對家具中甲醛釋放量的取樣及測定方法的探討

1、對家具中甲醛釋放量的取樣及測定方法的探討1.前言 家具是人們生活中不可缺少的大量使用的消費品，同時也是室內(nèi)建筑裝飾裝修中占有很大比例的產(chǎn)品，與人們?nèi)粘Ｉ钆c健康有著密切的聯(lián)系。近年來，隨著家具需求量的逐年遞增，家具的污染問題也愈加突出。據(jù)中國室內(nèi)裝飾協(xié)會室內(nèi)環(huán)境檢測中心提供的資料表明1，由家具造成的室內(nèi)空氣污染，已經(jīng)成為繼建筑污染、裝飾污染之后的第三大污染源。 家具產(chǎn)生的有害物質(zhì)包括游離甲醛及其它揮發(fā)性有機化合物，重金屬以及放射線等，其中以游離甲醛最為突出2。為了規(guī)范市場，保護消費者的合法權益，同時也是為我國加入WTO以后，提高我國家具企業(yè)在國內(nèi)外市場中的競爭力，打破綠色壁壘等非關稅性貿(mào)易壁壘

2、，促進技術進步，由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局制定的室內(nèi)建筑裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量標準（以下簡稱“標準”）已于2001-12-10正式發(fā)布，其中包括了人造板、家具等10項室內(nèi)建筑裝飾裝修材料的強制性國家標準，并且到2002年的7月1日，將強制執(zhí)行。為此，國家質(zhì)檢部門，各人造板、家具的生產(chǎn)和經(jīng)營部門都在積極行動，為其產(chǎn)品達標而奔忙。在此行動中，也遇到了各種各樣的問題，其中標準中的取樣問題和測試方法問題，疑問較多。為了推進標準的順利、快速、有效地實施，我們有必要對標準本身及其實施過程、效果進行調(diào)查、分析、研究和討論。下面，就標準中家具甲醛釋放量的取樣及測定方法進行一些探討，以引起行業(yè)對標準的關注和討

3、論。 2.標準中規(guī)定的取樣方法 GB 18584-2001室內(nèi)裝飾裝修材料木家具中有害物質(zhì)限量3中對用于有害物測定的試件制備作了如下的規(guī)定：試件應在滿足試驗規(guī)定的出廠合格產(chǎn)品上取樣。若產(chǎn)品中使用數(shù)種木質(zhì)材料則分別在每種材料的部件上取樣。試件應在距家具板件邊沿50mm內(nèi)制備。試件規(guī)格：長(1501)mm，寬(501)mm。試件數(shù)量總共10塊。制備試件時應考慮每種木質(zhì)材料與產(chǎn)品中使用面積的比例，確定每種材料部件上的數(shù)量。試件應在實驗室內(nèi)制備。試件制備后應在2h內(nèi)開始試驗，否則應重新制作試件。 3.對標準取樣方法的探討 取樣是一個關鍵的環(huán)節(jié)，取樣的標準正確與否直接影響到檢測的可信度與準確度。分析結果

4、的質(zhì)量與獲得的樣品代表性密切相關，獲得的分析結果只有在樣品與監(jiān)測項目的目標相符時才會有意義4。對于家具來說，具體取樣較為簡單，關鍵是取樣的標準和條件，只有取樣的標準合理、科學，有代表性，實際的取樣和測定才有意義，否則取樣時再精確，測定方法再先進，也不能真實地反映實際情況。 對標準中取樣的規(guī)定，本作者認為還有不完善的地方，在此提出來，供討論。 3.1木家具的界定 就家具甲醛釋放量指標，在取樣和測定前，本人認為首先應該對“木家具”有一個明確的界定，其次取樣應該與產(chǎn)品的分類聯(lián)系起來。盡管標準中已限定家具為木家具，它應包括實木與板式家具，但現(xiàn)在的木家具其內(nèi)涵與外延都有了根本的變化，不再是單一的實木或是

