ISO 19403-3:2024

Paints and varnishes — Wettability — Part 3: Determination of the surface tension of liquids using the pendant drop method

This document specifies a test method to measure the surface tension of liquids with an optical method using the pendant drop. The method can be applied for the characterization of liquid coating materials. If applied to liquids with non-Newtonian flow behaviour (as defined in ISO 3219-1:2021, 3.22), restrictions can apply. NOTE For other methods to determine the surface tension, see e.g. EN 14370 and ISO 1409.

Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 3: Détermination de la tension de surface des liquides par la méthode de la goutte pendante

Le présent document spécifie une méthode d’essai permettant de mesurer la tension de surface des liquides à l’aide d’une méthode optique utilisant une goutte pendante. Cette méthode peut être utilisée pour la caractérisation des produits de peinture liquides. En cas d’application à des liquides à comportement d’écoulement non newtonien (tel que défini dans l’ISO 3219-1:2021, 3.22), des restrictions peuvent s’appliquer. NOTE D’autres méthodes de détermination de la tension de surface sont par exemple décrites dans l’EN 14370 et l’ISO 1409.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 03-Sep-2024
• ICS: 87.040 - Paints and varnishes
• Technical Committee: ISO/TC 35/SC 9 - General test methods for paints and varnishes
• Drafting Committee: ISO/TC 35/SC 9 - General test methods for paints and varnishes
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 04-Sep-2024
• Due Date: 16-Jun-2025
• Completion Date: 04-Sep-2024

Relations

• Consolidates: ISO 4874:2020 - Tobacco — Sampling of batches of raw material — General principles
• Effective Date: 01-Jul-2023
• Revises: ISO 19403-3:2017 - Paints and varnishes — Wettability — Part 3: Determination of the surface tension of liquids using the pendant drop method
• Effective Date: 17-Jun-2023

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 19403-3
Second edition
Paints and varnishes —
2024-09
Wettability —
Part 3:
Determination of the surface
tension of liquids using the pendant
drop method
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 3: Détermination de la tension de surface des liquides par
la méthode de la goutte pendante
Reference number
© ISO 2024
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
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the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
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ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Apparatus and materials . 2
6 Sampling . 3
7 Procedure . 3
7.1 General .3
7.1.1 Setting up the drop contour analysis device .3
7.1.2 Test conditions .4
7.2 Determination of the surface tension of the liquid .4
7.2.1 Preparations .4
7.2.2 Procedure .4
8 Ev a luat ion . 4
9 Precision . 5
9.1 General .5
9.2 Repeatability limit, r . .5
9.3 Reproducibility limit, R .5
10 Test report . 5
Annex A (informative) Density of test liquids . 6
Annex B (normative) Shape parameter, B, and Worthington number . 7
Annex C (informative) Details of an interlaboratory test . 8
Bibliography .11

iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
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 35, Paints and varnishes, Subcommittee
SC 9, General test methods for paints and varnishes, in collaboration with the European Committee for
Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 139, Paints and varnishes, in accordance with the
Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 19403-3:2017), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— the Worthington number has been introduced in Annex B;
— the normative references have been updated.
A list of all parts in the ISO 19403 series can be found on the ISO website.
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
International Standard ISO 19403-3:2024(en)
Paints and varnishes — Wettability —
Part 3:
Determination of the surface tension of liquids using the
pendant drop method
1 Scope
This document specifies a test method to measure the surface tension of liquids with an optical method using
the pendant drop. The method can be applied for the characterization of liquid coating materials. If applied
to liquids with non-Newtonian flow behaviour (as defined in ISO 3219-1:2021, 3.22), restrictions can apply.
NOTE For other methods to determine the surface tension, see e.g. EN 14370 and ISO 1409.
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 2811-1, Paints and varnishes — Determination of density — Part 1: Pycnometer method
ISO 2811-2, Paints and varnishes — Determination of density — Part 2: Immersed body (plummet) method
ISO 2811-3, Paints and varnishes — Determination of density — Part 3: Oscillation method
ISO 2811-4, Paints and varnishes — Determination of density — Part 4: Pressure cup method
ISO 4618, Paints and varnishes — Vocabulary
ISO 15528, Paints, varnishes and raw materials for paints and varnishes — Sampling
ISO 19403-1:2022, Paints and varnishes — Wettability — Part 1: Vocabulary and general principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4618 and ISO 19403-1 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/
4 Principle
One drop of the respective liquids to be tested is captured hanging from a needle, where the drop shall
deviate significantly from the spherical shape due to its own mass. The surface tension is calculated from
the shape of the pendant drop in accordance with the Young-Laplace equation.
The polar and disperse fractions of the surface tension can be determined with at least two methods, which
are specified in ISO 19403-4 and ISO 19403-5.

