Автор: Игорь ВОЛЬПИН,
технолог Дивизиона Клининг компании «ОМС».
Журнал Cleaning №2, 2013 год

Сухой лед, который непременно присутствует в лотках с мороженым на улице, может служить и мощным чистящим средством, легко справляющимся на твердых поверхностях с пригоревшим жиром, типографской краской, застарелым лаком, мазутом, жевательной резинкой, граффити, плесенью, ржавчиной и многими другими загрязнениями.

По виду твердые белые обжигающе холодные кубики напоминают лед, но это не влажный лед, а сухой. Он представляет собой диоксид углерода (углекислоту) CO2 в твердом состоянии при температуре –78,5С. При комнатной температуре и нормальном давлении он испаряется, минуя жидкую фазу, превращаясь в газ и охлаждая поверхность. Процесс очистки поверхности сухим льдом называется криогенным бластингом (криобластингом (1)). Это инновационный метод чистки, сочетающий достижения мягкого бластинга и ряд преимуществ, присущих только такому уникальному материалу, как сухой лед.

Криобластинг нашел применение во многих областях, где требуется тщательная и бережная очистка поверхностей. Для того чтобы оценить преимущества этого метода, давайте вкратце сравним его с другими известными способами очистки.

Ручной метод – самый трудоемкий, долгий и затратный. Он предусматривает использование тяжелого ручного труда, длительной остановки работы механизмов и агрегатов на время чистки. Не удается очистить труднодоступные места. Пескоструйный метод позволяет достичь хороших результатов, но требует специального изолированного помещения, после него остаются большие объемы песка, который надо регенерировать или утилизировать. Кроме этого, песок обладает сильным абразивным действием, царапает и повреждает деликатные поверхности. Такие же недостатки у дробеструйного метода и метода чистки стеклом.

Так называемый мягкий бластинг с помощью соды, скорлупы, мела и других карбонатов более деликатный, но после него также остро стоит проблема сбора и утилизации отходов, которые образуют вязкую смесь, особенно при очистке масляных и жировых загрязнений.

Химический метод мойки поверхностей требует применения растворителей, ПАВ и других токсичных веществ, небезопасных для человека и окружающей среды. Многие компоненты являются пожароопасными. Универсальность и быстрота применения «химии» тоже является мифом (например, порошковую краску приходится удалять концентрированной соляной кислотой в течение нескольких часов). После химической мойки требуется тщательная промывка водой и сушка оборудования перед началом эксплуатации.

Экологичная чистка струей чистой воды под высоким давлением тоже имеет свои недостатки: при неточной регулировке давления повреждается поверхность (струей воды можно даже разрезать металл). Этот метод, как и мойка с химией, требует наличия системы слива, очистных сооружений, удаления и утилизации грязи из отстойников, а после очистки сушки аппаратуры. Малейшие следы влаги в электрошкафах и на электронных схемах могут привести к поломке дорогостоящего оборудования и даже к авариям.

Прогрессивная технология чистки сухим льдом появилась в 70-х годах прошлого столетия в компании Lockheed, известной производством военной техники, в частности самолетов-невидимок F-117. Криобластинг впервые применялся для очистки краски с фюзеляжей, а затем с начала 1990-х годов завоевал широкую популярность во всех областях производства в США и странах Западной Европы. Особенно незаменим он стал для очистки пресс-форм для производства автомобильных покрышек таких известных марок, как Bridgestone, Dunlop, Goodyear и др. На сегодняшний день этот метод чистки благодаря своей простоте, эффективности, безотходности производства и доступности чистящего реагента – сухого льда – стал применяться во многих отраслях промышленности и завоевал уважение в традиционно «клининговой» зоне ответственности. Этот метод имеет следующие преимущества:

