Définition et principe
La méthode du point de bulle est la plus utilisée pour la détermination de la taille des pores. Elle est basée sur le fait que, pour un fluide et une taille de pore donnés avec un mouillage constant, la pression nécessaire pour forcer une bulle d’air à travers le pore est inversement proportionnelle à la taille du trou.
La théorie de la capillarité stipule que la hauteur d’une colonne d’eau dans un capillaire est indirectement proportionnelle au diamètre du capillaire.
Les forces de tension superficielle ont retenu l’eau dans le capillaire et comme son diamètre devient plus petit, le poids dans la colonne d’eau s’élève. L’eau peut être repoussée vers le bas dans une pression qui a la même hauteur équivalente que celle de la colonne d’eau. Ainsi, en déterminant la pression nécessaire pour forcer l’eau à sortir du capillaire, le diamètre du capillaire peut être calculé.
Dans la pratique, la taille des pores de l’élément filtrant peut être établie en mouillant l’élément avec le fluide et en mesurant la pression à laquelle le premier flux de bulles est émis de la surface supérieure de l’élément.
Procédure
La procédure pour le test du point de bulle est décrite dans la méthode F316 de la norme American Society for Testing and Materials (ASMT).
Le haut du filtre est placé en contact avec le liquide, le bas avec l’air, le porte-filtre est relié à une source d’une pression régulée. On augmente progressivement la pression de l’air et on note la formation de bulles du côté du liquide. À des pressions inférieures au point de bulle, le gaz traverse le filtre uniquement par diffusion, mais lorsque la pression est suffisamment élevée pour déloger le liquide des pores, l’écoulement en vrac commence et des bulles seront observées.
La pression initiale du test de bulle détermine la taille (et l’emplacement) du plus grand trou, la pression du point de bulle ouvert détermine la taille moyenne des pores de l’élément. Cette dernière peut être affectée par la vitesse d’écoulement ainsi que par la pression.
La relation théorique entre cette pression de transition et la pression du point de bulle est :
D = (4g x cos q) / P
où :
P = pression au point de bulle
g = tension superficielle du liquide (72 dynes/cm pour l’eau)
q = angle de contact liquide-solide (qui pour l’eau est généralement supposé être nul)
D = diamètre du pore
Puisqu’aucun pore dans un élément filtrant pratique n’est susceptible d’avoir la forme d’un tube capillaire, il est nécessaire d’introduire un facteur de correction de forme K dans la formule.
Puisque g et q sont constants, la formule peut être simplifiée en introduisant un facteur empirique K1 dépendant du matériau filtrant et de la forme des unités employées :
D = K1 / P
D est à nouveau le diamètre moyen maximal des pores en mm.