FR2810401A1 - Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise - Google Patents

Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise Download PDF

Info

Publication number
FR2810401A1
FR2810401A1 FR0007878A FR0007878A FR2810401A1 FR 2810401 A1 FR2810401 A1 FR 2810401A1 FR 0007878 A FR0007878 A FR 0007878A FR 0007878 A FR0007878 A FR 0007878A FR 2810401 A1 FR2810401 A1 FR 2810401A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
liquid
sep
tube
solid
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0007878A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2810401B1 (fr
Inventor
Gerard Terrom
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IT CONCEPT
Original Assignee
IT CONCEPT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IT CONCEPT filed Critical IT CONCEPT
Priority to FR0007878A priority Critical patent/FR2810401B1/fr
Priority to EP01947523A priority patent/EP1301768A1/fr
Priority to US10/311,992 priority patent/US20030164027A1/en
Priority to PCT/FR2001/001906 priority patent/WO2001098751A1/fr
Priority to JP2002504463A priority patent/JP2004503741A/ja
Publication of FR2810401A1 publication Critical patent/FR2810401A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2810401B1 publication Critical patent/FR2810401B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02—Investigating surface tension of liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé pour déterminer l'énergie de surface d'un solide finement divisé à partir de différentes mesures expérimentales et de différentes équations mathématiques. Ce procédé utilise le principe de l'ascension capillaire d'un liquide sonde au travers d'un tube partiellement rempli par le solide divisé et obturé d'un côté par une membrane perméable.Le procédé consiste tout d'abord à laisser monter librement le liquide dans le tube, à effectuer une première contre pression sur le tube, à laisser à nouveau le système en montée libre, à appliquer ensuite une dépression et enfin à appliquer à nouveau une seconde contre pression.On mesure tout au long du procédé l'évolution de la masse de liquide montée dans le tube en fonction du temps.Et à partir de différentes équations mathématiques on calcule l'énergie de surface gammas du solide divisé.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer l'énergie de surface d'un solide finement divisé, de façon à mieux définir ses caractéristiques et propriétés de surface.
Plus précisément, ce procédé utilise la combinaison de différentes mesures expérimentales avec des équations mathématiques.
Les différentes industries chimiques qui utilisent des solides finement divisés (encore dénommés poudre) pour préparer des compositions, sont régulièrement confrontées à des problèmes lors de la dispersion de la poudre dans un liquide, ou encore lors du séchage de la poudre qui a très facilement tendance à s'agglomérer, ou tout au contraire après avoir été comprimée, se délite difficilement ou alors trop facilement.
Par conséquent pour résoudre ces inconvénients, est nécessaire de chercher à minimiser l'énergie interfaciale pour améliorer le mouillage ou la stabilité des compositions de dispersion solide-liquide.
Aussi afin de pouvoir mieux agir sur les valeurs d'énergie interfaciale, il est nécessaire de les connaître de façon la plus précise possible.
Dans les procédés antérieurs connus jusqu'ici pour déterminer l'énergie de surface de poudre, on utilise le principe de l'ascension capillaire successive de différents liquides dans un tube partiellement rempli par le solide finement divisé dont on cherche à déterminer l'énergie de surface. Contrairement aux corps liquides, dans cas présent, on ne peut pas travailler par déformation la surface. Ainsi la mesure de cette énergie peut s'avérer difficile à obtenir précisément.
Le suivi cinétique de l'ascension capillaire d'un liquide montant dans un tube (appelé liquide sonde) dans un milieu poreux à étudier (telle qu'une poudre) est un des procédés les plus simples à mettre en oeuvre.
La cinétique d'ascension capillaire est obtenue en suivant la variation de masse du tube rempli de poudre, au cours du temps. Malheureusement de tels procédés nécessitent d'utiliser plusieurs liquides sondes, et de connaître parfaitement les caractéristiques géométriques du réseau poreux de la colonne de poudre.
De plus, la transposition directe des mécanismes de mesure expérimentale d'énergie de surface d'un solide compact vers un solide finement divisé, dans équations mathématiques bien connues de l'homme du métier telle que l'équation de Washburn, pose de nombreux problèmes.
En effet, les caractéristiques physiques du réseau poreux du solide divisé doivent être parfaitement définies pour pouvoir ensuite calculer correctement l'énergie de surface de ce solide.
Aussi, il subsiste le besoin disposer d'un procédé pour déterminer rapidement et très facilement l'énergie de surface y8 d'un solide finement divisé le principe de l'ascension capillaire d'un liquide dans un rempli de ce solide en utilisant un seul liquide sonde.
L'invention a donc pour obj un procédé pour déterminer l'énergie de surface y9 d'un solide finement divisé à partir de différentes mesures expérimentales et de différentes équations mathématiques consistant à - prendre un tube dont 'extrémité inférieure est hermétiquement obturée par une membrane perméable au liquide, - à le remplir à environ 80% son volume total par ledit solide divisé, - à plonger la partie inférieure obturée par la membrane dans un liquide, - à laisser monter librement dans une première phase le liquide dans le tube, - à mesurer la masse du liquide monté dans le tube en fonction du temps par le suivi de la variation de masse du liquide restant, afin d'obtenir la pente 1 de la droite décrite par l'équation (I) suivante m2 = f (t) (équation I) caractérisé en ce que - dans une seconde phase, lorsque 10 à 20% de la hauteur totale de la poudre est en contact avec le liquide, on applique une première contre pression sur la partie supérieure du tube de façon à arrêter l'ascension capillaire liquide dans le tube au travers du solide divisé, et à mesurer la valeur numérique de la masse de liquide restante après montée du liquide façon à en déduire après calcul mathématique la masse de liquide montée dans le tube dès que 1 ensemble constitué la pression et la variation de masse s'est stabilisé, puis après application de l'équation mathématique AP = (A.Ay) - (spgh) (équation II) pour obtenir la valeur numérique de (A.Ay) où - A est l'aire spécifique du solide finement divisé (m2/m3) , - AY = Ys - YSL est la différence entre l'énergie de surface du solide (ys) et l'énergie interfaciale solide-liquide (ysL), - e est la porosité du solide divisé - p est la masse volumique du liquide (kg/m3) - g est l'accélération de la pesanteur (9,81) - h est la hauteur du solide finement divisé dans le tube, - AP est variation de pression appliquée sur tube, - à arrêter, dans une troisième phase, l'application de la première contre pression de façon à laisser monter librement le liquide dans le tube jusqu'à ce que le solide divisé soit totalement immergé dans le liquide présent dans le , et à mesurer régulièrement la variation de la masse liquide restante, après montée du liquide dans le tube, en fonction du temps, pour ensuite déduire après calcul mathématique la masse totale du liquide monté dans le tube, et ensuite obtenir, après application de l'équation mathématique (I), pente 2, puis la porosité s selon l'équation (III) suivante
Figure img00030036

