DE3332561A1

DE3332561A1 - Verfahren zur stabilisierung von emulsionen

Info

Publication number: DE3332561A1
Application number: DE19833332561
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof.Dr. 7435 Hülben Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3332561C2

Description

I - : i^npiVider ϊ Ρϊ'-e-f . Dr .WoI f gang Mö i 1 er

Im Hof 17 ** 7435 Hol ben

VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG MON SL-WASSER-EMULSIÜNEN

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von

öl-Wasser-Emu 1 si onen, wie sie in der Metallverarbeitung zur

Schmierung und Kühlung von Bohr- und Sehneidvorgangen Verwendung

f i η de η .

Zweck der Behandlung ist eine Verlängerung der Standzeiten, die

u.a. durch die Kontamination der wässrigen Phase mit

saprophytären Bakterien und Pilzen zeitlich begrenzt werden.

Stand der Technik ist es derartige Emulsionen mit ke imhemmender.

Zusätzen zu versehen ,um eine vorzeitige Zersetzung zu begrenzen.

Dabei hat es sich herausgestellt, da.ß diese Zusätze von Zeit :^:j

Zeit zu erneuern sind und daß durch sie die Schmfereigenschaften

negativ beeinflußt werden können.

Ein weiterer Nachteil von mit Bakterien und Pilzen verunreinigten Emulsionen besteht im Hinblick auf die Gesundheit der mit den

Emulsionen in direkten Kontakt kommenden Beschäftigen«

Es hat sich gezeigt, daß kontaminierte Emulsionen bei den

Beschäftigten für das Zustandekommen von Hautauschiägen an den

Händen, die bis zu Pyodermien (eitrigen Entzündungen) und Mykosen führen können, verantwort1ich sind.

Grobsinnlich gibt sich eine kontaminierte Emulsion durch

fäkalienartigen Geruch , die Entmischung der Öi/Wasserphasen und durch die Verringerung der Schmiereigenschaften zu er kennen .

Sind Emulsionen derart kontaminiert, daß sie gewechselt werden

müssen, so darf der Wechsel nach dem jetzigen Stand der Technik

nicht allein durch einfaches AbIassen der alten und Einfüllen von neuer Emulsion erfolgen, da sich sonst die Keimkontamination

schon nach einigen Tagen auf dem alten Niveau befinden würde.

Vielmehr muß vor dem Wechsel ein starkes Desinfektionsmittel der

alten Emulsion beigemischt werden, um Keimnester in den Maschinen zu besei11 gen.Von diesen Keimnestern könnte wieder eine

Neukontamination, wie schon erwähnt, in sehr kurzer Zeit

ausgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zur

Behandlung von öl-Wasser-Emu 1 si onen anzugeben, mit dem die

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: : : Ατιπτρ-Ι d?r ^'Pfc-^-.Dr .WoI-f gang Müller

Im Ho-f 1? "3* 7435 HOl ben

Zersetzung durch bakterielle Saprophyten und durch Pilze während des bestimmungsmäßigen Einsatzes und wahrend in den Arbeitsablaut e i ηgesehöbeηer Rastze i teniz.B.Nachtze i ten,Wochenenden,Fe i er tage) verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Behandlung von öl-Wasser-Emulsionen erfindungsqemäß dadurch gelöst, daß man mindestens eine Kupferelektrode und eine Gegenelektrode in der Emulsion anordnet und durch Anlegen einer Gleichspannung aus der als Anode geschalteten κυρ-f er el ek troce Kup-f er i onen in die Emu 1s i on ei ηbri ngt.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß durch dieses el ek trol /X i sehe Einbringen von Kup-f er i onen in die Emulsion die unerwünschte Zersetzung durch Bakterien und Pilze auch bei über das jetzt übliche Maß hinausreichenden Standzeiten unterbleibt. Es ist weiterhin überraschend, daß daß bei der erfiηdungsgemäßeη Behandlung auch die störende Geruchsbildung der Emulsion als Folge der saprophytären Zersetzung unterbleibt und daß sogar bei der Behandlung von kontaminierten alten und stinkenden Emulsionen nach 18-stündiger Behandlungszeit der Geruch von einer •frischen Emulsion nicht mehr zu unterscheiden war.

