Процесс деревообработки

ПРОЦЕССЫ ДЕРЕВООБРАБОТКИ 

В данной статье под процессами деревообработки мы будем понимать все операции обработки древесины, которые начинаются с момента получения пиломатериала с лесопильного предприятия и продолжаются до отгрузки готового деревянного изделия или продукта.  
      
Деревообрабатывающая промышленность производит мебель и большое разнообразие строительных материалов, от фанеры для настила полов до гонта.     
Сушка. Некоторые деревообрабатывающие предприятия могут закупать высушенную древесину, другие же сушат ее на месте, используя печи для сушки или сушильные шкафы, отапливаемые при помощи котлов. Топливом обычно являются древесные отходы. 
      
Машинная обработка. После того как древесина высушена, ее распиливают и обрабатывают с помощью станков для того, чтобы придать форму детали мебели, например ножки стола. На обычном предприятии древесное сырье переходит от продольно-строгального станка, к отрезному, затем на пилу для продольной резки, затем на чистовой продольно-строгальный станок, затем на строгально-калевочный станок, затем на токарный станок, затем на отрезной станок, затем на ленточно-отрезной станок, затем на фасонно-фрезерный станок, затем на поперечно-строгальный станок, на сверлильный и долбежный станки, затем к резчику и наконец на разнообразные станки для шлифовки. 
      
Древесина может быть обработана вручную при помощи разнообразных ручных инструментов, включая долота, рашпили, напильники, ножовки, наждачную бумагу и т.п. 
      
Во многих случаях дизайн некоторых предметов меблировки требует наличия изогнутых деревянных деталей. Данная операция следует после процесса строгания, и обычно включает применение давления вместе со смягчающимся фактором, типа воды, и увеличением атмосферного давления. По окончании операции, т.е. принятия деревянной заготовкой желаемой формы, деталь подвергается сушке с целью удаления избыточной влаги. 
      
Сборка. Детали деревянной мебели могут быть сначала доведены, а затем собраны в законченную конструкцию, либо наоборот. Мебель из деталей сложной конфигурации обычно сначала собирается, а затем доводится. 
      
В процессе сборки обычно применяются клеи (синтетического либо естественного происхождения) совместно с другими методами соединения, типа крепления гвоздями с дополнительной обивкой шпоном. Закупленный шпон подвергается резке для того, чтобы подходить по размеру и форме и связывается с закупленной ДСП. 
      
После сборки, детали мебели изучаются на предмет гладкости поверхностей для окончательной доводки. 
     

Подготовка к доводке. После начального шлифования формирование более равномерной и гладкой поверхности достигается посредством напыления или нанесения воды, либо погружения деталей мебели в воду, что ведет к набуханию и "начесу" древесных волокон. После высыхания на поверхность наносится раствор клея или смолы, после чего поверхности дают высохнуть. Выступающие волокна затем также посыпают песком для формирования гладкой поверхности. 
      
Если древесина содержит смолу, которая может помешать при доводке, она может быть удалена посредством применения смеси ацетона и аммиака. Затем древесина выбеливается посредством напыления или нанесения на нее осветляющего агента типа перекиси водорода, либо погружения частей мебели в отбеливающее средство. 
      
Доводка поверхностей. Окончательная доводка поверхностей может включать в себя применение большого количества покрытий. Эти покрытия наносятся после окончания сборки продукта либо при работе с плоскостями (in a flat line operation) перед сборкой. Покрытия обычно включают наполнители, морилки, глазури, защитные покрытия, лаки, краски, олифы и другие средства доводки. Покрытия могут наноситься с помощью распыления, посредством кистей, подушек, посредством погружения, при помощи валика или струйной машины для нанесения покрытий (flow-coating machine). 
      
Покрытия могут иметь в качестве основы растворитель или воду. Краски могут содержать широкое разнообразие пигментов, в зависимости от желаемого цвета. 
      

Опасности и меры предосторожности 
   
Безопасность при машинной обработке 
Деревообрабатывающее производство имеет большое количество опасностей для здоровья человека, которые являются общими для всей промышленности в целом. Однако в деревообработке применяется гораздо большее количество крайне опасного оборудования и операций, чем в большинстве отраслей промышленности. Следовательно, безопасность на деревообрабатывающем предприятии требует от работников постоянного внимания к безопасной манере поведения во время работы, а от работодателя бдительного слежения за работоспособностью и надежностью оборудования и поддержания безопасной рабочей среды. 
      
