Viskosität - mehr als nur "flüssig"

Die Viskosität ist das Maß für die Zähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen. Diese kann als Arbeit verstanden werden, die benötigt wird, um Flüssigkeiten zu verformen bzw. mit einer bestimmten Geschwindigkeit fließen zu lassen.

Abbildung 1 Der Begriff Viskosität leitet sich ab vom Vogelleim, welche früher aus Misteln hergestellt wurde. Die Pflanzengattung Mistel hat den wissenschaftlichen Namen „Viscum“.

Isaac Newton erkannte bei Flüssigkeiten die Proportionalität zwischen Fließgeschwindigkeit und Verformungskraft. Dies fasste er im Newtonschen Gesetz zusammen:

Fluide, die sich an diese Gesetzmäßigkeit halten, werden Newtonsche Fluide genannt z. B. Wasser oder Luft.

Davon abweichendes Verhalten heißt nichtnewtonsch und ist Gegenstand der Rheologie.

Beispiele für nichtnewtonsche Flüssigkeiten sind Polymere, Schmelzklebstoffe, aber auch Blut oder Ketchup. Das Verformungsverhalten derartiger Stoffe lässt sich nicht mehr einfach durch das Newtonsche Gesetz (siehe oben) beschreiben.

Die Viskosität Nichtnewtonscher Fluide ändert sich insbesondere mit der Schergeschwindigkeit oder auch der Scherspannung unter Berücksichtigung der Belastungsdauer (Zeit der Krafteinwirkung).

Schmelzklebstoffe fallen unter die Nichtnewtonschen Flüssigkeiten, weil sie Polymere sind bzw. einen hohen Polymeranteilaufweisen. Diese Polymere orientieren sich in Fließrichtung. Die Ausrichtung in Fließrichtung selbst benötigt Zeit (Belastungsdauer) und die Orientierung reduziert die notwendige Kraft (Scherspannung).

Die Viskosität eines Schmelzklebstoffes ist ein wesentliches Auswahlkriterium für eine erfolgreiche Anwendung. Das Fließverhalten muss z. B. bei Laufgeschwindigkeiten und der Taktung des Auftrages berücksichtig werden. Gleiches gilt für vertikales oder horizontales Auftragen bzw. Sprühanwendungen.

Die Viskosität steht auch in Korrelation zur Kohäsion eines Schmelzklebstoffes, allgemein kann man sagen, dass je höher die Viskosität ist, desto größer die Kohäsion des Klebstoffs ist.

Hier einige Beispiele für Viskositätswerte: