Informationen für Jugendliche und andere Menschen
Es gibt wohl niemanden, bei dem das Wort „Ultraschall“ keine Assoziation auslöst. Der Eine denkt an Fledermäuse, der Andere an U-Boote. Frauen fällt sofort der Begriff Schwangerschaft ein. Viele haben den Zahnarzt im Sinn, der mit Hilfe von Ultraschall Zahnstein entfernt, und der Brillenträger erinnert sich an seine strahlend saubere Brille, die er vom Optiker zurückbekommt.
Erik Axdahl (The original uploader was Axda0002 at English Wikipedia.) (Original text: Erik Axdahl en:User:Axda0002), Cavitation Propeller Damage, CC BY-SA 2.5
Dieser „Ultraschall“, also der Bereich der Schallwellen, der über der menschlichen Hörschwelle liegt, ist etwas sehr Vielschichtiges. Tiere benützen Ultraschall zur Orientierung, in Flugzeugen und Booten wird er zur Messung von Entfernungen eingesetzt. Der Mediziner hat zahlreiche Methoden der Ultraschalldiagnostik, er kann quasi in den Menschen hineinsehen und ein Techniker prüft die Qualität von Materialien und Werkstücken, ohne sie zu zerstören. Selbst Schweißen kann man mit Ultraschall.
Eine der neueren Anwendungen für Ultraschall findet sich im Bereich Reinigung.
Dazu nimmt man eine Flüssigkeit (im einfachsten Fall Wasser), durch die Ultraschall geleitet wird - entweder von den Wänden des Behälters oder durch eingehängte Tauschspulen. Schall dringt in Ritzen und Winkel, in die kein Mensch und keine Bürste je hinein käme.
Wie aber funktioniert das, so ganz ohne Rubbeln und Reiben? Es geschieht durch die sogenannte „Kavitation“. Cavitas ist lateinisch und bedeutet Höhle. Die bei der Ultraschallreinigung wichtigen „Höhlen“ sind winzige Gas- oder Dampfblasen in der Reinigungsflüssigkeit. Winzig ist wichtig, zu große Blasen funktionieren nicht gut.
Was passiert in den Bläschen?
Schall besteht aus Wellen, die Materie in Schwingungen versetzen können. Ultraschall kann die Moleküle von Flüssigkeiten zum Schwingen bringen. Dadurch entstehen winzige Dampfbläschen. Diese mikrometerkleinen Bläschen können sich - wenn die Schallquelle weiter Energie zuführt - bis zum Vielfachen ihres Ursprungsdurchmessers ausdehnen und bei der Gegenschwingung so klein werden, dass sie kollabieren. Dabei passiert eine ganze Menge: es entsteht ein Druck wie bei einer Dynamitexplosion (bis zu 1000 Atmosphären Überdruck) und eine Temperatur von bis zu 5500 Grad Celsius (allerdings nur auf minimalem Raum, die Bläschen sind ja winzig klein). Darüberhinaus kann es zur Abstrahlung von Licht kommen. Für die Reinigungswirkung aber verantwortlich ist die ausgesandte Stoßwelle, die einen winzigen aber harten Wasserstrahl, einen sogenannten Jet, aussendet. Dieser Jet kann die Verschmutzung von der Oberfläche pusten. In der Flüssigkeit arbeiten quasi Millionen von winzigsten Hochdruckreinigern.
Natürlich gibt es für jede erdenkliche Art der Reinigungsproblematik bestimmte Zusätze - verrußtes Plastik ist anders zu behandeln als mit Lack bespriztes Porzellan, verrosteter Stahl braucht andere Hilfsmittel als veröltes Aluminium.
Bei falscher Anwendung kann allerdings auch die zu säubernde Oberfläche in Mitleidenschaft gezogen werden. Daher muss auf die Energie und Dauer der Schallbehandlung genauso Acht gegeben werden wie auf die verwendete Reinigungsflüssigkeit.
