基于定制家具中挥发性有机化合物释放量控制的材料选择和评价方法-编制说明

1一、工作简况1.1任务来源定制家具的概念诞生于2008年，相较传统家具，有空间利用率高、个性化设计、安装简便等优势。随着房价上涨，消费者对房屋空间的利用效率要求日益提高，同时随着居民收入水平的提高，以及对居住环境的逐步重视，消费者对家具的个性化需求与日俱增。定制家具凭借对家居空间的高效利用、能充分体现消费者的个性化消费需要、现代感强等特点，成为近年来家具消费领域中新的快速增长点。数据显示，2020年定制家具行业的市场规模就已超过1600亿元，随着定制家具在商品房及二手房装修的渗透率提升，定制家具持续成为家具行业中的细分成长性子行业，预期年均增速在10%以上。随着定制家具市场规模的扩大，定制家具所带来的室内环境污染问题也越来越明显。由于定制家具在室内承载率较高，已逐步成为室内环境的最主要污染来源之一。目前，用于室内装修的大多为定制木家具，采用各类板材作为主要材料，可能引入的室内污染物有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC等，其原辅材料的选择直接影响着室内居住环境的质量。现行有效的针对定制木家具的标准有：（1）国家标准GB18580-2017，该标准检测板材在常温（23℃，湿度50%）且空气交换率为1.0次/h时的甲醛释放量；（2）上海市化学建材协会行业标准T/310101002-C011-2018《全屋定制木（制）家具》，该标准检测板材在常温（23℃，湿度50%）且空气交换率为1.0次/h时的甲醛及TVOC释放量。相关标准对定制木家具的环保指标做出了一些规定，但受承载率、实际使用环境的影响，在针对使用定制木家具的房间进行室内空气检测时，其甲醛、TVOC指标往往超标的概率很高，消费体验较差。在现行标准体系下，只能通过装修后对室内环境质量的评价，倒推定制木家具可能产生的污染情况，无法弥补由于材料使用不当所造成的问题。而受限于市场竞争的实际情况，片面提高所有材料的环保指标，将大幅增加产品的成本，将企业置于市场竞争中的不利地位。鉴于上述原因，亟需定制木家具企业提供一种可操作性强的环保选材评价方法。使企业可以在产品设计阶段介入材料评价，根据不同的使用场景选择不同环保性能的装饰材料，将力学性能与环保性能有机结合，最终达到良好的使用体验，从而达到帮助企业提升产品质量及客户满意度的目的。由于上述原因，2022年9月，根据中国家具协会团体标准工作安排，中国家具协会研究决定对《基于定制家具中挥发性有机化合物释放量控制的材料选择和评价方法》进行立项，文件编号为：中家协综【2022】21号。1.2主要工作过程1.2.1成立起草小组标准立项计划下达后，上海市质量监督检验技术研究院成立了标准起草小组，通过市场调研、会议研讨、专家咨询、开展试验等方法，围绕定制家具中挥发性有机化合物释放量控制的材料选择和评价方法研究、验证试验等方面要求开展工作。1.2.2形成标准草案2022年10月至2022年11月，起草小组成员分工、合作，一方面深入工厂、家具市场、质检机构进行调研，收集生产企业近年来的实际生产情况，定制家具常用材料、用量、质量控制情况等，另一方面向消费者发出问卷调查，了解定制家具在室内常见的承载率范围以及安装定制家具后的空气质量体感情况。此外，还广泛查阅、翻译收集国内外相关领域的最新标准、技术法规等资料，于2022年12月形成了标准草案。1.2.3形成标准征求意见稿2022年12月至2023年5月，上海市质量监督检验技术研究院按标准草案对使用定制家具的新装修房间进行验证试验，通过验证试验操作中发现的问题，进一步修改了标准草案，完善了标准适用范围、评价方法、等级评定等规定，于2023年6月形成了征求意见稿及其编制说明。1.3主要参加起草单位及其工作本标准负责起草单位是上海市质量监督检验技术研究院，王晓旭、钱明媛负责标准各阶段标准草案的起草编制，王晓旭、钱明媛、陆峰负责主导开展技术资料收集、王晓旭、钱明媛、陆峰负责验证试验，王晓旭、钱明媛、张敏负责分析试验数据等工作。二、标准编制原则和主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据，解决的主要问题。