1. Экономия времени. Криобластинг позволяет за сравнительно короткое время удалять самые трудные загрязнения. Сокращает время простоя оборудования на производстве: не требует времени на разборку и сборку, отключение электричества, промывку и сушку.
2. Универсальность. Сухим льдом можно чистить до 90% всех материалов.
3. Отсутствие дополнительных отходов и необходимости их регенерации (сухой лед испаряется и превращается в нетоксичный углекислый газ).
4. Экономичность. По утверждению поставщиков оборудования для криобластинга, это быстро окупающийся метод.
5. Нетоксичность. Позволяет за счет сверхнизких температур одновременно с чисткой проводить дезинфекцию поверхности без применения токсичных дезинфектантов.
6. Деликатность. Сухой лед не царапает и не повреждает поверхность в отличие от абразивов и коррозионных веществ.
7. Высокое качество чистки. Частицы сухого льда под давлением проникают в самые труднодоступные места.
8. Непроводимость электрического тока. Этот метод идеально подходит для чистки электроприборов, электрошкафов, щитков, микросхем. Не требует сушки после очистки.

Эти качества криобластинга помогли успешно применять его для удаления нагара и пригоревшего жира, ржавчины, использовать для восстановления материалов после пожара и затопления, удаления плесени, жевательной резинки, этикеток, клея, многослойных лаковых покрытий, типографской краски, в том числе граффити, с дерева и металла. Метод используется для чистки печатных станков и копировального оборудования, в нефтехимическом производстве, для реставрационной чистки памятников, фонтанов, фасадов зданий, стен и половых покрытий. Сухим льдом очищают днища и корпуса судов от водорослей и морских моллюсков, прочищают вентиляционные каналы и вентиляторы, удаляют грязь с эскалаторов, чистят пресс-формы при производстве металла, пластика и резины, диспенсеры клея, раскаточные машины и упаковочное оборудование, двигатели, аккумуляторы, стартеры, генераторы, топливную аппаратуру и многое другое. В пищевом производстве криобластинг показал отличные результаты при удалении загрязнений в печах и термокамерах, с решеток, конвейерных лент, поддонов для жарки и выпечки (многие знают, как нелегко подобрать достойную химию для алюминиевых поддонов!).

Как это работает

Можно доступно объяснить механизм чистящей способности сухого льда:

1. Температурный эффект. В процессе соприкосновения с загрязнениями происходит резкое замораживание последних. При этом чем больше температурный градиент, тем меньше адгезия между загрязнением и материалом поверхности из-за различия их линейных коэффициентов расширения при разных температурах. Соответственно, тем легче отлетает грязь.
2. Механический эффект. Частицы сухого льда с огромной скоростью вылетают из пистолета бластера. Кинетическая энергия удара отрывает грязь от поверхности, как это происходит при обычном бластинге, но частицы сухого льда не повреждают поверхность.
3. Эффект газового клина. При ударе о поверхность часть кинетической энергии гранул превращается в тепловую. Мгновенный нагрев сухого льда превращает его в газ, происходит так называемый мини-взрыв. При испарении частицы увеличиваются в объеме в 500-800 раз, легко отслаивая самую тяжелую грязь.

Попробуем разобраться, как происходит процесс чистки сухим льдом. Суть метода заключается в том, что с помощью специального устройства, так называемого бластера, гранулы сухого льда попадают через шланг в пистолет и под давлением воздуха около 6 бар с силой «выстреливают» на очищаемую поверхность, замораживая и отрывая с нее загрязнения. После очистки остается только убрать осыпавшуюся грязь промышленным пылесосом. Помимо пылесоса, на рабочем месте потребуются воздушный компрессор, термоизолированная емкость для хранения сухого льда, собственно бластер со шлангом, пистолет с насадками для различных видов работ и средства индивидуальной защиты (СИЗ). Список, как видите, получился внушительный. И не дешевый.

Воздушный компрессор должен быть оборудован системой предварительной очистки и осушки воздуха. В противном случае избыточная влага будет намерзать на внутренней поверхности шлангов и пистолета, засоряя его и снижая производительность. Чтобы удалить наледь потребуется демонтаж оборудования и много времени. Надежный импортный компрессор на 6–14 бар с расходом воздуха 5-7 куб. м/мин, с осушителем и фильтром для удаления масла обойдется примерно в 1,5 млн рублей (2).

