三種甲醛釋放量檢測方法的比較與評價(jià)

彭紅杰

摘? 要：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》對甲醛釋放量的檢測方法分別提到穿孔法、干燥器法和氣候箱法。文章概述上述三種檢測方法的基本原理，通過比較分析得出它們的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用情景。比較分析結(jié)果表明，三種檢測方法在檢測成本、檢測周期、檢測精度、檢測隱患等方面存在差異。建議考慮樣品的甲醛釋放量水平及檢測結(jié)果的分散性，從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，保證甲醛釋放量的檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：甲醛釋放檢測;穿孔法;干燥器法;氣候箱法

中圖分類號：TS67 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）29-0126-03

Abstract： National Standard GB/T 17657-2013 "Test Methods of Evaluating The Properties of Wood-based Panels and Surface Decorated Wood-based Panels" mentioned that methods for detecting formaldehyde emission include perforation， dryer and climate box method. In this paper， the basic principle of the above three methods was reviewed. Comparative analysis was used to indicate their advantages， disadvantages and applicable situations. The results showed that the three methods have differences in the inspection cost， detection cycle， detection accuracy and hidden danger. It was suggested that quantity of formaldehyde emission and test dispersion of test results as well as summing up experience from practice should be consideredto ensure the accuracy of the test results.

Keywords： formaldehyde emission detection; perforation methods; dryer method; climate box method

甲醛是被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為對人體健康有害的物質(zhì)之一，同時(shí)被認(rèn)為是極大可能致癌的物質(zhì)。大量的衛(wèi)生案例表明，甲醛可以對人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸道、視網(wǎng)膜造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，甚至對兒童的發(fā)育造成延滯。人造板在生產(chǎn)過程中大量使用各種黏貼膠劑，尤其是含有大量游離甲醛的脲醛樹脂膠，使得室內(nèi)空氣污染格外突出。因此，無論是人造板生產(chǎn)商、還是檢測部門、購買方，均應(yīng)該對人造板進(jìn)行一定的甲醛含量檢測。甲醛檢測可施行方法有很多種[1]，比如光譜法、電化學(xué)法、色譜法、生物學(xué)方法、化學(xué)方法等，不同國家和地區(qū)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)也不相同。學(xué)界尚無明確定論何種方法較好，但是國家GB/T 17657-2013標(biāo)準(zhǔn)《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》中明確對甲醛釋放量的檢測方法可使用穿孔法、干燥器法和氣候箱法。這三種方法的工作原理是何？實(shí)際應(yīng)用中有何優(yōu)劣？以及適合應(yīng)用于何種場景？通過實(shí)際應(yīng)用與對比分析，針對不同使用場景進(jìn)行不同的檢測方式，將大大降低檢測成本，提高檢測效率，讓人們更加安心的使用人造板。本文主要研究基于GB/T 17657-2013標(biāo)準(zhǔn)提出的三種甲醛釋放量的檢測方法，對其進(jìn)行比較分析。

1 常用甲醛釋放量的檢測方法概述

1.1 穿孔法

穿孔法是檢測游離甲醛在人造板中含量的傳統(tǒng)方法，又被稱為穿孔萃取法。標(biāo)準(zhǔn)（GB1850-2001）規(guī)定：測定中密度及高密度纖維板、刨花板及定向刨花板中的甲醛釋放量均采取穿孔法。完成穿孔萃取法一般需要以下兩個(gè)步驟：

（1）穿孔萃取。將甲苯溶劑煮沸，并把測試板材放置在沸騰的甲苯溶劑中進(jìn)行蒸煮，使游離甲醛與板材自動(dòng)分離。通過液-固萃取方式使甲醛從測試板材中溶解出來，再利用穿孔器將溶有甲醛的溶劑與水進(jìn)行液-液萃取，待甲醛轉(zhuǎn)溶于水后，對甲醛水溶液進(jìn)行定量分析。然后通過被測試液的甲醛濃度、試件質(zhì)量以及試件的含水率等計(jì)算出被測試板材的甲醛釋放量。一定要注意甲苯的有毒性，并且具有易揮發(fā)性，安全使用甲苯也是采取穿孔法的一大難點(diǎn)。

