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RÉSUMÉ
Une mousse est une dispersion de gaz dans une phase condensée, autrement dit, c’est un système familier, de comportement complexe et aux propriétés ambiguës. Par exemple, les mousses ont une très faible densité, mais peuvent être parfois parfaitement rigides, voire solides. Cet article s’attache à décrire les caractéristiques des mousses, les étapes majeurs de leur vie et les phénomènes qui les composent. Ensuite, des méthodes d’étude sont proposées afin de comprendre leur formation ou encore leur évolution. Pour terminer, leurs étonnantes propriétés sont passées en revue, de même que leur comportement rhéologique (caractérisation visqueuse ou élastique).
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Jean-Louis SALAGER : Ingénieur de l'École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC) de Nancy - Professeur à l'université des Andes, Mérida, Venezuela
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Lionel CHOPLIN : Ingénieur de l'Institut national des sciences appliquées (INSA) de Toulouse - Professeur à l'École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC) de l'Institut national polytechnique de Lorraine (INPL), Nancy
INTRODUCTION
Les mousses sont des systèmes familiers, présents dans la vie quotidienne, mais de comportement remarquablement complexe, ce qui leur confère, suivant les cas, des propriétés ambiguës ou paradoxales : utile ou indésirable, éphémère ou persistante, structurée ou désordonnée, fluide ou rigide. Une mousse se définit de façon générale comme une dispersion de gaz dans une phase condensée qui est souvent une phase aqueuse, mais qui peut être une phase organique ou métallique, éventuellement solidifiée. Du fait de leur fort contenu en gaz, les mousses ont une très faible densité, ce qui ne les empêche pas d'être parfois remarquablement rigides (mousse chantilly, mousse à raser), voire complètement solides (mousses métalliques, polystyrène expansé), et, le cas échéant, compressibles et même élastiques. D'autre part, on trouve des mousses aqueuses très rigides, mais toutefois susceptibles de se déplacer facilement dans une conduite ou contre une paroi et de se comporter comme des fluides selon la contrainte appliquée.
Cet article décrit les caractéristiques des mousses aqueuses stabilisées par des surfactifs, les phénomènes physiques et physico-chimiques mis en jeu tout au long de leur vie, l'effet de la formulation et de la préparation sur leur persistance et leur comportement rhéologique, ainsi que les principales méthodes d'étude. Il complémente les textes classiques qui s'intéressent surtout aux propriétés physiques des mousses et de l'étude du point de vue mécanique et hydrodynamique des films minces qu'elles contiennent [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8].
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Effet de la formulation sur les propriétés des mousses
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3. Méthodes d'étude des mousses
À la lecture des paragraphes précédents, on constate que de très nombreux phénomènes sont mis en jeu et sont souvent en compétition lors de la formation et du mûrissement d'une mousse. Certaines méthodes sont destinées à étudier l'un de ces phénomènes, en particulier les méthodes qui analysent le comportement d'un film mince isolé, et il n'est pas toujours possible d'en extraire des informations fiables sur le comportement correspondant de la mousse. On se limite dans ce qui suit aux méthodes d'étude globale de la mousse qui permettent d'estimer d'une part l'abondance de mousse produite, ou moussabilité, et d'autre part sa persistance, ou stabilité.
3.1 Méthode de Ross-Miles
Le test de Ross-Miles est une expérience dont les conditions sont fixées par la norme ASTM D1173. Il consiste à verser une quantité de liquide (200 mL) depuis une certaine hauteur (90 cm) dans un cylindre gradué contenant déjà du liquide (50 mL). La hauteur de la colonne de mousse formée est une mesure de la moussabilité de la solution à la température de l'expérience. C'est une méthode dite statique, très simple à mettre en œuvre, et utile pour effectuer des comparaisons quantitatives entre solutions moussantes, même si les conditions ne sont pas exactement celles de la norme. Elle n'est toutefois pas bien adaptée aux solutions peu moussantes. Après avoir versé la solution, on peut suivre la variation de la hauteur de mousse dans la colonne en fonction du temps et prendre, comme estimation de la stabilité de la mousse, le temps pour qu'une fraction ou la totalité de la mousse disparaisse (figure 7).
Cette méthode présente toutefois un inconvénient : la hauteur de mousse reste souvent constante durant une période assez longue avant de commencer à décroître. Durant ce délai, la mousse vieillit, le plus souvent par drainage du liquide, et subit une ségrégation structurelle de bas en haut, mais ne se casse pas. On peut donc se demander s'il faut prendre l'origine des temps au moment où la mousse se forme ou au moment où elle commence à se casser. Cette ambiguïté est levée dans la méthode mixte décrite au paragraphe 3.3.
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Méthodes d'étude des mousses
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIKERMAN (J.J.) - Foams. - Springer Verlag, Berlin (1973).
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(2) - AKERS (R.J.) - Foams. - Academic Press London (1976).
-
(3) - IVANOV (I.B.) (éd.) - Thin Liquid Films. - Marcel Dekker, New York (1988).
-
(4) - WILSON (A.) (éd.) - Foams : Physics, Chemistry and Structure. - Springer Verlag, Berlin (1989).
-
(5) - PRUD'HOMME (R.K.), KHAN (S.A.) (éds.) - Foams. - Marcel Dekker, New York (1996).
-
(6) - PUGH (R.J.) - Foaming, foam films, antifoaming and defoaming. - Advances in Colloid & Interface Science, 64, 67-142 (1996).
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(7) - EXEROWA (D.), KRUGLYAKOV (P.M.) - Foams...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Standard Test Method for Foaming Properties of Surface – Active Agents - ASTM D 1173 - 1953
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