DIN EN ISO 22007-4-2017 Plastics - Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity - Part 4 Laser flash method (ISO 22007-4 2017) German version EN ISO 22007-4 2017《塑.pdf

1、November 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 83.080.01!%d.“2651127www.din.deDIN EN ISO 22007-4Kunststoffe Bestimmung der Wrmelei

2、tfhigkeit und der Temperaturleitfhigkeit Teil 4: Laserblitzverfahren (ISO 22007-4:2017);Deutsche Fassung EN ISO 22007-4:2017Plastics Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity Part 4: Laser flash method (ISO 22007-4:2017);German version EN ISO 22007-4:2017Plastiques Dtermination d

3、e la conductivit thermique et de la diffusivit thermique Partie 4: Mthode flash laser (ISO 22007-4:2017);Version allemande EN ISO 22007-4:2017Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN ISO 22007-4:2012-04www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDDIN-Normenausschuss Kunsts

4、toffe (FNK)DIN EN ISO 22007-4:2017-11 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 22007-4:2017) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 61 Plastics“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 249 Kunststoffe“ erarbeitet, dessen Sekretariat von NBN (Belgien) gehalten wird. Das zustndige natio

5、nale Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 054-01-03 AA Physikalische, rheologische und analytische Prfungen“ im DIN-Normenausschuss Kunststoffe (FNK). Fr die in diesem Dokument zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 291 siehe DIN EN

6、 ISO 291 ISO 527-1 siehe DIN EN ISO 527-1 ISO 2818 siehe DIN EN ISO 2818 ISO 22007-1 siehe DIN EN ISO 22007-1 nderungen Gegenber DIN EN ISO 22007-4:2012-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) ISO-Vorwort hinzugefgt; b) normative Verweisungen und Literaturhinweise aktualisiert; c) Anhang C wurd

7、e hinzugefgt; d) Norm wurde den derzeit gltigen Gestaltungsregeln angepasst. Frhere Ausgaben DIN EN ISO 22007-4: 2012-04 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN EN ISO 291, Kunststoffe Normalklimate fr Konditionierung und Prfung DIN EN ISO 527-1, Kunststoffe Bestimmung der Zugeigensc

8、haften Teil 1: Allgemeine Grundstze DIN EN ISO 2818, Kunststoffe Herstellung von Probekrpern durch mechanische Bearbeitung DIN EN ISO 22007-1, Kunststoffe Bestimmung der Wrmeleitfhigkeit und der Temperaturleitfhigkeit Teil 1: Allgemeine Grundlagen EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN

9、 ISO 22007-4 August 2017 ICS 83.080.01 Ersatz fr EN ISO 22007-4:2012Deutsche Fassung Kunststoffe Bestimmung der Wrmeleitfhigkeit und der Temperaturleitfhigkeit Teil 4: Laserblitzverfahren (ISO 22007-4:2017) Plastics Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity Part 4: Laser flash me

10、thod (ISO 22007-4:2017) Plastiques Dtermination de la conductivit thermique et de la diffusivit thermique Partie 4: Mthode flash laser (ISO 22007-4:2017) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 17. Juni 2017 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in

11、der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC-Management-Zentrum oder bei jedem CEN-

12、Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteil

13、t worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, L

14、ettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, Serbien, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTE

15、E FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATION CEN-CENELEC Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2017 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. Ref. Nr. EN ISO 22007-4:2017 DEN IS

16、O 22007-4:2017 (D) 2 Inhalt Seite Europisches Vorwort 3 Vorwort 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Kurzbeschreibung . 6 5 Prfeinrichtung 6 5.1 Allgemeines . 6 5.2 Ofen oder Klimakammer 6 5.3 Blitzquelle 8 5.4 Transientendetektoren . 8 5.5 Vorrichtung zur Dickenmess

17、ung . 9 6 Probekrper 9 6.1 Probekrperform und -mae . 9 6.2 Herstellen und Konditionieren des Probekrpers . 9 6.3 Beschichtung des Probekrpers 9 7 Kalibrierung und Verifizierung 10 7.1 Kalibrierung der Prfeinrichtung . 10 7.2 Verifizierung der Prfeinrichtung 10 8 Durchfhrung 11 9 Datenanalyse . 12 10

18、 Messunsicherheit . 13 11 Prfbericht . 14 (informativ) Korrektur hinsichtlich der endlichen Pulsdauer 15 Anhang A(informativ) Alternative Verfahren zur Berechnung der Temperaturleitfhigkeit . 16 Anhang B(normativ) Proben- und Probekrpervorbereitung fr spritzgiebare Thermoplaste Anhang Cund Duroplast

19、e . 17 C.1 Allgemeines . 17 C.2 Probenform und Abmessung . 17 C.3 Probenherstellung 18 C.4 Probenprfung . 18 C.5 Probenanisotropie 18 C.6 Lage und Vorbereitung des Probekrpers . 18 C.6.1 Allgemeines . 18 C.6.2 Messrichtung durch die Ebene (z-Richtung) . 20 C.6.3 Messrichtung in der Ebene (x-, y-Rich

