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Wilfried Breuer Wie reinige ich meine Kälteanlagen schonend?
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Wilfried Breuer Was geschieht beim Reinigen und Entfetten
Schon in früher Urzeit wurde entdeckt, dass Wasser reinigt. Sein flüssiger Aggregat-zustand befähigt es, „überall hinzukommen“. In Vertiefungen und Hohlräume einzu-dringen, Oberflächen und darauf haftenden Schmutz eng zu umschließen. Bald erkannte der Mensch, dass Alkalien und Seifen die Reinigungskraft des Wassers steigern. Das Reinigen mit alkalischen Lösungen darf deshalb als das älteste Entfet-tungsverfahren bezeichnet werden; es ist auch heute noch eines der wichtigsten.
Die pragmatische Phase
Ohne die Zusammenhänge genau zu kennen, verwendete man bis zum ersten Weltkrieg hauptsächlich Ätznatron-und Sodalösungen mit Seifenzusätzen als alkalische Metallreinigungsmittel. Gelegentlich wurde auch Wasserglas zugesetzt. Verglichen mit heute war der Reinigungseffekt wirklich nur dürftig. Erst jahrzehntelanges Forschen, Beobachten und Vergleichen führte zum heutigen Erkenntnisstand.
Damals bestand die Meinung, dass die Fette nur durch Verseifen von der Metalloberfläche abgelöst würden. Man dachte deshalb: Je stärker die Lauge, desto wirkungsvoller die Entfettung. Deshalb verwendete man relativ hochkonzentrierte Laugen.
Die wissenschaftlichen Grundlagen
Heute wissen wir, dass die Verseifung bei der alkalischen Entfettung nur eine unter-geordnete Rolle spielt. Entscheidend sind physikalische und kolloid-chemische Vorgänge – wie Adsorption und Desorption. Anziehung und Abstoßung von Teilchen, Bildung und Spaltung von Emulsionen.
Diese Vorgänge werden allgemein durch grenzflächenaktive Substanzen und Lösungen ionogener Stoffe (Basen, Säuren, Salze) bewirkt. Die negativen Teilchen in diesen Lösungen, die Anionen, neiden dazu, sich an Verunreinigungen der Oberfläche anzulagern. Dadurch werden die Schmutzteilchen mehr und mehr negativ aufgeladen – und da auch die Metalloberfläche negativ geladen ist, stößt sie den Schmutz schließ-ich ab.
Die heutigen Industriereiniger sind auf einer Reihe von anorganischen Grundchemikal-ien aufgebaut, vor allem Alkalihydroxiden und –Karbonaten, Silikaten und Phosphaten. Mischungen dieser Stoffe bilden gewissermaßen das Gerüst der Reiniger. (Gerüststoffe, Builder)
Die Affinität der Anionen zu den Verunreinigungen ist nicht der einzige Wirkungsfaktor. Silikate und Phosphate können in wässriger Lösung als verhältnismäßig große Polymerionen existieren. Sie haben gegenüber kleineren Ionen den Vorteil, dass sie den abgetrennten und im Wasser unlöslichen Schmutz kolloidal, d.h. feinstverteilt, in der Reinigungslösung in Schwebe halten. Schmutzteilchen können nicht erneut an der gereinigten Fläche anhaften.
Die waschaktiven Substanzen
Außer den anorganischen Gerüststoffen enthalten moderne Industriereiniger wichtige organischen Bestandteile, mit denen die früher verwendete Seife ersetzt wird. Es sind die in den 20er Jahren entdeckten oberflächenaktiven Substanzen mit seifenähnlichen Eigenschaften, aber ohne die Nachteile der Seife (z.B. Ausfällung bei hartem Wasser). Als Netz-, Schaum- und Emulgiermittel sind sie heute in allen Industriereinigern und Waschmitteln enthalten. Sie können in tausenden von chemischen Varianten hergestellt und außerordentlich vielseitig angewendet werden.
In den Molekülen der waschaktiven Substanzen – heute meist Tenside genannt – ver-einigen sich Merkmale, die normalerweise nur einzeln in verschiedenen Stoffen vorkommen und sich scheinbar gegenseitig ausschließen.
Die meisten Substanzen sind – nach dem Prinzip „Ähnliches löst sich nur in Ähnlichem“ – entweder nur in Wasser oder nur in Öl löslich. Dagegen verknüpfen sich in den Tensiden die charakteristischen Atomgruppierungen beider Stoffklassen zu einem Molekül. Sie haben einen hydrophilen (wasserfreundlichen) und einen hydrophoben (wasserfeindlichen bzw. lipophilen (ölfreundlichen) Teil. Dadurch sind sie wasser- und öllöslich und zeigen auch in vielen anderen Eigenschaften ein ausgesprochenes Zwitterverhalten.
Wieso oberflächenaktiv?
Schon die kleinste Menge von Tensiden entfalten in wässriger Lösung erstaunlich starke Wirkungen. Das ist physikalisch mit der Eigenschaft der Tenside zu erklären, sich vorzugsweise an der Grenzfläche bzw. Oberfläche der Lösung anzusammeln. Hier entsteht dann örtlich eine besonders hohe Konzentration und Wirksamkeit. Die Bezeichnung „oberflächenaktive Substanzen“ geht auf dieses Phänomen zurück.
Erst der Zusatz dieser Verbindungen macht die heutigen Reinigungsmittel so überraschend wirksam. Die Tenside verringern die Oberflächenspannung des Wassers, sie entspannen das Wasserbund machen es gewissermaßen flüssiger. Die Waschmittellösung kann deshalb viel besser als Wasser alle Verunreinigungen benetzen, umschließen, unterwandern, in feinste Ritzen und Spalten eindringen.
Die Tensidmoleküle erleichtern beträchtlich die Ablösearbeit beim Entfernen von Schmutz und erhöhen die Reinigungswirkung. In den Lösungen formieren sie sich zu Molekülgruppen („Mitellen“) die als Nachschubreserven für die beschriebenen Vorgänge dienen. Sie können wasserunlösliche Stoffe, wie Öle und Fette dispergieren bzw. emulgieren, als in Lösung halten.
Zusammenfassend gesagt, in den modernen Industriereinigern wirken anorganische und organische Substanzen optimal zusammen. Die Wirkung der Reiniger beruht auf verschiedenen physikalischen und chemischen Wechselbeziehungen, die aufeinander abgestimmt sind.
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