Puis en appliquant l'équation mathématique
Figure img00040004

où - nexp .m/s2) est égal à [1/(2 x rliq)] pente 2 avec Fliq = p/n, r) etant la viscosité du liquide sonde en Pa. s, - R est le rayon interne du tube - E est la porosité du solide divisé la valeur numérique de<B>B,</B> où<B>B</B> est le coefficient de tortuosité, - à appliquer, dans une quatrième étape, sur la partie supérieure tube une dépression maintenue constante pendant une durée allant d'environ 300 à 1000 secondes de façon à mesurer la valeur numérique de la masse liquide restante après montée du liquide dans le tube, pour ensuite déduire par calcul mathematique la cinétique de variation la masse de liquide montée dans le tube, puis la valeur numérique de l'aire spécifique A(m2/m3) de la poudre dans le , à partir de l'équation de Kozeny-Carman (V) suivante
Figure img00040023

où - DP la variation de pression appliquée sur le tube, - r) la viscosité du liquide, - h est la hauteur de poudre dans le tube, - v est la vitesse d'ascension du liquide, - E est la porosité du solide divisé, - et à appliquer à nouveau, dans une cinquième étape, sur la partie supérieure du tube une seconde contre pression maintenue constante pendant une durée allant d'environ 300 à 1000 secondes de façon à calculer à nouveau la valeur numérique de l'aire spécifique A (m2/m3) tel que défini dans l'étape 4.
L'invention présente l'avantage de déterminer l'énergie de surface<B>y,</B> d'une poudre de manière simple, rapide, fiable et parfaitement reproductible, et avec seulement un liquide sonde.
L'invention a également pour objet une utilisation du procédé tel que défini précédemment pour déterminer l'énergie de surface solide finement divisé entrant dans la composition chimique de dispersion solide-liquide, de peintures, d'encres, d'adhésifs, de résines.
Enfin un dernier objet de l'invention se rapporte à une utilisation procédé défini précédemment pour déterminer l'énergie de surface de solide finement divisé, aggloméré.
L'équation mathématique de Washburn (Equation VI) décrit une variation parabolique de la masse "m" liquide en fonction du temps "t", du fait de son ascension capillaire dans le tube, selon m2 = (2rl.t) (équation VI) où - m(g) : masse de liquide présente dans le tube - t (s) : temps, - r1 : un paramètre.
L'obtention d'une cinétique d'ascension capillaire permet d'évaluer le paramètre I'1 à partir de la pente la droite m2 = f (t) - r1 est défini par l'équation suivante r1 = rsol rliq Ay
Figure img00050030

où A,E,R, p,q ont les mêmes définitions que précédemment. S2e,P est donné par l'équation (IX) suivante déjà citée
Figure img00060001