20、tung) . 20 C.7 Prfbericht . 20 Literaturhinweise . 21 DIN EN ISO 22007-4:2017-11 EN ISO 22007-4:2017 (D) 3 Europisches Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 22007-4:2017) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 61 Plastics“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 249 Kunststoffe“ erarbeitet, des

21、sen Sekretariat von NBN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Februar 2018, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Februar 2018 zurckgezogen werden. Es w

22、ird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Dieses Dokument ersetzt EN ISO 22007-4:2012. Entsprechend der CEN-CENELEC-Geschftsordnung sind die

23、nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, die ehemalige jugoslawische Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malt

24、a, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Serbien, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Trkei, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 22007-4:2017 wurde von CEN als EN ISO 22007-4:2017 ohne irgendeine Abnde

25、rung genehmigt. DIN EN ISO 22007-4:2017-11 EN ISO 22007-4:2017 (D) 4 Vorwort ISO (die Internationale Organisation fr Normung) ist eine weltweite Vereinigung von Nationalen Normungsorganisationen (ISO-Mitgliedsorganisationen). Die Erstellung von Internationalen Normen wird normalerweise von ISO Techn

26、ischen Komitees durchgefhrt. Jede Mitgliedsorganisation, die Interesse an einem Thema hat, fr welches ein Technisches Komitee gegrndet wurde, hat das Recht, in diesem Komitee vertreten zu sein. Internationale Organisationen, staatlich und nicht-staatlich, in Liaison mit ISO, nehmen ebenfalls an der

27、Arbeit teil. ISO arbeitet eng mit der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) bei allen elektrotechnischen Themen zusammen. Die Verfahren, die bei der Entwicklung dieses Dokuments angewendet wurden und die fr die weitere Pflege vorgesehen sind, werden in den ISO/IEC-Direktiven, Teil 1 be

28、schrieben. Im Besonderen sollten die fr die verschiedenen ISO-Dokumentenarten notwendigen Annahmekriterien beachtet werden. Dieses Dokument wurde in bereinstimmung mit den Gestaltungsregeln der ISO/IEC-Direktiven, Teil 2 erarbeitet (siehe www.iso.org/directives). Es wird auf die Mglichkeit hingewies

29、en, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. ISO ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Details zu allen whrend der Entwicklung des Dokuments identifizierten Patentrechten finden sich in der Einleitung und/oder in der I

30、SO-Liste der empfangenen Patenterklrungen (siehe www.iso.org/patents). Jeder in diesem Dokument verwendete Handelsname wird als Information zum Nutzen der Anwender angegeben und stellt keine Anerkennung dar. Eine Erluterung zum freiwilligen Charakter von Normen, der Bedeutung ISO-spezifischer Begrif

31、fe und Ausdrcke in Bezug auf Konformittsbewertungen, sowie Informationen darber, wie ISO die Grundstze der Welthandelsorganisation (WTO) hinsichtlich technischer Handelshemmnisse (TBT) bercksichtigt, enthlt der folgende Link: www.iso.org/iso/foreword.html. Dieses Dokument wurde vom Technischen Komit

32、ee ist ISO/TC 61, Plastics, Unterkomitee SC 5, Physical-chemical properties, erarbeitet. Diese zweite Ausgabe ersetzt die erste Ausgabe (ISO 22007-4:2008), deren Anhang C technisch berarbeitet wurde. Eine Auflistung aller Teile der Normenreihe ISO 22007 kann auf der ISO-Internetseite abgerufen werde

33、n. DIN EN ISO 22007-4:2017-11 EN ISO 22007-4:2017 (D) 5 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung der Temperaturleitfhigkeit dnner fester Kunststoffscheiben in der Dickenrichtung mit dem Laserblitzverfahren fest. Dieses Verfahren beruht auf der Messung des Temperaturansti

34、egs an der Rckseite des Probekrpers in Form einer dnnen Scheibe, der durch einen kurzen Energiepuls an der Vorderseite bewirkt wird. Das Verfahren kann auf homogene Kunststoffe im festen Zustand und Verbundstoffe angewendet werden, die eine isotrope oder orthotrope Struktur aufweisen. Allgemein deck

35、t es Werkstoffe ab, die eine Temperaturleitfhigkeit im Bereich von 1 107m2 s1m1 0,27: F(m1) = 0,085 48 0,314 (0,548 6 m1) + 0,500 (0,548 6 m1)2,63(5) Fr m1 0,44: F(m1) = 0,081 9 + 0,305m1(6) ANMERKUNG 2 Werte von m1, die kleiner als 0,27 sind, haben keinerlei physikalische Bedeutung. Dieses Berechnu

36、ngsverfahren kann angewendet werden, wenn die folgenden Bedingungen erfllt sind: die Laserpulsdauer ist kurz im Vergleich zu der Zeitkenngre der Temperaturleitfhigkeit (d. h. Pulsbreite 1 % von t1/2) oder, falls dieses Kriterium nicht erfllt ist, wird die Zeitskala nach Anhang A korrigiert; die Vord

