ISO 304:1985

International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEX~YHAPO~HAfl OPrAHM3ALWlR f-l0 CTAHflAPTM3ALWlM~ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Determination of surface tension
Surface active agents -
by drawing up liquid films
06 termination de la tension superficielle par e’tiremen t de films liquides
Agents de surface -
Second edition - 19854245
Ref. INo. IS0 3044985 (E)
UDC 661.185 : 532.61.08
Descriptors : surfactants, tests, determination, surface tension.
Price based on 10 pages
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 304 was prepared by Technical Committee ISO/TC 91,
Surface active agents.
This second edition cancels and replaces the first edition (IS0 304-19781, of which it
constitutes a minor revision.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless othewise stated.
0 International Organization for Standardization, 1985
Printed in Switzerland
INTERNATIONAL STANDARD
IS0 3044985 (E)
Surface active agents - Determination of surface tension
by drawing up liquid films
0 Introduction 2 References
Surface tension is a fundamental property of liquids in general IS0 862, Surface active agents - Vocabulary.
and aqueous solutions of surface active agents in particular.
IS0 2456, Surface active agents - Water used as a solvent for
The measurement of this characteristic, however, does not tests. *
allow, in the case of solutions of surface active agents, any
suppositions as to their detergency, wetting, foaming, emulsi-
fying activities, etc. Indeed, no connection can be established
between the performance properties of the surface active 3 Definition
agents and the surface tension of their solutions.
surface tension : See IS0 862.
1 Scope and field of application NOTE - The SI unit of surface tension is the newton per metre (N/m).
In practice, the submultiple millinewton per metre (mN/m)** is used.
This International Standard specifies a test method for the
determination, by drawing up liquid films, of the surface ten-
sion of aqueous or organic solutions of surface active agents
and mixtures containing one or more surface active agents.
4 Principle
It also applies to the measurement of surface tension of pure
Measurement of the maximum force which it is necessary to
liquids or solutions other than those mentioned above. exert vertically on a stirrup or a ring, in contact with the surface
of the liquid being examined placed in a measuring cup, in
NOTE - Numerous methods have been established to determine sur- order to separate it from this surface, or on a plate, with an
face tension, such as :
edge in contact with the surface, in order to draw up the film
that has formed.
a) methods by drawing up liquid films by a plate, stirrup or ring;
b) methods for measuring the rise of liquid in a capillary tube;
c) maximum ball pressure method;
5 Apparatus
d) drop weight method;
e) drop or sessile ball method;
Ordinary laboratory apparatus and
f) suspended drop method;
5.1 Tensiometer, which can be fitted with plates, stirrups
g) dynamic methods based on measurements of flow charac-
and rings, and which shall comprise the following items :
teristics;
h) methods which study the waves produced in capillary jets.
a) A horizontal platform, which can be moved vertically
in both directions by means of a micrometer screw. It shall
The methods based on drawing up liquid films have notable advan-
be fitted with a millimetric scale allowing estimation of ver-
tages in the simplicity of their procedure and the commercial availabili-
tical movements of 0,l mm;
ty of highly automatic appliances.
* At present at the stage of draft.
** 1 mN/m = 1 dynkm
IS0 304-1985 (E)
6.1.2 The temperature of the solutions shall be maintained to
b) A dynamometer, to give a continuous measure of the
force applied to the measuring unit with an accuracy of at within 0,5 OC.
least 0,l mN/m.
NOTE - Determinations carried out in the region of points of critical
solubility, such as the Krafft temperature, cloud temperature of
c) A devic e for indicating or recording the values
ethylene oxide condensates, etc., are seriously marred by errors. It is
measured by the dynamometer.
preferable to proceed at a temperature higher than that of the par-
ticular points, or at a temperature lower than the cloud temperature of
The assembly shall be shielded from vibrations and draughts.
ethylene oxide condensates.
52 . Measuring unit, which shall comprise at least one of the
6.1.3 As the surface tension of solutions varies with time, it is
items
a), b) and c) and also item d) .
difficult to recommend a standard ageing period for the sol-
ution, because the nature and purity of the surface active
a) A rectangwlar plate of sheet platinum, 0,1 mm thick
agent, its concentration and its liability to adsorption all play a _I
and about 30 mm long by 20 mm wide, roughened using
particular part in these variations. It is therefore desirable to
emery paper in such a way that the strokes are perpen-
make several measurements over a period of time, to construct
dicular to the side intended to be submerged. The plate is
the surface tension curve as a function of time and to deter-
fixed, preferably by welding but alternatively by any other
mine the position of the level portion, which gives the age at
means, to a suspension rod situated in the axis of symmetry
which the solution has reached its equilibrium state. Automatic
of the plate (see figure 1).
apparatus is very suitable for carrying out the measurements,
the values being recorded as a function of the time.
b) A stirrup of platinum - iridium wire of diameter not
exceeding 0,l mm; the length of the horizontal arm is 20 to
6.1.4 The surface of the solutions is extremely sensitive to
40 mm and the length of the two vertical branches is
contamination by atmospheric dust or by vapours from
10 mm. The ends of these branches terminate in two small
solvents handled in the vicinity. Therefore no volatile products
platinum balls which act as counterweights (see figure 2).
shall be handled in the room where the determinations are
made and the complete apparatus shall be protected by a bell of
c) A ring of platinum - iridium wire, 0,3 mm in diameter.
the kind used for balances. These precautions also reduce
The circumference of the ring is generally between 40 and
variation in temperature.
