40L干燥器法与气体分析法及穿孔萃取法测定中密度纤维板甲醛释放量的相关性研究

(国家家具及室内环境质检中心，北京 100076)

标准与检测

40L干燥器法与气体分析法及穿孔萃取法测定中密度纤维板甲醛释放量的相关性研究

彭毅卿

(国家家具及室内环境质检中心，北京 100076)

分别采用40L干燥器法、气体分析法及穿孔萃取法测定了中密度纤维板的甲醛释放量，并通过SPSS统计分析软件对检测结果进行了比较与分析，建立了相关的回归模型线性方程，研究了三种方法之间的相关性。结果表明，三种检测方法之间存在相关关系且为高度正相关，在显著水平α=0.01时极显著。

穿孔萃取法；40L干燥器法；气体分析法；相关性

中密度纤维板是以木质纤维或其他植物纤维为原料，经削片、纤维分离、施胶、干燥、铺装、热压等工序制成的一种人造板材，该板材以内部结构均匀、尺寸稳定、力学性能好、加工性能优异等特点，被广泛应用于建筑、室内装饰、家具、地板等行业。我国80%左右的中密度纤维板用于家具制造，是家具行业需求量很大的原材料之一[1]。然而，以中密度纤维板为原材料制成的家具，在使用过程中会不断地释放甲醛，造成室内空气污染，已成为继建筑污染、装饰污染之后的第三大污染源，国家也制定了相关标准对其进行严格控制。

随着GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放量》[2]的实施，我国早已将甲醛释放量定为衡量人造板产品质量等级的一项重要指标。不仅如此，于2009年出台的中密度纤维板新标准GB/T 11718-2009更是细化了中密度纤维板的甲醛检测方法，即可以选择三种方法(气候箱法、气体分析法、穿孔萃取法)中的任意一种来检测中密度纤维板的甲醛释放量，但这些方法在表达单位上各有不同，因此，没有直接的可比性。此外，在实际的检测过程中，通常根据人造板的种类采用不同的甲醛测试方法，依据GB 18580-2001中的规定，素板的检测方法为穿孔萃取法，其结果为甲醛含量而非释放量，若素板经过饰面处理制成饰面人造板，则其检测方法应改为干燥器法，此时测得的值才是甲醛释放量。

吴萍等[3]的研究表明，素板经过饰面处理后，其甲醛释放量较未饰面的基材有较大幅度的下降，若以素板的甲醛总量对人造板进行质量评价或控制则可能引起严重的误判，因此有必要对各种甲醛检测方法之间的相关性进行研究。

目前关于不同甲醛测试方法之间的相关性已有不少学者做过研究[4-10]，他们的研究在一定程度上也反映了各种甲醛测试方法之间的相关性，为人造板的甲醛检测和质量控制提供了依据。随着新国标[11]的发布与实施，有关甲醛的测试方法在实践中得到了不断的发展与完善(如穿孔萃取法中就加入了含水率修正系数)，为了能更好地指导人造板的甲醛检测及质量控制，对这些修订后方法之间的相关性进行研究很有必要。鉴于此，笔者分别采用GB/T 17657-2013中的穿孔萃取法、气体分析法和GB 18580中的40L干燥器法对中密度纤维板的甲醛释放量进行了测定，研究不同方法测得的甲醛释放量之间的相关性，并建立了三种测试方法结果之间的数学方程，以期为人造板企业的质量控制提供一定的参考。

1 试验材料与设备

1.1试验材料

本试验以18 mm厚中密度纤维板为试验材料。为便于运输，由厂家将幅面尺寸为1 220 mm×2 440 mm的中密度纤维板锯切成600 mm×600 mm的样板，试件锯制好后用不吸附不释放甲醛的塑料薄膜包装好运至实验室，然后根据GB 18580中的40L干燥器法、穿孔萃取法和气体分析法的标准要求，从中随机抽取2块分别制取各个试验方法中所规定大小及数量的试件。其中用于40L干燥器法的试件尺寸为150 mm×150 mm，用于穿孔萃取法的试件为20 mm×20 mm(样块约300 g)，用于气体分析法的试件尺寸为400 mm×50 mm。每次锯取试件的切割边缘与样板端部相距至少50 mm。

