• Poudre de cacao

    Poudre de cacao

Energie de surface pour le mouillage des poudres

Angle de contact et énergie de surface pour l'optimisation de la dispersibilité

De nombreux procédés techniques et produits utilisent des mélanges de substances pulvérulentes et de liquides. L'effort mécanique nécessaire lors de l'agitation, la tendance à former des agrégats et la sédimentation dépendent de l'énergie de surface de la poudre et des interactions avec le liquide. Les mesures de la mouillabilité et l'énergie de surface en se basant sur l'angle de contact fournissent des informations sur le comportement de la poudre dans un liquide et contribuent à optimiser le produit et le processus pour les dispersions.

Applications importantes pour la mesure de mouillabilité des poudres

  • Dispersions dans les denrées alimentaires et cosmétiques ainsi que pour les peintures et vernis
  • Revêtements de poudre hydrophiles et hydrophobes
  • Additifs en poudre dans les plastiques composites
  • Production et optimisation de solutions de granules pharmaceutiques
  • Séparation des mélanges de solides suspendus par flottation, par exemple pour le traitement des minerais ou le recyclage du papier

Mesure de la mouillabilité des poudres

Les agrégats de poudre de cacao oléagineux, peu miscibles dans l'eau, refont souvent surface après immersion entièrement non mouillés. Cet exemple de la vie quotidienne montre parfaitement la corrélation entre la mouillabilité et la miscibilité. Dans des processus industriels, les poudres qui doivent se disperser sont donc généralement pré-traitées afin d'améliorer la mouillabilité par le liquide et donc également la capacité à se mélanger. Un exemple est la production de plastiques composites dans laquelle la poudre minérale est souvent utilisée comme revêtement hydrophobe pour faciliter le mélange avec le polymère fondu également hydrophobe. A l'inverse, les revêtements hydrophiles, par exemple les épices en poudre et les médicaments, garantissent une meilleure mouillabilité avec de l'eau dans un environnement aqueux.

Notre Force Tensiometer – K100 mesure la mouillabilité d'une poudre en se basant sur la méthode de Washburn et caractérise ainsi les poudres traitées et non traitées. Cette méthode mesure l'augmentation de la masse ainsi que la vitesse de montée capillaire, par différents liquides, dans une poudre en vrac dans un tube. Plus le mouillage est bon, plus le liquide monte rapidement.

Nos instruments d'analyse de profil de goutte mesurent également l'angle de contact comme une mesure de mouillabilité en dosant une goutte sur un lit de poudre. La variation de l'angle de contact en fonction du temps fournit des informations supplémentaires sur les poudres contenant des tensioactifs. Cela montre à quelle vitesse les molécules de tensioactifs dans la poudre atteignent l'interface liquide/solide et améliorent le mouillage. Ces informations permettent d'améliorer les formules de médicaments, par exemple, en rendant ces ingrédients actifs sous forme de poudre bio-disponibles plus rapidement.

Pour améliorer la mouillabilité et la dispersibilité, les tensioactifs sont généralement dissous dans le liquide pour être mélangés afin de réduire sa tension de surface et améliorer ainsi le mouillage. En plus des mesures de la tension de surface réalisées avec nos tensiomètres, les mesures de l'angle de contact entre les solutions de tensioactifs et les poudres servent également à sélectionner et doser les tensioactifs.

Détermination de l'énergie de surface

Les mesures d'angle de contact avec plusieurs liquides sur une poudre permettent de calculer l'énergie de surface. Ceci combiné avec les mesures de tension superficielle du liquide de dispersion permettent de déterminer l'enthalpie de mouillage. Plus cette valeur est importante, plus le contact entre la surface des particules et le liquide sera bénéfique et plus la dispersibilité sera bonne. Les résultats des mesures permettent d'optimiser la poudre et la phase liquide du mélange indépendamment l'une de l'autre.

Mouillage de la poudre dans la séparation par flottation

La flottation comme méthode de séparation des solides, est basée sur la mouillabilité différente de diverses substances dispersées. Elle est utilisée par exemple dans la préparation des minerais et le recyclage du papier pour le dépôt des pigments de couleur (« désencrage »). L'angle de contact et l'énergie de surface des substances individuelles dans le mélange de poudre ont un effet considérable sur l'action de séparation. Des tensioactifs, appelés agents de collecte, sont ajoutés afin d'améliorer le processus de séparation. Ils rendent la surface de la substance à séparer hydrophobe et améliorent ainsi la séparation dans la suspension aqueuse. L'angle de contact entre la poudre et la solution de tensioactifs joue un rôle important dans l'analyse de ce processus.

Mesure de la vitesse de sédimentation

Notre Force Tensiometer – K100 offre une méthode de mesure de la vitesse de sédimentation d'une dispersion. Cela permet de mettre en parallèle les résultats obtenus à partir des mesures de la chimie des interfaces avec le comportement de stabilité réel d'une dispersion.

Rapports d'application KRÜSS

AR224 : Dispersability predictions - Some practical examples

L'énergie de surface des particules de noir de carbone avec différents revêtements et différents plastiques est mesurée. Le degré de miscibilité dans la fusion est déterminé dans chaque cas en se basant sur les enthalpies d'adsorption calculées et confirmé par des tests d'agitation.

AR213 : Two-Component Surface Energy Characterization of Wettability and Dispersability

La fraction polaire et le taux de dispersion de l'énergie de surface ou la tension de surface des phases sont déterminés en fonction des différents systèmes de poudre/liquide. L'article explique comment les résultats peuvent être utilisés pour prévoir la miscibilité dans chaque cas.

TN302 : Wettability studies for porous solids including powders and fibrous materials

La procédure de mesure de l'angle de contact des fibres et poudres par la méthode de Washburn est présentée. Entre autres, les mesures montrent les résultats pour les pigments de dioxyde de titane et la cellulose microcristalline dans l'industrie pharmaceutique.