Dans le cas d'une colonne poreuse, les paramètres s, et P permettent caractériser le réseau formé dans le solide finement divisé.
La valeur de porosité s est facilement accessible expérimentalement. En effet, lorsque le liquide imbibe tout le tube partiellement rempli par la poudre ayant une hauteur "h", la prise de poids du tube "m" donne directement, après calcul mathématique la valeur de la tortuosité 0.
En revanche, A (aire interfaciale par unité de volume et @i (coefficient de tortuosité) nécessitent des mesures expérimentales complémentaires.
Ces deux paramètres A et P sont par ailleurs facilement déterminés selon le procédé de l'invention, et cec' sans devoir utiliser plusieurs liquides sondes, ni plusieurs opérations mathématiques à plusieurs inconnues.
De préférence, le solide divisé est choisi parmi les solides minéraux pouvant se trouver à l'état finement divisé, tel que polymères organiques ou minéraux d'origine synthétique comme par exemple le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou polyéthylène, ou encore parmi les polymères organiques ou minéraux d'origine naturelle tel que le talc, le verre, la farine de diverses céréales ou encore parmi les parois bactériennes.
Le liquide peut être choisi parmi les alcanes tels le pentane, l'hexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le décape, le cyclohexane, l'hexadécane, la cis-décaline, l'a-bromonaphtalène, le diiodométhane, ou parmi d autres composés organiques tels que le méthanol, l'éthanol, la méthyl-éthylcétone, le tétrahydrofurane (THF), l'éthylène glycol, le glycérol, la formamide, le diméthyl sulfoxyde, l'eau.
De préférence, le liquide peut présenter une densité moyenne comprise entre 0,6 et 3,5 et une viscosité moyenne comprise entre 0,1 et 1000 mPa.s.
première contre pression appliquée lors de seconde étape peut être comprise entre 5 et 800 mbar.
dépression appliquée lors de la quatrième étape peut être comprise entre 5 et 200 mbar.
seconde contre pression appliquée lors de la cinquième étape peut être comprise entre 5 et 200 mbar.
préférence, la première et la seconde étape peuvent être répétées 3 ou 4 fois lorsque la montée du liquide est inférieure ou égale à 10 mm.
membrane perméable utilisée est de préférence choisie parmi les membranes de nature cellulosique classiquement en acétate de cellulose ou en nitrate de cellulose ayant des seuils de coupure de l'ordre de 1 à 10 um, ou encore parmi les membranes composées de microfibres de verre ayant des seuils de coupure similaires.
dépression de la quatrième étape et la seconde contre pression de la cinquième étape sont appliquées de préférence respectivement pendant des durées variant de 60 secondes à 600 secondes.
invention va maintenant être décrite à l'aide des figures annexées qui ne limitent en aucune façon l'objet de l'invention.
- la figure 1 est une vue schématique en coupe des différents éléments constituant l'appareillage destiné à relever les mesures expérimentales lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 2 représente la courbe m = f (t) obtenue avec les cinq étapes du procédé selon l'exemple 1, - la figure 3 représente les différentes applications de contre pression et de dépression au cours du procédé selon l'exemple 1, - la figure 4 représente la courbe m2 = f (t) nécessaire pour obtenir la valeur des différentes pentes selon l'exemple 1.
Comme on peut le voir la figure 1, un tube de référence 1 en verre ayant un diamètre interne de 8 mm, une section de 5,02610-5 m2, et une hauteur totale pouvant varier de 30 à 120 mm est obturé hermétiquement sur sa partie inférieure la par une membrane 2, perméable liquide et constituée par un papier filtre.
Le tube 1 est ensuite rempli à environ 80% de sa hauteur totale, par un solide 3 finement divisé tel que par exemple du polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou encore par du polyéthylène.
Le solide peut aussi être constitué par tous composants chimiques de nature minérale organique pouvant être mis à l'état pulvérulent et qui est non soluble dans le liquide sonde. Le solide est tasse mecaniquement et très soigneusement dans le tube.
La partie inférieure tube 1 est ensuite immergée dans un liquide 4 disposé dans une coupelle 5. Le liquide 4 est par exemple de l'hexane, et presente une densité p de 660 kg/m2 et une viscosité q de 3.10-" La coupelle 5 repose directement sur une balance 6 ayant une précision allant de à 1/1000 g.
La balance 6 est ailleurs reliée à un système de traitement de données informatique (non représenté).
Lors de la première etape, le liquide 4 monte librement par capillarité et de façon connue dans le tube 1 au travers de la membrane perméable 2 et la poudre 3 jusqu'à 10 à 20% de sa hauteur de poudre, de façon à laisser une portion de la poudre non imprégnée par le liquide 4.
Tout au long du procédé de l'invention, on mesure en continu l'évolution de masse "m" de liquide 4 ayant montée dans le tube 1 en fonction du temps "t". Selon l'équation mathématique m=f(t), la valeur de m est obtenue par une pesée indirecte, car on pèse seulement le liquide 4 restant dans la coupelle 5.
A l'issue de cette première étape, on calcule la pente 1 de la courbe (ml) 2 = f (t1) . Puis à partir de l'équation mathématique 1 expl - x pente 1 (équation IX) 2 x Fliq où
Figure img00090006

