Suspensionen Viscosimeter: Die Viskositätsmessung komplexer Flüssigkeiten

Was ist eine Suspension?

Suspensionen sind heterogenes Gemisch, bei dem feste, unlösliche oder nahezu unlösliche Partikel in einer Flüssigkeit dispergiert sind. Solche Systeme sind thermodynamisch instabil und bestehen aus zwei Phasen:

• Einer kontinuierlichen, dispergierenden Flüssigphase
• Einer diskontinuierlichen, dispergierten Feststoffphase

Ohne ausreichende Durchmischung oder Fließbewegung kann es zur Sedimentation kommen, was in Rohrleitungssystemen zu Problemen führen kann:

• Ungleichmäßige Verteilung der Feststoffpartikel
• Ablagerung der festen Phase am Boden der Leitungen
• Blockierung des Flusses

Welche Faktoren beeinflussen die Viskosität von Suspensionen?

Das Einbringen von gelösten oder suspendierten Stoffen verändert die Viskosität des Gemischs. Die Viskosität von Suspensionen hängt von mehreren Parametern ab, unter anderem:

• Der Konzentration der Feststoffpartikel
• Der Größe und Form der Partikel
• Den Wechselwirkungen zwischen der Flüssigphase und den Partikeln

Fließkurven, die den Einfluss der Scherung auf die Viskosität zeigen, belegen, dass Suspensionen – besonders bei hoher Konzentration – ein nicht-newtonsches Verhalten aufweisen. Meist handelt es sich um ein scherverdünnendes oder pseudoplastisches Verhalten. Seltener sind scherverdickende Suspensionen. Manche Suspensionen zeigen sogar thixotrope Eigenschaften – ihre scheinbare Viskosität sinkt mit der Zeit unter Schereinwirkung.

Anwendungsbeispiel: Zinkoxid (ZnO)-Mineralsuspension

Zinkoxid kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, zum Beispiel aus Zinkhydroxiden, die bei der Produktion von Natriumdithionit entstehen. Anschließend wird das Oxid abgekühlt und gereinigt, um eine möglichst reine Form zu erhalten.

Während der Reinigung ist die Konzentration des Zinkoxids entscheidend für die Qualität des Endprodukts. In der Produktion liefert die Viskosität einen indirekten Hinweis auf die Konzentration.

Zinkoxid ist nahezu unlöslich in Wasser und liegt meist als Pulver oder als unschmelzbare weiße bzw. gelbliche Mikrokugeln vor. Es zeigt ein komplexes rheologisches Verhalten.
ZnO wird in vielen Industriezweigen eingesetzt, etwa in der Lebensmittel- und Petrochemie. Es beschleunigt die Vulkanisationskinetik bei der Gummiproduktion und ist ein wichtiger Bestandteil pulverförmiger pharmazeutischer Formulierungen.

Je nach Partikelgröße und Formulierung zeigen diese Suspensionen unterschiedliche rheologische Eigenschaften.
In Sonnencremes wird Zinkoxid beispielsweise in einer öligen oder wässrigen Phase dispergiert. Die Viskosität hängt dann von der ZnO-Konzentration und den Partikelwechselwirkungen ab. Eine hohe Konzentration kann zu einem thixotropen Verhalten führen, das die Anwendung erleichtert und gleichzeitig einen guten Halt auf der Haut gewährleistet.

Das MIVI-Suspension-Viscosimeter von Sofraser: die ideale Lösung für Suspensionen

Das MIVI, Sofrasers meistverkauftes Vibrationsviskosimeter, bietet eine zuverlässige und reproduzierbare Lösung zur Viskositätsmessung von Suspensionen. Dank seines Schwingprinzips bietet es zahlreiche Vorteile:

• Es verdrängt leicht die Partikel in der Mikroschicht, die mit dem aktiven Teil des Sensors in Kontakt steht, und ist dadurch abriebfest.
• Es liefert Echtzeitmessungen rund um die Uhr, 24/7.
• Es ist für anspruchsvollste industrielle Umgebungen geeignet.
• Es ermöglicht präzise Messungen der Viskosität, korrelierter Größen wie Konzentration sowie der Phasenerkennung.

Die Integration in industrielle Prozesse verbessert die Produktqualität, reduziert Verluste und sorgt für eine effiziente Produktion.

Typische Anwendungen von Suspensionen:

• Milchreis
• Bohrschlämme
• Tinten
• Farben
• Frischkäse
• Zementschlämme
• Slurrys
• Keramiken, Pasten und Glasuren
• Hefesuspensionen