国内外木质复合材料甲醛释放量的相关标准及测试方法.pdf

标灌与检潮 S t a n d a r d a n d t e s t 国 内外 木质复合材料 甲醛释放 量的 相关标准及测试方法 Th e f o r ma l d e h y d e e mis s i o n s t a n d a r d s a n d t e s t me t h o d s o f wo o d c o mp o s i t e ma t e r i a ls a t h o me a n d a b r o a d 冒海燕朱捷 周定 国 (南京林业大学木材工业学院)摘要：本文介绍了木质复合材料 的概 述及 甲醛释放对人体 的危害，阐述 了国 内外木质复合材料 甲 醛释放量的标准。并详细讨论 了国内外木质复合材料甲醛释放量测试方法。关键词：木质复合材料甲醛释放量标准测试方法 中图分类号：T S 6 5 3 Ab s t r a c t：Th is a r t ic l e d e s c r i b e s a n o v e r v i e w o f wo o d c o mp o s it e ma t e r i a l s a n d t h e h e a lt h h a z a r d s o f f o r ma l d e h y d e e mi s s i o n I n t h i s p a p e r，t h e f o r ma l d e h y d e e mis s i o n s t a n d a r d s a n d t e s-t i n g me t h o d s of wo o d c o mp o s i t e ma t e r i a l s a t h o me a n d a b r o a d a r e i n t r o d u c e d Ke y wo r d：W o o d c o mp o s it e ma t e r ia l s；Th e r e l e a s e of f o r ma l d e h y d e e mi s s i o n；St a n d a r d；Te s t i n g met h od 木质复合材料是以木质纤维或植物纤维作为 原料，继而施加或不施 加胶粘剂并 加热加压后 复 合而成的一类材料。其种类有木塑复合材料、木 竹复合材料、天然纤维增强木质复合材料、木材一 金属复合材料、木材一橡胶 复合材料 等等，其产品 有：刨花板、定向刨花板(O S B)、胶合板、单板层积 材(L V L)、中密度纤维板(M D F)、胶合木(G l u l 锄)、单 板条 层 积材(P S L)和 木塑 复合 材料(W P C)等。由于施加胶粘剂复合而成的材料，其 胶粘剂主要 以有机 合成 树脂 为 主，如：酚醛 树脂(P F)、脲 醛 树 脂(u F)、异 氰 酸 酯(MD I)等 为 主 2 。特别是 使用脲醛 树脂胶，使得游 离 甲醛 释放引起 的污染问题 比较突 出。我国各有关部 门 对此很重视，国家标准 G B 1 8 5 8 O 2 o o 1 室内装饰 装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量 对甲 醛释放量作了强制性规定，相关产品若达不到要 求，自2 0 0 2年 7月 1日起禁止在市场上销售。因此，进一步了解和研究木质复合材料 甲醛释放 量的相关标准及测试方法，对于保护人们的身体 健康和改善室内居室环境具有重要的现实意义。3 2 1 木质复合材料 甲醛的释放对人体的危害 甲醛 是一种反应活性 很强的醛类化合物，能 与人体的蛋白质反应生成氮次甲基化合物，使蛋 白质发生变性，引起 眼、鼻等部位 的粘膜发炎而产 生痛感。研究表 明，甲醛会使磷酸甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶活力提高，促进细胞 内 C a 泄漏。人 体对空气中甲醛浓度的嗅觉界限为 0 1 5 0 3 ra g ，刺激界限为 0 3 0 9 m g m ，忍受界限为 0 9 6 O mg m 。据调查，根据受 甲醛刺激程度的不 同，人体可能发生的疾病有：咽喉炎、结膜炎、胃炎 及 胃痛、不 眠症 以及视力 减退等 等。国际癌症研 究机构(I A R C)在 2 0 0 4年 6月发表的报告称，高浓 度的甲醛能导致耳、鼻、喉癌，也可导致 白血病。