[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Form einer elektromechanischen Einrichtung, mit welcher Mikroemulsionen in Nanoemulsionen umgewandelt werden können und hernach einem Behandlungsbad zugeführt werden, wo die Emulsionen zum Be- oder Entschichten von Stoffen dienen und schliesslich wieder rezykliert werden.
[0002] [0002] Eine Mikroemulsion ist eine thermodynamisch stabile, isotrope, niedrig viskose Mischung, die aus einer hydrophilen und einer lipophilen Komponente besteht. Der hydrophile Charakter einer Substanz wird durch ihre Eigenschaft bestimmt, sich in Wasser zu lösen. (Gegenteil: hydrophob = wasserabstossend).
Lipophil kennzeichnet die Eigenschaft von Verbindungen oder Molekülgruppen, sich in Fetten, fettähnlichen Substanzen und Ölen leicht zu lösen oder selbst als Lösungsmittel für derartige Substanzen zu dienen, wogegen lipophobe (fettabstossende) Stoffe sich gegenteilig auswirken. Das elektrische und elektromagnetische System der Vorrichtung bewirkt Veränderungen an der diffusen Grenzfläche einer sogenannten Stern-Doppelschicht innerhalb der Emulsionen. Diese setzt sich aus einer starren und einer diffusen Schicht zusammen. Nach der Theorie von Otto Stern (1888-1969), Nobelpreisträger in Physik, baut sich bei dieser Ladungsverteilung ein Potential auf, das in der starren Schicht linear und in der diffusen Schicht exponentiell abnimmt.
Für die funktionale Wirkung an der diffusen Grenzfläche ist das jeweilige Zetapotential einer Emulsion massgebend, welches die Stabilität einer Mikroemulsion bzw. einer einzelnen Mizelle vorgibt. Das Zeta-Potential ist dabei ein Mass für die Abstossung oder Anziehung zwischen Partikeln und eine Mizelle ist ein Kolloidteilchen, das aus zahlreichen kleineren Einzelmolekülen aufgebaut ist.
[0003] In elektrischen Isolationen von hochfrequenzführenden Leitungen oder in hochfrequenten Feldern stehenden Isolationen werden die Verluste so klein als möglich gehalten. Man benutzt dafür Werkstoffe, welche in solchen Feldern eine möglichst geringe Wirkleistung in ihrem Innern erzeugen und so zu niedrigen Verlusten führen.
Umgekehrt wählt man Mikroemulsionen so, dass in ihrem Innern, d.h. an den Mizellenoberflächen, möglichst hohe Verluste und somit gewünschte Veränderungen entstehen. Man verfügt damit über eine Möglichkeit, die Struktur der Mizellen gesteuert und geregelt beeinflussen zu können, sodass sie kinetische Zustände annehmen, welche eine Entschichtung sowie eine Beschichtung von Materialien im molekularen Bereich ermöglichen. Ein System für solche Zwecke arbeitet mit einem Durchlaufverfahren, was eine Aktivierung bei kleinstmöglichem Energieeinsatz erlaubt.
Mit Hilfe des Verfahrens besteht zusätzlich die Möglichkeit, das zu behandelnde Medium mit den unterschiedlichen Ladungen in einem Behandlungsbad zusammenzuführen, womit ein Ladungsausgleich, d.h. eine Umwandlung der Mikroemulsion in eine Nanoemulsion direkt an der Oberfläche des Behandlungsgutes stattfindet.
[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Teilen mittels Nanoemulsionen zu schaffen sowie ein Verfahren zur Erzeugung und zur Anwendung der Nanoemulsionen anzugeben.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst von einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Teilen mittels Nanoemulsionen, bestehend aus einem Rohrkreislauf mit Pumpe, der in einen Behandlungsbehälter zur Einlage der Teile führt und wieder von diesem weg, und die sich dadurch auszeichnet,
dass der Rohrkreislauf über einen geraden Abschnitt eine Hochspannungselektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes enthält, wobei dieser Rohrabschnitt im Innern längs der Achse einer elektromagnetischen Hochfrequenzspule verläuft, sodass dem elektrischen Feld der Elektrode ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld mittels der Hochfrequenzspule überlagerbar ist, wobei für die Hochspannungselektrode und die Hochfrequenzspule je ein separater Generator mit Frequenzwandler vorhanden ist, sodass von ihnen separate Felder erzeugbar sind, sowie ein Phasendiskriminator zur Einstellung der Phasenlage der beiden Felder zueinander.
