人造板甲醛釋放量檢測(cè)影響因素分析

茍旻 吳偉東

廣東省清遠(yuǎn)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所 廣東清遠(yuǎn) 511500

社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下顯著增強(qiáng)了人們的環(huán)保意識(shí)，提高了人們對(duì)居住環(huán)境的要求，在此背景下人們關(guān)注的話題中室內(nèi)裝飾裝修成為熱門的一個(gè)。近年來人造板的應(yīng)用越來越廣，但生產(chǎn)人造板時(shí)需要用到三聚氰胺甲醛樹脂等材料防蟲、防腐以及增加板材硬度，使用這些膠黏劑容易導(dǎo)致甲醛釋放，危害人體安全。因此，近年來我國根據(jù)這一問題提出了國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》（GB18580—2017），這一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)甲醛釋放技術(shù)的要求更高，且人造板行業(yè)產(chǎn)品環(huán)保安全指標(biāo)也相應(yīng)的提高。

1 人造板釋放甲醛的原因分析

人造板中甲醛釋放量和生產(chǎn)過程中使用的原料、膠黏劑、使用環(huán)境和生產(chǎn)工藝等均有著密切的聯(lián)系。

1.1 木材原料

本身木材在一定條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此釋放了甲醛。木材的樹種不同，其化學(xué)成分具有較大的差異，且人造板無論在紙漿、干燥還是熱壓過程中都有可能出現(xiàn)一定的變化，這對(duì)人造板產(chǎn)品釋放的甲醛量產(chǎn)生直接的影響。

1.2 膠黏劑種類

通常情況下，人造板中也會(huì)游離大量的甲醛，分析其中的原因，主要與使用粘膠劑生產(chǎn)有著密切的關(guān)聯(lián)，這是人造板釋放甲醛相當(dāng)重要的一種原因[1]。脲醛樹脂膠粘劑是一種價(jià)格不高、無色無味、水溶性較好、膠結(jié)強(qiáng)度高、固化速度快等，目前人造板生產(chǎn)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。大量研究表明人造板生產(chǎn)期間使用過量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人造板生產(chǎn)總量，但在生產(chǎn)人造板產(chǎn)品時(shí)使用脲醛樹脂膠粘劑生產(chǎn)釋放出的甲醛是其他膠黏劑中最多的一種。

1.3 生產(chǎn)工藝

從刨花板產(chǎn)品方面分析，甲醛釋放量受到泡化形態(tài)、樹皮含量、固化劑用量多少、施膠刨花的含水率等。有研究表明若刨花板含有大量的樹皮，那么甲醛的釋放量較低，且條件相同的情況下施膠含水率高釋放的甲醛量越大，且同一工藝條件下施膠量提高5成就會(huì)導(dǎo)致其甲醛釋放量增加2成。固化劑用量的增加提高了刨花板甲醛釋放量，堆放成品時(shí)冷卻后再堆放和直接堆放相比甲醛釋放量約降低44%。一般情況下，溫度提高幅度在5℃左右就會(huì)增加1倍的甲醛釋放量濃度，且相對(duì)濕度大約增加12%，空氣中甲醛釋放濃度增加幅度大約為5%-20%。

2 人造板甲醛釋放量檢測(cè)影響因素

以國家標(biāo)準(zhǔn)GB18580-2001可以了解到主要有三種方法可以檢測(cè)人造板甲醛釋放量。具體來說，很多方面都會(huì)對(duì)人造板甲醛釋放量測(cè)定結(jié)果因素產(chǎn)生直接影響，不僅包含產(chǎn)品、儀器設(shè)備和人為因素，而且包含樣品儲(chǔ)存、檢測(cè)時(shí)的溫度、和樣品結(jié)構(gòu)等等[2]?？偟膩碚f，人造板釋放甲醛的原因主要有幾種：

2.1 存放、制備和預(yù)處理樣品

存放樣品指的是從樣品制作成功開始到吸收段的時(shí)間，存放時(shí)間長短和甲醛釋放量成反比，因此很有必要制作樣品后平衡處理并進(jìn)行萃取和吸收。研判尺寸對(duì)甲醛釋放量的大小產(chǎn)生直接影響，主要原因在于面積大小一樣的條件下正方形邊長比長方形更小，而樣品釋放甲醛主要從周邊開始。預(yù)處理則指平衡樣品以及是否封邊、如何封邊等問題。甲醛釋放量一定程度上受到溫度和濕度等影響，因此很有必要在一定的條件下處理樣品，按照我國新方法標(biāo)準(zhǔn)，溫度在20±1℃最少需要平衡1d。給予樣品封邊處理后整體甲醛釋放量和未封邊處理的樣品相比更低，且通過試驗(yàn)可以確定封周邊、封兩長邊、封兩寬邊、不封邊、封表面的甲醛釋放量呈逐步遞減趨勢(shì)。

