Lösungsmittel in der Industrie
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Einsatz von Lösungsmitteln in der Industrie

« Vielfältige Anwendungsbereiche im Überblick »

Lösungsmittel sind in der Lage, sich mit chemischen Stoffen gleichmäßig zu vermischen, ohne diese Stoffe zu verändern. Eine Lösung kann nur entstehen, wenn sich die beteiligten Komponenten in ihren Eigenschaften ähneln. Je mehr sie miteinander übereinstimmen, desto besser ist die Löslichkeit. Die Komponenten lassen sich bis zu einem bestimmten Grad wieder voneinander trennen. Diese Naturerscheinungen führen zu einer weitreichenden Verwendung der Lösungsmittel in der Industrie.

Anwendungsspektrum

Lösungsmittel sind in der Industrie unentbehrlich. Sie ermöglichen die Herstellung chemischer Stoffe, übernehmen Reinigungsaufgaben, unterstützen die Fertigung von Produkten und helfen bei der Optimierung von Oberflächen. Das breite Anwendungsspektrum beruht darauf, dass die gelösten Stoffe:

  • ihre chemischen Eigenschaften beibehalten
  • homogene Gemische mit den Lösungsmitteln bilden
  • sich mit der Hilfe von Lösungsmitteln der Aggregatzustand der zu lösenden Stoffe ändern lässt

Letzteres ergibt sich daraus, dass sich bei der Verteilung des zu lösenden Stoffes ein Gemisch ergibt, das den Aggregatzustand des Lösungsmittels hat. Das wird vor allem für den Stofftransport durch Rohrleitungen und bei der Lackierung in der Oberflächenbehandlung genutzt.

Einsatz in der chemischen Industrie

Aufgabe der Chemieindustrie ist die Herstellung von chemischen Stoffen, die in anderen Industriezweigen als Roh- oder Hilfsstoffe zum Einsatz kommen. Diese Substanzen entstehen durch chemische Reaktionen, durch das Vermischen von Komponenten und durch die Trennung von Stoffgemischen. Vermischen und Trennen sind häufig Voraussetzung für das Zustandekommen chemischer Reaktionen und die Bereitstellung der Reaktionsprodukte. Bei den einzelnen Verfahren übernehmen Lösungsmittel unterschiedliche Aufgaben.

Rote Flüssigkeit wird in ein Ragenzglas gefüllt - Lösungsmittel in der chemischen Industrie
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Steuerung chemischer Reaktionen

Lösungen eignen sich sehr gut, die an chemischen Reaktionen beteiligten Stoffe miteinander in Kontakt zu bringen. Die Teilchen der gelösten Stoffe (Atome, Moleküle, Ionen) sind einzeln in der Lösung verteilt und treffen dadurch besser aufeinander. Für die Geschwindigkeit, mit der chemische Reaktionen ablaufen, ist neben dem Druck und der Temperatur die Konzentration der Reaktionspartner entscheidend. Über die Konzentrationen der einzelnen Komponenten lassen sich die Reaktionsgeschwindigkeiten steuern und Nebenreaktionen unterdrücken.

Stofftrennung

Einige Verfahren der Stofftrennung nutzen die unterschiedliche Löslichkeit der Komponenten in bestimmten Lösungsmitteln aus. Dazu gehören zum Beispiel die Extraktion und die Fällung. Bei der Extraktion wird ein Stoff aus dem Gemisch von einem Lösungsmittel aufgenommen, das die anderen Stoffe nicht auflösen kann. Die Lösung lässt sich dann getrennt vom Rest weiterverarbeiten. Bei der Fällung reagieren Stoffe in einer Lösung miteinander zu unlöslichen Reaktionsprodukten, die sich am Boden des Gefäßes sammeln und dort entnommen werden können. Diese Vorgänge sind die Grundlage vieler chemischer Verfahren und Analysemethoden.