60 mm. It is fixed to a suspending rod by means of a
platinum wire stirrup (see figure 3).
6.1.5 The method recommended for taking the test portion of
d) A measuring cup, to hold the test portion of the liquid
the liqurd examined is to suck it, with a pipette, from the centre
to be examined, consisting of a small glass tank capable of
of the mass of liquid, as the surface may be liable to soiling by
containing a sufficient quantity of liquid. Watch-glasses
insoluble particles and dust.
shall not be used.
In the case of the determination of the surface tension of sol-
62 . Cleaning the measuring unit
utions of surface active agents, cylindrical tanks with a
diameter of at least 8 cm may be used.
6.21 Cleaning the measuring cup
For determinations on pure liquids, the ideal measuring cup is a
small tank in the form of a rectangular parallelepiped having
In the presence of impurities such as silicones, which are not
sides of at least 8 cm; this shape enables the liquid surface to
removed by sulfa-chromic acid mixture, phosphoric acid or a
be cleaned completely by wiping.
solution of potassium persulfate in sulfuric acid, wash the
measuring cup using special products (for example toluene,
NOTE
- Generally, in the case of dilute solutions of surface active
perchloroethylene or methanolic potassium hydroxide
agents, the surface should only be wiped if the concentration of the
solution).
surface active agent is close to the critical concentration for micelle
formation (c.m.c.).
If these impurities are absent, or after cleaning with these pro-
ducts, wash the measuring cup carefully with hot sulfo-
chromic acid mixture and then with concentrated phosphoric
acid [83 to 98 % (m/m)]. Finally, rinse in double-distilled water
until the rinsings are neutral. The double-distilled water shall be
freshly prepared according to sub-clause 5.2 of IS0 2456.
6.1 Preparation of solutions of surface
agents
Before the determination, the measuring cup be rinsed
several times with the liquid to be examined.
6.1.1 The solutions of surface active agents for the deter-
minations shall be prepared with all necessary care. The water
6.22 Cleaning the plate, stirrup or ring
used for preparing them shall be double-distilled water (see
sub-clause 5.2 of IS0 2456), checked by measuring its surface
If necessary, clean the platinum plate, stirrup or ring (5.2) with
tension. Cork stoppers and, more particularly, rubber stoppers,
shall on no account be used, either in the construction of the special products as specified in 6.2.1. In the absence of im-
purities requiring cleaning with these products, or after clean-
distillation apparatus or for stoppering containers in which the
water is kept. ing with these products, wash the platinum measuring unit
IS0 304~1985( El
The instrument reading, indicating the surface tension y, in
with hot concentrated sulfuric acid (920 = 1,839 g/ml) and
then rinse with double-distilled water until the rinsings are millinewtons per metre, is calculated by the formula
neutral.
mxg
Plates shall never be dried by passing through a flame. Do not
b
touch the measuring unit or the inner surface of the measuring
cup with the fingers.
where
is the mass, in grams, of the riders;
m
6.3 Calibrating the tensiometer
b is the perimeter, in metres, of the plate, stirrup or
ring;
6.3.1 Principle
g is the acceleration due to gravity, in
metres
Per
second squared.
Calibrate the tensiometer (5.1) by adjusting it so that the indica-
tions or recordings of the device [5.1 c)] are expressed directly
by means of pure substances whose surface tensions
b)
in millinewtons per metre (mN/m).
are accurately known. This method is quicker.
6.3.1.1 Using a plate as the measuring unit
Calibrate the tensiometer, if necessary, using the procedure
specified in 6.4, until the observed reading agrees with the
During the determination, the roughened platinum plate
known value of the calibration liquids.
[5.2 a)], when submerged in the liquid to be examined, is sur-
rounded by a layer of liquid which wets it completely; the
NOTE - For determinations not requiring very great precision, the
system behaves as if the liquid were making tangential contact
tensiometer fitted with the plate, stirrup or ring may be calibrated with
with a theoretical plate consisting of the plate surrounded by its
pure substances whose surface tension is known exactly and whose
wetting sheath. density is similar to that of the liquid to be examined. In these condi-
tions, the relation between the surface tension and the force applied to
the dynamometer may be treated as linear.
Avoid letting the plate dry completely after ing and before
submersion in the liquid to be examined.
tension of a number
The values of the surface of pure organic liquids
are given in annex A.
Because of the system by which the plate is connected to the
measuring apparatus, it is easy to drain the plate properly;
6.4 Determination (see also annex B)
when the plate is removed from the liquid, one end of its base
comes away owing to inevitable lack of symmetry, and leaves
6.4.1 Levelling the tensiometer
one corner immersed. If withdrawal is continued very slowly,
the required drainage conditions are obtained, and the plate is
Place a liquid level on the platform [5.1 a)], and adjust the
removed without bringing away any droplets.
screws fixed in the base of the apparatus, until the platform is
horizontal.
