ISO 11346:2023

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 11346.2
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Rubber, vulcanized or thermoplastic — Estimation of life-
time and maximum temperature of use
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Estimation de la durée de vie et de la température maximale
d'utilisation
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time and maximum temperature of use
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Selection of tests and ageing oven .2
6 Selection of threshold value . 3
7 Test pieces .3
7.1 General . 3
7.2 Number of test pieces. . 3
8 Exposure temperatures . 4
9 Exposure times . 4
10 Test procedure .4
11 Analysis of results . 6
11.1 Arrhenius procedure . 6
11.1.1 Relevant formulae and relations . 6
11.1.2 Preparation of test results and determination of reaction rates . 7
11.1.3 Calculation of life-time at a given temperature . 8
11.1.4 Calculation of life-time at a given time-temperature collective (optional). 9
11.2 WLF procedure. 9
11.3 Limitations . 11
12 Test report .12
Annex A (informative) Calculation of life-time at a given time-temperature collective .13
Annex B (informative) Application example for the Arrhenius procedure using a calculation
software for discontinuous measurements .15
Bibliography .21
iii
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 45, Rubber and rubber products,
Subcommittee SC 2, Testing and analysis.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 11346:2014), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Improvement of accuracy via the use of a calculation method.
— Introduction of coefficient of determination and definition of a minimum value, which leads to
significant improvement of regression curve accuracy and allows extrapolation to longer time
periods.
— Increased accuracy of test parameters.
— Corrected formula to calculate the activation energy.
— Introduced threshold value (compression set) for seals.
— Introduction of different time-temperature profiles, in place of reference to constant temperatures,
which are closer to real-world conditions .
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
Introduction
The rate of a chemical reaction normally increases with increasing temperature. By exposing test pieces
to a series of elevated temperatures, the relation between the rate of degradative mechanisms and
temperature can be deduced. Estimates can then be made by extrapolation, for a given temperature, of
the degree of degradation after a given time or the time required to reach a given degree of degradation.
The reaction rate-temperature relationship can often be represented by the Arrhenius equation.
The reaction rate at any given temperature is obtained from the change in the value of a selected
property with exposure time at that temperature. The reaction rate can be represented by the time
to a particular degree of degradation (threshold value) and can be the only practical measure if the
property-temperature relation is complex.
The Arrhenius approach is only suitable for chemical degradation reactions and might give incorrect
results for tests where physical (viscoelastic) changes cannot easily be separated from chemical
changes.
An alternative approach for rubbers is to use the Williams Landel Ferry (WLF) equation. This equation
performs a time-temperature transformation, and no assumptions are made as to the form of the
property-time relation at any temperature. Hence, in principle, it can be applied to any physical property,
including set and relaxation, or where the property/time relation is complex. Further explanation of the
[1]
use of the WLF equation can be found in literature .
v
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 11346.2:2022(E)
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Estimation of life-
time and maximum temperature of use
1 Scope
This document specifies the principles and procedures for estimating the thermal endurance of rubbers
from the results of exposure to elevated temperatures for long periods.
Two approaches are specified (see Introduction):
— one using the Arrhenius relation;
— the other using the WLF equation.
In this document, the estimation of thermal endurance is based solely on the change in selected
properties resulting from periods of exposure to elevated temperatures. The various properties of
rubbers change at different rates on thermal ageing, hence comparison between different rubbers can
only be made using the same properties.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 188, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
life-time
time at which the material under test has reached the specified threshold value (3.4) for the property
tested at the temperature of use or a time-temperature collective (resp. climate for outside application)
closest to reality.
3.1.1
life-time at a given temperature
life-time at a given service temperature (e.g. 25 °C)
time obtained by extrapolation of the line to that temperature
3.1.2
life-time at a given time-temperature-collective
life-time at a given temperature (3.1.1) respectively at reference temperature divided by the ageing
factor (3.2)
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
3.2
ageing factor
factor calculated using a time-temperature collective over one year that has been converted to a
reference temperature
3.3
maximum temperature of use
temperature at which the material under test has reached the specified threshold value for the property
tested after the specified time
3.4
threshold value
specific degree of degradation which is taken as the maximum acceptable for the property being tested
Note 1 to entry: The time to reach the threshold value can be used to represent the reaction rate (the inverse of
the reaction rate is proportional to the time to reach the threshold value).
4 Principle
The basic procedure to estimate the life-time and maximum temperature of use of rubbers consists of
two parts.
a) Testing (see Clauses 5 to 10). Briefly, this involves:
— at a chosen test temperature, the variation in the numerical value of a chosen property, e.g. a
mechanical or viscoelastic property, is determined as a function of time;
— testing is continued until the relevant threshold value of the property is exceeded, and further
measurements are carried out for at least two other temperatures.
b) Plotting of property-time curve and calculation using either the Arrhenius method (see 11.1 to
11.1.4) or WLF method (see 11.2).
— For the Arrhenius method, the measured reaction times are plotted logarithmically as a
function of the reciprocal temperature, and the straight line obtained is extrapolated back or
interpolated to a constant temperature of use.
— For the WLF procedure, the shift constants are calculated and used to transpose the property/
time relation to the temperature of use.
To improve comparability of the results every effort should be made to optimize the accuracy
criteria. For this purpose, a curve fitting method and the coefficient of determination should be