5、純粹的人造板構成，而是以木質(zhì)材料為主，各種材料并存的現(xiàn)狀。如沙發(fā)，是否屬于木家具，如屬于，它的甲醛污染就不僅來源于木質(zhì)材料，還有它的填充材料和包覆材料。因此，應明確木家具的概念，并對一些特殊類型的家具進行分門別類地規(guī)定，對甲醛釋放量的測定應限定條件和對象。其次，就人造板為基材的家具而言，雖然材料種類是有限的，但結構、尺寸、表面封閉方式、加工工藝以及其他處理方式的種類及組合方式是形形色色、千差萬別的，而且每一個因素的不同，都將影響家具產(chǎn)品甲醛的釋放量。因此，按影響甲醛釋放量這一原則對木家具進行合理分類，并針對性地規(guī)定取樣方法和計算方法，這樣做，也許在反映家具甲醛的釋放量方面更合理、更真實一點。為

6、此，還將尋找大量科學依據(jù)進行證實。當然這是在現(xiàn)行標準的測定方法的前提下的建議，倘若測定方法、計算方法都變了，也許就沒必要分類了。 3.2家具裝載度對家具甲醛釋放量的影響 所謂裝載度，是指所測樣品表面暴露在測試室空間內(nèi)的總面積與測試室空間容積之比。根據(jù)Andersen等人的研究（1975）5，測定室內(nèi)甲醛濃度與板子裝載度的關系呈現(xiàn)為曲線（見圖1）。從圖上可以看出，板子的裝載度對甲醛濃度影響之大是顯而易見的，同理，由人造板構成的家具的裝載度對其甲醛釋放量的影響應是相似的，甚至更勝于人造板。因為，如果按人造板的表面積來算，一件家具與另一件家具之間可以相差幾倍到幾十倍。如，一個小茶幾與整墻的書柜，當其

7、它測試條件相同時，顯而易見，他們的甲醛釋放量必然不在一個數(shù)量級上。因此，在測定家具甲醛釋放量時就必須考慮裝載度的影響。美國的居室與城市發(fā)展部(HUD)就采用了與室內(nèi)暴露面積相當?shù)某休d率來制定標準6。另外美國標準(ANSI)對各種人造板的甲醛釋放量的規(guī)定中也是在一定的承載率的基礎上建立的?，F(xiàn)行的ANSI甲醛釋放量見表1。而本標準的干燥器法測出的結果是反映不出裝載度對甲醛釋放量的影響的。它僅僅是對材料中甲醛釋放量的反映，而不是家具。這就給我們提出了一個嚴肅的問題：現(xiàn)行標準條件下的干燥器法是否適合于家具甲醛釋放量的測定？怎樣完善現(xiàn)行的干燥器法？有沒有更合理的測定和評價方法？ （m2/m3）裝載度圖1

8、在各種不同的氣候條件下甲醛濃度與板子裝載度的關系（Andersen等，1975）表1甲醛釋放量ANSI標準產(chǎn)品要求ppm承載率m2/m3MDF0.30.26刨花板（所有級別，除了地板）0.30.43地板等級刨花板及襯墊材料0.20.4硬木膠合板（所有級別，除了壁板）0.20.43壁板（硬木膠合板）0.20.95注：承載率就是指裝載度。這些問題使消費者和家具企業(yè)普遍感到疑惑和迷茫。這些疑問不解決，至于如何精確取樣和測定，對最終測出的甲醛釋放量的真實性、可信度和可比性而言，已顯得不重要了。 3.3家具表面封閉方式對家具甲醛釋放量的影響 家具的表面封閉方式對降低家具中甲醛釋放量的作用已被大量的研究所

9、肯定7，而且不同的封閉方式其效果也是不同的。Barghoorn（1979）就發(fā)表了測試室中各種不同表面封閉方法效果的對比材料5，表2清楚地顯示出各種不同表面封閉方式得到不同的效果。因此，在取樣時不應只按木質(zhì)材料的不同而分別取樣，而且還應考慮即使同一種基材，由于表面封閉形式不一樣，也應分別取樣，否則反映不出其表面封閉以后抑止甲醛釋放量的效果。 表2各種不同表面封閉方式處理方法對測試室內(nèi)空氣中甲醛含量的影響表面封閉方式室內(nèi)甲醛濃度ppm基板，不封邊（0值）12貼紙板，封邊0.81微薄木貼面板，封邊0.19三聚氰胺涂飾板，不封邊0.10三聚氰胺涂飾板，封邊0.02聚酯漆涂飾板，不封邊0.09聚酯漆涂

