ISO 19403-4:2024

Paints and varnishes - Wettability - Part 4: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from an interfacial tension

This document specifies a test method to determine the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from an interfacial tension with optical methods. The method can be applied for the characterization of liquid coating materials, especially if drying effects occur during alternative measurement. If applied to liquids with non-Newtonian flow behaviour (see ISO 3219-1:2021, 3.22), restrictions can apply.

Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 4: Détermination des fractions polaire et dispersive de la tension superficielle des liquides à partir d’une tension interfaciale

Le présent document spécifie une méthode d’essai permettant de déterminer les fractions polaire et dispersive de la tension superficielle des liquides à partir d’une tension interfaciale à l’aide de méthodes optiques. Cette méthode peut être utilisée pour la caractérisation des produits de peinture liquides, en particulier si des effets de séchage se produisent durant le mesurage alternatif. Si elle est appliquée avec des produits liquides de comportement d’écoulement non newtonien (voir l’ISO 3219-1:2021, 3.22), des restrictions peuvent s’appliquer.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 17-Oct-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: 18-Oct-2024
• Due Date: 16-Jun-2025
• Completion Date: 18-Oct-2024

Relations

• Consolidates: ISO 25745-1:2023 - Energy performance of lifts, escalators and moving walks - Part 1: Energy measurement and verification
• Effective Date: 01-Jul-2023
• Revises: ISO 19403-4:2017 - Paints and varnishes - Wettability - Part 4: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from an interfacial tension
• Effective Date: 17-Jun-2023

Overview

ISO 19403-4:2024 specifies an optical test method to determine the polar and dispersive fractions of a liquid’s surface tension by measuring an interfacial tension with a reference liquid. Using pendant or ascending drops analyzed by drop contour imaging, the method derives polar/dispersive components (e.g., via Owens–Wendt–Rabel–Kaelble or Wu approaches) to characterize liquid coatings and other fluids where conventional measurements may be affected by drying or surface activity.

Keywords: ISO 19403-4, wettability, surface tension, polar and dispersive fractions, interfacial tension, drop contour analysis, pendant drop.

Key topics and technical requirements

• Principle: Create a pendant/ascending drop of the test liquid inside an optical cell filled with a reference liquid and compute interfacial tension from the drop shape using the Young–Laplace equation (see ISO 19403-1).
• Apparatus: State-of-the-art drop contour analysis system with digital imaging, dosing unit (needle OD 0.5–2.5 mm), and an optical cell with plane parallel walls (wall thickness < 2 mm).
• Reference liquids: Chemically homogeneous, strictly dispersive, transparent liquids (recommended n-alkanes such as n-decane, n-dodecane or perfluoroalkanes like n-perfluorohexane). Cleaned n-alkanes should show interfacial tension vs water ≥ 52 mN/m; recommended perfluoroalkanes ≥ 54 mN/m.
• Test conditions & sampling: Tests at (23 ± 2) °C; representative sampling per ISO 15528. Equilibration time may be needed to avoid convection or dissolution effects.
• Calculations: Determination of dispersive/polar fractions using established models (Owens–Wendt–Rabel–Kaelble, Wu) and reporting of densities, needle dimensions, and measured interfacial tension.
• Limitations: Restrictions apply for liquids with non‑Newtonian behavior (see ISO 3219‑1:2021).

Practical applications and users

• Who uses it:
  • Paint, varnish and coating R&D and QC laboratories
  • Surface science and interfacial characterization labs
  • Formulation scientists evaluating wetting, spreading and adhesion
  • Instrument manufacturers and suppliers of drop contour analysis systems
• Why it’s useful:
  • Characterizes liquid coating materials where drying or volatiles affect other methods
  • Provides component-level insight (polar vs dispersive) for adhesion promotion, substrate selection, and surface treatment optimization
  • Useful for troubleshooting wetting issues in coatings, inks and adhesives

Related standards

• ISO 19403-1 - Vocabulary and general principles (wettability)
• ISO 19403-3 - Surface tension by pendant drop method
• ISO 19403-5 - Measurements on reference surfaces
• ISO 3219-1 - Definitions on non-Newtonian behaviour
• ISO 15528 - Sampling of liquid coatings
• ISO 4618, ISO 1409, EN 14370 - referenced normative documents

This standard is essential when accurate decomposition of surface tension into polar and dispersive contributions is required for coatings and liquid-surface interactions, especially when optical pendant/ascending drop measurement avoids artifacts from drying or volatile loss.

