ISO 19403-5:2024

Paints and varnishes - Wettability - Part 5: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from contact angles measurements on a solid with only a disperse contribution to its surface energy

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

Peintures et vernis — Mouillabilité — Partie 5: Détermination des fractions polaire et dispersive de la tension superficielle des liquides à partir de mesurages de l'angle de contact avec un solide n'ayant qu'une contribution de dispersion à son énergie de surface

Le présent document spécifie une méthode d’essai permettant de déterminer les fractions polaire et dispersive de la tension superficielle des liquides à l’aide de méthodes optiques. Cette méthode peut être utilisée pour la caractérisation des produits de peinture liquides. Si cette méthode est employée pour 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

• Revises: ISO 19403-5:2017 - Paints and varnishes - Wettability - Part 5: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from contact angles measurements on a solid with only a disperse contribution to its surface energy
• Effective Date: 17-Jun-2023

Overview

ISO 19403-5:2024, titled "Paints and varnishes - Wettability - Part 5: Determination of the polar and dispersive fractions of the surface tension of liquids from contact angles measurements on a solid with only a disperse contribution to its surface energy," is an internationally recognized standard established by ISO. This standard specifies a reliable test method using optical techniques to determine the polar and dispersive fractions of surface tension in liquids. The method is particularly valuable for characterizing liquid coating materials, such as paints and varnishes, which is critical for quality control, formulation, and research in coatings technology.

This latest second edition replaces the earlier 2017 version with technical revisions, including enhanced guidance on dynamic contact angle measurements and updated normative references.

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Key Topics

• Surface tension components: The standard focuses on quantifying the polar and dispersive fractions of liquid surface tension, essential in understanding liquid interactions with solids.

• Test principle:

  1. Determine the liquid's total surface tension using methods compliant with ISO 19403-3, EN 14370, or ISO 1409.
  2. Measure the surface free energy of a reference solid that has only dispersive surface energy (e.g., PTFE or paraffin).
  3. Assess the contact angle between the liquid and the reference solid via static or dynamic optical measurements.
  4. Calculate the dispersive fraction using either the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) method or the Wu method.
  5. Derive the polar fraction from the total surface tension and dispersive part.

• Reference solid criteria: Using chemically and topologically homogeneous solids with a negligible polar fraction (<0.5 mJ/m²), such as PTFE with a known surface free energy of approximately 18.5 mJ/m², ensures reliable and reproducible contact angle data.

• Measurement conditions: Tests are standardized at 23 ± 2 °C and 50 ± 5% relative humidity to maintain consistency.

• Dynamic vs static contact angles: The updated standard highlights dynamic contact angle measurement as preferred due to better reproducibility and definition compared to static methods.

• Applicability restrictions: There are noted limitations when applying this method to liquids exhibiting non-Newtonian flow behavior (refer to ISO 3219-1:2021, 3.22).

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Applications

ISO 19403-5:2024 provides critical insights and characterization techniques for:

• Coating formulation and quality control: Understanding the polar and dispersive tensions aids in optimizing adhesion, spreadability, and curing properties of paints, varnishes, and other liquid coatings.

• Material research and development: Accurate surface tension data supports the innovation of new coating materials and additives with tailored wettability.

• Process optimization: Enables manufacturers to fine-tune production conditions by monitoring liquid surface properties for consistent product performance.

• Surface interaction analysis: Key for industries where liquid-solid interactions influence product functionality - including automotive coatings, packaging, textiles, and printing inks.

• Rheologically complex liquids: Although with limitations, the standard offers insight for evaluating non-Newtonian fluids used in specialized coatings.

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Related Standards

This document is part of the ISO 19403 series on wettability and references several important standards for comprehensive surface and liquid characterization:

• ISO 19403-1: Vocabulary and general principles of wettability
• ISO 19403-2: Determination of surface free energy of solids by contact angle
• ISO 19403-3: Surface tension measurement of liquids using the pendant drop method
• ISO 3219-1: Vocabulary for rotational and oscillatory rheometry (relevant for non-Newtonian liquids)
• ISO 1409: Surface tension determination for plastics and rubber latices
• EN 14370: Surface active agents - Surface tension measurement techniques
• ISO 15528: Sampling of paints, varnishes, and raw materials

Together, these complementary standards form a robust framework for standardized wettability testing and surface energy analysis in paints and coatings.