[0006] Die Aufgabe wird weiter gelöst von einem Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Teilen mittels Nanoemulsionen mit einem Rohrkreislauf mit Pumpe, der in einen Behandlungsbehälter zur Einlage der Teile führt und wieder von diesem weg,
wobei der Rohrkreislauf eine Emulsion mit Aktivstoffen enthält, und das sich dadurch auszeichnet, dass die Emulsion längs einer Hochfrequenzelektrode dieselbe in einem geraden Abschnitt eines Rohrkreislauf umströmt und gleichzeitig das Innere einer Hochfrequenzspule durchströmt, wobei durch die Überlagerung der von Elektrode und Spule erzeugten elektrischen und elektromagnetischen Felder auf wählbaren Spannungen, Frequenzen und Phasenverschiebungen Resonanzen erzeugt werden, sodass durch die Veränderung des Zeta-Potentials aus einer Mikroemulsion eine Nanoemulsion wird.
[0007] In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Vorrichtung mit den wesentlichen Bauelementen der Vorrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt und sie wird nachfolgend anhand dieser Zeichnungen beschrieben und das damit betriebene Verfahren wird erläutert.
Es zeigt:
<tb>Fig. 1:
<sep>Die Vorrichtung in einer Ansicht von hinten gesehen;
<tb>Fig. 2:<sep>die Vorrichtung in einer Ansicht von vorne gesehen, mit entfernter Frontseiten-Abdeckung;
<tb>Fig. 3:<sep>einen Ausschnitt aus der Fig. 2 in einer vergrösserten Ansicht, nämlich gerade Rohrabschnitte des Rohrkreislaufes mit den Hochfrequenzspulen und den darin verlaufenden Hochfrequenz-Elektroden;
<tb>Fig. 4:<sep>der Aufbereitungstopf in einem Querschnitt gesehen.
[0008] Um die Vorrichtung und das mit ihr betriebene Verfahren besser beschreiben und verstehen zu können, wird hier zunächst eine kleiner Exkurs über Mikroemulsionen gegeben: Diese Mikroemulsionen können rein organisch oder wässrig organisch aufgebaut sein. Bei der rein organischen Mikroemulsion wird eine Trägerflüssigkeit eingesetzt, welche aus einer oder mehreren Molekülarten besteht. Bei den wässrigen Mikroemulsionen hingegen besteht die Trägerflüssigkeit aus Wasser.
[0009] Der Trägerflüssigkeit werden nun verschiedene oberflächenaktive Stoffe beigegeben, das heisst Stoffe, die mit ihrer Oberfläche in Verbindung mit einem anderen Stoff physikalisch begründete Bindungen eingehen. Diese Stoffe bilden in der Trägerflüssigkeit durch Selbstorganisation sogenannte Mizellen.
Je nach Aufgabenstellung werden zudem oberflächenaktive Stoffe eingesetzt, welche monomolekulare oder bimolekulare Mizellen bilden. Solche Tenside sind wasserlösliche organische Verbindungen, welche die Grenzflächenspannung herabsetzen. Sie weisen mindestens einen hydrophoben Molekülteil und eine hydrophile Gruppe auf. Grundvoraussetzung für die Stabilität und die molekulare Selbstorganisation der Behandlungsflüssigkeit ist, dass die molekularen, oberflächenaktiven Stoffe in der Trägerflüssigkeit nicht lösbar sind.
[0010] [0010] Für die Bildung der organischen und der wässrigen Mikroemulsionen stehen verschiedene oberflächenaktive Stoffe zur Verfügung. Diese können grob eingeteilt werden in:
anionische Stoffe
kationische Stoffe
nichtiogene Stoffe
amphotere StoffeAnionische oberflächenaktive Stoffe sind in der Lage, Mizellen mit einer negativen Ladung zu bilden.
Kationische oberflächenaktive Stoffe sind in der Lage, Mizellen mit einer positiven Ladung zu bilden. Nichtiogene oberflächenaktive Stoffe sind in der Lage, Mizellen mit einer Null-Ladung zu bilden. Amphotere oberflächenaktive Stoffe sind in der Lage, Mizellen mit einer negativen oder positiven Ladung zu bilden. Bei all diesen Stoffen ist die Ladungsstärke vom Zetapotential abhängig. Die Ladungsart wird durch elektrische und magnetische Kräfte bestimmt, welche an der Systemgrenzfläche wirksam sind.
[0011] Die amphoter-aktiven Stoffe werden in Entschichtungs- und Beschichtungssystemen eingesetzt, bei welchen sehr kurze Umwandlungszeiten gefordert sind. Aus diesem Grund sind diese Stoffe besonders gut für das vorliegende Verfahren geeignet.
