ISO 14488:2007
(Main)Particulate materials - Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties
Particulate materials - Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties
ISO 14488:2007 specifies methods for obtaining a test sample from a defined bulk of particulate material (powder, paste, suspension or dust) that can be considered to be representative of that bulk with a defined confidence level. It is particularly relevant to the measurement of particle size, size distribution and surface area.
Matériaux particulaires — Échantillonnage et division des échantillons pour la caractérisation des propriétés particulaires
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 09-Dec-2007
- Technical Committee
- ISO/TC 24/SC 4 - Particle characterization
- Drafting Committee
- ISO/TC 24/SC 4/WG 11 - Sample preparation and reference materials
- Current Stage
- 9092 - International Standard to be revised
- Start Date
- 21-Nov-2024
- Completion Date
- 13-Dec-2025
Relations
- Effective Date
- 06-Jun-2022
- Effective Date
- 04-Dec-2021
Overview
ISO 14488:2007 - "Particulate materials - Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties" specifies methods to obtain a representative test sample from a defined bulk of particulate material (powder, paste, suspension or dust). The standard is focused on generating samples with a defined confidence level for accurate determination of particle size, particle size distribution, surface area and related particulate properties. It covers the full sampling sequence from planning through division and validation.
Key topics
- Scope and definitions: clear terminology for primary sample, gross sample, sample increment, test sample, representative sample, bias and error.
- Principles of sampling: requirement that each particle has equal probability of being sampled; distinction between fundamental error (statistical limit related to particle discreteness) and segregation error (systematic error caused by de-mixing).
- Sampling plan: documenting locations, number of increments, timing and sampling frequency to control segregation and to meet a stated confidence level.
- Sample handling and safety: primary sampling, container selection, marking and sample preservation.
- Sample division techniques: practical methods such as spinning riffler, static riffle divider, coning and quartering, increment division, scoops, and procedures for pastes and suspensions.
- Validation and calculations: estimation of variances at different sampling stages, calculation of minimum sample mass/number of particles to meet a target uncertainty, and guidance on assessing total sampling error. (Annexes A and B provide worked calculation methods and examples.)
- Normative references: links to ISO 3165, ISO 6206, ISO 9276-2 and ISO 14887 for related vocabulary and particle-size conversion and dispersion procedures.
Applications and users
ISO 14488:2007 is intended for laboratories, quality control and R&D teams that perform particulate characterization, including:
- Pharmaceutical, chemical and cosmetic manufacturers measuring powder properties
- Ceramics, cement and construction materials testing
- Mining, minerals and metallurgy particle-size analysis
- Food powder processing and instant products
- Environmental and occupational dust monitoring Users employ ISO 14488 to design sampling plans, select appropriate sample-splitting methods, reduce sampling bias, estimate uncertainty, and ensure that particle-size and surface-area measurements are traceable and statistically defensible.
Related standards
- ISO 3165 - Safety in sampling of chemical products
- ISO 6206 - Sampling vocabulary
- ISO 9276-2 - Particle size representation and conversions
- ISO 14887 - Dispersing procedures for powders in liquids
Keywords: ISO 14488:2007, particulate materials, sampling, sample splitting, particle size distribution, surface area, sampling plan, fundamental error, segregation error, riffler, coning and quartering.
ISO 14488:2007 - Particulate materials — Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties Released:12/10/2007
ISO 14488:2007 - Particulate materials — Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties Released:6/11/2010
Frequently Asked Questions
ISO 14488:2007 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Particulate materials - Sampling and sample splitting for the determination of particulate properties". This standard covers: ISO 14488:2007 specifies methods for obtaining a test sample from a defined bulk of particulate material (powder, paste, suspension or dust) that can be considered to be representative of that bulk with a defined confidence level. It is particularly relevant to the measurement of particle size, size distribution and surface area.
ISO 14488:2007 specifies methods for obtaining a test sample from a defined bulk of particulate material (powder, paste, suspension or dust) that can be considered to be representative of that bulk with a defined confidence level. It is particularly relevant to the measurement of particle size, size distribution and surface area.
ISO 14488:2007 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 19.120 - Particle size analysis. Sieving. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 14488:2007 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 20482:2013, ISO 14488:2007/Amd 1:2019. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
You can purchase ISO 14488:2007 directly from iTeh Standards. The document is available in PDF format and is delivered instantly after payment. Add the standard to your cart and complete the secure checkout process. iTeh Standards is an authorized distributor of ISO standards.
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14488
First edition
2007-12-15
Particulate materials — Sampling and
sample splitting for the determination
of particulate properties
Matériaux particulaires — Échantillonnage et division des échantillons
pour la caractérisation des propriétés particulaires
Reference number
©
ISO 2007
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2007
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Abbreviations and symbols. 2
5 Principles of sampling and sample splitting .3
5.1 General. 3
5.2 Fundamental error . 4
5.3 Total error/number of samples or increments. 7
6 Sampling plan . 9
7 General procedures. 10
7.1 Safety precautions. 10
7.2 Primary sampling. 10
7.3 Sample handling . 11
7.4 Sample containers. 11
7.5 Marking of sample containers . 12
8 Sample division techniques . 12
8.1 General. 12
8.2 Spinning riffler . 13
8.3 Static riffle divider. 13
8.4 Coning and quartering . 14
8.5 Increment division method . 15
8.6 Scoop sampling . 16
8.7 Sampling from paste . 16
8.8 Suspension sampling. 16
9 Validation. 18
Annex A (informative) Calculation of variances at different stages in the sampling sequence . 19
Annex B (informative) Estimation of sampling errors and minimum mass of sample . 23
Bibliography . 30
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 14488 was prepared by Technical Committee ISO/TC 24, Sieves, sieving and other sizing methods,
Subcommittee SC 4, Sizing by methods other than sieving.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
Introduction
The characterization of particle properties like size, form and specific surface area requires very careful
sampling and sample splitting practices to be followed. The distributions of the values of such properties are
related to the number of particles, which cannot be increased as in sampling for chemical analysis. Deviations
from statistical values occur due to the presence of particles of different sizes and shapes for each component
in a powder obtained from a sampled mass of powder.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14488:2007(E)
Particulate materials — Sampling and sample splitting for the
determination of particulate properties
1 Scope
This International Standard specifies methods for obtaining a test sample from a defined bulk of particulate
material (powder, paste, suspension or dust) that can be considered to be representative of that bulk with a
defined confidence level. It is particularly relevant to the measurement of particle size, size distribution and
surface area.
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 3165, Sampling of chemical products for industrial use — Safety in sampling
ISO 6206, Chemical products for industrial use — Sampling — Vocabulary
ISO 9276-2, Representation of results of particle size analysis — Part 2: Calculation of average particle
sizes/diameters and moments from particle size distributions
ISO 14887, Sample preparation — Dispersing procedures for powders in liquids
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 6206 and the following apply.
3.1
bias
systematic difference between true (or accepted) value and measured value
3.2
“critical” size class
specific size class, whose sampling error, in its fractional mass, has a significant influence upon the product
properties
3.3
error
difference between a measured value and the true value, which may have a random or a systematic nature
3.4
gross sample
primary sample, composed of several sample increments
3.5
grab sample
sample that has not been taken under well-defined conditions
3.6
primary sample
sample (single or composed) taken from a defined bulk product
3.7
representative sample
sample that has the same properties as a defined batch of material and represents the bulk material, within a
defined confidence limit
3.8
sample
part of a defined bulk product taken for the purpose of characterization
3.9
sample increment
single sample, taken from any of a defined set of locations in a bulk product or at any of a defined set of times
from a production/transportation line, to be mixed with other increments to form a gross sample
3.10
sampling sequence
sequence of sampling, sample division and combination steps that result in a test sample for a defined bulk
product
3.11
spot sample
sample, taken at a defined location or production time, from a batch of material
3.12
test sample
sample that is entirely used for a property characterization
4 Abbreviations and symbols
For the purposes of this document, the following abbreviations and symbols apply.
CV coefficient of variation, i.e. standard deviation relative to the corresponding mean value,
expressed as fraction or percentage
F standard F-distribution value with φ and φ degrees of freedom
φ ,φ
1 2
FE fundamental error
MMD mass median diameter
n total number of particles in sample or sample increment
n number of particles in a defined size class
n number of particles in a sample or sample increment required to obtain a defined maximum
min
deviation ε with a defined level of confidence
max
n required number of particles in a sample to meet the stated error of the MMD
MMD
n total number of particles in the log-normal particle size distribution required to reach a maximum
r
coefficient of variation of 3,16 % in x
N number of measured samples
N number of samples required to obtain a defined maximum deviation ε , with a defined level of
r max
confidence, between the estimated and the true mean value of a property of interest
2 © ISO 2007 – All rights reserved
Q (x ) cumulative number-based particle size distribution
0 i
Q (x ) cumulative volume- or mass-based particle size distribution
3 i
r dimensionality (type of quantity) of a distribution: r = 0: number; r = 1: length; r = 2: area; r = 3:
volume or mass
SD standard deviation
s estimate of standard deviation of y, coming from measurements
y
t Student's t-factor for statistical significance, which depends on the confidence level taken and the
number of degrees of freedom (N − 1) (to be taken from statistical tables)
Var variance
x particle size
x 5 percentile size of the particles
x 95 percentile size of the particles
x particle size corresponding to percentile i
i
y value of any property of interest of the particulate material, e.g. specific size, shape, surface area
y mean value of y
z critical z-value related to a defined confidence level according to the standard normal distribution
c
(to be taken from statistical tables)
ε defined maximum level of deviation at defined confidence level (half-width of the stated
max
confidence interval)
γ granulometric factor, related to the width of the particle size distribution, expressed by the ratio
x /x of the undersize particle size distribution; γ ≈ 0,25 for wide particle size distribution with
95 5
x /x > 4; γ ≈ 0,5 for 2 < x /x < 4; γ ≈ 0,75 for 1 < x /x < 2; and γ ≈ 1 for x /x ≈ 1
95 5 95 5 95 5 95 5
ρ density of particles in kg/m
σ standard deviation; square root of variance (theoretical value)
σ geometric standard deviation of the log-normal particle size distribution
g
σ fundamental error (standard deviation) of mass fraction of particles smaller than or equal to x , i.e.
P i
Q (x )
3 i
5 Principles of sampling and sample splitting
5.1 General
Particulate materials consist of discrete particles, each having its own properties such as size, shape, surface
area, density and/or composition. Sometimes, the material is well mixed and the properties show only random
variations with respect to location in the bulk and/or time of production. More often, however, segregation
occurs due to the free-flowing behaviour of the material and/or fluctuations in the production process. This can
result in a systematic deviation between the mean properties at different locations and at different times. For
representative sampling, each of the particles in a bulk product must have the same probability of being
sampled, in their proportions. For well-mixed materials, a single sample of adequate quantity may suffice. For
most materials, some degree of segregation is to be expected. Then, several sample increments must be
taken from different locations or at different production times. These are either analysed as such or combined
into one primary sample. In most cases, there is no recipe for representative sampling. The quality of the
sampling procedure can only be assessed by measurement. Often, the primary sample collected in this way is
too large for characterization of the required property. Then, sample splitting is necessary until the required
quantity for the test is obtained.
The total error of sampling and sample splitting consists of two parts: the fundamental error and the
segregation error.
The fundamental error is related to the discrete nature of particles given their different properties. It is a
statistical error, related to the random variations of the properties with respect to location. It represents the
lower limit of the total sampling error. This error depends on the amount (number, mass) of sample taken.
The segregation error is related to the degree of segregation, or the degree of “de-mixing” of particles
according to their size, shape and density. It cannot be predicted, but only assessed by measurement of
samples taken at different locations in the bulk and at different times of production. These measurements
provide an estimation of the segregation error (see 5.3).
Given the complex behaviour of particulate materials, it is required that the complete procedure for sampling
and sample splitting be described in a sampling plan (see Clause 6).
5.2 Fundamental error
5.2.1 Number distributions Q (x)
For number-based size distributions, the fundamental error [expressed as the variance Var or squared
standard deviation σ of a fraction Q (x ) at any point x ] can be calculated using the mathematics of binomial
0 i i
[1], [6]
distributions :
Var[Q (x )] = σ = Q (x )[1 − Q (x )]/n (1)
0 i Q0,i 0 i 0 i
If the number of particles in a size class or above a certain size is very small in comparison to the total number
of particles taken into account for a measurement, then Poisson statistics may be used for estimating the
variance or the standard deviation:
Var(n ) = σ(n ) = n (2)
0 0 0
For example, for the number of particles larger than x , it can be seen that
n = [1 − Q (x )]n (3)
0 0 90
and, since Q (x ) = 0,9 or almost 1, Equations (1) and (3) give approximately the same answers.
0 90
If the fundamental error is the only error, the minimum number of particles n required to obtain a defined
min
maximum deviation ε with a defined confidence can be derived from:
max
ε = zσ = z Qx()[1−Qx( )]/n (4)
max c Q0,i c00iimin
or
2 2
n = {Q (x )[1 − Q (x )]}z /ε (5)
min 0 i 0 i c max
where z is the critical z-value related to the defined confidence level according to the standard normal
c
distribution and may be obtained from statistical tables.
