氣候箱法測試人造板制品甲醛釋放量在應用中存在的問題及對策*

孫保金

(蘇州市相城檢測股份有限公司,江蘇 蘇州 215000)

引言

我國是全世界人造板生產量最大的國家之一, 人造板產業在我國目前家居裝飾裝修市場中占有及其重要的地位.人造板及其制品種類繁多，目前市場上應用較多的主要有膠合板、纖維板、刨花板等[1].2018年我國人造板總產量達到29 909萬m3，根據中國木業網每年的人造板行業基本概況總結，近10年的人造板不同板種產量統計數據見圖1，從圖中可以發現，我國人造板產量在近10年持續增長，近3年人造板生產總量相對平穩.酚醛樹脂及脲醛樹脂是制備人造板及其制品的重要原料，在板材加壓成型的工藝中，各類樹脂會產生游離甲醛，甲醛含量的高低直接影響居民的居住生活質量及安全，由此，開發游離甲醛釋放量更低的產品生產工藝技術，顯然是未來人造板生產企業創新的主要動力.

圖1 2009年至2018年人造板產量走勢圖

如何對人造板及其制品甲醛釋放量進行科學公正地檢測，成為當今人們訴諸的熱點話題.GB18580-2017《室內裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》是我國當前各地方對人造板及其制品進行甲醛釋放量檢測評定是否合格的依據，也是唯一的強制性國家標準.該標準實施已一年有余，相較于2001版本的舊標準，新標準取消傳統的干燥器法及穿孔萃取法，僅用于企業生產質量控制，同時取消E2級別限量標志，這意味著原先達到E2級別的人造板制品不能應用于室內裝飾裝修，直接提高了人造板行業的環保安全指標.

通過大量的文獻表明，人造板及其制品的甲醛釋放量受溫度影響最大，規律為隨著溫度的升高而增加[2～6]；同時濕度對其結果也有影響，總體趨勢為隨著濕度的升高先小幅下降再增加[3].本文側重分析溫度因素對人造板及其制品的甲醛釋放量的實際影響.我國國土幅員遼闊，由北至南跨越亞熱帶、熱帶及赤道帶，緯度覆蓋面廣，差距達50度.以夏季8月氣溫為例，東北地區的平均氣溫為16 ℃～27 ℃，而珠江三角洲地區的平均氣溫為26 ℃～33 ℃.GB18580-2017中氣候箱法的溫度設置條件為(23±0.5) ℃，超過我國絕大部分地區的夏季平均氣溫，未能全面反映出木制家具在實際工況溫度條件下的甲醛釋放狀況.這就導致了同一種類型的人造板及其制品，在不同地區應用時，甲醛釋放量的情況會有較大的差異.另外值得注意的是，隨著人們生活水平的提高，地采暖地板產業迅猛發展，實木地板、實木復合地板及浸漬紙層木質地板等板材在采暖應用的過程中，使用溫度會達到30 ℃～40 ℃[4].若僅按照GB18580-2017中氣候箱法進行甲醛釋放量測試，可能與實際情況不符，不具備參考意義.由此本文采用兩種方法在不同溫度條件下對人造板制品進行平行測試，通過具體數據分析甲醛釋放量受溫度影響的變化規律，探討完善氣候箱法在實際應用中存在的問題.

1 試驗方法

1.1 試驗材料及試樣處理

從建材市場隨機購買人造板及其制品，包括以下五類產品：膠合板、細木工板、刨花板、纖維板、實木復合地板，這些產品在目前的裝修市場中應用較廣泛，保證了試驗數據的代表性及覆蓋性.

對于采用氣候箱法進行甲醛釋放量測試的試樣，每類產品截取長度(500±5) mm，寬度(500±5) mm的試樣一組(兩塊試件)，帶榫舌的突出部位棄去，置于恒溫恒濕箱中平衡處理(15±2)天.平衡后的試件用不含甲醛的鋁膠帶封邊，留有75 mm的邊長不封.

