人造板材甲醛測試方法與釋放限量的國內外標準對比

王繼梅 冀志江 王曉燕 侯國艷 王 靜

（中國建筑材料科學研究總院 綠色建筑材料國家重點實驗室，北京 100024）

人造板材在制造加工過程中，采用脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛等樹脂作為膠黏劑，其中脲醛樹脂使用最多，在板材的生產過程、使用過程，樹脂會持續散發大量的化學污染物甲醛。且散發周期長達數十年，進而嚴重的降低建筑室內空氣質量，危害人體健康。建筑室內高居不下的甲醛污染，70%以上來自于人造板材。早在2004年，甲醛被國際癌癥研究機構（IARC）確定為1類致癌物。2010年世衛組織（WHO）提出室內空氣中甲醛含量的安全標準為0.1mg/m3，超量會傷害肺部功能，嚴重超量可導致鼻咽癌和白血病。因此，世界各國先后制定人造板材的甲醛測試方法與限量標準。

木制品是我國重要出口商品，2016年出口額超過300億美元，其中人造板材商品出口額達70億美元。近來，隨著國外大幅度提高人造板等進口木制品的甲醛釋放量標準，致使我國人造板及木質家具出口難度增大。如，2015年由于出口產品沒有達到美國甲醛釋放量的強制性標準要求，引發中國出口美國的“有毒地板”事件，嚴重影響國內相關行業的生產和銷售。

降低人造板材的甲醛釋放量，對改善人居環境化學污染具有重要意義。從而要求產品出口檢驗需嚴格符合產品輸入國和地區的產品甲醛散發標準與法規。我國是人造板材生產和使用大國，為了提高產品質量，增大產品的出口量，本文詳細介紹國外、國內甲醛測試方法與釋放限量要求標準，對比各標準方法的區別；為我國企業找到合適、對應出口的檢測方法，從而提高產品質量具有指導意義。

1 測試方法標準

人造板材被廣泛應用到建筑室內環境裝飾裝修中，其散發的甲醛含量超標時將嚴重危害人體健康。因此，歐美、日本、中國等都制定了相關測試方法標準和限量標準。常用測試方法主要有四類：干燥器法、穿孔法、氣候箱法和氣體分析法。

表1 干燥器法參數對比

表2 穿孔法參數對比

1.1 干燥器法

干燥器法是在一定溫度下，把已知表面積樣品放于干燥器，用蒸餾水吸收樣品散發的甲醛，通過分析蒸餾水中的甲醛濃度，得出樣品的甲醛濃度。美國ASTM D 5582、日本JIS A 1460、ISO 12460-4和GB/T 17657都是參照干燥器法制定的標準[1-5]，具體參數見表1。

從表1可以看出，四項標準的干燥器容積基本相同，JIS A 1460、ISO 12460-4和GB/T 17657三項標準，都是將尺寸為115mm×60mm、總表面積為1800cm2的樣品，放置于直徑為240mm、容積為11L的玻璃干燥器中。在20℃條件下，將300ml蒸餾水于干燥器中放置24h，吸收從樣品中散發的甲醛。三項標準對樣品沒有進行封邊處理，但在樣品平衡處理方面，都要求平衡至恒重再進行測試。

對比其它三項標準，ASTM D 5582標準在溫濕度、樣品尺寸、平衡處理和測試周期等參數要求不同。ASTM D 5582標準測試的是2h累積濃度，吸收水量僅為25ml，樣品尺寸為1422cm2，并且對樣品進行了蠟封邊處理，與其它三項標準要求都不同。

從四項標準的參數對比可知，干燥器法測試的是一段時間內的甲醛累積濃度，絕大多數要求24h累積濃度，與人造板材使用狀態不同。同時，不同標準的測試條件差異較大，會導致同為干燥器法，但不同標準得到的測試結果差異很大。因為，板材的含水率、溫濕度條件、板材數量、測試周期直接影響人造板材散發甲醛的性能。板材的側面和表面的散發性能完全不同，因此封邊處理與不封邊處理的樣品測試結果會不同。

干燥器法是日本評定F四星的重要方法和依據，因此出口日本的人造板企業應采用干燥器法進行產品自檢和自控。

1.2 穿孔法

穿孔法是將樣品與甲苯溶液一起加熱，通過液-固萃取使甲醛從板材中溶解出來，然后將溶有甲醛的甲苯通過穿孔器與水進行液-液萃取，把甲醛溶于水中，用乙酰丙酮法分析甲醛含量。穿孔法國內外標準主要有EN120、ISO 12460-5和GB/T 17657[6-7]，具體參數見表2。