used when possible.
5 Selection of tests and ageing oven
The tests chosen should relate to properties which are likely to be of practical significance.
Test methods that are specified in International Standards shall be used when available.
For general evaluation, the hardness and tensile stress-strain properties are commonly used, while the
stress relaxation or compression set are recommended for sealing applications.
For aging of test pieces, one of the described oven types and the corresponding method, which comply
with the requirements of the ISO 188 shall be used. Once selected, the oven type and method shall not
be changed within the test series.
2
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
6 Selection of threshold value
The threshold value shall be chosen as the degree of degradation that is the maximum acceptable for
the property being tested during end use.
If threshold values are mentioned in the relevant product standard, it is recommended that they are
used.
NOTE If there is no threshold value specified, 50 % of the initial value of the property is commonly chosen.
For static sealing applications, a compression set of max. 70 % is often chosen.
The test shall be carried out for a period that is sufficiently long to reach the threshold value.
7 Test pieces
NOTE The term equation is used for the relationships referred to here as formula.
7.1 General
The dimensions and method of preparation of the test pieces shall be in accordance with the relevant test
method standard. To obtain comparable results, the use of identical test pieces across measurements is
recommended.
7.2 Number of test pieces.
It can be necessary to carry out trial runs to determine the exposure temperatures and the number
of test points required at each temperature. Furthermore, increasing the number of test pieces can be
necessary to improve accuracy.
The minimum number of test pieces depends on whether the test method is destructive or non-
destructive and can be determined according to the following formulae.
a) Destructive test method.
The minimum number of test pieces, n, required is given by Formula (1):
na=+bc a (1)
where
a is the number of test pieces required for a single test in accordance with the test method standard;
is the number of different ageing periods necessary to obtain the property-time relationship at
b
any one exposure temperature;
c is the number of exposure temperatures.
It is recommended that additional test pieces are aged at each temperature in case problems occur
after several weeks, months or years of ageing. Additionally, an extra exposure temperature can be
used to improve accuracy.
b) Non-destructive test method.
The minimum number of test pieces required can be given by Formula (2):
na= c (2)
where a and c are as defined for Formula (1).
3
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
When measuring the compression set, tension set and relaxation, the tests are preferably done on the
same test piece, at the different times, to reduce the number of test pieces needed. This also reduces
variations in the test results.
8 Exposure temperatures
Selection of the exposure temperatures requires prior knowledge of the approximate ageing
characteristics of the material under test. With no previous knowledge of the material, exploratory
tests shall be carried out. This information will assist in selecting the exposure temperatures best
suited for evaluation of the material.
Test pieces shall be aged at not fewer than three temperatures. Choose suitable temperatures for the
material tested with intervals between 10 °C to 30 °C (depending on the elastomer and temperature
range of use).
9 Exposure times
Increasing the exposure time significantly improves the accuracy of the result. Therefore, it is very
useful to adjust the exposure time adequately depending on the expected life-time.
For the lowest exposure temperature, it is suggested to use the exposure times as indicated in Table 1.
Table 1 — Exposure times vs. expected life-time for the lowest temperature
Expected life-time Exposure time
>2 years >1 month
>10 years >3 months
>25 years >6 months
>50 years >9 months
The following paragraphs are not valid if stress relaxation with continuous recording is used. For
discontinuous tests the properties chosen to measure the reaction rate shall be tested after each of
at least six different exposure times for each temperature, however, more exposure times will often
be needed when the shape of the property/time curve is to be established. For optimum accuracy, a
2
coefficient of determination of R ≥ 0,98 is a good indicator and should be targeted.
The exposure times shall be such as to enable adequate characterization of the property chosen to
measure the reaction rate. For thermo-oxidative ageing, a linear progression will be satisfactory
b
in many cases. For physical relaxation, a logarithmic (e.g. p = a ∙ ln (t) + b) or potential (e.g. p = a ∙ t )
progression would be more appropriate. In this case, the function with the higher coefficient of
2
determination (R ) shall be used.
10 Test procedure
Measure the selected properties using unaged sets of test pieces conditioned as required by the relevant
test method standards.
Place the required number of test pieces in each of the ovens maintained at the selected temperatures.
At the end of each exposure time, condition the test pieces to be examined as required by the relevant
test method standard and measure the selected properties.
Continue this procedure until the threshold values are reached for each temperature. For reasons of
time, it is advisable to start with the lowest test temperature. After each testing point, it should be
checked whether the prescribed minimum test time according to Table 1 is reached.
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
For each exposure temperature, plot the results for each property against time. Check if there are any
outliers. Outliers are easily identified by a property-time curve displaying both the tested values and
2
the smoothed curve. The use of the coefficient of determination (R ) is a good tool to find the outliers.
The following paragraph is not valid if stress relaxation with continuous recording is used. An example
of the property-time curve (for one temperature) to reach the threshold value with curve fitting is
illustrated in Figure 1.
Key
p value of property (deterioration in %)
t time (x 100 hours)
Figure 1 — Example of property-time curve with threshold value 70 %
NOTE For better understanding, an example is shown in Annex B.
When conducting tests with continuous recording of results, for example stress relaxation testing,
curve fitting is not needed. An example of such a graph is provided in Figure 2.
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
Key
F/F0 fraction of initial value
T temperature (°C)
t time (hours)
Figure 2 — Example of property-time curve with stress relaxation
11 Analysis of results
11.1 Arrhenius procedure
11.1.1 Relevant formulae and relations
The Arrhenius relation can be written in Formula (3):
E
11
 