世界卫生组织(WH O)2 0 0 4年第 1 5 3号公报明确 公布：经国际癌症研究机构(I A R C)确认，甲醛可以 引起人类癌症 H 儿 。2 国内外木质 复合材料 甲醛释放量标 准及研 究 现状 2 1国外木质复合材料 甲醛释放标准及研究 W OODW ORKI NG MACHI NER Y 现状 2 0 0 7 年4月 2 7日，美国加利福尼亚州空气资 源管理委员会(C A R B)批准制定 了“空气 中有毒物 质 的控 制措施”(A i r b o r n e T o x i c C o n t r o l Me a s u r e，A T C M)，以最有 利的控制技 术或更有 效 的控制方 法，执行更严格的甲醛释放量标准 儿 引。C A R B于 2 0 0 8年 4月通过 降低 复合木制 品甲 醛排放 的有毒物质空气传播控制措施，要求 自 2 0 0 9 年 1 月 1日 起对在该州出售使用的硬木胶合 板、刨花板 以及 中密度纤 维板等 的 甲醛 排放量 限 定要求分别由原来的 0 2 p p m降低为 0 0 8 p p m(胶 合板)、0 3 p p m降低为0 1 8 p p m(刨花板)、0 3 p p m 降低为 0 2 1 p p m(中密度纤维板)等 9 。欧共体国 家对所有从国外进 口的木质 材料 和制品作 了一条 强制性的规定，即 甲醛 释放量必 须达 到欧共体 国 家的标准，并统 一授权 由指定 的权 威检 测机构检 测和出具报告。在北美，有 的国家在人 造板产 品 上涂有醒 目的颜色标志，让用户可 以直观地看出 产品甲醛释放的等级。目前，国际上绝大多数国家都是采用穿孔法 和气体分析法来测量人造板 的甲醛散发量。日本 现行 的 中密度纤 维板标 准 E MB I S I 一 一 S t a n d a r d a n d t e s t 标灌与检测 规定中密度纤维板分为 E (9 m g l O O g)、E (3 0 m g 1 0 0 g)；刨花板为 J I S A 5 9 0 8 2 2 0 0 3。规定 的标 准值如表 1所示。表 1 日 本中纤板和刨花板甲醛释放量限定值 等级 F F F F S F 甲醛释放量(mg L)平均值 最大值 0 3 0 5 1 5 3 5 0 4 0 7 21 4 2 7 检测方法 干燥器法 建筑管理部 门明确规定，用于室内的人造板 必须是 E，级 板，通 常 给 出 欧 洲 标 准“E N 1 2 0”、“E N 7 1 71”、“E N 7 1 72”、“E N 7 1 73”标记，通 过某些允许的处理方式对 E 级板进行人工处理 后使板的甲醛散发量达到 E 级后可用欧洲标准 标记加以区分 o J l 1】。欧洲现行的中纤板和刨花 板标准，规定的甲醛释放量标准如表 2 所示。表 2 欧洲中纤板和刨花板甲醛释放量限定值 检测方法 穿孔萃取法 2 2国内木质复合材料甲醛释放研究现状及 标准 目前，我 国现有 人造板及 饰面人 造板各类标 准 2 1 个，共有 3 9个检验项 目。为 了控制 甲醛 的释放 量，我 国先后 出台多项 标准，2 0 0 1 年9月，卫生部颁布了卫法监发 2 0 0 1 2 5 5 号 室内空气质量卫生规范、木质板材中甲 醛卫生规范 和 室内用涂料卫生规范；1 1 月，建 设部颁布了 G B 5 o 3 2 5 2 0 o 1 民用建筑工程室内 环境污染控制规范，1 2月，国家质量监督检验检 疫总局颁布了十项 室内装饰装修材料有害物质 限量 标准；2 0 0 2年 l 1 月，国家质量监督检验检疫 木工机床2 0 0 9 N o 4 总局、卫生部和 国家环境保 护总局 共 同颁布 了我 国第一部室内空气质量标准。G B 5 0 3 2 5-2 0 0 1 民用建筑工程室内环境 污染 控制规范 中限定 2 J 一类民用建筑工程(住宅、医 院、老年建筑、幼儿 园、学校教室等民用建筑工程)中游离甲醛浓度O 0 8 ra g m ，二类民用建筑工程 办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、公共交通等候室、餐厅、理发店等 中游离甲醛浓度O 1 2 m g m ，要求测量前关闭门 窗 l 2小时；G B 1 8 5 8 4 2 0 o 1 室内装饰装修材料木 家具中有害物质限量 中规定 1 木家具中的甲醛 释 放 量(2 4 h干 燥 器 法)应 1 5 rag L；G B 3 3 标准与检测 S t a n d a rd a n d t e s t T 1 8 8 8 3-2 0 0 2(内空气质量标准 中限定 关 限值为O 0 8 m g m 。