对家具中甲醛释放量的取样及测定方法的探讨

对家具中甲醛释放量的取样及测定方法的探讨1.前言家具是人们生活中不可缺少的大量使用的消费品，同时也是室内建筑装饰装修中占有很大比例的产品，与人们日常生活与健康有着密切的联系。近年来，随着家具需求量的逐年递增，家具的污染问题也愈加突出。据中国室内装饰协会室内环境检测中心提供的资料表明[1]，由家具造成的室内空气污染，已经成为继建筑污染、装饰污染之后的第三大污染源。家具产生的有害物质包括游离甲醛及其它挥发性有机化合物，重金属以及放射线等，其中以游离甲醛最为突出[2]。为了规范市场，保护消费者的合法权益，同时也是为我国加入WTO以后，提高我国家具企业在国内外市场中的竞争力，打破绿色壁垒等非关税性贸易壁垒，促进技术进步，由国家质量监督检验检疫总局制定的《室内建筑装饰装修材料有害物质限量标准》（以下简称“标准”）已于2001-12-10正式发布，其中包括了人造板、家具等10项室内建筑装饰装修材料的强制性国家标准，并且到2002年的7月1日，将强制执行。为此，国家质检部门，各人造板、家具的生产和经营部门都在积极行动，为其产品达标而奔忙。在此行动中，也遇到了各种各样的问题，其中标准中的取样问题和测试方法问题，疑问较多。为了推进标准的顺利、快速、有效地实施，我们有必要对标准本身及其实施过程、效果进行调查、分析、研究和讨论。下面，就标准中家具甲醛释放量的取样及测定方法进行一些探讨，以引起行业对标准的关注和讨论。2.标准中规定的取样方法GB18584-2001《室内装饰装修材料－木家具中有害物质限量》[3]中对用于有害物测定的试件制备作了如下的规定：试件应在满足试验规定的出厂合格产品上取样。若产品中使用数种木质材料则分别在每种材料的部件上取样。试件应在距家具板件边沿50mm内制备。试件规格：长(150±1)mm，宽(50±1)mm。试件数量总共10块。制备试件时应考虑每种木质材料与产品中使用面积的比例，确定每种材料部件上的数量。试件应在实验室内制备。试件制备后应在2h内开始试验，否则应重新制作试件。3.对标准取样方法的探讨取样是一个关键的环节，取样的标准正确与否直接影响到检测的可信度与准确度。分析结果的质量与获得的样品代表性密切相关，获得的分析结果只有在样品与监测项目的目标相符时才会有意义[4]。对于家具来说，具体取样较为简单，关键是取样的标准和条件，只有取样的标准合理、科学，有代表性，实际的取样和测定才有意义，否则取样时再精确，测定方法再先进，也不能真实地反映实际情况。对标准中取样的规定，本作者认为还有不完善的地方，在此提出来，供讨论。3.1木家具的界定就家具甲醛释放量指标，在取样和测定前，本人认为首先应该对“木家具”有一个明确的界定，其次取样应该与产品的分类联系起来。尽管标准中已限定家具为木家具，它应包括实木与板式家具，但现在的木家具其内涵与外延都有了根本的变化，不再是单一的实木或是纯粹的人造板构成，而是以木质材料为主，各种材料并存的现状。如沙发，是否属于木家具，如属于，它的甲醛污染就不仅来源于木质材料，还有它的填充材料和包覆材料。因此，应明确木家具的概念，并对一些特殊类型的家具进行分门别类地规定，对甲醛释放量的测定应限定条件和对象。其次，就人造板为基材的家具而言，虽然材料种类是有限的，但结构、尺寸、表面封闭方式、加工工艺以及其他处理方式的种类及组合方式是形形色色、千差万别的，而且每一个因素的不同，都将影响家具产品甲醛的释放量。因此，按影响甲醛释放量这一原则对木家具进行合理分类，并针对性地规定取样方法和计算方法，这样做，也许在反映家具甲醛的释放量方面更合理、更真实一点。为此，还将寻找大量科学依据进行证实。当然这是在现行标准的测定方法的前提下的建议，倘若测定方法、计算方法都变了，也许就没必要分类了。3.2家具装载度对家具甲醛释放量的影响所谓装载度，是指所测样品表面暴露在测试室空间内的总面积与测试室空间容积之比。