
A.2 Appareillage et matériaux . 4
A.3 Conditionnement et température d'essai . 6
A.4 Mode opératoire . 6
A.5 Calcul . 7
Annexe B (normative) Méthode utilisant un chromatographe à gaz . 8
B.1 Applicabilité. 8
B.2 Appareillage et matériaux . 8
B.3 Graphe d'étalonnage . 10
B.4 Conditionnement et température d'essai . 10
B.5 Mode opératoire . 10
B.6 Calcul . 11
Bibliographie . 12
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ISO 15105-1:2007(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15105-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 11, Produits.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15105-1:2002), qui a été révisée pour
inclure une deuxième méthode utilisant un chromatographe à gaz pour mesurer la quantité de gaz qui diffuse
à travers l'éprouvette.
L'ISO 15105 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Film et feuille —
Détermination du coefficient de transmission d'un gaz:
⎯ Partie 1: Méthodes en pression différentielle
⎯ Partie 2: Méthode isobarique
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 15105-1:2007(F)
Plastiques — Film et feuille — Détermination du coefficient de
transmission d'un gaz —
Partie 1:
Méthodes en pression différentielle
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15105 spécifie deux méthodes pour la détermination du coefficient de
transmission d'un gaz d'un film plastique monocouche, de feuille plastique et de structures multicouches
incluant des plastiques, soumis à une pression différentielle. L'une des méthodes utilise un détecteur de
pression, l'autre un chromatographe à gaz, pour mesurer la quantité de gaz qui diffuse à travers une
éprouvette.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 4593, Plastiques — Film et feuille — Détermination de l'épaisseur par examen mécanique
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 15105, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
coefficient de transmission d'un gaz
CTG
volume de gaz passant à travers un matériau plastique, par unité de surface et par unité de temps, sous une
unité de différence de pressions partielles entre les deux faces du matériau
NOTE Lorsque le gaz utilisé est l'oxygène, la valeur obtenue est le coefficient de transmission d'oxygène (CTGO ).
2
3.2
perméabilité au gaz
coefficient de perméabilité au gaz
P
volume de gaz passant à travers un matériau plastique d'unité d'épaisseur, par unité de surface et par unité
de temps, sous une unité de différence de pressions partielles entre les deux faces du matériau
NOTE 1 La valeur théorique de P est donnée par l'équation P = CTG × d [voir les Équations (A.2) et (B.2)].
NOTE 2 Bien que P soit une caractéristique physique du polymère, des différences de préparation du film affectant
l'orientation et la structure cristalline du polymère auront un effet sur les propriétés de diffusion.
© ISO 2007 – Tous droits réservés 1
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ISO 15105-1:2007(F)
4 Principe
Une éprouvette est placée dans une cellule de transmission de gaz (voir Figures A.1 et B.1) de façon à
constituer une barrière scellée entre deux chambres. On fait le vide tout d'abord dans la chambre basse
pression, puis dans la chambre haute pression. Un gaz est introduit dans la chambre haute pression vidée
pour diffuser dans la chambre basse pression. La diffusion du gaz à travers l'éprouvette est détectée par
l'accroissement de la pression ou par chromatographie gazeuse.
5 Éprouvettes
5.1 Les éprouvettes doivent être représentatives du matériau, sans rides, sans plis ni trous d'épingle, et
être d'épaisseur uniforme. Les éprouvettes doivent avoir une surface plus grande que la surface de
transmission du gaz dans la cellule de mesure et leur montage doit être étanche à l'air.
5.2 Utiliser trois éprouvettes, sauf spécification différente ou autre accord entre les parties concernées.
5.3 Marquer la face du matériau en contact avec le gaz diffusant.
NOTE En principe, l'essai devrait reproduire les conditions réelles d'application, le gaz passant de l'intérieur vers
l'extérieur de l'emballage, par exemple, ou l'inverse.
5.4 Mesurer l'épaisseur de l'éprouvette selon l'ISO 4593, à 1 µm près, en au moins cinq points répartis sur
la totalité de la surface d'essai, et noter les valeurs minimale, maximale et moyenne.