10、飾板，封邊0.02SH復面板，封邊0.080.033.4家具零部件上的孔眼和槽口對家具甲醛釋放量的影響 現(xiàn)代板式家具的接合方式主要以孔眼和槽口為主，核心板旁板上，結構孔和系統(tǒng)孔加起來，孔的數(shù)量常常有幾十到上百，孔深常常能達到板厚的中心部位（以孔深13mm為例）。從這些結構上造成的人造板內(nèi)部區(qū)域的出路或開口常有較大量的甲醛逸到外界，因為氨基樹脂膠合的人造板中間層通常比表層具有更高的甲醛散發(fā)能力5。因此，測定家具中的甲醛釋放量，如不考慮這些孔或槽的影響因素，將是不合理也是不科學的，也不能真實反映家具中實際的甲醛釋放水平。標準中的取樣方法和試樣的尺寸，使得在測試試件上幾乎不能反映這些孔和槽的分布，因

11、而測定結果就反映不出它們的影響。 3.5陳放及其陳放條件對家具甲醛釋放量的影響 在發(fā)布的標準人造木質(zhì)板材HJBZ37-19中，用氣候箱法測定的人造板，除了規(guī)定取樣的條件外，還規(guī)定了木質(zhì)板材樣品的預處理，即木質(zhì)板材不能直接進行測試，需要進行“空氣接觸處理”，否則測試結果易出現(xiàn)假陽性。處理方法是將樣品放在環(huán)境參數(shù)與氣候箱相近似的房間內(nèi)。存放時間因出廠時間的不同而不同。經(jīng)大量的研究，不論用那一種方法測定木質(zhì)材料中的游離甲醛，甲醛釋放量都是時間的函數(shù)，都與時間有著密切的明顯的聯(lián)系。如圖2，就反映了刨花板在不同換氣數(shù)條件下，甲醛釋放量隨時間變化的情況。 由于現(xiàn)代家具多為人造板家具，因此它的甲醛釋放量必然

12、與人造板一樣，與時間也有著密切的聯(lián)系；倘若不加以在陳放時間及條件上的限定，不僅影響了測試結果的真實性，而且使不同的測試結果之間不具有可比性。因此，建議對所測家具的材料及其成品的生產(chǎn)時間、陳放時間以及陳放條件進行規(guī)定，以保證測試條件的統(tǒng)一性和測試數(shù)據(jù)的可信性。 室內(nèi)裝載度（1m2/m3）圖2不同換氣數(shù)條件下，E2級刨花板甲醛釋放量隨時間的關系綜上所述，家具的種類、承載率、表面的封閉方式、家具的零部件的結構以及家具的陳放時間及陳放條件等，對家具中的甲醛釋放量都有較大的影響。因此，在測定木家具甲醛釋放量時，對取樣的條件進行限定是十分必要的，如什么樣的家具需要取樣，在什么時候、什么環(huán)境條件下取樣等，這

13、對合理公正地反映家具中的有害物釋放情況是非常重要的。 4. 標準中家具甲醛釋放量的測定方法 在了解家具甲醛釋放量測定方法之前，我們有必要先來了解人造板中甲醛釋放量的測定方法。因為最重要的原因就是構成標準中的木家具的主要原材料是人造板。了解了人造板甲醛釋放量的測定方法，在某種意義上，就了解了家具的。 4.1人造板甲醛釋放量的測定方法 隨著人造板使用的日益普及和甲醛污染問題的日益突出，人造板甲醛釋放量測試方法不斷發(fā)展，環(huán)境測試艙法、穿孔法、干燥器法、氣體分析法、縫隙抽吸法、風道法、雙缸法、微量擴散法等方法8應運而生。各種測試方法測量結果之間有一定的數(shù)量關系，但不可簡單地相互換算，這是因為板材種類繁

14、多、生產(chǎn)工藝不一，加之不少方法樣品代表性差，且測試往往受環(huán)境條件影響比較大。所以，不同方法之間不便于相互比較。 最新的國家標準GB 18580-2001規(guī)定的人造板甲醛釋放量測試方法為：穿孔法，干燥器法，環(huán)境測試艙法。穿孔法測試得到的是被測試件的甲醛含量，而不是甲醛釋放量。干燥器法和環(huán)境測試艙法所測得到的數(shù)據(jù)是游離甲醛釋放量。由于測試方法的不同，因此對人造板進行環(huán)境性能指標分級的方法也不同。一般有兩類分類方法，一種以人造木板含有游離甲醛的含量進行分類，一種以人造木板散發(fā)甲醛的量進行分類。兩種思路，兩類方法。 人造板游離甲醛釋放過程受多種因素影響：板材種類、木材原料、膠粘劑與用膠量、板材厚度、板

