CC BY
71
нейших исследованиях следует установить, как повлияет на точность пиления пиломатериала процесс его самонадвига-ния.
3. При неправильном выборе угловых параметров зубьев и режимов пиления, а именно при увеличении высоты пропила и скорости подачи, силы резания возрастают, что приводит к уменьшению жесткости пилы и увеличению боковой силы. Это, в свою очередь, приводит к снижению точности пиления.
4. Библиографический список
1. Свиридов, Л.Т. Ивановский А.В,. Ивановский В.П. Современные процессы и оборудование в деревообработке: монография. Воронеж. : Воронежский ЦНТИ -филиал ФГУ «РЭА» Минэнерго России, 2011. 363 с.
2. Рекламный проспект компании ООО «Вуд-Майзер Индастриес» Ленточные пилы, С. 11.
3. Пат. 2378104 РФ, МПК B27B
33/02. Дисковая пила для обработки мягколиственной древесины [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.В. Ивановский, В.П. Ивановский (РФ) ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ВГЛТА». - №2008126798/03 ; заявл. 01.07.2008 ; опубл. 10.01.2010, Бюл. № 1. 5 а
4. Заявка на изобретение № 2010147749. Ленточная пила для обработки мягколиственной древесины [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.В. Ивановский, В.П. Ивановский (РФ) ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ВГЛТА» ; заявл. 23.11.2010.
5. Ивановский, А.В., Ивановский В.П. Уточнение инженерных расчетов процессов деления мягколиственной древесины // Известия вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. Новочеркасск, 2009. № 2. С. 68-70.
6. Свиридов, Л.Т., Максименков А.И. Ленточнопильное оборудование лесоматериалов : монография. Воронеж : ВГЛТА, 2004. 238 с.
УДК 004.09:684.04
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУРЫ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ЭКОЛОГИЧНОСТИ
ИЗДЕЛИЙ КОРПУСНОЙ МЕБЕЛИ А. А. Щекалёва
Группа компаний DSR, ООО «Софт» (г. Воронеж) [email protected]
При изготовлении изделий корпусной мебели широко используются плитные и листовые конструкционные материалы: ДСтП, ДВП, MDF (ДВП средней плотно-
сти) и другие. В процессе производства этих материалов в качестве связующего вещества применяются карбамидофор-мальдегидная и фенолоформальдегидная
смолы. В зависимости от вида используемого материала содержание фенола (С5Н6ОН) и/или формальдегида (СН20) различаются и определяются, главным образом, количеством используемой фено-лоформальдегидной смолы. Например, содержание фенолоформальдегидной смолы в плитах MDF составляет 2,5 % от массы сухого материала (основы), тогда как в ДСтП это содержание в 2,5.. .6,5 раз выше.
В межгосударственном стандарте ГОСТ 16371-93 «Мебель. Общие технические условия» [1] определены следующие значения предельно допустимой концентрации (ПДК) для летучих химических веществ, выделяющихся при эксплуатации мебели в воздух жилых помещений, мг/м3:
• аммиак - 0,04;
• бутилацетат - 0,1;
• винилацетат - 0,15;
• дибутилфталат - 0,05;
• диоктилфталат - 0,05;
• метанол - 0,5;
• стирол - 0,002;
• формальдегид - 0,01;
• фенол - 0,003;
• этилацетат - 0,1.
Государственным стандартом в зависимости от содержания в материале свободного (выделяемого) формальдегида определены следующие два класса эмиссии [2]:
• класс эмиссии Е1 - не более 10 мг на 100 г сухой массы материала;
• класс эмиссии Е2 - не более 30 мг на 100 г сухой массы материала.
В Европейском союзе (ЕС) действуют более жесткие требования: класс Е1 -
не более 8 мг на 100 г сухой массы, Е2 - не более 15 мг на 100 г сухой массы материала.
При производстве мебели разрешается использовать только материалы с классом эмиссии Е1. При этом изготовленные в соответствии с требованиями ЕС мебельные материалы имеют уровень эмиссии формальдегида на 20 % меньше, чем отечественные.
Следует иметь в виду, что при изготовлении мебели не допускается использование необлицованных деталей из ДСтП. В мебельном производстве, как правило, используются ламинированные ДСтП (ЛДСтП), а также выполняется облицовывание ДСтП натуральным шпоном, декоративным слоисто-бумажным пластиком и т.п. При этом облицовка ДСтП выполняет две основные функции: во-первых, она облагораживает поверхности деталей изделия; во-вторых, предотвращает эмиссию в окружающую среду летучих соединений формальдегида из материала основы.