Хотя во многих случаях деревообрабатывающее оборудование и станки могут закупаться без надлежащих и необходимых защитных кожухов и других предохранительных приспособлений, первейшей обязанностью руководства предприятия является оборудование данных станков надлежащими защитными приспособлениями, прежде чем работники приступят к их эксплуатации.  
      
Механические пилы. Работники должны быть проинформированы о безопасных технологических принципах, которых необходимо придерживаться для надлежащего применения различных пил. Основными принципами являются следующие: 
 
1. При подаче деревянной заготовки в отрезной станок со столом руки работника не должны находиться вблизи линии распила. Никакое защитное приспособление не способно предотвратить попадания рук человека под пилу вслед за заготовкой. При продольной распилке с направляющей линейкой рядом с пилой необходимо использовать какое-либо приспособление или соответствующую ручку для проталкивания заготовки для окончания операции.      
2. Полотно пилы должно быть установлено таким образом, чтобы максимально снизить ее выступ над заготовкой; чем ниже расположено полотно, тем меньше вероятность отскока. Хорошим правилом является не стоять на линии заготовки при ее обработке на станке продольного распила. Рекомендуется применение защитного фартука из толстой кожи или других приспособлений для защиты брюшной полости. 
      
3. Ручное распиливание всегда является опасной операцией. Заготовка всегда должна держаться против направляющей рейки или линейки. Смотрите рисунок 86.3. 
      
4. Пила должна соответствовать выполняемой работе. Например, опасной практикой является работа на отрезном станке со столом не оборудованном противо-отскоковым устройством. Рекомендуется применение противо-отскоковых щитов. 
      
5. Опасной практики удаления защитной крышки из-за наличия узкого зазора с внутренней стороны рейки можно избежать посредством закрепления внутреннего слоя картона (a filler board) на столе между рейкой и полотном пилы для лучшего направления заготовки. Служащим должно быть запрещено работать без защитных приспособлений. Гребенки, гребенчатые или другие надлежащие зажимы должны применяться в тех случаях, когда нет возможности использовать стандартные защитные кожухи. 
            
6. Поперечная распиловка длинных досок не должна выполняться на столе, так как требует от оператора применения значительного ручного давления в непосредственной близости от полотна пилы. Также доски, длина которых выходит за размеры стола, могут быть задеты при обработке людьми или перемещающимися механизмами. Поперечная распилка длинных досок должна осуществляться посредством применения подвесной пилы или на радиально-отрезном станке снабженными надлежащими поддерживающими верстаками. 
     

7. Работа, которая должна производиться  на специальных станках с автоматической  подачей заготовок, не может производиться  на станках общего назначения  с ручной подачей заготовок. 
      
8. Для того чтобы устанавливать рейку без снятия защитных кожухов линия распила на поверхности стола должна быть отмечена постоянной меткой. 
      
9. Безопасной практикой считается полная остановка оборудования перед операцией по регулировке полотна пилы или направляющих линеек, а также отсоединение станка от сети при проведении операции замены пилы. 
      
10. При чистке пилы от древесных опилок и обломков необходимо использовать щетку либо пруток.  
      
Отрезной станок со столом еще называют универсальной пилой (a variety saw), так как при помощи его можно производить большое количество операций распилки. По этой причине оператор станка должен быть снабжен разнообразными защитными приспособлениями, потому что нет такого приспособления, которое смогло бы защитить оператора при проведении всех операций.  
      
Обрезные станки. Обрезные станки также могут быть опасны в том случае если используются без соответствующих устройств безопасности, а также в том случае, если оператор станка невнимателен или неосторожен при работе с ним. Режущие инструменты должны содержаться в хорошем состоянии, быть острыми и правильно сбалансированными на своих осях.

