40L干燥器法與氣體分析法及穿孔萃取法測定中密度纖維板甲醛釋放量的相關(guān)性研究

(國家家具及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)檢中心，北京 100076)

標(biāo)準(zhǔn)與檢測

40L干燥器法與氣體分析法及穿孔萃取法測定中密度纖維板甲醛釋放量的相關(guān)性研究

彭毅卿

(國家家具及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)檢中心，北京 100076)

分別采用40L干燥器法、氣體分析法及穿孔萃取法測定了中密度纖維板的甲醛釋放量，并通過SPSS統(tǒng)計分析軟件對檢測結(jié)果進(jìn)行了比較與分析，建立了相關(guān)的回歸模型線性方程，研究了三種方法之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，三種檢測方法之間存在相關(guān)關(guān)系且為高度正相關(guān)，在顯著水平α=0.01時極顯著。

穿孔萃取法；40L干燥器法；氣體分析法；相關(guān)性

中密度纖維板是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料，經(jīng)削片、纖維分離、施膠、干燥、鋪裝、熱壓等工序制成的一種人造板材，該板材以內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、尺寸穩(wěn)定、力學(xué)性能好、加工性能優(yōu)異等特點，被廣泛應(yīng)用于建筑、室內(nèi)裝飾、家具、地板等行業(yè)。我國80%左右的中密度纖維板用于家具制造，是家具行業(yè)需求量很大的原材料之一[1]。然而，以中密度纖維板為原材料制成的家具，在使用過程中會不斷地釋放甲醛，造成室內(nèi)空氣污染，已成為繼建筑污染、裝飾污染之后的第三大污染源，國家也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行嚴(yán)格控制。

隨著GB 18580-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放量》[2]的實施，我國早已將甲醛釋放量定為衡量人造板產(chǎn)品質(zhì)量等級的一項重要指標(biāo)。不僅如此，于2009年出臺的中密度纖維板新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11718-2009更是細(xì)化了中密度纖維板的甲醛檢測方法，即可以選擇三種方法(氣候箱法、氣體分析法、穿孔萃取法)中的任意一種來檢測中密度纖維板的甲醛釋放量，但這些方法在表達(dá)單位上各有不同，因此，沒有直接的可比性。此外，在實際的檢測過程中，通常根據(jù)人造板的種類采用不同的甲醛測試方法，依據(jù)GB 18580-2001中的規(guī)定，素板的檢測方法為穿孔萃取法，其結(jié)果為甲醛含量而非釋放量，若素板經(jīng)過飾面處理制成飾面人造板，則其檢測方法應(yīng)改為干燥器法，此時測得的值才是甲醛釋放量。

吳萍等[3]的研究表明，素板經(jīng)過飾面處理后，其甲醛釋放量較未飾面的基材有較大幅度的下降，若以素板的甲醛總量對人造板進(jìn)行質(zhì)量評價或控制則可能引起嚴(yán)重的誤判，因此有必要對各種甲醛檢測方法之間的相關(guān)性進(jìn)行研究。

目前關(guān)于不同甲醛測試方法之間的相關(guān)性已有不少學(xué)者做過研究[4-10]，他們的研究在一定程度上也反映了各種甲醛測試方法之間的相關(guān)性，為人造板的甲醛檢測和質(zhì)量控制提供了依據(jù)。隨著新國標(biāo)[11]的發(fā)布與實施，有關(guān)甲醛的測試方法在實踐中得到了不斷的發(fā)展與完善(如穿孔萃取法中就加入了含水率修正系數(shù))，為了能更好地指導(dǎo)人造板的甲醛檢測及質(zhì)量控制，對這些修訂后方法之間的相關(guān)性進(jìn)行研究很有必要。鑒于此，筆者分別采用GB/T 17657-2013中的穿孔萃取法、氣體分析法和GB 18580中的40L干燥器法對中密度纖維板的甲醛釋放量進(jìn)行了測定，研究不同方法測得的甲醛釋放量之間的相關(guān)性，并建立了三種測試方法結(jié)果之間的數(shù)學(xué)方程，以期為人造板企業(yè)的質(zhì)量控制提供一定的參考。

1 試驗材料與設(shè)備

1.1試驗材料

本試驗以18 mm厚中密度纖維板為試驗材料。為便于運輸，由廠家將幅面尺寸為1 220 mm×2 440 mm的中密度纖維板鋸切成600 mm×600 mm的樣板，試件鋸制好后用不吸附不釋放甲醛的塑料薄膜包裝好運至實驗室，然后根據(jù)GB 18580中的40L干燥器法、穿孔萃取法和氣體分析法的標(biāo)準(zhǔn)要求，從中隨機(jī)抽取2塊分別制取各個試驗方法中所規(guī)定大小及數(shù)量的試件。其中用于40L干燥器法的試件尺寸為150 mm×150 mm，用于穿孔萃取法的試件為20 mm×20 mm(樣塊約300 g)，用于氣體分析法的試件尺寸為400 mm×50 mm。每次鋸取試件的切割邊緣與樣板端部相距至少50 mm。