Mit der vorgestellten Vorrichtung können sie mit Hilfe der magnetischen und elektrischen Phasensteuerung in Bruchteilen von Sekunden umgeladen werden. Die Ladungsmöglichkeiten bewegen sich zwischen negativ (anionisch), Nullpotential (neutral) und positiv (kationisch). Durch geeignete Resonanzen kann mit dieser Vorrichtung und dem damit betriebenen Verfahren das Zeta-Potential an einer Stern-Doppelschicht unabhängig vom chemischen Potential gesteuert und geregelt werden. Es sind dadurch Zetapotential-Einstellungen von -1 bis +1 sind möglich.
Für die Entschichtung von Teilen, etwa für eine Reinigung, eine Entlackung von Stoffen usw., sowie für die molekulare Beschichtung von Teilen im Nanobereich werden sodann unterschiedliche Mikroemulsionen eingesetzt.
[0012] Als Beispiel für den Einsatz dieses vielseitig einsetzbaren Verfahrens wird hier der Ablauf für die Reinigung von Tampondruckerei-Utensilien beschrieben. Es handelt sich in diesem Fall um Werkstücke, die mit verschiedenen Druckfarben verschmutzt sind. Herkömmliche Reinigungsverfahren beruhen darauf, dass die hochmolekularen Farbstoffe in einer geeigneten Flüssigkeit (Lösemittel) aufgelöst werden.
Das neue Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich vor allem in diesem Punkt, indem nämlich die Farbstoffe selbst nicht gelöst werden, sondern vielmehr von einer feinen Nanoschicht ummantelt werden, wonach sie vom Werkstück einfach abgelöst werden können, das heisst das Werkstück wird von allen Rückständen entschichtet. Die Reinigung erfolgt an sich ähnlich wie beim Einsatz eines Lösungsmittels mit einer Flüssigkeit, unterscheidet sich aber dadurch, dass je nach Anwendung eine geeignete mehrphasig organisch oder mehrphasig wässrig aufgebaute Mikroemulsion eingesetzt wird. Im folgenden Beispiel wird eine Reinigung mit diesem Verfahren in einem Vierphasensystem (Flüssigkeit) kurz beschrieben. Die Reinigungsmatrix 12, 3, 4 setzt sich aus den folgenden Substanzen zusammen:
<tb>System 1<sep>Trägersubstanz<sep>Matrix M1, flüssig
<tb>System 2<sep>anionisches, oberflächenaktives System<sep>Matrix M2, flüssig
<tb>System 3<sep>kationisches, oberflächenaktives System<sep>Matrix M3, flüssig
<tb>System 4<sep>amphoteres, oberflächenaktives System<sep>Matrix M4, flüssigZur Reinigungsmatrix 1,2,3,4 kommen noch die aktiven spezifischen Grössen des Reinigungsgutes, der Verunreinigung und der Reinigungsanlage dazu. Diese Ausgangsgrössen werden wie folgt definiert.
<tb>System 5<sep>noch flüssige Druckfarbe<sep>Matrix M5, flüssig
<tb>System 5<sep>angetrocknete Druckfarbe<sep>Matrix M5, fest
<tb>System 6<sep>Reinigungsgut<sep>Matrix M6, fest
<tb>System 7<sep>Reinigungsanlage<sep>Matrix M7, fest
<tb>System 8<sep>abgelöste Schmutz- resp. Farbpartikel<sep>Matrix M8, fest
[0013] Weil das Verfahren im Nanobereich stattfindet, sind für die Reinigung die physikalischen Vorgänge an den Grenzflächen massgebend. Für das Reinigungsverfahren ergeben sich also acht Systemgrössen M1...8. Das bedeutet, dass sieben unterschiedliche Grenzflächen, die miteinander im Nanobereich in Beziehung treten können, von Natur aus wirksam sind. Hinzu kommen noch mehrere verschiedene Einflussgrössen, welche sich daraus ergeben, dass sich an jeder Grenzfläche sogenannte Doppelschichten bilden. Mit einer elektromagnetischen Hochfrequenzeinrichtung, welche Teil der Vorrichtung für den Betrieb des Verfahrens ist, werden die physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Doppelschicht beeinflusst. Im System mit der Matrix M1...8 bilden sich so eine grosse Anzahl von möglichen Doppelschichten.
Mit Hilfe des Verfahrens können in der Matrix M1...8 die Grenzflächenzustände verändert und somit gezielt neue Doppelschichten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften erzeugt werden.