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 19403-4
Second edition
Paints and varnishes —
2024-10
Wettability —
Part 4:
Determination of the polar
and dispersive fractions of the
surface tension of liquids from an
interfacial tension
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 4: Détermination des fractions polaire et dispersive
de la tension superficielle des liquides à partir d’une tension
interfaciale
Reference number
© ISO 2024
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, 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.
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 . 4
7 Procedure . 4
7.1 Preparation for the procedure .4
7.1.1 Setting up the drop contour analysis device .4
7.1.2 Test conditions .4
7.1.3 Cleaning and conditioning of the reference liquid .4
7.2 Determination of the interfacial tension of the liquid .4
7.2.1 Preparations .4
7.2.2 Procedure .5
7.3 Determination of the surface tension of liquids .5
8 Ev a luat ion . 5
8.1 General .5
8.2 Calculation of the dispersive fraction of the surface tension in accordance with Owens-
Wendt-Rabel-Kaelble .6
8.3 Calculation of the dispersive fraction of the surface tension in accordance with Wu .6
8.4 Calculation of the polar fraction of the surface tension of the liquid .6
9 Test report . 6
Bibliography . 8

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 19403-4:2017), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— in 5.3, the requirement on the wall thickness of the optical cell has been reduced to 2 mm;
— in 5.4, the requirement for the reference liquids has been changed from colourless to transparent;
— 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 19403-4:2024(en)
Paints and varnishes — Wettability —
Part 4:
Determination of the polar and dispersive fractions of the
surface tension of liquids from an interfacial tension
1 Scope
This document specifies a test method to determine the polar and dispersive fractions of the surface tension of
liquids from an interfacial tension with optical methods. The method can be applied for the characterization
of liquid coating materials, especially if drying effects occur during alternative measurement. If applied to
liquids with non-Newtonian flow behaviour (see ISO 3219-1:2021, 3.22), restrictions can apply.
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 1409, Plastics/rubber — Polymer dispersions and rubber latices (natural and synthetic) — Determination of
surface tension
ISO 4618, Paints and varnishes — Vocabulary
ISO 15528, Paints, varnishes and raw materials for paints and varnishes — Sampling
ISO 19403-1, Paints and varnishes — Wettability — Part 1: Vocabulary and general principles
ISO 19403-3, Paints and varnishes — Wettability — Part 3: Determination of the surface tension of liquids using
the pendant drop method
EN 14370, Surface active agents — Determination of surface tension
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 liquid to be tested, hanging from or ascending from a needle, is reproduced
within an optical cell, which is completely filled with a reference liquid. The reproduced drop shall deviate
significantly from the spherical shape due to the difference in density compared to the reference liquid. The
interfacial tension is calculated from the shape of the reproduced pendant or ascending drop according to
the Young-Laplace equation (see ISO 19403-1:2022, 3.2.2). The polar and dispersive fraction of the surface

tension of the liquid to be tested can be determined from the obtained interfacial tension and the known
surface tensions of both the liquid to be tested and the reference liquid.
5 Apparatus and materials
Ordinary laboratory apparatus, together with the following, shall be used.
5.1 Drop contour analysis system, for measurement of 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 and Figure 2 show a schematic example of a drop contour analysis system.
Key
1 light source
2 dosing unit with graduated microsyringe
3 optical cell
4 image taking and analysing unit
5 screen
Figure 1 — Drop contour analysis system with pendant drop

Key
1 light source
...

