Paints and varnishes — Wettability — Part 7: Measurement of the contact angle on a tilt stage (roll-off angle)

ISO 19403-7:2017 specifies a method for the dynamic measurement of the roll-off angle of a liquid drop on a solid surface. From the dynamic measurement, the advancing and receding angles of the drop rolling off can also be determined. The roll-off angle plays a role when evaluating, for example, easy-to-clean or anti-adherent surfaces.

Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 7: Mesurage de l'angle de contact sur un plan incliné (angle de roulement)

Le présent document spécifie une méthode de mesure dynamique de l'angle de roulement d'une goutte de liquide sur une surface solide. Il est également possible, dans un mesurage dynamique, de déterminer l'angle d'avancée et l'angle de recul de la goutte qui roule. L'angle de roulement joue un rôle dans l'évaluation, par exemple, de surfaces anti-adhérentes ou à nettoyage facile.

General Information

Status
Published
Publication Date
27-Jun-2017
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
13-May-2017
Completion Date
28-Jun-2017
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ISO 19403-7:2017 - Paints and varnishes -- Wettability
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19403-7
First edition
2017-06
Paints and varnishes — Wettability —
Part 7:
Measurement of the contact angle on a
tilt stage (roll-off angle)
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 7: Mesurage de l’angle de contact sur un plan incliné (angle
d’écroulement)
Reference number
ISO 19403-7:2017(E)
ISO 2017
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 19403-7:2017(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2017, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 19403-7:2017(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 2

5 Apparatus and materials.............................................................................................................................................................................. 2

6 Sampling ........................................................................................................................................................................................................................ 4

7 Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 4

7.1 General for measuring the roll-off angle ........................................................................................................................... 4

7.1.1 Setting up the contact angle measuring system ................................................................................... 4

7.1.2 Test conditions................................................................................................................................................................... 5

7.1.3 Conditioning of the test panels ............................................................................................................................ 5

7.2 Measurement ............................................................................................................................................................................................ 5

7.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

7.2.2 Application of the drop ........................................................................................................................................... .... 5

7.2.3 Determination of the roll-off angle .................................................................................................................. 6

8 Precision ....................................................................................................................................................................................................................... 8

9 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 8

Annex A (informative) Notes on sampling and treatment of test specimens ..........................................................10

Annex B (informative) Factors influencing the roll-off angle ..................................................................................................11

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2017 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 19403-7:2017(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 on 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 the following

URL: w w w . i s o .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.
A list of all parts in the ISO 19403 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 19403-7:2017(E)
Introduction

Dynamic contact angles describe the processes on the interface liquid/solid during volume increase

(advancing angle) or volume decrease (receding angle) of a drop in horizontal position. As an alternative

to the static method (see ISO 19403-2), for the advancing angle always a surface area is wetted, which

was previously unwetted. For the receding angle, the contact angle during dewetting is observed. From

the difference between advancing angle and receding angle, information on chemical homogeneity and

roughness can be concluded. The receding angle is not suitable for the determination of the surface energy.

© ISO 2017 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 19403-7:2017(E)
Paints and varnishes — Wettability —
Part 7:
Measurement of the contact angle on a tilt stage (roll-off
angle)
1 Scope

This document specifies a method for the dynamic measurement of the roll-off angle of a liquid drop on

a solid surface. From the dynamic measurement, the advancing and receding angles of the drop rolling

off can also be determined. The roll-off angle plays a role when evaluating, for example, easy-to-clean

or anti-adherent surfaces.
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 4618, Paints and varnishes — Terms and definitions

ISO 19403-1, Paints and varnishes — Wettability — Part 1: Terminology and general principles

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4618, ISO 19403-1 and the

following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
roll-off angle

tipping of the surface of the solid body, due to which a liquid drop put down onto this surface rolls off

3.2
advancing angle
contact angle, which is measured during advancing of the three-phase point

Note 1 to entry: Generally, the advancing angle is used for the determination of the interface energy, in which

case the measurement should be carried out close to the thermodynamic equilibrium. This is approximately

reached if there is no influence of, for example, the dosing speed on the contact angle.