Бластеры представлены на рынке в довольно широком ассортименте, причем не только европейских и американских производителей, но и из Юго-Восточной Азии. Цена на последние ниже, но и качество, вероятно, тоже. Аппараты делятся на те, которые работают только на пневматике (от компрессора) и на электричестве вместе с пневматикой. По мощности и габаритам они тоже сильно различаются: есть бластеры с рабочим давлением от 1 до 20 бар и расходом сухого льда до 200 кг/час. Впрочем, в продвинутых моделях имеются регуляторы подачи гранул и напора струи. Стандартные шланги с пистолетом при одношланговой системе не превышают обычно 5-7 м; при двухшланговой системе лед подается по магистрали низкого давления, а воздух поступает в пистолет по отдельному шлангу под высоким давлением. В пистолете гранулы сухого льда разгоняются до скорости 300 м/сек на «выстреле». Такая конструкция позволяет удлинять коммуникации от бластера к пистолету до 30 м и, соответственно, производить чистку фасадов и оборудования на высоте десятиэтажного дома, не поднимая оборудование. Бластер обычно идет в комплекте со шлангом, пистолетом и одной или несколькими насадками и стоит от 500 000 до 1 200 000 рублей (при средней производительности)(2).

Для хранения запасов сухого льда на рабочем месте должен находиться специальный термоизолированный контейнер. Как правило, рекомендуется иметь два контейнера: один с углекислотой находится в работе, и из него периодически загружается льдом бластер, а второй отводится для пополнения запасов сухого льда, чтобы процесс чистки был безостановочным. Срок хранения льда не более 5-7 суток, после чего гранулы теряют плотность и, соответственно, чистящую способность. Стоимость такого контейнера емкостью 200–500 л составит порядка 12 тыс. рублей плюс при необходимости подвижная тележка на колесах.

СИЗ для сотрудника, непосредственно занимающегося криобластингом, помимо обычной рабочей одежды, должны включать респиратор, очки либо пластиковую маску для защиты глаз от частиц отлетающей грязи, утепленные перчатки для защиты от низкой температуры и наушники для спасения от шума (уровень шума варьируется от 85 дБ у малошумных агрегатов до стандартных 125 дБ). На рабочем месте должен быть обеспечен приток свежего воздуха, так как испаряющийся сухой лед превращается в углекислый газ, повышенное содержание которого в воздухе свыше 0,5% затрудняет дыхание. В небольших замкнутых помещениях используются противогаз и принудительная вентиляция.

Откуда берется лед?

На сегодняшний день во многих городах имеется в продаже сухой лед, как блоками, так и в гранулах. Сухой лед давно используется как удобный охлаждающий агент для транспортировки и хранения мяса, рыбы, замороженных овощей и фруктов и, конечно же, мороженого. Стоимость гранулированного сухого льда в зависимости от размера партии колеблется от 30 до 60 рублей за килограмм.

Откуда везут лед? Как уже говорилось, исходным сырьем для производства сухого льда служит углекислый газ. Он добывается в промышленных объемах из отходящих газов химического производства, при спиртовом брожении (выход СО2 до 95,6%), а также при сжигании угля и углеводородного сырья на теплоэлектростанциях. Углекислый газ получают также из природных или синтетических карбонатов. Этот газ не ядовит, не имеет запаха, его используют растения для роста и синтеза органической массы. В производстве углекислота применяется для приготовления игристых вин, пива, газированной воды и напитков, в разных отраслях промышленности. Предприятия-производители продают сжиженный под давлением газ при минусовой температуре, его перевозят в специальных цистернах. Стоимость жидкой углекислоты примерно 6–12 тыс. рублей за тонну в зависимости от региона и от сортности продукта.

