Stabilité des mousses de verre : expériences à l'échelle d'une bulle ou d'un film vertical

Stability of glass foams : experiments at the bubble scale and on vertical film

• Auteur / Autrice : Helena Kočárková
• Direction : Michèle Adler, Franck Pigeonneau, Florence Rouyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/11/2011
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des Matériaux Divisés et des Interfaces
• Jury : Président / Présidente : Christophe Clanet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Pigeonneau, Florence Rouyer, Lubomir Nemec, Benoit Scheid
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Masbernat, Michael Toplis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évaporation

Interférence (optique)

Verre fondu

Bulles

Mots clés libres

Bulle

Drainage

Stabilite

Évaporation

Verre

Mousse

Bubble

Drainage

Stability

Evaporation

Glass

Foam

Résumé

Afin de mieux comprendre la stabilité des mousses de verre, des expériences à l'échelle d'une bulle et d'un film vertical sont réalisées pour différentes composition de verre, viscosité, taille de bulle, et gaz à l'intérieur de la bulle. L'épaisseur du film au-dessus de la bulle est mesurée par interférence optique et décroît exponentiellement avec le temps sous l'effet des forces de pesanteur et capillaires. Le temps de vie de la bulle doit être divisé en deux étapes. En premier, le taux d'amincissement dépend du nombre de Bond. Ensuite, un écoulement contraire est observé aux fortes températures pour les verres sodo-sili-calcite. Ce phénomène également observé pour des films verticaux et s'explique par des écoulements Marangoni dus à l'évaporation de substances telles que le sodium qui engendre des variations de composition et de tension de surface. Des petites bulles sont crées à la surface libre lors de l'éclatement de grosses bulles à la surface d'un verre fondu faiblement visqueux

For investigating glass foams stability, experiments with a single bubble rising towards the free surface of molten glass and with vertical films are performed for several values of glass chemical composition, viscosity, bubble size and gas nature. The glass lamella on top of the bubble is observed by video-recording and its thickness evolution is measured by optical interferometry. The lamella thins as a result of buoyancy and capillary forces and then it ruptures. Actually the lamella thinning occurs in two steps. In the first step, the drainage is regular and the thinning rate depends on Bond number. In the second step a backward flow is observed above 1200°C for ordinary soda-lime-silica glass, which is explained as Marangoni counter flow due to evaporation of volatile species such as sodium. As the lamella ruptures tiny bubbles are created by the rupture of bubble lamella on the free surface for large bubbles and low viscosity of the melt