Energie de surface (mouillabilité angle à l’avancée et au recul)

Dans le cas des gouttes issues de l’éthylène glycol, nous avons utilisé 6 gouttes par échantillon, cette réduction est due à la grande absorption du bois de ce liquide. Dans le cas du diiodométhane il a été possible d’avoir 8 gouttes exploitables. De chacune de ses gouttes nous avons pu tirer 5 mesures de l’angle à l’avancée et 5 au recul. Le tableau annexe 15 résume les résultats de la campagne de mesure des angles de contact avec les trois liquides (eau, diiodométhane et éthylène glycol). A partir de ces angles nous avons calculé l’énergie de surface avec les deux méthodes préalablement choisies (Wu et acido-basique). Le tableau 2-16 résume les résultats obtenus. Malgré les difficultés rencontrées lors des mesures des angles de contact au diiodométhane et à l’éthylène glycol, les résultats de l’énergie de surfaces issus de ces mesures via la méthode de Wu, semblent cohérents avec ceux de l’eau. En effet, même si les variations sont moins spectaculaires, le temps de stockage diminue l’énergie de surface (donc dégrade la mouillabilité) et la vitesse de coupe augmente l’énergie de la surface et donc améliore la mouillabilité.

En ce qui concerne la méthode acido-basique :

- même si l’effet de la vitesse n’est pas perceptible à travers les moyennes de l’énergie de surface totale, il est très net en revanche sur sa composante basique. En effet l’augmentation de la vitesse de coupe augmente la composante basique de la surface du bois de Douglas défoncé.

- le temps de stockage à toujours les mêmes effets sur les composantes acide et basique de l’énergie de surface à savoir : il diminue la composante basique et augmente la composante acide.

Tableau 2-16 Energie de surface : influence du temps de stockage et de la vitesse de coupe.

Temps de stockage Vitesses de coupe en (m/s) Energie de surface (méthode de WU en mN/m) Partie polaire mN/m Partie dispersive mN/m Energie de surface (méthode acido- basique en mN/m) Composante dispersive LW composante polaire partie acide partie basique 20 55.39 43.48 11.91 50.84 44.95 5.89 0.92 9.46 40 58.11 44.42 13.69 52.7 46.81 5.89 0.58 12.09 60 57.7 41.62 16.08 51.03 44.47 6.56 0.5 21.68 Moyenne 57.1 43.2 13.9 51.5 45.4 6.1 0.7 14.4 <1h Ecart type 1.5 1.4 2.1 1.0 1.2 0.4 0.2 6.4 20 53.83 45.18 8.65 48.96 45.38 3.58 1.49 2.16 40 56 43.23 12.77 51.2 44.99 6.21 6.21 11.66 60 57.69 44.45 13.24 52.62 46.56 6.09 0.71 13.01 Moyenne 55.8 44.3 11.6 50.9 45.6 5.3 2.8 8.9 8h Ecart type 1.9 1.0 2.5 1.8 0.8 1.5 3.0 5.9 20 50.3 42.68 7.62 43.97 41.98 1.99 2.23 0.44 40 55.87 47.15 8.72 51.08 47.54 3.54 1.33 2.35 60 55.23 45.38 9.85 50.55 45.94 4.61 1.39 3.81 Moyenne 53.8 45.1 8.7 48.5 45.2 3.4 1.7 2.2 24h Ecart type 3.0 2.3 1.1 4.0 2.9 1.3 0.5 1.7

En résumé, dans le cas du bois, l’hystérèse du mouillage est importante et augmente avec l’augmentation du temps de stockage, ce qui est logique vu que l’angle à l’avancée augmente fortement avec l’augmentation du temps de stockage et que l’angle au recul reste relativement stable. Rappelons que l’angle au retrait est mesuré lors de la diminution du volume de la goutte ce qui se traduit par le « démouillage » relatif de la surface du solide. En fait, nous entendons par « démouillage » relatif l’aspiration d’une partie du volume de la goutte déposée lors de la mesure de l’angle au recul. En effet, lors de ces essais nous n’avons jamais réussi à avoir un « démouillage » total notamment à cause du pouvoir hygroscopique du bois. Comme nous l’avons évoqué dans le chapitre 1 c’est pour cette raison que l’angle de contact à l’eau au recul est souvent supposé nul. C’est ce qui explique peut être sa constance. A l’avenir il sera par conséquent plus judicieux de faire que des campagnes d’angles à l’avancée pour caractérisée la mouillabilité des surfaces bois.

Autrement, la campagne de la mouillabilité « angle à l’avancée et au recul » a aussi confirmé les deux conclusions obtenues avec la mouillabilité dite « angle à l’avancée » :

- l’augmentation de la vitesse de coupe diminue l’acidité, augmente la basicité et donc améliore la mouillabilité

- l’augmentation du temps de stockage augmente l’acidité du bois, diminue la basicité et donc dégrade la mouillabilité

2.2.3.

Campagne de mesure de la rugosité

Nous avons abordé lors de la bibliographie les difficultés de mesure des états de surfaces bois : elles sont essentiellement dues au fait que les éléments anatomiques du bois sont du même ordre de grandeur que la rugosité que l’on cherche à définir. Ces difficultés engendrent un autre problème qui est le choix du critère caractéristique d’un profil d’une surface bois. La figure 2-42 illustre l’insuffisance d’un seul critère pour caractériser à lui seul un profil, voir un état de surface. En effet,

deux surfaces peuvent avoir la même valeur de Rt ou de Ra

tout en ayant deux profils opposés (creux et plein). Notons cependant que l’emploi

d’un seul critère est valable dans le cas où sont comparés des profils de la même famille provenant de modes d’usinages analogues. Rappelons que par définition SRa ne permettant

pas de différencier des profils inversés par rapport à la ligne moyenne, ce critère n’apporte donc aucun renseignement ni sur la robustesse, ni sur la fragilité d’un profil [TRIBOULOT, 1984]. Notons que les paramètres SRsk, SRku, SRt, SRq et SRp sensibles aux valeurs extrêmes

de la rugosité posent parfois quelques problèmes pour l’analyse de certaines propriétés fonctionnelles de la surface telle que l’adhésion [TRIBOULOT, 1984] et [HELLER et SCHIFF, 1991]. Par exemple, d’après [RAMANANANTOANDRO, 2005], l’existence de valeurs extrêmes peut induire une valeur très élevée de SRku pouvant atteindre 100 alors que

la valeur seuil est de 3 (tableau 1-6 page 33). La mouillabilité étant une des théories de l’adhésion, ces quatre critères sont donc à prendre avec réserve dans l’explication de la mouillabilité. Dans la partie suivante nous déclinerons les critères influencés par les paramètres explorés dans cette campagne d’essais à savoir la vitesse de coupe et le type de bois (aubier, duramen adulte et juvénile).

Figure 2-42. Limitation des critères classiques d’état de surface [TRIBOULOT, 1984]