1.2 主要化学试剂

甲苯(分析纯)、乙酰丙酮(优级纯)、乙酸铵(优级纯)、甲醛标准溶液(浓度10.5 mg/mL)。

1.3 主要设备及仪器

(1)主要设备：722N紫外可见分光光度计，DR-HW-2型电热恒温水温箱，2RX-1500DC智能甲醛测试培养柜，ML503电子天平，JB202-1型电热恒温干燥箱，气体分析法甲醛测试仪，调温电热套。

(2)主要仪器：40L干燥器，金属支架，穿孔萃取仪，单标线移液管(1、5、10、20、50 mL)，带刻度移液管(1、5、10 mL)，容量瓶(100、200、250、1 000、2 000 mL)，1 000 mL棕色容量瓶，50 mL带塞三角烧瓶，结晶皿(φ57 mm)。

2 测试方法

2.140L干燥器法

将试件四周用不含甲醛的铝胶带封边，露出的被测表面积为450 cm2，密封在乙烯树脂袋中并放置在温度(20±1) ℃的恒温箱中至少24 h。之后取直径57 mm的结晶皿装入20 mL蒸馏水，放在40L干燥器底部，将试样置于结晶皿上方，整个装置放置在(20±1) ℃条件下24 h，蒸馏水吸收从试件中释放出的甲醛，之后通过测定结晶皿中水溶液的甲醛浓度来确定试件的甲醛释放量。

2.2 气体分析法

气体分析法的原理是将尺寸为400 mm×50 mm、四周用不含甲醛铝胶带封边的试件放在温度、湿度、气流和压力均控制在给定值的密闭检测室内，从试件中释放出的甲醛与检测室内的空气混合，并被与测试室相连的吸收瓶中的蒸馏水充分吸收。采用分光光度计测定吸收液中的甲醛浓度(以mg/(m2·h))表示，如果2组平行试验测定值偏差超过0.5 mg/(m2·h)，则取3组平行试件的平均值表示。

2.3 穿孔萃取法

称取105～110 g试件加到1 000 mL圆底烧瓶中，同时加入700 mL甲苯共热，从通过穿孔器的第一滴甲苯开始计时，整个萃取过程持续(120±5)min。目的是首先通过液-固萃取板材中的游离甲醛，然后将溶有甲醛的甲苯与水进行液-液萃取，将甲醛转溶于水中，再用分光光度法测定水溶液中的甲醛浓度，测定结果用100 g绝干板材中的甲醛含量表示(mg/100g)。由于板材含水率(H)对检测结果影响很大，所以对其检测结果必须进行含水率修正，当4%≤H≤9%时，修正系数F=-0.133H+1.86；当Hlt;4%或Hgt;9%时，F=0.636+3.12e-0.346H。一张板的甲醛含量取2块样板甲醛含量的算术平均值作为最终结果。

3 试验结果与分析

3.1试验结果

分别采用40L干燥器法、穿孔萃取法和气体分析法对各组中密度纤维板的甲醛释放量进行测定，结果见表1。

表1 三种方法的甲醛释放量测试结果

试件编号40L干燥器法/mg·L-1穿孔萃取法(修正后)/mg·(100g)-1气体分析法/mg·(m2·h)-1108839817220712210783073234080406021907350592890886075361095707927509381113071209068321106101716062801119366125012105415190131846562661413846822615042189081

3.2 对应关系分析

根据表1中三种不同检测方法的测试结果，并分别以40L干燥器法、气体分析法测得的甲醛释放量为横坐标，以穿孔萃取法测得的甲醛释放量为纵坐标，绘制40L干燥器法与穿孔萃取法、气体分析法与穿孔萃取法之间对应关系的趋势图如图1、图2所示，同时分别拟合出40L干燥器法与穿孔萃取法、气体分析法与穿孔萃取法之间的对应回归方程：y1=3.119 8x+0.591 9，相关系数R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相关系数R2=0.914 6。

