Mouillage

Le mouillage est le processus physique par lequel un liquide entre en contact avec une surface solide et s'y étale. À la limite entre le liquide et le solide, il se forme une interface dont les propriétés énergétiques déterminent le comportement de mouillage. Dans ce contexte, l'humidification de la poudre décrit la pénétration et la répartition d'un liquide dans un amas de particules poreuses sous forme de poudre.

Le comportement de mouillage est influencé par les tensions interfaciales entre la phase solide, la phase liquide et la phase gazeuse. Une mesure centrale est l'angle de contact, qui est décrit par l'équation de Young :

γ_SG = γ_SL + γ_LG ⋅cos(θ)

γ_SG est la tension interfaciale entre la matière solide et le gaz, γ_SL entre la matière solide et le liquide et γ_LG entre le liquide et le gaz. θ est l'angle de contact. Les petits angles de contact sont synonymes d'un bon mouillage ; les grands angles de contact indiquent des surfaces hydrophobes. Dans l'agrégat de poudre poreux, la pression capillaire joue également un rôle, qui peut être décrit par l'équation de Laplace :

Δp = r ⋅ 2 γ_LG ⋅ cos(θ)

r représente le rayon effectif des pores ou des capillaires. Les poudres fines à pores fins et à surface hydrophile absorbent rapidement les liquides grâce à de fortes forces d'absorption capillaire. Les systèmes hydrophobes ou à pores grossiers nécessitent des pressions plus élevées ou un mélange plus intense pour répartir le liquide de manière uniforme.

La répartition du liquide dans la poudre se fait généralement en deux étapes. Tout d'abord, un film liquide se forme à la surface extérieure des particules, puis le liquide pénètre à l'intérieur de l'agrégat. La vitesse et l'uniformité de l'humidification dépendent fortement de la taille des gouttes, de l'énergie d'impact des gouttes, de la viscosité et de la tension superficielle du liquide, ainsi que de la morphologie des particules. Les différentes propriétés de mouillage des composants peuvent favoriser ou inhiber l'agglomération et influencer ainsi de manière significative la structure du produit.

Les mélangeurs amixon^® permettent différents procédés d'humidification ciblée des poudres. Les liquides peuvent être introduits via des buses à un ou deux composants. La taille des gouttes et la vitesse d'impact peuvent être réglées de manière à obtenir soit une répartition fine, soit une initialisation ciblée des agglomérats. Le liquide peut également être appliqué sous forme de jet compact depuis le haut sur le lit de mélange, ce qui est particulièrement avantageux pour les liquides visqueux ou sensibles à la mousse. Une autre possibilité est l'introduction de vapeur, dans laquelle la vapeur condensée produit des films liquides uniformes sur les particules.

Dans certains cas, il est judicieux d'évacuer le mélange avant d'ajouter le liquide. L'élimination de la phase gazeuse permet de désaérer les espaces poreux de l'agrégat de particules. Si le liquide est ensuite ajouté, il peut pénétrer plus rapidement et plus profondément dans l'agrégat en raison de la différence de pression qui en résulte. Ce procédé exploite de manière optimale la porosité naturelle de la poudre et améliore l'absorption du liquide, en particulier dans le cas de poudres fines et hydrophiles ou de formulations qui doivent absorber de manière homogène des teneurs élevées en liquide.