The standard deviation of x can be calculated from σ through multiplication by the reciprocal value of the
i Q0,i
slope of the cumulative size distribution at point x :
i
σ = σ dx /dQ (x ) (6)
xi Q0,i i 0 i
4 © ISO 2007 – All rights reserved
The coefficient of variation of x can be calculated from this standard deviation by multiplication by 100 and
i
division by x :
i
CV = 100σ /x (7)
xi xi i
5.2.2 Volume- or mass-based distributions Q (x)
For volume- or mass-based size distributions, the general calculation of the fundamental error is not simple.
One way is to use a spreadsheet programme (e.g. Excel) to convert the measured volume-based size
distribution of a typical sample into the corresponding number distribution. The conversion principles and
equations given in ISO 9276-2 shall be used.
This estimation of the minimum amount of sample in view of a stated minimum fundamental error
shall always be the first step in a sampling procedure.
As an example of the results from such calculations, Figure 1 and Figure 2 are presented for a 1 % coefficient
of variation in x for various characteristic sizes as log-normal size distributions. The calculations were
conducted for distributions around a median size of 30 µm with a material density of 1 000 kg/m . A detailed
calculation is given in Annex B.
Figure 1 shows that, for a constant percentile, the sample mass required to reach a coefficient of variation of
1 % increases with particle size distribution width. It increases from about 10 mg to 1 kg as the distribution
width ratio (x /x ) increases from 2 to 100. The sample mass required is also increased if
90,3 10,3
the fundamental error is to be maintained for percentiles ever closer to the highest limit of the distribution
(x , x , x and x ). For a distribution by mass, it should be noted that a 10 times higher mean particle
90,3 95,3 98,3 99,3
size requires a 1 000 times higher sample mass and vice versa. Note also that acceptance of a 10 times
larger coefficient of variation in the fundamental error requires 100 times less sample mass.
Figure 2 illustrates that, for larger distribution width ratios, larger numbers of particles must be counted to
ensure a result whose error remains below the target of a 1 % coefficient of variation. For a very narrow size
distribution, counting a few hundred particles is all that is required. However, for very broad distributions, a
number in excess of 10 000 000 will need to be assessed and counted.
Key
Y minimum sample mass (g)
Figure 1 — Minimum sample mass for 1 % FE
6 © ISO 2007 – All rights reserved
Key
Y ratio of total number of particles to the number larger than the specified size
Figure 2 — Ratio of total to fractional particle number
5.3 Total error/number of samples or increments
It is to be expected that some degree of segregation will have occurred in the bulk product. The total sampling
error shall be assessed through measurements of the property of interest in multiple samples. These samples
shall have about the same size and come from different locations in the bulk or have been taken at different
times during the production process. The minimum sample size shall be calculated as indicated in 5.2 and
Annex B. From these multiple measurements of the value y of a property, both the mean value y and its
standard deviation s may be calculated from
y
yy= (8)
∑ i
n
and
yy−
()
i
∑
i
s = (9)
y
N−1
where N is the number of measured samples.
This total error may first be compared with the fundamental error as calculated above and the degree of
segregation assessed. Secondly, it can be converted to a confidence interval indicating a maximum level of
deviation ε at a given level of confidence using
max
ε = ts / N (10)
max y
where t is Student's t-factor for statistical significance, which may be obtained from statistical tables. The
t-value is dependent upon the confidence level taken and the number of degrees of freedom (N − 1).
Equation (10) may be rearranged to calculate the number of samples (or sample increments) N required for a
r
deviation ε at a defined level of confidence between the estimated and the true mean value of y:
max
N = (ts /ε ) (11)
r y max
When the measured values y of a property follow a normal Gaussian distribution, which is generally true, then
the confidence interval of the variance of these measurements can be derived from a chi-squared distribution,
which is not symmetrical. This is illustrated in Figure 3, which shows the 95 % confidence limits for the ratio of
true standard deviation to calculated standard deviation as a function of the number of degrees of freedom.
Key
X number of degrees of freedom
Y ratio of true standard deviation to calculated standard deviation
1 upper limit
2 lower limit
Figure 3 — 95 % confidence limits for confidence interval of standard deviation
8 © ISO 2007 – All rights reserved
Figure 3 shows stabilization of this confidence interval when generally more than 30 samples are taken into
account for a best estimate of precision.
When measuring particle size and surface area, the exercise of estimating the standard deviation of the mean
measured property is only performed at the beginning, when starting with a given bulk product or production
process, or during validation. When products are to be checked on a regular basis, the minimum number of
samples required to assess the product quality may be taken as sample increments. These sample
increments may be combined to create a gross sample if they have the same mass. Such a gross sample
may be too large for characterization and thus has to be subdivided to obtain the required quantity of test
sample. During subdivision (sample splitting), the same equations can be applied as indicated earlier in this
clause.
6 Sampling plan
A sampling plan shall be specified and documented. If a quality standard of the ISO 9000 series is used, the
sampling plan shall be a part of the quality standard documentation (see Reference [11]).
The sampling plan shall consist of a general part and a technical part.
It is recommended, but not mandatory, that the sampling plan be made for the whole sampling sequence from
primary sampling to the final test portion(s).
The general part shall address at least the following aspects:
⎯ Material description.
⎯ All known relevant information on the powder to be measured (for example, variance, hygroscopicity,
reactivity, cohesion, etc.).
⎯ All known hazards related to the powder (for example, toxicity, flammability).
⎯ Description of the task.
⎯ The use of the information to be estimated from the powder (for example, sales contract, internal quality
measurement).
⎯ The random variables to be estimated in exact terms (for example, mean percentage of material finer
than 10 µm in production batch).
⎯ The variance (coefficient of variation) and the related limit of confidence shall be specified for all sample
splitting stages. The total sample splitting variance estimate shall also be computed.
The technical part shall address at least the following aspects:
⎯ Physical appearance of powder at sampling point(s).
⎯ Sampling sites for all sampling and sample splitting stages, including site requirements.
⎯ Method of primary sampling (if applicable) (random, systematic, stratified, staged, sequential).
⎯ Mode of increment withdrawal (continuous, discrete).
⎯ Type of increment (time, mass, number).
⎯ Size of increments (number of particles or mass) in sampling and sample splitting stages.
⎯ Number of increments to be taken in primary sampling and subsequent sample splitting stages.
⎯ Number of increments to be chosen for further sample splitting in each stage.
⎯ Combination of increments (if applicable).
⎯ Required reduction ratios for all sample splitting stages and overall reduction ratio for test sample.
⎯ Method(s) of sample splitting (one or more stages).
⎯ Detailed description of all other sample handling procedures used (i.e. mixing, sonification, dispersant
additions, etc.).
⎯ Method of final analysis.
⎯ Number of measurement repetitions for each test sample.
⎯ All equipment needed for sampling and sample splitting stages.
⎯ Cleaning procedures for all equipment and sample containers.
⎯ Qualifications of personnel for each stage of the sampling sequence.
⎯ Sample marking.
⎯ Sample storage procedure(s) and place(s).
All equipment and methods shall be validated and such documents shall be a part of the sampling plan. The
requirements specified in Clause 7 shall be applied.
7 General procedures
7.1 Safety precautions
Safety precautions are necessary when sampling and handling hazardous materials. Relevant statutory
requirements shall be followed and reference shall be made in the sampling plan to any toxicological data,
precautionary measures to protect the operator and remedial measures in the event of an accident. Measures
described in ISO 3165 shall be taken into consideration.
7.2 Primary sampling
Representative sampling from a bulk particulate product requires that all particles have equal probability of
being taken into the sample, in their given proportions. Sample increments of about the same size shall be
taken from as many locations in the bulk product as practical and combined into a single gross sample. These
locations shall be chosen carefully and be described in the sampling plan. In order to minimize errors due to
segregation, this sampling shall be done at a place where segregation is minimal. Sampling from a moving
stream is a preferred method. Some general rules for designing sampling equipment are as follows:
⎯ The preferred design is one which collects the sample over the whole particulate stream for part of the
time and not a fixed part of the stream continuously.
⎯ The frequency of sampling shall differ from that of any major process fluctuations or loading sequences. If
the frequency of such fluctuations is unknown, further investigations are necessary (see e.g.
References [2] and [8]).
⎯ The sampler and sample container shall have no constraints, so that even the largest particles are easily
accepted. Thus, the diameter of sampling tubes and the distance between cutter edges shall be at least
three times the size of the largest particle and not be smaller than 10 mm. However, for liquid dispersions
of small particles, a minimum size of 2 mm is acceptable.
10 © ISO 2007 – All rights reserved
⎯ The sample container shall have sufficient volume to easily receive the full sample.
⎯ Samplers shall have thin walls or sharp edges to promote good control of acceptance of particles based
on their centre of gravity.
⎯ The speed of a sample cutter or sample tube shall be sufficiently low in order to avoid large particles
being lost by collision with the sides of the cutter or tube and small particles being carried away in the
upward air stream. As a rule of thumb, cutter speed shall be lower than 40 cm/s.
⎯ Local sampling tubes in pipelines shall be iso-axial to the pipe.
⎯ Local sampling in pipelines shall be done iso-kinetically where possible, while keeping the linear flow rate
about the same. The flow in the pipeline shall be either undisturbed or mixed thoroughly. No intermediate
flow regimes shall be used.
WARNING — Manual sampling from heaps always leads, with segregating materials, to large sampling
errors.
7.3 Sample handling
Sample increments shall be entirely utilized at all stages of sample division, preparation and measurement.
No material may be added to or taken from the increment. Incomplete or contaminated increments shall not
be used.
Throughout all the procedures and stages, the sample shall be protected from any contamination by foreign
particles.
Samples shall not be unduly transported or handled. If transportation cannot be avoided, however, the method
of transportation shall be agreed upon between the parties concerned. Transportation and handling shall be
validated to ensure that changes in the particle properties of interest do not occur.
Any sample handling procedures, such as homogenization by mixing, thermal drying or dispersion by
sonication or other methods, shall be validated to ensure that changes in the particle properties of interest do
not occur.
Appropriate and validated thermal drying conditions (heat source, temperature, atmosphere, ventilation, etc.)
shall be specified. After thermal drying, the material shall be allowed to cool in a desiccator. If the material is
hygroscopic, it shall also be stored in a desiccator.
Appropriate and validated dispersion conditions shall be specified.
Samples shall be stored so that no alteration in the properties of interest takes place. They shall be stored
away from direct daylight and shall not be subject to large temperature changes. Longer periods of storage
shall be validated.
Any equipment needed in the process of sampling shall be thoroughly cleaned.
7.4 Sample containers
Storage containers used for storing any sample shall be capable of holding the entire quantity of the sample.
The storage container shall be clean and sufficiently robust. The storage container shall either have a lid to
close it securely or be of such a construction that it can be closed tightly in another way.
7.5 Marking of sample containers
Containers shall be marked if the divided sample is not going to be used immediately. The container markings
shall include the following information:
⎯ sample identification:
⎯ number,
⎯ in the case of parallel samples, the total number of samples and the sequence number within the
total;
⎯ sampling level identification;
⎯ name of commodity;
⎯ identification of lot number and producer's name;
⎯ date of sample preparation;
⎯ name of person who carried out the sample preparation and the affiliation;
⎯ other necessary information (if applicable):
⎯ carrier fluid identification,
⎯ any dispersion and stabilization reagents employed,
⎯ other treatments to which the sample has been subjected,
⎯ special properties of the material, such as hygroscopicity, segregation tendency,
⎯ information concerning safety,
⎯ identification of the sampling plan applied.
An alternate strategy is to mark the sample containers with a sample identification number which can be
related to the above information recorded in a sample preparation laboratory book or computer file. Computer
files shall have a backup.
In the event of further division of a stored sample, the original sample identification shall be recorded on the
containers containing the newly divided samples.
Markings on sample containers shall be made in such a way that they will not become illegible during the
storage period.
8 Sample division techniques
8.1 General
Often the size of primary samples is too large for property characterization purposes. In such cases, the
sample shall be divided to give a test sample of a suitable size. Several techniques exist for sample splitting.
Their applicability depends on the flow properties and the homogeneity of the primary sample from which a
representative test sample is desired. Sometimes, different techniques are used in combination.
12 © ISO 2007 – All rights reserved
8.2 Spinning riffler
Spinning rifflers (rotary samplers) are the best choice to sub-sample free-flowing particulate materials. Other
materials may be made to flow freely by the use of additional agents in known quantities. Sticky and strongly
agglomerated powders are excluded. Spinning rifflers are available in different sizes; they can provide
samples ranging from about 0,5 g to 300 g.
The spinning riffler consists of a feed hopper, a vibratory feeder and a turntable or other rotating divider ring
where the sample holders are located.