2 unmischbare Flüssigkeiten im Reagenzglas
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Verwendung als Industriereiniger

Die Reinigung von Bauteilen, Textilien oder Gebäuden ist genaugenommen die Trennung der Verunreinigungen von den Oberflächen des Materials. Die dafür verwendeten Reinigungsmittel müssen sowohl auf den Werkstoff als auch auf die Art der Verunreinigung abgestimmt sein. Grob betrachtet, verwendet die Industrie zwei Gruppen von Reinigungsmitteln: gebrauchsfertige Industriereiniger und flüssige oder pulverförmige Konzentrate.

Gebrauchsfähige Reinigungsmittel

Gebrauchsfertige Industriereiniger bestehen in der Regel aus organischen Lösungsmitteln. Die Industrie nutzt diese Stoffe vorwiegend für die Entfettung von Maschinenbauteilen, für die Reinigung von wasserempfindlichen Gegenständen und elektrotechnischen Einrichtungen sowie für die Textilreinigung. Vorteilhaft ist die gute Wirksamkeit von organischen Lösungsmitteln. Nachteilig sind die mit ihrer Verwendung verbundenen Gefahren für die Gesundheit, die Umwelt und den Brandschutz.

Reinigungsmittelkonzentrate

Konzentrate sind Reinigungsmittel, die vor der Verwendung in Wasser aufgelöst werden. Sie fungieren hauptsächlich als Lösungsvermittler. Verunreinigungen, die sich mit Wasser schwer oder gar nicht entfernen lassen, können von der Lösung aus Wasser und Konzentrat aufgenommen werden. Wässrige Reinigungslösungen lassen sich besser handhaben als organische Lösungsmittel, da sie nicht brennbar sind und nur langsam verdunsten.

Waschanlage für Autoteile wie Motorblöcke
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Lösungsmittel in der Industrie der Oberflächenbehandlung

Die Oberflächentechnik sorgt durch gezielte Veränderung der Stoffeigenschaften und durch Beschichtungen für den Korrosionsschutz, die Verschleißfestigkeit, die Verbesserung des Aussehens oder die Gewährleistung benötigter Funktionen eines Bauteiles. Neben der Verwendung bei der Reinigung der Oberflächen im Rahmen der Vorbehandlung werden Lösungsmittel für die chemische Umwandlung der Oberflächen und für die Handhabung der Beschichtungsstoffe eingesetzt.

Korrosionsschutz durch Konversionsschichten

Die chemische Umwandlung der Oberflächen ist der Teilbereich der Oberflächenbehandlung, bei dem Laugen, Säuren oder Salzen, die in Wasser gelöst sind, mit dem Werkstoff reagieren. Zu den einzelnen Verfahren gehören unter anderem das Konversionsverfahren wie das Phosphatieren, Chromatieren und Eloxieren. Die im Wasser gelösten Inhaltsstoffe setzen sich mit dem Werkstoff zu festhaftenden Konversionsschichten um, die den Sauerstoffzugang zum Grundmaterial blockieren und es vor Korrosion schützen.

Zink-Galvanisierungsbad als Teil von Verfahren der Oberfähchenbehandlung
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Ätzen

Eine besondere Form der chemischen Oberflächentechnik ist das Ätzen. Werkstoffbereiche werden dabei von starken Säuren aufgelöst. Nach der erforderlichen Einwirkzeit wird die entstandene Lösung mit Wasser abgespült. Die Säure ist in diesem Prozess das Lösungsmittel. Die Industrie gestaltet mit dem Verfahren zum Beispiel dekorative Muster auf Glas oder Schaltkreise auf Leiterplatten.

Lackierung

Einen großen Anteil an den Verfahren der Oberflächentechnik nimmt die Lackierung ein. Dabei werden unterschiedliche Lacksysteme eingesetzt, von denen viele auf der Wirkung von Lösungsmitteln beruhen. Während der Verarbeitung halten sie den Lack flüssig. Nach dem Auftragen verdunsten sie und lassen die Lackschicht fest werden.