Welches Material lässt sich gut reinigen?
Wer denkt schon beim Kauf darüber nach, ob sich das Produkt gut reinigen lässt? Zumindest außerhalb von Küchenutensilien? Dass Töpfe, Pfannen und Geschirr leicht zu reinigen sein sollen, ist für uns so alltäglich, dass wir erst wieder darüber nachdenken, wenn sich das Angebrannte eben nicht gut von der Pfanne abreinigen lässt. Und was fällt dann meist auf? Genau: die Oberflächenbeschaffenheit. Wie hängt die Reinigbarkeit also mit der Oberfläche des Materials zusammen?
Ein anderes Beispiel: Das Haus ist bezugsbereit, die Bäder sind neu und die Eckbadewanne erstrahlt in glänzendem Weiß. Die Oberfläche der Badewanne ist schön glatt und sie zu reinigen stellt gar kein Problem dar. Staub und Seifenreste lassen sich spielend leicht wegwischen. Doch nach Jahrzehnten der Reinigung wird die Oberfläche rauer. Fährt man nun mit der Hand drüber, ist der Unterschied zu einer neuen Badewanne sogar zu spüren. Das Ergebnis: Auch die Reinigung geht nicht mehr so spielend leicht von der Hand wie noch vor zehn Jahren. Doch woran liegt das?
Manche Badewannen sind mit einer Emaille-Schicht überzogen. Diese macht die Oberfläche so glatt. Mit der Zeit und durch regelmäßige Reinigung wird diese Beschichtung abgetragen.
Durch die nun aufgeraute Oberfläche bleiben Kalk und Seifenreste besser haften. Deshalb ist mehr Aufwand nötig, um die raue Oberfläche zu reinigen. Häufig wird dann ein aggressiver Reiniger verwendet, um die Reinigung zu erleichtern. Diese aggressiven Reiniger können jedoch die Aufrauhung der Badewannen-Oberfläche verstärken. Ein Paradebeispiel dafür wie die Rauigkeit einer Oberfläche die Reinigbarkeit eben dieser verschlechtern kann.
Oberflächenenergie und Anhaftung
Grundsätzlich lassen sich Oberflächen, an denen Verschmutzungen schlecht anhaften, gut reinigen. Ein Musterbeispiel sind hier Pfannen mit einer Antihaftbeschichtung. Diese Beschichtung basiert auf dem Kunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE), besser bekannt unter dem Namen Teflon™. Dieser sorgt dafür, dass sich die Oberfläche hydrophob (altgriechisch: Wasser oder Feuchtigkeit abstoßend) verhält. Physikalisch gesehen hängt die Anhaftung von Partikeln mit der Oberflächenenergie zusammen. Prinzipiell gilt dabei: je niedriger die Oberflächenenergie, desto schlechter kann die Oberfläche benetzt werden und zeigt ebenso weniger Anhaftung auf. Noch einmal zur Teflonpfanne: Beobachtet man das Verhalten von Wasser in dieser Pfanne, sieht man, dass es abperlt. Es entnetzt. Die Beschichtung weist das Wasser ab. Sie verhält sich hydrophob aufgrund der niedrigen Oberflächenenergie. Bei einer unbeschichteten Pfanne hingegen lässt sich dieses Phänomen nicht beobachten. Denn ein unbeschichtetes Metall hat eine hohe Oberflächenenergie und verhält sich somit hydrophil (altgriechisch für Wasser liebend).
Und wie lässt sich nun der Zusammenhang zwischen Oberflächenenergie, Rauigkeit und Benetzung beschreiben? Die Oberflächenenergie bestimmt grundsätzlich, ob sich die Oberfläche hydrophob oder hydrophil verhält. Also Wasser abweisend oder Wasser liebend. Die Rauigkeit verstärkt diesen Effekt.
Für die Emaille-Beschichtung der Badewanne bedeutet dies: je rauer die Oberfläche, desto besser benetzbar ist sie. Dementsprechend weist sie eine bessere Anhaftung von Schmutz auf. Und ist damit auch schwieriger zu reinigen.
Wie gut lassen sich unterschiedliche Materialien reinigen?
Richten wir den Blick auf Anwendungsbereiche außerhalb von Pfannen und Badewannen, um die Reinigbarkeit von Material allgemeiner zu betrachten.
Für alle Materialien und Werkstoffoberflächen gilt: Weniger Anhaftung bedeutet auch weniger Reinigungsaufwand. Als Beispiel sollen Edelstahl, Aluminiumbleche und Kunststoff dienen.