6 Appareillage, modes opératoires et calculs
Parmi les méthodes disponibles pour mesurer la quantité de gaz diffusant à travers une éprouvette, deux
d'entre elles sont décrites dans les Annexes.
⎯ Annexe A: Méthode avec détecteur de pression;
⎯ Annexe B: Méthode par chromatographie gazeuse.
7 Expression des résultats
Exprimer les résultats d'essai comme la moyenne arithmétique, arrondie à trois chiffres significatifs, des
résultats obtenus pour toutes les éprouvettes.
8 Fidélité
La fidélité de ces méthodes d'essai n'est pas connue parce qu'aucun résultat d'essais interlaboratoires n'est
disponible. Lorsque de tels résultats seront obtenus, une déclaration de fidélité sera ajoutée.
9 Rapport d'essai
Le rapport d'essai doit comprendre les informations suivantes:
a) une référence à la présente partie de l'ISO 15105;
b) la méthode de mesurage (détecteur de pression ou chromatographie gazeuse);
c) tous les détails nécessaires pour l'identification complète de l'appareillage d'essai utilisé (nom, fabricant,
etc.), y compris, le cas échéant, le type de détecteur de pression;
2 © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 15105-1:2007(F)
d) tous les détails nécessaires pour l'identification de l'éprouvette soumise à l'essai;
e) la méthode de préparation de l'éprouvette;
f) le côté de l'éprouvette en contact avec le gaz diffusant;
g) la pression, la composition et la pureté du gaz utilisé;
h) les épaisseurs moyenne, minimale et maximale de chaque éprouvette;
i) le nombre d'éprouvettes essayées;
j) les détails du conditionnement des éprouvettes;
k) la température et l'humidité du laboratoire;
l) les résultats d'essai;
m) la date de l'essai.
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ISO 15105-1:2007(F)
Annexe A
(normative)
Méthode utilisant un détecteur de pression
A.1 Applicabilité
La présente méthode permet de déterminer le coefficient de transmission d'un gaz à travers tout matériau
plastique.
A.2 Appareillage et matériaux
A.2.1 Généralités
La Figure A.1 donne un exemple d'appareillage pour la détermination du coefficient de transmission d'un gaz
utilisant un détecteur de pression. L'appareillage comprend une cellule de transmission de gaz qui permet à
un gaz de diffuser à travers une éprouvette, un détecteur de pression pour déceler la variation de pression
provoquée par la diffusion du gaz à travers l'éprouvette, une source de gaz pour alimenter la cellule de
transmission en gaz, un dispositif de contrôle du volume de la cellule et une pompe à vide.
A.2.2 Cellule de transmission
La cellule de transmission doit comporter une chambre supérieure (haute pression) et une chambre inférieure
(basse pression) conçues de façon que la surface de transmission du gaz soit constante pour toute
éprouvette installée dans la cellule. La chambre supérieure doit avoir une entrée pour le gaz et la chambre
inférieure doit être raccordée à un détecteur de pression. Les surfaces en contact avec l'éprouvette doivent
être lisses et plates afin d'éviter toute fuite. Le diamètre de la surface de transmission du gaz doit être compris
entre 10 mm et 150 mm.
A.2.3 Détecteur de pression
Le détecteur doit être capable de déterminer une variation de pression dans la chambre basse pression avec
une sensibilité minimale de 5 Pa (0,038 mmHg). Une jauge de vide sans mercure, un capteur de type
électronique à diaphragme ou tout autre capteur approprié doit être utilisé.
A.2.4 Source de gaz
À la base, la source de gaz est une bouteille de stockage de gaz. Le gaz est amené dans la chambre haute
pression à partir de la bouteille. La pression dans le réservoir est mesurée par un manomètre ayant une
sensibilité minimale de 100 Pa (0,75 mmHg). Le réservoir doit avoir une capacité suffisante pour prévenir
toute baisse de pression dans la chambre haute pression, provoquée par la diffusion du gaz à travers
l'éprouvette.
A.2.5 Dispositif de contrôle du volume de la cellule
Pour accroître l'étendue de la plage de mesures du coefficient
...
Questions, Comments and Discussion
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