介绍

干冰清洗或干冰喷射是一种喷砂形式，其中干冰即二氧化碳的固体形式在加压气流中被加速并且增加导向（Taghiyari et al。2012ab）。该方法与其他形式的喷砂相似，如喷砂，塑料珠喷砂或苏打喷砂，但用干冰代替喷砂介质（Taghiyari et al。2012ab ; Dong等，2013ab）。由于干冰在室温下升华，干冰喷射不会留下化学残留物。干冰（109.3°F或-78.5°C）对待去除材料的“爆炸”的高温使其收缩并且从其下表面松散粘附。此外，当一些干冰穿透要去除的材料时，它会与下面的表面接触。温暖的子表面导致干冰转化为二氧化碳气体。气体的体积增大了800倍，并在材料后面膨胀，加速了其去除。油漆，油，油脂，沥青，焦油，贴花，烟灰，污垢，油墨，树脂和粘合剂是通过此程序清除的部分材料。由于干冰会升华到大气中，因此必须处理掉被移走的物质。没有检测到对工件造成损坏的功能（Spur等人，1999）。在上述项目中使用冰激凌的一些特权是冰激凌的低量废物（关于遏制和收集），不购买爆炸媒介，工人安全特征以及操作简便。近年来，冰喷射和大气等离子喷涂已被用于铝涂层（Dong等，2013ab）。

目前为止，不同的机械方法已被用于去除饰面和清洁木材和木材复合材料，例如：刮擦，砂光，湿或干喷砂，喷射加压水（电动清洗），以及使用电加热垫，热气枪和bowtorches （威廉姆斯2010）。在用乳胶和油基不透明着色剂整理之前，甚至建议喷砂去除风化表面（Williams＆Feist，1999）。干冰喷砂清理通常用于修复受损的建筑物和房间，并成功清除木材和其他材料产生的焦炭和烟雾。干冰喷射清理已被证明是非常成功的，因为喷丸的力量可以快速擦拭表面清洁。许多小时的时间得到保存。除去模具不仅可以移除模具根部的顶层木材也可以移除。这会使木材变得干净无霉。然而，干冰侵蚀了软木材和木质复合板等材料（Taghiyari et al。2012ab）。

关于冰喷对木材物理和力学性能影响的研究很少（Taghiyari et al。2012ab）; 和作者没有研究它对木材复合材料的影响。 至于树木的天然更新（Ruprecht等，2012）不足以满足木材工业日益增长的需求，木材复合材料越来越多地用于家庭和办公家具，而且由于冰的磨损作用 在木质复合板表面喷砂处理后，本研究进行了研究，以了解作为现代清洁方法的喷冰技术是否对木质复合板的机械性能产生显着影响。

材料和方法

平原中密度纤维板（MDF）和刨花板（PB）以及层压MDF和PB由伊朗德黑兰当地市场制造。 从每个组，准备了40个样本。 每组20个样本进行冰喷射（IB在机械测试之前; 然后将结果与对照（未处理）样品进行比较。

机械测试

根据ISIRI 9044 PB型P2（符合ASTM D1037-标准）进行机械测试以及样品的数量和位置，

99）规格。 物理，机械和渗透性标本的位置与Taghiyari＆Farajpour（2013）所执行的相同。

100）进行三点静态弯曲测试以测量断裂模量（MOR）和弹性模量（MOE）。 标本的标称尺寸为380×70×1.6毫米，加载速度为3毫米/分钟.20个样本的相同位置

101）使用型号为4486的Instron试验机以5kN容量测试处理。 使用等式1和2分别计算MOR和MOE。

在喷冰处理和机械测试之前，试样保持在调节室（25±3℃和45±4％相对湿度）三个月。 所有标本（冰喷和未处理）的水分含量（MC）在测试时为8.5％

因为木材具有热湿机械行为，变形性质取决于温度，相对湿度和机械局部变化的联合作用（Figueroa et al。2012）。

干冰清洗

突驰科技公司在中国设计和制造的设备进行干冰清洗。 该系统使用压缩空气（6巴）的中等尺寸扁平喷嘴（3.5厘米）压力下的小颗粒干冰。本研究项目使用圆柱形冰粒， 冰粒的直径为3±0.1mm。 标本中部两侧冰喷3.5秒（图1）。

统计分析

统计分析使用SAS软件程序9.2版（2010）进行。 进行单因素方差分析以鉴别95％置信水平上的显着差异。 然后使用邓肯测试在处理之间进行分组。 SPSS / 18（2010）进行了分层聚类分析，包括树状图和使用平方欧几里德距离间隔的Ward方法。 进行聚类分析以发现处理之间的相似性和不相似性，同时基于多个属性。 每个聚类分析中的缩放指标显示多少处理相似或不同; 较低的数字显示更多的相似性，而较高的数字显示不同。 拟合线图由Minitab软件，版本16.2.2（2010）制定。

结果

结果显示对照平纹和层压MDF和刨花板试样的所有MOR和MOE值都显着高于EN标准

值（图2和3）;只有层压刨花板的MOR值没有显着提高。喷丸不显着改变MOR值;

     图1.布置在面粉（A）上的中密度纤维板和刨花板样品准备用中型扁平喷嘴（B）喷冰

   图2.复合板八种处理方式的MOR值（N / mm2）（MDF =中密度纤维板; IB =冰磨; Lamin =层压复合板;颗粒=刨花板）（每种组合20个声音样本的平均值 ，8.5％的MC）