Edelstahl
Stahl ist ein Metall und hat dadurch grundsätzlich eine hohe Oberflächenenergie, was Anhaftung begünstigt. Was wiederum die Reinigung der Oberfläche aufwändiger macht. Um die Rauigkeit der Oberfläche zu reduzieren, gibt es verschiedene Bearbeitungsmöglichkeiten, zum Beispiel sogenanntes Elektropolieren. Dabei wird die Mikrorauigkeit der metallischen Oberfläche verringert. Das Verfahren basiert auf einer kontrollierten elektrochemischen Abtragung der Oberfläche. Für Stahl werden dafür meist Schwefelsäure und Phosphorsäure verwendet. Die dadurch erlangte geringere Rauigkeit bedeutet allerdings auch mehr Aufwand und höhere Kosten. Wenn es nun an die Reinigung geht, ist noch mehr zu beachten. Denn auch Reinigungsmittel können durch ihren sauren oder basischen pH-Wert die Korrosion des Stahls begünstigen und die Oberfläche nachteilig verändern. Die Folge: Rost. Für eine höhere Korrosionsbeständigkeit werden häufig Edelstähle eingesetzt. Die Gefahr der Aufrauhung durch die Reinigungszyklen besteht jedoch trotzdem. Deshalb ist eine Pulverbeschichtung oder Lackierung nötig, um Korrosion zu verhindern.
Aluminiumbleche
Auch Aluminium ist ein Metall. Deshalb herrscht hier eine ähnliche Problematik wie bei Stahl. Zwar rostet Aluminium nicht, doch kann auch hier durch stark saure oder basische Reiniger die Oberfläche angegriffen und durch Korrosion aufgeraut werden. Ein Paradebeispiel für die Korrosion von Aluminium ist Lochfraß an Kontaktstellen mit anderen Metallen, z.B. bei der Verwendung von Stahlschrauben. Um dies zu vermeiden, kann das Aluminiumblech mit einer dünnen Lackschicht beschichtet werden. Dadurch wird nicht nur die Oberflächenrauigkeit reduziert, sondern auch eine niedrigere Oberflächenenergie erreicht, da die Lacke oft kunststoffbasiert sind. Sowohl die geringere Rauigkeit als auch die niedrigere Oberflächenenergie verringern die Anhaftung und erleichtern so die Reinigung. Außerdem ist das Metall so auch gegen Korrosion geschützt.
Diese dünne Beschichtung mit Lack kann allerdings durch Einschläge oder Kratzer beschädigt werden. Metall wird freigelegt. Zusammen mit eindringendem Wasser und aggressivem Reiniger unter der Beschichtung kann nun Korrosion entstehen.
Kunststoff
Im Hinblick auf die Reinigbarkeit sind Kunststoffe durch ihre niedrige Oberflächenenergie und geringe Rauigkeit der Oberfläche die idealen Werkstoffe für Bereiche, in denen es auf Hygiene ankommt. Vor allem bei der Lebensmittelverarbeitung und -lagerung, wie zum Beispiel in Kühlräumen, kann der Werkstoff performen. Der Lebensmittelbereich hat viele Anforderungen an die verwendeten und verbauten Materialien. Sehen wir uns Wandpaneele an: Bei der Produktion und dem späteren Einsatz von Wandpaneelen werden häufig beschichtete Metallbleche verwendet, trotz der Korrosionsgefahr im laufenden Betrieb. Grund dafür sind ihre mechanischen Eigenschaften.
Ein kurzes Resümee der Metall-Problematik: Grundsätzlich tritt hier eine hohe Rauigkeit auf, die die Reinigung nicht begünstig. Die Oberfläche muss also veredelt werden. Außerdem lauert die ständige Gefahr von Korrosion durch Feuchtigkeit und Reiniger, also sollte eine Beschichtung verwendet werden. Am besten ist dafür ein Lack auf Kunststoffbasis, um Korrosion zu verhindern. Dieser Lack kann aber durch Stöße oder Kratzer beschädigt werden, was durch Reinigung wieder zu Korrosion führen kann.
Kunststoff hingegen ist korrosionsbeständig und aufgrund seiner Oberflächeneigenschaften sehr leicht zu reinigen. Fehlt also die mechanische Eigenschaft von Metallblechen. Das Beste dieser beiden verschiedenen Werkstoffe verbinden glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) in sich. Durch den Verbund aus Glasfasern mit einer Kunststoffmatrix bieten Platten aus GFK mechanische Eigenschaften auf dem Niveau von Alublechen und Stahlblechen – oder sogar besser. Als Oberfläche der Platten wird ein Gelcoat aufgetragen. Dieser ist faserfrei und mit einem nahtlosen Übergang in das Laminat – im Gegensatz zu Beschichtungen. Die so entstandene glatte Kunststoffoberfläche bietet besonders wenig Anhaftung für Verschmutzungen, ist einfach zu reinigen und beständig gegen Reinigungsmittel. Für eine zusätzliche Sicherheit – gerade im Bereich der Lebensmittelverarbeitung – gibt es einen Gelcoat von LAMILUX, der für den direkten Langzeitkontakt mit Fleisch unter Kühlbedingungen nach HACCP zertifiziert ist. Außerdem kann er mit antibakteriell wirkendem Nanosilber ausgerüstet werden, das eine zusätzliche Sicherheit auch zwischen den Reinigungszyklen gewährleistet.