Before sample splitting, the sampler shall be clean. The hopper design shall be such that a constant, non-
segregating, even mass flow of sampled material is ensured. The sample holders shall be designed in such a
way that no material to be sampled is lost outside the sample holders or remains trapped within the hopper,
vibratory feeder, divider ring or any other part of the sampler. Special care shall be taken in the riffler design
and its operation that material will not be retained between the sample holders. The material shall be carefully
mixed before being placed in the feed hopper. The vibratory feeder is then actuated and left to operate until
the entire sample has been divided. The hopper and the vibratory feeder shall be cleaned while the riffler is
still running so that no material remains in the hopper or in the vibratory feeder.
8.3 Static riffle divider
Static rifflers — table rifflers or chute rifflers — are capable of providing large quantities of samples for
materials that are free-flowing or can be made to flow evenly. Their quality of division is generally worse than
that of spinning rifflers. They usually find application with very coarse materials. They shall not be used for
materials that readily liberate dust, nor for friable materials.
The material shall be carefully mixed in a feed container and poured uniformly into the divider to divide the
sample into parts. Any one of the divided parts shall be selected randomly as the divided sample. Care shall
be taken to prevent clogging of the riffles. If clogging does occur, the whole sample shall be re-mixed and a
new pour carried out after cleaning the riffler.
Slow pouring of sample into the riffler shall be avoided.
The size of the riffle divider shall be in accordance with Table 1.
Table 1 — Size of static riffler to be used
Maximum particle size Opening width
mm mm
20 to 16 50
16 to 10 30
10 to 5 20
5 to 2,5 10
below 2,5 6
The static riffler shall be used in accordance with one of the two methods illustrated in Figure 4.
In method 1, the sample is divided into two parts. One of these parts is further divided into two, and so on,
until the sample size required for final analysis is obtained. The reduction ratio for division into l stages is .
l
a) Method 1 b) Method 2
Key
1 sample to be divided
2 divided sample
Figure 4 — Pouring schemes for a riffler
In method 2, the sample is divided into two parts and both parts are separately divided into two. Two of the
halves produced by this division are combined and the resulting combined sample then divided again in the
same two-step mode.
The reduction ratio is .
l /3
Method 2 is the preferred method.
8.4 Coning and quartering
8.4.1 General
The technique of coning and quartering can be applied successfully for powders with poor flow properties.
Due to the manual operations involved, the technique tends to be operator sensitive.
14 © ISO 2007 – All rights reserved
8.4.2 Coning and quartering of powder
The material to be coned and quartered shall be thoroughly mixed in a mixing container. The material is then
poured carefully on to a hard, clean, nonporous surface. The pouring shall be made in a single pass and the
pouring point (spatial location) shall not be moved from the centreline of the cone which forms during the pour.
For quartering, a knife with four crossed blades is used. The height of each blade shall be more than the
height of the sample cone formed by pouring. The knife is carefully inserted into the top of the sample. The
movement of the blade shall follow the centreline of the sample cone. Care shall be taken that the knife is
inserted right to the bottom of the cone. A randomly chosen quarter is then removed as a sample without
moving the knife. All the particles shall be removed, using a small brush if necessary.
This method shall not be used for powders having a tendency to segregate due to large differences in density
or in particle size, or for powders that are prone to dust liberation. The method shall not be used for hazardous
materials.
WARNING — This method tends to give a high random error and is operator sensitive. It may also give
systematic errors. It shall be validated before use.
8.4.3 Coning and quartering of a paste
When using the coning and quartering method for pastes, form the material into a cone shape. A conical
mould in two halves may be used. Otherwise, the procedure is similar to the coning and quartering of dry
powders.
Direct quartering of a filter cake shall not be carried out.
8.5 Increment division method
The increment division method can be used not only for materials with good flow properties but also for those
with poor flow properties. Here, too, the quality of sample division depends upon the ability of the operator.
The material shall first be mixed thoroughly without dust formation. The material is then spread on a flat, clean
surface and formed into a rectangular bed having a uniform thickness as given in Table 2. Mark the rectangle
into areas of equal size, the number of areas corresponding to the number of increments required. Take a
sample from each area, selecting the sampling point within the area randomly. Before sampling, insert a plate,
against which the sample will be taken, from the top to the bottom of the powder layer. Then, insert a sampling
shovel into the sample layer down to the bottom of the layer. Use a blunt-ended shovel with sidewalls. Take
the sample in a direction perpendicular to the inserted plate, advancing the shovel until it makes contact with
the plate. When removing the shovel from the sample bed, remove the plate and shovel together to ensure
that no material is lost. Combine the sub-samples thus obtained to give a combined sample.
Table 2 — Bed thickness in manual incremental division of sample
Maximum particle size Thickness of sample layer
mm mm
20 35 to 60
16 30 to 45
8 25 to 35
4 20 to 30
2 15 to 25
1 10 to 15
0,5 or finer 5 to 10
If a different quantity of sample is needed than that obtained by the above procedure, either the size of the
increment or the number of increments shall be varied. By weighing the first sub-sample obtained, an estimate
of the size of the final combined sample can be computed. If adjustments are necessary, the sub-sample
already taken is returned to the original material and the procedure is re-started with a new increment size or
number of increments.
This method shall not be used for powders having a tendency to segregate. Nor shall it be used for materials
that show a large variation in particle density or size or for materials that are prone to dust liberation. The
method shall not be used for hazardous materials.
WARNING — This method tends to give a high random error and is operator sensitive. It may also give
systematic errors. The method shall be validated before use.
8.6 Scoop sampling
Scoop sampling is, in general, subject to large errors. Only for well-mixed, sticky powders having a fairly
narrow particle size distribution, or for pastes, might it provide adequate quality. The technique tends to be
very operator sensitive due to the manual nature of the operations involved.
Before sampling, the particulate material shall be mixed well within its container by stirring or rotation.
[1]
Free-flowing materials shall be mixed with a few drops of liquid, containing some dispersant , to form a
paste (see 8.7). Several sample increments, preferably at least ten, shall be taken by means of a scoop,
spoon or spatula and combined to form the test sample.
8.7 Sampling from paste
This method allows extraction of very small samples from pastes and powders after they have been mixed
into a (homogeneous) paste. In a paste, the high concentration of solids in the liquid restricts segregation of
particles.
Small spot samples to be used as test portions may be obtained from a well-mixed paste made of fine powder.
Prior to preparing the paste, prepare a dispersing liquid containing suitable amounts of dispersants. Care shall
be taken that the dispersing liquid contains no dispersant particles that may interfere with the measurement.
Place a weighed amount of solids onto a clock glass. Add a few drops of the prepared dispersing liquid and
carefully knead the powder to a paste. The total amount of liquid shall be such that the material is barely in
paste form. Care shall therefore be taken in adding the final drops of dispersing liquid. After the paste has
formed, it shall be thoroughly mixed.
Samples may be taken from the paste either at random or systematically. In systematic sampling, the surface
of the paste is divided into parts and a sample taken from each part.
This method shall be validated by comparing it with another sample splitting method to confirm that no particle
breakage or dissolution occurs.
8.8 Suspension sampling
8.8.1 General
Suspension sampling allows preparation of very small samples (10 cm or less) from suspensions and also
from powders after they have been mixed with a dispersant to give a homogeneous suspension. The
suspension shall, of course, be stable (no sedimentation) during the period of sampling.
16 © ISO 2007 – All rights reserved
8.8.2 Sample splitting by pipette
With powders, prepare the suspension by filling a cylindrical vessel with liquid containing a suitable amount of
dispersant and add the sub-sample prepared by any of the methods described earlier. Dispersing p
...
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 14488
Первое издание
2007-12-15
Материалы на основе твердых
частиц. Отбор и деление проб для
определения характеристик частиц
Particulate materials – Sampling and sample splitting for the
determination of particulate properties
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
©
ISO 2007
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или вывести на экран, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на загрузку интегрированных шрифтов в компьютер, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe − торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2007
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO по адресу, указанному ниже, или членов ISO в стране регистрации пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii ISO 2007 – Все права сохраняются
Содержание Страница
Предисловие . iv
Введение . v
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Сокращения и обозначения . 3
5 Принципы отбора и деления проб . 4
5.1 Общие положения . 4
5.2 Фундаментальная ошибка . 5
5.3 Общая ошибка/число проб или добавок . 8
6 План выборочного контроля . 10
7 Общие процедуры . 11
7.1 Меры по обеспечению безопасности . 11
7.2 Первичный отбор проб . 11
7.3 Обработка проб . 12
7.4 Контейнеры проб . 13
7.5 Маркировка контейнеров проб . 13
8 Методы деления проб . 14
8.1 Общие положения . 14
8.2 Роторный рифлуар . 14
8.3 Статический порционер . 14
8.4 Придание конической формы и деление на четыре части . 16
8.5 Метод деления прибавок . 17
8.6 Ковшовая проба . 18
8.7 Отбор проб из пасты . 18
8.8 Отбор проб суспензии . 19
9 Валидация . 20
Приложение A (информативное) Вычисление дисперсий на разных этапах
последовательности отбора проб . 21
Приложение B (информативное) Оценка ошибок выборки и минимальной массы пробы . 25
Библиография . 32
ISO 2007 – Все права сохраняются iii
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной
электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, установленными в
Директивах ISO/IEC, Часть 2.
Основная задача технических комитетов состоит в подготовке международных стандартов. Проекты
международных стандартов, одобренные техническими комитетами, рассылаются комитетам-членам
на голосование. Их опубликование в качестве международных стандартов требует одобрения, по
меньшей мере, 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы этого документа могут быть объектом патентных прав.
ISO не должен нести ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех патентных прав.
ISO 14488 подготовлен Техническим Комитетом ISO/TC 24, Сита, просеивание и другие методы
определения размеров, Подкомитетом SC 4, Определение размеров методами, не использующими
просеивание.
iv © ISO 2007 – Все права сохраняются
Введение
Определение характеристик частиц, таких как размер, форма и площадь удельной поверхности,
требует очень тщательного отбора и деления проб. Распределения значений таких характеристик
связано с числом частиц, которое не может быть увеличено, как при отборе проб для проведения
химического анализа. Отклонения от статистических значений происходят из-за присутствия частиц,
имеющих разные размеры и форму для каждой компоненты в порошке, из которого отбирается масса
порошка.
ISO 2007 – Все права сохраняются v
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 14488:2007(R)
Материалы на основе твердых частиц. Отбор и деление
проб для определения характеристик частиц
1 Область применения
Настоящий международный стандарт устанавливает методы получения испытательной пробы из
определенного объема материала на основе твердых частиц (порошок, паста, суспензия или пыль),
которая может рассматриваться как репрезентативная проба этого объема с установленным
доверительным уровнем. В частности, это относится к измерению размеров частиц, распределения
частиц по размерам и площади поверхности частиц.
2 Нормативные ссылки
Следующие ссылочные нормативные документы являются обязательными при применении данного
документа. Для жестких ссылок применяется только цитированное издание документа. Для плавающих
ссылок необходимо использовать самое последнее издание нормативного ссылочного документа
(включая любые изменения).
ISO 3165, Отбор проб химических продуктов промышленного назначения. Безопасность при отборе
проб
ISO 6206, Химические продукты технического назначения. Отбор проб. Словарь
ISO 9276-2, Гранулометрический анализ. Представление результатов. Часть 2. Расчет средних
размеров/диаметров частиц и моментов исходя из гранулометрического состава
ISO 14887, Приготовление проб. Методики диспергирования порошков в жидкостях
3 Термины и определения
Для целей настоящего документа используются термины и определения, установленные в ISO 6206, а
также следующие термины и определения.
3.1
смещение
bias
систематическая разность истинного (или принятого) значения и измеренного значения
3.2
класс "критических размеров"
“critical” size class
особый класс размеров, ошибка выборки которой, выражаемой в её относительной массе, оказывает
значительное влияние на характеристики продукта
ISO 2007 – Все права сохраняются 1
3.3
ошибка
error
разность измеренного значения и истинного значения, которая может носить случайный или
систематический характер
3.4
суммарная проба
gross sample
первичная проба, состоящая из нескольких прибавок пробы
3.5
произвольно взятая проба
grab sample
проба, которая не была взята в четко установленных условиях
3.6
первичная проба
primary sample
проба (простая или составная), взятая из определенного продукта в объеме
3.7
репрезентативная проба
representative sample
проба, обладающая такими же характеристиками, как и определенная партия материала, и
представляющая материал в объеме в рамках доверительного предела
3.8
проба
sample
часть определенного продукта в объеме, взятая для определения характеристик
3.9
прибавка пробы
sample increment
простая проба, взятая из любого определенного набора положений в продукте в объеме или в любой
из установленных моментов времени из производственной/транспортировочной линии, смешанная с
другими прибавками для образования суммарной пробы
3.10
последовательность отбора проб
sampling sequence
последовательность шагов, включающая отбор проб, деление и соединение проб, приводящих к
получению испытательной пробы для определенного продукта в объеме
3.11
локальная проба
spot sample
проба, взятая в определенном положении или в определенное время изготовления продукта из партии
материала
3.12
испытательная проба
test sample
проба, полностью используемая для определения характеристик
2 ISO 2007 – Все права сохраняются
4 Сокращения и обозначения
Для целей настоящего документа используются следующие сокращения и обозначения.
