Séchage de films polymériques : approches expérimentale et théorique Julie Fichot 1,2 , Rodolphe Heyd 1 , Christophe Josserand 3 , Igor Chourpa 4 , Emilie Gombart 2 , Jean-Francois Tranchant 2 , Marie-Louise Saboungi 1. 1 CRMD, CNRS, Orleans, France. 2 LVMH, Saint Jean de Braye, France. 3 UPMC, CNRS, Paris 06, France. GDR AMC2 13-14 octobre 2011 Toulouse
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Il y a séchage du film tant que : RHint(T, XB) . ρA sat(T, XB) > RH ∞(T ∞) . ρA
sat(T ∞)
Un film est donc considéré sec lorsque on a égalité de ces 2 membres et non lorsque l’eau a totalement disparu du film.
RHint est l’inconnue à déterminer de manière expérimentale (cb de séchage) ou théorique (dynamique moléculaire, physique statistique) comme ci-après :
-Pour une 1ère approche, on considère le soluté formé de petites molécules pour pouvoir écrire : RHint=exp (χ.XB + ln(1-XB)) (2)
(Cette formule (2) sera différente pour des molécules macroscopiques)
D’après (1) et (2), l’évolution de la masse d’eau d’un film eau/petites molécules, en fonction de t à une RH ∞ imposée peut être modélisée :
- Ci-dessous, le modèle du séchage d’un film eau+sorbitol 5wt% (en rouge) et d’un film d’eau pure (en bleu) : l’allure concorde avec l’observation. (le modèle du séchage eau+polymère, bien plus complexe, est en cours d’étude)
En prenant :m0 = 0,040gRH ∞ = 43%T ∞ = 25°C
La rétention d’eau du soluté dans le film eau+sorbitol semble se manifester dès le départ du séchage, on le constate par la déviation de la pente de la courbe rouge par
rapport à la bleue.
Bilan d’énergie :
Flux énergétique entre le film et l’environnement durant le séchage d(m.Cp.T)/dt = - A . he(v ∞) . [T – T∞)] + dm/dt . Lv(T)
A l’aide du bilan de matière précédent, on obtient l’allure de la variation de température du film :(en rouge celle du film eau+sorbitol 5wt% , en bleue d’un film d’eau)
En prenant :m0 = 0,040gRH = 43%T ∞ = 25°C
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• Concernant le phénomène particulier pour C :o Conservateur utilisé engendre des porosités à la surface des films.o Genèse des gouttelettes élucidée : possibilités de gérer leur formation
en fonction des propriétés du conservateur.o Phénomène influant sur l’aspect visuel du film sec mais non sur la
nature de son séchage.Un cas particulier des phénomènes rencontrés durant les études
de séchages de films.
• Modélisation du séchage de film en cours d’études :o Modèle réalisé pour des solutions simples :
Prochainement : déterminer précisément un modèle pour le séchage de nos formulations de polymères.