[SOURCE: ISO 19403-6:2017, 3.2]
© ISO 2017 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 19403-7:2017(E)
3.3
receding angle
contact angle, which is measured during receding of the three-phase point
[SOURCE: ISO 19403-6:2017, 3.3]
4 Principle

A drop is put down onto the surface to be tested. The surface is tipped with constant inclination speed

until the drop rolls off. The advancing and receding angles are determined from the time curve of the

left and right three-phase point.
5 Apparatus and materials
Ordinary laboratory apparatus, together with the following.
5.1 Contact angle measuring system.

Any state-of-the-art contact angle measuring device fitted with a tilting device, preferably systems

with digital image capture and analysis for measuring the contact angle. Figure 1 shows a schematic

example of a contact angle measuring system for which only the sample table is inclined. Figure 2 shows

a system for which the camera as well as the sample table are inclined.
Key
1 light source
2 specimen holder
3 graduated microsyringe
4 optical system
5 screen

Figure 1 — Schematic diagram of a contact angle measuring system for which only the sample

table is inclined
2 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 19403-7:2017(E)
Key
1 light source
2 specimen holder
3 graduated microsyringe
4 optical system
5 screen

Figure 2 — Schematic diagram of a contact angle measuring system for which the camera as

well as the sample table are inclined

The image capturing system should be oriented in a way that the drop is within the left third of the

image (when the table is inclined to the right).

NOTE The device used can differ from the schematic diagram in regard to light path and the arrangement of

the components.
5.2 Dosing unit.

Dosing unit, which makes it possible to precisely apply drops in the range of microlitres to the surface.

5.3 Test liquids.

If not otherwise agreed, use at least one of the test liquids suggested in Table 1. The test liquids shall

have at least “purity grade” for analysis. Water shall have a surface tension of at least 71,5 mN/m.

It is recommended to test the suitability of the liquids used in accordance with ISO 19403-3 or EN 14370

prior to measuring their surface tensions. For guidance, the values from the literature for the surface

tension, σ , are indicated in Table 1. It is also possible to use an individ
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19403-7
Première édition
2017-06
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 7:
Mesurage de l'angle de contact sur un
plan incliné (angle de roulement)
Paints and varnishes — Wettability —
Part 7: Measurement of the contact angle on a tilt stage (roll-off angle)
Numéro de référence
ISO 19403-7:2017(F)
ISO 2017
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ISO 19403-7:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2017

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.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 19403-7:2017(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 2

5 Appareillage et produits ............................................................................................................................................................................... 2

6 Échantillonnage ..................................................................................................................................................................................................... 4

7 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Généralités concernant le mesurage de l’angle de roulement ....................................................................... 4

7.1.1 Installation du système de mesure d’angle de contact ................................................................... 4

7.1.2 Conditions d’essai ........................................................................................................................................................... 5

7.1.3 Conditionnement des panneaux d’essai ...................................................................................................... 5

7.2 Mesurage ...................................................................................................................................................................................................... 5

7.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

7.2.2 Application de la goutte ............................................................................................................................................. 5

7.2.3 Détermination de l’angle de roulement ....................................................................................................... 6

8 Fidélité ............................................................................................................................................................................................................................ 8

9 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 8

Annexe A (informative) Notes sur l’échantillonnage et le traitement des éprouvettes ................................10

Annexe B (informative) Facteurs influençant l’angle de roulement .................................................................................11

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2017 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 19403-7:2017(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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 le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ 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.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 19403 se trouve sur le site web de l’ISO.

iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 19403-7:2017(F)
Introduction

Les angles de contact dynamiques décrivent les processus se produisant à l’interface liquide/solide lors

de l’augmentation de volume (angle d’avancée) ou de la diminution de volume (angle de recul) d’une

goutte en position horizontale. Comme alternative à la méthode statique (voir l’ISO 19403-2), pour

l’angle d’avancée, une surface est toujours mouillée alors qu’elle n’était pas mouillée précédemment.

Dans le cas de l’angle de recul, l’angle de contact observé est celui se produisant lors du démouillage. À

partir de la différence entre l’angle d’avancée et l’angle de recul, des informations peuvent être obtenues

sur l’homogénéité chimique et la rugosité. L’angle de recul ne convient pas pour la détermination de

l’énergie de surface.
© ISO 2017 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 19403-7:2017(F)
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 7:
Mesurage de l'angle de contact sur un plan incliné (angle
de roulement)
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie une méthode de mesure dynamique de l’angle de roulement d’une

goutte de liquide sur une surface solide. Il est également possible, dans un mesurage dynamique, de

déterminer l’angle d’avancée et l’angle de recul de la goutte qui roule. L’angle de roulement joue un rôle

dans l’évaluation, par exemple, de surfaces anti-adhérentes ou à nettoyage facile.