To set the apparatus to zero, it is necessary to proceed with the
plate completely withdrawn, the plate being drained as in-
dicated above. Correction for wetting is thus included in the
6.4.2 Using a plate as the measuring unit
calibration and is not involved in the determinations.
When the plate [5.2 a)] has been wetted and the apparatus
calibrated with the wetting sheath, check that the shorter
6.3.1.2 Using a stirrup as the measuring unit
edges of the plate are horizontal.
In order to avoid the correction of buoyancy resulting from the
Place the measuring cup L5.2 d)], containing the liquid to be ex-
volume of the immersed wire and the two platinum balls, first
amined, on the platform and bring it under the plate. Raise the
set the apparatus to zero with the stirrup [5.2 b)] immersed in a
platform until the plate is suddenly caught by the liquid. Then
liquid of the same density as the liquid being examined, until its
gently move the platform, maintaining the equilibrium of the
horizontal arm is level with the surface of the liquid.
dynamometer, until the base of the plate is at the height of the
free surface of the liquid (see figure 4). This process eliminates
6.3.1.3 Using a ring as the measuring unit
any error due to buoyancy.
When using a ring [5.2 cl], it is not necessary to make buoy-
As immersing the plate in the liquid disturbs the arrangement of
ancy corrections.
the surface layer, wait a few minutes and then determine the
force exerted on the dynamometer [5.1 b)]. Several successive
measurements should be made in the same conditions.
6.3.2 Calibration procedure
If the measuring instrument is capable of recording the
movement/force curve, plot this by gently lowering the plat-
Calibration can be carried out by two methods :
form, the plate at first being immersed for about 15 mm in the
liquid. In this wa
...

Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATlON@MEIK,QYHAPOfiHAR OPrAHM3AL&lR I-IO CTAH~APTt43AUMM~ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATIDN
Determination de la tension
Agents de surface -
superficielle par 6tirement de films liquides
Determination of surface tension by drawing up liquid films
Suhxe active agents -
DeuxiGme hdition - 1985-12-15
Mf. no : IS0 3044985 (F)
CDU 661.185 : 532.61.08
essai, dbtermination, tension superficielle.
Descripteurs : agent de surface,
Prix base SW 10 pages
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comites membres de I’ISO). L’elaboration
des Normes internationales est confide aux comites techniques de I’ISO. Chaque
comite membre interesse par une etude a le droit de faire partie du comite technique
cr& a cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent egalement aux travaux.
Les projets de Normes internationales adopt& par les comites techniques sont soumis
aux comites membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuveesconfor-
mement aux procedures de I’ISO qui requierent I’approbation de 75 % au moins des
comites membres votants.
La Norme internationale IS0 304 a et6 elaboree par le comite technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
Cette deuxieme edition annule et remplace la premiere edition (IS0 304-1978t, dont elle
constitue une revision mineure.
L’attention des utilisateurs est attiree sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises a revision et que toute reference faite 8 une autre
Norme internationale dans le present document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniere edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1995
lmprimd en Suisse
IS0 304-1985 (F)
NORME INTERNATIONALE
DGtermination de la tension
Agents de surface -
superficielle par etirement de films liquides
Les methodes d’etirement de films liquides presentent de remarquables
0 Introduction
avantages, par la simplicite de leur mode operatoire et par I’existence,
dans le commerce, d’appareils tres automatises.
La tension superficielle est une propriete fondamentale des
liquides en general et des solutions aqueuses d’agents de sur-
face en particulier.
2 R6f6rences
La mesure de cette caracteristique ne permet cependant pas de
prevoir, dans le cas des solutions d’agents de surface, leur acti- IS0 862, Agents de surface - Vocabulaire.
vite detergente, mouillante, moussante, emulsifiante, etc. En
effet, les proprietes applicatives des agents de surface peuvent IS0 2456, Agents de surface - Eau employee comme solvant
ne pas etre directement liees a la tension superficielle de leurs pour /es essais. *
solutions.
3 DGfinition
1 Objet et domaine d’application
tension superficielle : Voir IS0 862.
La presente Norme internationale specific une methode d’essai
par etirement de films liquides pour la determination de la ten-
NOTE - L’unite Sl de la tension superficielle est le newton par metre
sion superficielle de solutions aqueuses ou organiques d’agents
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilise est le millinewton par
de surface ou de melanges contenant un ou plusieurs agents de metre (mN/m).**
surface.
La presente Norme internationale est egalement applicable au
4 Principe
mesurage de la tension superficielle des liquides purs ou des
solutions autres que celles designees precedemment.