[0014] Die Reinigung von mit Druckfarben verunreinigten Tampondruckerei-Utensilien findet dann in einer Edelstahlwanne statt. Unterhalb der Edelstahlwanne befinden sich die Vorrichtungselemente für die Aufbereitung der Nanoemulsion, die in einem Durchlaufverfahren eingesetzt wird. Die physikalischen Eigenschaften des Gesamtsystems sind durch die Matrix M1...8 definiert. Es ergeben sich folgende Einflussgrössen für das Reinigungsverfahren:
<tb>Gegenstand<sep>Matrix
<tb>Arbeitswanne, Verrohrung, Pumpe und Warenkorb<sep>M7, fest
<tb>Reinigungsgut<sep>M6, fest
<tb>Druckfarbe<sep>M5, flüssig
<tb>Entlackungsmittel W+S 30.30 bestehend aus:<sep>
<tb>Trägersubstanz<sep>M1, flüssig
<tb>anionisches oberflächenaktives System<sep>M2, flüssig
<tb>kationisches oberflächenaktives System<sep>M3, flüssig
<tb>amphoteres oberflächenaktives System<sep>M4, flüssig
<tb>abgelöste Schmutz- resp. Farbpartikel<sep>M8, fest
[0015] Die Einflussgrössen können zum Teil während des Reinigungsprozesses durch das Anpassen des Verfahrens verändert und optimiert werden. Für die Reinigung wird ein zweistufiges Aktivierungssystem eingesetzt. In der Stufe 1 können anionische Mizellen und in der Stufe 2 kationische Mizellen aufgelöst werden. Die beiden Nanoemulsionen bewegen sich in das Badinnere Richtung Reinigungsgut. Für die Reinigung von Festkörpern mit verunreinigten Druckfarben ergibt sich folgender Prozessablauf:
[0016] Schritt 1: In der Stufe 1 wird die Matrix M2, flüssig in eine Matrix M2.1, flüssig transformiert. Es werden dabei ca. 20% der Mizellen aufgelöst, indem eine Nanoemulsion gebildet wird. Diese Nanoemulsion bewegt sich in das Innere der Reinigungsflüssigkeit M1...4, flüssig in Richtung Reinigungsgut Matrix M6, fest.
Nach Ablauf der Zeit t trifft die Nanoemulsion beim Reinigungsgut ein. Gleichzeitig zur Stufe 1 wird in der Stufe 2 die Matrix M3, flüssig in eine Matrix M3.1, flüssig transformiert. Auch hier wird eine Nanoemulsion gebildet und dabei werden ca. 10% der Mizellen aufgelöst. Die Nanoemulsion läuft mit 1/4 der Geschwindigkeit von Stufe 1 in das Innere der Reinigungsflüssigkeit M1...4, flüssig. Sie trifft damit nach Ablauf der Zeit 4t beim Reinigungsgut ein.
[0017] Schritt 2: Nach Ablauf der Zeit von t treffen die ersten Nanopartikel an der Farbgrenzfläche y M5, M1...4 auf und bilden eine neue Grenzfläche y M5, M2.1. Dabei dringen die Nanomoleküle in die Grenzschicht M5 ein.
Das hat zur Folge, dass der Flächenbedarf pro Molekül in der Doppelschicht der Grenzfläche M5 vergrössert wird, wodurch die Arbeit zum Transport eines Moleküls aus der Grenzfläche in das Innere der Flüssigkeit abgeleitet wird. Das heisst, die Farbmoleküle bewegen sich mit 1/8 der Geschwindigkeit von Stufe 1 in das Innere der Flüssigkeit.
[0018] Schritt 3: Zeitverzögert mit ca. 2t treffen die Nanopartikel an der Grenzfläche y M5, M2.1, M3.1 ein, durchwandern diese und bilden eine neue Grenzschicht M6, M5, M3.1 zwischen dem Festkörper M6 und der Druckfarbe M5. In Wechselwirkung dieser Grenzschicht mit der Metalloberfläche werden in dieser einige Valenzelektronen durch Nanopartikel ersetzt, wodurch die Oberflächenspannung delta in der Matrix M6 stark ansteigt.
Es bildet sich eine neue Matrix M6.1, die senkrecht zur Oberfläche nach der Innenseite der Farbschicht Matrix M5 ausgerichtet ist. Das hat zur Folge, dass sich eine neue Farbmatrix M5.1 bildet, in der die Moleküle in der Grenzfläche M5.1 einseitig orientiert werden. Mit der Zeit treffen immer mehr Nanopartikel an der Grenzfläche y M5, M2.1, M3.1 ein. Dadurch entsteht eine neue Matrix M3.2, die sehr energiereich ist. Da jede Matrix versucht, dass kleinstmögliche Energieniveau einzunehmen, werden wieder Mizellen gebildet, das heisst die Matrix M3.2 wird wieder in die Matrix M3 zurückgewandelt. Mit dem Ansteigen der Packungsdichte hF in der Matrix M6.1, steigt nun auch der Druck rho F an.
