Mousse (physique)
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La mousse est un milieu complexe constitué d'un matériau solide ou liquide intimement mêlé à du gaz. On parle respectivement de mousses solides et de mousses liquides.
Mousse liquide dite aqueuse
La mousse est formée de bulles séparées par des films, dont la forme suit les conditions de Plateau. L’intersection de trois films constitue un bord de Plateau, quatre bords de Plateau se rejoignent au niveau d’un nœud. La phase liquide de la mousse est un réseau de bords de Plateau. La mousse se forme par exemple à la surface des eaux agitées ou autres liquides. Le gaz (souvent de l'air) est donc dispersé en nombreuses bulles (on parle de phase dispersée),tandis que le liquide est entièrement continu (on parle de phase continue).
Le liquide, contenu dans une mousse, s’écoule entre les bulles sous l’effet de la gravité et des forces capillaires. La mousse est considérée dans la majorité des modèles comme un milieu poreux, constitué d’un réseau de canaux. En effet, le liquide circule en majorité dans le réseau de bords de Plateau et de nœuds, le liquide contenu dans les films est généralement négligé. Mais la mousse est un milieu poreux très particulier, les canaux sont déformables, fluides et varient en taille et en ouverture en fonction de la fraction de liquide qu’ils contiennent : la perméabilité n’est donc pas constante.
Pour observer cela, on peut réaliser l'expérience suivante :
- prendre une bouteille transparente et ajouter un peu d'eau savonneuse ;
- boucher l'ouverture avec le doigt et secouer énergiquement ; on obtient une mousse qui apparaît au premier abord blanche ;
- laisser « sécher » la mousse quelques minutes ; elle devient transparente ;
- avec le doigt, prendre une petite goutte d'eau et la poser délicatement sur la mousse sèche ; elle redevient blanche… en suivant le trajet du liquide.
La mousse a été réhydratée, les bords de Plateau se sont ouverts pour laisser passer le liquide : c'est le drainage.
Technique d’analyse de la stabilité d'une mousse
La diffusion multiple de la lumière couplée à un balayage vertical est la technique la plus employée pour suivre l’état de dispersion d’un produit, et par là même identifier et quantifier les phénomènes d’instabilité[1],[2],[3],[4]. Elle fonctionne avec les dispersions concentrées, sans dilution. Quand la lumière est envoyée dans l’échantillon, elle est rétrodiffusée par les bulles. L’intensité rétrodiffusée est directement proportionnelle à la taille et à la fraction volumique de la phase dispersée. Ainsi, les variations locales de concentration (drainage, synérèse) et les variations globales de la taille (mûrissement, coalescence) sont détectées et suivies.
Méthodes d’accélération pour la prédiction de la durée de vie
Le processus cinétique de déstabilisation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits) et ainsi, le formulateur doit utiliser des méthodes d’accélération, afin d’obtenir des durées de développement acceptables. Les méthodes thermiques sont les plus employées et consistent à augmenter la température afin d’accélérer les déstabilisations (en restant en deçà des températures critiques d’inversion de phase et de dégradations chimiques). La température n’affecte pas seulement la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. En stockant la dispersion à hautes températures, on simule les conditions de vie réelles d’un produit (par exemple un tube de crème solaire dans une voiture en été), mais également on accélère les processus de déstabilisation jusqu’à 200 fois.
Mousse solide
Une mousse solide provient d'une mousse liquide (plus ou moins visqueuse) par solidification du liquide. Celle-ci peut être obtenue par différentes voies selon la nature du liquide : solidification (par exemple au cours d'une trempe thermique), polymérisation, gélification.
- Lorsque les films liquides séparant les bulles de la mousse liquide survivent à la solidification, on parle de mousse fermée car chaque bulle est encore fermée.
- Dans le cas contraire, on parle de mousse ouverte.
Le pain est un exemple de mousse solide : la pâte s'est solidifiée lors de la cuisson. La mie de la plupart des pains est une mousse ouverte et sèche assez vite, car l'air circule en son sein. La mie de certains pains est toutefois une mousse fermée : ces pains sèchent beaucoup moins vite, même une fois entamés.
Des mousses synthétiques sont très répandues, comme les éponges utilisées pour le nettoyage. Ces mousses synthétiques sont généralement en polymère tel que :
- le polypropylène expansé (sigle EPP en anglais pour expanded polypropylene) ;
- la mousse de polyuréthane ;
- la mousse isolante d'urée-formaldéhyde ;
- le polystyrène :
- expansé (EPS en anglais pour expanded polystyrene),
- extrudé (XPS en anglais pour extruded polystyrene) comme le styrofoam.
Références
- ↑ I. Roland, G. Piel, L. Delattre, B. Evrard, International Journal of Pharmaceutics, 263 (2003) 85-94
- ↑ C. Lemarchand, P. Couvreur, M. Besnard, D. Costantini, R. Gref, Pharmaceutical Research, 20-8 (2003) 1284-1292
- ↑ O. Mengual, G. Meunier, I. Cayre, K. Puech, P. Snabre, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 152 (1999) 111–123
- ↑ P. Bru, L. Brunel, H. Buron, I. Cayré, X. Ducarre, A. Fraux, O. Mengual, G. Meunier, A. de Sainte Marie et P. Snabre, Particle sizing and characterisation, Éd. T. Provder and J. Texter (2004)
Voir aussi
Article connexe
- Mousse syntactique
Lien externe
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