a
lnKT()=ln =− ⋅+A (3)
 
t RT
 
where
−1
K(T) is the reaction rate (min );
t is the reaction time (min);
A is a constant;
E is the activation energy (J/mol);
a
R is the universal gas constant (8,314 J/mol K);
T is the reaction temperature (K).
The stage the reaction has reached is given by the relation in Formula (4):
Ft()=×KT() t (4)
x
where F (t) is a function describing the stage, x, the reaction has reached.
x
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
There will be different reaction rates, K(T), corresponding to different temperatures, T.
A convenient measure of the reaction rate is the time for the property to reach the threshold value, as
determined by interpolation (see 11.1.2).
The maximum temperature of use is estimated by extrapolation of the line to a specified reaction rate
or time to reach the threshold value. A time of 20 000 h is commonly used when establishing a general
maximum temperature of use.
The activation energy is obtained by multiplying the slope of the line with R, the gas constant.
11.1.2 Preparation of test results and determination of reaction rates
After carrying out the procedure described in Clause 10, the test results shall be processed as follows.
Plot the measured values of the property p (e.g. elongation at break, discontinuous stress relaxation or
compression set) over time for each exposure temperature and carry out the best fit.
When doing tests with continuous recording of results, for example stress relaxation testing, curve
fitting is not needed.
b
Applicable curve-fitting functions are: logarithmic (e.g. p = a ∙ ln (t) + b) or potential (e.g. p = a ∙ t )
where
p is the property selected;
a is the 1st regression parameter;
b is the 2nd regression parameter.
2
For each plot, only the function with the higher coefficient of determination (R ) shall be used. See
Figure 3 for an example for the property to reach the threshold value.
Key
p value of property (deterioration in %)
t time (x 100 hours)
Figure 3 — Change of properties against time at 3 temperatures
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
The evaluation may be used if the property-time curve at any given temperature achieves the
2
recommended coefficient of determination of R ≥ 0,98. In case of outliers, a decision shall be taken
on how to continue the procedure (e.g. repeat testing at this point or increasing the number of testing
points).
It is recommended to use a calculation software that can calculate a smoothed curve and display the
2
curve function and coefficient of determination R .
For these graphs, extrapolation of the data is not allowed.
The reaction rate (time to threshold value) for the property (in Figure 3 the horizontal arrow line at
70 %) can be determined via the reverse function of the displayed calculated function (in Figure 3 the
vertical arrow line) for each testing temperature.
The corresponding reverse function for:
((pb− ))/a
— the logarithmic type (pa=⋅ln tb+ ) is te= ;
()
b
b
— the potential type (pa=⋅t ) is tp= (/a) .
Although it is possible to determine the reaction time graphically, for reasons of much higher accuracy,
it is strongly recommended to use the calculation method as described above.
When using continuous recording of test values, e.g. continuous stress relaxation, the time-to-threshold
value is taken directly from the curve.
11.1.3 Calculation of life-time at a given temperature
Plot the logarithm of the reaction rate against the reciprocal of the absolute temperature and construct
a best-fit straight line through the points. An example is given in Figure 4.
Key
-1
ln (1/t) ln of reciprocal time (h )
−1
1/T reciprocal absolute temperature (K )
Figure 4 — Example of Arrhenius plot (time against temperature)
8
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ISO/DIS 11346.2:2022(E)
2
For the Arrhenius approach to be applicable, the required R ≥ 0,98 shall be maintained; if this is not
the case, it indicates that different reactions take place at the different temperatures and the data
extrapolation is invalid. In this case, the procedure described in 11.1.2 is to be rechecked.
2
NOTE 1 At this stage a higher level of accuracy is necessary, which is the reason for R > 0,98.
The slope of the plot gives Ea/R (−10 597 in Figure 4) and the constant (20,586 in Figure 4) from the
fitting curve gives the constant, A, in the Arrhenius equation in Formula 3. With this information, the
life-time at a given temperature (or reference temperature) can be calculated.
11.1.4 Calculation of life-time at a given time-temperature collective (optional)
If the expected life-time at a given time-temperature collective is required, the method given in Annex A
may be used.
11.2 WLF procedure
The generally used WLF equation is given by Formula (5):
−−aT()T
0
loga = (5)
T
bT+−()T
0
where
a is a shift factor;
T
a and b are constants which depend only on the material;
T is the reference temperature used to create the shift values.
0
For each exposure temperature, plot the results for each property as a function of time. Typically, a
log(time) x-axis is used.
Taking the reference temperature as fixed, slide the lines corresponding to each of the o
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 11346.2
ISO/TC 45/SC 2 Secrétariat: JISC
Début de vote: Vote clos le:
2022-11-25 2023-01-20
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Estimation de
la durée de vie et de la température maximale d'utilisation
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Estimation of life-time and maximum temperature of use
ICS: 83.060
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET ISO/DIS 11346.2:2022(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
© ISO 2022
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.