（2）進(jìn)行甲醛水溶液的濃度測定。通常選用碘量法或分光光度法進(jìn)行測定，按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出所測待檢驗(yàn)人造板材的甲醛釋放量數(shù)值。從實(shí)際檢測工作應(yīng)用來看，不同的分析方法對試驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)生不同的影響。比如使用碘量法進(jìn)行測定高純度的甲醛溶液時(shí)會(huì)得出較高的精度，但是當(dāng)被測甲醛溶液中含有其他雜質(zhì)時(shí)，會(huì)造成一定的測定偏差。因此標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17657-2013）規(guī)定當(dāng)甲醛含量較低時(shí)，優(yōu)先采用分光光度法。與碘量法相比，分光光度法一般是通過甲醛與乙酰丙酮在過量銨鹽存在下的特征反應(yīng)，將具有較高的排他性，選擇性很強(qiáng)，少量的其他醛、酮及醇等物質(zhì)對測定的干擾較小。因此，在對低甲醛釋放量的人造板進(jìn)行測試時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用分光光度法。

1.2 干燥器法

干燥器法測試的原理是通過結(jié)晶皿中的蒸餾水吸收干燥器干燥測試樣品板材后釋放的甲醛，形成待測試的試件溶液，并通過對此吸收液進(jìn)行分析，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果便是待測樣品板材的甲醛釋放量。標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18580-2001）規(guī)定裝飾單板、膠合板、細(xì)木工板、貼面膠合板，以及各種飾面的人造板均需要采用干燥器法進(jìn)行測定甲醛釋放量。干燥器法同樣也需要分兩個(gè)步驟進(jìn)行：一是收集甲醛;二是測定甲醛濃度，利用分光光度計(jì)進(jìn)行測定樣品溶液的吸光度，通過比對標(biāo)準(zhǔn)曲線來計(jì)算甲醛的濃度。綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)干燥器法的操作相對簡單，檢測周期也相對較短，因此應(yīng)用非常普遍。但是影響干燥器法測量精度的因素很多，比如天氣和干燥的時(shí)間長短、試件板材的密封方式、結(jié)晶皿的直徑、吸收容器的容積及含水率等。因此，針對不同目的的檢測使用不同的干燥器法得到的效果更佳[2]。

1.3 氣候箱法

氣候箱法的檢測原理是將1m3表面積的待測樣品板材放入氣候箱內(nèi)，在各種參數(shù)維持在一定的標(biāo)準(zhǔn)水平下，甲醛從待測樣品板材中釋放出來，與箱內(nèi)空氣充分混合后，抽取氣候箱內(nèi)含有甲醛的空氣，被抽出的空氣將通過盛有蒸餾水的吸收瓶，待空氣中的甲醛全部溶入水中，則只需要測定吸收液中的甲醛含量以及被抽取的空氣體積，便可以計(jì)算出每立方米的空氣中存在的甲醛含量（mg/m3）。從釋放的第7天開始，周期性地抽取箱內(nèi)空氣，直到氣候箱內(nèi)空氣中甲醛濃度含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則認(rèn)為此時(shí)氣候箱內(nèi)空氣的甲醛濃度即為測試值。此法多存在于檢驗(yàn)檢疫、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門，適用于飾面人造板，包括實(shí)木復(fù)合地板、浸漬紙層壓木地板、浸漬膠膜紙飾面人造板、竹地板等[3]。標(biāo)準(zhǔn)（GB 18580-2017）更是將1m3氣候箱法作為測定人造板中甲醛釋放量的唯一社會(huì)公證測試方法。

