Dispersionstechnologie

Dispersionstechnologie bezeichnet die Wissenschaft und Technik der Erzeugung, Stabilisierung und Optimierung von Dispersionen, also Mehrphasensystemen, in denen feine Partikel oder Tropfen in einer Trägerphase verteilt sind. Typische Dispersionen umfassen Feststoff-in-Flüssigkeitsdispersionen (Suspensionen), Pigmentdispersionen in Lacken, Emulsionen und keramische Slurries.

Ziel ist eine feine, gleichmäßige Verteilung mit langanhaltender Stabilität gegen Sedimentation oder Agglomeration. Stabilisierung erfolgt durch Oberflächenbehandlung der Teilchen sowie durch elektrostatische, sterische oder elektrosterische (kombinierte) Mechanismen. Wichtige Kenngrößen sind Partikelgröße, Größenverteilung, Zeta-Potenzial und Stabilisierungsmittel wie Stabilisatoren, Benetzungsmittel oder Polymere. Die DLVO-Theorie dient als theoretischer Bezugsrahmen für Wechselwirkungen zwischen Partikeln.

Typische Verfahren sind mechanische Dispersion (Hochdruck-Mahlen, Bead Milling, Rotor-Stator-Mischer), Ultraschall-Dispersion sowie chemische bzw. Oberflächenmodifikation der Partikel. Durch Wahl der Trägerphase, Additive und Prozessparameter lassen sich Viskosität, Entmischungstendenzen und Agglomerationsneigungen steuern. Typische Ausrüstung umfasst Hochdruck-Homogenisatoren, Beadmühlen, Rotor-Stator-Mischer, Ultraschallgeräte und Jet-Mühlen.

Anwendungen finden sich in Farben und Lacken, Druckfarben, Kosmetika, Pharmazeutika, Lebensmitteln, Keramik und Energiespeichern. Qualitätssicherung erfolgt durch Messung der Partikelgrößenverteilung (z. B. Laser-Diffraction oder dynamische Lichtstreuung), Zeta-Potenzial, Benetzbarkeit und rheologische Eigenschaften.

Zukünftige Entwicklungen zielen auf energieeffizientere Prozesse, verbesserte grüne Dispersants und robuste Dispersionen in komplexen Matrices, sowie bessere Skalierbarkeit und Vorhersagbarkeit durch modellbasierte Prozessführung.