15、材含水率、板材的表面處理情況、環(huán)境溫度濕度等。因此，對不同種類的板材，考慮到經(jīng)濟性、方便性及其習慣，其測定游離甲醛釋放量或含量的方法，也有所不同。人造板及其制品中甲醛釋放量試驗方法及限量值9見表3。 表3 人造板及其制品中甲醛釋放量試驗方法及限量值 產(chǎn)品名稱 試驗方法 限量值 使用范圍 限量標志 中密度纖維板、高密度纖維板 、刨花板、定向刨花板 穿孔萃取法 9mg/100g 可直接用于室內(nèi) E1 30mg/100g 必須飾面處理后可允許用于室內(nèi) E2 膠合板、裝飾單板貼面 膠合板、細木工板 干燥器法(911L) 1.5mg/L 可直接用于室內(nèi) E1 5.0mg/L 必須飾面處理后可允許用于室內(nèi)

16、 E2 飾面人造板（包括浸漬紙層壓木質(zhì)地板、實木復合地板、竹地板、浸漬膠膜紙飾面人造板等） 氣候箱法 0.12mg/m3 可直接用于室內(nèi) E1 干燥器法(40L) 1.5mg/L 環(huán)境測試艙法測定的是游離甲醛釋放量，可以給出板材釋放甲醛的時間過程，并且其測定結果更能反映民用建筑室內(nèi)環(huán)境的實際情況，因此，其測量結果更接近于實際，也更有用，它代表著人造板甲醛釋放量測試的發(fā)展趨勢。目前美國采用環(huán)境測試艙法而不再采用穿孔法，并且建議用大環(huán)境測試艙(不小于5m3)進行測試。在我國，環(huán)境測試艙法在板材生產(chǎn)廠家應用有一定難度。 4.2家具中甲醛釋放量的測定方法 家具中的游離甲醛主要來自制作家具的人造板材料。

17、基于這點，GB 18584-2001室內(nèi)裝飾裝修材料木家具中有害物質(zhì)限量中規(guī)定的測試方法為 GB/T 176571999中4.12規(guī)定的24h干燥器法。 4.3測定方法中存在的問題 從表3可以看出，不同種類的人造板甲醛釋放量的測定方法也有所不同，這是比較合理的。然而，由不同種類的人造板混合構成的家具，其甲醛釋放量的測定方法只是一種。在這一點上，是否合理，還需研究。 此外，就干燥器法而言，盡管有許多優(yōu)點，如操作簡單易行， 測試時間短，成本低等，但它對測定家具的甲醛釋放量來說，也有許多弊病，現(xiàn)列舉如下： 真實性較差。由于小樣的釋放量并不等于大覆面人造板的甲醛釋放量，零部件的甲醛釋放量總和并不等于整

18、個家具的甲醛釋放量。因此測試結果與實際家具的甲醛釋放量相差較大。俄國在用TOCT27678-88即穿孔法來測定木質(zhì)人造板及其制品的生態(tài)指標問題上的最新研究表明，一套家具，不能作為討論包含有一整套其他材料的所有成套家具的生態(tài)基礎。所用聚合物和木質(zhì)材料的不同組合和方案將產(chǎn)生不同的有害物質(zhì)釋放的混合物，可見，必須測量整個所有制品的全部釋放物的指標。同時，還應考慮使用條件的影響-溫度、濕度和空氣交換速度等。因此，木質(zhì)人造板及其制品生態(tài)指標的測定方法應從根本上重新研究和修改10。因此，以小樣的甲醛釋放量來代替一套家具的甲醛釋放量，也是不合理的，同時到底反映了家具中多少實際的甲醛釋放量，還需進一步研究。