Nur der Vollständigkeit sei darau-f hingewiesen, daß zwar bereits ein Verfahren zur Entkeimung von Trinkwasser bekannt ist, bei dem Silber ionen elektrolytisch in Wasser eingebracht werden (DE-PS 695 322), jedoch kann dieses bekannte Verfahren keine Anregung dafür geben, daß das Einbringen von Kupferionen in Emulsionen deren Zersetzung vermeiden kann.

Vorzugsweise wird die Gleichspannung so gewählt, daß sie unterhalb der Gasungspannung der wässrigen Phase der Emulsion liegt.Die Gasungspannung liegt bei Kupferelektroden in der I Größenordnung von 2 Volt.

Bei dieser Betriebsart wird vermieden, daß durch die angelegte Spannung eine elektrolytisehe Zersetzung des Wassers erfolgt und Sauerstoff gebildet wird, der das öl der Emulsion oxidieren ; würde.Im allgemeinen verhält sich die Emulsion bei Einbringen von Sauerstoff aber derart,daß zuerst der Emulgator oxidiert wird und in zweiter Linie das öl. Durch alleinige Zugabe eines Emu 1 gators bekäme in diesem Betriebssonderfall die Emulsion ihre alten Eigenschaften wieder.

der : Pr.o-f . Dr .WoI f gang Mu 1 1 er _), ' ·■ - j_{m Ho+}- j-j

Durch den Betrieb unterhalb der Gasungsspannung ist das- Verfahren auch von allen übrigen Verfahren abgegrenzt, die eine Ke imabtöturiQ durch Oxidation an der Anode bewirken.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren ErIäuterung.

Es zeigen:

Fig.l eine schematische Längsschnittansicht durch einen Emulsionsbehälter mit zwei darin eintauchenden Kuρferelektroden;

Fig.2 eine Draufsicht auf einen kreiszylindrischen Emu 1 sionsbehälter mit einer Rand- und einer Mittelel ek trode;

Fig.3 eine Ansicht ähnlich Fig.l mit einer abgewandelten Elektrodenanordnung;

Fig.4 eine schematische Ansicht eines Emulsionsbehälters mit Umwälzeinrichtung und el ek trol >'t i scher Behandlung in der Umwälze ιnri chtung.

Unter ö)-Wasser-Emu 1 si oneη versteht man öl/Wasser Gemische in einem weiten Mischungsbereich unter Zusatz von Emulgatoren.

Solche Emulsionen finden in der hetal1verabeitenden Industrie vielfältige Anwendung.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Emulsion dadurch behandelt, da.B auf elektrolytischem Wege Kupfer- i onen in sie eingebracht werden.

Diese Behandlung setzt vorteilhafterweise unmittelbar nach dem Neubefüllen mit frischer Emulsion ein und dauert üblicherweise während der gesamten Standzeit an.

Die Behandlung kann aber auch nur in Intervallen erfolgen, da die Behandlung eine erhebliche Nachwirkung besitzt.

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Im einfachsten Falle kann die Behandlung in einem Behältnis

erfolgen, wie es in Fig.l dargestellt ist.

Dabei kann der Behälter druckerei oder als Druckbehälter

ausgebildet sein. Er nimmt die Emulsion <2> auf .

An zwei Wänden des Behälters 1 tauchen Elektroden <3> und <4> in

die Emulsion ein, die mit den beiden Polen einer Gleichspannungs-Konstantstromquel1e verbunden sind. Zumindest die als Anode

geschaltete Elektrode besteht aus Kupfer , die andere kann aus

beliebigem stromleitenden Material bestehen. In bestimmten - noch näher erläuterten Fällen - ist es günstig auch diese Elektrode in Kupfer· auszuführen.

Das Behandlungsverfahren wird so geführt, daß zwischen den beiden Elektroden ein Strom fließt, wobei die Stromdichte zwischen ImA

und 288mA liegen kann, vorzugsweise Jedoch in der Größenordnung

2-58mA 1 i egt.

Bei länger andauernder Behandlung stellt sich eine

Gleichgewichtskonzentration ein, die mindestens bei 288-388

Gamma/Liter Emulsion liegen soll.

Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der beide Elektroden aus

Kupfer bestehen. In diesem Falle können die Elektroden zur

Erhöhung der Standzeiten in Intervallen umgepolt werden, sodaß an einer Elektrode immer abwechselnd eine Abgabe von Kupfer ionen und eine Anlagerung von metallischem Kupfer erfolgt.Die Zeiträume,

nach denen die Umpolung erfolgt, sollten größer sein, als die

Wanderungsgeschwindigkeit der Kupfer ionen in der Emulsion. Es

kann unter praktischen Verhältnissen von einer

Wanderungsgeschwindigkeit von 8,882 cm/s ausgegangen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit bei iebigen
Elektrodenanordnungen in dem Emulsionsbehalter durchgeführt j werden, be i sp i e1swe i se ist e i ne Anordnung mögl i ch, wie sie sich
aus Fig.2 ergibt. Der Aufnahmebehälter für die Emulsion hat dabei' im Wesentlichen eine kreiszylindrische Form, wobei die eine

Elektrode<4> als längs der Wand verlaufende Ringelektrode und die andere <3) als stabförmige Mitte1 elektrode ausgebildet ist. ' Bei dem in Fig.3 dargestellten Behälter befindet sich eine
horizontal verlaufende , in der Mitte des Behälters angeordnete
Elektrode <4) zwischen zwei parallelen Elektroden <3>, die in der Nähe des Bodens DZW₁. in der Nähe der Oberfläche des Behälters

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I :*". * ; Armie I der : .Pfpf .Dr .WoI f gang Müller

* -' - Im Hof 1?

. Q- 7435 Hü lben

angeordnet sind und die elektrisch leitend miteinander verbunden

Es ist auch mögl ich , die Behandlungsanordnung außerhalb des eigentlichen Vorratsbehäl ters anzuordnen und die Emulsion aus dem Behälter in die Behandlungsvorrichtung und von dieser in den Behälter zurückzuführen.

Eine solche Anordnung ist in Fig.4 dargestellt. Dabei führt eine Leitung <5) über eine Umwälzpumpe 6 aus dem Behälter <i) in einen Benandlunqsaum<7>, in dem die beiden Elektroden (3) und <4> angeordnet sind; von dort wieder zurück in den Behälter <1>.

Das beschriebene Behandlungsverfahren führt zu mehreren erwünschten Effekten:

1. Entkeimung der Emulsion, ohne diese in anderer Weise negativ zu beeinträchtigen. Damit wird auch der Einsatz älterer Emulsionen mögl i ch ,ohne da.6 arbe i tshyg i en i sehe Bedenken erhoben werden können.

2. Desodorierung der nach Fäkalien riechenden alten kontaminierten Emulsionen und die Verhinderung der Keimbesiedlung neuer Emulsionen und damit Verhinderung des Auftretens von stinkenden Gerüchen.

An Hand von Vergleichsversuchen wird im Folgenden nachgewiesen, welche überraschenden Resultate die erfindungsgemäße Behandlung der EmI si on ergibt:

DESODORIERUNG

In jeweils 2 Gefäße mit je 58 0ml Fassungsvermögen wurden bei einer Umgebungstemperatur von 18 Grad Celsius ί plus/minus 2 Grad Celsius) 258 ml kontaminierte Emulsion gefüllt.

Der Inhalt des einen Gefäßes blieb unbehande1t, der Inhalt des zweiten Gefäßes wurde erfindungsgemäß mit einem Strom von 2Θ mA behandelt. Nach 18 Stunden Behandlungsdauer hatten alle Proben den stinkenden Geruch der kontaminierten Emulsion verloren, während die unbehandelte Probe CKon trol 1e) weiter penetrant roch.

Als Geruchsprobanden hatten sich 4 Personen zur- Verfugung gestelIt.

Eine Zusammenfassung der Ergebnisse von 3 Versuchen zeigt die Tabe11e 1.

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Ατυπο·"! den- Prof . Qr .uiol f gang Mu 1 I er

ENTKEIMUNG

Die Ausbildung des Fäkaliengeruches ist eng mit der Kontamination der Emulsion durch Saprophyten zu sehen.

De sh al b wurde eine Ke i mz ah lung ν on f r i se h e η u η d k' on taminierten Emulsionen durchgeführt.

Jeweils ImI der zu untersuchenden Emulsion wurde in 1ΘΘ ml sterilem Aqua dest. verdünnt. Diese erste Verdünnung diente der Aufhebung eventuell inhibitorisch wirkender ölbestandtei1e auf das Bakterienwachstum. 0,1 ml dieser Verdünnung wurde direkt auf einen Normal agar ausgespatelt und für 24 Stunden bei 37 Grad Celsius bebrütet. Ein weiterer Milliliter- wurde mit sterilem A.dest bis zu einer Konzentration von 1: 1880 θδθ verdünnt. Aus jeder dieser Verdünnungsstufen wurde jeweils 1 ml auf Normal agar ausgespatelt und für 24 Stunden bei 37 Grad Celsius bebrütet.