on obtient par calcul la valeur de Qe,pl.
Lorsque le liquide 4 a atteint 20 s de la hauteur totale de poudre, applique, lors de la seconde étape, une premiere contre pression P1 verticale dirigée de haut en bas à l'aide d'une seringue 7. La seringue 7 est remplie d'un , généralement de l'air sec ou tout autre gaz inerte vis-à-vis du liquide ou du solide comme par exemple, de l'azote, du gaz carbonique ou encore de l'hélium. La seringue 7 permet de repousser liquide 4 partiellement montée dans le tube 1 de façon régulière et contrôlée. La seringue 7 permet d'appliquer une pression P1 isostatique du fait de la présence directe du gaz "pousseur" sur le liquide sonde 4. La seringue 7 est actionnée a l'aide d'un actuateur 7a mobile. La seringue 7 est reliée au tube 1 par le biais d'un capteur de pression 8, même relie à une électrovanne 9 de mise à la pression atmosphérique, et elle est reliée à un joint 10 directement sur la partie supérieure lb du tube.
Lorsque le système s'est stabilisé, la contre pression est égale a 209 mbar et la hauteur de liquide 4 dans le tube est de 30,9 mm.
Connaissant la hauteur de liquide, on en déduit par calcul la valeur de epgh de l'équation mathématique (II) OP= (A.Dy) - (epgh) Enfin connaissant aussi la variation de pression AP, on peut calculer la valeur de (A.Dy).
Lors de la troisième étape, on arrête d'appliquer la première contre pression P1 de façon à laisser, à nouveau, monter ibrement le liquide 4 dans le tube 1, cette fois jusqu'à ce que la totalité du solide 3 soit immergé par le liquide La mesure en continue de la variation de masse de liquide 4 dans le en fonction du temps, donne une valeur numérique de cette masse "m" à la saturation soit 0,9 gramme.
Par calcul mathématique, on obtient la valeur de la pente 2.
Et en appliquant à nouveau l'équation mathématique (IV) (citée précédemment) on obtient la valeur de Qe@2, la valeur de la porosité s et donc la valeur de @i (coefficient de tortuosité).
Ensuite, lors de la quatrième étape, on applique une dépression P2 = 7404 Pa par le biais de la seringue 7. Cette dépression est maintenue constante pendant 500 secondes.
On effectue toujours la mesure de la variation de masse de liquide 4 en fonction du temps.
A 'issue de cette quatrième étape, et après calcul mathématique, on obtient la valeur de la surface spécifique à l'aide la formule de Kozeny-Carman
Figure img00100011