CV коэффициент вариации, т. е. стандартное отклонение относительно соответствующего
среднего значения, выражаемый в долях или процентах
F стандартное значение F-распределения со степенями свободы φ и φ
φ ,φ 1 2
FE фундаментальная ошибка
MMD медианный диаметр массы
n общее число частиц в пробе или в прибавке пробы
n число частиц в установленном классе размеров
n число частиц в пробе или в прибавке пробы, необходимое для получения определенного
min
максимального отклонения ε с установленным доверительным уровнем
max
n требуемое число частиц в пробе, соответствующее установленной ошибке определения
MMD
MMD
n общее число частиц в логарифмическом нормальном распределении частиц по размерам,
r
необходимое для достижения максимального коэффициента вариации 3,16 % в x
N число измеренных проб
N
число проб, требуемых для получения определенного максимального отклонения ε , с
r
max
установленным доверительным уровнем между оцененным и истинным средним
значением исследуемой характеристики
Q (x ) интегральное распределение частиц по размерам, основанное на числе частиц
0 i
Q (x ) интегральное распределение частиц по размерам на основе объема или массы
3 i
r размерность (тип величины) распределения: r = 0: число; r = 1: длина; r = 2: площадь; r = 3:
объем или масса
SD стандартное отклонение
s оценка стандартного отклонения y, полученная из измерений
y
t t-коэффициент Стьюдента для статистической достоверности, который зависит от взятого
доверительного уровня и числа степеней свободы (N − 1) (взятых из статистических
таблиц)
Var вариация
x размер частиц
x размер частиц, соответствующий 5-ому процентилю
x размер частиц, соответствующий 95-ому процентилю
x размер частиц, соответствующий процентилю i
i
y значение исследуемой характеристики материала на основе твердых частиц, например,
удельный размер, форма, площадь поверхности
y среднее значение y
ISO 2007 – Все права сохраняются 3
z критическое z-значение, связанное с установленным доверительным уровнем в
c
соответствии со стандартным нормальным распределением (взятым из статистических
таблиц)
ε установленный максимальный уровень отклонения при установленном доверительном
max
уровне (полуширина установленного доверительного интервала)
γ гранулометрический коэффициент, связанный с шириной распределения частиц по
размерам, выражаемый как отношение x /x распределения частиц по заниженным
95 5
размерам; γ ≈ 0,25 для широкого распределения частиц по размерам с x /x > 4; γ ≈ 0,5
95 5
для 2 < x /x < 4; γ ≈ 0,75 для 1 < x /x < 2; и γ ≈ 1 для x /x ≈ 1
95 5 95 5 95 5
ρ плотность частиц в кг/м
σ стандартное отклонение; квадратный корень из дисперсии (теоретическое значение)
σ геометрическое стандартное отклонение логарифмического нормального распределения
g
частиц по размерам
σ фундаментальная ошибка (стандартное отклонение) массовой доли частиц, размер
P
которых меньше или равен x , т. е. Q (x )
i 3 i
5 Принципы отбора и деления проб
5.1 Общие положения
Материалы на основе твердых частиц состоят из отдельных частиц, каждая из которых обладает
собственными характеристиками, такими как размер, форма, площадь поверхности, плотность и/или
состав. Иногда материал хорошо перемешивается и характеристики показывают только случайные
изменения относительно положения в объеме продукции и/или в зависимости от времени
изготовления. Однако, более часто происходят сегрегация материала, связанная с его свободным
перемещением, и/или изменения в производственном процессе. Это может привести к
систематическому расхождению средних характеристик материала в разных положениях и в разное
время. При репрезентативном отборе проб каждая из частиц в продукте в объеме должна
характеризоваться одинаковой вероятностью того, что она будет отобрана в соответствующих
пропорциях. В случае хорошо перемешенных материалов можно ограничиться одной пробой, взятой в
необходимом количестве. Для большинства материалов ожидается некоторая степень сегрегации. В
этом случае прибавки к пробе должны браться из разных положений или в разное время изготовления.
Эти прибавки анализируются либо по отдельности, либо вместе в одной первичной пробе. В
большинстве случаев не существует рецепта для репрезентативного отбора проб. Качество
процедуры отбора проб может быть оценено только на основе результатов измерений. Часто
первичная проба, собранная таким способом, оказывается слишком большой для определения
требуемых характеристик. Тогда необходимо проводить деление пробы до тех пор, пока не будет
получено соответствующее количество этой пробы, необходимое для испытания.
Общая ошибка выборки и деления пробы состоит из двух частей: фундаментальной ошибки и ошибки,
обусловленной сегрегацией.
Фундаментальная ошибка связана с дискретной природой частиц, обусловленной их разными
характеристиками. Фундаментальная ошибка является статистической ошибкой, связанной со
случайными изменениями характеристик в зависимости от положения. Она представляет нижнее
предельное значение общей ошибки выборки. Эта ошибка зависит от количества (числа частиц,
массы) взятой пробы.
Ошибка, связанная с сегрегацией, зависит от степени сегрегации или от степени "расслоения" частиц в
соответствии с их размерами, формой и плотностью. Это явление невозможно предсказать, а можно
только оценить путем измерений проб, взятых из разных положений в объеме и в разное время
изготовления. Такие измерения позволяют получить оценку ошибки, связанной с сегрегацией (см. 5.3).
4 ISO 2007 – Все права сохраняются
В случае сложного поведения материалов на основе твердых частиц необходимо, чтобы полная
процедура отбора и деления проб описывалась в плане отбора проб (см. Раздел 6).
5.2 Фундаментальная ошибка
5.2.1 Распределения по числу частиц Q (x)
Для распределений по размеру на основе числа частиц фундаментальная ошибка [выражаемая как
вариация Var или как квадрат стандартного отклонения σ доли Q (x ) в любой точке x ] может быть
0 i i
[1], [6]
вычислена с использованием биномиальных распределений :
Var[Q (x )] = σ = Q (x )[1 − Q (x )]/n (1)
0 i Q0,i 0 i 0 i
Если число частиц, размеры которых соответствуют классу размеров или превышают определенный
размер, мало по сравнению с общим числом частиц, учитываемом в измерениях, тогда статистика
Пуассона может быть использована для оценивания вариации или стандартного отклонения:
Var(n ) = σ(n ) = n (2)
0 0 0
Например, для числа частиц, размеры которых превышают размер x , имеем:
n = [1 − Q (x )]n (3)
0 0 90
и, поскольку Q (x ) = 0,9 или почти 1, Уравнения (1) и (3) приводят приблизительно к одинаковым
0 90
результатам.
Если фундаментальная ошибка является единственной ошибкой, то минимальное число частиц n ,
min
требуемое для получения установленного максимального отклонения ε с установленной
max
достоверностью, может быть определено по формулам:
ε = zσ = z Qx()[1−Q()x ]/n (4)
max c Q0,i c00iimin
или
2 2
n = {Q (x )[1 − Q (x )]}z /ε (5)
min 0 i 0 i c max
где значение z является критическим z-значением, связанным с установленным доверительным
c
уровнем в соответствии со стандартным нормальным распределением, и может быть получено из
статистических таблиц.
Стандартное отклонение размера частиц x может быть вычислено по σ путем умножения обратного
i Q0,i
значения угла наклона интегрального распределения частиц по размерам в точке x :
i
σ = σ dx /dQ (x ) (6)
xi Q0,i i 0 i
Коэффициент вариации размера частиц x может быть вычислен по стандартному отклонению путем
i
умножения на 100 и деления на x :
i
CV = 100σ /x (7)
xi xi i
5.2.2 Распределения на основе объема или массы Q (x)
Для распределений частиц по размерам на основе объема или массы общая фундаментальная
ошибка является непростой. Один из способов определения указанной ошибки состоит в
использовании программы составления электронных таблиц (например, программы Excel) для
ISO 2007 – Все права сохраняются 5
преобразования измеренного распределения частиц по размерам на основе объема типичных проб в
соответствующее распределение по числу частиц. Для этого должны использоваться принципы
преобразования и уравнения, представленные в ISO 9276-2.
Эта оценка минимального количества пробы с учетом установленной фундаментальной
минимальной ошибки должна всегда быть первым шагом процедуры отбора проб.
Как пример результатов таких вычислений, ниже представлены Рисунок 1 и Рисунок 2 для 1 %-ого
коэффициента вариации размера частиц x для разных характеристических размеров как
логарифмические нормальные распределения частиц по размерам. Вычисления проводились для
распределений относительно среднего размера частиц, равного 30 мкм, при этом плотность
материала равнялась 1 000 кг/м . Подробное описание вычислений дается в Приложении B.
Рисунок 1 показывает, что для постоянного процентиля масса пробы, необходимая для достижения
коэффициента вариации 1 %, увеличивается при увеличении ширины распределения частиц по
размерам. Это увеличение составляет от приблизительно 10 мг до 1 кг, в то время как отношение
значений ширины распределения (x /x ) возрастает от 2 до 100. Требуемая масса пробы также
90,3 10,3
увеличивается, если фундаментальная ошибка сохраняется для процентилей даже ближе к
максимальному предельному значению распределения (x , x , x и x ). В случае
90,3 95,3 98,3 99,3
распределения по массе следует отметить, что в 10 раз большее значение среднего размера частиц
соответствует в 1000 раз большему значению массы пробы и наоборот. Также отметим, что приемка
10 раз большего значения коэффициента вариации в фундаментальной ошибке соответствует в 100
раз меньшему значению массы пробы.
Рисунок 2 показывает, что при больших значениях отношения значений ширины распределения для
обеспечения ошибки ниже её целевого значения, соответствующего 1 %-ому коэффициенту вариации,
должно быть подсчитано большее число частиц. В случае очень узкого распределения частиц по
размерам подсчет нескольких сотен частиц – это все, что требуется. Однако в случае очень широких
распределений необходимо оценить и подсчитать более 10 000 000 частиц.
6 ISO 2007 – Все права сохраняются
Обозначение
Y минимальная масса пробы (г)
Рисунок 1 – Минимальная масса пробы для фундаментальной ошибки (FE), равной 1 %
ISO 2007 – Все права сохраняются 7
Обозначение
Y отношение общего числа частиц к числу частиц, размеры которых превышают установленный размер
Рисунок 2 – Отношение полного и парциального числа частиц
5.3 Общая ошибка/число проб или добавок
Следует ожидать, что в продукте в объеме будет происходить до некоторой степени сегрегация.
Общая ошибка выборки должна быть оценена путем измерений рассматриваемых характеристик. Эти
пробы должны иметь приблизительно одинаковый размер и браться в разных положениях в объеме
или отбираться в разные моменты времени в течение производственного процесса. Минимальный
размер пробы должен вычисляться, как указано в 5.2 и Приложении В. Исходя из результатов
множества измерений значение характеристики y как среднее значение y , так и его стандартное
отклонение s могут быть рассчитаны по следующим формулам:
y
yy= (8)
∑ i
n
и
yy−
()
∑ i
i
s = (9)
y
N−1
где N число измеренных проб.
Сначала эта общая ошибка может быть сравнена с фундаментальной ошибкой, вычисленной выше, и
степенью оцененной сегрегации. Во-вторых, она может быть преобразована в доверительный
8 ISO 2007 – Все права сохраняются
интервал, указывающий максимальный уровень отклонения ε при заданном уровне достоверности,
max
используя
ε = ts / N (10)
max y
где t − t-коэффициент Стьюдента для статистической значимости, который может быть взят из
статистических таблиц. Это t-значение зависит от доверительного уровня и числа степеней свободы
(N − 1).
Уравнение (10) может быть перегруппировано для вычисления числа проб (или числа прибавок проб)
N , необходимого для того, чтобы отклонение ε соответствовало установленному доверительному
r max
уровню между оцененным и истинным средним значением y:
N = (ts /ε ) (11)
r y max
Если измеренные значения y характеристики подчиняются нормальному гауссовому распределению,
которое обычно является истинным, тогда доверительный интервал дисперсии результатов этих
измерений может быть определен из распределения хи - квадрат, которое не является симметричным.
Это иллюстрируется на Рисунке 3, на котором показаны доверительные границы с доверительной
вероятностью 95 % для отношения истинного стандартного отклонения и вычисленного стандартного
отклонения как функции числа степеней свободы.
Обозначение
X число степеней свободы
Y отношение истинного стандартного отклонения и вычисленного стандартного отклонения
1 верхнее предельное значение
2 нижнее предельное значение
Рисунок 3 – Доверительные границы с доверительной вероятностью 95 % для доверительного
интервала стандартного отклонения
ISO 2007 – Все права сохраняются 9
На Рисунке 3 показана стабилизация рассматриваемого доверительного интервала, когда обычно для
получения наилучшей оценки точности учитываются более 30 проб.