Wenn die Packungsdichte eta F und der Druck rho F gross genug sind, wird die Farbmatrix M5 grossflächig in das Innere der Reinigungsflüssigkeit abgestossen.
[0019] Schritt 4: Unter dem Einfluss der Matrix M4, flüssig (amphoteres, oberflächenaktives System) werden die Farbpartikel im Inneren der Reinigungsflüssigkeit M1...4 sublimentiert, das heisst es bildet sich die Matrix M8. Die Matrix M8 ist inaktiv und hat keinen Einfluss auf die verschiedenen Grenzflächen.
[0020] Die elektrischen Eigenschaften von Mizellen stehen in einer gewissen Analogie zu den kinetischen Eigenschaften. Da in den Mizellen im Gegensatz zu den Metallen nahezu keine Elektronenleitfähigkeit vorhanden ist, hängen die elektrischen Eigenschaften in besonderem Masse, ebenso wie die mechanischen Eigenschaften, von der Beweglichkeit der molekularen Bausteine der Mizellen ab.
Kennzeichnend für diese Eigenschaften ist die Dielektrizitätszahl epsilonr. Man nennt epsilonr die "Relative Dielektrizitätszahl". Die Grösse der Dielektrizitätszahl eines Isolierstoffes wird bestimmt durch die Stärke der Polarisation. Sie ist dimensionslos, hängt aber sowohl vom Werkstoff als auch von der Temperatur und der Frequenz ab. An der Oberfläche der Mizellen entstehen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes sogenannte Polarisationsladungen, die influenzieren (Mit Influenz ist dabei die Trennung von Ladungen eines leitenden Körpers unter dem Einfluss der von äusseren Ladungen ausgeübten elektrischen Kräfte gemeint). Die dielektrische Polarisation ist der Anteil der Verschiebungsflussdichte, der auf das Dielektrikum entfällt.
Die Grösse der dielektrischen Polarisation P ergibt sich nach der Beziehung:
<tb><sep>P = epsilon0 E>(epsilonr -1)<sep>(1)
epsilon0 : elektrische Feldkonstante (epsilon0 = 8.854 10<-12>AsV<-1>m<-1>)
epsilonr : Dielektrizitätszahl (relative Dielektrizitätskonstante)
E : elektrische Feldstärke
[0021] Aus der Gleichung (1) kann abgeleitet werden, dass die Dielektrizitätszahl um so grösser ist, je ausgeprägter das polare Verhalten eines Stoffes (P) ist. Liegt nur eine Verschiebungspolarisation vor, so ist die Dielektrizitätszahl klein. Tritt aber neben der Verschiebungspolarisation zusätzlich eine Orientierungspolarisation auf, so ist die Dielektrizitätszahl grösser. Sie kann dann Werte von 4 bis 100 erreichen. Liegt eine spontane Polarisation vor, können sogar Spitzenwerte bis zu 100 000 als Dielektrizitätszahl erreicht werden.
Was aber genau ist die Polarisation? Reale Körper bestehen aus gleich vielen positiven und negativen elektrischen Ladungen, auf die ein einwirkendes elektrisches Feld kinetische Kräfte ausüben. Positive Ladungen werden in Feldrichtung, negative entgegen der Feldrichtung beschleunigt. Mizellen haben praktisch keine frei beweglichen Ladungsträger. Die Ladungen sind an Träger (Atome, Molekülsegmente) gebunden. Sie können somit nur elastisch um ein der Feldstärke proportionales Mass verschoben werden. Die Schwerpunkte der positiven und negativen Ladungen fallen damit nicht mehr zusammen; es bilden sich elektrische Dipole. Bei der Elektronenpolarisation bewirkt das äussere Feld eine Deformation der Elektronenhülle der Atome. Sie tritt bei unpolaren Stoffen auf. Bei der reinen Elektronenpolarisation ist epsilonr = n<2> (n = optischer Brechungsindex).
Sie ändert sich auch mit der Frequenz praktisch nicht, mit der Temperatur nimmt sie ab, da infolge der Wärmedehnung die Zahl der polarisierbaren Teilchen kleiner wird. Da einzig zum Bau von Mizellen verwendete Moleküle selbst oder Teile von ihnen "permanente Dipole" darstellen, lassen sie sich in elektrischen Feldern ausrichten, so dass eine makroskopische Polarisation entsteht, welche bei polaren, oberflächenaktiven Stoffen höher ist als bei unpolaren. Die Polarisationsanteile sind entsprechend den unterschiedlichen Mechanismen auch unterschiedlich beweglich. Da in Mizellen die permanenten Dipole relativ grosse Gruppen sind, können sie nur verhältnismässig niedrigen Frequenzen folgen. Von erheblichem praktischen Interesse ist die Frage des Einflusses von Farbpigmenten auf die relative Dielektrizitätskonstante.