Фасонно-фрезерный станок на рисунке 86.6 оборудован защитным приспособлением в виде щетки. Другие фасонно-фрезерные станки могут быть оборудованы защитным устройством в виде кольца или сферы окружающими лезвие фрезы. Основной задачей данных защитных устройств является защита рук работника от режущей кромки. Фасонно-фрезерные станки с ЧПУ типа CNC могут быть снабжены несколькими фрезами и являются высокопродуктивными машинами. При работе с такими станками руки оператора находятся далеко от области режущих кромок. Однако, существует еще одна проблема, это большое количество пыли.

Основной задачей устройств безопасности при работе на фуговальном или продольно-строгальном станках является защита рук оператора от вращающихся ножей. Защитное устройство типа "бараньей отбивной" скрывает все ножи, кроме тех, которые непосредственно участвуют в обработке заготовки (Смотрите рисунок 86.7). Часть ножей, которые находятся позади рейки, также должна быть закрыта защитным устройством.

              
Поперечно-строгальный станок является потенциально очень опасной машиной (Смотрите рисунок 86.8). Если ножи поперечно-строгального станка отделяться от верхнего либо нижнего кольца вала, они могут быть выброшены с большой силой. Также, заготовка часто должна держаться вплотную к ножам. Однако в данном случае заготовку необходимо закреплять с помощью приспособлений вместо того, чтобы использовать руки оператора. Гребенчатые панели (Featherboards) могут быть использованы для закрепления заготовки на столе. Кольцевые или круговые защитные устройства должны применяться там, где это возможно. Круговое защитное устройство представляет собой круг, плоский пластиковый диск, который горизонтально крепится к валу над ножами поперечно-строгального станка. 
Токарный станок должен быть снабжен защитной крышкой в связи с тем, что существует опасность выброса заготовки работающим механизмом. Смотрите рисунок 86.9. Хорошо, если крышка замкнута в цепь с мотором таким образом, чтобы станок нельзя было запустить при снятой защитной крышке. 
      

Многопильный станок для продольной распилки должен быть снабжен противо-отскоковыми пальцами для предотвращения возможности того, что заготовка во время обработки изменит свое положение и ударит оператора. Смотрите рисунок 86.10. Также оператор должен носить подбитый фартук, который снизит силу удара в том случае, если отскок все же произойдет. 

Поскольку полотно пилы радиально отрезного станка может быть наклонено вбок, здесь должно использоваться защитное устройство, которое не может лежать на полотне (lie into the blade).      

Шлифовальные станки. Обработанные части заготовки шлифуются с использованием ленточных, вибрационных (jitterbug), дисковых, барабанных или орбитальных шлифовальных станков. Точки захвата создаются на ленточном шлифовальном станке. Смотрите рисунок 86.12. Часто данные области могут быть закрыты крышкой, которая также может являться частью системы вытяжки пыли. 

Устройства безопасности на станках. Рисунок 86.13 поясняет, что проем между защитным устройством и точкой соприкосновения должен быть уменьшен с уменьшением расстояния. 

Безопасность при работе на деревообрабатывающих станках. Необходимо позаботиться о том, чтобы использование зажимов/держателей не повлекло за собой возникновения дополнительных опасностей. 
     

Большинство деревообрабатывающих механизмов требуют от оператора и его помощника ношения защитных очков. 
      
Общей практикой среди работников является применение сжатого воздуха для удаления пыли с рабочей одежды. Необходимо проинструктировать их о том, что давление не должно превышать 30 psi, и о необходимости быть осторожными и не направлять струи воздуха в глаза. 
      
Опасности связанные с древесной пылью 
Деревообрабатывающие станки побочным, продуктом которых является древесная пыль, должны быть оборудованы пылеосадительными системами. Если выпускная система вытяжки недостаточно эффективна для удаления древесной пыли, оператору может понадобиться использовать пылевой респиратор. International Agency for Research on Cancer (IARC) в настоящий момент пришло к выводу что "существует достаточное количество доказательств онкогенного воздействия древесной пыли на людей", и что “деревянная пыль является веществом канцерогенным для людей (Группа 1)”. Другие исследования свидетельствуют о том, что древесная пыль может быть раздражителем для слизистых оболочек глаз, носа и горла. Некоторые виды токсичной древесины являются более активными патогенами и могут вызвать аллергическую реакцию и иногда легочные заболевания и системное отравление. Смотрите таблицу 86.1. 
С увеличением использования станков с ЧПУ типа CNC, в том числе фасонно-фрезерных, шипорезных и токарных, ведет к увеличению производства древесной пыли, что в свою очередь требует разработки новой технологии ее сбора.

