Введение

Побочный продукт или отходы деревообрабатывающих операций (пиление, шлифовка, фрезерование и т.д.). Пыль (или древесная пыль) является побочным продуктом или отходами деревообрабатывающих операций, таких как пиление, шлифование, фрезерование и строгание. Она состоит из очень мелких частиц дерева. Эти операции могут выполняться деревообрабатывающими станками, переносными электроинструментами или ручными инструментами. В некоторых отраслях промышленности она может представлять значительную пожарную опасность и быть источником профессионального воздействия пыли. Пыль, в виде частиц, является основным компонентом древесно-стружечных плит. Исследования рисков для здоровья проводятся в области охраны труда и промышленной безопасности, а изучение вентиляции – в области инженерии качества воздуха в помещениях. Пыль является канцерогеном 1-й группы IARC.

Формирование

Два побочных продукта – пыль и щепа – образуются на рабочей поверхности при выполнении столярных операций, таких как пиление, фрезерование и шлифование. Эти операции как разрушают лигнифицированные клетки древесины, так и вырывают целые клетки и их группы. Разрушение клеток древесины приводит к образованию пыли, а вырывание целых групп клеток – к образованию щепы. Чем интенсивнее разрушение клеток, тем мельче получаются частицы пыли. Например, пиление и фрезерование – это процессы, сочетающие разрушение клеток и образование щепы, в то время как шлифование – это преимущественно разрушение клеток.

Применение

Основным применением опилок является производство древесно-стружечных плит; крупная опилка может использоваться для производства древесной массы. Опилки имеют множество других практических применений, включая использование в качестве мульчи, альтернативы глиняному кошачьему туалету или топлива. До появления холодильников их часто использовали в ледниках для сохранения льда замороженным в течение лета. Опилки используются в художественных инсталляциях, а также в качестве подсыпки в миниатюрных железных дорогах и других моделях. Их также иногда используют для впитывания пролитых жидкостей, что позволяет легко собрать или подмести их. Благодаря этому, опилки раньше часто встречались на полу в барах. Они используются для изготовления смолы Катлера. Смешанные с водой и замороженные, они образуют пикрет – медленно тающий, гораздо более прочный вид льда. Опилки используются в производстве брикетов из древесного угля. Право на изобретение первых коммерческих брикетов из древесного угля принадлежит Генри Форду, который создал их из древесных отходов и опилок, образующихся на его автомобильном заводе.

Еда

Целлюлоза, волокнистое вещество, не перевариваемое человеком, и наполнитель в некоторых низкокалорийных продуктах, может быть и производится из опилок, а также из других растительных источников. Хотя документальных подтверждений устойчивому слуху, основанному на романе Аптона Синклера «Джунгли», о том, что опилки использовались в качестве наполнителя в колбасах, нет, целлюлоза, полученная из опилок, использовалась и используется для изготовления колбасных оболочек. Целлюлоза из опилок также применялась в качестве наполнителя в хлебе. В периоды нехватки зерна опилки иногда добавляли в коммиссброт. Доктор Миклош Нийшли, выживший в концентрационном лагере Освенцим, в своей книге «Освенцим: свидетельства врача» сообщает, что младший медицинский персонал, служивший доктору Йозефу Менгеле, питался «хлебом из дикого каштана, посыпанным опилками». Опилки являются основным ингредиентом во многих видах переработанной курицы.