Mesurage de la force maximale qu’il faut exercer verticalement
sur un etrier, ou un anneau, au contact de la surface du liquide
NOTE - De nombreuses methodes ont et6 mises au point pour deter-
a examiner, place dans un godet de mesure, pour le &parer de
miner la tension superficielle, telles que :
cette surface, ou sur une lame dont un c&e est en contact avec
a) methodes d’etirement de films liquides par une lame, un etrier, la surface pour etirer le film liquide form&
ou un anneau;
b) methodes de mesurage de la montee d’un liquide dans un tube
capillaire;
5 Appareillage
c) methode du maximum de la pression de bulle;
Materiel courant de laboratoire, et
d) methode du poids de goutte;
5.1 Tensiometre, pouvant etre equipe de lames, d’etriers et
e) methode de la goutte ou de la bulle sessile;
d’anneaux, et comprenant les elements suivants.
f) methode de la goutte pendante;
g) methodes dynamiques basees sur les mesures des caracteris-
a) Une plate-forme horizontale, pouvant etre deplacee
tiques d’ecoulement;
verticalement, dans les deux sens, a I’aide d’une vis micro-
metrique; elle est pourvue d’une echelle millimetrique per-
h) methodes qui etudient les ondes produites dans les jets capil-
mettant d’estimer des deplacements verticaux de 0,l mm.
laires.
* Actuellement au stade de projet.
** 1 mN/m = 1 dynkm
is0 304-1985 (F)
b) Un dynamometre a mesure continue, servant a mesu- en caoutchouc, est a proscrire formellement, aussi bien dans la
construction de I’appareil a distiller que pour boucher les r&i-
rer la force qui s’applique au corps de mesure, avec une pr&
cision d’au moins 0,l mN/m. pients dans lesquels I’eau est conservee.
c) Un dispositif de lecture ou d’enregistrement des
6.1.2 La temperature des solutions doit etre maintenue a
valeurs mesurees par le dynamometre.
0,5 OC pr&.
L’ensemble doit etre protege des vibrations et des courants
NOTE - Les determinations effect&es aux environs des temperatures
d’air.
de solubilite critique, telles que la temperature de Krafft, la temperature
de trouble de condensats d’oxyde d’ethylene,, etc., sont fortement
entachees d’erreur. II est preferable d’operer a une temperature supe-
rieure a celle des points singuliers, ou a une temperature inferieure a la
5.2 Corps de mesure, comprenant au moins I’un des ele-
temperature de trouble pour les condensats d’oxyde d’ethylene.
ments a), b) et c), et egalement I’element d).
a) Une lame rectangulaire, constituee par une plaque en
6.1.3 La tension superficielle des solutions variant au tours du
platine, d’epaisseur 0,l mm, de longueur 30 mm et de lar- temps, il est difficile de recommander un age etalon pour la
geur 20 mm environ, depolie par emerisage, de facon que
solution, car interviennent notamment dans ces variations : la
les stries soient perpendiculaires au c&e destine a etre nature et la purete de I’agent de surface, sa concentration, son
immerge. La lame est fixee par soudure de preference, ou
aptitude a I’adsorption. II est, de ce fait, souhaitable d’effectuer
par tout autre moyen, a une tige de suspension situee dans plusieurs mesurages sur une periode de temps, de facon a
I’axe de symetrie de la lame (voir figure 1).
construire la courbe representant les variations de la tension
superficielle en fonction du temps, et de determiner la position
b) Un Btrier, en fil de platine iridie dont le diametre ne du palier, ce qui donne I’age a partir duquel la solution a atteint
depasse pas 0,l mm; la longueur des deux bras horizontaux
son etat d’equilibre. Un appareil automatique est tres approprie
est de 20 a 40 mm, et la longueur des deux branches vertica- pour effectuer ces mesurages, les valeurs &ant enregistrees en
les de 10 mm. Ces branches sont terminees a leurs extremi-
fonction du temps.
tes par deux petites boules en platine servant de contre-
poids (voir figure 2).
6.1.4 La surface des solutions est extremement sensible aux
contaminations par les poussieres atmospheriques ou par les
c) Un anneau, en fil de platine iridie de diametre 0,3 mm.
vapeurs de solvants manipules a proximite. II faut done eviter
La circonference de I’anneau est generalement comprise
toute manipulation de produits volatils dans la piece ou les
entre 40 et 60 mm. II est fixe a une tige de suspension metal-
determinations sont effectuees, et proteger I’ensemble de
lique par un etrier en fil de platine (voir figure 3).
I’appareil par une clothe du genre de celles qui sont utilisees
pour les balances. Cette precaution permet egalement de
d) Un godet de mesure, pour recevoir la prise d’essai du
reduire les variations de la temperature.
liquide a examiner, constitue par une petite cuve en verre
pouvant contenir une quantite suffisante de liquide. Le verre
6.1.5 La methode de prelevement recommandee pour la prise
de montre est a eviter.
d’essai du liquide a examiner est d’aspirer, avec une pipette, au
centre de la masse du liquide, la surface pouvant eventuelle-
Dans le cas de determinations des tensions superficielles de
ment etre souillee par des particules insolubles et des poussie-
solutions d’agents de surface, on peut utiliser des cuves cylin-
res.
driques dont le diametre doit etre au moins de 8 cm.
Pour les determinations sur des liquides purs, le godet de
6.2 Nettoyage du corps de mesure
mesure ideal est une petite cuve rectangulaire parallele-
pipedique dont les cot& ont au moins 8 cm de longueur; la
6.23 Nettoyage du godet de mesure
forme parallelepipedique permet le nettoyage parfait de la sur-
face d’un liquide par essuyage.