我国对甲醛释放量的限制 闭门窗 1 2 小时后测量室内空气中的甲醛浓度，其 出台了很多标准，详见表3。表 3 我国甲醛释放量限量 的有关标准 我国人造板及其制品甲醛释放量限量，根据 品中甲醛释放限量见表 4 。G B 1 8 5 8 0 2 0 0 1 室内装饰装修材料人造板及其制 表 4 我 国人造板及其制 品甲醛释放量 注：E 为可直接用于室内的人造板，E：为必须饰面处理后允许用于室内的人造板。3 国内外木质复合材料甲醛释放量主要测试方法 木质复合材料 中 甲醛测定 有三类方法：1、总 量测量法，如穿孔 萃取 法，常用 于未 饰 面 的刨 花 板、纤维板等，该类 方法更适 合于 产品质量 控制。2、静态释放量测量法，如干燥器法，该类方法操作 简单，也适合于产品质量控制。3、动态释放量测 量法，如环境实验舱法(气候箱法)，该类方法既适 合于产品质量控制又适合产品评价是发达国家常 用的一种测试法。3 1 穿孔法测定 欧洲许 多 国家 将 穿 孔 法列 为 国家 标 准(E N 1 2 0)。我国 也将穿孔法确定为中密度纤维板、刨花板等甲醛释放量的检测方法(G B 1 8 5 8 0)。穿 孔法的工作原理是：将被测试件与甲苯共热，通过 图 1 穿孔法装置 液一固萃取使甲醛从试件中析出溶解于甲苯中，然后将溶有甲醛的甲苯通过穿孔器与蒸馏水进行 W OODW ORKI NG MACHl NERY 液一液萃取，把 甲醛转 溶于蒸馏水 中，以 mg 1 0 0 g 计。穿孔法装置见(图 1)。该方法测试 的是 产品 内部的甲醛总量，准确性 和重 复性好。该方法 主 要用于刨花板和纤维板，更适合于产 品质量控制，一般不用 于胶合 板、细木 工板 和地板。E N 3 1 2 1 9 9 6有关 甲醛释放量规定：E 8 mg 1 0 0 g。3 2干燥器法 干燥器法 的工作原理 是：将 盛有规定 体积蒸 馏水的结晶皿放于干燥器底部，在其上方固定的 支架上放置 被测试件，试件 释放 出的 甲醛被蒸馏 水吸收，此吸收液作为试样溶液。测定并计算试 样溶液浓度，所 得结果 即为被测人 造板 的 甲醛释 放量，以 mg L计。干燥器装置图详见图 2。S t a n d a r d a n d t e s t 标准与检测 图 2干燥 器装置 图 3 测试 箱 图 4 气体分析 法测试仪 器 图 5 抽吸 法测试仪器 日本早 已将干燥器法列为国家标准。干燥器 法在 国际上应用 也较普遍，特别 是在对 日贸易 中 主要采用干燥器法检测人造板 甲醛释放量。我 国 也于 2 0 0 1 年将 干燥器法规定 为胶 合板、装饰单板 贴面胶合板、细木工板、饰 面人造板等 甲醛释放量 的检测方法(G B 1 8 5 8 02 0 0 1)。3 3测试室法 又称环境舱，测试箱法(见 图 3)，内部容积有 0 2 5m，1 0m，2 0 m，4 0m。，其 中欧美 只 要应 用 2 0 m。与 4 0 m ，但是带来 了一次性投 资大、运行成 本高的特点。l m 试验箱法是 由德国 K WI 研究所 提出的，可以测定刨花板、中密度纤维板、胶合板 和尺寸不太大的木质品构件的甲醛散发量。其基 本原理为：试件放人温度和湿度给定的实验箱内 后，向箱内散发出甲醛，定期检测箱内空气中的甲 木工机床2 0 0 9 N o 4 醛浓度。经过一段时 间后箱 内空气 中的甲醛达到 平衡。此时测定 的结果 则为所求 的测试值。我国 主要运用 1 m 的容积。该测试方法 由于能比较真 实地反映大 幅面人造 板 的甲醛 释放情 况，在欧美 国家应用 比较广泛。南京林 业大学 的科技人员设 计并制 造 了中 国第 一 台 4 0 m 甲醛释 放测试 室。该测试室不仅能模拟居 室 的室 内环境条件(如温 度，湿度，通风情况，装载度，光照射等)，以测试各 种材料和制 品对 室 内空气 中甲醛浓度 的影 响，而 且还能模拟室外气候(如下雨，刮风等)，以测试人 造板产品在室内外不同气候条件下的性能变化特 征(包括外观，强度，甲醛释放等)。3 4 气体分析法 这种方法已经列为联邦德国的检测标准，一 家著名的德国仪器公司专门制造了供气体分析使 3 5 标准与检潮 S t a n d a r d a n d te s t 用的测试仪器(见图4)。