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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
ISO TC 45/SC 2/WG 1
ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Date : 2022-11-15
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Estimation de la
durée de vie et de la température maximale d'utilisation
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Estimation of life‐time and maximum temperature of use

Étape DIS



DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
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Publié en Suisse
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Sommaire
Avant‐propos .iv
Introduction . v
1  Domaine d’application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes et définitions . 1
4  Principe . 2
5  Sélection des essais et de l'étuve de vieillissement . 2
6  Sélection de la valeur limite . 3
7  Éprouvettes . 3
8  Températures d’exposition . 4
9  Temps d'exposition . 4
10  Mode opératoire d’essai . 4
11  Expression des résultats . 6
11.1  Méthode d'Arrhenius . 6
11.1.1  Termes et définitions . Erreur ! Signet non défini.
11.1.2  Préparation des résultats d'essai et détermination des vitesses de réaction 7
11.1.3  Calcul de la durée de vie à une température donnée . 8
11.1.4  Calcul de la durée de vie pour un profil climatique donné (facultatif) . 9
11.2  Méthode de WLF . 9
11.3  Limitations . 11
12  Rapport d'essai . 11
Annexe A (informative) Calcul de la durée de vie pour un profil climatique donné . 13
Annexe B (informative) Exemple d'application du mode opératoire d'Arrhenius à l'aide d'un
programme de calcul . 15
Bibliographie . 21