En presence de salissures telles que les silicones, qui ne sont eli-
mikes ni par le melange sulfochromique, ni par I’acide phos-
NOTE - Generalement dans le cas des solutions diluees d’agents de
surface, on ne doit essuyer la surface que si la concentraticn de I’agent phorique, ni par la solution de persulfate de potassium dans
de surface est proche de la concentration critique pour la formation de
I’acide sulfurique, laver le godet de mesure avec des produits
micelles (c.m.c.1.
speciaux (par exemple toluene, perchloroethylene ou solution
methanolique d’hydroxyde de potassium).
En I’absence de ces salissures ou apres le nettoyage a I’aide de
6 Mode opbratoire
ces produits, laver soigneusement le godet de mesure a I’aide
d’un melange sulfochromique chaud, puis avec de I’acide phos-
phorique concentre [83 a 98 % (m/m)]. Finalement, rincer a
6.1 Preparation des solutions d’agents de surface
I’eau bidistillee jusqu’a neutralite des eaux de rincage. L’eau
bidistillee doit etre frakhement preparee selon le ‘paragraphe
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinees aux deter-
5.2 de I’ISO 2456.
minations doivent etre preparees avec tout le soin necessaire.
L’eau utilisee pour les preparer doit etre de I’eau bidistillee (voir
Avant la determination, le godet de mesure doit etre rince plu-
paragraphe 5.2 de I’ISO 24561, controlee par mesurage de sa
sieurs fois avec le liquide t3 examiner.
tension supet-ficielle. L’emploi de bouchons en liege, et surtout
IS0 3044985 (F)
6.3.2 halonnage
6.2.2 Nettoyage de la lame, de IWrier ou de l’anneau
.
L’etalonnage peut etre realise selon deux methodes :
Si necessaire, laver la lame, I’etrier ou l’anneau (5.2) avec les
produits speciaux comme cela est specific en 6.2.1. En
Methode a I’aide de cavaliers de masse connue, places
I’absence de salissures exigeant un nettoyage avec ces produits a)
speciaux ou apt& le nettoyage avec I’un des ces produits, laver sur la lame, I’etrier ou I’anneau. L’operation est longue, mais
le corps de mesure en platine avec de I’acide sulfurique concen- tres precise.
tre chaud (eZO = 1,839 g/ml), puis rincer 8 I’eau bidistillee
lecture de I’instrument, donna nt la tension superficielle,
jusqu’a neutralite des eaux de rincage. La
en millinewtons par metre, est calculee par la formule
Yf
Ne jamais s&her les lames par passage a la flamme. Ne pas
toucher avec les doigts aussi bien les corps de mesure que les
mxg
surfaces interieures des godets de mesure.
6.3 halonnage du tensiom&re
m est la masse, en grammes, des cavaliers;
6.3.1 Principe
b est le peri metre, en metres, de la lame, de I’ etrier ou
de I’anneau;
Le tensiometre (5.1) est etalonne en le reglant de man&e a
pouvoir convertir directement en millinewtons par metre
g est I’acceleration due a la pesanteur, en metres par
(mN/m) les indications du dispositif de lecture ou d’enregistre-
seconde carree.
ment [5.1 4.
b) Methode 8 I’aide de substances pures dont les tensions
superficielles sont connues avec precision. Cette methode
6.3.1.1 Cas de la lame comme corps de mesure
est plus rapide.
Lors de la determination, la lame en platine depoli r5.2 all,
italonner le tensiometre, si necessaire, en suivant le mode ope-
lorsqu’on la plonge au sein du liquide 8 examiner, s’entoure
ratoire specific en 6.4, jusqu’a ce que la lecture observee soit
d’une couche de liquide qui la mouille parfaitement, et tout se
en accord avec la valeur connue des liquides etalons.
passe comme si le liquide se raccordait tangentiellement a une
lame fictive constituee de la lame entouree de sa gaine de
- Pour les d&terminations ne demandant pas une grande phi-
NOTE
mouillage.
sion, on peut faire un ktalonnage du tensiomgtre muni de la lame, de
IWrier ou de l’anneau ZI I’aide de substances pures dont la tension
Evi ter que la lame s&he totalement apres son nettoyage et
superficielle est connue avec exactitude, et la masse volumique identi-
sa plongee au sein du liquide a examiner.
avant
que 2 celle du liquide 3 examiner. Dans ces conditions, la relation entre
la tension superficielle et la force appliquhe au dynamomhtre peut 6tre
Suivant le systeme par lequel la lame est reliee a I’appareil de
consid&+e comme lineaire.
mesure, on obtient facilement un essorage de la lame; grace
Les valeurs de tension supetficielle de quelq ues liquides organiques
aux inevitables defauts de symetrie, la lame, lorsqu’on la retire
purs sont donhes dans I’annexe A.
du liquide, se d&ache par I’une des extremites de sa base et
bascule, gardant un angle immerge. Si I’on poursuit I’emersion
tres lentement, la lame sort dans les conditions voulues d’esso-
6.4 Mtermination (voir aussi annexe B)
rage, sans entrainer de gouttelettes.
