环境参量对成套家具中甲醛释放量影响的研究

摘 要：本文利用30m3大容积移动隔板式环境测试舱，研究了环境参量对成套木家具中甲醛释放量的影响。结果表明，环境参量对木家具中甲醛释放量影响程度依次为负载率、温度、空气交换率、相对湿度。根据木家具与室内空间的比例及实际情况，提出了大容积环境测试舱检测成套木家具甲醛释放量的检测条件：负载率为（0.1-0.5）m2/m3、温度为（23？）℃、空气交换率为（0.5？.02）h-1、相对湿度为（50？）%及甲醛释放限量值为0.08mg/m3。

关键词：环境测试舱；环境参量；木家具；甲醛释放量

随着人们住房条件的改善和生活水平的不断提高，在国内外市场需求的拉动下，家具产业得到了迅猛发展。然而随着家具业蓬勃发展的同时，家具中有害物释放引发的室内环境污染问题日益凸现，2011年家具类产品的投诉量为12602件，投诉总量居于各类产品的前10位，其中近55.5%的投诉为产品的质量问题，多数为家具释放的甲醛、苯系物等有害污染物造成了室内空气污染。家具板材内部释放的甲醛主要来源于以下三种途径：一是在制胶反应中，未反应完全的部分游离甲醛，会逐步向外界释放；二是人造板在热压固化过程中，一部分线性树脂胶未生成网状结构，从而分解成游离甲醛向外释放；三是部分固化后的树脂胶在热和水分及其他化学原料的作用下会发生可逆反应，分解释放出甲醛。用脲醛树脂粘结而成的人造板会释放出有潜在危险的甲醛气体[1]，而家具饰面所用的油漆、涂料等有机化合物也是释放的甲醛的污染物之一。因此，许多研究的注意力集中在减少或控制脲醛树脂复合材料的甲醛释放量。在脲醛树脂中游离甲醛的存在的甲醛排放的原因之一[2]。

美国材料与试验协会（ASTM）颁布的ASTM　E　1333-10[3　]标准中规定了大容积环境测试舱法对木制家具及人造板材中甲醛释放量的检测方法，美国办公家具协会（BIFMA）颁布的ANSI/BIFMA　X　7.1-2005[4]标准规定了对成套办公家具释放的挥发性有机物检测方法及限量。我国目前对成套木家具中挥发性有机物的检测尚未颁布相关标准，在GB　18584-2001《室内装饰装修材料　木家具中有害物质限量》[5]中对木家具中一小部分进行甲醛释放量的检测，而忽略了家具实际使用整体的规律性。本文针对现行国家标准中存在的问题和缺陷，利用30m3移动隔板式大容积环境测试舱[6]，研究了负载率、温度、空气交换率以及相对湿度等环境参量对成套木家具中甲醛释放量的影响，旨在对整体家具环保质量安全的科学评价提供技术支持。本文的实验研究在国内尚属首次，未见相关报道。

1　试验部分

1.1　试验设备与材料

图1为检测系统的主要设备及测试试件：30m3大容积环境测试舱模拟室内环境，Gilian　IAQ　Pro空气取样系统和TU-1901紫外-可见分光光度计。测试试件采用新出厂的木制书柜，书柜的表面积为10.6m2（两面计）。

2.2单因素试验

通过正交试验得出了环境参量对测试结果影响关系，表2为四个环境参量中三个参数不变，改变另一个参数，来研究某一参量对甲醛释放量结果的影响程度。具体参数详见表2。从图2的曲线图中预测曲线可以看出负载率和温度呈现指数函数增加，函数方程分别为y　=　0.0354e2.4551x和y　=　0.085e0.2823x，由两条曲线的指数大小关系，负载率变化趋势比温度变化趋势大，对甲醛释放量的影响就越大。空气交换率呈幂函数降低，函数方程为y　=　1.0515x-0.8718，指数为负数，其幂函数的曲线为双曲线，随着x值的增加下降幅度逐渐减小，甲醛释放量也趋于相对稳定。相对湿度呈多项式关系，随着相对湿度的增加，甲醛释放量也有增加趋势，主要是由于整体家具中以甲醛为主要成分的脲醛树脂胶粘剂在家具板材的内部，相对湿度增加时，脲醛树脂水解加速而释放出甲醛[9]。

表　2不同环境参数的甲醛释放量结果（mg/m3）

Table　2　Results　of　formaldehyde　emission　for　different　environment　parameters　（mg/m3）