根据Andersen等人的研究（1975）[5]，测定室内甲醛浓度与板子装载度的关系呈现为曲线（见图1）。从图上可以看出，板子的装载度对甲醛浓度影响之大是显而易见的，同理，由人造板构成的家具的装载度对其甲醛释放量的影响应是相似的，甚至更胜于人造板。因为，如果按人造板的表面积来算，一件家具与另一件家具之间可以相差几倍到几十倍。如，一个小茶几与整墙的书柜，当其它测试条件相同时，显而易见，他们的甲醛释放量必然不在一个数量级上。因此，在测定家具甲醛释放量时就必须考虑装载度的影响。美国的居室与城市发展部(HUD)就采用了与室内暴露面积相当的承载率来制定标准[6]。另外美国标准(ANSI)对各种人造板的甲醛释放量的规定中也是在一定的承载率的基础上建立的。现行的ANSI甲醛释放量见表1。而本标准的干燥器法测出的结果是反映不出装载度对甲醛释放量的影响的。它仅仅是对材料中甲醛释放量的反映，而不是家具。这就给我们提出了一个严肃的问题：现行标准条件下的干燥器法是否适合于家具甲醛释放量的测定？怎样完善现行的干燥器法？有没有更合理的测定和评价方法？α（m2/m3）装载度图1在各种不同的气候条件下甲醛浓度与板子装载度的关系（Andersen等，1975）表1甲醛释放量ANSI标准产品要求ppm承载率m2/m3MDF0.30.26刨花板（所有级别，除了地板）0.30.43地板等级刨花板及衬垫材料0.20.4硬木胶合板（所有级别，除了壁板）0.20.43壁板（硬木胶合板）0.20.95注：承载率就是指装载度。这些问题使消费者和家具企业普遍感到疑惑和迷茫。这些疑问不解决，至于如何精确取样和测定，对最终测出的甲醛释放量的真实性、可信度和可比性而言，已显得不重要了。3.3家具表面封闭方式对家具甲醛释放量的影响家具的表面封闭方式对降低家具中甲醛释放量的作用已被大量的研究所肯定[7]，而且不同的封闭方式其效果也是不同的。Barghoorn（1979）就发表了测试室中各种不同表面封闭方法效果的对比材料[5]，表2清楚地显示出各种不同表面封闭方式得到不同的效果。因此，在取样时不应只按木质材料的不同而分别取样，而且还应考虑即使同一种基材，由于表面封闭形式不一样，也应分别取样，否则反映不出其表面封闭以后抑止甲醛释放量的效果。表2各种不同表面封闭方式处理方法对测试室内空气中甲醛含量的影响表面封闭方式室内甲醛浓度ppm基板，不封边（0值）12贴纸板，封边0.81微薄木贴面板，封边0.19三聚氰胺涂饰板，不封边0.10三聚氰胺涂饰板，封边0.02聚酯漆涂饰板，不封边0.09聚酯漆涂饰板，封边0.02SH复面板，封边0.080.033.4家具零部件上的孔眼和槽口对家具甲醛释放量的影响现代板式家具的接合方式主要以孔眼和槽口为主，核心板－旁板上，结构孔和系统孔加起来，孔的数量常常有几十到上百，孔深常常能达到板厚的中心部位（以孔深13mm为例）。从这些结构上造成的人造板内部区域的出路或开口常有较大量的甲醛逸到外界，因为氨基树脂胶合的人造板中间层通常比表层具有更高的甲醛散发能力[5]。因此，测定家具中的甲醛释放量，如不考虑这些孔或槽的影响因素，将是不合理也是不科学的，也不能真实反映家具中实际的甲醛释放水平。标准中的取样方法和试样的尺寸，使得在测试试件上几乎不能反映这些孔和槽的分布，因而测定结果就反映不出它们的影响。3.5陈放及其陈放条件对家具甲醛释放量的影响在发布的标准《人造木质板材》HJBZ37-19中，用气候箱法测定的人造板，除了规定取样的条件外，还规定了木质板材样品的预处理，即木质板材不能直接进行测试，需要进行“空气接触处理”，否则测试结果易出现假阳性。处理方法是将样品放在环境参数与气候箱相近似的房间内。存放时间因出厂时间的不同而不同。经大量的研究，不论用那一种方法测定木质材料中的游离甲醛，甲醛释放量都是时间的函数，都与时间有着密切的明显的联系。如图2，就反映了刨花板在不同换气数条件下，甲醛释放量随时间变化的情况。