该方法采用的试件尺寸 为4 0 0 ram 5 0 m m厚度，放人温度为 6 O 的工作 腔内持续 4 h，在测试期 间连续不停地将带有 甲醛 的气体源源不断地从工作腔内抽送到装有蒸馏水 的小瓶内，使甲醛溶于蒸馏水，每小时更换一个小 瓶，最终用光电比色法测定 甲醛散发量，以第 2至 第 4个小时的平均值用单位试件表面积(m )散发 出来的甲醛再 给出测试 结果，以 mg (m h)计。该方法具有测试速度较快，可重复性强的优点有 利于在生产控制中使用。3 5抽吸法 2 0 0 5年，由南京林业 大学周定 国教授等研究 出了木质复合材料甲醛释放量测定的新方法 抽吸法 引，(见图5)该方法测试的是木质复合材 料释放出来的甲醛含量，与穿孑 L 法相比较更符合 人们实际使用要求，因为危及人体健康安全的是 木质复合材料释放出的甲醛气体。测试过程不产 生任何二次污染物，对操作人员和环境不会产生 任何伤害，且测试过程需要用 的药品较少，属于环 保、节约型、实用性强测试方法，方便人造板生产 厂家 自测时使用。抽吸法 的基本 原理：将 被测试件置于带有一 定温度和相对湿度 的密 闭容器 内，容器 内有旋转 的气 流流经试件表 面，从而使试件 中 的甲醛释放 到气流中。含有甲醛的空气气流在负压的作用下 被抽出密闭容器。然后，抽 出的气 流流经 甲醛吸 收液后 甲醛被吸收液 吸收，通过分 光光度计分析 溶液中的甲醛含量。甲醛 释放量单位以 mg l O O g 计。抽吸法的测试装置如图 6所示。=1 大气 2 水洗瓶 3 膜片过滤器 4 干燥皿 5 空气流量计 6 烘箱 7 试件瓶 8 试件 9 甲醛吸收液 1 O 气泵 1 1 废 气 图 6 抽吸 法甲醛释放测试装 置 4 小结 随着国内外木质复合材料甲醛释放量的标准 制定和测试方法的研究越来越深入，不难发现：一 方面，标准的制定与实际企业生产出来的产品质 量总有差距 和矛盾。另 一方 面，各 种测试方 法 的 利弊也凸显 出来，比如世 界上广 泛应用 的穿孔法 存在成本高，使用药品种类多，尤其是 甲苯用量 多，且有毒，污染环境和对人体有伤害，处理难度 和费用高等问题。这与如今倡导建设“环保节约 型”、“以人为本”的和谐社会相矛盾。因此，解决 以上问题成为世界热门课题之一，广大科技工作 者纷纷积极寻找环保、节约的新型测试方法避免 以上方法的不足。参考文献 1 王恺傅峰我国人造板工业发展展望人造板 通讯2 0 0 2 1 2 2 金菊婉木质复合材料与实木的防腐性能比较 林业科技开发2 0 0 9年第 2 3卷第 4期 3 张运明，曾灵，陈文渊，刘娟人造板甲醛释放量 与居室污染关系的分析中国人造板 2 0 0 6 1 1期 4 陈宏刚孙刚张树东人造板中甲醛的危害及 降醛措施木材工业2 0 0 6年 9月第 2 o卷第 5 期 5 AR C(2 0 0 4)I A R C c l a s s i fi e s f o r m a l d e h y d e as e a r e i-n o g e n i c t o h u ma n s I n t e rna t i o n a l Ag e n c y f o r Re s e a r c h o n Ca n c e r，P r e s s Re l e a s e N 1 5 3 6 吴盛富，王莉娟美国加州立法严限人造板制品 甲醛释放量第 2 2卷第 4期木材工业 2 0 0 8年7月 7 C a l ifoa A i r R e s o u r c e s r k,a d(C A e m)(下转第7页)WOODW ORKl NG MACHl NE RY 5 技术发展趋势 化的机械设备。木工刀具修磨机床最初的功能，仅限于修整 参 考 文 献 磨钝或破损了的圆锯、带锯等刀具之用，局限于“辅助性”难 以形成一 套完 整 的系列。廿世纪 7 O 年代以来，工业 发达 国家，在 与 其它 机械 工业 同 步，开发了自动化、数控化的新产品。特别是由于 木工刀具的硬质合金化，镶齿或焊接的锯片，建筑 业、家具制造业迅速进步而开发的成型铣刀规格、品种很多，都要求刀具 刃磨机 的相应发展，同时也 促进着制造那些新型刀具成套设备生产线的发 展。德 国、美 国、日本等 多个 厂家，大多形成 了完 整系列，有的已装有数 控装置。另外，在砂轮磨料 和转速上，也都进行 了改进，由于主要加工对象是 硬质合金刀具，服务对象从单纯的木工刀具，已发 展到金切刀具，而成 为金切机床 中工具磨床 的又 一个大分支。