Ist Zahncreme eine Flüssigkeit?

Ist Zahnpasta eine Flüssigkeit? – Ein Blick auf die Rheologie

Die Frage, ob Zahnpasta eine Flüssigkeit ist, ist zunächst überraschend einfach, bei genauerer Betrachtung aber deutlich komplexer. Auf den ersten Blick erscheint die Antwort offensichtlich: Zahnpasta fließt nicht wie Wasser aus der Tube, sondern muss herausgedrückt werden. Das spricht gegen eine flüssige Konsistenz. Allerdings ist die Einteilung in “fest” und “flüssig” eine Vereinfachung und greift im Fall von Zahnpasta zu kurz.

Die Wissenschaft der Stoffströmung, die Rheologie, bietet hier eine differenziertere Betrachtungsweise. Zahnpasta wird als nicht-newtonsches Fluid klassifiziert. Im Gegensatz zu newtonschen Flüssigkeiten, wie Wasser, deren Viskosität (Zähigkeit) unabhängig von der Scherkraft ist, ändert sich die Viskosität von Zahnpasta mit der auf sie wirkenden Kraft.

Bei geringer Krafteinwirkung, also ohne Druck auf die Tube, verhält sich Zahnpasta eher wie ein Festkörper: Sie behält ihre Form und fließt nicht von selbst. Übt man jedoch Druck aus, zum Beispiel beim Ausdrücken aus der Tube, verringert sich ihre Viskosität und sie fließt – sie wird verformbar. Diese Eigenschaft ist typisch für nicht-newtonsche Fluide. Viele alltägliche Substanzen, wie Ketchup, Honig oder sogar Sand (unter bestimmten Bedingungen), zeigen ein ähnliches Verhalten.

Die scheinbare Paradoxie – fest und flüssig zugleich – erklärt sich durch die komplexe Zusammensetzung von Zahnpasta. Sie besteht aus einer Mischung aus verschiedenen Komponenten: Abrasivstoffen (z.B. Kalziumcarbonat oder Siliziumdioxid), Schaumbildnern, Bindemitteln, Feuchthaltemitteln, Geschmacks- und Süßstoffen und natürlich dem abrasiven Reinigungsmittel. Diese Mischung erzeugt ein hochviskoses, thixotropes Gel. “Thixotropie” beschreibt die Eigenschaft, dass die Viskosität bei mechanischer Beanspruchung abnimmt und sich nach dem Aufhören der Beanspruchung wieder erholt.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Zahnpasta ist keine einfache Flüssigkeit im klassischen Sinne. Ihre nicht-newtonsche Natur macht sie zu einem faszinierenden Beispiel für die Komplexität von Materialien und verdeutlicht, dass die einfache Einteilung in “fest” und “flüssig” oft unzureichend ist, um das Verhalten von Stoffen im Alltag vollständig zu beschreiben. Sie ist ein viskoses, nicht-newtonsches Fluid, dessen Fließverhalten stark von der aufgebrachten Kraft abhängt.