ניקוי בסילון קרח יבש

ניקוי בסילון קרח יבש Dry-ice blasting הוא סוג של ניקוי עם פחמן דו-חמצני, שבו קרח יבש, הצורה המוצקה של פחמן דו-חמצני, מואץ בזרם אוויר בלחץ ומופנה אל פני השטח במטרה לנקות אותו.

השיטה דומה לצורות אחרות של ניקוי בהתזה כמו התזת חול או התזת חרוזי פלסטיק בכך שהוא מנקה משטחים באמצעות מדיה המואצת בזרם אוויר בלחץ, היתרון המיוחד של ניקוי בסילון קרח יבש שהוא אינו שוחק, אינו מוליך, אינו דליק ולא רעיל.

ניקוי בסילון קרח יבש מוגדר כידידותי לסביבה הוא כלי מאושר על ידי ה-EPA, ה-FDA ו-USDA. ומקטין או מבטל את חשיפת העובדים לשימוש בחומרי ניקוי כימיים.

בהשוואה לשיטות התזת מדיה אחרות, ניקוי בסילון קרח יבש אינו יוצר פסולת משנית או שאריות כימיות. לאחר ההתזה, חלקיקי הקרח היבש המוצק עוברים תהליך המראה, וחוזרים למצב הגזי של פחמן דו-חמצני.

עקרון התהליך 

ניקוי בסילון קרח יבש מבוסס על התזת כדורים במהירות גבוהה במיוחד. כדורי הקרח היבש רכים למדי והרבה פחות צפופים מחומרי התזה אחרים, כמו חול.

בעת ההתזה, גלולת הקרח עוברת סובלימציה (המראה) מיידית, ומעבירה אל פני השטח אנרגיה קינטית מינימלית ולכן גם מייצרת שחיקה מינימלית. תהליך הסובלימציה סופג נפח גדול של חום מפני השטח, ומייצר מתח גזירה בגלל הלם תרמי. ההנחה היא שמצב זה משפר את הניקיון מכיוון שהשכבה העליונה של לכלוך או מזהם צפויה להעביר יותר חום מהמצע הבסיסי ולהתקלף ביתר קלות. היעילות של תהליך זה תלויה במוליכות התרמית של המצע והמזהם. השינוי המהיר במצב מקרח לגז גורם לגלי הלם מיקרוסקופיים, שמסייעים להסרת המזהם.

ביצוע התהליך

ייצור הקרח היבש 
 דוחסים ומקררים פחמן דו-חמצני גזי עד שהוא הופך לנוזל
 מפחיתים את הלחץ כך שחלק מהנוזל מתנדף, התנדפות זו מקררת את החומר במהירות ומתמצק קרח יבש כ"שלג" בצפיפות נמוכה
 את ה"שלג" שנוצר דוחסים לבלוקים או לקוביות קטנות

הקרח היבש יכול להיות בצורת גלילים מוצקה או שבבים מגוש קרח גדול יותר. גוש הקרח המגולח מייצר קרח פחות צפוף ועדין יותר ממערכת הגלילים המוצקה. בנוסף, ניתן ליצור כדורים על ידי דחיסת שלג קרח יבש, או שימוש במיכלי CO2 נוזליים ליצירת כדורים מוצקים. קרח יבש המיוצר משלג דחוס מתפרק ביתר קלות ואינו אגרסיבי לניקוי.

ציוד ההתזה
ישנן שתי שיטות של ניקוי בקרח יבש, מערכת עם שני צינורות לעומת מערכת עם צינור יחיד.

מערכת הצינור היחיד אגרסיבית יותר לניקוי, מכיוון שהחלקיקים מואצים למהירויות מהירות יותר.

בתהליך הניקוי של קרח יבש עם שני צינורות אוויר דחוס מועבר בצינור אחד וכדורי קרח נשאבים מצינור שני על ידי עקרון ונטורי. בהשוואה למערכת צינור יחיד, מערכת שני הצינורות מספקת חלקיקי קרח בעוצמה נמוכה יותר ומאפשרת ניקוי משטחים עדינים יותר כגון מוליכים למחצה.

שימושים 
ניקוי בקרח יבש מנוצל בסוגים רבים ושונים של תעשיות. המאפיינים הייחודיים של קרח יבש הופכים אותו לפתרון ניקוי אידיאלי במפעלי ייצור.