Die wichtigste Mischregel errechnet sich näherungsweise aus der Summe der Dipolmomente der Farbpigmente und derjenigen der Trägermatrix auf die gesamte Ladungsdichte zu:
<EMI ID=2.0>
wobei rho = Volumengehalt.
So ergibt sich beispielsweise für Lufteinschlüsse (Schaum, Fliesszonen etc.) mit epsilonr,Luft 1:
<EMI ID=3.0>
und bei Metalleinschlüssen mit epsilonr,Metall :
<tb><sep>epsiloneff = epsilonMatrix (1 + 3p)<sep>(4)
[0022] Das vorgestellte Verfahren kann in Verbindung mit einer Mikroemulsion in verschiedenen Anwendungen genutzt werden. Es funktioniert für Beschichtungen und Entschichtungen im Nanobereich.
Die Entschichtungen dienen zum Beispiel für die
Entfernung von nassen und angetrockneten Druckfarben
Entfernung von ein- und zweikomponentigen Farben
Entfernung von Kunststoffbeschichtungen
usw.Die Beschichtungen dienen für die
Veränderung der Leitfähigkeit von Kunststoffoberflächen
Veränderung der Oberflächenenergie von Kunststoffoberflächen, z.B. Epilamisierung, Verbesserung der Gleiteigenschaft, etc.
Auftragung funktioneller Nanoschichten auf Festkörper
usw.
[0023] Ein spezifisches Anwendungsbeispiel für den Einsatz derartig erzeugter Nanoemulsionen ist die Reinigung von Tampondruckerei-Utensilien. Hierzu wird eine Vorrichtung eingesetzt, die in Fig. 1 von hinten dargestellt ist. Sie ist aus Chromstahl gefertigt und weist einen von oben zugänglichen Behälterschacht 1 auf, in welchen ein Behandlungskorb 2 mit zwei Griffbügeln 3 einführbar ist.
Abzureinigende Utensilien, das heisst im vorgestellten Beispiel Tampondruck-Klischees, werden in diesen Korb 2 gelegt und hernach in den Behälterschacht 1 eingebracht. Der Schacht ist mit einem Deckel 4 verschliessbar, der hierzu scharnierend auf der Oberseite der Vorrichtung befestigt ist. Der Bediener steht auf der Vorderseite der Vorrichtung, das heisst auf der hier im Bild abgewandten Seite der Vorrichtung. Der Deckel wird also, ausgehend aus dem geschlossenen Zustand, nach vorne aufgeschwenkt und bildet hernach eine Ablagefläche für den aus dem Schacht zu hebenden Behandlungskorb 2. Neben dem Behälterschacht 1 erkennt man einen Aufbereitungstopf 5, in welchem die Nanoemulsion rezykliert wird, wie das noch beschrieben wird.
[0024] In Fig. 2 sieht man die Vorrichtung in einer Ansicht von vorne gesehen, mit entfernter Frontseiten-Abdeckung.
Zunächst ist rechts unten eine Umlaufpumpe 6 zu erkennen. An diese Pumpe ist ein Rohrkreislauf 7 angeschlossen, der wahlweise über den Behälterschacht führt, oder nach Umschaltung des Ventils 40 über die Schläuche 41, 42 in den Behältertopf 5 für die Rezyklierung der Emulsion. Unterhalb des Behälterschachtes führt ein Rohr 7 etwa in dessen Mitte und von da an senkrecht nach oben und mündet dann in ein Kreuz-Stück, das hier nicht sichtbar ist. Oberhalb dieses Rohres 7 erkennt man die zur Vorrichtung gehörige elektrische Schaltung 8, die auf der Aussenseite des Behälterschachtes 1 angebracht ist, und zu dieser Schaltung gehören auch die Generatoren zum Betrieb der Elektrode und der Spulen.
Mit diesen Generatoren können Hochspannungsfelder von 1 bis 10 000 Volt erzeugt werden, mit überlagerten Frequenzen von 10 Hz bis 1 GHz.
[0025] Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 2 in einer vergrösserten Ansicht, nämlich den Bereich unterhalb der Schalttafeln mit der elektrischen Schaltung 8 der Vorrichtung. Das Rohr 7 führt von der Pumpe 6 in einen Kreuz-Fitting 9, sodass es in zwei Rohrästen 10, 11 weitergeführt wird, einen nach links führenden Rohrast 10 und einen nach rechts führenden Rohrast 11. Am Ende dieser Rohräste 10, 11 ist je ein Bogen-T-Fitting 12, 13 angeschraubt, sodass die Rohräste 10, 11 über Rohrabschnitte 14,15 nach oben führen und dort von unten in den Behälterschacht 1 münden, von welchem hier der Boden sichtbar ist.