Опасность для здоровья

Воздушно-дисперсная древесная пыль и её скопления представляют ряд опасностей для здоровья и безопасности. Древесная пыль становится потенциальной проблемой для здоровья, когда, например, частицы древесины, образующиеся при таких процессах, как шлифование, поднимаются в воздух и вдыхаются. Древесная пыль является известным канцерогеном для человека. Определенные породы дерева и их пыль содержат токсины, способные вызывать серьезные аллергические реакции. Состав древесной пыли зависит от исходного материала; пыль, образующаяся из натуральной древесины, отличается от пыли, образующейся из переработанной древесины или шпона. Вдыхание древесной пыли может вызывать аллергические респираторные симптомы, симптомы со стороны слизистых оболочек и неаллергические респираторные симптомы, а также рак. В США списки канцерогенных факторов публикуются Американской конференцией государственных гигиенистов промышленности (ACGIH), Управлением по охране труда и технике безопасности (OSHA) и Национальным институтом охраны труда и здоровья (NIOSH). Все эти организации признают древесную пыль канцерогенной в отношении носовых полостей и околоносовых пазух. Воздействие древесной пыли на рабочем месте может происходить при вдыхании, контакте с кожей или глазами. OSHA установила нормативное ограничение (предельно допустимая концентрация) для воздействия древесной пыли на рабочем месте в размере 15 мг/м3 для общей концентрации и 5 мг/м3 для респираторной фракции за 8-часовой рабочий день. NIOSH установил рекомендуемый предел воздействия (REL) в 1 мг/м3 за 8-часовой рабочий день. Водные бактерии разлагают органические вещества в фильтрационной воде, потребляя при этом значительное количество кислорода. Это высокое биохимическое потребление кислорода может привести к удушью рыбы и других организмов. Это также оказывает негативное воздействие на полезные бактерии, поэтому не рекомендуется использовать древесную пыль в домашних аквариумах, как это делали некоторые аквариумисты в прошлом, чтобы сэкономить на активированном угле.

Взрывы и пожары

Опилки легко воспламеняются, а их скопления являются готовым источником топлива. Взвешенная в воздухе опилковая пыль может воспламениться от искр или даже накопления тепла и привести к пылевому пожару или взрыву.

Экологические последствия

На пилорамах, если опилки не перерабатываются в древесно-стружечные плиты, не сжигаются в пылеуловителях или не используются для обогрева других производственных процессов, они могут накапливаться в кучах и добавлять вредные вещества в местные водные системы, создавая экологическую угрозу. Это привело к тупиковой ситуации между небольшими пилорамами и природоохранными органами. Операторы пилорам по-прежнему задаются вопросами о научной обоснованности признания опилок экологической угрозой (особенно это касается более мелких частиц), сравнивая древесные отходы с мертвыми деревьями в лесу. Технические консультанты изучили некоторые экологические исследования, но отмечают, что большинству из них не хватает стандартизированной методологии или доказательств прямого воздействия на дикую природу. Они не учитывают большие водосборные площади, поэтому количество материала, попадающего в воду с территории пилорамы по отношению к общей площади водосбора, незначительно. Однако другие ученые придерживаются противоположной точки зрения, утверждая, что принцип "разбавление решает проблему загрязнения" больше не актуален в современной экологической науке. Разложение дерева в лесу аналогично воздействию опилок, но разница заключается в масштабе. На пилорамах могут храниться тысячи кубических метров древесных отходов в одном месте, поэтому проблема сводится к концентрации. Особую озабоченность вызывают такие вещества, как лигнины и жирные кислоты, которые защищают деревья от вредителей в живом состоянии, но могут вымываться в воду и отравлять дикую природу. Эти вещества остаются в древесине и медленно разлагаются по мере ее гниения. Но когда пилорамы перерабатывают большие объемы древесины, и высокие концентрации этих веществ попадают в сточные воды, вызванная ими токсичность становится вредной для широкого спектра организмов.

Древесная мука

Древесная мука – это мелко измельченная древесина, по консистенции близкая к песку или опилкам, но может значительно варьироваться, с размером частиц от мелкого порошка до примерно размера зернышка риса. Большинство производителей древесной муки способны производить партии с однородной консистенцией. Высококачественная древесная мука изготавливается исключительно из твердых пород дерева благодаря их долговечности и прочности. Низкосортная древесная мука иногда производится из сухой, несмолистой мягкой древесины, такой как сосна или ель.

Приложения

Древесная мука обычно используется в качестве наполнителя в термореактивных смолах, таких как бакелит, и в линолеумных напольных покрытиях. Она также является основным ингредиентом в композитных строительных материалах на основе дерева и пластика, например, для настилов и кровель. До 1920 года древесная мука использовалась в качестве наполнителя в ¼-дюймовых дисках Edison Diamond. Древесную муку применяют для заделки небольших сквозных отверстий в трубах главных конденсаторов (теплообменников) на электростанциях, вводя небольшое количество муки в линии подачи охлаждающей воды. Часть введенной древесной муки забивает отверстия, а остальная часть покидает станцию, оказывая относительно небольшое воздействие на окружающую среду. Благодаря своим адсорбирующим свойствам, она используется как чистящее средство для удаления жира или масла в различных сферах деятельности. Также известно, что древесная мука способна удалять загрязнение свинцом из воды. Древесную муку можно использовать в качестве связующего в составах для заполнения пор древесины.