图　2　不同环境参数额甲醛释放量曲线图

Figure　2　Graph　of　formaldehyde　emission　for　different　environment　parameters

在采用大容积环境测试舱法进行甲醛释放量测试时，负载率大小要考虑到家具表面积与室内的容积之比，对于不同材质的家具应该选择不同的负载率，根据ASTM　E1333-10中负载率的建议比例，同时根据不同材质的家具在室内的实际比例，来进行设置负载率。根据图2中a甲醛释放量曲线图在（0.25-1.0）m2/m3之间呈指数函数增加，对甲醛释放量的影响逐渐增大，建议在进行检测时负载率在（0.1-0.5）m2/m3范围之内，这样测试的数据才能比较合理，与现实生活相接近。b中曲线呈指数函数增加，升高温度对甲醛释放量影响逐渐增大，同时考虑到人们所处的环境温度，也是整体家具正常情况下的释放环境，所以综合考虑建议在进行检测时温度选为（21-25）℃之间，建议选用温度为23℃，误差在？℃以内。对于空气交换率的影响甲醛释放量也是至关重要的，从c中可以看出甲醛释放量曲线在（0.25-0.8）h-1处于一个曲线的下降减缓区，根据居住的实际情况，通风时间和通风频次的不同，例如在夏季时，如果经常通风，甲醛释放较快，而在冬天，门窗紧闭，室内温度也有所升高，甲醛的释放速率也有所增大，所以在检测过程中，空气交换率的确定一定要综合考虑各个方面的制约作用，综合以上因素的考虑，建议空气交换率应为（0.5？.02）　h-1。相对湿度对甲醛释放量的影响较小，由d图看以看出相对湿度对甲醛释放量为多项式关系，并且通过正交试验可知，相对湿度对甲醛释放量的影响较小，同时考虑到实际居住生活人们感觉最为适宜的相对湿度，综合考虑建议在检测时相对湿度控制在（50？）%。

表　3不同标准中甲醛释放量限量值（mg/m3）

根据表3中不同国家标准规定甲醛释放量限量值和国家卫生主管部门实测发现如果人们居室的空气中甲醛浓度大于0.08　mg/m3、公共活动场所空气中的甲醛浓度大于0.12　mg/m3，人们的眼睛或嗅觉就已经能感受到甲醛的刺激，综上所述建议使用30m3环境测试舱测试整体家具的甲醛释放限值为0.08mg/m3。

3　结语

环境参量对成套木家具中甲醛释放量影响各不相同，采用正交试验方法对各环境因素研究发现，负载率对甲醛释放量影响最大，其次依次为温度、空气交换率和相对湿度。通过影响顺序的关系，提出了装修过程中尽量减少人造板的使用面积，提高室内温度，增加空气流通来达到减少甲醛的释放量是非常有效的。本方法只是针对采用大容积环境测试舱测试成套木家具中甲醛释放量的环境因素进行了研究，并根据试验数据提供指导性的负载率、温度、空气交换率、相对湿度及甲醛释放量的限量值。

参考文献（References）：

[1]　Noisel，　N.，　Bouchard，　M.，　Carrier，　G..　Evaluation　of　the　health　impact　of　lowering　the　formaldehyde　occupational　exposure　limit　for　Quebec　workers[J].　Regulatory　Toxicology　and　Pharmacology　，　2007，48　（2），　118-127.

[2]　Abdullah，　Z.A.，　Park，　B.-D..　Hydrolytic　stability　of　cured　urea-formaldehyde　resins　modified　by　additives[J].　Journal　of　Applied　Polymer　Science　，2009，114　（2），　1011-1017.

[3]　American　society　for　testing　and　materials，　ASTM　E　1333-10.　Standard　Test　Method　for　Determining　Formaldehyde　Concentrations　in　Air　and　Emission　Rates　from　Wood　Products　Using　a　Large　Chamber　[S].　United　States　of　America：　ASTM，2010.

[4]　American　National　Standards　Institute.　ANSI/BIFMA　X　7.1-2005　Standard　for　Formaldehyde　and　TVOC　Emissions　of　Low-emitting　Office　Furniture　Systems　and　Seating[S].　United　States　of　America：　Business　and　Institutional　Furniture　Manufacturers　Association，2005.

[5]张彬渊，刘曜国，罗炘等.　GB　18584-2001室内装饰装修材料　木家具中有害物质限量[S].北京：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2001.

[6]于涛，苏锡辉，李楠等.体积分隔用移动隔板式大尺寸环境测试舱[P].中国，A，201110110214.0.　2011.11.30　（in　Chinese），2011.

[7]张启生，王汉平，姜树秋等.　GB/T　18204.26-2000公共场所空气中甲醛的测定方法[S].　北京：中华人民共和国卫生部，2000.

[8]　Sumin　Kim，Yoon-Ki　Choi，　Kyung-Won　Park，　Test　methods　and　reduction　of　organic　pollutant　compound　emissions　from　wood-based　building　and　furniture　materials[J]　.Bioresource　Technology　，　2010，101　（2010）　6562-6568，

[9]　Wiglusz　R，Sitko　E，Nikel　G.The　Effect　of　Temperature　on　the　Emission　of　Formaldehyde　and　Volatile　Organic　Compounds（VOCs）　Form　Laminate　Flooring　Case　Study[J].Building　Environ.，2002，37：41-44

作者简介：孙智敏（1979－）男，硕士，通讯作者（责任作者）。