Damit die Montage erleichtert wird, sind in den nach oben führenden Rohrabschnitten 14, 15 Holländer-Fittinge 16, 17 eingebaut. Vom jeweils äusseren Ende der beiden Rohräste 10, 11 sind durch die freibleibenden äusseren Enden der Bogen-T-Fittinge 12, 13 über Verschraubungen Hochfrequenz-Stabelektroden 18, 19 eingeführt und dort dicht mit den T-Stücken 12, 13 verschraubt. Diese Hochfrequenz-Stabeelektroden 18, 19 laufen im Innern der Rohrabschnitte in ein spitzes Ende aus, welches annähernd bis zum zentralen Kreuz-Fitting 9 reicht. Oben am Kreuz-Fitting 9 ist über eine Verschraubung 20 ein dünnes Kunststoff-Rohr 21 angeschlossen. Über dieses Kunststoff-Rohr 21 können dem Rohrkreislauf 7 über einen Injektor flüssige oder gasförmige Aktivstoffe zugeführt werden. Die Rohräste 10, 11 sind je von einer Hochfrequenz-Spule 22, 23 umwickelt.
Jede dieser symbolisch dargestellten Spulen weist hier 42 Windungen auf, deren Enden über die Kabel 24 elektrisch miteinander verbunden sind. Zur elektrischen Schaltung gehören nebst den HF-Generatoren auch Phasenschieber und Frequenzwandler, sodass also die Frequenzen der erzeugten Felder sowie die Phasenverschiebungen untereinander variierbar sind. Mittels der elektrischen Behandlung infolge des von den Stabelektroden 18,19 erzeugten E-Feldes und der dazu überlagerten elektromagnetischen Behandlung der durch die Spulen 22, 23 erzeugten elektromagnetischen Felder lässt sich die in den Rohrästen 10, 11 fliessende Emulsion so konditionieren, dass sie zu einer Nanoemulsion wird, die dann zum Be- oder zum Entschichten eingesetzt werden kann.
[0026] Im Prinzip werden die Mizellen der Emulsion verändert, indem deren elektrische und magnetischen Potentiale verändert werden.
Ladungen in einer Doppelschicht werden verschoben, was ein Zeta-Potential entstehen lässt. Die Koppelung des E-Feldes und des elektromagnetischen Feldes führt zu einer Resonanz, mittels welcher sich das Zeta-Potential der durchfliessenden Emulsion beeinflussen lässt. Je nach Zeta-Potential ist die Ladung plus oder minus. Das Zeta-Potential ist abhängig von der Art der Mizellen. Nötig ist immer eine Mizellen-Bildung mit hydrophobem Ende (Ladung +) und eine mit hydrophilem Ende (Ladung -). Durch Energieaufwand wird aus einer Mikroemulsion eine Nanoemulsion, das heisst eine Flüssigkeit, deren Einzelteilchen in der Grössenordnung einige Millionstel-Millimeter (5 bis 20 Nanometer) messen. Dadurch wird die Oberfläche pro Masse enorm vergrössert. Damit wird ermöglicht, Reinigungsverfahren zu realisieren, das direkt an den Phasengrenzflächen seine Reinigungskraft entfaltet.
Das ist der Bereich, in dem kleinste zugeführte Energiemengen die grösste Wirkung erzielen. Entlackungsmittel, die alle auf Mikroemulsionsbasis aufgebaut sind, wurden bisher durch Zufuhr kinetischer Energie, z.B. Scharnierektoren, Ultraschall, Hochfrequenz usw. aktiviert. Alle diese Aktivierungsverfahren wirken makroskopisch im ganzen Reinigungsbad. Im Gegensatz zu diesen Aktivierungssystemen wirkt das hier vorgestellte Verfahren direkt im molekularen Bereich, d.h. im Nanobereich. Das Entlackungsmittel wird nämlich kontinuierlich in zwei Phasen, das heisst in eine negative und eine positive Phase zerlegt, die dann über einen Spezialinjektor im Kreislauf laufend dem Reinigungsbad im Behälterschacht 1 zugeführt werden. Beim Zusammentreffen der beiden Ladungspotentiale entsteht in den Mizellen ein molekularer Kurzschluss.
Durch diesen Kurzschluss werden im Reinigungsbad die Mizellen in einzelne Moleküle zerlegt, die eine sehr hohe Grenzflächenenergie aufweisen und damit über eine hohe Reinigungswirkung an den Grenzflächen "Flüssigkeit/Schmutz" verfügen.