Экспозиция

Наиболее часто используемым параметром для характеристики воздействия древесной пыли в воздухе является общая концентрация древесной пыли, выраженная массой на единицу объема. В странах, использующих метрическую систему, она обычно измеряется в мг/м3 (миллиграмм на кубический метр).

Исследование, проведенное для оценки профессионального воздействия ингаляционной древесной пыли в 25 государствах-членах Европейского Союза (ЕС-25) с учетом страны, отрасли, уровня воздействия и типа древесной пыли, показало, что в 2000–2003 годах около 3,6 миллиона работников (2,0% от общей численности занятого населения ЕС-25) подвергались профессиональному воздействию ингаляционной древесной пыли. Наиболее высокие уровни воздействия, по оценкам, наблюдались в строительном секторе и в мебельной промышленности.

Рак

Древесная пыль признана канцерогеном для человека на основании достаточных доказательств канцерогенности, полученных в результате исследований на людях. Эпидемиологические исследования показали, что воздействие древесной пыли повышает заболеваемость раком носа (носовых полостей и околоносовых пазух). В многочисленных клинических случаях, когортных и контрольных исследованиях, специально посвященных раку носа, наблюдалась связь между воздействием древесной пыли и развитием этого заболевания.

Вентиляция

Для снижения концентрации пыли в воздухе при обработке древесины используются системы удаления пыли. Их можно разделить на два типа. Первые – это системы местной вытяжной вентиляции, вторые – системы общеобменной вентиляции помещений. Использование индивидуальных респираторов, являющихся средством индивидуальной защиты, также может защитить работников от пыли.

Местный выхлоп

Системы локальной вытяжной вентиляции (LEV) используют воздух, отводимый силой всасывания по трубопроводам от места образования пыли к устройству для удаления отходов. Они состоят из четырех элементов: вытяжных зонтов в месте образования пыли, воздуховодов, устройства очистки воздуха (сепаратор отходов или пылеуловитель) и устройства для перемещения воздуха (вентилятор, также известный как крыльчатка). Воздух, содержащий пыль и опилки от деревообрабатывающих операций, всасывается крыльчаткой. Крыльчатка обычно встроена в устройство для удаления отходов или пылеуловитель, либо расположена рядом с ним. Существуют руководства по эффективности систем LEV для деревообработки, которые связаны с нормами по качеству воздуха на рабочих местах, действующими во многих странах. Наиболее часто упоминаемые руководства по LEV – те, что разработаны ACIAH.

Низкий объем/высокая скорость

Системы захвата с низким расходом и высокой скоростью (LVHV) являются специализированными типами ЛВУ, использующими вытяжной зонт, разработанный как неотъемлемая часть инструмента или расположенный очень близко к зоне резания. Зонт предназначен для обеспечения высоких скоростей захвата, часто превышающих 50 м/с (10 000 фут/мин) в точке выделения загрязнений. Эта высокая скорость сопровождается воздушными потоками, обычно менее 0,02 м³/с (50 фут³/мин), что обусловлено небольшой площадью лицевой поверхности зонта. Эти системы стали популярны для переносных электроинструментов, хотя их широкое распространение пока ограничено. Festool – один из производителей переносных электроинструментов, использующих вентиляцию LVHV, интегрированную в конструкцию инструмента.

Комната

При правильном проектировании общая вентиляция может также применяться для снижения концентрации пыли в воздухе. Общая вентиляция часто способствует уменьшению загрязнения кожи и одежды, а также отложения пыли на поверхностях.

История

Было время, когда операторы лесопильных станков едва могли сбыть свою опилку. Они выбрасывали её в лес или сжигали, лишь бы от неё избавиться. В наши дни, согласно отчёту за 2008 год, у них есть готовые рынки сбыта для опилок. Например, опилки используются на биоэнергетических электростанциях в качестве топлива или продаются молочным фермерам в качестве подстилки для скота.