Fachbereich Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Die Reinigung von Oberflächen ist am Institut eine immer wiederkehrende und anspruchsvolle Aufgabe. Bei der Wahl der Mittel spielen folgende Fragestellungen eine Rolle:
Viele physikalische Experimente finden im Hochvakuum statt. Daher werden an die Oberflächen der Bauteile hohe Reinheitsansprüche gestellt. Wenn ein Experiment neu aufgebaut wird, müssen die Bauteile die z.b. aus der mechanischen Werkstatt kommen, gründlich gereinigt werden. Bei Bauteilen für Hochvakuumapparaturen sind hochsiedende Fette und Öle oftmals eine lästige Angelegenheit, da sie im Vakuum langsam verdampfen kann es manchmal Tage dauern bis der gewünschte Enddruck erreicht wird.
Grundsätzlich sind diese Teile schon vorgereinigt. Das bedeutet es sind keine größeren Rückstände von Bohröl/-wasser zu erwarten. Eher ist mit Fett bzw. Talk von Händen/Fingern zu rechnen. Welches sich aber im gegensatz zu (Motor-)Öl sehr gut mit Aceton beseitigen lässt. Wenn zusätzlich noch wasserlösliche Stoffe entfernt werden müssen, dann ist eine kombinierte Reinigung mit iso-Propanol sinnvoll.
Lösemittel können aber auch kontraproduktiv sein. In einer Arbeit der Firma SurTec (Metallreinigung und -entfettung, Karl Brunn und Rolf Jansen, Sep. 1997 - leider nicht mehr gelistet wird ausdrücklich vor einer "Lösemittelentfettung" gewarnt (Seite 7):
Bei kombinierten Verunreinigungen, die in der Reinigung vor der galvanischen Beschichtung die "Standardverunreinigungen" darstellen, kommt es zu einer stärkeren Haftung der Partikelverunreinigung, wenn die Öl/Fettschicht, die Partikel z.T. beweglich halten, durch eine Lösemittel-Entfettung" entfernt wird.
Das bedeutet das der Einsatz von Aceton/iso-Propanol dazu führen kann, dass Verunreinigungen durch adhäsive Kräfte an der (Metall-)Oberfläche haften bleibt. Die Autoren erwähnen in dem genannten Artikel Stoffe wie Molybdänsulfid oder Graphit, die in Schmiermitteln vorkommen. Eine Reinigung mit Tensiden ist mit dieser Sichtweise daher der mit Lösemittel vorzuziehen. Auch das notwendige abschliessende spülen mit destillierten Wasser ist sinnvoll, da dieses i.d.R. eine deutlich höhre Reinheit hat als gängige organischen Laborlösemittel. Auch in p.A. Qualität.
Diese beiden Lösemitteln sind die am häufigsten im Hause benutzten Mittel zum reinigen (Verbrauch 2022 ca. 75L Aceton und 65L iso-Propanol). Es sind polare Lösemittel, d.h. sie sind mit Wasser mischbar und können Salze lösen (Aceton weniger), aber die Fähigkeit Fette bzw. Öle zu lösen ist sehr begrenzt. Für diesen Zweck sind unpolare Lösemittel wesentlich besser geeignet. Konkret sind in dem Fall Heptan, Hexan oder allgemein Benzin (also ein Gemisch aus unpolaren LM) zu nennen.
Aceton und iso-Propanol sind aus gesundheitlichen Aspekten relativ ungefährlich. Beim Umgang muss in erster Linie ihre leichte Entflammbarkeit (insbesondere beim Aceton) und die Explosionsfähigkeit der Lufgemische beachtet werden. Aber auch preislich sind sie günstiger als z.b. die meisten unpolaren LM
| Lösemittel | Preis/Liter* |
|---|---|
| Aceton (1000141011) | 45,70 * |
| 2-Propanol (109634) | 51,40 * |
| Heptan (104379) | 105,00 * |
| Hexan (104374) | 104,00 * |
*in p.A. Qualität, lt. Merck Online 2025
Wasser als Reinigungsmittel wird oft unterschätzt, da es aber mit Hilfe von geeigneten Tensiden z.b. sehr gut auch Öl löst, ist es oft die bessere und billigere Wahl als Aceton/Propanol. Zumal es eine grosse Anzahl Spezialreiniger gibt, die selbst hartnäckigste Verunreinigungen entfernen können. Darüber hinaus ist ein gut entsalztes Wasser um ein vielfaches sauberer als Lösemittel in der gängigen Reinheit p.A. (zur Analyse).
Wasser in Verbindung mit einem Spülmittel kann immer dann zum Einsatz gebracht werden, wenn Wasser weder den Werkstoff angreift, noch ein grosses Problem in der Apparatur ist. Nach der Reinigung wird das Spülmittel mit reichlich deionisiertem Wasser abgespült. Reste des Wassers können rückstandslos durch erhitzen beseitigt werden, insbesondere im Vakuum.
In der Produktion von Bauteilen für die Forschung kommt ein Lösemittel aus der Luftfahrt zum Einsatz. Dieses wird von der Firma Socomore unter dem Namen Diestone D vertrieben. Wir haben das selbst im Hause noch nicht benutzt, aber es wird in Zulieferbetrieben wie z.b. Omnicron, verwendet um Geräte zu reinigen. Die Beschreibung läßt den Schluss zu, dass dies ein sehr gutes Mittel für den Einsatz sein könnte.
Da Glas sehr robust gegenüber fast allen Chemikalien ist, kann es problemlos mit Lösemittel, aber auch mit Säuren oder Laugen gereinigt werden.
Oft ist die potentielle Störung durch Ionen oder die zu erwartende Verunreinigung nicht fassbar und es werden Theorien aufgestellt, ob z.b. Metallionen aus Glasoberflächen in Proben diffundieren. Ich möchte solche Effekte nicht 100%ig auschliessen, zumal die Messmethoden in physikalischen Experimenten i.d.R. um ein vielfaches empfindlicher sind, als übliche chemische (Ionenfallen).
Trotzdem würde ich von chemischen Reinigungsmethoden, sei es mit Lösemittel oder mit Säuren, nicht zuviel erwarten. Es sind Vorgänge die in der Regel einfachen chemischen Reaktionen folgen und keine Wunder bewirken. Wichtiger als die geeignete Reinigungsmethode, ist meines erachtens eher der richtige Umgang mit den Geräten, um Verunreinigungen zu verhindern. Dazu zählen puderfreie Arbeitshandschuhe oder das gründliche abspülen von Reinigungsmittelresten mit einem sauberen Lösemittel (s.o.). Empfehlenswert ist es die Oberfläche mit destilliertem Wasser abzuspülen und trocknen zu lassen. Das Abwischen mit Papiertüchern birgt die Gefahr des neuerlichen auftragens von Verunreinigungen.
(p) 2004 J. Strübig · start