Однако в процессе изготовления мебели на деталях могут оказаться необлицо-ванные участки (например, необлицован-ные или незакрытые кромки щитовых элементов, не закрытые пазы и отверстия под крепежную и декоративную фурнитуру). Суммарная площадь необлицованных участков изделий £ Е, допускающих эмиссию летучих соединений формальдегида в окружающую среду, рассчитывается как [3,
4]:
£Е= ^ ^ + Я; ,
где Я - площадь необлицованных частей
кромок ДСтП, частично закрываемых
примыкающими элементами (например, площадь кромок габаритных вертикальных перегородок, к которым прикрепляется задняя стенка изделия);
Яр - площадь открытой части пазов деталей изделия;
Яо - площадь поверхности отверстий под фурнитуру, не закрытых специальными заглушками (например, неиспользуемых отверстий при сплошной перфорации вертикальных перегородок);
Я - площадь необлицованной стороны задней стенки изделия.
Оценка экологичности (экологической безопасности) мебельного изделия производится по допустимому суточному поступлению вредных веществ, т.е. по количеству летучих соединений формальдегида, которое без вреда для здоровья может поступать в организм человека ежедневно в течение всей жизни. Вид зависимости интенсивности эмиссии 1Е (мкг/м3ч) от суммарной площади возможной эмиссии для ДСтП может быть представлен следующей формулой:
Т _ к • ^
1е V ’ где к - размерный коэффициент (показатель) класса эмиссии материала (мкг/м2ч);
Яе - суммарная площадь поверхности, с которой может происходить эмиссия летучих соединений формальдегида (м2);
V- объем (кубатура) помещения, в котором будут эксплуатироваться из-
делия корпусной мебели (м3).
Предельно допустимая концентрация формальдегида в атмосферном воздухе составляет 0,003 мг/м3, при этом порог восприятия запаха формальдегида находится в пределах 0,07.0,4 мг/м3.
Определить класс эмиссии в бытовых условиях визуально или каким-либо другим способом невозможно, это можно выполнить только в специальной лаборатории [5, 6]. Таким образом, для выполнения процедуры экспресс-анализа экологичности мебельных изделий требуются данные об интенсивности эмиссии летучих соединений формальдегида деталями корпусов (основы) изделий.
При автоматизированной разработке изделий используется база материалов, фактически представляющая собой структурированный список всех материалов, применяемых на предприятии. Как правило, база материалов является единой для всех проектирующих модулей САПР корпусной мебели [7].
Каждый из материалов характеризуется следующими основными параметрами:
• наименование, единица измерения и цена за единицу материала;
• поправочный коэффициент, учитывающий технологические издержки производства;
• код материала, т.е. уникальный идентификатор, используемый для информационной связи с автоматизированной системой складского учета;
• класс, к которому относится материал при расчете себестоимости изделия (на-
пример, класс плитных материалов, класс профилей, класс крепежной фурнитуры и т.п.).
Для выполнения экспресс-анализа экологичности изделий корпусной мебели требуется информация об уровне (интенсивности) эмиссии летучих соединений формальдегида всех конструкционных материалов, применяемых на мебельном предприятии. Желательно также иметь информацию об изменении интенсивности поступления формальдегида в окружающую воздушную среду с течением времени. Таким образом, используемая в САПР корпусной мебели база материалов должна быть расширена за счет включения в нее полей записи, содержащих эту информацию. Данная информация должна обеспечиваться производителями (поставщиками) конструкционных и облицовочных материалов, т.е. содержаться в сертификатах соответствия продукции (санитарноэпидемиологическом заключении), выдаваемых органами Федеральной службы по надзору в сфере прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор).
При разработке нового изделия корпусной мебели в состав проектного решения должна включаться оценочная информация, касающаяся экологической безопасности изделия. Проектная информация, сформированная на стадии инжиниринга, аккумулируется в объектной структурноатрибутивной модели изделия, которая затем передается на стадию реинжиниринга. На этой стадии необходимость в выполнении экспресс-анализа экологичности изделия может возникнуть либо при замене одного типа конструкционного материала
другим (например, при замене МДФ на ДСтП или наоборот), либо при использовании материала с другими показателями уровня эмиссии вредных веществ. Изменение же габаритных размеров изделия не может существенно повлиять на уровень эмиссии свободного формальдегида и других загрязнителей воздуха при условии, что материалы, выбранные при проектировании данного изделия, не менялись.