19、模擬性較差。不能真實地模擬家具實際使用時的條件，如溫度，濕度，承載率，換氣數(shù)等，因此，測試值代表性較差，也因此不能動態(tài)地反映家具甲醛釋放量隨影響它的主要因子變化而變化的規(guī)律。 連貫性和可比性較差。由于干燥器法與穿孔法、測試艙法之間的數(shù)學關系還沒有弄清，即使有研究的，且找出了一定的數(shù)量關系，但當試驗的條件、材料、技術等的改變，研究出來的數(shù)學關系也將隨之而變化。因此，幾個方法之間缺乏連貫性和可比性，在數(shù)量關系上無法比較，造成單位上的混亂和進行相關研究的困難。如同樣是家具上的一個人造板試件，當它來自于人造板材料時，它用于測定甲醛釋放量的方法是穿孔法，而作為家具試件時用的是干燥器法。到底通過家具的工藝

20、處理方法使板材中的游離甲醛釋放量發(fā)生了什么變化，由于測試方法的不同，很難直觀反映出來。又如干燥器法測定甲醛釋放量的單位是mg/L,與氣候箱法（mg/m3）和穿孔法（mg/100g板）測定的甲醛釋放量的單位很難換算，與室內(nèi)空氣質(zhì)量標準中的甲醛釋放量的單位（mg/m3或ppm）之間也不好類比。而材料、家具與室內(nèi)空氣質(zhì)量是一個系統(tǒng)中的不同環(huán)節(jié)，如果各個環(huán)節(jié)各成體系，缺乏可比性，對改進材料和最終的空氣質(zhì)量，都是不利的，并且給相關研究也帶來了一系列的困難。 經(jīng)濟性較差。必須破壞性取樣，無論對家具企業(yè)還是消費者來說，經(jīng)濟損失較大。 4.4對測定方法的探討 對測定方法，前面都是就方法論方法；是否可以換一種思

21、維方法，檢測家具的有害釋放物，不是直接從家具上取樣，而是間接地從它釋放的空氣中取樣，再進行測定其甲醛含量。這與干燥器法、環(huán)境測試箱法測定甲醛釋放量本質(zhì)是一樣的，都是最終測定釋放于空氣中的游離甲醛的量,只是干燥器法測的是從空氣中又溶到水中的甲醛釋放量。這樣既簡化了取樣，避免了較大的材料浪費，同時又非常具有代表性，較之局部取小樣，更能代表作為整體家具有害物的釋放情況。但是，這也存在對空氣如何取樣的問題，并且對取樣的可靠性必須進行論證。 其次，是否能考慮就按照標準中的取樣方法，但在家具生產(chǎn)前做出樣本，進行測定，從而判斷甲醛釋放量是否超標，而不是在成品以后再取樣。這樣可以預防在先，從而盡早發(fā)現(xiàn)問題，減

22、少不必要的經(jīng)濟損失，同時又能達到效果。 再者，最經(jīng)濟的、最方便的方法莫過于便攜式、直讀式的測定儀了。這種儀器正在被廣泛的應用于大氣以及室內(nèi)空氣中有害物釋放的測定上。如美國Interscan公司經(jīng)銷的便攜式甲醛分析儀，它能滿足現(xiàn)場多點、大批量監(jiān)測的需求，同時以直讀形式來測定室內(nèi)空氣中甲醛,操作簡便、快速,省時省力,攜帶方便。它的檢測原理是:由泵抽入的樣氣通過電化學傳感器、擴散和吸收進入傳感器的甲醛氣體分子,在適當?shù)碾姌O電位下發(fā)生氧化反應,所產(chǎn)生的擴散電極電流與空氣中甲醛濃度成正比。量程范圍010ppm,最小檢測量0.01ppm，精密度10%。這種儀器在衛(wèi)生系統(tǒng)正在被推廣，同時被建議作為國家標準中的測試儀器。類似這樣先進的便攜式儀器，我們是否可以考慮把它應用于人造板及其制品行業(yè)。 5.結論 通過以上對標準中的取樣問題和測試方法的討論，可以得出： 應明確標準中的木家具概念，對家具進行合理分類，使取樣更具代表性和針對性，從而保證最終測試結果的有效性和可信度。 在取樣前，應考慮家具的裝載度、材料的儲存期、家具的陳放時間、表面封閉形式（包括家具零部件的端部封邊形式）以及零部件上的各種孔對成品家具中的甲醛釋放量的影響；在取樣時，應反映出這些特征，才能真實地測試出家具實際的甲醛釋放量。 應進