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Avant‐propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en
général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit
de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales
et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la
normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration
du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique l’ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d'élastomères, sous-comité SC 2, Essais et analyses.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 11346:2014) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— Amélioration de l’exactitude via l'utilisation d'une méthode de calcul.
— Introduction du coefficient de détermination et définition d'une valeur minimale, ce qui entraîne une
amélioration significative de la précision de la courbe de régression et permet une extrapolation sur
une période plus longue.
— Augmentation de la précision des paramètres d'essai.
— Correction de formule pour calculer l’énergie d’activation.
— Introduction de valeur limite (déformation rémanente après compression) pour les joints.
— Introduction de différents profils temps-température, beaucoup plus proches de la réalité, plutôt que
de se référer à des températures constantes.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Introduction
La vitesse d'une réaction chimique augmente généralement avec la température. En exposant des
éprouvettes à une série de températures élevées, il est possible de déduire la relation qui existe entre la
vitesse de réaction des mécanismes de dégradation et la température. Il est ensuite possible de procéder
à des estimations par extrapolation, pour une température donnée, du degré de dégradation, après un
temps donné ou du temps nécessaire pour atteindre un degré de dégradation donné.
La relation vitesse de réaction-température peut souvent être représentée par l'équation d'Arrhenius. La
vitesse de réaction à une température donnée est obtenue par la variation de la valeur d'une propriété
choisie en fonction du temps d'exposition à la température donnée. La vitesse de réaction peut être
représentée par le temps pour atteindre un degré particulier de dégradation (valeur limite) et peut
constituer la seule mesure pratique lorsque la relation propriété-température est complexe.
La méthode d'Arrhenius ne s'applique qu'aux réactions chimiques de dégradation et peut donner lieu à
des résultats incorrects pour des essais où les évolutions physiques (viscoélastiques) du matériau ne
peuvent être séparées facilement des changements chimiques.
Une variante applicable aux caoutchoucs consiste à utiliser l'équation de Williams Landel Ferry (WLF).
Cette équation réalise une normalisation de la relation temps/température sans aucune hypothèse
relative à la forme de la relation propriété-temps à n'importe quelle température. Par conséquent, elle
peut en principe être appliquée à toute propriété physique, y compris la déformation rémanente et la
relaxation, ou lorsque la relation propriété-temps est complexe. Des explications plus détaillées sur
[1]
l'utilisation de l'équation de WLF sont données dans la littérature .
© ISO 2022 – Tous droits réservés v