При измерении размеров частиц и площади поверхности оценивание стандартного отклонения
средней измеренной характеристики проводится только вначале, начиная с установленного продукта в
объеме или производственного процесса, или в процессе валидации. Если продукты проверяются на
регулярной основе, минимальное число проб, необходимых для оценки качества продукта, может быть
взято как прибавки к пробам. Эти прибавки могут объединяться для образования суммарной пробы,
если они имеют одинаковую массу. Такая суммарная проба может оказаться слишком большой и
поэтому должна быть разделена для получения требуемого количества испытательной пробы. При
разделении (деление проб) могут использоваться те же уравнения, которые ранее использовались в
настоящем разделе.
6 План выборочного контроля
План выборочного контроля должен устанавливаться и документально оформляться. Если
используется стандарт качества, входящий в серию стандартов ISO 9000, план выборочного контроля
должен быть частью документации по стандарту качества (см. Ссылку [11]).
План выборочного контроля должен состоять из общей части и технической части.
Рекомендуется, но не обязательно, разработать план выборочного контроля для всей
последовательности отбора проб, начиная с первичного отбора проб и кончая заключительной
испытательной порции (заключительными испытательными порциями).
В общей части плана, как минимум, должны рассматриваться следующие аспекты:
Описание материала.
Вся известная соответствующая информация по измеряемому порошку (например, дисперсия,
гигроскопичность, реактивность, когезия и т. д.).
Все известные опасности, связанные с порошком (например, токсичность, воспламеняемость).
Описание задачи.
Использование оцененной информации по порошку (например, контракт на продажу, внутреннее
измерение качества).
Случайные переменные, оцененные в точных терминах (например, средняя процентная доля
материалов в производственной партии размером меньше 10 мкм).
Дисперсия (коэффициент вариации) и связанные доверительные границы должны быть
установлены на всех этапах деления проб. Также должна быть вычислена общая оценка
дисперсии при делении проб.
Техническая часть, как минимум, должна включать следующие аспекты:
Физический вид порошка в месте (местах) отбора проб.
Места отбора проб на всех этапах отбора и деления проб, включая требования, предъявляемые к
этим местам.
Метод первичного отбора проб (если используется) (случайный, систематический, слоистый,
последовательный.
Режим взятия прибавок (непрерывный, дискретный.
10 ISO 2007 – Все права сохраняются
Тип прибавок (время отбора, масса, число).
Размер прибавок (число частиц или масса) на этапах отбора и деления проб.
Число прибавок, взятых при первичном отборе проб, и последующие этапы деления проб.
Число прибавок, выбранных для дополнительного деления пробы на каждом этапе.
Объединение прибавок (если используется).
Установленные коэффициенты измельчения для всех этапов деления проб и общий коэффициент
измельчения для испытательной пробы.
Метод (методы) деления проб (один или несколько этапов).
Подробное описание всех других используемых процедур обработки проб (например, смешение,
обработка ультразвуком, диспергирующие добавки и т. д.).
Метод проведения заключительного анализа.
Число повторных измерений для каждой испытательной пробы.
Вся аппаратура, требуемая на этапах отбора и деления проб.
Методы очистки для всей аппаратуры и всех контейнеров проб.
Квалификации персонала на каждом шаге последовательности отбора проб.
Маркировка проб.
Способ (способы) и место (места хранения проб).
Вся аппаратура и все методы должны быть валидированы, и такие документы должны быть частью
плана выборочного контроля. Должны применяться требования, установленные в Разделе 7.
7 Общие процедуры
7.1 Меры по обеспечению безопасности
При отборе проб и обработке опасных материалов должны быть приняты меры по обеспечению
безопасности. Соответствующие требования законов должны выполняться и в плане выборочного
контроля должны даваться ссылки на токсилогические данные, меры по обеспечению безопасности
оператора, а также восстановительные меры в случае аварийных ситуаций. Должны учитываться меры,
описанные в ISO 3165.
7.2 Первичный отбор проб
Репрезентативный отбор проб из продукта в объеме на основе твердых частиц требует, чтобы все
части характеризовались одинаковой вероятностью быть взятыми в пробу в соответствующих
установленных пропорциях. Прибавки пробы приблизительно одинакового размера по возможности
должны отбираться во многих местах продукта в объеме и объединяться в одну суммарную пробу. Эти
места должны тщательно выбираться и описываться в плане выборочного контроля. Для сведения к
минимуму ошибок вследствие сегрегации, такой отбор проб должен происходить в месте, где
сегрегация минимальна. Предпочтительным методом является отбор проб из движущегося потока.
Некоторые общие правила по разработке аппаратуры для отбора проб являются следующими:
ISO 2007 – Все права сохраняются 11
Предпочтительным устройством является устройство, собирающее пробы во всем потоке твердых
частиц в течение части времени, а не непрерывно в установленной части потока.
Частота отбора проб должна отличаться от частоты любых основных отклонений технологического
процесса или циклов загрузки. Если частота таких отклонений неизвестна, необходимо провести
дополнительные исследования (см. например, Ссылки [2] и [8]).
Устройство для отбора проб и контейнер проб не должны иметь ограничений в том смысле, что
даже крупные частицы должны легко приниматься. Поэтому диаметр пробоотборных трубок и
расстояние между закруглениями резцов, как минимум, должны в три раза превышать размер
самой крупной частицы и равняться не менее 10 мм. Однако, для жидких дисперсных систем,
состоящих из мелких частиц, минимальный размер, равный 2 мм, является приемлемым.
Контейнер проб должен иметь объем, достаточный для приема всей пробы.
Пробоотборники должны иметь тонкие стенки или острые кромки, что способствует хорошему
контролю приемки частиц на основе их центра тяжести.
Скорость потока в пробоотборнике или в пробоотборной трубке должна быть достаточно низкой с
тем, чтобы избежать потери крупных частиц в результате столкновений с боковыми стенками
пробоотборника или трубки и мелких частиц, уносимых восходящим воздушным потоком. Как
эмпирическое правило, скорость потока в пробоотборнике должна составлять менее 40 м/с.
Локальные пробоотборные трубки в трубопроводах должны быть изоаксиальны к трубе.
Локальный отбор проб в трубопроводах по возможности должен выполняться изокинетически при
приблизительно постоянной линейной скорости потока. Поток в трубопроводе должен быть либо
невозмущенным, либо тщательно перемешанным. Не должны использоваться промежуточные
режимы потока
Предупреждение — Ручной отбор проб из массы расслоившегося материала всегда приводит к
большой ошибке выборки.
7.3 Обработка проб
Прибавки проб должны полностью использоваться на всех этапах деления, приготовления и
измерения проб. Ни один из материалов не может быть добавлен из взят из прибавки. Запрещается
использовать неполные или загрязненные прибавки.
Во всех процедурах и на всех этапах проба должна быть защищена от любого загрязнения
посторонними частицами.
Образцы не должны транспортироваться или обрабатываться ненадлежащим образом. Однако, если
транспортировка все же требуется, метод её осуществления должен быть согласован между
заинтересованными сторонами. Транспортировка и обработка должны валидироваться, гарантируя,
что в процессе выполнения этих операций рассматриваемые характеристики частиц не изменяются.
Любые процедуры обработки проб, например, гомогенизация путем перемешивания, термическая
сушка или диспергирование путем воздействия ультразвуком, а также другие методы, должны
валидироваться, гарантируя, что в процессе выполнения этих процедур рассматриваемые
характеристики частиц не изменяются.
Должны быть установлены соответствующие и валидированные условия термической сушки (источник
тепла, температура, атмосфера, вентиляция и т. д.). По завершении термической сушки материал
должен быть охлажден в десикаторе. Если материал является гигроскопическим, то он также должен
храниться в десикаторе.
Должны быть установлены соответствующие и валидированные условия диспергирования.
12 ISO 2007 – Все права сохраняются
Пробы должны храниться так, чтобы рассматриваемые характеристики не изменялись. Пробы должны
быть защищены от прямого воздействия дневного света и не должны подвергаться большим
колебаниям температуры. Продолжительное хранение проб должно быть валидировано.
Аппаратура, необходимая в процессе отбора проб, должна быть тщательно очищена.
7.4 Контейнеры проб
Контейнеры, используемые для хранения проб, должны быть способны удерживать всё количество
пробы. Такой контейнер должен быть чистым и достаточно надежным. Контейнер проб должен быть
оснащен крышкой для его надежного закрытия или иметь такую конструкцию, которая могла бы быть
плотно закрыта другим способом.
7.5 Маркировка контейнеров проб
Контейнеры должны маркироваться, если проба, разделенная на части, не используется сразу же.
Маркировки контейнера должны содержать информацию по следующим позициям:
идентификация пробы:
номер,
в случае параллельных проб, общий номер проб и порядковый номер конкретной пробы;
идентификация уровня отбора проб;
название продукта;
идентификация номера партии и название производителя;
дата приготовления пробы;
фамилия лица, осуществлявшего приготовление и приемку проб;
другая необходимая информация (ели она используется):
идентификация жидкости - носителя,
используемые диспергаторы и стабилизаторы,
другие обработки, которым была подвергнута проба,
специальные характеристики материала, например, гигроскопичность, склонность к
сегрегации,
информация по безопасности,
идентификация используемого плана выборочного контроля.
Альтернативная стратегия состоит в маркировке контейнеров проб с указанием идентифицирующего
номера пробы, который может относиться к вышеприведенной информации, записанной в
лабораторном журнале и касающейся приготовления проб, или в компьютерном файле. Компьютерный
файл должен иметь копию.
В случае дополнительного деления сохраняемой пробы исходная идентификация пробы должна быть
написана на контейнерах, содержащих недавно разделенные пробы.
ISO 2007 – Все права сохраняются 13
Маркировки на контейнерах проб должны быть нанесены так, чтобы они не становились нечеткими в
течение времени их хранения.
8 Методы деления проб
8.1 Общие положения
Часто размеры первичных проб оказываются слишком большими для определения характеристик. В
таких случаях проба должна быть поделена для получения испытательной пробы подходящего
размера. Существуют несколько методов деления проб. Их применимость зависит от характеристик
потока и однородности первичной пробы, из которой желательно получить репрезентативную пробу.
Иногда такие методы используются в сочетании.
8.2 Роторный рифлуар
Роторные рифлуары (вращающиеся пробоотборники) являются лучшим выбором для свободно
текучего материала на основе твердых частиц части пробы. Другие материалы могут быть сделаны
свободно текучими путем использования дополнительных веществ в известных количествах. Липкие и
сильно агломирированные порошки исключаются. Имеются роторные рифлуары разных размеров; с их
помощью можно получать пробы массой от 0,5 г до 300 г.
Роторный рифлуар состоит из загрузочной воронки, вибрационного питателя и поворотного круга или
кольца делителя, где размещаются держатели проб.
Перед делением проб необходимо очистить пробоотборник. Конструкция воронки должна быть такой,
чтобы обеспечить установившийся несегрегированный однородный поток массы отбираемого
материала. Держатели образцов должны конструироваться так, чтобы материал не терялся за их
пределами или не оставался, захваченным внутри держателя, вибрационного питателя, кольца
делителя или других частей пробоотборника. Особое внимание должно быть уделено конструкции
рифлуара и его работе, чтобы материал не удерживался между держателями проб. Перед
помещением в загрузочную воронку материал должен тщательно перемешиваться. Затем
вибрационный питатель включается и остается в рабочем режиме до тех пор, пока вся проба не будет
поделена на части. Воронка и вибрационный питатель должны очищаться, в то время как рифлуар все
еще продолжает работать, чтобы материал не оставался в воронке или в вибрационном питателе.
8.3 Статический порционер
Статические рифлуары, настольные рифлуары или лотковые рифлуары позволяют получать большие
количества проб материалов, которые являются свободно текучими или могут быть сделаны
равномерно текучими. Обычно качество их деления хуже, чем качество деления, получаемое в
роторных рифлуарах. Статические порционеры обычно находят применение для крупнозернистых
материалов. Они не используются для материалов, которые легко выделяют пыль, а также для
хрупких материалов.
Материал должен быть тщательно перемешен в питательном контейнере и насыпан равномерно в
делитель для деления пробы на части. Любая из этих частей пробы должна выбираться случайно как
поделенная проба. Необходимо обратить особое внимание на то, чтобы предотвратить засорение
рифлуаров. Если засорение все же происходит, вся проба должна быть повторно перемешена и новая
пересыпка производится после очищения рифлуара.
Необходимо не допускать медленного насыпания пробы в рифлуар.
Размеры порционера должны соответствовать Таблице 1.
14 ISO 2007 – Все права сохраняются
Таблица 1 ― Размеры используемого статического рифлуара
Максимальный размер Ширина отверстия
частиц
мм
мм
от 20 до 16 50
от 16 до 10 30
от 10 до 5 20
от 5 до 2,5 10
ниже 2,5 6
Статический рифлуар должен использоваться в соответствии с одним из двух методов,
проиллюстрированных на Рисунке 4.