Таким образом, на стадии реинжиниринга информация, необходимая для экспресс-анализа экологичности мебельных ансамблей (наборов), представлена, главным образом, библиотекой объектных структурно-атрибутивных моделей изделий. Для оценки показателей загрязнения воздуха в помещении требуется также знание объема помещения, в котором будет установлен заказанный мебельный ансамбль (набор). Расчет объема помещения выполняется на основе его размеров и конфигурации (формы), предоставляемых заказчиком при оформлении заказа на изготовление корпусной мебели. В простейшем и наиболее распространенном случае форма помещения может моделироваться параллелепипедом. В более сложных случаях можно аппроксимировать форму помещения совокупностью параллелепипедов различных размеров, что обеспечивает необходимую точность вычисления объема помещения.
Объектная структурно-атрибутивная модель (ОСАМ) изделия МОСАМ определяет содержание информационного обеспечения САПР корпусной мебели [1, 2]. Дополнительно в составе ОСАМ для каждого
элемента (вектор функциональных, конструктивных и технологических параметров sj _ , sk, sti }) должна быть представлена
информация, содержащая показатели экологичности для соответствующего материала и для изделия в целом. Эта информация может затем использоваться на стадии реинжиниринга изделия при выполнении процедуры экспресс-анализа экологичности заказанного мебельного ансамбля (набора).
В частности, для изделий корпусной мебели, включаемых в заказ, потребуется выполнение следующих действий:
1) проверка необходимости выполнения расчетов экологичности для заказываемого изделия корпусной мебели. Подобная потребность возникает в случае, когда по каким-либо причинам соответствующие расчеты не были выполнены на стадии инжиниринга или прототипная модель изделия в ходе заказе была существенно изменена (например, плита MDF заменена на ДСтП);
2) выполнение расчета величины (интенсивности) эмиссии летучих соединений формальдегида и других вредных веществ с учетом площади необлицован-ной поверхности материала изделия;
3) расчет суммарной величины эмиссии летучих соединений вредных веществ для заказанного мебельного ансамбля (набора) в целом;
4) расчет объема (кубатуры) помещения, в котором предполагается размещение заказанного мебельного ансамбля;
5) сравнение полученных величин с номинальными и предельно допустимыми
концентрациями летучих соединений вредных веществ. На основе результатов данного сравнения можно сформировать рекомендации по пользованию заказываемой мебелью (с учетом особенностей конкретного помещения), подготовить данные для заполнения экологического свидетельства (паспорта) на мебельный ансамбль.
Укрупненная структурная схема алгоритма, реализующего указанные выше действия, представлена на рисунке и включает в себя следующие девять блоков:
1. «Начало» - точка входа в данный алгоритм.
2. «Все изделия в заказе обработаны?» - блок проверки окончания расчетов экологичности каждого из изделий, включенных в состав заказываемого мебельного ансамбля. Если расчет экологичности для всех изделий в отдельности выполнен, то выполнить переход к блоку 5 - «Рассчитать суммарную эмиссию вредных веществ для мебельного ансамбля в целом»; иначе - переход к блоку 3.
3. «Загрузить параметры векторов Si для следующего изделия» - блок чтения (ввода) информации, необходимой для расчета экологичности мебельного изделия (например, показателя класса эмиссии материала, мкг/м2ч).
4. «Рассчитать величину эмиссии вредных веществ для изделия мебельного ансамбля» - блок, представляющий процедуру расчета величины эмиссии вредных веществ (например, летучих соединений формальдегида) из материалов, которые предполагается использовать при изготовлении изделия. Для выполнения расчета
величины эмиссии потребуется предварительно рассчитать суммарную площадь необлицованных поверхностей материалов Я% . Исходная информация для этого содержится в объектной структурноатрибутивной модели изделия.