     图3.复合板八种处理的MOE值（N / mm2）（MDF =中密度纤维板; IB =冰喷涂; Lamin =层压复合板;颗粒=刨花板）（每种组合20个声音样本的平均值 ，8.5％的MC）

然而，MOE值显着下降。 MDF试样的MOR和MOE值明显高于刨花板。最高和

在冰喷砂MDF样品（29.7 N / mm2）和冰喷砂层压刨花板（15.8 N / mm2）中分别观察到最低的MOR值。在层压MDF（3474 N / mm2）和冰喷砂中发现最高和最低的MOE值刨花板（1725 N / mm2）。减少的最高百分比喷冰造成的MOR值在冰喷砂刨花板中为2.8％与对照样品（不是冰喷砂的）刨花板试样比较。如与MOE值相比，层合刨花板试样中发生冰喷的减少的最高百分比（33％）与对照层压板相比刨花板样本。

讨论

MOR和MOE值在中密度纤维板样品中显着较高。 这是由于中密度纤维板的压缩比更高; 也就是说，木纤维必须更多

压实和压缩以形成最终复合板中的MDF-基质，而不是刨花板中的木片，从而产生更大的压缩比。更多的压缩比反过来在复合材料基体中引起更多的接触面积，导致显着更高的机械强度。 MOR之间拟合线图与MOE值相比，还显示出刨花板和MDF组合之间明显不同的分组（图4）; 此外，显着的相关性，虽然不是在MOR和MOE值（51％的R平方）之间被发现非常高。

目测观察样品的冰喷砂表面，结果显示所有样品都被肉眼磨损（图5-7）。在层压试样中，层压薄板的部分被完全去除（图5）。然而，MOR值并未显示由于喷冰造成的显着减少。因此可以得出结论，复合板中的MOR不容易受到喷冰的影响。然而，在几乎所有治疗中，MOE值显着下降通过喷冰。因此，得出的结论是，喷冰会明显影响木质复合材料（普通和层压材料）的弹性模量。中等密度纤维板试样的MOR值显示它们的值略有增加，但不显着（图2）。这与细胞壁孔隙系统内水分运动过程中的不可逆氢键有关（Borrega＆Karenhampi，2010; Taghiyari 2013）。事实上，由于冰喷发造成的极端寒冷，水被冻结并被驱出木纤维结构;对于水从池壁移动过程中形成的不可逆氢键，木纤维更硬更硬，导致MOR值略有增加（Taghiyari，2013）。

所有处理中MOE都显着下降（图3）。这种下降是由于样品表面的磨损（图5-7）。 在喷冰过程中极端寒冷以及喷嘴高压导致试样表面严重磨损，导致MOE值显着下降。

图4.木材复合材料正确组合中MOE和MOE值之间的拟合线图。

图5.层压刨花板试样表面喷冰造成的严重磨损。

基于MOR和MOE值的木材复合材料的八种不同组合的聚类分析显示MDF之间明显的显着差异和刨花板组合（图8），证明了压缩比对复合板整体机械性能的高影响。普通MDF标本显着地与层压MDF样品聚集，表明MDF的层压显着影响其机械性能;然而，层压

刨花板不会显着影响其机械性能，因为平纹和层压刨花板试样密集成簇。冰喷射平原或

层合的MDF试样与它们的对应物紧密聚集，表明冰喷磨对MDF的机械性能的影响不显着。尽管如此，在刨花板标本中，冰喷射标本聚集在一起与未处理的样本明显不同。然后得出的结论是，喷冰对MDF样品与刨花板比较中的机械性能具有更高的负面影响。

图6. MDF样品（A）在喷冰前的表面外观，以及喷冰后，表现出严重的磨损作用。

图7.刨花板样品（A）在喷冰前和（B）喷冰后的表面外观，表现出严重的磨损影响。

图8.基于木材复合材料八种组合中的MOR和MOE值的聚类分析（IB =冰雕; Lamin =层压; Parti =刨花板）。

虽然MOR值没有显着下降，但在MDF标本中，它们甚至略有增加，但应该认为冰喷射导致显着所有处理中的MOE值降低; 此外，它导致各种复合板（平面和层压板）表面层的严重磨损。考虑到在一件家具的使用寿命期间通常不会仅进行一次冰喷射清洁的事实，可以预测甚至MOR值在第二次或第三次喷冰清洁后将最终降低。 总的来说，可以得出结论，作为一种现代清洁方法，喷冰技术不推荐用于清洁木材复合材料，因为其对木板表面的负面磨蚀作用以及对某些机械性能的负面影响。据报道，金属纳米颗粒的传热性能（Pati2012; Saber等人2013）可以减轻冰爆对实木材料机械性能的负面影响（Taghiyari et al。2012a）并提高渗透性（Taghiyari et al。2012b）。 因此，作者计划对纳米金属处理过的木材进行干冰喷射研究金属纳米粒子的传热性能是否可以减轻木材复合材料中冰喷砂的负面影响。

结论

在普通和层压中密度纤维板（MDF）和刨花板中研究了作为现代清洁技术的冰喷砂对木材复合材料的影响。 结果表明，在平面以及层状试样中，冰喷砂试样表面发生严重磨损。 MOR在第一轮喷冰过程中没有受到显着影响; 尽管如此，MOE值显着降低。 由于冰喷的负面视觉和机械效应，得出的结论是，这种现代清洁技术不建议用于木材复合材料。

致谢

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