由于现代家具多为人造板家具，因此它的甲醛释放量必然与人造板一样，与时间也有着密切的联系；倘若不加以在陈放时间及条件上的限定，不仅影响了测试结果的真实性，而且使不同的测试结果之间不具有可比性。因此，建议对所测家具的材料及其成品的生产时间、陈放时间以及陈放条件进行规定，以保证测试条件的统一性和测试数据的可信性。室内装载度（1m2/m3）图2不同换气数条件下，E2级刨花板甲醛释放量随时间的关系综上所述，家具的种类、承载率、表面的封闭方式、家具的零部件的结构以及家具的陈放时间及陈放条件等，对家具中的甲醛释放量都有较大的影响。因此，在测定木家具甲醛释放量时，对取样的条件进行限定是十分必要的，如什么样的家具需要取样，在什么时候、什么环境条件下取样等，这对合理公正地反映家具中的有害物释放情况是非常重要的。4.标准中家具甲醛释放量的测定方法在了解家具甲醛释放量测定方法之前，我们有必要先来了解人造板中甲醛释放量的测定方法。因为最重要的原因就是构成标准中的木家具的主要原材料是人造板。了解了人造板甲醛释放量的测定方法，在某种意义上，就了解了家具的。4.1人造板甲醛释放量的测定方法随着人造板使用的日益普及和甲醛污染问题的日益突出，人造板甲醛释放量测试方法不断发展，环境测试舱法、穿孔法、干燥器法、气体分析法、缝隙抽吸法、风道法、双缸法、微量扩散法等方法[8]应运而生。各种测试方法测量结果之间有一定的数量关系，但不可简单地相互换算，这是因为板材种类繁多、生产工艺不一，加之不少方法样品代表性差，且测试往往受环境条件影响比较大。所以，不同方法之间不便于相互比较。最新的国家标准GB18580-2001规定的人造板甲醛释放量测试方法为：穿孔法，干燥器法，环境测试舱法。穿孔法测试得到的是被测试件的甲醛含量，而不是甲醛释放量。干燥器法和环境测试舱法所测得到的数据是游离甲醛释放量。由于测试方法的不同，因此对人造板进行环境性能指标分级的方法也不同。一般有两类分类方法，一种以人造木板含有游离甲醛的含量进行分类，一种以人造木板散发甲醛的量进行分类。两种思路，两类方法。人造板游离甲醛释放过程受多种因素影响：板材种类、木材原料、胶粘剂与用胶量、板材厚度、板材含水率、板材的表面处理情况、环境温度湿度等。因此，对不同种类的板材，考虑到经济性、方便性及其习惯，其测定游离甲醛释放量或含量的方法，也有所不同。人造板及其制品中甲醛释放量试验方法及限量值[9]见表3。表3人造板及其制品中甲醛释放量试验方法及限量值产品名称试验方法限量值使用范围限量标志中密度纤维板、高密度纤维板、刨花板、定向刨花板穿孔萃取法≤9mg/100g可直接用于室内E1≤30mg/100g必须饰面处理后可允许用于室内E2胶合板、装饰单板贴面胶合板、细木工板干燥器法(9～11L)≤1.5mg/L可直接用于室内E1≤5.0mg/L必须饰面处理后可允许用于室内E2饰面人造板（包括浸渍纸层压木质地板、实木复合地板、竹地板、浸渍胶膜纸饰面人造板等）气候箱法≤0.12mg/m3可直接用于室内E1干燥器法(40L)≤1.5mg/L环境测试舱法测定的是游离甲醛释放量，可以给出板材释放甲醛的时间过程，并且其测定结果更能反映民用建筑室内环境的实际情况，因此，其测量结果更接近于实际，也更有用，它代表着人造板甲醛释放量测试的发展趋势。目前美国采用环境测试舱法而不再采用穿孔法，并且建议用大环境测试舱(不小于5m3)进行测试。在我国，环境测试舱法在板材生产厂家应用有一定难度。4.2家具中甲醛释放量的测定方法家具中的游离甲醛主要来自制作家具的人造板材料。基于这点，GB18584-2001《室内装饰装修材料－木家具中有害物质限量》中规定的测试方法为GB/T17657－1999中4.12规定的24h干燥器法。4.3测定方法中存在的问题从表3可以看出，不同种类的人造板甲醛释放量的测定方法也有所不同，这是比较合理的。然而，由不同种类的人造板混合构成的家具，其甲醛释放量的测定方法只是一种。在这一点上，是否合理，还需研究。此外，就干燥器法而言，尽管有许多优点，如操作简单易行，测试时间短，成本低等，但它对测