Méthodes macroscopiques

Les deux principales techniques de caractérisation macroscopiques de la mousse sont

la mesure de la moussabilité de la solution et de la stabilité de la mousse.

a. Moussabilité

La moussabilité d’un liquide est la capacité d’un liquide à former facilement une

mousse. La moussabilité est dépendante des caractéristiques des tensioactifs présents,

telles que leurs capacité à diminuer la tension de surface, à diffuser dans la lamelle, ou

encore les propriétés viscoélastiques qu’ils confèrent à l’interface (Myers, 2002).

Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour mesurer la moussabilité, parmi

lesquelles le test de Ross-Miles (Figure 2-16

: Représentation du test de Ross-Miles permettant de mesurer la moussabilité Adapté de (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-17: Représentation du test de Bikerman permettant de mesurer la moussabilité (Salager and Choplin, 2008)Figure 2-16

). Il consiste à faire tomber 50 mL de la solution de

tensioactif à analyser dans une éprouvette contenant 200 mL de la même solution, et à

mesurer la hauteur de mousse formée. Plus la hauteur de mousse formée est grande,

meilleure est la moussabilité de la solution. L’ensemble des conditions de ce test est fixé

par la norme ASTM D1173, dont les dimensions de la burette et de l’éprouvette.

Figure 2-46: Représentation du test de Ross-Miles permettant de mesurer la moussabilité Adapté de (Salager and Choplin, 2008)

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La deuxième méthode est le test de Bikerman, schématisé dans la Figure 2-17

: Représentation du test de Bikerman permettant de mesurer la moussabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-18: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)Figure 2-17

. Il consiste à faire buller un volume fixé de solution dans une

colonne avec un débit de gaz constant. Au fur et à mesure que la mousse se forme par le

bas de la colonne, la mousse coalesce dans la partie supérieure. Lorsque la génération de

mousse est en équilibre avec sa destruction, un équilibre dynamique est atteint, et la

hauteur de mousse h atteint un maximum qui dépend de la vitesse d’injection du gaz. La

valeur de h détermine la moussabilité du mélange. Les conditions du test n’étant pas

normées, le volume de solution, la taille des pores du fritté et les dimensions de la colonne

ne sont pas définies précisément (Salager and Choplin, 2008).

b. Stabilité

La stabilité d’une mousse est également un critère déterminant dans le choix de la

formulation. C’est sa capacité à rester dans le même état sur une période donnée.

Elle est le plus souvent caractérisée grâce à la mesure du temps de demi-vie t

1/2

. C’est le

temps mis pour qu’en se détériorant la mousse atteigne la moitié de son volume initial.

Figure 2-49: Représentation du test de Bikerman permettant de mesurer la moussabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-50: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)Figure 2-51: Représentation du test de Bikerman permettant de mesurer la

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Pour évaluer la stabilité de la mousse, les variations du volume de mousse sont

généralement mesurées grâce à différents tests.

Le test de Ross-Miles peut ainsi être utilisé pour mesurer la stabilité (Figure 2-18

: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-19: Mécanismes de déstabilisation de la mousse (Denkov, 2004)Figure 2-18

). Une fois

la mousse formée, sa hauteur h est relevée, et le temps mis à atteindre une hauteur égale

à h/2 correspond au temps de demi-vie t

1/2

. Plus t

1/2

est grand, meilleure est la stabilité

de la mousse (Figure 2-18

: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-19: Mécanismes de déstabilisation de la mousse (Denkov, 2004)Figure 2-18

).

Le second test est la méthode mixte qui utilise le même montage que le test de Bikerman

(Figure 2-17

: Représentation du test de Bikerman permettant de mesurer la moussabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-18: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)Figure 2-17

). Un volume de solution donné est mis à buller dans une colonne

jusqu’à atteindre une hauteur h. Le bullage est ensuite stoppé, la mousse ne se forme plus,

Figure 2-52: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)

Figure 2-53: Mécanismes de déstabilisation de la mousse (Denkov, 2004)Figure 2-54: Illustration du test de Ross-Miles utilisé pour mesurer la stabilité (Salager and Choplin, 2008)

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seule sa destruction est observée. Le temps mis pour atteindre une hauteur de mousse

égale à h/2 est égal au temps de demi-vie t

1/2.

Durant ces expériences de stabilité en colonne, la variation typique d’une colonne de

mousse est illustrée dans la Figure 2-19

: Mécanismes de déstabilisation de la mousse (Denkov, 2004)

Figure 2-20: Courbes d'imbibition et de drainage (Van Golf-Racht 1982)Figure 2-19

(Denkov,

2004). Les mécanismes de déstabilisation de la mousse sont les suivants. Dans un premier

temps, la hauteur de mousse diminue fortement du fait du drainage entrainé par la

gravité. Ceci se manifeste par une augmentation de la hauteur d’eau en bas de la colonne,

et donc une diminution de la hauteur de mousse, sans que la hauteur totale ne soit

modifiée. Puis, alors que les forces gravitaires sont compensées par les forces de

capillarité, de disjonction et de répulsion, la hauteur de mousse se stabilise. L’apparition

de mécanismes de destruction de la mousse tels que la coalescence et le mûrissement

engendre ensuite la destruction de la mousse par le sommet de la colonne. Une mousse

résiduelle très stable peut subsister à la fin.

Suivant l’intensité des forces en présence, la hauteur de mousse atteinte suite aux

différentes étapes de drainage et de destruction peut varier, ce qui peut influencer la

valeur du temps de demi-vie. Cet artefact expérimental doit donc être considéré lors des

mesures de stabilité.

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