При самостоятельном производстве сухого льда встает задача приобретения емкости для длительного хранения жидкого диоксида углерода, лучше сразу тонн на десять. Для этого используют стационарную установку (термоизолированную горизонтальную либо вертикальную цистерну) с холодильным агрегатом. Без холодильного агрегата срок хранения составит не более 20 дней. Следует помнить, что хранится жидкая углекислота под давлением, поэтому обзаведение таким устройством потребует регистрации в Гостехнадзоре как емкость высокого давления. Такую установку отечественного производства неплохого качества можно купить за сумму от полутора миллионов рублей.

Теперь можно приступить собственно к изготовлению сухого льда. Жидкая углекислота (лучше высшего сорта) подводится к специальному аппарату – ледогенератору (его называют еще гранулятором или пеллетайзером), где при снижении давления до атмосферного из нее образуются твердая углекислота («снег») и углекислый газ. Поршень прессует массу в высокоплотный сухой лед (1,54 г/см3) и выдавливает через фильеры в виде тонких «спагетти», толщина которых определяется размером отверстий в соответствующей насадке – от 2 до 19 мм. В зависимости от тактов поршня они ломаются на гранулы нужного размера. При этой операции примерно половина углекислоты улетает в виде газа. Чтобы ликвидировать потери, ставят дополнительно еще один агрегат – рекуператор, улавливающий до 90% испаряющегося газа. Производительность грануляторов варьируется от 20 кг до 1 т гранул сухого льда в час, но наиболее востребованы для целей клининга модели 80–200 кг/ч. Цена вопроса: импортный гранулятор обойдется примерно в 1 800 000–2 500 000 (отечественные модели подешевле), а рекуператор – примерно в 2 000 000 рублей. Впрочем, многие компании-продавцы готовы подвинуться по цене при покупке у них всего комплекта.

Кому это надо

Несмотря на универсальность и высокую эффективность метода криогенного бластинга, его широкому распространению препятствуют три фактора: высокая стоимость услуги, большие инвестиции при закупке собственного оборудования и малая осведомленность об этом методе как потребителей, так и поставщиков клининговых услуг. Считайте сами: услуга криобластинга обходится потребителю ориентировочно в 5500-6500 руб./ч, при том что производительность может не превышать 2–5 кв. м за тот же час (в среднем до 10 кв. м). За такие деньги никто не будет чистить бетонные заборы или смахивать пыль с фасадов. Другое дело, когда речь идет о чистке сложного электронного или другого дорогостоящего оборудования, реставрации уникальных памятников, удалении следов пожара или грибка с ценных пород дерева да и о чистке бассейна из натурального камня в элитном коттедже. Тогда за качественную работу клиенту бывает не жалко отдать любые деньги. К сожалению, потребность в таких работах возникает не так часто, и у поставщиков услуг криобластинга нередко простаивает оборудование из-за отсутствия постоянных заказов. В большинстве случаев услуги по чистке сухим льдом предоставляют сами продавцы оборудования, являющиеся дистрибуторами иностранных производителей на территории России и пользующиеся своими аппаратами если не бесплатно, то, вероятно, с весьма небольшими затратами.

Многие потенциальные клиенты даже не догадываются, что на свете существует простой и проверенный метод избавления от тяжелых трудновыводимых загрязнений на капризных и деликатных, но таких дорогих поверхностях. На некоторые виды работ практически невозможно найти адекватную замену мягкой чистке сухим льдом. Надеемся, что эта статья многим откроет глаза на существующие возможности в этой области. Что же касается высокой стоимости работ, то вспоминается классический анекдот. В клининговой компании висит объявление: «Выполняем все виды уборочных работ – быстро, качественно, недорогo. Выбрать любые две позиции».

1 Криобластинг – от греч. kryos — холод, мороз, лед и англ. blast — взрыв, взрывать.
2 Все цены, указанные в статье, ориентировочные, из открытых источников, пересчитаны на рубли. Автор будет рад, если читатели найдут сырье и оборудование дешевле.