Zu diesem Beitrag hat mich die Heike ermutigt und motiviert. Ich versuche mein bescheidenes Wissen über Rheologie, Viskosität und Fließverhalten einer Substanz und dessen Bedeutung für uns als Kosmetikhersteller oder Selbstrührer, wie die Gemeinschaft um Heike so schön ausdrückt, zu erklären.
Fangen wir mit Grundbegriffen an. Viskosität, ganz einfach gesagt ist der Widerstand gegen Fließen. Wasser hat z.B. eine ganz niedrige Viskosität, verglichen mit Honig oder Glycerin. Im Alltag sagen wir Honig ist dickflüssiger als Wasser. (Wasser hat bei Raumtemperatur eine Viskosität von 1 CP, während 99% Glycerin eine Viskosität von über 1000 CP bei der gleichen Temperatur hat.)
Die Viskosität einer Substanz ist abhängig von der Struktur und Anordnung der einzelnen Bestandteile, die Größe der Teilchen, Zusammensetzung, Temperatur (meistens) u.s.w. und hat eine enorme Bedeutung und Wirkung auf die Herstellungsmethode, Haltbarkeit der Substanz, Wirksamkeit, Anwendungsmethoden, erforderlicher Verpackung u.s.w.. Für uns z.B. ist es entscheidend, ob wir ein Erzeugnis in einer Tube, einem Döschen oder einer Flasche verpacken und ob wir bei der Anwendung Druck ausüben sollen (Zahnpasta aus der Tube) oder ob das Produkt unter Schwerkraft aus der Verpackung fließt (ein Shampoo). Wieviel Druck wir bei der Anwendung benötigen, und ob das Produkt nach dem Nachlassen des Drucks weiter fließt oder wieder fest bleibt (vergleicht mal Auftragen einer Lotion mit einer Butter oder Bodymelt auf der Haut).
Rheologie ist die Untersuchung der Fließeigenschaften einer Substanz unter verschiedenen Faktoren (Temperatur, Shearrate, Druck, Zeit etc.)
Viskosität und Rheologie sind jedoch nicht nur in der Kosmetik- und Pharmaindustrie wichtig. Egal wo mit einer Flüssigkeit oder Paste gearbeitet wird, sind die Fließeigenschaften wichtig und entscheidend. Stellt euch einen Ketchup vor, oder die Haltbarkeit des Schaums auf eurem Cappuccino, die Fließeigenschaften des Zements beim Gießens oder einer Farbe beim Sprühen. Ach ja , und ganz wichtig: die Viskosität des Blutes in unserem Kreislauf.
Viskosität wird in der Fachliteratur als die innere Reibung definiert. Diese macht sich erst merkbar, wenn eine Schicht Flüssigkeit gegen die andere bewegt wird. Je größer die Reibung (die Viskosität) umso mehr Kraft ist erforderlich um diese Schicht zu bewegen. Diese Kraft wird in der Physik "Shear" gennant. Wenn eine Flüssigkeit bzw. eine Paste in Bewegung kommt: ein Produkt aus dem Behälter zu drücken, das Produkt auf einer Fläche zu verteilen, eine Mischung umrühren ist "Shear" ausgeübt.
Isaac Newton war der erste Wissenschaftler der Viskosität mit der Hilfe des Modells in der folgenden Abbildung definiert hat.
Laut Newton, hat jedes Fluid eine bestimmte und konstante Viskosität, die unabhängig von der "Sheargeschwindigkeit" ist.
Zu seiner Ehre werden solche Flüssigkeiten, die leider sehr selten vorkommen, Newtonsche Flüssigkeiten genannt. Wasser ist eine von dieser seltenen Flüssigkeiten. Egal mit welcher Geschwindigkeit wir einen Behälter von Wasser schütteln, dessen Viskosität bleibt konstant.
Bildnachweis: Levine, I. N. Physical chemistry, McGraw-Hill International editions, New York 1988.
in Teil II geht es demnächst weiter.