修订标准时应列出与原标准的主要差异和水平对比2.1标准编制原则标准内容的确定按有利于保障安全和人民的身体健康，保护消费者利益，保护环境；有利于合理利用国家资源，推广科技成果，提高经济效益，并符合使用要求；有利于产品的通用互换，做到技术上先进，经济上合理，确保相关标准的协调统一；有利于促进对外经济技术合作和对外贸易等原则，确保标准具有科学性、先进性、适用性等。本标准严格按照GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定编写。2.2主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据，解决的主要问题内容2.2.1标准适用范围本文件规定了基于定制家具中挥发性有机化合物释放量控制的材料选择和评价方法的术语和定义、通则、评价等级等，描述了定制家具选材评价的试验方法。本文件适用于定制家具主体材料选择的评价。2.2.2控制项要求定制家具所选用的板材应符合国家强制性标准GB18580中相关要求。2.2.3评分项要求在满足控制项前提下才可进行评分项评价，参考GB/T39126-2020并与验证试验对比，得出按评分分值可分为三个等级，见表1表1定制家具选材方案评分项要求选材方案评分SQ＞8070＜SQ≤8060＜SQ≤70等级A级B级C级注：单个污染物评分低于其评分限值40%或评价得分在60分以下的定制家具选材方案不推荐2.2.4控制项评价定制家具所选用的板材需符合GB18580中相关要求，通过控制项评价。2.2.5评分项评价2.2.5.1确定污染物释放特性参数按照章节3验证试验方法，确定定制家具各类板材的甲醛、甲苯、二甲苯和TVOC污染物的最低平衡释放量、污染物平衡释放量范围、污染物平衡释放量变化率三个污染物释放特性参数。2.2.5.2计算单个房间中定制家具污染物浓度预测值按确定的污染物释放特性参数和已确定的定制家具各类板材承载率，根据章节3验证试验方法计算单个房间中定制家具污染物浓度预测值。2.2.5.3定制家具空气污染度评价定制家具单个房间空气污染度评价公式参照GB/T39126-2020。根据章节3验证试验得到室内空气污染度评分系数及分值表，如表2所示。表2室内空气污染度评分系数及分值表污染物评分限值评分系数甲醛35分1.4甲苯20分1.6二甲苯20分1.6TVOC25分6.02.2.5.4确定选材方案评分等级根据SQ的分值，参照表1确定选材方案的等级。2.2.6试验原理按照一定的表面积承载率要求选择合适的大小的气候舱，将已预处理过的样品放入气候舱内，按要求调节舱内温度和相对湿度。样品在舱内释放出挥发性有机化合物，当达到规定时间后，从舱采集口采集舱内空气，通过规定的试验方法测定定制家具中挥发性有机化合物的浓度。对测试的四个承载率下的某种污染物平衡释放量按最小二乘法指数拟合，确定污染物平衡释放量与承载率的关系。然后按照室内污染物浓度预测值计算公式得出单个房间污染物浓度预测值。2.2.7样品制备样品制备参照GB/T39126-2020中要求，制备样品尺寸为（500×500）mm。采用惰性材料封闭四周和背面，取样后立即用不会释放或吸附污染物的包装材料将样品密封；当施工工艺需要用胶时，按实际用胶量用于板材使用面上，在实验室温度（23±2）℃、湿度（50±5）%条件下养护3d。样品数量按照最大表面积承载率要求为20块。2.2.8气候舱准备气候舱准备参照GB/T31107-2014中要求，测试前气候舱应清洁干净，在试验全过程中，气候舱内保持下列条件：温度（23±2）℃。因需模拟定制家具板材在单个房间内的污染物释放，而按照GB/T18883-2022中要求，采样前需要长时间密闭门窗，因此将气候舱的空气交换率设置为0。2.2.9背景浓度测定背景浓度限值参照GB/T31107-2014中要求，甲醛≤0.006mg/m3、甲苯和二甲苯≤0.005mg/m3，TVOC≤0.05mg/m3。甲醛测定方法参照GB/T18883-2022附录B要求；甲苯、二甲苯测定方法参照GB/T18883-2022附录C固相吸附-热解吸-气相色谱法要求；TVOC方法测定参照GB/T18883-2022附录D要求。2.2.10采样与计算统计对30户家庭使用问卷星进行调研的结果显示，这30户家庭单个房间内所使用的定制木家具暴露表面积与房间体积承载率在（0.48-1.93）m2/m3之间，因此本标准中规定材料的承载率为0.5、1.0、1.5、2.0m2/m3。