5 Apparatus and materials
Ordinary laboratory apparatus, together with the following shall be used.
5.1 Drop contour analysis system, for measuring the surface tension of pendant drops.
Any state-of-the-art drop contour analysis system with digital image capture and analysis can be used.
Figure 1 shows a schematic example of a drop contour analysis system.
Key
1 light source
2 graduated micro syringe
3 optical system
4 screen
Figure 1 — Example of a drop contour analysis system
The image capturing system should be oriented in a way that the optimal image resolution ratio (ratio of
width and height) can be used.
NOTE The device used can differ from the schematic diagram in Figure 1 regarding light path and the set-up of
the components.
5.2 Dosing unit, which makes it possible to dose a pendant liquid drop, which deviates significantly from
the spherical shape due to its own mass, on a circular-cylindrical needle with constant thickness within the
detection area of the camera.
To measure the surface tension on the pendant drop, usually a larger outside diameter of the needle is needed
than for measuring the contact angle on the horizontal drop. The outside diameters of the needle used shall
be in the range between 0,5 mm and 2,5 mm. The outside diameter of the needle to be chosen depends on
the relationship between the surface tension, σ, and the density difference of the liquid to the ambient phase,
Δρ. The higher the quotient σ/Δρ, the larger the outside diameter of the needle shall be. The dependence of
the outside diameter of the needle, d, on the quotient of surface tension and density difference of the phases
involved σ/Δρ is illustrated in Figure 2.

Key
d outside diameter of the needle, in mm
−3
σ/Δρ quotients from surface tension and density difference of the phases involved, in (mN/m)/g · cm
1 maximal valid outside diameter of the needle
2 optimal outside diameter of the needle
3 minimal valid outside diameter of the needle
Figure 2 — Diagram of the outside diameter of the needle, d, in dependence of the quotient from
surface tension and density difference of the phases involved σ/Δρ
6 Sampling
Take a representative sample of the liquid to be tested in accordance with ISO 15528.
7 Procedure
7.1 General
7.1.1 Setting up the drop contour analysis device
Choose the location of the drop contour analysis device, so that it is exposed to:
— no vibrations,
— no intense air flows (e.g. caused by air conditioning), and
— no intense exposure to light from outside (e.g. windows, bright lighting).
Align the drop contour analysis device horizontally.
Obtain the value of the local acceleration of gravity of the installation location and enter in the respective
position of the manufacturer software. Values can be obtained,
...

Norme
internationale
ISO 19403-3
Deuxième édition
Peintures et vernis —
2024-09
Mouillabilité —
Partie 3:
Détermination de la tension de
surface des liquides par la méthode
de la goutte pendante
Paints and varnishes — Wettability —
Part 3: Determination of the surface tension of liquids using the
pendant drop method
Numéro de référence
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© ISO 2024
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.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Appareillage et matériaux . 2
6 Échantillonnage . 3
7 Mode opératoire . 3
7.1 Généralités .3
7.1.1 Installation de l’appareil d’analyse de contour de goutte .3
7.1.2 Conditions d’essai .4
7.2 Détermination de la tension de surface du liquide .4
7.2.1 Préparations .4
7.2.2 Mode opératoire . .4
8 Évaluation . 4
9 Fidélité . 5
9.1 Généralités .5
9.2 Limite de répétabilité, r .5
9.3 Limite de reproductibilité, R .5
10 Rapport d’essai . 5
Annexe A (informative) Masse volumique des liquides d'essai . 7
Annexe B (normative) Paramètre de forme, B, et nombre de Worthington . 8
Annexe C (informative) Détails d’un essai interlaboratoires . 9
Bibliographie .12

iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
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 ISO/TC 35, Peintures et vernis, sous-comité SC 9,
Méthodes générales d’essais des peintures et vernis, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 139,
Peintures et vernis, du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération
technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 19403-3:2017), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes :
— le nombre de Worthington a été introduit dans l’Annexe B ;
— les références normatives ont été mises à jour.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 19403 se trouve sur le site web de l’ISO.
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.

