人造板甲醛释放量检测影响因素分析

苟旻 吴伟东

广东省清远市质量计量监督检测所 广东清远 511500

社会经济快速发展背景下显著增强了人们的环保意识，提高了人们对居住环境的要求，在此背景下人们关注的话题中室内装饰装修成为热门的一个。近年来人造板的应用越来越广，但生产人造板时需要用到三聚氰胺甲醛树脂等材料防虫、防腐以及增加板材硬度，使用这些胶黏剂容易导致甲醛释放，危害人体安全。因此，近年来我国根据这一问题提出了国家标准委员会发布了《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》（GB18580—2017），这一标准的实施对甲醛释放技术的要求更高，且人造板行业产品环保安全指标也相应的提高。

1 人造板释放甲醛的原因分析

人造板中甲醛释放量和生产过程中使用的原料、胶黏剂、使用环境和生产工艺等均有着密切的联系。

1.1 木材原料

本身木材在一定条件下会发生化学反应，由此释放了甲醛。木材的树种不同，其化学成分具有较大的差异，且人造板无论在纸浆、干燥还是热压过程中都有可能出现一定的变化，这对人造板产品释放的甲醛量产生直接的影响。

1.2 胶黏剂种类

通常情况下，人造板中也会游离大量的甲醛，分析其中的原因，主要与使用粘胶剂生产有着密切的关联，这是人造板释放甲醛相当重要的一种原因[1]。脲醛树脂胶粘剂是一种价格不高、无色无味、水溶性较好、胶结强度高、固化速度快等，目前人造板生产中的应用相当广泛。大量研究表明人造板生产期间使用过量已经远远超过人造板生产总量，但在生产人造板产品时使用脲醛树脂胶粘剂生产释放出的甲醛是其他胶黏剂中最多的一种。

1.3 生产工艺

从刨花板产品方面分析，甲醛释放量受到泡化形态、树皮含量、固化剂用量多少、施胶刨花的含水率等。有研究表明若刨花板含有大量的树皮，那么甲醛的释放量较低，且条件相同的情况下施胶含水率高释放的甲醛量越大，且同一工艺条件下施胶量提高5成就会导致其甲醛释放量增加2成。固化剂用量的增加提高了刨花板甲醛释放量，堆放成品时冷却后再堆放和直接堆放相比甲醛释放量约降低44%。一般情况下，温度提高幅度在5℃左右就会增加1倍的甲醛释放量浓度，且相对湿度大约增加12%，空气中甲醛释放浓度增加幅度大约为5%-20%。

2 人造板甲醛释放量检测影响因素

以国家标准GB18580-2001可以了解到主要有三种方法可以检测人造板甲醛释放量。具体来说，很多方面都会对人造板甲醛释放量测定结果因素产生直接影响，不仅包含产品、仪器设备和人为因素，而且包含样品储存、检测时的温度、和样品结构等等[2]。总的来说，人造板释放甲醛的原因主要有几种：

2.1 存放、制备和预处理样品

存放样品指的是从样品制作成功开始到吸收段的时间，存放时间长短和甲醛释放量成反比，因此很有必要制作样品后平衡处理并进行萃取和吸收。研判尺寸对甲醛释放量的大小产生直接影响，主要原因在于面积大小一样的条件下正方形边长比长方形更小，而样品释放甲醛主要从周边开始。预处理则指平衡样品以及是否封边、如何封边等问题。甲醛释放量一定程度上受到温度和湿度等影响，因此很有必要在一定的条件下处理样品，按照我国新方法标准，温度在20±1℃最少需要平衡1d。给予样品封边处理后整体甲醛释放量和未封边处理的样品相比更低，且通过试验可以确定封周边、封两长边、封两宽边、不封边、封表面的甲醛释放量呈逐步递减趋势。

2.2 吸收稳定、吸收容器容积和吸收皿直径

人造板甲醛测定值受到吸收温度等影响。根据试验可以了解到，按照国家相关规定对胶合板、装饰单板贴面胶合板、细木板等进行测试，结果可知，温度在22℃和25℃时测定结果是20℃的1-2倍左右；温度在15℃和18℃时测定结果是20℃的69-91%左右；温度在19℃和21℃时，测定值则在0.92-1.06倍左右，也就是按照国家规定的20±1℃范围内，测定值在20℃左右上下浮动值为：-8%-6%[3]。人造板甲醛释放量受到吸收容器容积影响，且一定程度上和甲醛释放量成正相关，产品低表明甲醛释放量低，测定结果存在较大的误差。若值在1mg/L时，则可以利用9.9L和38.6L容器测定甲醛释放量，其误差在100%以上。测定人造板甲醛释放量时受到吸收皿直径，即水面吸收大小影响，且二者呈正相关的关系，即吸收皿直径和甲醛释放量测定值成正比，测定地板类产品时通常情况下吸收水面仅有20ml，必须准确移取。