Norme
internationale
ISO 19403-4
Deuxième édition
Peintures et vernis —
2024-10
Mouillabilité —
Partie 4:
Détermination des fractions
polaire et dispersive de la tension
superficielle des liquides à partir
d’une tension interfaciale
Paints and varnishes — Wettability —
Part 4: Determination of the polar and dispersive fractions of the
surface tension of liquids from an interfacial tension
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© 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 . 4
7 Mode opératoire . 4
7.1 Préparation du mode opératoire .4
7.1.1 Installation de l’appareil d’analyse de contour de goutte .4
7.1.2 Conditions d'essai .4
7.1.3 Purification et conditionnement du liquide de référence .4
7.2 Détermination de la tension interfaciale du liquide.5
7.2.1 Préparations .5
7.2.2 Mode opératoire . .5
7.3 Détermination de la tension superficielle des liquides .5
8 Évaluation . 6
8.1 Généralités .6
8.2 Calcul de la fraction dispersive de la tension superficielle conformément à la méthode
d’Owens-Wendt-Rabel-Kaelble .6
8.3 Calcul de la fraction dispersive de la tension superficielle conformément à la méthode
de Wu .6
8.4 Calcul de la fraction polaire de la tension superficielle du liquide .6
9 Rapport d’essai . 7
Bibliographie . 8

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, SC 9, Méthodes
générales d’essai 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 19403-4:2017) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— en 5.3, l’exigence relative à l’épaisseur de paroi de la cellule optique a été réduite à 2 mm;
— en 5.4, l’exigence relative aux liquides de référence a été modifiée: «incolores» a été remplacé par
«transparents»;
— les références normatives ont été mises à jour.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 19403 peut être consultée 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 19403-4:2024(fr)
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 4:
Détermination des fractions polaire et dispersive de la
tension superficielle des liquides à partir d’une tension
interfaciale
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode d’essai permettant de déterminer les fractions polaire et
dispersive de la tension superficielle des liquides à partir d’une tension interfaciale à l’aide de méthodes
optiques. Cette méthode peut être utilisée pour la caractérisation des produits de peinture liquides, en
particulier si des effets de séchage se produisent durant le mesurage alternatif. Si elle est appliquée avec
des produits liquides de comportement d’écoulement non newtonien (voir l’ISO 3219-1:2021, 3.22), des
restrictions peuvent s’appliquer.
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 1409, Plastiques/caoutchouc — Dispersions de polymères et latex de caoutchouc (naturel et synthétique) —
Détermination de la tension superficielle
ISO 4618, Peintures et vernis — Vocabulaire
ISO 15528, Peintures, vernis et matières premières pour peintures et vernis — Échantillonnage
ISO 19403-1, Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 1: Vocabulaire et principes généraux
ISO 19403-3, Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 3: Détermination de la tension superficielle des
liquides par la méthode de la goutte pendante
EN 14370, Agents de surface — Détermination de la tension superficielle
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 4618 et de 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, suspendue à une aiguille ou montante, est
reproduite dans une cellule optique qui est complètement remplie d’un liquide de référence. La forme de la
goutte reproduite doit s’éloigner sensiblement d’une forme sphérique en raison de la différence de masse
volumique de la goutte par rapport au liquide de référence. La tension interfaciale est calculée à partir
de la forme de la goutte pendante ou montante reproduite conformément à l’équation de Young-Laplace
(voir l’ISO 19403-1:2022, 3.2.2). Les fractions polaire et dispersive de la tension superficielle du liquide à
soumettre à essai peuvent être déterminées à partir de la tension interfaciale ainsi obtenue, des tensions
superficielles connues du liquide à soumettre à essai ainsi que du liquide de référence.
5 Appareillage et matériaux
L’appareillage courant d’un laboratoire, ainsi que les éléments suivants doivent être utilisés.
5.1 Système d’analyse de contour de goutte, pour mesurer la tension superficielle des 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 et la Figure 2 donnent des exemples schématiques de
système d’analyse de contour de goutte.
Légende
1 source de lumière
2 unité de dosage équipée d’une microseringue graduée
3 cellule optique
4 unité de prise et d’analyse d’images
5 écran
Figure 1 — Système d’analyse de contour de goutte pendante

Légende
1 source de lumière
2 unité de dosage équipée d’une microseringue graduée
3 cellule optique
4 unité de prise et d’analyse d’imag
...