В методе 1 проба делится на две части. Одна из этих частей далее делится на две части и так далее
до тех пор, пока не будет получена проба требуемого размера для заключительного анализа. Степень
уменьшения размера пробы при делении в l приемов определяется по формуле: .
l
ISO 2007 – Все права сохраняются 15
a) Метод 1 b) Метод 2
Обозначение
1 проба, подлежащая делению на части
2 поделенная проба
Рисунок 1 — Схемы насыпания для рифлуара
В методе 2 проба делится на две части и обе части по отдельности делятся еще на две части. Две из
половинок, образованных путем деления, соединяются и получающаяся объединенная проба затем
снова делится в том же двухступенчатом режиме.
Степень размельчения определяется формулой .
l / 3
Метод 2 является предпочтительным методом.
8.4 Придание конической формы и деление на четыре части
8.4.1 Общие положения
Метод придания конической формы и деления на четыре части может успешно использоваться для
порошков с плохими характеристиками потока. Метод чувствителен к квалификации оператора, что
связано с необходимостью проведения ручных операций.
16 ISO 2007 – Все права сохраняются
8.4.2 Придание порошку конической формы и деление его на четыре части
Материал, которому была придана коническая форма и который был разделен на четыре части,
должно быть тщательно перемешан в смесительном контейнере. Далее этот материал осторожно
насыпается на жесткую чистую непористую поверхность. Эта операция должна выполняться за один
проход, а место насыпки (пространственное положение) не должно смещаться от центральной линии
конуса, который формируется при насыпании порошка.
Для деления пробы на четыре части используется нож с четырьмя перекрестными лезвиями. Высота
каждого лезвия должна превышать высоту конуса пробы, образованного при насыпании. Нож
осторожно вводится в верхнюю часть пробы. Перемещение лезвий должно следовать центральной
линии конуса пробы. Необходимо следить за тем, чтобы нож правильно входил в нижнюю часть конуса.
Произвольно выбранная четвертая часть пробы затем удаляется как проба без перемещения ножа. В
случае необходимости все частицы должны быть уделены с помощью небольшой щетки.
Данный метод не должен использоваться для порошков, склонных к сегрегации вследствие больших
различий в плотности или в размерах частиц, или для порошков, которые склонны к выделению пыли.
Метод не должен использоваться для опасных материалов.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Использование данного метода может приводить к большой случайной
ошибке и, кроме того, в значительной степени зависит от квалификации оператора. Он также
приводит к систематической ошибке. Метод должен быть валидирован перед его применением.
8.4.3 Придание пасте конической формы и деление её на четыре части
При использовании для паст метода придания им конической формы и деления их на четыре части
сформируйте материал в форме конуса. Для этого может быть использована коническая форма. В
противном случае процедура аналогична процедуре придания конической формы и деления на
четыре части сухих порошков.
Прямое деление на четыре части фильтровального осадка не должно проводиться.
8.5 Метод деления прибавок
Метод деления прибавок может использоваться не только для материалов с хорошими
характеристиками потока, но также для материалов с плохими характеристиками потока. В данном
случае качество деления проб тоже зависит от квалификации оператора.
Сначала материал должен быть тщательно перемешан без образования пыли. Затем материал
распределяется на плоской чистой поверхности и формуется в прямоугольный слой одинаковой
толщины, как установлено в Таблице 2. Отметьте прямоугольник на площадках одинакового размера,
число которых должно соответствовать числу прибавок. Возьмите пробу из каждой площадки, выбирая
место отбора пробы в пределах площадки произвольно. Перед отбором проб вставьте пластину,
рядом с которой проба будет взята, от верхней части слоя порошка до его нижней части. Далее
введите совок в слой пробы вплоть до нижней части слоя. Используйте совок с тупым концом с
боковы
...
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 14488
Первое издание
2007-12-15
Материалы на основе твердых
частиц. Отбор и деление проб для
определения характеристик частиц
Particulate materials – Sampling and sample splitting for the
determination of particulate properties
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
©
ISO 2007
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или вывести на экран, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на загрузку интегрированных шрифтов в компьютер, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe − торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2007
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO по адресу, указанному ниже, или членов ISO в стране регистрации пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii ISO 2007 – Все права сохраняются
Содержание Страница
Предисловие . iv
Введение . v
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Сокращения и обозначения . 3
5 Принципы отбора и деления проб . 4
5.1 Общие положения . 4
5.2 Фундаментальная ошибка . 5
5.3 Общая ошибка/число проб или добавок . 8
6 План выборочного контроля . 10
7 Общие процедуры . 11
7.1 Меры по обеспечению безопасности . 11
7.2 Первичный отбор проб . 11
7.3 Обработка проб . 12
7.4 Контейнеры проб . 13
7.5 Маркировка контейнеров проб . 13
8 Методы деления проб . 14
8.1 Общие положения . 14
8.2 Роторный рифлуар . 14
8.3 Статический порционер . 14
8.4 Придание конической формы и деление на четыре части . 16
8.5 Метод деления прибавок . 17
8.6 Ковшовая проба . 18
8.7 Отбор проб из пасты . 18
8.8 Отбор проб суспензии . 19
9 Валидация . 20
Приложение A (информативное) Вычисление дисперсий на разных этапах
последовательности отбора проб . 21
Приложение B (информативное) Оценка ошибок выборки и минимальной массы пробы . 25
Библиография . 32
ISO 2007 – Все права сохраняются iii
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной
электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, установленными в
Директивах ISO/IEC, Часть 2.
Основная задача технических комитетов состоит в подготовке международных стандартов. Проекты
международных стандартов, одобренные техническими комитетами, рассылаются комитетам-членам
на голосование. Их опубликование в качестве международных стандартов требует одобрения, по
меньшей мере, 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы этого документа могут быть объектом патентных прав.
ISO не должен нести ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех патентных прав.
ISO 14488 подготовлен Техническим Комитетом ISO/TC 24, Сита, просеивание и другие методы
определения размеров, Подкомитетом SC 4, Определение размеров методами, не использующими
просеивание.
iv © ISO 2007 – Все права сохраняются
Введение
Определение характеристик частиц, таких как размер, форма и площадь удельной поверхности,
требует очень тщательного отбора и деления проб. Распределения значений таких характеристик
связано с числом частиц, которое не может быть увеличено, как при отборе проб для проведения
химического анализа. Отклонения от статистических значений происходят из-за присутствия частиц,
имеющих разные размеры и форму для каждой компоненты в порошке, из которого отбирается масса
порошка.
ISO 2007 – Все права сохраняются v
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 14488:2007(R)
Материалы на основе твердых частиц. Отбор и деление
проб для определения характеристик частиц
1 Область применения
Настоящий международный стандарт устанавливает методы получения испытательной пробы из
определенного объема материала на основе твердых частиц (порошок, паста, суспензия или пыль),
которая может рассматриваться как репрезентативная проба этого объема с установленным
доверительным уровнем. В частности, это относится к измерению размеров частиц, распределения
частиц по размерам и площади поверхности частиц.
2 Нормативные ссылки
Следующие ссылочные нормативные документы являются обязательными при применении данного
документа. Для жестких ссылок применяется только цитированное издание документа. Для плавающих
ссылок необходимо использовать самое последнее издание нормативного ссылочного документа
(включая любые изменения).
ISO 3165, Отбор проб химических продуктов промышленного назначения. Безопасность при отборе
проб
ISO 6206, Химические продукты технического назначения. Отбор проб. Словарь
ISO 9276-2, Гранулометрический анализ. Представление результатов. Часть 2. Расчет средних
размеров/диаметров частиц и моментов исходя из гранулометрического состава
ISO 14887, Приготовление проб. Методики диспергирования порошков в жидкостях
3 Термины и определения
Для целей настоящего документа используются термины и определения, установленные в ISO 6206, а
также следующие термины и определения.
3.1
смещение
bias
систематическая разность истинного (или принятого) значения и измеренного значения
3.2
класс "критических размеров"
“critical” size class
особый класс размеров, ошибка выборки которой, выражаемой в её относительной массе, оказывает
значительное влияние на характеристики продукта
ISO 2007 – Все права сохраняются 1
3.3
ошибка
error
разность измеренного значения и истинного значения, которая может носить случайный или
систематический характер
3.4
суммарная проба
gross sample
первичная проба, состоящая из нескольких прибавок пробы
3.5
произвольно взятая проба
grab sample
проба, которая не была взята в четко установленных условиях
3.6
первичная проба
primary sample
проба (простая или составная), взятая из определенного продукта в объеме
3.7
репрезентативная проба
representative sample
проба, обладающая такими же характеристиками, как и определенная партия материала, и
представляющая материал в объеме в рамках доверительного предела
3.8
проба
sample
часть определенного продукта в объеме, взятая для определения характеристик
3.9
прибавка пробы
sample increment
простая проба, взятая из любого определенного набора положений в продукте в объеме или в любой
из установленных моментов времени из производственной/транспортировочной линии, смешанная с
другими прибавками для образования суммарной пробы
3.10
последовательность отбора проб
sampling sequence
последовательность шагов, включающая отбор проб, деление и соединение проб, приводящих к
получению испытательной пробы для определенного продукта в объеме
3.11
локальная проба
spot sample
проба, взятая в определенном положении или в определенное время изготовления продукта из партии
материала
3.12
испытательная проба
test sample
проба, полностью используемая для определения характеристик
2 ISO 2007 – Все права сохраняются
4 Сокращения и обозначения
Для целей настоящего документа используются следующие сокращения и обозначения.
CV коэффициент вариации, т. е. стандартное отклонение относительно соответствующего
среднего значения, выражаемый в долях или процентах
F стандартное значение F-распределения со степенями свободы φ и φ
φ ,φ 1 2
FE фундаментальная ошибка
MMD медианный диаметр массы
n общее число частиц в пробе или в прибавке пробы
n число частиц в установленном классе размеров
n число частиц в пробе или в прибавке пробы, необходимое для получения определенного
min
максимального отклонения ε с установленным доверительным уровнем
max
n требуемое число частиц в пробе, соответствующее установленной ошибке определения
MMD
MMD
n общее число частиц в логарифмическом нормальном распределении частиц по размерам,
r
необходимое для достижения максимального коэффициента вариации 3,16 % в x
N число измеренных проб
N
число проб, требуемых для получения определенного максимального отклонения ε , с
r
max
установленным доверительным уровнем между оцененным и истинным средним
значением исследуемой характеристики
Q (x ) интегральное распределение частиц по размерам, основанное на числе частиц
0 i
Q (x ) интегральное распределение частиц по размерам на основе объема или массы
3 i
r размерность (тип величины) распределения: r = 0: число; r = 1: длина; r = 2: площадь; r = 3:
объем или масса
SD стандартное отклонение
s оценка стандартного отклонения y, полученная из измерений
y
t t-коэффициент Стьюдента для статистической достоверности, который зависит от взятого
доверительного уровня и числа степеней свободы (N − 1) (взятых из статистических
таблиц)
Var вариация
x размер частиц
x размер частиц, соответствующий 5-ому процентилю
x размер частиц, соответствующий 95-ому процентилю
x размер частиц, соответствующий процентилю i
i
y значение исследуемой характеристики материала на основе твердых частиц, например,
удельный размер, форма, площадь поверхности
y среднее значение y
ISO 2007 – Все права сохраняются 3
z критическое z-значение, связанное с установленным доверительным уровнем в
c
соответствии со стандартным нормальным распределением (взятым из статистических
таблиц)
ε установленный максимальный уровень отклонения при установленном доверительном
max
уровне (полуширина установленного доверительного интервала)
γ гранулометрический коэффициент, связанный с шириной распределения частиц по
размерам, выражаемый как отношение x /x распределения частиц по заниженным
95 5
размерам; γ ≈ 0,25 для широкого распределения частиц по размерам с x /x > 4; γ ≈ 0,5
95 5
для 2 < x /x < 4; γ ≈ 0,75 для 1 < x /x < 2; и γ ≈ 1 для x /x ≈ 1
95 5 95 5 95 5
ρ плотность частиц в кг/м
σ стандартное отклонение; квадратный корень из дисперсии (теоретическое значение)
σ геометрическое стандартное отклонение логарифмического нормального распределения
g
частиц по размерам
σ фундаментальная ошибка (стандартное отклонение) массовой доли частиц, размер
P
которых меньше или равен x , т. е. Q (x )
i 3 i
5 Принципы отбора и деления проб
5.1 Общие положения
Материалы на основе твердых частиц состоят из отдельных частиц, каждая из которых обладает
собственными характеристиками, такими как размер, форма, площадь поверхности, плотность и/или
состав. Иногда материал хорошо перемешивается и характеристики показывают только случайные
изменения относительно положения в объеме продукции и/или в зависимости от времени
изготовления. Однако, более часто происходят сегрегация материала, связанная с его свободным
перемещением, и/или изменения в производственном процессе. Это может привести к
систематическому расхождению средних характеристик материала в разных положениях и в разное
время. При репрезентативном отборе проб каждая из частиц в продукте в объеме должна
характеризоваться одинаковой вероятностью того, что она будет отобрана в соответствующих
пропорциях. В случае хорошо перемешенных материалов можно ограничиться одной пробой, взятой в
необходимом количестве. Для большинства материалов ожидается некоторая степень сегрегации. В
этом случае прибавки к пробе должны браться из разных положений или в разное время изготовления.