2.3 试验方法、样品结构及含水率

我国对检测人造板甲醛释放量试验方法进行明确的规定，文中提到的试验方法指的是国家标准规定使用萃取法测定的板种，且通过萃取法萃取溶液分析法一共有两类，一是光度法，二是滴定法。受到人文误差或系统等因素影响，测定结果误差较大，且同一条件下优先考虑使用光度法检测甲醛释放量。甲醛释放量影响因素中样品含水率的影响主要表现为同一种生产工艺条件下生产的板材，测定条件相同，含水率不同，最终检测出的甲醛释放量同样存在一定差异，比如试验表明胶合板含水率为8.5%时板材甲醛释放量达最低[4]。我国相关标准已经明确规定中刨花板和纤维板甲醛释放量值含水率显著低于修订公式，并以标准含水率为依据修正测定值。样品结构较大程度上影响了中密度刨花板和纤维板甲醛释放量的含水值。同一条件下的胶合板的层数和甲醛释放量的多少成正比，主要原因在于层数和胶层成正比，且用胶量大，因此甲醛释放量较大[5]。

3 人造板甲醛释放量的检测方法

3.1 1m3气候箱法

1m3气候箱法是一种主动式甲醛释放测定法。该方法由欧洲最先发明并使用。欧盟的现用标准是EN717-1，在此标准的基础上又发展成国际标准，ISO12460-1:2008。我国是国际标准化协会重要成员，又将国际标准采用为国家标准方法标准，GB/T17657-2013之4.60。目前采用此标准的除我国、欧盟外还有美国等国家。该方法主要模拟了实际环境条件的甲醛释放，接近甲醛实际释放，目前已经是绝大多数国家当做基准检测方法[6]。但该方法也有一定的缺点，即投入大、周期长，无法快速监控质量。试验时主要将一定表面积的人造板样品投入相对湿度、稳定和空气置换率的气候箱中，对箱内混合气体进行定期抽取，之后让通过两极蒸馏水的方式吸收抽出气体，让空气中的甲醛完全融入水中。以测定的空气体积、甲醛含水量等确定计算出1cm3中甲醛含量。由于抽气具有周期性的特点，这就意味着气候箱中空气中甲醛质量浓度到稳定状态后才会停止。气候箱法的应用主要模拟的是板材应用过程中受到相对湿度、稳定和空气置换等因素影响，和具体的使用情况比较接近，因此最终测定结果更贴近真实水平，使用价值较高，在国内外均得到广泛应用[7]。开展试验时需要注意两个方面的问题：一方面，必须将气候箱放置在各方面通风情况较好的环境，且保证周边空间宽阔，至少足够开展试验操作、维护以及试验所用仪器散热等等。将检测样品放入前必须做好内舱清洁工作，并对气候箱中甲醛质量浓度进行检测，确保其质量浓度在0.006mg·m-3。垂直放置气候箱中的样品，并确保其和空气流动方向为平行状态，控制样品间距在200mm以上。另一方面，试验的过程中要对气候箱中的空气流量、温度和相对湿度等指标进行实时监控和调节，保证其处于稳定状态，促进整体检测结果准确性的提高。在比色前必须对比色皿进行提前校对，主要因为气候箱法具有较高的精度，且有一定的限量值，因此微小透色比差异较大影响了检测结果。

3.2 穿孔萃取法

穿孔法主要原理在于通过液-固萃取溶解人造板中的甲醛，之后通过穿孔器和水进行液-液萃取，让甲醛向蒸馏水中转移，之后合理利用紫外线光度法对甲醛质量浓度进行测定[8]。该方法选择性较好，且对温度方面的条件要求不高，测试结果具有较强的重复性，且检测周期不长，有利于重复利用和回收甲苯，且检测成本不高。但是该方法同样有很多不足，即板材在正常情况下甲醛释放量较大，且不适用于板材外部有饰面的情况。与此同时，试验操作复杂性较高，且甲苯是主要的萃取液，安全风险较高。试验的过程中要注意几个方面的问题：一方面，试验前检查所需的仪器设备，确保玻璃仪器和边管处于干燥状态，且有效避免人造板中的甲醛胶黏剂水解的增加导致增加穿孔值；对穿孔萃取仪进行校准，保证仪器情况和相关检测要求相满足；对接口密封情况进行检查，避免出现甲苯外泄的问题，这是因为甲苯外界不仅危害人体健康，而且对甲醛释放量检测结果产生直接影响；对空白值进行测定，最大程度消除由设备和试剂导等引起的系统误差。其次，开展试验时应严格按照试验标准规范操作按照要求严格佩戴相关的防护用具，严格控制温度，加强现场监控，避免出现虹吸问题。完成萃取工作结束后合理利用蒸馏水冲洗穿孔萃取仪，确保可以将系统内的甲醛全部向容量瓶转移，这也是提高检测结果准确性的有效途径[9]。完成试验后应及时清理现场，处理和保存甲苯等试剂。安排专人回收甲苯试剂，并放置在空瓶密封，将试剂名称标注好，并运送至危险化学品仓库中，切不可储存于试验室。

4 结语

总而言之，受到人造板本身特性的影响，检测的过程中各类因素都会对人造板甲醛释放量因素产生直接影响。因此，为了提高检测结果的再现性和重现性，必须加大研究力度，考虑检验结果的分散性和甲醛释放量，不断总结试验在的经验教训，以此实现提高甲醛释放量测定准确性的目标。