5. «Рассчитать суммарную эмиссию вредных веществ для мебельного ансамбля в целом» - блок, представляющий расчет суммарной величины эмиссии для каждого из анализируемых вредных летучих веществ в отдельности (например, соединений формальдегида, фенола и других). В этом же блоке может быть выполнен расчет величины объема (кубатуры) помещения, требующейся для расчета величины удельной эмиссии вредных веществ.
6. «Номинальные значения превышены?» - блок сравнения рассчитанных и номинальных значений эмиссии вредных веществ для конкретных условий эксплуатации мебели (используемые мебельные материалы, рассчитанные величины эмиссии вредных веществ, кубатура помещения). Если рассчитанные значения находятся в пределах номинальных значений, то выполнить переход к блоку 7; иначе -переход к блоку 8.
7. «Сформировать паспорт экологической безопасности мебельного ансамбля» - блок подготовки информации для размещения в паспорте экологической безопасности заказанного мебельного ансамбля, включая перечень рекомендаций по снижению концентрации удельной кон-
центрации вредных веществ в данном помещении.
8. «Анализ возможных решений по снижению эмиссии вредных веществ из изделий» - блок просмотра и выбора подходящих проектных решений, обеспечивающих снижение эмиссии вредных веществ из материалов мебельных изделий в воздушную среду.
9. «Конец» - окончание вычислений по данному алгоритму.
Актуальность вопросов экологической безопасности промышленной продукции с каждым годом только возрастает, в том числе, это касается и потребляемой корпусной мебели [8]. Приведенный выше укрупненный алгоритм положен в основу разработки математического обеспечения программного модуля для автоматизированного расчета экологичности мебельного ансамбля. Реализация описанной выше процедуры экспресс-анализа экологичности изделий на стадии реинжиниринга позволит гарантировать потребителям выполнение санитарно-эпидемиологических норм в процессе эксплуатации мебельных изделий, подтвержденное паспортом экологической безопасности продукции, представляющим неотъемлемую часть договорных отношений между производителями и потребителями мебели. Причем это уже не будет рассматриваться как удачный «маркетинговый ход», позволяющий обойти конкурентов, это будет требованием времени.
Все изделия в заказе обработаны?
Да
Загрузить параметры векторов для следующего изделия
4
Рассчитать величину
эмиссии вредных
веществ для изделия
мебельного ансамбля
5
Рассчитать суммарную
эмиссию вредных
веществ для мебельного
ансамбля в целом
Нет
Номинальные
значения
превышены?
Да
7 8
Сформировать паспорт Анализ возможных
экологической безопасности мебельного ансамбля решений по снижению эмиссии вредных веществ из изделий
С
т
Конец
)
Рис. Укрупненная структурная схема алгоритма расчета экологичности заказанного мебельного ансамбля
Библиографический список
1. ГОСТ 16371-93. Мебель. Общие технические условия (с изменениями №1,
2, 3). Введен 01.01.1995. М.: Изд-во стан-
дартов, 2008. 49 с.
2. ГОСТ 10632-2007. Плиты древесно-стружечные. Технические условия. Введен 01.01.2009. М.: Изд-во стандартов, 2008. - 16 с.
2
6
9
3. Бунаков П.Ю. Информатизация технологической подготовки производства корпусной мебели: монография. Коломна: ГОУ ВПО МГОСГИ, 2010. 258 с.
4. Старикова А.А., Стариков А.В., Зольников В.К. Экспресс-анализ экологичности изделий в САПР корпусной мебели // Моделирование систем и процессов. 2012. Вып. 2. (передана в печать).
5. Василькевич В.М., Половинкин Л.В., Соболь Ю.А., Харникова Г.А. Определение эмиссии формальдегида из дре-весносодержащих композитных материалов с использованием испытательной ячейки // Здоровье и окружающая среда:
сб. науч. тр. / Респ. науч.-практ. центр гигиены. Минск: ГУ РНМБ, 2011. Вып. 18. С. 181-186.
6. ГОСТ Р ИСО 16000-3-2007. Воздух замкнутых помещений. Часть 3. Определение содержания формальдегида и других карбонильных соединений. Метод активного отбора проб. Введ. 2008-12-01. М.: Стандартинформ, 2008.
7. Бунаков П.Ю., Стариков А.В. Автоматизация проектирования корпусной мебели: основы, инструменты, практика. М.: ДМК Пресс, 2009. 864 с.
8. Голицын А.Н. Экология вашего дома. М.: Солон-Пресс, 2003. 240 с.
