室内装饰用人造板的甲醛释放规律研究

室内装饰用人造板的甲醛释放规律研究

在现代家庭使用的家具中，实木家具约占10%，人造板家具占80%以上。人造板家具已成为现代家庭使用的家具的主体。以人造板(主要指使用氨基类树脂的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等)为基材的家具在使用过程中往往不同程度地向外散发甲醛,构成了室内甲醛污染的主要来源。在市面上随机购买了室内装修常用的细木工板(俗称夹芯板)、胶合板和中密度纤维板,对这几种不同类型人造板的甲醛释放规律、及其甲醛释放量与环境的关系进行研究,为室内治理甲醛污染提供依据。1材料和方法1.1材料表面细木工板:厚度18mm,表层;柳桉单板,心材:杉木胶合板:厚度:9mm,三层结构中密度纤维板:厚度:15mm1.2仪器与设备可见光分光光度计;型号:SP-2100;制造商:上海光谱仪器有限公司。恒温恒湿箱;型号:WSQ-1D;制造商:重庆汉瞻仪器有限公司。9~11L玻璃干燥器;1.3测定甲醛释放量参照国标GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》中9~11L干燥器法2试验与分析2.1人造板甲醛释放量测定在此项试验中对各类型的人造板在10℃~30℃的温度范围中的甲醛释放量进行研究。根据甲醛测定标准的规定,将锯制成一定规格的试件,放入干燥器中,在试验所确定的温度下放置24h后,测定其甲醛释放量,结果见表1,同时根据表1的结果绘制人造板甲醛释放量与温度关系图(图1)。从图1上看,各种人造板的甲醛释放量都随着温度的升高而增加,其中以胶合板和细木工板受温度的影响较为明显,而中密度纤维板则较不明显,当温度从20℃升高至30℃时,胶合板甲醛释放量竞增至137%,这是由于温度上升,促进原本封闭在胶合板、细木工板内部的甲醛加速沿着端部向外扩散,而中密度纤维板本身甲醛释放面大,释放已经比较完全,因此升高较为缓慢些,仅增长了14%。2.2人造板甲醛释放量的测定步骤在此试验中,主要是研究随着环境湿度变化,各类型人造板甲醛释放量的变化情况,但因在湿度调整的情况下,尚未找到一个较适宜的试验方法能直接测定人造板的甲醛释放量情况,考虑到环境湿度的变化,能明显影响人造板的含水率,那么通过测定不同含水率人造板的甲醛释放量,就能够间接地反映环境湿度对人造板甲醛释放量的影响,因此本试验采用两个步骤进行,第一步人造板含水率调整,第二步不同含水率的人造板甲醛释放量的测定。2.2.1甲醛释放量测定将锯制好的试件分为几组,先放在烘箱中在低温下(50℃~60℃)干燥至较低的含水率,然后在温度25℃和湿度90%的环境下放置,每隔一定时间就从中取出一组试件,将此组试件分为两部分,一部分用于测定其含水率,另一部分用于测定甲醛释放量。2.2.2含水率对甲醛释放量的影响因为在国家标准中规定人造板的含水率一般在4%~14%范围内,所以选择含水率在此范围内的实验组进行甲醛释放量实验。将调整好含水率的各组试件放入9~11L干燥器中,在20℃温度下放置24h后,测定各组试件的甲醛释放量,结果见图2所示。从图2可看出,在中密度纤维板曲线上出现最高处的拐点(含水率9%)当含水率在3%~9%时,甲醛释放量随含水率增加而明显增加,当含水率在9%~14%时,随着含水率增加,甲醛释放量开始缓慢下降。其原因分析如下,当含水率<9%时,随着含水率的提高,板材中的脲醛树脂水解程度提高,因而甲醛释放量逐渐增加.但含水率上升到9%以后,脲醛树脂胶水解释放甲醛的速率与水分吸收甲醛的速率达到一个动态平衡,因而甲醛释放量变化不大.而当含水率继续上升后,试样内部和表面不断增多的水分子束缚了甲醛分子的挥发,水分吸收甲醛的速率大于脲醛胶水解散发甲醛的速率,甲醛释放量开始逐渐下降,看出在含水率较低和较高的条件下,甲醛释放量都较低,因此在这两种条件下都有利于降低甲醛释放量,但中密度纤维板含水率较高时,其物理力学强度会显著下降,因此建议保持较低含水率为宜。