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen die Tabellen 2 und 3.

Daß die Reduktion der Keimzahlen nicht allem für den stabilisierenden Effekt verantwortlich ist, macht ein Vergleich der Tabellen 1 und 3 deutlich. Obwohl nach 12 Stunden eine eindeutige Desodorierung möglich ist <Tab.l >, beginnt eine bemerk 1 iehe Keimzahlreduktion erst nach 72 bzw.96 Stunden.

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£nröe 1 öer 5 Pr-ü^f. Dr .UIoI f gang Mu Π er

Tabelle 1: Desodorierung von Kontaminierten Emulsionen bei erf i ndungsgernä.ßer Behandlung

Versuch 3 beh. unb.

Zei t<h>	V er	su c h 1	Versuch 'Δ
	beh	. uηbeh .	beh . unbeh
4	+	+	— +
6	+ -	+	- +
12	-	+
18	-	+	— +
24	-	+	- +
48	-	+	- +
72	_	+

beh.= erf i ndungsgemä.e behandelt

unbeh.= uηbe han de 1t

+ = stinkend

- = Gestank verschwunden (8eruch nach frischem öl) +- = Gestank deutlich vermindert

Tabelle 2: Vergleich der Koloniezahlen von frischen und

kontamiηiertenCalten) Emulsionen

Probe Nr. frische Emulsion Probe Nr. kontaminierte Emulsion

1 260/ml 4 3,5 κ 18 4/_m]

2 k.UI. 5 7,8 χ 18 ³ZmI

3 20/rnl 6 5,θ χ IS ⁵ZmI k.W = kein Wachstum

Annie I de r : 'Fr of .Dr . Wo 1 -f gan g Müller

7435 HuI ben

Tabelle 3: Koloniezahlen vor und nach Behandlung von
kontaminierter < alter) Emulsion

Be h an d1u ηgsz e it	behandelt	4	υηbehände	1 ti	Kon trol 1e)
< h >	/ml	4		/ml
e	3,5 χ 10	4	3,5 χ	10	4
4	3,4 χ 1Θ	4	3,5 χ	10	4
6	3,4 χ 10	4	3,8 χ	10	4
12	3,0 χ 10	3	3,6 χ	1Θ	4
24	1,0 X 1Θ	2	4,θ χ	1Θ	4
48	7,8 χ 10		4,5 χ	10	4
72	2,0 χ 10	4,0 χ	10	4
96	36Θ	4,5	χ 1	β"*

Claims

L//. ... , /V .λ .^ _ „ -- .:.'..' Angelder :"ßf"Of:. Dr .WoI fqanq Müller

A^1-MoAC. I /1 Is rf Sis* — OCJ

Im Hof 17 7435 Hü 1 ben 3@. August 1983^ 3332561

VERFAHREN ZUR STABILISIERUNG VON EMULSIONEN

PATENTANSPRÜCHE

1 .Ue r -fahr en zur Behandlung von Emulsionen au-f öl -Wasser-Bas i s dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine Kupferelektrode und eine Gegenelektrode in der Emulsion anordnet und durch Anlegen einer Gleichspannung aus der als Anode geschalteten Kupferelektrode Kupfer ionen in die Emulsion einbringt.
2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.6 die angelegte Spannung unterhalb der Gasungsspannung der wässrigen Phase der Emulsi on 1iegt < unterhalb von 2VoIt).
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß man beide Elektroden aus Kupfer wählt und die Spannung nach einem Zeitraum umpolt, der größer ist, als die Wanderungsdauer der Kupfer ionen zwischen den beiden Elektroden.
4.Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß man die Stromdichte zwischen etwa 1 mA und etwa 2ΘΘ mA wählt.
5»Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stromdichte zwischen etwa 1 mA/ cm2 und 1Θ8 nrfV cm2 Elektrodenfläche wählt.
ά.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß man eine Konzentration der Kupfer ionen in der wässrigen Phase der Emulsion zwischen 2ΘΘ und 606 Gamma/ Liter-Emulsion aufrechterhält.
7.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, daß man die Emulsion zwischen zwei Elektroden im Kreis führt und Stromdichten nach Anspruch 5 wählt.

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