ペースト状
ペースト状という用語は、固体と液体の中間的な物質の状態を表す。ペースト状の材料は成形可能であるが、自由に流動することはない。これらは低負荷下では固体のように振る舞い、特定の機械的応力を超えて初めて流動し始める。典型的な例としては、ペースト、高固形分濃度のスラリー、あるいは湿った粉末混合物などが挙げられる。
レオロジー的には、ペースト状の系は非ニュートン流体である。特徴的なのは、流動限界が存在することである。加えられたせん断応力がこの流動限界を超えたときに初めて、不可逆的な変形、すなわち流動が始まる。
この挙動は、ビンガムモデルで記述できる：
τ = τ0+ηp + γ˙
- τ はせん断応力
- τ0 は流動限界
- ηp は塑性粘度
- γ˙ はせん断速度
せん断応力 τ < τ0 の場合、材料は固体のような弾性挙動を示す。τ ≥ τ0 の場合、粘性流動する。多くのペースト状材料は、さらにせん断希釈挙動を示し、これはハーシェル・バルクリーモデルで記述できる。
- k は粘度係数
- n < 1 は流動指数
Τ = τ0 + k · (γ˙)n
混合や粉末加工の文脈において、ペースト状の状態は、粉末に少量の液体を添加することで生じることが多い。この際、粒子間に液体の橋が形成される。その結果生じる毛管力により、凝集性があり塑性変形可能な構造が形成される。乾燥粉末からペースト状物質への移行は、流動挙動、混合メカニズム、およびエネルギー投入が根本的に変化するため、多くのプロセスにおいて重要な転換点となる。一方、真空混合乾燥では、物質の粘度はまさに逆の方向に変化する。