從表2可以看出，三項標準要求樣品尺寸為25mm×25mm，放于溫度20℃、相對濕度45% —65%的條件下至質量恒定后。稱取110g試樣加入到1L燒瓶，通過加熱用甲苯萃取板材中的甲醛，萃取時間為120min。用乙酰丙酮分光光度法給出每100g樣品的甲醛含量。

三項標準的樣品尺寸和數量、測試周期參數要求相同。雖然標準對樣品都有平衡處理至恒重過程，但對平衡處理的溫度和相對濕度，三個標準要求不同。歐洲標準EN 120規定相對濕度僅為45%，而中國標準GB/T 17657 要求相對濕度為65%，相對濕度相差20%，甲醛是極易溶于水的極性分子，濕度對甲醛的散發濃度影響顯著。而且，養護濕度不同，樣品的含水率不同，會導致樣品數量差異，進一步導致不同標準的穿孔法測試結果差異。

從測試原理可知，穿孔法測試的是人造板材甲醛含量，包括使用過程中可散發甲醛和不可散發甲醛。

1.3 氣候箱法

氣候箱法多被定為人造板材甲醛散發量的仲裁方法，歐洲、美國、日本和中國EN717-1、ASTM E 1333、JIS A 1901、ISO 12460-3和GB/T 17657都將此方法列入標準[8-11]，具體參數見表3。氣候箱法是將一定量的樣品放入溫度、濕度、空氣置換率、空氣流速可控的氣候箱內，用蒸餾水定期采集箱內的氣體。開始時每天采集兩次，直到穩定狀態，采用乙酰丙酮分光光度法分析甲醛濃度。

從表3可以看出，五項標準的測試參數存在一定的差異性，尤其在氣候箱容積、樣品承載率、樣品平衡處理和測試周期等方面。ISO12460-1與GB/T 17657兩項標準的氣候箱、測試條件和樣品條件等參數完全一致。氣候箱容積1m3，承載率為1m2/m3時，樣品尺寸500mm×500mm、四周用無醛膠帶封邊。

而EN 717-1、ASTM E 1333和JIS A 1901三項標準參數要求不同。EN 717-1標準的氣候箱容積不固定，最小的僅為0.225m3，大型的12m3，測試前沒有對樣品進行平衡處理，導致樣品狀態影響測試結果偏差大，測試平衡周期長。ASTM E 1333標準方法的氣候箱容積為22m3，承載率根據用途和板材類型不同分為四個（0.13m2/m3、0.26m2/m3、0.43m2/m3和0.95m2/m3）。美國標準樣品沒有進行封邊處理，測試周期僅為16h-20h。JIS A 1901標準測試溫度為28℃，空氣置換率為0.5h-1，對樣品沒有進行平衡處理過程。

對比國內外五項標準，氣候箱法各國標準參數差異較大，但測試方法直接影響人造板材甲醛散發量，這樣使得各氣候箱標準的測試結果沒有可比性。此外，氣候箱法由于測試周期長、成本高的特點，其實際應用不具普遍性。

表3 氣候箱法參數對比

1.4 氣體分析法

氣體分析法是將一個已知表面積的樣品放在溫度、濕度、氣流和壓力均可控制的密閉測試箱內。樣品散發的甲醛與箱內的空氣混合，混合氣體由空氣泵抽出通過洗瓶，進而甲醛被瓶內的蒸餾水吸收。乙酰丙酮分光光度法測試甲醛濃度，用測試的濃度、采樣時間、樣品的暴露面積計算甲醛散發量（mg/m2.h）。標準的具體參數見表4[12-13]。

表4 氣體分析法參數對比

從表4可以看出，EN717-2、ISO 12460-3和GB/T 17657三項標準，在溫濕度、樣品尺寸、空氣流量、封邊處理和測試周期等參數上完全一致。僅在樣品的平衡處理方式不同，ISO 12460-3對樣品進行平衡至恒重的處理方式，其余兩項標準（EN717-2和GB/T 17657）沒有進行平衡處理過程。平衡處理利于測試結果的穩定性、重復性和可比性。因此，因為樣品的平衡處理方式不同，使得樣品的測試狀態不同，導致測試結果差異大。

