Pâteux
Le terme pâteux décrit un état de matière situé entre solide et liquide. Les matériaux pâteux sont malléables, mais ne s'écoulent pas librement. Ils se comportent comme des solides sous une faible contrainte et ne commencent à s'écouler qu'au-delà d'une certaine contrainte mécanique. Les pâtes, les boues à forte concentration en solides ou les mélanges de poudres humides en sont des exemples typiques.
D'un point de vue rhéologique, les systèmes pâteux sont des fluides non newtoniens. Ils se caractérisent par la présence d'une limite d'écoulement. Ce n'est que lorsque la contrainte de cisaillement appliquée dépasse cette limite d'écoulement qu'une déformation irréversible ou un écoulement se produit.
Ce comportement peut être décrit par le modèle de Bingham :
τ = τ0+ηp +γ˙
- τ est la contrainte de cisaillement
- τ0 est la limite d'écoulement
- ηp est la viscosité plastique
- γ˙ est le taux de cisaillement
Pour des contraintes de cisaillement τ < τ0, le matériau se comporte de manière élastique, comme un solide. Pour τ ≥ τ0, il s'écoule de manière visqueuse. De nombreux matériaux pâteux présentent en outre un comportement de fluidification sous cisaillement, qui peut être décrit par le modèle de Herschel-Bulkley.
- k est le facteur de consistance
- n < 1 est l'indice de fluidité
Τ = τ0 + k · (γ˙)n
Dans le contexte du mélange et de la transformation des poudres, un état pâteux est souvent obtenu par l'ajout de petites quantités de liquide à une poudre. Des ponts liquides se forment alors entre les particules. Les forces capillaires qui en résultent conduisent à une structure cohésive et plastiquement déformable. Le passage de la poudre sèche à un matériau pâteux marque un point critique dans de nombreux procédés, car le comportement à l'écoulement, le mécanisme de mélange et l'apport d'énergie changent fondamentalement. Lors du séchage par mélange sous vide, la consistance de la matière évolue exactement dans le sens inverse.