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 4618, Peintures et vernis — Termes et définitions

ISO 19403-1, Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 1: Terminologie et principes généraux

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 4618 et l’ISO 19403-1 ainsi que

les 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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ ;

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp.

3.1
angle de roulement

inclinaison de la surface du corps solide, en raison de laquelle une goutte de liquide déposée sur cette

surface se met à rouler
3.2
angle d’avancée
angle de contact mesuré durant l’avancée du point triphasé

Note 1 à l'article: L’angle d’avancée sert généralement à déterminer l’énergie interfaciale, auquel cas il convient de

réaliser le mesurage à proximité de l’équilibre thermodynamique. Cet équilibre est à peu près atteint si l’angle de

contact n’est pas influencé, par exemple, par la vitesse de dosage.
[SOURCE: ISO 19403-6:2017, 3.2]
© ISO 2017 – Tous droits réservés 1
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ISO 19403-7:2017(F)
3.3
angle de recul
angle de contact mesuré durant le recul du point triphasé
[SOURCE: ISO 19403-6:2017, 3.3]
4 Principe

Une goutte est déposée sur la surface à soumettre à essai. La surface est inclinée selon une vitesse

d’inclinaison constante jusqu’à ce que la goutte se mette à rouler. Les angles d’avancée et de recul sont

déterminés à partir des courbes des points triphasés de gauche et de droite en fonction du temps.

5 Appareillage et produits
Appareillage courant de laboratoire, et ce qui suit.
5.1 Système de mesure d’angle de contact.

N’importe quel appareil de mesure d’angle de contact à la pointe de la technologique équipé d’un

système d’inclinaison, de préférence des systèmes avec capture et analyse d’image numérique pour

mesurer l’angle de contact. La Figure 1 donne un exemple schématique de système de mesure d’angle

de contact dont seul le plateau à échantillon est incliné. La Figure 2 présente un système dans lequel la

caméra et le plateau à échantillon sont tous deux inclinés.
Légende
1 source de lumière
2 porte-éprouvette
3 microseringue graduée
4 système optique
5 écran

Figure 1 — Représentation schématique d’un système de mesure d’angle de contact dont seul le

plateau à échantillon est incliné
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 19403-7:2017(F)
Légende
1 source de lumière
2 porte-éprouvette
3 microseringue graduée
4 système optique
5 écran

Figure 2 — Représentation schématique d’un système de mesure d’angle de contact dont la

caméra et le plateau à échantillon sont tous deux inclinés

Il convient d’orienter le système de capture d’image de manière que la goutte se trouve dans le tiers

gauche de l’image (lorsque le plateau est incliné vers la droite).

NOTE L’appareil utilisé peut différer du schéma au niveau du trajet de la lumière et de la disposition des

éléments.
5.2 Unité de dosage.

Unité de dosage permettant d’appliquer avec précision des gouttes de l’ordre du microlitre sur la

surface.
5.3 Liquides d’essai.

Sauf indication contraire, utiliser au moins un des liquides d’essai suggérés dans le Tableau 1. Le niveau

de pureté des liquides d’essai doit au moins correspondre à une qualité analytique. L’eau doit avoir une

tension superficielle d’au moins 71,5 mN/m.

Il est recommandé de soumettre à essai la pertinence des liquides utilisés conformément à l’ISO 19403-3

ou à l’EN 14370 avant de mesurer leurs tensions superficielles. Le Tableau 1 donne des recommandations

de valeurs de tension superficielle, σ , tirées de la littérature. Il est également possible d’utiliser une

valeur de tension superficielle mesurée de manière individuelle comme valeur de référence. Selon

l’expérience, il convient que la valeur mesurée ne s’écarte pas de plus de ± 2 % de la valeur indiquée

dans la littérature ou de la valeur déterminée de manière individuelle.

Les liquides d’essai ne doivent pas altérer physiquement ou chimiquement la surface. Ils peuvent

présenter une limite d’écoulement notable.
NOTE 1 Une valeur d’
...

Questions, Comments and Discussion

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