氣體分析法是一種通過采用高溫、低濕的氣候箱，促使人造板材內的甲醛快速散發，從而縮短測試時間的測試方法。但由于測試條件與實際偏差較大，所以沒有被廣泛推廣使用。

2 甲醛釋放限量標準

人造板材作為室內甲醛污染的主要來源，因其在使用過程中，長期釋放大量的有機污染物甲醛，嚴重危害人體健康。為了改善建筑室內環境質量，各國針對人造板材的甲醛釋放限量都有明確標準指標要求。表5列出了國內外對甲醛釋放限量要求與標準[14-15]。

從表5中可以看出，歐洲、美國、日本和中國對人造板材甲醛釋放限量、依據標準方法不同。

歐洲標準將人造板材分為E1和E2兩個釋放等級，每個等級采用三種測試方法標準，其中氣候箱法E1級的限值為≤0.124mg/m3。

美國參照ASTM D5582標準測試方法，對膠合板、刨花板和密度板釋放限量分別制定限定指標，這個指標被稱為全球人造板材行業最為嚴苛的釋放標準。

表5 國內外甲醛釋放限量

日本將人造板材甲醛釋放分為四個等級，制定了F四星認證，日本建筑基準法實施令明確了各釋放等級的使用面積限制。

中國GB 18580-2017標準將測試方法與釋放限量要求統一，依據氣候箱法制定E1級指標，限量值同歐洲E1級指標。但是，中國標準（GB 17657）與歐洲標準（EN717-1）的測試條件和裝置不同，歐洲標準指標要求更為嚴格。

縱觀各標準，美國制定了世界上最為嚴格的人造板材甲醛釋放限量指標。因此，出口型企業應根據出口國別不同，依據出口國對人造板材的釋放限量要求和測試方法，嚴格自檢產品。

3 結 語

1）測試方法標準：針對干燥器法、穿孔法和氣候箱法三種方法，中國標準（GB 17657）與ISO 12460系列標準測試條件基本一致，中國標準與國際標準同步。針對仲裁法的氣候箱法，中國標準（GB 17657）與歐洲、日本、美國標準的測試裝置、測試條件、樣品處理方法差異較大，使得測試結果沒有可比性。

2）釋放限量標準：歐洲、美國、日本和中國分別采用氣候箱法、干燥器法和穿孔法制定了人造板材甲醛限量指標，各國限量值有一定差異。其中，中國的GB 18580標準采用了統一測試方法與限量要求，其甲醛釋放限量測試結果可比性高。

[1]ASTM D 5582-2014，Standard Test Method for Determining Formaldehyde Levels from Wood Products Using a Desiccator[s].

[2]JIS A 1460 -2015，Determination of the emission of formaldehyde from building boards-desiccator method[s].

[3]ISO12460-4-2016，Wood-based panels —Determination of formaldehyde release —Part 4: Desiccator method[s].

[4]GB/T 17657-2013, 人造板及飾面人造板理化性能試驗方法[s].

[5]池永黨，林玉珍.采用3種干燥器法測定中密度纖維板甲醛釋放量旳比較分析，林產工業[J]. 2015,42（4）：35-40.

[6]EN 120-1992.Wood-based panels-determination of formaldehyde content- extractionmethod called perforator method[S].

[7]ISO12460-5-2011, Wood-based panels-Determination of formaldehyde release-Part 5:Extraction method (called the perforator method) [s].

[8]EN 717-1-2004.Wood-based panels- determination of formaldehyde release-part 2: Formaldehyde emission by the chamber method[S].

[9]ASTM E 1333-2014. Standard Test Method for Determining Formaldehyde Concentrations in Air and Emission Rates from Wood Products Using a Large Chamber[S].

[10]ISO12460-1-2007，Wood-based panels-Determination of formaldehyde release — Part 1: Formaldehyde emission by the 1-cubic-metre chamber method

[11]EN 717-2-1995.Wood-based panels-determination of formaldehyde release-part 2:formaldehyde release by the gas analysis method[S].

[12]ISO12460-3-2015，Wood-based panels-Determination of formaldehyde release-Part 3:Gas analysis method[S].

[13]JIS A 1901:2015Determination of the emission of volatile organic compounds and aldehydes by building products-Small chamber method[S].

[14]GB 18580-2017.室內裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量[s].

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