Enfin, lors de la cinquième étape, on applique à nouveau une seconde contre pression P3 = 7590 Pa maintenue constante pendant 500 secondes pour permettre de relever correctement les valeurs de variation de masse de liquide 4 en fonction du temps et ensuite calculer à nouveau la surface spécifique A tel que défini dans l'étape 4.
Les résultats expérimentaux, obtenus selon le descriptif détaillé qui précède, sont rassemblés ci-après.
<U>Exemple</U> _J - Liquide : Hexane - Poudre : PTFE - Densité liquide : p = 660 kg /m3 - Viscosité liquide : il = 3.10-' Pa. s
Figure img00110001
- <SEP> Hauteur <SEP> du <SEP> tube <SEP> : <SEP> 67 <SEP> mm
<tb> - <SEP> Poids <SEP> de <SEP> poudre <SEP> : <SEP> 3,97 <SEP> grammes
<tb> - <SEP> Diamètre <SEP> intérieur <SEP> du <SEP> tube <SEP> : <SEP> 8 <SEP> mm
<tb> - <SEP> Surface <SEP> du <SEP> tube <SEP> : <SEP> <B>5,0265.10-'</B> <SEP> m2
<tb> - <SEP> Volume <SEP> de <SEP> poudre <SEP> : <SEP> <B>3,367</B> <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> m3
<tb> <U>Phase <SEP> 1</U>
<tb> Mesure <SEP> <B>,</B> <SEP> pente <SEP> 1 <SEP> = <SEP> 7,853.15-`
<tb> Calcul <SEP> <B>,</B> <SEP> Qexpl <SEP> = <SEP> 2,7041.10-" <SEP> <B>kg</B>.m/s2
<tb> <U>Phase <SEP> 2</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> masse <SEP> de <SEP> liquide <SEP> bloquée <SEP> par <SEP> la
<tb> première <SEP> contre <SEP> pression <SEP> : <SEP> 0,59 <SEP> g
<tb> contre <SEP> pression <SEP> : <SEP> 209 <SEP> mbar
<tb> calcul <SEP> <B>,</B> <SEP> hauteur <SEP> de <SEP> liquide <SEP> : <SEP> 30,9
<tb> (A. <SEP> Ay) <SEP> =20954
<tb> <U>Phase <SEP> 3</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> masse <SEP> de <SEP> liquide <SEP> après <SEP> saturation <SEP> : <SEP> 0,9 <SEP> g
<tb> pente <SEP> 2: <SEP> 8,24.10-`
Figure img00110002
Figure img00110003
<U>Phase <SEP> 4</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> pente <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 5,63.10-' <SEP> kg/s
<tb> dépression <SEP> : <SEP> -7404 <SEP> Pa
<tb> calcul <SEP> <B>,</B> <SEP> débit <SEP> : <SEP> <B>8,5389.10-10</B> <SEP> m3/s
<tb> vitesse <SEP> = <SEP> 1,6988.10-5 <SEP> m/s
<tb> A <SEP> = <SEP> 916770 <SEP> m2/m'
<tb> <U>Phase <SEP> 5</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> pente <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 3,63.10"' <SEP> kg/s
<tb> pression <SEP> : <SEP> 7590 <SEP> Pa
<tb> Calcul <SEP> <B>,</B> <SEP> débit <SEP> : <SEP> <B>5,50.10-l'</B> <SEP> m3/s
Figure img00120001
vitesse <SEP> = <SEP> 1, <SEP> .10-5 <SEP> m/s
<tb> A <SEP> = <SEP> 1131291
<tb> <U>Résultats <SEP> finaux</U>
<tb> P <SEP> = <SEP> 31315797
<tb> <B>#</B> <SEP> I'sal <SEP> moyen <SEP> = <SEP> 1,3545.10-11
<tb> <B>#</B> <SEP> Ay <SEP> moyen <SEP> = <SEP> <B>2,0689.</B> <SEP> 10-Z <SEP> MJ/m2
<tb> # <SEP> y, <SEP> moyen <SEP> = <SEP> 8 <SEP> mj/m2
<tb> <U>Exem#n <SEP> 1 <SEP> ?.</U>
<tb>
- <SEP> Liquide <SEP> : <SEP> Hexane
<tb> - <SEP> Poudre <SEP> : <SEP> polyéthylene
<tb> - <SEP> Densité <SEP> liquide <SEP> : <SEP> = <SEP> 660 <SEP> kg <SEP> /m3
<tb> - <SEP> Viscosité <SEP> liquide <SEP> : <SEP> = <SEP> 3.10"4 <SEP> Pa.s
<tb> - <SEP> Hauteur <SEP> du <SEP> tube <SEP> : <SEP> h <SEP> = <SEP> 69 <SEP> mm
<tb> - <SEP> Poids <SEP> de <SEP> poudre <SEP> : <SEP> 1, <SEP> grammes
<tb> - <SEP> Diamètre <SEP> intérieur <SEP> du <SEP> tube <SEP> : <SEP> 8 <SEP> mm
<tb> - <SEP> Volume <SEP> de <SEP> poudre <SEP> : <SEP> <B>3,468.10-'</B> <SEP> m3
<tb> <U>Phase <SEP> 1</U>
<tb> Mesure <SEP> <B>,</B> <SEP> Pente <SEP> 1 <SEP> = <SEP> 3, <SEP> O1.10-3
<tb> Calcul <SEP> <B>,</B> <SEP> Q.Xpl <SEP> = <SEP> 1, <SEP> 036. <SEP> <B>kg</B>.m/s2
<tb> <U>Phase <SEP> 2</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> Masse <SEP> de <SEP> liquide <SEP> bloquée <SEP> par <SEP> la
<tb> première <SEP> contre <SEP> pression <SEP> : <SEP> 0,32 <SEP> g
<tb> Contre <SEP> pression <SEP> : <SEP> 7,45 <SEP> mbar
<tb> Calculs <SEP> <B>,</B> <SEP> Hauteur <SEP> de <SEP> liquide <SEP> : <SEP> 19,5 <SEP> mm
<tb> <B>#</B> <SEP> (A.Dy) <SEP> = <SEP> 808
<tb> <U>Phase <SEP> 3</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> masse <SEP> de <SEP> liquide <SEP> après <SEP> saturation <SEP> : <SEP> 1,13 <SEP> g
<tb> pente <SEP> 2 <SEP> : <SEP> <B>3,30.</B> <SEP> -3
<tb> Calculs <SEP> <B>,</B> <SEP> @e <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 1, <SEP> 136. <SEP> 10-12 <SEP> <B>kg</B>.m/s2
<tb> <B>#</B> <SEP> s <SEP> = <SEP> 0,495
Figure img00130001
<U>Phase <SEP> 4</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> pente <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 2,4.10-4 <SEP> kg/s
<tb> Dépression <SEP> : <SEP> 1075 <SEP> Pa
<tb> Calculs <SEP> <B>,</B> <SEP> débit<B≥</B> <SEP> 3, <SEP> 64. <SEP> 10-' <SEP> m3/s
<tb> vitesse <SEP> = <SEP> 0,0723 <SEP> M2/s
<tb> A <SEP> = <SEP> 26293 <SEP> M2/m3
<tb> <U>Phase <SEP> S</U>
<tb> Mesures <SEP> <B>,</B> <SEP> pente <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 2,4.10-4 <SEP> kg/s
<tb> dépression <SEP> : <SEP> 1014 <SEP> Pa
<tb> Calculs <SEP> <B>,</B> <SEP> débit <SEP> = <SEP> 3, <SEP> 64 <SEP> .10"' <SEP> m3/s
<tb> vitesse <SEP> = <SEP> 0,0723 <SEP> M2/s
<tb> A <SEP> = <SEP> 25440 <SEP> M2/m3
<tb> <U>Résultats <SEP> finaux</U>
<tb> @j <SEP> 461409
<tb> <B>'</B> <SEP> rsol <SEP> moyen <SEP> = <SEP> 3,47.10-"
<tb> <B>#</B> <SEP> Ay <SEP> moyen <SEP> = <SEP> <B>3,13</B> <SEP> . <SEP> 10-2 <SEP> mJ/m2
<tb> <B>#</B> <SEP> y9 <SEP> moyen <SEP> = <SEP> <B>33,6</B> <SEP> mJ/m2