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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Estimation de la
durée de vie et de la température maximale d'utilisation
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les principes et les méthodes pour l'estimation de l'endurance thermique
des caoutchoucs d'après les résultats d'une exposition à des températures élevées pendant de longues
périodes.
Deux méthodes sont spécifiées (voir l'introduction):
 l'une utilisant la relation d'Arrhenius;
 l'autre utilisant l'équation de WLF.
Le présent document ne fonde l'estimation de l'endurance thermique que sur le changement des
propriétés choisies résultant de durées d'exposition à des températures élevées. Pour le vieillissement
thermique, les diverses propriétés des caoutchoucs varient à des vitesses différentes et par conséquent
les caoutchoucs ne peuvent être comparés qu'en utilisant les mêmes propriétés.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 188, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Essais de résistance au vieillissement accéléré et à la
chaleur
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia : disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
3.1
durée de vie
temps au bout duquel la propriété soumise à essai du matériau évalué atteint la valeur limite (3.4)
spécifiée à la température d'utilisation ou à un ensemble temps-température le plus proche de la réalité
(resp. climat pour application extérieure)
3.1.1
durée de vie à une température donnée
durée de vie à une température de service donnée (par exemple 25 °C)
temps obtenu par extrapolation de la courbe à cette température
3.1.2
durée de vie à un ensemble temps‐température donné
durée de vie à une température donnée (3.1.1) ou à une température de référence divisée par le facteur de
vieillissement (3.2)
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
3.2
facteur de vieillissement
facteur calculé à partir d'un ensemble temps-température sur un an qui a été converti en une température
de référence
3.3
température maximale d'utilisation
température à laquelle la propriété soumise à essai du matériau évalué atteint la valeur limite spécifiée
après le temps spécifié
3.4
valeur limite
degré spécifique de dégradation considéré comme la valeur maximale acceptable pour la propriété
soumise à essai
Note 1 à l’article Le temps nécessaire pour atteindre la valeur limite peut être utilisé pour représenter la vitesse de
réaction (l'inverse de la vitesse de réaction est proportionnel au temps nécessaire pour atteindre la valeur limite).
4 Principe
Le mode opératoire de base pour estimer la durée de vie et la température maximale pour utiliser des
caoutchoucs se compose de deux parties.
a) Essai (voir Articles 5 à 10). En résumé, il s'agit de:
— à une température d'essai choisie, les variations de la valeur numérique d'une propriété choisie,
par exemple une propriété mécanique ou viscoélastique, sont déterminées en fonction du temps;
— l'essai est poursuivi jusqu'à ce que la valeur limite attribuée à cette propriété soit dépassée, et
de nouveaux essais sont effectués à au moins deux autres températures.
b) En traçant la courbe propriété-temps et en effectuant le calcul selon soit la méthode d'Arrhenius.
(voir 11.1 à 11.1.4) soit la méthode WLF (voir 11.2).
— Pour la méthode d'Arrhenius, les mesures des temps de réaction obtenus sont reportées sur un
diagramme logarithmique en fonction de l'inverse de la température et la ligne droite obtenue
est extrapolée ou interpolée jusqu'à une température constante d'utilisation.
— Pour la méthode de WLF, les constantes de glissement sont calculées et utilisées pour transposer
la relation propriété/temps à la température d'utilisation.
Afin d'améliorer la comparabilité des résultats, il convient de mettre tout en œuvre pour optimiser le
critère d'exactitude. À cette fin, il convient d'utiliser si possible une méthode d'ajustement de la courbe
et le coefficient de détermination.
5 Sélection des essais et de l'étuve de vieillissement
Il convient que les essais choisis portent sur des propriétés susceptibles d'avoir une importance pratique.
Les méthodes d'essai qui sont spécifiées dans des Normes internationales doivent être utilisées
lorsqu'elles sont disponibles.
Pour des évaluations générales, la dureté et la courbe contrainte-déformation en traction sont
couramment utilisées couramment utilisées, tandis que pour des applications d'étanchéité, il est
préférable d'utiliser la relaxation de contrainte ou la déformation rémanente après compression.
Pour le vieillissement des éprouvettes, un des types d'étuve décrits et la méthode correspondante,
conforme aux exigences de l'ISO 188 doit être utilisée. Une fois choisis, le type d'étuve et la méthode ne
doivent pas être modifiés au cours de la série d'essais.
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
6 Sélection de la valeur limite
La valeur limite doit être choisie en fonction du degré de dégradation correspondant à la valeur maximale
acceptable pour la propriété soumise à essai pendant l'usage final.
Si des valeurs limites sont mentionnées dans la norme de produit pertinente, il est recommandé qu'elles
soient utilisées.
NOTE Si aucune valeur limite n'est spécifiée, 50 % de la valeur initiale de la propriété est généralement choisi.
Pour les applications d'étanchéité statique, une déformation rémanente à la compression de 70 % max est souvent
choisie.
L'essai doit être effectué pendant une période suffisamment longue pour atteindre la valeur limite.
7 Éprouvettes
NOTE Le terme équation est utilisé pour les relations désignées ici par le terme formule.
7.1 Généralités
Les dimensions et la méthode de préparation des éprouvettes doivent être conformes à la norme
applicable pour la méthode d'essai correspondante. Cependant, des résultats comparables peuvent être
obtenus avec des éprouvettes identiques.
7.2 Nombre d’éprouvettes.
Il peut se révéler nécessaire d’effectuer des essais préliminaires pour déterminer les températures
d’exposition et le nombre de points d’essai requis à chaque température. Par ailleurs, l'augmentation du
nombre d'éprouvettes peut être nécessaire pour améliorer le critère d'exactitude.
Le nombre minimal d'éprouvettes dépend s'il s'agit méthode d'essai destructif ou non destructif et peut
être déterminé selon les formules suivantes.
a) Méthode d'essai destructif.
Le nombre minimal d'éprouvettes, n, nécessaire est donné par la Formule (1):
nabc a (1)
où
 est le nombre d'éprouvettes nécessaires pour un seul essai conformément à la norme applicable
a
pour la méthode d'essai;
 est le nombre de durées de vieillissement différent nécessaire pour obtenir la relation propriété-
b
temps pour chacune des températures d'exposition;
 c est le nombre de températures d'exposition.
II est recommandé de soumettre au vieillissement des éprouvettes supplémentaires à chaque
température dans le cas où des problèmes surviendraient après plusieurs semaines, mois, ou années de
vieillissement. En outre, une température d'exposition supplémentaire peut être utilisée pour améliorer
l'exactitude.
b) Méthode d'essai non destructif.
Le nombre minimal d'éprouvettes nécessaire peut être donné par la Formule (2):
nac (2)
où a et c sont tels que définis pour la Formule (1).
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Dans le cas du mesurage de la déformation rémanente en compression, de la déformation rémanente en
traction et de la relaxation, les essais sont de préférence effectués sur la même éprouvette, aux différentes
durées, de façon à réduire le nombre d'éprouvettes nécessaires. Cela réduit également les variations dans
les résultats d'essai.
8 Températures d’exposition
La sélection des températures d’exposition nécessite une connaissance préalable des caractéristiques de
vieillissement approximatives du matériau en essai. En l'absence d'une telle connaissance, des essais
préliminaires doivent être réalisés. L'information obtenue aidera à choisir les températures les mieux
adaptées à l'évaluation du matériau.
Les éprouvettes doivent être soumises au vieillissement à au moins trois températures. Choisir des
températures adaptées pour le matériau soumis à essai avec des intervalles compris entre 10 °C et 30 °C
(en fonction de l'élastomère et de la plage de températures d'utilisation).
9 Temps d'exposition
L'augmentation du temps d'exposition améliore considérablement la précision du résultat. Par
conséquent, il est très utile d'ajuster le temps d'exposition en adéquation avec la durée de vie prévue.
Pour la température d'exposition la plus basse, il est suggéré d'utiliser les temps d'exposition indiqués
dans le Tableau 1.
Tableau 1  Temps d'exposition en fonction de la durée de vie prévue pour la température la
plus basse
Durée de vie prévue Temps d'exposition
>2 ans  >1 mois
>10 ans  >3 mois
>25 ans  >6 mois
>50 ans  >9 mois