Пылевой контроль. Большинство пыли в деревообрабатывающем производственном цехе удаляется посредством локальных вытяжных систем. Однако, часто присутствуют значительные накопления очень мелкозернистой пыли, которая оседает на стропилах и других элементах конструкции, особенно в тех областях, где производится операция шлифовки. Это явление чрезвычайно опасно, особенно с точки зрения пожаро- и взрывоопасности. Мгновенное возгорание пыли на поверхностях покрытых ею может сопровождаться взрывами большой силы. Для того, чтобы минимизировать подобную вероятность необходимо использовать карту контроля.  
      
Опасности в процессе сборки 
Широкий набор клеев используется при связывании шпона с произведенными панелями, и применение того или иного клея зависит от характеристик конечного продукта. Помимо казеинового клея, естественные клеи используются не очень широко, и основной упор делается на применение клеев синтетического происхождения типа мочевиноформальдегидного. Синтетические клеи могут представлять опасность поражения кожи или системной интоксикации, особенно те, которые выделяют формальдегид или органические растворители в атмосферу в свободном состоянии. Клеи должны применяться в хорошо вентилируемом помещении, а источники пара должны быть снабжены системой вытяжной вентиляцией. Служащие должны быть обеспечены перчатками, защитными кремами, респираторами и, в случае необходимости, устройствами защиты глаз. 
      
Движущиеся части, особенно лезвия фанерострогальных, фуговальных и отрезных станков должны полностью скрыты защитными приспособлениями. Существует вероятность возникновения необходимости использования двуручных рукояток управления. 
      
Опасности при доводке 
Доводка поверхностей. Растворители, используемые в качестве носителей распыляемых пигментов, либо для разбавления включают большое количество летучих органических соединений, которые могут достигать токсичных и взрывоопасных уровней концентрации в воздухе. Кроме того, многие пигменты токсичны при вдыхании их в виде тумана от распылителя (например, пигменты свинца, марганца и кадмия). В тех местах, где присутствует вероятность возникновения опасных концентраций пара или тумана необходимо использовать вытяжную вентиляцию (например, при окраске распылением в небольшом замкнутом пространстве) или применять водные распылители. Все источники воспламенения, включая открытое пламя, электрооборудование и статическое электричество, должны быть устранены до начала выполнения каких-либо действий. 
      
Образовательная программа по опасным материалам должна быть частью производственного процесса, чтобы предупредить работников обо всех опасностях, связанных с возникновением токсичными, реактивными, коррозийными и/или воспламеняемыми покрытиями, клеями и растворителями, а также о предохранительных мерах, которые должны быть приняты. Прием пищи в присутствии данных химических веществ должен быть строго запрещен. Обязательно наличие надлежащих мест для хранения легковоспламеняющихся веществ и соответствующих мощностей для утилизации загрязненных гратов и стальной ваты предрасположенных к самовозгоранию. 
      
Противопожарные меры. Ввиду легковоспламеняющейся природы древесины (особенно в форме пыли и щепы) и других предметов, которые присутствуют на территории деревообрабатывающего предприятия (типа растворителей, клеев и покрытий) невозможно переоценить значение противопожарных мероприятий. Данные меры включают следующие: 
      
· Монтаж на лесопильные, продольно-строгальные, формовочные и т.п. станки автоматического оборудования по сбору древесной пыли и щепы, которое переносило бы отходы в специально оборудованные хранилища для последующей утилизации или переработки 
· Запрет на курение на рабочем месте и удаление всех источников воспламенения (например, открытое пламя) 
· Обеспечение регулярной уборки остаточной пыли и щепы 
· Надлежащее обслуживание оборудования для предотвращения поломок типа перегрева подшипников 
· Установка огнеупорных заградительных щитов, систем разбрызгивания, огнетушителей, противопожарных шлангов и наличие команды, обученной для применения данного оборудования 
· Обеспечение надлежащих условий хранения легковоспламеняющихся веществ 
· При необходимости использование взрыво-защищенного электрооборудования.