Claims (1)

où - OP est la variation de pression appliquée le tube, - r) est la viscosité du liquide, - h est la hauteur de poudre dans le tube, - v est la vitesse d'ascension du liquide, - s est la porosité du solide divisé, - et à appliquer à nouveau, dans une cinquieme étape, sur partie supérieure du tube une seconde contre pression maintenue constante pendant une durée allant d environ 300 à 00 secondes de façon à calculer à nouveau la valeur numérique de l'aire spécifique A (m2/m3) tel défini dans 'étape 4. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que solide divisé est choisi parmi les polymères organiques ou minéraux d'origine synthétique comme exemple le polytétrafluoroéthylène ou le polyéthylène ou parmi les polymères organiques ou minéraux d'origine naturelle tel que talc, le verre, la farine de diverses céréales ou encore parmi les parois bactériennes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est choisi parmi les alcanes tels que le pentane, l'hexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le Bécane, le cyclohexane, l'hexadécane, la cis-décaline, l'a- bromonaphtalène, le diiodométhane, ou parmi d'autres composés organiques tels que le méthanol, l'éthanol, la méthyl- éthylcétone, le tétrahydrofurane, l'éthylèneglycol, glycérol, la formamide, le diméthylsulfoxyde, l'eau. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou caractérisé en ce que le liquide a une densité moyenne comprise entre 0,6 et 3,5 et une viscosité moyenne comprise entre ,1 et 1000 mPa.s. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce la première contre pression appliquée dans la seconde étape peut être comprise entre 5 et 800 mbar. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce la dépression appliquée dans la quatrième étape est comprise entre et 200 mbar. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde contre pression appliquée dans la cinquième étape est comprise entre 5 et 200 mbar. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde étapes sont répétées successivement 3 ou fois lorsque la montée du liquide est inférieure ou égale à 10 mm. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane est de préférence choisie parmi les membranes de nature cellulosique classiquement en acétate de cellulose ou en nitrate de cellulose ayant des seuils de coupure de l'ordre de 1 à 10 um, ou encore parmi les membranes composées microfibres de verre ayant des seuils de coupure similaires. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce la dépression de la quatrième étape et la seconde contre pression de la cinquième étape sont de préférence respectivement appliquées pendant des durées variant de 60 à 600 secondes. 11. Utilisation du procédé tel que défini selon l'une des revendications précédentes pour déterminer l'énergie de surface de solide finement divisé entrant dans la composition chimique de dispersion solide-liquide de peintures d'encres, d'adhésifs, de résines. 12. Utilisation du procédé tel que défini selon l'une des revendications 1 à 10, pour déterminer l'énergie de surface de solide finement divisé, aggloméré. où - Oe,q, (kg.m/s2) est égal à [1/ (2 x I'liq) ] x pente 2 avec I'liq = p/q, r) étant la viscosité du liquide sonde en Pa.s, - R est le rayon interne du tube - E est la porosité du solide divisé la valeur numérique de où est le coefficient de tortuosité, - à appliquer, dans une quatrième étape, sur la partie supérieure du tube une dépression maintenue constante pendant une durée allant d'environ 300 à 1000 secondes de façon à mesurer la valeur numérique de la masse liquide restante après montée du liquide dans le tube, pour ensuite en déduire par calcul mathématique la cinétique de variation de la masse de liquide monté dans le tube, puis la valeur numérique de l'aire spécifique A(m2/m3) de la poudre, contenu dans le tube à partir de l'équation de Kozeny-Carman (V) suivante puis en appliquant l'équation mathématique (IV) REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer la valeur numérique de l'énergie de surface y d'un solide finement divisé à partir de différentes mesures expérimentales et de différentes équations mathématiques consistant à - prendre un tube dont l'extrémité inférieure est hermétiquement obturée par une membrane permeable aux liquides, à le remplir à environ 80s de son volume total avec ledit solide divisé, à plonger la partie inférieure obturée par membrane dans un liquide, à laisser monter librement, lors d'une première phase, le liquide dans le tube, à mesurer la masse du liquide monté dans tube en fonction du temps par le suivi de la variation de masse du liquide restant, afin d'obtenir la pente 1 de droite décrite par l'équation (I) suivante m2 = f(t) (équation I) caractérisé en ce qu'il consiste - dans une seconde phase, lorsque 10 à 20 s de hauteur totale de la poudre est en contact avec le liquide, on applique une première contre pression sur la partie supérieure du tube capillaire de façon à arrêter l'ascension capillaire du liquide dans le tube au travers du solide divisé, mesure la valeur numérique de la masse de liquide restante après montée du liquide de façon à en déduire, après calcul mathématique, la masse de liquide montée dans le tube dès que l'ensemble constitué par la pression et la variation de masse s'est stabilisé, puis après application de l'équation mathématique AP = (A.Ay) - (Epgh) (Equation II) pour obtenir la valeur numérique de (A.Ay) A est l'aire spécifique du solide finement divisé <B>(M</B> 2/M3) , AY = Ys - YSL est la différence entre l'énergie de surface du solide (Y$) et l'énergie interfaciale solide -liquide (ysz), - e la porosité du solide, - p la masse volumique du liquide, - g est l'accélération de la pesanteur (9,81), - h à la hauteur du solide finement divisé dans le tube, - AP la variation de pression appliquée sur le tube - à arrêter, dans une troisième phase, l'application de la première contre pression de façon à laisser monter librement le liquide dans le tube jusqu'à ce que le solide divisé soit totalement immergé par le liquide présent dans le tube, et à mesurer régulièrement et en continu la variation de la masse de liquide restante, après montée du liquide dans le tube en fonction du temps, pour ensuite déduire après calcul mathématique la masse totale du liquide monté dans le tube et ensuite obtenir, après application de l'équation mathématique (I), la pente 2, puis la porosité s selon l'équation (III) suivante .
FR0007878A 2000-06-20 2000-06-20 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise Expired - Fee Related FR2810401B1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0007878A FR2810401B1 (fr) 2000-06-20 2000-06-20 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise
EP01947523A EP1301768A1 (fr) 2000-06-20 2001-06-19 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise
US10/311,992 US20030164027A1 (en) 2000-06-20 2001-06-19 Method for determining surface tension of a comminuted solid
PCT/FR2001/001906 WO2001098751A1 (fr) 2000-06-20 2001-06-19 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise
JP2002504463A JP2004503741A (ja) 2000-06-20 2001-06-19 粉砕された固体の表面張力の測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0007878A FR2810401B1 (fr) 2000-06-20 2000-06-20 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2810401A1 true FR2810401A1 (fr) 2001-12-21
FR2810401B1 FR2810401B1 (fr) 2002-08-23