2 三種檢測方法的比較分析

根據(jù)文獻(xiàn)整理[4-5]和作者的檢測經(jīng)驗(yàn)，對三種甲醛釋放量檢測方法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及主要適用場景進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。穿孔法的優(yōu)勢是設(shè)備投入小、操作簡單、檢測周期短（3-4小時(shí)），適宜加工企業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)的質(zhì)量控制。就目前而言，人造板生產(chǎn)廠家和家具生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)采用穿孔萃取法對甲醛釋放量進(jìn)行檢測作為對原材料出廠和驗(yàn)收的判別依據(jù)。但該檢測方法仍有缺陷。第一，穿孔法在萃取的過程中容易將其它醛類物質(zhì)釋放出來，導(dǎo)致測試的數(shù)據(jù)存在誤差。第二，人造板材的含水率誤差也會(huì)導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)存在誤差。第三，人造板由于各生產(chǎn)廠家的涂膠工藝和涂膠設(shè)備不同導(dǎo)致其均勻性差，而穿孔法是通過局部采樣，也會(huì)導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)存在誤差。

干燥器法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡單，操作方便，檢測周期短（24小時(shí)），適用于家具制造企業(yè)對原材料采購的品質(zhì)驗(yàn)收和監(jiān)控。但是，影響干燥器法的因素很多，比如天氣和干燥的時(shí)間長短、試件板材的密封方式、結(jié)晶皿的直徑、吸收容器的容積及含水率等。

氣候箱法通過模擬實(shí)際使用情況下的典型溫度、濕度以及通風(fēng)狀況等，最接近于實(shí)際使用狀態(tài)，檢測結(jié)果也最能反映實(shí)際情況，因而氣候箱法是一種比較穩(wěn)定的檢測手段。國家標(biāo)準(zhǔn)中（GB 18580-2017）將氣候箱法作為仲裁的試驗(yàn)方法，適用于科研檢測機(jī)構(gòu)或家具制造企業(yè)生產(chǎn)名貴家具的無損檢測。但它的缺點(diǎn)是測試時(shí)間長（10-28天）、設(shè)備成本高、可重復(fù)性差，其使用范圍受到一定的限制。

因此，三種檢測方法在檢測成本、檢測周期、檢測精度、檢測隱患等方面存在差異。

（1）基于檢測成本分析，穿孔法與干燥器法較為便宜，主要因?yàn)槠湓O(shè)備成本低，操作較為方便，但是氣候箱法因?yàn)樵O(shè)備精度要求較高，導(dǎo)致設(shè)備成本與檢測成本高。

（2）基于檢測周期分析，穿孔法與干燥器法的檢測周期相對較短，穿孔法最快3-4小時(shí)便可以得出結(jié)果，干燥器平均約24小時(shí)，但是氣候箱法約需要7天才可以出檢測結(jié)果。

（3）基于檢測精度分析，氣候箱法最接近于人造板在實(shí)際使用中的真實(shí)條件，都與實(shí)際情況相一致，檢測結(jié)果更加符合實(shí)際情況，甲醛釋放量的測試結(jié)果更加接近真實(shí)水平，具有較高的實(shí)用價(jià)值;干燥器法可以檢測到人造板向外釋放甲醛的概率大小，但是無法模擬人造板的真實(shí)情況，無法做到精確檢測;穿孔法因?yàn)闊o需進(jìn)行溫度、濕度等預(yù)處理，人造板樣品的含水率直接影響檢測結(jié)果，導(dǎo)致精度相對較低。

（4）基于檢測隱患分析，氣候箱法與干燥器法相對安全，穿孔法因?yàn)槭褂眉妆阶鳛檩腿∫海嬖谳^大的安全隱患。

因此，質(zhì)量檢測部門、企業(yè)、個(gè)人可以基于實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的方法選擇，表1也有適用場景推薦。

3 結(jié)束語

甲醛釋放的測度并沒有最優(yōu)的測試方法。穿孔法、干燥器法和氣候箱法三種檢測方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度、木材含水率、樣品在實(shí)驗(yàn)室的平衡時(shí)間、取樣部位、檢測設(shè)備、檢測方法等等因素都可能造成甲醛釋放量檢測結(jié)果不確定度。人造板的需求日益擴(kuò)大，質(zhì)量也參差不齊。為了達(dá)到更加理想的重現(xiàn)性，建議仔細(xì)研究標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對使用的方法和條件進(jìn)行改善。通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)方法，考慮樣品的甲醛釋放量水平及檢測結(jié)果的分散性。從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能保證人造板中甲醛釋放量的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確，讓人們更加安心的使用人造板。

參考文獻(xiàn)：

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