Les paragraphes suivants ne sont pas valables si la relaxation de contrainte avec enregistrement continu
est utilisée. Pour des essais discontinus, les propriétés choisies pour mesurer la vitesse de réaction
doivent être soumises à essai à au moins six temps différents d'exposition pour chaque température,
cependant plus de temps d'exposition seront souvent nécessaires lorsque le profil de la courbe
2
propriété/temps est à établir. Pour une exactitude optimale, un coefficient de détermination de R ≥ 0,98
est un bon indicateur et il convient de le rechercher.
Les temps d'exposition doivent être tels qu'ils permettent une caractérisation adéquate de la propriété
choisie pour mesurer la vitesse de réaction. Pour un vieillissement thermo-oxydatif, une progression
linéaire sera satisfaisante dans la plupart des cas. Pour une relaxation physique, une progression
b
logarithmique (par exemple, p = a ∙ ln (t) + b) ou sous forme de loi puissance (par exemple, p = a ∙ t ),
2
) le plus élevé doit
serait plus appropriée. Dans ce cas, la fonction avec le coefficient de détermination (R
être utilisée.
Les temps d'exposition doivent être tels qu'ils permettent une caractérisation adéquate du bien choisi.
10 Mode opératoire d’essai
Mesurer les propriétés choisies au moyen d'ensembles d'éprouvettes non vieillies, conditionnées
conformément aux normes applicables à la méthode d'essai correspondante.
Placer le nombre d'éprouvettes nécessaire dans chacune des étuves réglées aux températures choisies.
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
À la fin de chaque temps d'exposition, conditionner les éprouvettes à examiner conformément à la norme
applicable à la méthode d'essai correspondante et mesurer les propriétés choisies.
Poursuivre selon ce mode opératoire jusqu'à ce que les valeurs limites soient atteintes pour chaque
température. Pour des raisons de temps, il est conseillé de commencer par la température d'essai la plus
basse. Après chaque point d'essai, il convient de vérifier si le temps d'essai minimum indiqué dans le
Tableau 1 est atteint.
Pour chaque température d’exposition, tracer des courbes à partir des résultats donnant la valeur de
chaque propriété en fonction du temps. Vérifier s'il y a des valeurs aberrantes. Les valeurs aberrantes
sont facilement identifiées avec la courbe propriété-temps affichant à la fois les résultats d'essai et la
2
courbe lissée. L'utilisation du coefficient de détermination (R ) est un bon outil pour trouver les valeurs
aberrantes.
Le paragraphe suivant ne n'est pas valable si la relaxation de contrainte avec enregistrement continu est
utilisée. Un exemple de la courbe propriété-temps (pour une température) pour atteindre la valeur limite
avec ajustement de la courbe est illustré à la Figure 1.
À ce stade, il n'est pas permis d'extrapoler à partir des résultats d'essai jusqu'à la valeur limite.

Légende
p Valeur de la propriété (dégradation en %)
t temps (x 100 heures)
Figure 1 — Exemple de courbe propriété‐temps avec valeur limite de 70 %
NOTE Pour une meilleure compréhension, un exemple est présenté dans l’Annexe B.
En effectuant des essais avec enregistrement continu des résultats, par exemple les essai de relaxation de
contrainte, l'ajustement des courbes n'est pas nécessaire. Un exemple d'un tel graphique est fourni à la
Figure 2.
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Légende
F/F0 fraction de la valeur initiale
T température (°C)
t temps (heures)
Figure 2 — Exemple de courbe propriété‐temps avec relaxation de contrainte
11 Analyse des résultats
11.1 Méthode d'Arrhenius
11.1.1 Formules et relations pertinentes
La relation d'Arrhenius peut être écrite comme dans la Formule (3):
E
11