Эти прибавки анализируются либо по отдельности, либо вместе в одной первичной пробе. В
большинстве случаев не существует рецепта для репрезентативного отбора проб. Качество
процедуры отбора проб может быть оценено только на основе результатов измерений. Часто
первичная проба, собранная таким способом, оказывается слишком большой для определения
требуемых характеристик. Тогда необходимо проводить деление пробы до тех пор, пока не будет
получено соответствующее количество этой пробы, необходимое для испытания.
Общая ошибка выборки и деления пробы состоит из двух частей: фундаментальной ошибки и ошибки,
обусловленной сегрегацией.
Фундаментальная ошибка связана с дискретной природой частиц, обусловленной их разными
характеристиками. Фундаментальная ошибка является статистической ошибкой, связанной со
случайными изменениями характеристик в зависимости от положения. Она представляет нижнее
предельное значение общей ошибки выборки. Эта ошибка зависит от количества (числа частиц,
массы) взятой пробы.
Ошибка, связанная с сегрегацией, зависит от степени сегрегации или от степени "расслоения" частиц в
соответствии с их размерами, формой и плотностью. Это явление невозможно предсказать, а можно
только оценить путем измерений проб, взятых из разных положений в объеме и в разное время
изготовления. Такие измерения позволяют получить оценку ошибки, связанной с сегрегацией (см. 5.3).
4 ISO 2007 – Все права сохраняются
В случае сложного поведения материалов на основе твердых частиц необходимо, чтобы полная
процедура отбора и деления проб описывалась в плане отбора проб (см. Раздел 6).
5.2 Фундаментальная ошибка
5.2.1 Распределения по числу частиц Q (x)
Для распределений по размеру на основе числа частиц фундаментальная ошибка [выражаемая как
вариация Var или как квадрат стандартного отклонения σ доли Q (x ) в любой точке x ] может быть
0 i i
[1], [6]
вычислена с использованием биномиальных распределений :
Var[Q (x )] = σ = Q (x )[1 − Q (x )]/n (1)
0 i Q0,i 0 i 0 i
Если число частиц, размеры которых соответствуют классу размеров или превышают определенный
размер, мало по сравнению с общим числом частиц, учитываемом в измерениях, тогда статистика
Пуассона может быть использована для оценивания вариации или стандартного отклонения:
Var(n ) = σ(n ) = n (2)
0 0 0
Например, для числа частиц, размеры которых превышают размер x , имеем:
n = [1 − Q (x )]n (3)
0 0 90
и, поскольку Q (x ) = 0,9 или почти 1, Уравнения (1) и (3) приводят приблизительно к одинаковым
0 90
результатам.
Если фундаментальная ошибка является единственной ошибкой, то минимальное число частиц n ,
min
требуемое для получения установленного максимального отклонения ε с установленной
max
достоверностью, может быть определено по формулам:
ε = zσ = z Qx()[1−Q()x ]/n (4)
max c Q0,i c00iimin
или
2 2
n = {Q (x )[1 − Q (x )]}z /ε (5)
min 0 i 0 i c max
где значение z является критическим z-значением, связанным с установленным доверительным
c
уровнем в соответствии со стандартным нормальным распределением, и может быть получено из
статистических таблиц.
Стандартное отклонение размера частиц x может быть вычислено по σ путем умножения обратного
i Q0,i
значения угла наклона интегрального распределения частиц по размерам в точке x :
i
σ = σ dx /dQ (x ) (6)
xi Q0,i i 0 i
Коэффициент вариации размера частиц x может быть вычислен по стандартному отклонению путем
i
умножения на 100 и деления на x :
i
CV = 100σ /x (7)
xi xi i
5.2.2 Распределения на основе объема или массы Q (x)
Для распределений частиц по размерам на основе объема или массы общая фундаментальная
ошибка является непростой. Один из способов определения указанной ошибки состоит в
использовании программы составления электронных таблиц (например, программы Excel) для
ISO 2007 – Все права сохраняются 5
преобразования измеренного распределения частиц по размерам на основе объема типичных проб в
соответствующее распределение по числу частиц. Для этого должны использоваться принципы
преобразования и уравнения, представленные в ISO 9276-2.
Эта оценка минимального количества пробы с учетом установленной фундаментальной
минимальной ошибки должна всегда быть первым шагом процедуры отбора проб.
Как пример результатов таких вычислений, ниже представлены Рисунок 1 и Рисунок 2 для 1 %-ого
коэффициента вариации размера частиц x для разных характеристических размеров как
логарифмические нормальные распределения частиц по размерам. Вычисления проводились для
распределений относительно среднего размера частиц, равного 30 мкм, при этом плотность
материала равнялась 1 000 кг/м . Подробное описание вычислений дается в Приложении B.
Рисунок 1 показывает, что для постоянного процентиля масса пробы, необходимая для достижения
коэффициента вариации 1 %, увеличивается при увеличении ширины распределения частиц по
размерам. Это увеличение составляет от приблизительно 10 мг до 1 кг, в то время как отношение
значений ширины распределения (x /x ) возрастает от 2 до 100. Требуемая масса пробы также
90,3 10,3
увеличивается, если фундаментальная ошибка сохраняется для процентилей даже ближе к
максимальному предельному значению распределения (x , x , x и x ). В случае
90,3 95,3 98,3 99,3
распределения по массе следует отметить, что в 10 раз большее значение среднего размера частиц
соответствует в 1000 раз большему значению массы пробы и наоборот. Также отметим, что приемка
10 раз большего значения коэффициента вариации в фундаментальной ошибке соответствует в 100
раз меньшему значению массы пробы.
Рисунок 2 показывает, что при больших значениях отношения значений ширины распределения для
обеспечения ошибки ниже её целевого значения, соответствующего 1 %-ому коэффициенту вариации,
должно быть подсчитано большее число частиц. В случае очень узкого распределения частиц по
размерам подсчет нескольких сотен частиц – это все, что требуется. Однако в случае очень широких
распределений необходимо оценить и подсчитать более 10 000 000 частиц.
6 ISO 2007 – Все права сохраняются
Обозначение
Y минимальная масса пробы (г)
Рисунок 1 – Минимальная масса пробы для фундаментальной ошибки (FE), равной 1 %
ISO 2007 – Все права сохраняются 7
Обозначение
Y отношение общего числа частиц к числу частиц, размеры которых превышают установленный размер
Рисунок 2 – Отношение полного и парциального числа частиц
5.3 Общая ошибка/число проб или добавок
Следует ожидать, что в продукте в объеме будет происходить до некоторой степени сегрегация.
Общая ошибка выборки должна быть оценена путем измерений рассматриваемых характеристик. Эти
пробы должны иметь приблизительно одинаковый размер и браться в разных положениях в объеме
или отбираться в разные моменты времени в течение производственного процесса. Минимальный
размер пробы должен вычисляться, как указано в 5.2 и Приложении В. Исходя из результатов
множества измерений значение характеристики y как среднее значение y , так и его стандартное
отклонение s могут быть рассчитаны по следующим формулам:
y
yy= (8)
∑ i
n
и
yy−
()
∑ i
i
s = (9)
y
N−1
где N число измеренных проб.
Сначала эта общая ошибка может быть сравнена с фундаментальной ошибкой, вычисленной выше, и
степенью оцененной сегрегации. Во-вторых, она может быть преобразована в доверительный
8 ISO 2007 – Все права сохраняются
интервал, указывающий максимальный уровень отклонения ε при заданном уровне достоверности,
max
используя
ε = ts / N (10)
max y
где t − t-коэффициент Стьюдента для статистической значимости, который может быть взят из
статистических таблиц. Это t-значение зависит от доверительного уровня и числа степеней свободы
(N − 1).
Уравнение (10) может быть перегруппировано для вычисления числа проб (или числа прибавок проб)
N , необходимого для того, чтобы отклонение ε соответствовало установленному доверительному
r max
уровню между оцененным и истинным средним значением y:
N = (ts /ε ) (11)
r y max
Если измеренные значения y характеристики подчиняются нормальному гауссовому распределению,
которое обычно является истинным, тогда доверительный интервал дисперсии результатов этих
измерений может быть определен из распределения хи - квадрат, которое не является симметричным.
Это иллюстрируется на Рисунке 3, на котором показаны доверительные границы с доверительной
вероятностью 95 % для отношения истинного стандартного отклонения и вычисленного стандартного
отклонения как функции числа степеней свободы.
Обозначение
X число степеней свободы
Y отношение истинного стандартного отклонения и вычисленного стандартного отклонения
1 верхнее предельное значение
2 нижнее предельное значение
Рисунок 3 – Доверительные границы с доверительной вероятностью 95 % для доверительного
интервала стандартного отклонения
ISO 2007 – Все права сохраняются 9
На Рисунке 3 показана стабилизация рассматриваемого доверительного интервала, когда обычно для
получения наилучшей оценки точности учитываются более 30 проб.
При измерении размеров частиц и площади поверхности оценивание стандартного отклонения
средней измеренной характеристики проводится только вначале, начиная с установленного продукта в
объеме или производственного процесса, или в процессе валидации. Если продукты проверяются на
регулярной основе, минимальное число проб, необходимых для оценки качества продукта, может быть
взято как прибавки к пробам. Эти прибавки могут объединяться для образования суммарной пробы,
если они имеют одинаковую массу. Такая суммарная проба может оказаться слишком большой и
поэтому должна быть разделена для получения требуемого количества испытательной пробы. При
разделении (деление проб) могут использоваться те же уравнения, которые ранее использовались в
настоящем разделе.
6 План выборочного контроля
План выборочного контроля должен устанавливаться и документально оформляться. Если
используется стандарт качества, входящий в серию стандартов ISO 9000, план выборочного контроля
должен быть частью документации по стандарту качества (см. Ссылку [11]).
План выборочного контроля должен состоять из общей части и технической части.
Рекомендуется, но не обязательно, разработать план выборочного контроля для всей
последовательности отбора проб, начиная с первичного отбора проб и кончая заключительной
испытательной порции (заключительными испытательными порциями).
В общей части плана, как минимум, должны рассматриваться следующие аспекты:
Описание материала.
Вся известная соответствующая информация по измеряемому порошку (например, дисперсия,
гигроскопичность, реактивность, когезия и т. д.).
Все известные опасности, связанные с порошком (например, токсичность, воспламеняемость).
Описание задачи.
Использование оцененной информации по порошку (например, контракт на продажу, внутреннее
измерение качества).
Случайные переменные, оцененные в точных терминах (например, средняя процентная доля
материалов в производственной партии размером меньше 10 мкм).
Дисперсия (коэффициент вариации) и связанные доверительные границы должны быть
установлены на всех этапах деления проб. Также должна быть вычислена общая оценка
дисперсии при делении проб.
Техническая часть, как минимум, должна включать следующие аспекты:
Физический вид порошка в месте (местах) отбора проб.
Места отбора проб на всех этапах отбора и деления проб, включая требования, предъявляемые к
этим местам.
Метод первичного отбора проб (если используется) (случайный, систематический, слоистый,
последовательный.
Режим взятия прибавок (непрерывный, дискретный.
10 ISO 2007 – Все права сохраняются
Тип прибавок (время отбора, масса, число).
Размер прибавок (число частиц или масса) на этапах отбора и деления проб.
Число прибавок, взятых при первичном отборе проб, и последующие этапы деления проб.
Число прибавок, выбранных для дополнительного деления пробы на каждом этапе.
Объединение прибавок (если используется).
Установленные коэффициенты измельчения для всех этапов деления проб и общий коэффициент
измельчения для испытательной пробы.
Метод (методы) деления проб (один или несколько этапов).
Подробное описание всех других используемых процедур обработки проб (например, смешение,
обработка ультразвуком, диспергирующие добавки и т. д.).
Метод проведения заключительного анализа.
Число повторных измерений для каждой испытательной пробы.
Вся аппаратура, требуемая на этапах отбора и деления проб.
Методы очистки для всей аппаратуры и всех контейнеров проб.
Квалификации персонала на каждом шаге последовательности отбора проб.
Маркировка проб.
Способ (способы) и место (места хранения проб).
Вся аппаратура и все методы должны быть валидированы, и такие документы должны быть частью
плана выборочного контроля. Должны применяться требования, установленные в Разделе 7.
7 Общие процедуры
7.1 Меры по обеспечению безопасности
При отборе проб и обработке опасных материалов должны быть приняты меры по обеспечению
безопасности. Соответствующие требования законов должны выполняться и в плане выборочного
контроля должны даваться ссылки на токсилогические данные, меры по обеспечению безопасности
оператора, а также восстановительные меры в случае аварийных ситуаций. Должны учитываться меры,
описанные в ISO 3165.
