Ultrasoon maakt ultraschoon

Geluid kan een fantastisch schoonmaakmiddel zijn; hoe rood geverfde lenzen weer streeploos doorzichtig worden.

Gevraagd naar de reinigende werking van geluid zullen de meeste huismannen het antwoord schuldig blijven. Heel hard roepen naar vingerafdrukken op je bril haalt weinig uit. En keihard piano spelen is beduidend minder effectief dan even het micro-vezeldoekje over de klankkast halen. Toch zijn deze pogingen tot akoestische reiniging minder onzinnig dan ze op het eerste gezicht lijken: in combinatie met water zijn vooral hoogfrequente geluidsgolven goede schoonmakers

Hoge c is te laag

De hoogste toon op een piano is een c met een frequentie van 4186 Hertz (Hz), wat wil zeggen dat die c elke seconde 4186 drukgolfjes de lucht instuurt. Maar voor de schoonmaak zijn geluidfrequenties nodig van boven de 20000 Hz; dit heet ultrasoon geluid omdat het onhoorbaar is voor het menselijk oor dat – afhankelijk van de leeftijd van de eigenaar- geluiden hoort in het gebied van 20 tot 20000 Hz. Naast de hoge frequentie is voor de akoestische schoonmaak ook een vloeistof nodig: een ultrasone reiniger bestaat dan ook uit een watertank waarin het te reinigen object hangt en waarin ultrasone drukgolven met razende snelheid heen en weer door het water jagen. Juweliers gebruiken ultrasone baden om juwelen te reinigen; daarnaast wordt de methode toegepast op een grote verscheidenheid aan objecten zoals munten, vulpennen, chirurgische instrumenten en diskdrive onderdelen.

Heet als de zon

De hoogfrequente drukgolven zijn zo intens dat ze water op hele kleine schaal uit elkaar trekken; hierdoor ontstaan kleine lege belletjes die vervolgens weer in elkaar klappen. Deze implosies zijn zo krachtig dat de temperatuur rond de belletjes kan oplopen tot een paar duizend graden, ongeveer de oppervlaktetemperatuur van de zon. Het zijn deze minuscule implosies die vet en aanslag van een oppervlak verwijderen; met voldoende veel belletjes wordt het oppervlak uiteindelijk streeploos schoon. Wordt de geluidsfrequentie verhoogt dan wordt de afstand tussen de imploderende belletjes kleiner en kunnen smallere groeven of nauwere kieren schoongemaakt worden. Toevoeging van zeep verlaagt de oppervlaktespanning van water waardoor de belletjes makkelijker worden gevormd wat de schoonmaaktijd verkort.

Bubbels op commando

Een groot voordeel van het ultrasoon-bad is dat er naast wat zeep geen andere chemicaliën  nodig zijn en dat je plaatsen kunt reinigen waar je anders niet bij kunt. Nadeel van het geluidsbad is dat de belletjes spontaan ontstaan, dus ook op plaatsen waar ze niets uitrichten waardoor ultrasone reiniging –ondanks toevoeging van zeep- onnodig lang duurt. Onderzoekers van de Universiteit Twente (info@bubclean.nl) hebben hier iets op verzonnen door gebruik te maken van het inzicht dat belletjes makkelijker ontstaan bij een ruw oppervlak dan midden in het water. Kijkt maar eens in een glas champagne: de bubbels vormen zich aan de glaswand, niet midden in de vloeistof. Als je een ruw oppervlak aanbrengt in het ultrasoon-bad dicht bij het te reinigen object dan worden de imploderende bellen precies daar gevormd waar ze nodig zijn. Een mooie demo (Tubantia 11 oktober 2013) is een paar rood geschilderde contactlenzen die na ultrasone behandeling weer glashelder zijn.

 

Reageren?