Pour faire le zero de I’appareil, il faut operer avec la lame totale-
6.4.1 Nivellement du tensiometre
ment sortie, cette derniere ayant ete essoree comme cela est
indique precedemment. La correction de mouillage est ainsi
Placer un niveau a eau sur la plate-forme [5.1 a)] et regler les vis
comprise dans I’etalonnage et n’intervient pas dans les determi-
fixees aux pieds du tensiometre, jusqu’a ce que la plate-forme
nations.
soit horizontale.
6.3.1.2 Cas de l’etrier comme corps de mesure
6.4.2 Cas de la lame comme corps de mesure
Afin d’eviter la correction de l’erreur due a la poussee d’Archi-
La lame [5.2 a)] etant prealablement mouillee et I’appareil eta-
m&de resultant du volume dZI au fil immerge et aux deux boul
...

Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATlON@MEIK,QYHAPOfiHAR OPrAHM3AL&lR I-IO CTAH~APTt43AUMM~ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATIDN
Determination de la tension
Agents de surface -
superficielle par 6tirement de films liquides
Determination of surface tension by drawing up liquid films
Suhxe active agents -
DeuxiGme hdition - 1985-12-15
Mf. no : IS0 3044985 (F)
CDU 661.185 : 532.61.08
essai, dbtermination, tension superficielle.
Descripteurs : agent de surface,
Prix base SW 10 pages
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comites membres de I’ISO). L’elaboration
des Normes internationales est confide aux comites techniques de I’ISO. Chaque
comite membre interesse par une etude a le droit de faire partie du comite technique
cr& a cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent egalement aux travaux.
Les projets de Normes internationales adopt& par les comites techniques sont soumis
aux comites membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuveesconfor-
mement aux procedures de I’ISO qui requierent I’approbation de 75 % au moins des
comites membres votants.
La Norme internationale IS0 304 a et6 elaboree par le comite technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
Cette deuxieme edition annule et remplace la premiere edition (IS0 304-1978t, dont elle
constitue une revision mineure.
L’attention des utilisateurs est attiree sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises a revision et que toute reference faite 8 une autre
Norme internationale dans le present document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniere edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1995
lmprimd en Suisse
IS0 304-1985 (F)
NORME INTERNATIONALE
DGtermination de la tension
Agents de surface -
superficielle par etirement de films liquides
Les methodes d’etirement de films liquides presentent de remarquables
0 Introduction
avantages, par la simplicite de leur mode operatoire et par I’existence,
dans le commerce, d’appareils tres automatises.
La tension superficielle est une propriete fondamentale des
liquides en general et des solutions aqueuses d’agents de sur-
face en particulier.
2 R6f6rences
La mesure de cette caracteristique ne permet cependant pas de
prevoir, dans le cas des solutions d’agents de surface, leur acti- IS0 862, Agents de surface - Vocabulaire.
vite detergente, mouillante, moussante, emulsifiante, etc. En
effet, les proprietes applicatives des agents de surface peuvent IS0 2456, Agents de surface - Eau employee comme solvant
ne pas etre directement liees a la tension superficielle de leurs pour /es essais. *
solutions.
3 DGfinition
1 Objet et domaine d’application
tension superficielle : Voir IS0 862.
La presente Norme internationale specific une methode d’essai
par etirement de films liquides pour la determination de la ten-
NOTE - L’unite Sl de la tension superficielle est le newton par metre
sion superficielle de solutions aqueuses ou organiques d’agents
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilise est le millinewton par
de surface ou de melanges contenant un ou plusieurs agents de metre (mN/m).**
surface.
La presente Norme internationale est egalement applicable au
4 Principe
mesurage de la tension superficielle des liquides purs ou des
solutions autres que celles designees precedemment.
Mesurage de la force maximale qu’il faut exercer verticalement
sur un etrier, ou un anneau, au contact de la surface du liquide
NOTE - De nombreuses methodes ont et6 mises au point pour deter-
a examiner, place dans un godet de mesure, pour le &parer de
miner la tension superficielle, telles que :
cette surface, ou sur une lame dont un c&e est en contact avec
a) methodes d’etirement de films liquides par une lame, un etrier, la surface pour etirer le film liquide form&
ou un anneau;
b) methodes de mesurage de la montee d’un liquide dans un tube
capillaire;
5 Appareillage
c) methode du maximum de la pression de bulle;
Materiel courant de laboratoire, et
d) methode du poids de goutte;
5.1 Tensiometre, pouvant etre equipe de lames, d’etriers et
e) methode de la goutte ou de la bulle sessile;
d’anneaux, et comprenant les elements suivants.
f) methode de la goutte pendante;
g) methodes dynamiques basees sur les mesures des caracteris-
a) Une plate-forme horizontale, pouvant etre deplacee
tiques d’ecoulement;
verticalement, dans les deux sens, a I’aide d’une vis micro-
metrique; elle est pourvue d’une echelle millimetrique per-
h) methodes qui etudient les ondes produites dans les jets capil-
mettant d’estimer des deplacements verticaux de 0,l mm.
laires.