样品采集参照GB/T18883-2022中方法进行。污染物分析方法与背景浓度测定时一致。2.2.11污染物释放特性参数计算污染物释放特性参数计算公式参照GB/T39126-2020。2.2.12单个房间中定制家具污染物浓度预测值计算单个房间污染物浓度预测值计算公式参照GB/T39126-2020。三、主要试验（或验证）情况的分析3.1采样与计算根据问卷星对30户家庭进行调研结果显示，这30户家庭单个房间内所使用的定制木家具暴露表面积与房间体积承载率如表3所示，可以看出这30户家庭单个房间承载率在（0.48-1.93）m2/m3之间，因此本标准中规定材料的承载率为0.5、1.0、1.5、2.0m2/m3。表330户家庭单个房间定制木家具暴露表面积与房间体积承载率表编号承载率（m2/m3）编号承载率（m2/m3）家庭10.94家庭161.02家庭21.13家庭170.85家庭30.79家庭181.10家庭40.48家庭190.96家庭50.85家庭201.77家庭61.56家庭211.03家庭71.79家庭221.93家庭80.56家庭230.86家庭90.63家庭240.99家庭101.22家庭251.22家庭111.85家庭261.26家庭121.90家庭271.39家庭131.77家庭281.43家庭140.69家庭290.89家庭150.75家庭300.763.2定制家具单个房间空气污染度评价3.2.1验证试验方案定制家具安装前、安装后及定制家具材料中污染物采样方法按照GB/T18883-2022进行。标准起草小组对10户家庭定制家具安装前，安装后及定制家具材料的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC进行检测。甲醛测定方法参照GB/T18883-2022附录B要求；苯、甲苯、二甲苯测定方法参照GB/T18883-2022附录C固相吸附-热解吸-气相色谱法要求；TVOC测定方法参照GB/T18883-2022附录D要求。将所得污染物浓度除以相应承载率，得到四个承载率（0.5、1.0、1.5、2.0m2/m3）下的污染物平衡释放量。对测试的四个承载率下的污染物平衡释放量按最小二乘法指数拟合，确定污染物平衡释放量与承载率的关系，由式1确定Y0、YP、B按个污染物释放特性参数数值：Y=Y0+YPQUOTEe-L/Be-L/B····································式1式中：Y—定制家具污染物平衡释放量，单位为毫克每平方米（mg/m2）；Y0—定制家具污染物最低平衡释放量，单位为毫克每平方米（mg/m2）；YP—定制家具污染物平衡释放量范围，单位为毫克每平方米（mg/m2）；L—定制家具承载率，单位为平方米每立方米（m2/m3）；B—污染物平衡释放量变化率，单位为平方米每立方米（m2/m3）。最终得到的10户家庭单个房间平衡释放量方程，如表4所示。从表4中可以看出10户家庭单个房间中污染物苯的浓度大都低于或略高于检出限，因此本次验证试验只计算甲醛、甲苯、二甲苯和TVOC的平衡释放量方程。表410户家庭单个房间平衡释放量方程表编号承载率(m2/m3)甲醛(mg/m2)苯(mg/m2)甲苯(mg/m2)二甲苯(mg/m2)TVOC(mg/m2)家庭10.50.512N.D.0.0180.0260.2021.00.2960.0080.0130.0150.1481.50.2250.0060.0110.0100.1232.00.1910.0050.0090.0080.107平衡释放量方程甲醛：Y=0.177+0.927e-L/0.489甲苯：Y=0.007+0.019e-L/0.854二甲苯：Y=0.006+0.044e-L/0.608TVOC：Y=0.092+0.212e-L/0.750QUOTEe-L/B家庭20.50.172N.D.0.0260.0550.1961.00.099N.D.0.0240.0530.1361.50.074N.D.0.0220.0470.1112.00.061N.D.0.0210.0410.094平衡释放量方程甲醛：Y=0.055+0.305e-L/0.518甲苯：Y=0.017+0.011e-L/1.796二甲苯：Y=0.061