1.2 主要化學(xué)試劑

甲苯(分析純)、乙酰丙酮(優(yōu)級純)、乙酸銨(優(yōu)級純)、甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度10.5 mg/mL)。

1.3 主要設(shè)備及儀器

(1)主要設(shè)備：722N紫外可見分光光度計，DR-HW-2型電熱恒溫水溫箱，2RX-1500DC智能甲醛測試培養(yǎng)柜，ML503電子天平，JB202-1型電熱恒溫干燥箱，氣體分析法甲醛測試儀，調(diào)溫電熱套。

(2)主要儀器：40L干燥器，金屬支架，穿孔萃取儀，單標(biāo)線移液管(1、5、10、20、50 mL)，帶刻度移液管(1、5、10 mL)，容量瓶(100、200、250、1 000、2 000 mL)，1 000 mL棕色容量瓶，50 mL帶塞三角燒瓶，結(jié)晶皿(φ57 mm)。

2 測試方法

2.140L干燥器法

將試件四周用不含甲醛的鋁膠帶封邊，露出的被測表面積為450 cm2，密封在乙烯樹脂袋中并放置在溫度(20±1) ℃的恒溫箱中至少24 h。之后取直徑57 mm的結(jié)晶皿裝入20 mL蒸餾水，放在40L干燥器底部，將試樣置于結(jié)晶皿上方，整個裝置放置在(20±1) ℃條件下24 h，蒸餾水吸收從試件中釋放出的甲醛，之后通過測定結(jié)晶皿中水溶液的甲醛濃度來確定試件的甲醛釋放量。

2.2 氣體分析法

氣體分析法的原理是將尺寸為400 mm×50 mm、四周用不含甲醛鋁膠帶封邊的試件放在溫度、濕度、氣流和壓力均控制在給定值的密閉檢測室內(nèi)，從試件中釋放出的甲醛與檢測室內(nèi)的空氣混合，并被與測試室相連的吸收瓶中的蒸餾水充分吸收。采用分光光度計測定吸收液中的甲醛濃度(以mg/(m2·h))表示，如果2組平行試驗測定值偏差超過0.5 mg/(m2·h)，則取3組平行試件的平均值表示。

2.3 穿孔萃取法

稱取105～110 g試件加到1 000 mL圓底燒瓶中，同時加入700 mL甲苯共熱，從通過穿孔器的第一滴甲苯開始計時，整個萃取過程持續(xù)(120±5)min。目的是首先通過液-固萃取板材中的游離甲醛，然后將溶有甲醛的甲苯與水進(jìn)行液-液萃取，將甲醛轉(zhuǎn)溶于水中，再用分光光度法測定水溶液中的甲醛濃度，測定結(jié)果用100 g絕干板材中的甲醛含量表示(mg/100g)。由于板材含水率(H)對檢測結(jié)果影響很大，所以對其檢測結(jié)果必須進(jìn)行含水率修正，當(dāng)4%≤H≤9%時，修正系數(shù)F=-0.133H+1.86；當(dāng)Hlt;4%或Hgt;9%時，F(xiàn)=0.636+3.12e-0.346H。一張板的甲醛含量取2塊樣板甲醛含量的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1試驗結(jié)果

分別采用40L干燥器法、穿孔萃取法和氣體分析法對各組中密度纖維板的甲醛釋放量進(jìn)行測定，結(jié)果見表1。

表1 三種方法的甲醛釋放量測試結(jié)果

試件編號40L干燥器法/mg·L-1穿孔萃取法(修正后)/mg·(100g)-1氣體分析法/mg·(m2·h)-1108839817220712210783073234080406021907350592890886075361095707927509381113071209068321106101716062801119366125012105415190131846562661413846822615042189081

3.2 對應(yīng)關(guān)系分析

根據(jù)表1中三種不同檢測方法的測試結(jié)果，并分別以40L干燥器法、氣體分析法測得的甲醛釋放量為橫坐標(biāo)，以穿孔萃取法測得的甲醛釋放量為縱坐標(biāo)，繪制40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法之間對應(yīng)關(guān)系的趨勢圖如圖1、圖2所示，同時分別擬合出40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法之間的對應(yīng)回歸方程：y1=3.119 8x+0.591 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相關(guān)系數(shù)R2=0.914 6。

