Natürliche mineralische Schichtsilikate (z.B. Bentonite) gehören zur Gruppe der anorganischen Rheologieadditive. Sie werden aus natürlichen Vorkommen vulkanischen Ursprungs gewonnen und nach verschiedenen Aufarbeitungsprozessen zu pulverförmigen Rheologieadditiven aufgearbeitet. Die Additive werden in sehr großen Mengen in unterschiedlichsten wässrigen Anwendungen eingesetzt.
Zur Herstellung rheologisch wirksamer Schichtsilikate sind spezielle Rohtone aus selektierten Minen erforderlich, die hohe Qualitätsanforderungen erfüllen müssen. Diese ausgewählten Tone werden zur Optimierung der Quellfähigkeit durch einen Ca/Na-Ionenaustausch aufbereitet. Zusätzliche Ausreinigungsschritte und spezielle Trocknungs- und Mahlverfahren beim Herstellungsprozess beeinflussen entscheidend die Qualität der Produkte sowie Wirksamkeit, Handling und Preis.
Durch ihre ausgeprägte Wirksamkeit im niedrigen Schergeschwindigkeitsbereich eignen sich Schichtsilikate besonders gut zur Verbesserung der Lagerstabilität. Sie eignen sich dagegen weniger zur Einstellung der Topfkonsistenz, da schon niedrige Scherkräfte, wie sie bereits bei moderatem Rühren auftreten, zu einer deutlichen Scherverdünnung und einer niedrigeren Viskosität führen. Die Stärke der Struktur ist dabei immer abhängig von der Dosierung (Anzahl der Plättchen) und dem Füllgrad der Formulierung. Das durch das Schichtsilikat erzeugte thixotrope Fließverhalten eignet sich z. B. besonders gut zur Formulierung von Pigmentkonzentraten, um ein Absetzen zu verhindern. In Formulierungen, in denen natürliche Schichtsilikate alleine eingesetzt werden, kann es zu Einschränkungen kommen, wie zum Beispiel der Spritzerneigung bei der Rollenapplikation und einer geringeren Wirksamkeit im niedrigen pH-Bereich. Diese Einschränkungen lassen sich durch organisch modifizierte Schichtsilikate deutlich verbessern und es werden deshalb für unterschiedliche Anwendungen optimierte Produkte eingesetzt.
Das Pulver besteht aus agglomerierten Stapeln von Schichtsilikatplättchen. Aufgrund seines hydrophilen Charakters lässt es sich unter rühren leicht in Wasser einarbeiten. Dabei dringt das Wasser durch die Kapillarität zwischen die einzelnen Plättchen ein und es tritt eine Quellung mit großer Volumenzunahme auf. Gleichzeitig werden die Plättchen durch einwirkende Scherkräfte voneinander getrennt. Die delaminierten Schichtsilikatplättchen weisen Ladungsunterschiede zwischen den Kanten und der Oberfläche der Plättchen auf. Durch diese Ladungsunterschiede ordnen sich die einzelnen Teilchen in wässrigen Formulierungen über elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Kanten und Flächen der Plättchen in einer dreidimensionalen Struktur an, der sogenannten Kartenhausstruktur. Da die Struktur über elektrostatische Anziehungskräfte in wässrigen Formulierungen gegenüber einem Strukturaufbau über Wasserstoffbrückenbindung deutlich schwächer ist, lässt sie sich durch geringe Scherkräfte wieder leicht zerstören.