7.2 Первичный отбор проб
Репрезентативный отбор проб из продукта в объеме на основе твердых частиц требует, чтобы все
части характеризовались одинаковой вероятностью быть взятыми в пробу в соответствующих
установленных пропорциях. Прибавки пробы приблизительно одинакового размера по возможности
должны отбираться во многих местах продукта в объеме и объединяться в одну суммарную пробу. Эти
места должны тщательно выбираться и описываться в плане выборочного контроля. Для сведения к
минимуму ошибок вследствие сегрегации, такой отбор проб должен происходить в месте, где
сегрегация минимальна. Предпочтительным методом является отбор проб из движущегося потока.
Некоторые общие правила по разработке аппаратуры для отбора проб являются следующими:
ISO 2007 – Все права сохраняются 11
Предпочтительным устройством является устройство, собирающее пробы во всем потоке твердых
частиц в течение части времени, а не непрерывно в установленной части потока.
Частота отбора проб должна отличаться от частоты любых основных отклонений технологического
процесса или циклов загрузки. Если частота таких отклонений неизвестна, необходимо провести
дополнительные исследования (см. например, Ссылки [2] и [8]).
Устройство для отбора проб и контейнер проб не должны иметь ограничений в том смысле, что
даже крупные частицы должны легко приниматься. Поэтому диаметр пробоотборных трубок и
расстояние между закруглениями резцов, как минимум, должны в три раза превышать размер
самой крупной частицы и равняться не менее 10 мм. Однако, для жидких дисперсных систем,
состоящих из мелких частиц, минимальный размер, равный 2 мм, является приемлемым.
Контейнер проб должен иметь объем, достаточный для приема всей пробы.
Пробоотборники должны иметь тонкие стенки или острые кромки, что способствует хорошему
контролю приемки частиц на основе их центра тяжести.
Скорость потока в пробоотборнике или в пробоотборной трубке должна быть достаточно низкой с
тем, чтобы избежать потери крупных частиц в результате столкновений с боковыми стенками
пробоотборника или трубки и мелких частиц, уносимых восходящим воздушным потоком. Как
эмпирическое правило, скорость потока в пробоотборнике должна составлять менее 40 м/с.
Локальные пробоотборные трубки в трубопроводах должны быть изоаксиальны к трубе.
Локальный отбор проб в трубопроводах по возможности должен выполняться изокинетически при
приблизительно постоянной линейной скорости потока. Поток в трубопроводе должен быть либо
невозмущенным, либо тщательно перемешанным. Не должны использоваться промежуточные
режимы потока
Предупреждение — Ручной отбор проб из массы расслоившегося материала всегда приводит к
большой ошибке выборки.
7.3 Обработка проб
Прибавки проб должны полностью использоваться на всех этапах деления, приготовления и
измерения проб. Ни один из материалов не может быть добавлен из взят из прибавки. Запрещается
использовать неполные или загрязненные прибавки.
Во всех процедурах и на всех этапах проба должна быть защищена от любого загрязнения
посторонними частицами.
Образцы не должны транспортироваться или обрабатываться ненадлежащим образом. Однако, если
транспортировка все же требуется, метод её осуществления должен быть согласован между
заинтересованными сторонами. Транспортировка и обработка должны валидироваться, гарантируя,
что в процессе выполнения этих операций рассматриваемые характеристики частиц не изменяются.
Любые процедуры обработки проб, например, гомогенизация путем перемешивания, термическая
сушка или диспергирование путем воздействия ультразвуком, а также другие методы, должны
валидироваться, гарантируя, что в процессе выполнения этих процедур рассматриваемые
характеристики частиц не изменяются.
Должны быть установлены соответствующие и валидированные условия термической сушки (источник
тепла, температура, атмосфера, вентиляция и т. д.). По завершении термической сушки материал
должен быть охлажден в десикаторе. Если материал является гигроскопическим, то он также должен
храниться в десикаторе.
Должны быть установлены соответствующие и валидированные условия диспергирования.
12 ISO 2007 – Все права сохраняются
Пробы должны храниться так, чтобы рассматриваемые характеристики не изменялись. Пробы должны
быть защищены от прямого воздействия дневного света и не должны подвергаться большим
колебаниям температуры. Продолжительное хранение проб должно быть валидировано.
Аппаратура, необходимая в процессе отбора проб, должна быть тщательно очищена.
7.4 Контейнеры проб
Контейнеры, используемые для хранения проб, должны быть способны удерживать всё количество
пробы. Такой контейнер должен быть чистым и достаточно надежным. Контейнер проб должен быть
оснащен крышкой для его надежного закрытия или иметь такую конструкцию, которая могла бы быть
плотно закрыта другим способом.
7.5 Маркировка контейнеров проб
Контейнеры должны маркироваться, если проба, разделенная на части, не используется сразу же.
Маркировки контейнера должны содержать информацию по следующим позициям:
идентификация пробы:
номер,
в случае параллельных проб, общий номер проб и порядковый номер конкретной пробы;
идентификация уровня отбора проб;
название продукта;
идентификация номера партии и название производителя;
дата приготовления пробы;
фамилия лица, осуществлявшего приготовление и приемку проб;
другая необходимая информация (ели она используется):
идентификация жидкости - носителя,
используемые диспергаторы и стабилизаторы,
другие обработки, которым была подвергнута проба,
специальные характеристики материала, например, гигроскопичность, склонность к
сегрегации,
информация по безопасности,
идентификация используемого плана выборочного контроля.
Альтернативная стратегия состоит в маркировке контейнеров проб с указанием идентифицирующего
номера пробы, который может относиться к вышеприведенной информации, записанной в
лабораторном журнале и касающейся приготовления проб, или в компьютерном файле. Компьютерный
файл должен иметь копию.
В случае дополнительного деления сохраняемой пробы исходная идентификация пробы должна быть
написана на контейнерах, содержащих недавно разделенные пробы.
ISO 2007 – Все права сохраняются 13
Маркировки на контейнерах проб должны быть нанесены так, чтобы они не становились нечеткими в
течение времени их хранения.
8 Методы деления проб
8.1 Общие положения
Часто размеры первичных проб оказываются слишком большими для определения характеристик. В
таких случаях проба должна быть поделена для получения испытательной пробы подходящего
размера. Существуют несколько методов деления проб. Их применимость зависит от характеристик
потока и однородности первичной пробы, из которой желательно получить репрезентативную пробу.
Иногда такие методы используются в сочетании.
8.2 Роторный рифлуар
Роторные рифлуары (вращающиеся пробоотборники) являются лучшим выбором для свободно
текучего материала на основе твердых частиц части пробы. Другие материалы могут быть сделаны
свободно текучими путем использования дополнительных веществ в известных количествах. Липкие и
сильно агломирированные порошки исключаются. Имеются роторные рифлуары разных размеров; с их
помощью можно получать пробы массой от 0,5 г до 300 г.
Роторный рифлуар состоит из загрузочной воронки, вибрационного питателя и поворотного круга или
кольца делителя, где размещаются держатели проб.
Перед делением проб необходимо очистить пробоотборник. Конструкция воронки должна быть такой,
чтобы обеспечить установившийся несегрегированный однородный поток массы отбираемого
материала. Держатели образцов должны конструироваться так, чтобы материал не терялся за их
пределами или не оставался, захваченным внутри держателя, вибрационного питателя, кольца
делителя или других частей пробоотборника. Особое внимание должно быть уделено конструкции
рифлуара и его работе, чтобы материал не удерживался между держателями проб. Перед
помещением в загрузочную воронку материал должен тщательно перемешиваться. Затем
вибрационный питатель включается и остается в рабочем режиме до тех пор, пока вся проба не будет
поделена на части. Воронка и вибрационный питатель должны очищаться, в то время как рифлуар все
еще продолжает работать, чтобы материал не оставался в воронке или в вибрационном питателе.
8.3 Статический порционер
Статические рифлуары, настольные рифлуары или лотковые рифлуары позволяют получать большие
количества проб материалов, которые являются свободно текучими или могут быть сделаны
равномерно текучими. Обычно качество их деления хуже, чем качество деления, получаемое в
роторных рифлуарах. Статические порционеры обычно находят применение для крупнозернистых
материалов. Они не используются для материалов, которые легко выделяют пыль, а также для
хрупких материалов.
Материал должен быть тщательно перемешен в питательном контейнере и насыпан равномерно в
делитель для деления пробы на части. Любая из этих частей пробы должна выбираться случайно как
поделенная проба. Необходимо обратить особое внимание на то, чтобы предотвратить засорение
рифлуаров. Если засорение все же происходит, вся проба должна быть повторно перемешена и новая
пересыпка производится после очищения рифлуара.
Необходимо не допускать медленного насыпания пробы в рифлуар.
Размеры порционера должны соответствовать Таблице 1.
14 ISO 2007 – Все права сохраняются
Таблица 1 ― Размеры используемого статического рифлуара
Максимальный размер Ширина отверстия
частиц
мм
мм
от 20 до 16 50
от 16 до 10 30
от 10 до 5 20
от 5 до 2,5 10
ниже 2,5 6
Статический рифлуар должен использоваться в соответствии с одним из двух методов,
проиллюстрированных на Рисунке 4.
В методе 1 проба делится на две части. Одна из этих частей далее делится на две части и так далее
до тех пор, пока не будет получена проба требуемого размера для заключительного анализа. Степень
уменьшения размера пробы при делении в l приемов определяется по формуле: .
l
ISO 2007 – Все права сохраняются 15
a) Метод 1 b) Метод 2
Обозначение
1 проба, подлежащая делению на части
2 поделенная проба
Рисунок 1 — Схемы насыпания для рифлуара
В методе 2 проба делится на две части и обе части по отдельности делятся еще на две части. Две из
половинок, образованных путем деления, соединяются и получающаяся объединенная проба затем
снова делится в том же двухступенчатом режиме.
Степень размельчения определяется формулой .
l / 3
Метод 2 является предпочтительным методом.
8.4 Придание конической формы и деление на четыре части
8.4.1 Общие положения
Метод придания конической формы и деления на четыре части может успешно использоваться для
порошков с плохими характеристиками потока. Метод чувствителен к квалификации оператора, что
связано с необходимостью проведения ручных операций.
16 ISO 2007 – Все права сохраняются
8.4.2 Придание порошку конической формы и деление его на четыре части
Материал, которому была придана коническая форма и который был разделен на четыре части,
должно быть тщательно перемешан в смесительном контейнере. Далее этот материал осторожно
насыпается на жесткую чистую непористую поверхность. Эта операция должна выполняться за один
проход, а место насыпки (пространственное положение) не должно смещаться от центральной линии
конуса, который формируется при насыпании порошка.
Для деления пробы на четыре части используется нож с четырьмя перекрестными лезвиями. Высота
каждого лезвия должна превышать высоту конуса пробы, образованного при насыпании. Нож
осторожно вводится в верхнюю часть пробы. Перемещение лезвий должно следовать центральной
линии конуса пробы. Необходимо следить за тем, чтобы нож правильно входил в нижнюю часть конуса.
Произвольно выбранная четвертая часть пробы затем удаляется как проба без перемещения ножа. В
случае необходимости все частицы должны быть уделены с помощью небольшой щетки.
Данный метод не должен использоваться для порошков, склонных к сегрегации вследствие больших
различий в плотности или в размерах частиц, или для порошков, которые склонны к выделению пыли.
Метод не должен использоваться для опасных материалов.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Использование данного метода может приводить к большой случайной
ошибке и, кроме того, в значительной степени зависит от квалификации оператора. Он также
приводит к систематической ошибке. Метод должен быть валидирован перед его применением.
8.4.3 Придание пасте конической формы и деление её на четыре части
При использовании для паст метода придания им конической формы и деления их на четыре части
сформируйте материал в форме конуса. Для этого может быть использована коническая форма. В
противном случае процедура аналогична процедуре придания конической формы и деления на
четыре части сухих порошков.
Прямое деление на четыре части фильтровального осадка не должно проводиться.
8.5 Метод деления прибавок
Метод деления прибавок может использоваться не только для материалов с хорошими
характеристиками потока, но также для материалов с плохими характеристиками потока. В данном
случае качество деления проб тоже зависит от квалификации оператора.
Сначала материал должен быть тщательно перемешан без образования пыли. Затем материал
распределяется на плоской чистой поверхности и формуется в прямоугольный слой одинаковой
толщины, как установлено в Таблице 2. Отметьте прямоугольник на площадках одинакового размера,
число которых должно соответствовать числу прибавок. Возьмите пробу из каждой площадки, выбирая
место отбора пробы в пределах площадки произвольно. Перед отбором проб вставьте пластину,
рядом с которой проба будет взята, от верхней части слоя порошка до его нижней части. Далее
введите совок в слой пробы вплоть до нижней части слоя. Используйте совок с тупым концом с
боковы
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...