图1 40L干燥器法与穿孔萃取法的对应关系曲线

图2 气体分析法与穿孔萃取法的对应关系曲线

为了解三种不同甲醛释放量测试方法之间的相关特征，本文利用SPSS18.0对测试结果进行了相关性分析。分析前首先对试验数据进行正态分布检验，结果为不显著。因此放弃了Pearson相关系数计算方法，采用了Spearman相关系数计算方法。

在使用Spearman相关系数进行分析前，首先通过查阅秩相关系数检验的临界值表得到对应样本数下的Spearman秩相关系数临界值，即概率水平P=0.01的临界值r0.01，将计算所得秩相关系数r的绝对值与临界值进行比较，若︱r︱gt;r0.01，则在Plt;0.01水平上显著相关。

3.2.1 40L干燥器法与穿孔萃取法的相关性分析

从图1 的40L干燥器法和穿孔萃取法的对应关系曲线可以看出，两种方法所测得的结果均围绕在两种检测方法的回归模型方程附近，相关系数R2为0.905 5，说明所拟合的线性回归模型相关度较好，两种检测方法之间具有相关关系。采用SPSS软件对两种检测方法的结果进行Spearman相关性分析，得到秩相关系数rs为0.871，通过查表可得rs0.01为0.654lt;rs，可以在1%的显著水平下认为二者之间存在正相关关系，又因为rsgt;0.8，两者呈高度正相关，在显著水平α=0.01时极显著。

3.2.2 气体分析法与穿孔萃取法的相关性分析

从图2可以看出，两种方法所测得的结果均围绕在两种检测方法的回归模型方程附近，相关系数R2为0.914 6，说明所拟合的线性回归模型相关度较好，两种检测方法之间具有相关关系。采用SPSS软件对两种检测方法的结果进行Spearman相关性分析，得到秩相关系数rs为0.946，通过查表得rs0.01为0.654lt;rs，可以在1%的显著水平下认为二者之间存在正相关关系，又因为rsgt;0.8，两者呈高度正相关，同样在显著水平α=0.01时极显著。

4 结论

在本研究中，采用40L干燥器法、气体分析法和穿孔萃取法测试了中密度纤维板的甲醛释放量，统计分析结果表明，三种方法之间存在一元线性关系，拟合出的相关性回归模型线性方程为：

y1=3.119 8x+0.591 9，相关系数R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相关系数R2=0.914 6。采用Spearman相关性分析得到40L干燥器法与穿孔萃取法、气体分析法与穿孔萃取法的秩相关系数分别为0.871和0.946，均高于临界值rs0.01的0.654，可以认为在1%的显著水平下二者之间存在正相关关系，且相关性显著。故用一种方法测定的甲醛释放量值可以推算出另一种方法测定的甲醛释放量值。对于生产企业而言，如果企业的原料、工艺、设备、人员等长时间保持相对稳定，可根据自身条件建立适合自己产品的不同甲醛测试方法之间的相关方程，以降低检测成本，规避市场风险，提高市场竞争力。

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[13] GB/T 17657-2013，人造板及饰面人造板理化性能试验方法[S].2013.

(责任编辑 王琦)

StudyontheCorrelationbetweenthe40LDesiccatorMethod，theGasAnalysisMethodandthePerforationExtractionMethodforMeasuringtheFormaldehydeEmissionofMDF

PENGYi-Qing

(National Center for Quality Supervision amp; Inspection of Furniture and Indoor Environment，Beijing 100076，China)

The 40L desiccator method，the gas analysis method and the perforation extraction method are used to measure the formaldehyde emission of MDF respectively and the results are compared and analyzed through SPSS statistical software，with a correlation regression model linear equation established，the correlation between the three methods researched，the results showing the presence of correlation between the three methods，in highly position correlation，extremely significant in the case of significant level α=0.01.

perforation extraction method；40L desiccator method；gas analysis method；correlation

TS612

A

2095-2953(2017)12-0046-04

2017-09-14

北京建筑材料检验研究院有限公司课题项目(KYMC003)

彭毅卿(1987-)，男(土家族)，湖南人，工程师，硕士，主要从事木材干燥及人造板方面的研究，E-mail：pengyi1010@163.com。