圖1 40L干燥器法與穿孔萃取法的對應(yīng)關(guān)系曲線

圖2 氣體分析法與穿孔萃取法的對應(yīng)關(guān)系曲線

為了解三種不同甲醛釋放量測試方法之間的相關(guān)特征，本文利用SPSS18.0對測試結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析。分析前首先對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗，結(jié)果為不顯著。因此放棄了Pearson相關(guān)系數(shù)計算方法，采用了Spearman相關(guān)系數(shù)計算方法。

在使用Spearman相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析前，首先通過查閱秩相關(guān)系數(shù)檢驗的臨界值表得到對應(yīng)樣本數(shù)下的Spearman秩相關(guān)系數(shù)臨界值，即概率水平P=0.01的臨界值r0.01，將計算所得秩相關(guān)系數(shù)r的絕對值與臨界值進(jìn)行比較，若︱r︱gt;r0.01，則在Plt;0.01水平上顯著相關(guān)。

3.2.1 40L干燥器法與穿孔萃取法的相關(guān)性分析

從圖1 的40L干燥器法和穿孔萃取法的對應(yīng)關(guān)系曲線可以看出，兩種方法所測得的結(jié)果均圍繞在兩種檢測方法的回歸模型方程附近，相關(guān)系數(shù)R2為0.905 5，說明所擬合的線性回歸模型相關(guān)度較好，兩種檢測方法之間具有相關(guān)關(guān)系。采用SPSS軟件對兩種檢測方法的結(jié)果進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.871，通過查表可得rs0.01為0.654lt;rs，可以在1%的顯著水平下認(rèn)為二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，又因為rsgt;0.8，兩者呈高度正相關(guān)，在顯著水平α=0.01時極顯著。

3.2.2 氣體分析法與穿孔萃取法的相關(guān)性分析

從圖2可以看出，兩種方法所測得的結(jié)果均圍繞在兩種檢測方法的回歸模型方程附近，相關(guān)系數(shù)R2為0.914 6，說明所擬合的線性回歸模型相關(guān)度較好，兩種檢測方法之間具有相關(guān)關(guān)系。采用SPSS軟件對兩種檢測方法的結(jié)果進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.946，通過查表得rs0.01為0.654lt;rs，可以在1%的顯著水平下認(rèn)為二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，又因為rsgt;0.8，兩者呈高度正相關(guān)，同樣在顯著水平α=0.01時極顯著。

4 結(jié)論

在本研究中，采用40L干燥器法、氣體分析法和穿孔萃取法測試了中密度纖維板的甲醛釋放量，統(tǒng)計分析結(jié)果表明，三種方法之間存在一元線性關(guān)系，擬合出的相關(guān)性回歸模型線性方程為：

y1=3.119 8x+0.591 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相關(guān)系數(shù)R2=0.914 6。采用Spearman相關(guān)性分析得到40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法的秩相關(guān)系數(shù)分別為0.871和0.946，均高于臨界值rs0.01的0.654，可以認(rèn)為在1%的顯著水平下二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性顯著。故用一種方法測定的甲醛釋放量值可以推算出另一種方法測定的甲醛釋放量值。對于生產(chǎn)企業(yè)而言，如果企業(yè)的原料、工藝、設(shè)備、人員等長時間保持相對穩(wěn)定，可根據(jù)自身條件建立適合自己產(chǎn)品的不同甲醛測試方法之間的相關(guān)方程，以降低檢測成本，規(guī)避市場風(fēng)險，提高市場競爭力。

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(責(zé)任編輯 王琦)

StudyontheCorrelationbetweenthe40LDesiccatorMethod，theGasAnalysisMethodandthePerforationExtractionMethodforMeasuringtheFormaldehydeEmissionofMDF

PENGYi-Qing

(National Center for Quality Supervision amp; Inspection of Furniture and Indoor Environment，Beijing 100076，China)

The 40L desiccator method，the gas analysis method and the perforation extraction method are used to measure the formaldehyde emission of MDF respectively and the results are compared and analyzed through SPSS statistical software，with a correlation regression model linear equation established，the correlation between the three methods researched，the results showing the presence of correlation between the three methods，in highly position correlation，extremely significant in the case of significant level α=0.01.

perforation extraction method；40L desiccator method；gas analysis method；correlation

TS612

A

2095-2953(2017)12-0046-04

2017-09-14

北京建筑材料檢驗研究院有限公司課題項目(KYMC003)

彭毅卿(1987-)，男(土家族)，湖南人，工程師，碩士，主要從事木材干燥及人造板方面的研究，E-mail：pengyi1010@163.com。