09.09.2026 von Aileen Sammler
Einführung in die Rheologie von Dispersionen – Grundlagen, Einflussfaktoren und Messmethoden
Von Mayonnaise bis Wandfarbe: Entdecken Sie, wie Rheologie das Fließverhalten von Dispersionen erklärt und Produkte optimiert.
Eine Einführung in die Rheologie von Dispersionen
Eine Dispersion ist ein System, in dem eine Phase (z. B. Partikel) in einer anderen Phase (z. B. einer Flüssigkeit) verteilt ist. Dispersionen begegnen uns täglich in Lebensmitteln, Farben, Kosmetika oder industriellen Beschichtungen.
Was bestimmt das Verhalten dieser komplexen Systeme während des Prozesses (z. B. beim Sprühen oder Pumpen)? Wie kann sichergestellt werden, dass sich die in einer Dispersion vorhandenen Partikel (z. B. Kräuter in einem Salatdressing) nicht absetzen? Oder dass sich die wässrige und die ölige Phase einer Gesichtscreme nicht trennen? Die Antwort liefert die Rheologie, die Wissenschaft vom Fließ- und Verformungsverhalten von Materialien.
Das neue Whitepaper von NETZSCH bietet eine umfassende Einführung in die Rheologie von Dispersionen und erklärt, wie sich das Verhalten solcher Systeme präzise charakterisieren lässt.
Die Rheologie bestimmt das Fließverhalten
Die Rheologie beschreibt, wie Materialien unter Einwirkung äußerer Kräfte fließen oder sich verformen. Rheologische Untersuchungen umfassen die Bestimmung des Fließverhaltens, d. h. der Scherviskositätskurve.
Materialien weisen unterschiedliche Arten von Fließverhalten auf:
- Idealviskose Stoffe fließen linear mit steigender Schubspannung. Ihre Scherviskosität ist unabhängig von der angelegten Scherrate/Schubspannung.
- Scherverdünnende Materialien (z. B. Farben, Saucen) werden bei Bewegung dünnflüssiger, also weniger viskos.
- Scherverdickende Materialien (z. B. Maisstärke-Wasser-Gemische) werden dagegen zähflüssiger (viskoser).
Wichtige Faktoren, die das Fließverhalten beeinflussen
Das rheologische Verhalten von Dispersionen hängt von mehreren Parametern ab. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:
- Volumenkonzentration der dispergierten Phase
- Partikelgröße, -form und -verteilung
- Viskosität der kontinuierlichen Phase
- Wechselwirkungen zwischen dispergierten Partikeln (z. B. elektrostatische oder hydrophobe Kräfte)
- Temperatur
- Oberflächenaktive Substanzen
- Maximale Packungsdichte
Eine besondere Rolle spielt dabei die maximale Packungsdichte: Je dichter Partikel gepackt sind, desto höher ist die Viskosität. Modelle wie das Farris- oder Windhab-Modell helfen, diese Zusammenhänge mathematisch zu beschreiben.
Messmethoden in der Rheologie von Dispersionen
NETZSCH stellt in seinem Whitepaper verschiedene Messverfahren vor, mit denen sich rheologische Eigenschaften exakt bestimmen lassen:
- Rotationsrheometer: ideal für niedrige bis mittlere Scherraten
- Hochdruck-Kapillarrheometer: für hohe Scherraten, insbesondere in prozessbezogenen Anwendungen
Wichtige Aspekte, die bei den Messungen zu berücksichtigen sind, sind:
- Vermeidung von Sedimentation
- Erkennung und Korrektur von Wandgleiten
- Minimierung von Scherwärmung und Strömungsabriss
So lassen sich realitätsnahe Prozessbedingungen im Labor nachbilden – von Lebensmitteldispersionen wie Saucen und Mayonnaise bis hin zu technischen Suspensionen wie Farben oder Beschichtungen.
Praktische Beispiele: Von Mayonnaise bis zur Wandfarbe
Das Whitepaper veranschaulicht, wie rheologische Messungen zur Optimierung der Produktqualität und Prozessstabilität eingesetzt werden können:
- Lebensmittelindustrie: Die Bestimmung der Fließgrenze trägt dazu bei, die gewünschte Textur und Stabilität sicherzustellen – beispielsweise, damit Mayonnaise auf Pommes frites festbleibt oder Saucen sich nicht unkontrolliert verteilen.
- Beschichtungen und Farben: Die Kontrolle der Viskosität gewährleistet einen gleichmäßigen, gleichmäßigen Auftrag ohne Tropfen oder Schlieren.
Solche Erkenntnisse ermöglichen es Ingenieuren und Produktentwicklern, Rezepturen für spezifische Leistungsanforderungen fein abzustimmen.
Fazit: Rheologie als Schlüssel zum Verständnis komplexer Systeme
Rheologie ist weitaus mehr als nur eine Messdisziplin. Sie ist ein grundlegendes Werkzeug zum Verständnis des Materialverhaltens in nahezu jeder Branche. Mit den richtigen rheologischen Methoden werden Produkte präziser entwickelt, Prozesse optimiert und eine gleichbleibende Qualität erreicht.
Das NETZSCH-Whitepaper bietet einen klaren und praktischen Überblick – von den rheologischen Grundlagen bis hin zu fortgeschrittenen Anwendungen in der Praxis.
➡️ Lesen Sie hier das komplette Whitepaper:
