Foire aux questions du nettoyage cryogénique

Vous trouverez dans cette rubrique les réponses aux questions que vous vous posez sur le thème du nettoyage cryogénique

Qu’est-ce que le nettoyage cryogénique ?

C’est un procédé de mise en propreté des surfaces où des particules solides de dioxyde de carbone (glace carbonique ou glace sèche) sont propulsées à haute vitesse afin d’impacter et nettoyer les surfaces.

La vitesse de l’air est fonction du décapeur cryogénique, de la pression, du volume d’air, du type de buse et varie entre :

 60 à 120 m/s : système bitube ou venturi

 plus de 290 m/s : système mono-tube couplé avec une buse supersonique

Quelle est l'origine de la technique ?

La technique du nettoyage cryogénique trouve ses origines chez Lockheed dans les années 70 quand l’ingénieur des machines à enduire Calvin Fong, recherchait des techniques de rajeunissement de l’apprêt sur les carlingues d’avion.

Comment ça fonctionne ?

De manière générale, le nettoyage cryogénique est une combinaison de 3 effets :

  • Effet cinétique :

Lorsque les particules de glace carbonique frappent une surface à la vitesse du son, le contaminant se fissure.

  • Effet thermique :

La basse température de la glace carbonique (78,5 °C) rend le contaminant fragile,  il se décolle : la liaison est entre le revêtement et la surface sous-jacente est réduite.

  • Effet explosif ou sublimation :

La glace carbonique est projetée à l’aide d’air comprimé et de machines de nettoyage cryogénique.

La glace carbonique pénètre dans le contaminant fissuré et décollé, et se sublime immédiatement (passage de l’état solide à l’état gazeux dans rapport de 1 à 400) : un “effet explosif” se produit et souffle le contaminant de la surface.

En projetant les particules de glace carbonique sur des contaminants durs tels que la peinture, le vernis… le processus produit une onde de compression entre l’enduit (contaminant) et le substrat (surface). Cette onde a une puissance suffisante pour casser la cohésion et détacher le contaminant qui par gravité se retrouve sur le sol.

Pour les contaminants malléables ou visqueux comme l’huile, la graisse ou la cire, l’action de nettoyage est un processus comparable au nettoyage haute pression. Lorsque les particules frappent la surface, elles sont comprimées et aplaties, produisant un jet à 360° à haute vitesse qui nettoie les surfaces.

Quelle différence avec le sablage ?

Le sablage fonctionne comme un burin, mais le nettoyage cryogénique fonctionne comme une spatule. Le sable coupe ou cisèle le contaminant tandis que la glace sèche le soulève après l’avoir décollé.

De plus, le sablage génère beaucoup de poussières et on ne peut généralement pas nettoyer sur place.

Que devient la glace carbonique lorsqu'elle impacte la surface ?

La glace carbonique se sublime à l’impact (passage de l’état solide à l’état gazeux ou sublimation) et retourne à l’atmosphère sous forme de gaz carbonique (CO₂).

Le CO₂ est un élément d’origine naturel qui constitue moins de 0,04 % de notre atmosphère.

Que devient le contaminant ?

Il est transféré d’un endroit indésirable à un endroit où l’on peut “s’occuper” plus facilement de ce dernier.

Les contaminants secs tombent sur le sol (ou sur une bâche plastique) : on peut alors se servir d’un balai, d’un aspirateur ou placer le tout dans un conteneur pour le retraitement.

Pour les contaminants visqueux comme la graisse, il faut agir avec méthodologie, comme le nettoyage à haute pression. Le tir cryogénique s’effectue d’un point A vers un point B, tout en guidant le contaminant vers le point de ramassage (B).

Est-ce que le nettoyage à la glace sèche endommage la surface ?

La décohésion ou décollement du contaminant a lieu à un certain seuil d’énergie. Quand le seuil de décohésion est inférieur au seuil d’endommagement, vous pouvez nettoyer sans danger. Quand il est supérieur, vous pourriez endommager la surface.

La dureté de la glace carbonique est comparable à celle de la craie.

Puisque la majorité des pièces nettoyées au CO₂ sont des équipements de production (fonte, acier, inox, aluminium) il n’y a aucun dommage. Vous pouvez également nettoyer des substrats (surfaces) plus fragiles comme les plastiques, les cartes électroniques, les monuments, le cuivre, les tissus, etc.

Un test préalable permettra de définir la faisabilité du projet de nettoyage par cryogénie.

Exemple d’application non recommandée :

Décapage d’un vernis de qualité marine sur un bois tendre (pin, sapin) : la pression nécessaire à la décohésion du vernis défibre le bois.

Peut-on nettoyer l'équipement chaud sur place ?

Vous pouvez nettoyer jusqu’à trois ou cinq fois plus rapidement lorsque l’équipement est chaud.

L’adhérence de la majorité des contaminants est plus faible à des températures plus élevées.

La glace carbonique se sublime au moment de l’impact, contrairement au sablage qui laisse du média abrasif piégé dans les interstices.

Les méthodes de nettoyage par abrasif est en règle général proscrit in-situ dans les industries.

Le CO2 refroidit-il la surface ?

Le niveau de refroidissement de la surface dépend de trois facteurs primaires :

a) la masse de la surface cible

b) la durée d’application

c) la consommation de glace carbonique par heure

Un moule de pneu pourrait typiquement baisser de 175 à 162 °C  pendant l’application du nettoyage cryogénique.

Avec un moule très mince, la baisse de température peut être plus importante.

Le refroidissement de l’outil est dans la grande majorité des cas infime.

La baisse de température, peut-elle endommager un moule chaud ?

C’est peu probable, mais cela dépend de la masse de l’objet cible.

Des moules lourds, par exemple, ne seront pas endommagés du tout parce que la baisse de température est insignifiante comparée à la masse du moule.

Avec des substrats minces à tolérances critiques, vous pourriez devoir faire des tests afin de déterminer si la baisse de température affectera la structure de la surface.

Le processus créera-t-il de la condensation ?

La condensation peut se produire seulement si vous refroidissez le substrat (surface) sous le point de rosée qui varie selon le climat local.

Si vous nettoyez un moule chaud, il est peu probable que vous refroidissiez le moule sous le point de rosée. Il est donc rare de causer de la condensation.

Comment fabrique-t-on la glace carbonique ?

À partir de CO₂ liquide sous haute pression. Quand la pression du CO₂ liquide baisse à la pression atmosphérique, 50% se transforme en gaz et 50% en neige carbonique.

La neige carbonique est alors comprimée en blocs, en sticks ou en pellets de 3 mm.

Comment fabrique-t-on les pellets de glace carbonique ?

Le CO₂ liquide sous pression est ramené à la pression atmosphérique : on obtient de la neige carbonique.

Cette neige est comprimée et poussée au travers d’une filière ou matrice pour former des pellets.

La machine capable d’accomplir ce travail est un pelletiseur. Il en existe 2 versions :

– version hydraulique,

– version mécanique

La première version (hydraulique) offre une glace de plus grande densité, donc un pouvoir décapant accru.

On peut toutefois travailler sans problème avec une glace d’origine mécanique.

Quel volume d’air ai-je besoin pour le nettoyage cryogénique ?

Normalement, on a besoin au minimum de 4 000 l/min (4 m3/min) et d’une pression d’au moins de 6 bar, mais cela dépend entièrement de l’application et du type de blaster (machine de nettoyage cryogénique).

85% des applications sont réalisées à des pressions de 6-7 bar 4 000-5 000 l/min, mais de nombreuses applications nécessitent beaucoup moins d’air :

  • Exemple 1 : nettoyage armoire électrique avec ATX nano – Volume d’air requis 800 à 1500 l/min (pression voir Mode d’emploi)
  • Exemple 2 : nettoyage sièges autos avec ATX nano – Volume d’air requis 1200 à 3100 l/min (pression voir Mode d’emploi)
  • Exemple 3 : dégraissage machine outil  avec ATX25-E – Volume d’air requis 4000 l/min (pression voir Mode d’emploi)
Quelles sont les pressions de nettoyage possibles ?

Les pressions de nettoyage cryogénique vont de 0,3 à 15 bar (ATX25-E).

Certains décapeurs concurrents, toutefois sont tarés à des pressions maxi de 7 voir 10 bar.

Préférez des décapeurs, pouvant travailler jusqu’à une pression 12 bar minimum.

Pressions de travail Cryoblaster ATX :

  • ATX nano : 3 à 12 bar
  • ATX25-E : 0,3 à 15 bar
  • ATX25 : 3 à 15 bar
Peut-on modifier le taux d'alimentation de la glace sèche ?

Tout dépend du fabricant de matériel. Certaines machines sont tarées à une certaine consommation.

Il est préférable de pouvoir augmenter ou diminuer la consommation de glace carbonique en fonction du contaminant et de la pression.

La série Cryoblaster ATX inclus en série un régulateur de consommation de glace carbonique :

  • ATX nano : 0 à 35 kg/h
  • ATX25-E : 0 à 75 kg/h
  • ATX25 : 0 à 65 kg/h
Faut-il un sécheur d'air ?

L’équipement Cryoblaster ATX est conçu pour une opération de nettoyage avec de l’air sec et propre (disponible dans la majorité des usines).

Bien que la série ATX inclus en série un filtre micronique interne, un sécheur d’air supplémentaire sera nécessaire dans des circonstances exceptionnelles :

absence de traitement d’air comprimé chez le client,
location d’un compresseur sans système de traitement de l’air comprimé

Vous devriez toujours purger les conduites d’air comprimé avant de les brancher à votre unité ATX. Cela éliminera l’eau et les saletés qui pourraient s’y trouver (voir méthodologie Mode d’emploi de votre ATX).

Concernant l’entretien…

Les unités de nettoyage Cryoblaster® sont conçues pour vous donner des années de fonctionnement sans problèmes avec un minimum d’entretien :

– nettoyeurs cryogéniques 100% pneumatiques : vérifier le niveau d’huile pneumatique et les filtres de temps en temps.

– nettoyeurs cryogéniques électro-pneumatiques Cryoblaster : pas d’entretien

Quelles sont les meilleures applications du nettoyage cryogénique ?

La gamme d’applications de nettoyage cryogénique est incroyable.

Un petit échantillon de notre clientèle met cela en évidence facilement : Révillon (chocolaterie), Renault Trucks (camions), ITW (cartes électroniques), Pyxidis (médical), Groupe SAB (fonderie aluminium)…

Le nettoyage cryogénique est excellent pour nettoyer les outils de production en ligne parce que le masquage, ou calfeutrage, le refroidissement et le démontage ne sont pas nécessaires. Nous avons obtenu des résultats exceptionnels en nettoyant le matériel de production des fonderies, en plasturgie, en industrie agro-alimentaire, en imprimerie…

Le nettoyage cryogénique est également répandu dans l’industrie nucléaire pour la décontamination.

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