* Actuellement au stade de projet.
** 1 mN/m = 1 dynkm
is0 304-1985 (F)
b) Un dynamometre a mesure continue, servant a mesu- en caoutchouc, est a proscrire formellement, aussi bien dans la
construction de I’appareil a distiller que pour boucher les r&i-
rer la force qui s’applique au corps de mesure, avec une pr&
cision d’au moins 0,l mN/m. pients dans lesquels I’eau est conservee.
c) Un dispositif de lecture ou d’enregistrement des
6.1.2 La temperature des solutions doit etre maintenue a
valeurs mesurees par le dynamometre.
0,5 OC pr&.
L’ensemble doit etre protege des vibrations et des courants
NOTE - Les determinations effect&es aux environs des temperatures
d’air.
de solubilite critique, telles que la temperature de Krafft, la temperature
de trouble de condensats d’oxyde d’ethylene,, etc., sont fortement
entachees d’erreur. II est preferable d’operer a une temperature supe-
rieure a celle des points singuliers, ou a une temperature inferieure a la
5.2 Corps de mesure, comprenant au moins I’un des ele-
temperature de trouble pour les condensats d’oxyde d’ethylene.
ments a), b) et c), et egalement I’element d).
a) Une lame rectangulaire, constituee par une plaque en
6.1.3 La tension superficielle des solutions variant au tours du
platine, d’epaisseur 0,l mm, de longueur 30 mm et de lar- temps, il est difficile de recommander un age etalon pour la
geur 20 mm environ, depolie par emerisage, de facon que
solution, car interviennent notamment dans ces variations : la
les stries soient perpendiculaires au c&e destine a etre nature et la purete de I’agent de surface, sa concentration, son
immerge. La lame est fixee par soudure de preference, ou
aptitude a I’adsorption. II est, de ce fait, souhaitable d’effectuer
par tout autre moyen, a une tige de suspension situee dans plusieurs mesurages sur une periode de temps, de facon a
I’axe de symetrie de la lame (voir figure 1).
construire la courbe representant les variations de la tension
superficielle en fonction du temps, et de determiner la position
b) Un Btrier, en fil de platine iridie dont le diametre ne du palier, ce qui donne I’age a partir duquel la solution a atteint
depasse pas 0,l mm; la longueur des deux bras horizontaux
son etat d’equilibre. Un appareil automatique est tres approprie
est de 20 a 40 mm, et la longueur des deux branches vertica- pour effectuer ces mesurages, les valeurs &ant enregistrees en
les de 10 mm. Ces branches sont terminees a leurs extremi-
fonction du temps.
tes par deux petites boules en platine servant de contre-
poids (voir figure 2).
6.1.4 La surface des solutions est extremement sensible aux
contaminations par les poussieres atmospheriques ou par les
c) Un anneau, en fil de platine iridie de diametre 0,3 mm.
vapeurs de solvants manipules a proximite. II faut done eviter
La circonference de I’anneau est generalement comprise
toute manipulation de produits volatils dans la piece ou les
entre 40 et 60 mm. II est fixe a une tige de suspension metal-
determinations sont effectuees, et proteger I’ensemble de
lique par un etrier en fil de platine (voir figure 3).
I’appareil par une clothe du genre de celles qui sont utilisees
pour les balances. Cette precaution permet egalement de
d) Un godet de mesure, pour recevoir la prise d’essai du
reduire les variations de la temperature.
liquide a examiner, constitue par une petite cuve en verre
pouvant contenir une quantite suffisante de liquide. Le verre
6.1.5 La methode de prelevement recommandee pour la prise
de montre est a eviter.
d’essai du liquide a examiner est d’aspirer, avec une pipette, au
centre de la masse du liquide, la surface pouvant eventuelle-
Dans le cas de determinations des tensions superficielles de
ment etre souillee par des particules insolubles et des poussie-
solutions d’agents de surface, on peut utiliser des cuves cylin-
res.
driques dont le diametre doit etre au moins de 8 cm.
Pour les determinations sur des liquides purs, le godet de
6.2 Nettoyage du corps de mesure
mesure ideal est une petite cuve rectangulaire parallele-
pipedique dont les cot& ont au moins 8 cm de longueur; la
6.23 Nettoyage du godet de mesure
forme parallelepipedique permet le nettoyage parfait de la sur-
face d’un liquide par essuyage.
En presence de salissures telles que les silicones, qui ne sont eli-
mikes ni par le melange sulfochromique, ni par I’acide phos-
NOTE - Generalement dans le cas des solutions diluees d’agents de
surface, on ne doit essuyer la surface que si la concentraticn de I’agent phorique, ni par la solution de persulfate de potassium dans
de surface est proche de la concentration critique pour la formation de
I’acide sulfurique, laver le godet de mesure avec des produits
micelles (c.m.c.1.
speciaux (par exemple toluene, perchloroethylene ou solution
methanolique d’hydroxyde de potassium).