2.2 吸收穩(wěn)定、吸收容器容積和吸收皿直徑

人造板甲醛測(cè)定值受到吸收溫度等影響。根據(jù)試驗(yàn)可以了解到，按照國家相關(guān)規(guī)定對(duì)膠合板、裝飾單板貼面膠合板、細(xì)木板等進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果可知，溫度在22℃和25℃時(shí)測(cè)定結(jié)果是20℃的1-2倍左右；溫度在15℃和18℃時(shí)測(cè)定結(jié)果是20℃的69-91%左右；溫度在19℃和21℃時(shí)，測(cè)定值則在0.92-1.06倍左右，也就是按照國家規(guī)定的20±1℃范圍內(nèi)，測(cè)定值在20℃左右上下浮動(dòng)值為：-8%-6%[3]。人造板甲醛釋放量受到吸收容器容積影響，且一定程度上和甲醛釋放量成正相關(guān)，產(chǎn)品低表明甲醛釋放量低，測(cè)定結(jié)果存在較大的誤差。若值在1mg/L時(shí)，則可以利用9.9L和38.6L容器測(cè)定甲醛釋放量，其誤差在100%以上。測(cè)定人造板甲醛釋放量時(shí)受到吸收皿直徑，即水面吸收大小影響，且二者呈正相關(guān)的關(guān)系，即吸收皿直徑和甲醛釋放量測(cè)定值成正比，測(cè)定地板類產(chǎn)品時(shí)通常情況下吸收水面僅有20ml，必須準(zhǔn)確移取。

2.3 試驗(yàn)方法、樣品結(jié)構(gòu)及含水率

我國對(duì)檢測(cè)人造板甲醛釋放量試驗(yàn)方法進(jìn)行明確的規(guī)定，文中提到的試驗(yàn)方法指的是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用萃取法測(cè)定的板種，且通過萃取法萃取溶液分析法一共有兩類，一是光度法，二是滴定法。受到人文誤差或系統(tǒng)等因素影響，測(cè)定結(jié)果誤差較大，且同一條件下優(yōu)先考慮使用光度法檢測(cè)甲醛釋放量。甲醛釋放量影響因素中樣品含水率的影響主要表現(xiàn)為同一種生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的板材，測(cè)定條件相同，含水率不同，最終檢測(cè)出的甲醛釋放量同樣存在一定差異，比如試驗(yàn)表明膠合板含水率為8.5%時(shí)板材甲醛釋放量達(dá)最低[4]。我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定中刨花板和纖維板甲醛釋放量值含水率顯著低于修訂公式，并以標(biāo)準(zhǔn)含水率為依據(jù)修正測(cè)定值。樣品結(jié)構(gòu)較大程度上影響了中密度刨花板和纖維板甲醛釋放量的含水值。同一條件下的膠合板的層數(shù)和甲醛釋放量的多少成正比，主要原因在于層數(shù)和膠層成正比，且用膠量大，因此甲醛釋放量較大[5]。

