Résultats d'humidification
Les résultats d'humidification obtenus dans les mélangeurs de poudres indiquent le degré d'homogénéité de la répartition d'un liquide au sein d'un ensemble de particules, ainsi que les microstructures qui se forment lors de ce processus (liquide de cisaillement, ponts capillaires, films, saturation). Une mesure centrale de la mouillabilité est l'angle de contact θθ entre le liquide et la surface solide, qui est lié aux tensions interfaciales par l'équation de Young :
γ_SG = γ_SL + γ_LG · cos(θ)
On a alors : θ < 90° → bon mouillage ; θ > 90° → mauvais mouillage.
- γ_SG = tension interfaciale solide-gaz
- γ_SL = tension interfaciale solide-liquide
- γ_LG = tension interfaciale liquide-gaz
- θ = angle de contact
Les petits angles de contact (proches de 0°) favorisent un mouillage rapide et complet des surfaces des particules et des capillaires, tandis que les grands angles de contact entraînent une pénétration retardée et des schémas de mouillage non homogènes.
L'équation de Washburn est souvent utilisée pour décrire la dynamique de l'absorption d'un liquide dans un lit de poudre. Elle relie la hauteur de montée l d'un liquide dans un capillaire ou un lit poreux au temps t :
l² = (γ · r · cos(θ)) / (2 · η) · t
- l = hauteur de refoulement du liquide (en m)
- γ = tension superficielle du liquide (en N/m)
- r = rayon capillaire effectif (en m)
- θ = angle de contact (en °)
- η = viscosité dynamique du fluide (en Pa·s)
- t = temps (en s)
Cette équation montre que la mouillabilité (angle de contact θ) et la structure poreuse (rayon capillaire r) déterminent la vitesse de mouillage. Dans la pratique, on obtient de bons résultats de mouillage dans le mélangeur de poudres lorsque le liquide est pulvérisé finement sous le niveau du produit en vrac, que la chambre de mélange est suffisamment remplie et que la vitesse relative des particules est suffisamment élevée.