En I’absence de ces salissures ou apres le nettoyage a I’aide de
6 Mode opbratoire
ces produits, laver soigneusement le godet de mesure a I’aide
d’un melange sulfochromique chaud, puis avec de I’acide phos-
phorique concentre [83 a 98 % (m/m)]. Finalement, rincer a
6.1 Preparation des solutions d’agents de surface
I’eau bidistillee jusqu’a neutralite des eaux de rincage. L’eau
bidistillee doit etre frakhement preparee selon le ‘paragraphe
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinees aux deter-
5.2 de I’ISO 2456.
minations doivent etre preparees avec tout le soin necessaire.
L’eau utilisee pour les preparer doit etre de I’eau bidistillee (voir
Avant la determination, le godet de mesure doit etre rince plu-
paragraphe 5.2 de I’ISO 24561, controlee par mesurage de sa
sieurs fois avec le liquide t3 examiner.
tension supet-ficielle. L’emploi de bouchons en liege, et surtout
IS0 3044985 (F)
6.3.2 halonnage
6.2.2 Nettoyage de la lame, de IWrier ou de l’anneau
.
L’etalonnage peut etre realise selon deux methodes :
Si necessaire, laver la lame, I’etrier ou l’anneau (5.2) avec les
produits speciaux comme cela est specific en 6.2.1. En
Methode a I’aide de cavaliers de masse connue, places
I’absence de salissures exigeant un nettoyage avec ces produits a)
speciaux ou apt& le nettoyage avec I’un des ces produits, laver sur la lame, I’etrier ou I’anneau. L’operation est longue, mais
le corps de mesure en platine avec de I’acide sulfurique concen- tres precise.
tre chaud (eZO = 1,839 g/ml), puis rincer 8 I’eau bidistillee
lecture de I’instrument, donna nt la tension superficielle,
jusqu’a neutralite des eaux de rincage. La
en millinewtons par metre, est calculee par la formule
Yf
Ne jamais s&her les lames par passage a la flamme. Ne pas
toucher avec les doigts aussi bien les corps de mesure que les
mxg
surfaces interieures des godets de mesure.
6.3 halonnage du tensiom&re
m est la masse, en grammes, des cavaliers;
6.3.1 Principe
b est le peri metre, en metres, de la lame, de I’ etrier ou
de I’anneau;
Le tensiometre (5.1) est etalonne en le reglant de man&e a
pouvoir convertir directement en millinewtons par metre
g est I’acceleration due a la pesanteur, en metres par
(mN/m) les indications du dispositif de lecture ou d’enregistre-
seconde carree.
ment [5.1 4.
b) Methode 8 I’aide de substances pures dont les tensions
superficielles sont connues avec precision. Cette methode
6.3.1.1 Cas de la lame comme corps de mesure
est plus rapide.
Lors de la determination, la lame en platine depoli r5.2 all,
italonner le tensiometre, si necessaire, en suivant le mode ope-
lorsqu’on la plonge au sein du liquide 8 examiner, s’entoure
ratoire specific en 6.4, jusqu’a ce que la lecture observee soit
d’une couche de liquide qui la mouille parfaitement, et tout se
en accord avec la valeur connue des liquides etalons.
passe comme si le liquide se raccordait tangentiellement a une
lame fictive constituee de la lame entouree de sa gaine de
- Pour les d&terminations ne demandant pas une grande phi-
NOTE
mouillage.
sion, on peut faire un ktalonnage du tensiomgtre muni de la lame, de
IWrier ou de l’anneau ZI I’aide de substances pures dont la tension
Evi ter que la lame s&he totalement apres son nettoyage et
superficielle est connue avec exactitude, et la masse volumique identi-
sa plongee au sein du liquide a examiner.
avant
que 2 celle du liquide 3 examiner. Dans ces conditions, la relation entre
la tension superficielle et la force appliquhe au dynamomhtre peut 6tre
Suivant le systeme par lequel la lame est reliee a I’appareil de
consid&+e comme lineaire.
mesure, on obtient facilement un essorage de la lame; grace
Les valeurs de tension supetficielle de quelq ues liquides organiques
aux inevitables defauts de symetrie, la lame, lorsqu’on la retire
purs sont donhes dans I’annexe A.
du liquide, se d&ache par I’une des extremites de sa base et
bascule, gardant un angle immerge. Si I’on poursuit I’emersion
tres lentement, la lame sort dans les conditions voulues d’esso-
6.4 Mtermination (voir aussi annexe B)
rage, sans entrainer de gouttelettes.
Pour faire le zero de I’appareil, il faut operer avec la lame totale-
6.4.1 Nivellement du tensiometre
ment sortie, cette derniere ayant ete essoree comme cela est
indique precedemment. La correction de mouillage est ainsi
Placer un niveau a eau sur la plate-forme [5.1 a)] et regler les vis
comprise dans I’etalonnage et n’intervient pas dans les determi-
fixees aux pieds du tensiometre, jusqu’a ce que la plate-forme
nations.
soit horizontale.
6.3.1.2 Cas de l’etrier comme corps de mesure
6.4.2 Cas de la lame comme corps de mesure
Afin d’eviter la correction de l’erreur due a la poussee d’Archi-
La lame [5.2 a)] etant prealablement mouillee et I’appareil eta-
m&de resultant du volume dZI au fil immerge et aux deux boul
...