3 人造板甲醛釋放量的檢測(cè)方法

3.1 1m3氣候箱法

1m3氣候箱法是一種主動(dòng)式甲醛釋放測(cè)定法。該方法由歐洲最先發(fā)明并使用。歐盟的現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)是EN717-1，在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上又發(fā)展成國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO12460-1:2008。我國是國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)重要成員，又將國際標(biāo)準(zhǔn)采用為國家標(biāo)準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)，GB/T17657-2013之4.60。目前采用此標(biāo)準(zhǔn)的除我國、歐盟外還有美國等國家。該方法主要模擬了實(shí)際環(huán)境條件的甲醛釋放，接近甲醛實(shí)際釋放，目前已經(jīng)是絕大多數(shù)國家當(dāng)做基準(zhǔn)檢測(cè)方法[6]。但該方法也有一定的缺點(diǎn)，即投入大、周期長，無法快速監(jiān)控質(zhì)量。試驗(yàn)時(shí)主要將一定表面積的人造板樣品投入相對(duì)濕度、穩(wěn)定和空氣置換率的氣候箱中，對(duì)箱內(nèi)混合氣體進(jìn)行定期抽取，之后讓通過兩極蒸餾水的方式吸收抽出氣體，讓空氣中的甲醛完全融入水中。以測(cè)定的空氣體積、甲醛含水量等確定計(jì)算出1cm3中甲醛含量。由于抽氣具有周期性的特點(diǎn)，這就意味著氣候箱中空氣中甲醛質(zhì)量濃度到穩(wěn)定狀態(tài)后才會(huì)停止。氣候箱法的應(yīng)用主要模擬的是板材應(yīng)用過程中受到相對(duì)濕度、穩(wěn)定和空氣置換等因素影響，和具體的使用情況比較接近，因此最終測(cè)定結(jié)果更貼近真實(shí)水平，使用價(jià)值較高，在國內(nèi)外均得到廣泛應(yīng)用[7]。開展試驗(yàn)時(shí)需要注意兩個(gè)方面的問題：一方面，必須將氣候箱放置在各方面通風(fēng)情況較好的環(huán)境，且保證周邊空間寬闊，至少足夠開展試驗(yàn)操作、維護(hù)以及試驗(yàn)所用儀器散熱等等。將檢測(cè)樣品放入前必須做好內(nèi)艙清潔工作，并對(duì)氣候箱中甲醛質(zhì)量濃度進(jìn)行檢測(cè)，確保其質(zhì)量濃度在0.006mg·m-3。垂直放置氣候箱中的樣品，并確保其和空氣流動(dòng)方向?yàn)槠叫袪顟B(tài)，控制樣品間距在200mm以上。另一方面，試驗(yàn)的過程中要對(duì)氣候箱中的空氣流量、溫度和相對(duì)濕度等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，保證其處于穩(wěn)定狀態(tài)，促進(jìn)整體檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的提高。在比色前必須對(duì)比色皿進(jìn)行提前校對(duì)，主要因?yàn)闅夂蛳浞ň哂休^高的精度，且有一定的限量值，因此微小透色比差異較大影響了檢測(cè)結(jié)果。

3.2 穿孔萃取法

穿孔法主要原理在于通過液-固萃取溶解人造板中的甲醛，之后通過穿孔器和水進(jìn)行液-液萃取，讓甲醛向蒸餾水中轉(zhuǎn)移，之后合理利用紫外線光度法對(duì)甲醛質(zhì)量濃度進(jìn)行測(cè)定[8]。該方法選擇性較好，且對(duì)溫度方面的條件要求不高，測(cè)試結(jié)果具有較強(qiáng)的重復(fù)性，且檢測(cè)周期不長，有利于重復(fù)利用和回收甲苯，且檢測(cè)成本不高。但是該方法同樣有很多不足，即板材在正常情況下甲醛釋放量較大，且不適用于板材外部有飾面的情況。與此同時(shí)，試驗(yàn)操作復(fù)雜性較高，且甲苯是主要的萃取液，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。試驗(yàn)的過程中要注意幾個(gè)方面的問題：一方面，試驗(yàn)前檢查所需的儀器設(shè)備，確保玻璃儀器和邊管處于干燥狀態(tài)，且有效避免人造板中的甲醛膠黏劑水解的增加導(dǎo)致增加穿孔值；對(duì)穿孔萃取儀進(jìn)行校準(zhǔn)，保證儀器情況和相關(guān)檢測(cè)要求相滿足；對(duì)接口密封情況進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)甲苯外泄的問題，這是因?yàn)榧妆酵饨绮粌H危害人體健康，而且對(duì)甲醛釋放量檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生直接影響；對(duì)空白值進(jìn)行測(cè)定，最大程度消除由設(shè)備和試劑導(dǎo)等引起的系統(tǒng)誤差。其次，開展試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作按照要求嚴(yán)格佩戴相關(guān)的防護(hù)用具，嚴(yán)格控制溫度，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，避免出現(xiàn)虹吸問題。完成萃取工作結(jié)束后合理利用蒸餾水沖洗穿孔萃取儀，確?？梢詫⑾到y(tǒng)內(nèi)的甲醛全部向容量瓶轉(zhuǎn)移，這也是提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的有效途徑[9]。完成試驗(yàn)后應(yīng)及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)，處理和保存甲苯等試劑。安排專人回收甲苯試劑，并放置在空瓶密封，將試劑名稱標(biāo)注好，并運(yùn)送至危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫中，切不可儲(chǔ)存于試驗(yàn)室。

4 結(jié)語

總而言之，受到人造板本身特性的影響，檢測(cè)的過程中各類因素都會(huì)對(duì)人造板甲醛釋放量因素產(chǎn)生直接影響。因此，為了提高檢測(cè)結(jié)果的再現(xiàn)性和重現(xiàn)性，必須加大研究力度，考慮檢驗(yàn)結(jié)果的分散性和甲醛釋放量，不斷總結(jié)試驗(yàn)在的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以此實(shí)現(xiàn)提高甲醛釋放量測(cè)定準(zhǔn)確性的目標(biāo)。