ניקוי בקרח יבש יכול לנקות חפצים רבים עם גאומטריות מורכבות שונות בבת אחת, ולכן ניקוי תבניות פלסטיק וגומי הוא יישום עיקרי לטכנולוגיה. קרח יבש מחליף את שיטות הניקוי המסורתיות המסתמכות על קרצוף ידני ושימוש בחומרי ניקוי כימיים. ניקוי בקרח יבש מנקה את התבניות בזמן אמת בלי קירור המתקנים, מה שמונע את הצורך לסגור את הייצור לצורך הניקוי.

תעשיית עיבוד מזון 
מומלץ להשתמש בניקוי בקרח יבש לניקוי ציוד לעיבוד מזון. כבר בשנת 2004 אישרה סוכנות התקנים למזון הבריטית את התהליך לניקוי יעיל של משטחים מסלמונלה.

ניתן להשתמש בו גם לניקוי ציוד כלשהו ללא פירוק ובלי לייצר סכנות שרפה או חשמל. ה-EPA ממליץ על ניקוי בקרח יבש כחלופה לסוגים רבים של ניקוי המבוסס על חומרים ממיסים.

שיקום לאחר נזקי אש עשן ומים 
ניתן להשתמש בתהליך הניקוי לתיקון נזקי אירועי אסון כמו נזקי עובש, עשן, שרפה ומים.

שימור פריטים היסטוריים 
בשל האופי הלא שוחק של קרח יבש והיעדר פסולת משנית מתהליך הניקוי, נעשה שימוש בהתזת קרח יבש בפרויקטים לשימור בכלל ושימור פריטים היסטוריים בפרט. תהליך הניקוי שימש לשימור מוצגים עתיקים ויצירות במוזיאון פילדלפיה לאמנות.

ייצור מוליכים למחצה 
בהתבסס על עיקרון הסובלימציה, תהליך הניקוי עם קרח יבש מוצא שימוש בתעשיות מוליכים למחצה, חלל ומכשירים רפואיים.

עיבוד מתכות 
תהליך הניקוי משמש גם במסגרות ייצור אחרות, כגון ניקוי ציוד ייצור בקווי ריתוך אוטומטיים, ניקוי כלים מרוכבים, ניקוי מכונות דפוס תעשייתיות, ניקוי תבניות וציוד המשמש ביציקה, וניקוי ציוד וכלי עבודה בחוף הים עבור תעשיית הנפט והגז.

ניקוי בקרח יבש משמש בתהליכי ניקוי גרדים וגימור חלקים בייצור. ובהכנת פני השטח של חלקים לצביעה.

בטיחות

אוורור
פחמן דו-חמצני עלול להיות רעיל בריכוזים העולים על 1%, והוא יכול לגרום לחנק אם לא משתמשים בציוד באזור מאוורר.

בנוסף, מכיוון שפחמן דו-חמצני כבד יותר מאוויר, פתחי האוורור נדרשים להיות בגובה הקרקע או בסמוך אליה כדי להסיר את הגז ביעילות.

ציוד מגן לגוף
טמפרטורת הקרח היבש היא 78- מעלות צלזיוס ויש להשתמש בתהליך הניקוי עם קרח יבש בכפפות מבודדות. ולהקפיד על שימוש בציוד מגן לעיניים ולאוזניים.

היסטוריה 
ההערכה היא כי חיל הים האמריקני, בשנת 1945, היה הראשון שהתנסה בניקוי בקרח יבש. הם היו מעוניינים להשתמש בטכנולוגיה עבור יישומי ניקוי שומנים שונים.

בשנת 1959 הגישה יוניליוור פטנט לשימוש בהתזת קרח יבש או בהתזת קרח רגיל כשיטה להסרת בשר מעצם.

בשנת 1971, Chemotronics International Inc. הגישה פטנט לשימוש בהתזת קרח יבש למטרות ליטוש והדחה.

פטנט על ניקוי בקרח יבש הוגש על ידי לוקהיד מרטין בשנת 1974.

הפטנטים הראשונים הנוגעים לפיתוח ועיצוב של טכנולוגיית ניקוי בקרח יבש מודרני בימינו הוענקו לדייוויד מור מקולד ג'ט, LLC בשנת 1986, 1988 ( ).

קישורים חיצוניים 

 Blasting with Solid CO2 Flyer, from the Fraunhofer Society
 Messer Group 2007 article on Dry Ice Blasting (pdf, pp 8–12)

הערות שוליים

הנדסת מכונות
הנדסת תעשייה
תהליכי ייצור
כימיה פיזיקלית
ייצור
הנדסת חומרים