Schäume

Schäume sind kolloidale Systeme, in denen Gasblasen in einer kontinuierlichen Phase aus Flüssigkeit oder Feststoff dispergiert sind. Die Blasen sind durch dünne Grenzflächen getrennt, deren Film die Stabilität des Schaums bestimmt. Schäume können gas-in-liquid (G/L) oder gas-in-solid (G/S) Strukturen bilden; häufige Beispiele sind Seifenschaum, Schlagsahne und Bier. In technischen Anwendungen treten auch gas-in-solid-Schaumstoffe wie Polyurethan-, Polystyrol- oder Metall-Schaumstoffe auf.

Die Bildung erfolgt durch Aufschäumen, Blasenbildung oder durch Gasentwicklung in einer Flüssigkeit oder einem festen Matrix. Die Stabilität hängt von der Zusammensetzung der Kontinua und der Grenzflächeneigenschaften ab; Tenside, Proteine oder Polymere reduzieren die Grenzflächenspannung und erhöhen die Festigkeit der Filmschicht. Wichtige Prozesse während der Alterung sind Drainage der Flüssigkeit aus den Filmen, Koaleszenz benachbarter Blasen und Ostwald-Ripening, die zur Größenzunahme der Blasen führen.

Typische Beispiele finden sich in Lebensmitteln und Kosmetik (Schaum, Schlagsahne, Milchschaum), in Getränken (Schaumkrone von Bier) sowie in technischen Schaumstoffen wie Polyurethan- oder Polystyrolschaum, Metall- oder Keramikschaum. Schäume werden auch in der Wärme- und Schalldämmung, im Leichtbau und in Filtrationsprozessen eingesetzt.

Wichtige Eigenschaften sind Blasengröße- und Porositätsverteilung, Dichte, Offen- oder Geschlossenengestalt der Zellstruktur sowie die mechanische Festigkeit der Schaumstruktur. Messungen erfolgen über Mikroskopie, Computertomografie oder Bildanalyse. Schäume bilden damit eine breite Klasse von Materialien mit großer praktischer Relevanz in Industrie, Bauwesen, Verpackung und Ernährung.