37、erseite des Probekrpers wird durch den Laserpuls gleichmig erwrmt; der Probekrper ist homogen; der Probekrper ist bei der angewendeten Wellenlnge fr die Laserstrahlung undurchlssig. ANMERKUNG 3 Da ein IR-Detektor zur Messung des transienten Temperaturanstiegs an der Rckseite des Probekrpers verwende

38、t wird, kann eine mgliche Auswirkung eines ungleichmigen Pulses auf die berechnete Temperaturleitfhigkeit blicherweise als vernachlssigbar angenommen werden. Bei Bedarf knnte der Laserstrahl jedoch mithilfe einer Optik zur Homogenisierung von Laserstrahlen gleichmiger gemacht werden. ANMERKUNG 4 Die

39、 Annahme einer Undurchlssigkeit des Probekrpers wird durch ein Auftragen einer geeigneten Beschichtung auf die beiden Seiten des Probekrpers stillschweigend erfllt. 10 Messunsicherheit Die relative erweiterte Unsicherheit (Vertrauensbereich von 95 %) der Bestimmung der Temperaturleitfhigkeit mit dem

40、 Laserblitzverfahren unter Anwendung des Verfahrens partieller Zeitmomente liegt im Temperaturbereich zwischen der Umgebungstemperatur und 400 C (in Abhngigkeit vom Werkstoff und der Temperatur) geschtzt zwischen 3 % bis 5 % 6. Diese wurde nach ISO/IEC Guide 98-3 berechnet. Anhand der Ergebnisse von

41、 fnf aufeinander folgenden Messungen, die unter den gleichen Bedingungen durchgefhrt wurden, wurde eine Wiederholprzision des Verfahrens von besser als 1 % ermittelt. DIN EN ISO 22007-4:2017-11 EN ISO 22007-4:2017 (D) 14 11 Prfbericht Der Prfbericht muss folgende Angaben enthalten: a) eine Verweisun

42、g auf dieses Dokument, d. h. ISO 22007-4; b) das Prfdatum; c) smtliche Einzelheiten, die fr eine vollstndige Identifizierung der geprften Probe erforderlich sind (Art, Chargennummer usw.), einschlielich ihrer thermischen Vorgeschichte; d) die Form und die Mae (Durchmesser und Dicken bei Raumtemperat

43、ur und bei jeder Prftemperatur unter Angabe des Verfahrens zur Berechnung der Dicken bei den Prftemperaturen) der Probekrper sowie die Anzahl der geprften Probekrper; e) Einzelheiten zur Proben- und Probekrperherstellung; f) ob eine Beschichtung angewendet wurde, und, falls ja, Beschichtungswerkstof

44、f und -verfahren sowie die Beschichtungsdicke; g) die Wellenlnge und Dauer des Laserpulses; h) die Art des Detektors, der fr die Messung des transienten Temperaturanstiegs an der Rckseite des Probekrpers verwendet wurde; i) die Art des verwendeten Ofens und dessen Temperaturbereich (oder eine Angabe

45、, dass eine Klima-kammer verwendet wurde); j) die Messbedingungen, wie z. B. die Prftemperatur(en), in Grad Celsius, und die Atmosphre im Ofen oder der Klimakammer; k) das (die) Verfahren, das (die) fr die Berechnung der Temperaturleitfhigkeit und die Abschtzung von Korrekturen (z. B. hinsichtlich d

46、er Wrmeverluste und der endlichen Pulsdauer) angewendet wurde(n); l) der (die) erhaltene(n) Wert(e) der Temperaturleitfhigkeit, in Quadratmeter je Sekunde; m) jegliche zustzliche Angaben oder Einzelheiten zu Arbeitsablufen, die in diesem Dokument nicht festgelegt sind und die fr die Bewertung der Er

47、gebnisse von Bedeutung sein knnen. DIN EN ISO 22007-4:2017-11 EN ISO 22007-4:2017 (D) 15 Anhang A(informativ) Korrektur hinsichtlich der endlichen Pulsdauer Bei smtlichen Verfahren, die zur Berechnung der Temperaturleitfhigkeit angewendet werden, wird angenommen, dass der Laserpuls einer Dirac-Funkt

48、ion gleicht. Kann die Pulsdauer jedoch nicht vernachlssigt werden (siehe Abschnitt 9), sollte hinsichtlich des Effekts der endlichen Pulsdauer eine Korrektur vorgenommen werden. Fr die Berechnungsverfahren, die auf der Anwendung der Halbanstiegszeit t1/2basieren, besteht der erste Ansatz in der Bere

49、chnung der Temperaturleitfhigkeit unter Annahme eines Pulses in Form einer Dirac-Funktion und der Korrektur des erhaltenen Wertes. Mehrere Autoren (7, 8, 9) haben analytische Beziehungen fr die Abschtzung dieser Korrektur aufgestellt, indem sie die Pulsformen festgelegt haben. Ein allgemeineres Verfahren besteht in