Family

ID=8851461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0007878A Expired - Fee Related FR2810401B1 (fr) 2000-06-20 2000-06-20 Procede pour determiner l'energie de surface d'un solide finement divise

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20030164027A1 (fr)
EP (1) EP1301768A1 (fr)
JP (1) JP2004503741A (fr)
FR (1) FR2810401B1 (fr)
WO (1) WO2001098751A1 (fr)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7000457B2 (en) * 2003-04-01 2006-02-21 Cabot Corporation Methods to control and/or predict rheological properties
US7776604B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of selecting and developing a particulate material
US20040197924A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-07 Murphy Lawrence J. Liquid absorptometry method of providing product consistency
US7776603B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of specifying or identifying particulate material
US7776602B2 (en) * 2003-04-01 2010-08-17 Cabot Corporation Methods of providing product consistency
US20050200056A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-15 Heraeus Electro-Nite International N.V. Apparatus and method for determining fluid depth
US7246515B2 (en) * 2005-03-15 2007-07-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Filtration tester
US7722713B2 (en) * 2005-05-17 2010-05-25 Cabot Corporation Carbon blacks and polymers containing the same
CN104359798B (zh) * 2014-10-10 2017-05-17 天津大学 自动测量粉体/颗粒表面自由能参数的多通量装置
RU2653114C1 (ru) * 2017-02-02 2018-05-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Устройство измерения поверхностного натяжения и коэффициента вязкости металлов
US11080440B2 (en) 2017-06-27 2021-08-03 International Business Machines Corporation Characterizing fluid flow at field conditions
JP7079394B2 (ja) * 2018-02-21 2022-06-02 学校法人法政大学 接触角測定方法及び接触角測定装置
CN108872045A (zh) * 2018-08-06 2018-11-23 四川杰瑞泰克科技有限公司 一种页岩碎样总孔隙度的测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2116476A1 (de) * 1971-04-03 1972-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Randwinkeln und Benetzungswärmen zwischen schlecht benetzenden Flüssigkeiten und Pulvern
JPS6184546A (ja) * 1984-10-02 1986-04-30 Sankyo Dengiyou Kk 粉粒体の濡れ測定器
JPH01209339A (ja) * 1988-02-17 1989-08-23 Sankyo Dengyo Co Ltd 粉粒体の濡れの測定装置と測定方法
US5425265A (en) * 1993-12-20 1995-06-20 Jaisinghani; Rajan A. Apparatus and method for measuring the capillary pressure distribution of porous materials
DE19844595C1 (de) * 1998-07-23 2000-01-05 Fraunhofer Ges Forschung Imbibitionsmeßgerät zur Bestimmung der Benetzbarkeit von Pulvern

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2116476A1 (de) * 1971-04-03 1972-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Randwinkeln und Benetzungswärmen zwischen schlecht benetzenden Flüssigkeiten und Pulvern
JPS6184546A (ja) * 1984-10-02 1986-04-30 Sankyo Dengiyou Kk 粉粒体の濡れ測定器
JPH01209339A (ja) * 1988-02-17 1989-08-23 Sankyo Dengyo Co Ltd 粉粒体の濡れの測定装置と測定方法
US5425265A (en) * 1993-12-20 1995-06-20 Jaisinghani; Rajan A. Apparatus and method for measuring the capillary pressure distribution of porous materials
DE19844595C1 (de) * 1998-07-23 2000-01-05 Fraunhofer Ges Forschung Imbibitionsmeßgerät zur Bestimmung der Benetzbarkeit von Pulvern