对于细木工板和胶合板,在含水率5%~14%范围内,甲醛释放量都随含水率增加而增加.在该含水率范围内,细木工板和胶合板的甲醛释放规律与中密度纤维板不同,甲醛释放量没有出现拐点.这种情况可能与板材的结构有关,中密度纤维板的构成单元是纤维,胶均匀分布在整个板材中;而细木工板和胶合板是单板,脲醛树脂分布在单板或实木的表面形成胶层,处于板的内部,而且细木工板和胶合板木质单元所占比例较中密度纤维板高。在相同含水率下,水分在胶合板、细木工板的木质部分的量超过中密度纤维板.因而在与胶接触部分的水分相对于中密度纤维板则较低,含水率还是处于较低的水平,脲醛树脂水解的速率大于水分吸收甲醛的速率,所以甲醛释放量随含水率的升高而升高。从上述结果上看,保持较低的含水率有利于降低甲醛释放量,因此在装修中保持人造板材料的干燥,避免水分的进入是十分重要的。2.3甲醛释放量测定在此实验中,课题组对人造板的上下表面,边部(横边、纵边)等部位的甲醛释放量情况进行试验,将每种类型人造板锯制成规格150mm×150mm的正方形试件,按表2所示的封边方式,用不含甲醛的铝胶带密封后分别按GB18580-2001中的40L干燥器法进行甲醛释放量测定。测试结果见表2及图3。从表2和图3可以看出,封闭情况对甲醛释放的影响是极显著的,胶合板和细木工板的甲醛释放主要集中在周边,表面甲醛释放量较小;胶合板的纵向侧边和横向侧边的甲醛释放量相差并不明显,而细木工板的纵向侧边的甲醛释放量远小于横向侧边的甲醛释放量。其原因是因为甲醛的释放可以以导管和纹孔等空隙为通道,同时横向侧边由于芯板间的间隙较多,也为甲醛的释放提供了通道。中密度纤维板的甲醛释放量也是以周边为主,但周边的甲醛释放量与板的甲醛释放量差别并不像胶合板和细木工板那样明显。另外在具体的封边操作中,应注意选用低甲醛释放的胶粘剂、装饰材料和涂料以及合理的工艺,以确保封边后不引入新的甲醛释放源。目前装修中,都会对人造板的面层进行贴面封闭处理,而人造板的端部一般隐藏在家具内部或角落,很可能会忽略对其的封闭,导致甲醛释放量居高不下。2.4甲醛释放量测定在使用中,人们关注人造板放置多久后,甲醛释放量才会明显减少,这个问题比较复杂,因为不同厂家、不同类型、不同厚度的人造板,再加上人造板制品品种繁多,其甲醛释放的情况都不一样,针对所获得的人造板材料进行5个月的跟踪试验,初步了解其甲醛释放量与时间的变化情况。在试验中所用的人造板都是市面上购买的,据商家称出厂一个月左右。试验时,将人造板锯制成150mm×50mm的试件,放置于通风处每隔一定时间,按9~11LL干燥器法测定甲醛释放量,结果见下表3及图4。从表3和图4可以看出:试验所用的三种板材在开始时甲醛释放量都较高,在前3~4个月内,随着时间的延长会逐步下降,之后甲醛释放量基本趋于平稳,不再有明显下降,中密度纤维板甲醛释放量在前一个月内有一个急速下降阶段,随后减缓,大约2个月左右,就开始趋于平稳,而细木工板和胶合板的甲醛释放量在4个月内都以较平稳的速度下降,没有中密度纤维板那样的急速下降阶段,这是由于中密度纤维板由胶粘剂与木质纤维经热压制成,胶均匀分布在整个板上,所以游离甲醛在短时间内能迅速散发。细木工板和胶合板的胶粘剂主要含在内层,甲醛从内部散发至表面需要较长的一段时间,甲醛释放量达到平稳值所需的时间较长。3加强装修结合环境湿度的管理与工程各种人造板的甲醛释放量都随着温度的升高而提高,其中细木工板和胶合板受温度的影响更为明显,因此在气温较高时,室内空气中甲醛浓度会有明显提高,尤其在夏季注意室内空气中甲醛的浓度,保持室内的通风或及时进行甲醛污染处理。在家庭装修中所使用胶合板、细木工板和中密度纤维板材料,尽可能的保持干燥,使其有一个较低的含水率,亦即居住的环境湿度要小,