国外焊接机中，钎 焊、电阻焊均有不少产品出 现，但是技术水平最高仍属闪光对焊机。德国、意 大利、瑞典均推出新产 品，如 B A S型机，完全革 除 手工操作而 以液压驱 动代 替，并 在降低 变压器容 量和发展适用性方面取得进展。其它各类辅机，如锉锯机、修整机、磨光机，虽 然发展程度各不相 同，但都把改 变手工操作 作为 机械化、自动化操纵，陆续发展成为单独的、专门 S u r v e y 综述 1 第三轮 国外机械工业基本情况木工机床 福 州木工机床研究所，机械工业出版社 1 9 8 9 2 南京林产工业学院：木材切削原理与刀具，中国 林业 出版社 1 9 8 3 3 全国木工机床产品样本大全，福州木工机床研 究所 1 9 9 5 4 千色海：2 0 0 7 2 0 0 8(中外木工机械采购指南 5 王文华等：热张紧施予带锯条适张度 木工机床 1 9 8 6，N o 1 6 蔡力平：圆锯片和带锯条研究的现状和发展 木 工机床1 9 8 7，N o 1 7 陈明周、谭守侠：带锯条适张度 自动处理系统理论 依据 木工机床1 9 8 8，N o 3 8 崔波、杨坤：圆锯加热适张度的研究实验 木工机 床1 9 9 2，N o 3 9 习宝田：圆锯片适张度和平整状态光隙检测法的 理论和实践 木工机床1 9 9 4，N o 1 1 O 吕文新、李巨方：适张度处理后带锯条上应力分 析 木工机床1 9 9 6，N o 2 1 第一作者：卢镇华 福州木工机床研究所教授级高 级工程师 邮编：3 5 0 0 0 5 2 通讯作者：邓永泉 沈阳中捷友谊厂高级工程师(收稿日期：2 0 0 9 1 2 1 0)(上接 第3 6页)fi n a l r e p o r t o n t h e i d e n t i fi c a t i o n o f f o r ma l d e h y d e a s a t o x i c a i r c o n t a mi n a n t。P a r t A，E x p o s u r e a s s e s s me n t R S a c r a m e n t o，C A，U S A：S t a t i o n a r y S o u r c e D i v i s i o n，1 9 9 2：8 9。8 C a l i f o r n i a E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y P r o p o s e d a i r b o r n e t o x i c c o n t r o l me a s u r e t o r e d u c e f o r mald e h y d e e mi s s i o n f r o m c o m p o s i t e w o o d p r o d u c t s R，U S A：A i r R e s o u r c e s B o a r d，2 0 0 7：12。9 美国加州加严对人造板及人造板家具的限制福 建质量技术监督2 0 0 8年 O 7期 1 0 张士成，唐朝发，杜洪双，刘明利人造板甲醛释 放量限值及测试方法的发展甲醛释放量限值 J ，林产 工业，2 o o 5(0 3)1 1 C h ri s L e ff e l，张运明译几种主要的人造板甲醛 释放限量标准比较 J ，质量与标准化，2 0 0 5(0 9)1 2 中华人民共和国标准 G B o 3 2 5 2 0 0 l 民用建 木工机床2 0 0 9 N o 4 筑工程室内环境污染控制规范 1 3 中华人民共 和国标准 G B T 1 8 5 8 4-2 0 0 1 室内装 饰装修材料木家具中有害物质限量 1 4 中华人民共和国标准 G B 1 8 5 8 0-2 001 室内装饰 装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量 1 5 太尔中国区(一)一个不容忽视的问题实木 复合地板 甲醛释放量的相关标 准及检测方法 国际木业 2 0 0 8年 l 1 期 1 6 周定国 人造板 甲醛释放量的抽吸测定法：中国，C N 1 5 7 0 5 9 2 A P ，2 0 0 5 第一作者：冒海燕，博士在读，南京林业大学木材工 业学院教师 通讯作者：周定国，教授，博导，南京林业大学木材工 业学 院(收稿 日 期：2 0 0 9 1 2 3 0)7