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRUIL H G ET AL: "DETERMINATION OF CONTACT ANGLES OF AQUEOUS SURFACTANT SOLUTIONS ON POWDERS", COLLOID & POLYMER SCIENCE,DE,DARMSTADT, vol. 252, no. 1, January 1974 (1974-01-01), pages 32 - 38, XP002117218 *
G.K.TAMPY ET AL.: "measurement of surface properties of coal ...", PREPRINTS OF PAPERS PRESENTED - AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. DIVISION OF FUEL CHEMISTRY, vol. 32, no. 1, 1987, WASHINGTON, DC, US, pages 441 - 447, XP000989505, ISSN: 0569-3772 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 256 (P - 493) 2 September 1986 (1986-09-02) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 511 (P - 961) 16 November 1989 (1989-11-16) *
SCHINDLER B ET AL: "Benetzungskinetik an Glaspulverschüttungen", CHEMIE. INGENIEUR. TECHNIK,DE,VERLAG CHEMIE GMBH. WEINHEIM, vol. 45, no. 9/10, May 1973 (1973-05-01), pages 583 - 586, XP002117217, ISSN: 0009-286X *
SIEBOLD ET AL.: "effect of dynamic contact angle ...", COLLOIDS AND SURFACES, no. 161, 15 January 2000 (2000-01-15), pages 81 - 87, XP000987226 *
SUBRAHMANYAM ET AL.: "contact angle and surface analysis ...", MINERALS ENGINEERING, vol. 9, no. 7, - 1996, gb, pages 727 - 741, XP000987358 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001098751A1 (fr) 2001-12-27
EP1301768A1 (fr) 2003-04-16
FR2810401B1 (fr) 2002-08-23
JP2004503741A (ja) 2004-02-05
US20030164027A1 (en) 2003-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2810401A1 (fr) Procede pour determiner l&#39;energie de surface d&#39;un solide finement divise
EP2321624B1 (fr) Procede et dispositif de detection de fuites dans une conduite de liquide souterraine, notamment une conduite d&#39;eau
FR2731073A1 (fr) Methode et dispositif pour determiner differents parametres physiques d&#39;echantillons de materiaux poreux, en presence de fluides di- ou triphasiques
FR2756377A1 (fr) Procede et dispositif pour etudier les proprietes d&#39;un fluide multiphasique sous pression, tel qu&#39;un fluide petrolier, circulant dans une canalisation
FR2853071A1 (fr) Methode et dispositif pour evaluer des parametres physiques d&#39;un gisement souterrain a partir de debris de roche qui y sont preleves
EP0653619A1 (fr) Procédé et dispositif pour mesurer le volume poreux d&#39;un échantillon solide
WO2011055042A1 (fr) Dispositif de mesure de l&#39;activite d&#39;un liquide dans un milieu complexe et procede associe
EP0718616B1 (fr) Méthode et dispositif de mesure en continu des variations de la saturation globale d&#39;un échantillon en fluides non miscibles incompressibles
FR3047067B1 (fr) Systeme de mesure de debit d&#39;un liquide et son utilisation
CA2869511C (fr) Methode de transfert isobarique d&#39;un fluide issu d&#39;un gisement et dispositif de mise en oeuvre d&#39;une telle methode
EP0494004A1 (fr) Dispositif pour distribuer sous pression un produit, en particulier un produit moussant, et procédés de remplissage d&#39;un récipient pour un tel dispositif
FR2791434A1 (fr) Procede et dispositif d&#39;analyse thermodynamique d&#39;un melange de fluides
US6679096B1 (en) Method for the measurement of the concentration or the partial pressure of gases in fluids in gas sensor
CA2165522A1 (fr) Methode et dispositif pour separer et mesurer le volume des differentes phases d&#39;un melanges de fluides
EP3405762B1 (fr) Capteur de pression de fluide et son utilisation
FR3039275B1 (fr) Dispositif de surveillance d&#39;un produit liquide generant un gaz
WO2001035067A2 (fr) Methode et dispositif de determination du seuil de depot des fractions lourdes contenues dans un fluide hydrocarbone liquide
EP0354861B1 (fr) Dispositif, application et procédé de fabrication d&#39;un régulateur de très faible débit gazeux à vitesse d&#39;écoulement sonique pour les mesures d&#39;adsorption et de désorption gazeuse
KR100679992B1 (ko) 분말시료의 밀도측정방법 및 장치
FR2998669A1 (fr) Appareil de test d etancheite systeme de test d etantcheite et procede de test d etancheite
McDowell A general formula for estimation of the rate of transport of non-cohesive bed-load
WO1997018439A1 (fr) Systeme et procede de mesure altimetrique par moyen hydrostatique
CN115494016B (zh) 饱和-非饱和土壤中溶液中硝态氮浓度原位在线测量方法
Jena et al. A novel mercury free technique for determination of pore volume, pore size and liquid permeability
WO1993008459A1 (fr) Dispositif et procede de mesure integrale et continue d&#39;adsorption et de desorption gazeuse

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20060228