Énergie et formulation

Les ultrasons de puissance (basses fréquences), dont les effets mécaniques tirent leur origine de la cavitation, fournissent une énergie bien adaptée à la préparation de systèmes dispersés, fréquemment rencontrés en formulation : émulsions (L/L), suspensions (S/L) et aérosols (L/G ou S/G). Les paramètres caractérisant les ultrasons : fréquence, temps de sonication, intensité acoustique et puissance, et surtout densité énergétique (énergie dissipée par unité de volume, qui apparaît comme le paramètre-clé de l’opération) agissent fortement sur la qualité (finesse, stabilité) de l’émulsion. L’influence de la composition du système a été également étudiée. Les applications aux systèmes E/H et H/E mettent en évidence les meilleures performances (finesse, monodispersité, stabilité) des ultrasons comparées à celles des agitateurs du type rotor-stator. Toutefois, la sonication se prête mieux à l’extrapolation d’un procédé continu et nécessite parfois une pré-émulsification mécanique. La préparation de formulations simplifiées d’une lotion solaire et de vaccins pour animaux confirme les principes dégagés sur des systèmes modèles. Par rupture d’agglomérats et réduction de taille des particules, les ultrasons fournissent des dispersions S/L uniformes : les applications industrielles comprennent la préparation de pigments, d’insecticides, d’oxydes magnétiques et de résines. Dans un atomiseur ultrasonore, le mouvement de la pointe vibrante, et non la vitesse d’éjection du liquide, provoque la dispersion. Un montage approprié permet de traiter même des liquides très visqueux ou des suspensions. De plus, la vitesse modérée des gouttelettes projetées sur une surface à recouvrir évite les chocs élastiques. Avec des matériaux solides (verre ou métal) les avantages d’un procédé ultrasonore comprennent la sphéricité des particules et la distribution étroite de leur taille. Enfin, à l’aide d’ultrasons, un film de silicium amphiphile à deux dimensions peut être fractionné en microcristaux. Ces derniers s’alignent à l’interface E-H, un changement de couleur signalant la présence de pétrole ou de substances toxiques dans l’eau. Tous les exemples décrits ci-dessus prouvent l’intérêt de l’énergie acoustique dans la formulation de nombreux systèmes dispersés.