iv
Norme internationale ISO 19403-3:2024(fr)
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 3:
Détermination de la tension de surface des liquides par la
méthode de la goutte pendante
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode d’essai permettant de mesurer la tension de surface des liquides
à l’aide d’une méthode optique utilisant une goutte pendante. Cette méthode peut être utilisée pour
la caractérisation des produits de peinture liquides. En cas d’application à des liquides à comportement
d’écoulement non newtonien (tel que défini dans l’ISO 3219-1:2021, 3.22), des restrictions peuvent
s’appliquer.
NOTE D’autres méthodes de détermination de la tension de surface sont par exemple décrites dans l’EN 14370
et l’ISO 1409.
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 2811-1, Peintures et vernis — Détermination de la masse volumique — Partie 1: Méthode pycnométrique
ISO 2811-2, Peintures et vernis — Détermination de la masse volumique — Partie 2: Méthode par immersion
d'un corps (plongeur)
ISO 2811-3, Peintures et vernis — Détermination de la masse volumique — Partie 3: Méthode par oscillation
ISO 2811-4, Peintures et vernis — Détermination de la masse volumique — Partie 4: Méthode du cylindre sous
pression
ISO 4618, Peintures et vernis — Vocabulaire
ISO 15528, Peintures, vernis et matières premières pour peintures et vernis — Échantillonnage
ISO 19403-1:2022, Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 1: Vocabulaire et principes généraux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 4618 and l’ISO 19403-1
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/

4 Principe
Une goutte de chaque produit liquide à soumettre à essai est suspendue au bout d’une aiguille, la forme de
la goutte devant s’éloigner sensiblement d’une forme sphérique en raison de la propre masse de la goutte.
La tension de surface est calculée à partir de la forme de la goutte pendante d’après l’équation de Young-
Laplace.
Les fractions polaire et dispersive de la tension de surface peuvent être déterminées selon au moins
deux méthodes qui sont spécifiées dans l’ISO 19403-4 et l’ISO 19403-5.
5 Appareillage et matériaux
L’appareillage courant d’un laboratoire, notamment les éléments suivants doivent être utilisés.
5.1 Système d’analyse de contour de goutte, pour mesurer la tension de surface de gouttes pendantes.
N’importe quel système d’analyse de contour de goutte à la pointe de la technologie avec capture et analyse
d’images numériques peut être utilisé. La Figure 1 donne un exemple schématique de système d’analyse de
contour de goutte.
Légende
1 source de lumière
2 microseringue graduée
3 système optique
4 écran
Figure 1 — Exemple de système d’analyse de contour de goutte
Il convient d’orienter le système de capture d’image de manière à pouvoir utiliser le rapport de résolution
d’image optimal (rapport largeur/hauteur).
NOTE Le dispositif utilisé peut différer du schéma sur la Figure 1 au niveau du trajet de la lumière et de la
disposition des éléments.
5.2 Unité de dosage, qui permet de doser une goutte pendante de liquide, dont la forme s’éloigne
considérablement d’une sphère en raison de sa propre masse, sur une aiguille cylindrique circulaire
d’épaisseur constante dans la zone de détection de la caméra.
Le mesurage de la tension de surface d’une goutte pendante nécessite généralement une aiguille de diamètre
extérieur plus grand que lors du mesurage de l’angle de contact d’une goutte horizontale. Les diamètres

extérieurs de l’aiguille utilisée doivent être compris entre 0,5 mm et 2,5 mm. Le choix du diamètre extérieur
de l’aiguille dépend de la relation entre la tension de surface, σ, et la différence de masse volumique entre
le liquide et la phase ambiante, Δρ. Plus le quotient σ/Δρ est élevé, plus le diamètre extérieur de l’aiguille
doit être grand. La dépendance du diamètre extérieur de l’aiguille, d, par rapport au quotient tension
de surface/différence de masse volumique des phases en présence σ/Δρ est illustrée à la Figure 2.
Légende
d diamètre extérieur de l’aiguille, en mm
−3
σ/Δρ quotients tension de surface
...