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Keywords: ISO 19403-5:2024, surface tension, polar fraction, dispersive fraction, contact angle measurement, wettability, liquid coatings, paints and varnishes, surface free energy, Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method, Wu method, PTFE, paraffin, optical test methods, non-Newtonian liquids, coating characterization, surface interactions, paint testing standards.

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 19403-5
Second edition
Paints and varnishes —
2024-10
Wettability —
Part 5:
Determination of the polar and
dispersive fractions of the surface
tension of liquids from contact
angles measurements on a solid
with only a disperse contribution to
its surface energy
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 5: Détermination des fractions polaire et dispersive de
la tension superficielle des liquides à partir de mesurages de
l'angle de contact avec un solide n'ayant qu'une contribution de
dispersion à son énergie de surface
Reference number
© ISO 2024
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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 . 2
5 Reference solid . 2
6 Sampling . 2
7 Procedure . 2
7.1 Test conditions .2
7.2 Determination of the surface tension of the liquid to be tested .2
7.3 Determination of the surface free energy of the reference solid .2
7.4 Determination of the contact angle of the liquid to be tested on the reference solid .3
8 Ev a luat ion . 3
8.1 General .3
8.2 Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method (OWRK method) .3
8.3 Wu method .3
8.4 Calculation of the polar fraction of the surface tension of the liquid .4
9 Test report . 4
Bibliography . 6

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).
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patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
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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 19403-5:2017), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— in 7.4, information on the dynamic contact angle measurement has been added;
— 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 19403-5:2024(en)
Paints and varnishes — Wettability —
Part 5:
Determination of the polar and dispersive fractions of the
surface tension of liquids from contact angles measurements on
a solid with only a disperse contribution to its surface energy
1 Scope
This document specifies a test method to determine the polar and dispersive fractions of the surface tension
of liquids by optical methods. The method can be applied for the characterization of liquid coating materials.
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, Pain
...

Norme
internationale
ISO 19403-5
Deuxième édition
Peintures et vernis —
2024-10
Mouillabilité —
Partie 5:
Détermination des fractions
polaire et dispersive de la tension
superficielle des liquides à partir
de mesurages de l'angle de contact
avec un solide n'ayant qu'une
contribution de dispersion à son
énergie de surface
Paints and varnishes — Wettability —
Part 5: Determination of the polar and dispersive fractions of the
surface tension of liquids from contact angles measurements on a
solid with only a disperse contribution to its surface energy
Numéro de référence
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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 Solide de référence . 2
6 Échantillonnage . 2
7 Mode opératoire . 2
7.1 Conditions d'essai .2
7.2 Détermination de la tension superficielle du liquide à soumettre à essai .2
7.3 Détermination de l’énergie libre de surface du solide de référence .3
7.4 Détermination de l’angle de contact du liquide à soumettre à essai sur le solide de
référence .3
8 Évaluation . 3
8.1 Généralités .3
8.2 Méthode d’Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (méthode OWRK) .3
8.3 Méthode de Wu . .4
8.4 Calcul de la fraction polaire de la tension superficielle du liquide .4
9 Rapport d’essai . 4
Bibliographie . 6

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 deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 19403-5:2017), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— en 7.4, des informations sur le mesurage de l’angle de contact dynamique ont été ajoutées;
— 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 19403-5:2024(fr)
Peintures et vernis — Mouillabilité —
Partie 5:
Détermination des fractions polaire et dispersive de la
tension superficielle des liquides à partir de mesurages de
l'angle de contact avec un solide n'ayant qu'une contribution
de dispersion à son énergie de surface
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 l’aide de méthodes optiques. Cette méthode peut être
utilisée pour la caractérisation des produits de peinture liquides.
Si cette méthode est employée pour 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 de la publication à laquelle il est fait référence (y compris tous
les amendements) s'applique.
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
IS
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