[0027] Wenn das Entlackungsmittel nach ausgedehntem Gebrauch stark verschmutzt ist, ist eine Aufbereitung notwendig. Diese erfolgt in einem Aufbereitungstopf 5, der in Fig. 1 sichtbar ist, und welcher in Fig. 4 in einem Querschnitt dargestellt ist. Es handelt sich um einen Topf aus Chromstahl und im Prinzip lässt sich ein üblicher Chromstahl-Dampfkochtopf als Aufbereitungstopf 5 verwenden. In diesen hineingelegt befindet sich eine Metall-Einsatz 30 mit perforiertem Boden 31.
Darauf liegt eine Stützfolie 38 und auf derselben eine Kunststoff-Folie 39, welche verhindert, dass ein aus dem Entlackungsmittel ausgeschiedenes Pulver nach unten durch den Einsatz 30 durchgeht. Der Metall-Einsatz 30 liegt auf einer Isolatorschicht 32, die als Stützgitter für den Metall-Einsatz 30 dient. Darunter liegt eine Piezo-Folie 33 auf einem Kunststoff-Stützgitter 34 auf. Diese Piezofolie ist geerdet. Im Topfboden befindet sich ein Ablass-Öffnung 37. An unterschiedlichen Höhen im Topf ist der Ein- und Auslass 35, 36 platziert. Zum Beispiel während der Nachtstunden kann die Emulsion aufbereitet werden, indem sie kraft der Pumpe durch den Aufbereitungstopf 5 zirkuliert.
[0028] Um einen Aufbereitungszyklus zu starten, wird zuerst der Aufbereitungstopf 5 mit verschmutztem Entlackungsmittel befüllt. Danach wird ein Messbecher Adsorber zugegeben und gut umgerührt.
Anschliessend wird der Aufbereitungstopf 5 dicht verschlossen, wozu im Falle eines Dampfkochtopfs der zugehörige Deckel verwendbar ist. Das Ventil wird umgestellt, wodurch die Emulsion kraft der Pumpe durch den Topf 5 zirkuliert und der Aufbereitungsprozess über die elektrische Steuerung durch Betätigung einer entsprechenden Taste an der Vorrichtung gestartet wird. Der Aufbereitungsprozess dauert einige Stunden und läuft automatisch ab. Dabei entsteht über der eingelegten Folie, ca. 12 mm oberhalb des Topfbodens, eine elektrostatische Doppelschicht. Diese Doppelschicht bildet einen elektrostatischen Filter innerhalb der Flüssigkeit. Die Farbteile mit Ummantelung aus der Emulsion nehmen gegen Austausch von Emulsionspartikeln Adsorber an, womit die Oberfläche der Teilchen positiv geladen wird.
Sie wandern in der Folge nach unten, weil die Oberfläche der Piezofolie 33 negativ geladen ist. Nach Beendigung des Aufbereitungsprozesses wird der Deckel von Hand geöffnet und die Farbe, die in Form eines trockenen und stichfesten Kuchens auf dem Boden des Einsatzes 30 zurückbleibt, aus dem Aufbereitungstopf 5 entfernt. Nach Umschalten des Ventils steht die Vorrichtung wieder für die Reinigung von Teilen im Behälterschacht zur Verfügung. Mit diesem Aufbereitungssystem kann ein Entlackungsmittel immer wieder verwendet werden. Lediglich die Verschleppungsverluste müssen von Zeit zu Zeit nachdosiert werden.
[0029] In dem beschriebenen Reinigungsverfahren werden grundsätzlich keine Stoffe gelöst. Je nach Verfahrensstufe entstehen Mischungen, die sich zum Teil selbst oder unter dem Einfluss des Verfahrens zurückbilden.
All diesen Verfahren ist gemeinsam, dass zur Erzielung des gewünschten Effektes Wechselwirkungskräfte zwischen den gleichen und ungleichen Partnern bestehen müssen. Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens ist sehr gross. Es kann mit einer geeigneten Mikroemulsion nicht nur für Entschichtungs-, sondern auch für Beschichtungsverfahren genutzt werden. Diese Möglichkeit ist gegeben, durch die gezielte Erzeugung gewünschter Doppelschichten in einer geeigneten Matrix x...fest/flüssig. In erster Linie werden im Verfahren die möglichen Veränderungen von physikalischen Eigenschaften und die Eigenschaften von Doppelschichten genutzt. Es können somit Systeme aufgebaut werden, welche bei kleinstmöglichem Energieaufwand eine grosse Wirkung erzielen.
Neben den physikalischen Veränderungen in Doppelschichten, können mit dem Verfahren auch gezielt chemische Veränderungen ausgelöst werden. Das Verfahren kann im Nanobereich ebenso für die Bildung molekularer Schichten mit neuen Festkörpereigenschaften eingesetzt werden.