對于采用傳統干燥器法進行甲醛釋放量測試的試樣，每類產品截取長度(150±1.0) mm，寬度(50±1.0) mm的試樣兩組(4塊試件)，所有試件均在相對濕度(65±5)%，溫度(20±2) ℃條件下平衡7天.

1.2 試驗設備

PEW1000型1m3氣候箱；7230G型分光光度計；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋；11L玻璃干燥器等.

1.3 試驗方法

進行氣候箱法甲醛釋放量測試的試件，按照GB/T 17657-2013中4.60.6.3～4.60.8中規定的方法進行取樣測試及數據分析；進行干燥器法甲醛釋放量測試的試件，每種產品試件共4組，其中兩組試件試驗溫度區間為(5～20)℃，以每5 ℃的溫度間隔對試件進行測試；另兩組試件試驗溫度區間為(25～45)℃，同樣以每5 ℃的溫度間隔對試件進行測試，數據處理按照GB/T 17657-2013中4.59.7.1中規定的方法進行處理.

2 數據分析及討論

2.1 氣候箱法甲醛釋放量測試結果

按照以上試驗方法得出測試結果，標準曲線數據及曲線圖見表1及圖2.

表1 標準曲線數據

圖2 標準曲線

以細木工板為例，甲醛釋放量的相關測試結果見表2：

表2 氣候箱法測試細木工板甲醛釋放量試驗數據

吸收液中甲醛含量按G=f×(As-Ab)×Vsol進行計算，式中：f—標準曲線斜率，單位為毫克每毫升(mg/mL)，f取2.741×10-3mg/mL；Vsol—吸收液體積，單位為毫升(mL)，Vsol值取50 mL.甲醛釋放量按c=G/Vair進行計算，式中Vair—抽取的空氣體積，單位為立方米(m3)，Vair取0.12 m3.

五類人造板制品的甲醛釋放量測試結果見表3：

表3 氣候箱法測試甲醛釋放量結果

由表3可以看出，采用氣候箱法進行測試的人造板制品，甲醛釋放量數值均未超過GB18580-2017《室內裝飾裝修材料 人造板及其制品中甲醛釋限量》中規定的限量值，均為合格產品.

2.2 干燥器法甲醛釋放量測試結果

干燥器法測試甲醛釋放量按:

c=f×(As-Ab)×1800/A

進行計算, 式中：f—標準曲線斜率，單位為毫克每毫升(mg/mL)；As—甲醛溶液吸光度；Ab—空白溶液吸光度；A—試件表面積，單位為平方厘米(cm2).

圖3 干燥器法甲醛釋放量-溫度曲線

由圖3可以看出，采用干燥器法對五組人造板制品進行測試時，甲醛釋放量隨著溫度的升高而增加，呈非線性正相關.在低溫區間(5～20 ℃)，甲醛釋放量隨溫度升高而緩慢增加，在高溫區間(30～45 ℃)，甲醛釋放量隨溫度升高而急劇增加.GB/T17657-2013中干燥器法的試驗溫度為(20±0.5) ℃，按此溫控條件，五組人造板制品的甲醛釋放量均達到E1限量級別.但當溫度超過25 ℃時，已有四組人造板制品的甲醛釋放量數值高于1.5 mg/L，(舊標準GB18580-2008中干燥器法E1限量值)，不可直接用于室內裝飾裝修用途.本文中試驗方法僅對溫度進行調節，若考慮到相對濕度、風速、空氣置換率以及室內家具承載率等實際因素，甲醛釋放量可能還會增加.

3 結論

基于上述試驗結果，結合我國大部分地區的實際氣溫狀況，目前的氣候箱法在實際應用中存在一定程度的缺陷.為解決這一問題，盡量真實地還原人造板及其制品在實際家居應用中的情況，可以直接對氣候箱進行多點溫控進行檢測，但是氣候箱法測試周期長達15～43天，時間成本過高，檢測工作受到較大的壓力.所以我們可以按照標準采用氣候箱法進行測試，再根據當地氣溫條件，配合多點控溫條件下的干燥器法進行測試.同時本文建議盡快修訂完善檢測標準，使標準更具有市場應用意義.