a
lnKTln A (3)


tRT

où
−1
 K(T) est la vitesse de réaction (min );
 t est le temps de réaction (min).
 A est une constante;
 E est l'énergie d'activation (J/mol);
a
 R est la constante universelle des gaz (8,314 J/mol K);
 T est la température de réaction (K).
L'état auquel est parvenue la réaction est donné par la relation dans la Formule (4):
Ft()K(T) t
(4)
x
où
 F (t) est une fonction décrivant l'état, x, auquel est parvenue la réaction;
x
Il y aura différentes vitesses de réaction, K(T), correspondant à différentes températures, T.
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
Une mesure appropriée de la vitesse de réaction consiste à déterminer le temps nécessaire à la propriété
pour atteindre la valeur limite, déterminé par interpolation (voir 11.1.2).
La température maximale d'utilisation est estimée en prolongeant la droite tracée jusqu'à la vitesse de
réaction spécifiée ou le temps nécessaire pour atteindre la valeur limite. Une durée de 20 000 h est
souvent retenue pour déterminer une température maximale d'utilisation.
L'énergie d'activation est obtenue en multipliant la pente de la droite par R, la constante des gaz parfaits.
11.1.2 Préparation des résultats d'essai et détermination des vitesses de réaction
Après avoir effectué le mode opératoire décrit à l'Article 10, les résultats de l'essai doivent être traités
comme suit.
Tracer les valeurs mesurées de la propriété p (par exemple, l'allongement à la rupture, la relaxation
discontinue sous contrainte ou la déformation rémanente en compression) en fonction du temps pour
chaque température d'exposition et effectuer le meilleur ajustement.
Lors d'essais avec enregistrement continu des résultats, par exemple l'essai de relaxation de contrainte,
l'ajustement de la courbe n'est pas nécessaire.
Les fonctions d'ajustement de la courbe applicables sont: logarithmiques (par exemple, p = a ∙ ln (t) + b)
b
ou puissances (par exemple, p = a ∙ t ).
où
p est la propriété choisie
a est le 1er paramètre de régression;
b est le 2nd paramètre de régression;
2
Pour chaque tracé, seule la fonction ayant le coefficient de détermination(R ) le plus élevé doit être
utilisée. Voir la Figure 3 pour un exemple de propriété pour atteindre la valeur limite.

Légende
p valeur de la propriété (dégradation en %)
t temps (x 100 heures)
Figure 3 — Variation des propriétés en fonction du temps à 3 températures
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ISO/DIS 11346.2:2022(F)
L'évaluation peut être utilisée si la courbe propriété-temps à une température donnée atteint le
2
coefficient de détermination recommandé de R ≥ 0,98. En cas de valeurs aberrantes, une décision
relative à la suite du mode opératoire doit être prise (par exemple, répéter les essais à ce point ou
augmenter le nombre de points d'essai).
Il est recommandé d'utiliser un logiciel de calcul, qui peut calculer une courbe lissée et afficher la
fonction de la courbe et le coefficient de détermination R².
Pour ces graphiques, l'extrapolation des données n'est pas autorisée.
La vitesse de réaction (temps jusqu'à la valeur limite) pour la propriété (dans la Figure 3 la ligne fléchée
horizontale à 70 %) peut être déterminée au moyen de la fonction inverse de la fonction calculée affichée
(dans la Figure 3 la ligne fléchée verticale) pour chaque température d'essai.
La fonction inverse correspondante pour:
((pb )/a )
— le type logarithmique ( ) est te ;
palntb
b
b
— le type puissance (pat ) est tp()/a .
Bien qu'il soit possible de déterminer le temps de réaction graphiquement, en raison d'exactitude
beaucoup plus élevée, il est fortement recommandé d'utiliser la méthode de calcul décrite ci-dessus.
En cas d'enregistrement continu des valeurs d'essai, par exemple en cas de relaxation de contrainte en
continu, le temps jusqu'à la valeur limite est pris directement sur la courbe.
11.1.3 Calcul de la durée de vie à une température donnée
Tracer le logarithme de la vitesse de réaction en fonction de l'inverse de la température absolue et
construire une ligne droite la mieux ajustée passant par les points. Un exemple est donné à la Figure 4.

Légende
−1
ln (1/t) ln de l'inverse du temps (h )
−1
1/T inverse de la température absolue
...