Mischbarkeit

Als Mischbarkeit wird die Fähigkeit zweier oder mehrerer Stoffe bezeichnet, sich dauerhaft und homogen miteinander zu verbinden. Bei Flüssigkeiten beruht sie im Wesentlichen auf intermolekularen Wechselwirkungen. Flüssigkeiten mit ähnlicher Polarität sind in der Regel gut mischbar, während sich stark unterschiedliche Polaritäten in der Regel nicht mischen lassen. Ein Beispiel hierfür sind Öl und Wasser. Zwar können sie durch mechanische Energie kurzzeitig dispergiert werden, nach dem Abschalten des Mischwerkzeugs trennen sie sich jedoch wieder in zwei Phasen.

Die Herstellung stabiler Flüssig-Flüssig-Mischungen erfordert oft hohe Scherkräfte. Zusätzlich können Emulgatoren eingesetzt werden, die die Grenzflächenspannung reduzieren und die Bildung fein verteilter Tröpfchen erleichtern. Ohne diese Hilfsstoffe bilden sich Koaleszenzprozesse aus, die zur erneuten Entmischung führen.

Bei Feststoff-Flüssig-Systemen ist die Benetzbarkeit von zentraler Bedeutung. Hydrophobe Pulver lassen sich nur schwer mit Wasser benetzen, da sich hohe Grenzflächenspannungen und geringe adhäsive Kräfte ausbilden. Hydrophile Pulver zeigen ein anderes Verhalten. Hier wird ein auftreffender Tropfen schnell absorbiert, jedoch oft ohne ausreichende laterale Verteilung im Partikelbett. Zwar kann der Mischer die Flüssigkeit eintragen, er unterstützt jedoch nicht immer deren Ausbreitung innerhalb des Haufwerks.

Bei Pulver-Pulver-Mischungen beeinflussen Partikeleigenschaften wie Korngröße, Dichte, Oberflächenenergie, Feuchtegehalt, Magnetismus oder elektrostatische Aufladung die Mischbarkeit. Stark unterschiedliche Partikelgrößen begünstigen Segregationsprozesse. Zwar kann während des Mischens eine hohe Mischgüte erreicht werden, doch bereits beim Abfüllen oder Transport neigen die Komponenten zur Entmischung. Dieses Verhalten resultiert aus perkolativen Effekten, Dichtesortierung oder der Bildung von Hohlräumen im Kontaktbereich der größeren Partikeln.

Die Zugabe geringer Flüssigkeitsmengen kann die innere Reibung im Haufwerk erhöhen und somit die Neigung zur Entmischung verringern. Dieser Effekt wird als Feuchtgranulation im Anfangsstadium bezeichnet. In anderen Fällen können befeuchtet Fließhilfsmittel wie Siliciumdioxid oder Magnesiumstearat die Partikeloberflächen modifizieren und so das Fließverhalten verändern. Ob diese Stoffe die Mischbarkeit fördern, hängt vom System ab und muss empirisch geprüft werden.