-0.004e-L/-1.295TVOC：Y=0.082+0.233e-L/0.693家庭30.50.312N.D.0.0920.0560.1901.00.1980.0050.0780.0680.1541.50.1540.0040.0640.0750.1352.00.1280.0030.0550.0780.113平衡释放量方程甲醛：Y=0.113+0.455e-L/0.602甲苯：Y=0.006+0.103e-L/2.597二甲苯：Y=0.082-0.049e-L/0.789TVOC：Y=0.064+0.170e-L/1.636家庭40.50.112N.D.0.0500.0260.1661.00.083N.D.0.0460.0300.1471.50.071N.D.0.0410.0320.1372.00.058N.D.0.0360.0340.115平衡释放量方程甲醛：Y=0.045+0.111e-L/0.963甲苯：Y=0.088-0.034e-L/-4.798二甲苯：Y=0.036-0.016e-L/1.191TVOC：Y=0.295-0.117e-L/-4.730家庭50.50.070N.D.0.0260.0440.1661.00.061N.D.0.0230.0430.1261.50.053N.D.0.0210.0420.1042.00.043N.D.0.0200.0400.086平衡释放量方程甲醛：Y=0.209-0.132e-L/-8.598甲苯：Y=0.018+0.012e-L/0.992二甲苯：Y=0.045-0.001e-L/-1.191TVOC：Y=0.058+0.167e-L/1.118家庭60.50.232N.D.0.0380.0120.1281.00.175N.D.0.0370.0140.1231.50.1350.0050.0350.0190.1132.00.1090.0050.0330.0200.105平衡释放量方程甲醛：Y=0.051+0.264e-L/1.303甲苯：Y=0.041-0.002e-L/-1.796二甲苯：Y=0.037-0.029e-L/3.599TVOC：Y=0.162-0.028e-L/-2.864家庭70.50.410N.D.0.0760.0880.3161.00.303N.D.0.0740.0770.2361.50.2450.0030.0690.0720.2272.00.2020.0030.0610.0690.202平衡释放量方程甲醛：Y=0.143-0.437e-L/1.003甲苯：Y=0.079-0.001e-L/-0.823二甲苯：Y=0.066+0.043e-L/0.712TVOC：Y=0.204+0.337e-L/0.449家庭80.50.190N.D.0.1000.0500.3061.00.135N.D.0.0990.0460.2081.50.112N.D.0.0970.0440.1612.00.101N.D.0.0950.0420.130平衡释放量方程甲醛：Y=0.093+0.222e-L/0.598甲苯：Y=0.103-0.002e-L/-1.796二甲苯：Y=0.039+0.016e-L/1.191TVOC：Y=0.100+0.385e-L/0.794家庭90.50.154N.D.0.0700.0980.1561.00.109N.D.0.0940.1130.1461.50.103N.D.0.1010.1180.1352.00.089N.D.0.0970.1190.119平衡释放量方程甲醛：Y=0.089+0.185e-L/0.468甲苯：Y=0.108-0.096e-L/0.547二甲苯：Y=0.119-0.071e-L/0.422TVOC：Y=0.187-0.024e-L/-1.962家庭100.50.222N.D.0.0300.0160.0201.00.169N.D.0.0540.0450.0511.50.151N.D.0.0590.0560.0682.00.1200.0030.0610.0600.069平衡释放量方程甲醛：Y=0.081+0.208e-L/1.244甲苯：Y=0.061-0.133e-L/0.343二甲苯：Y=0.062-0.123e-L/0.510TVOC：Y=0.073-0.136e-L/0.540N.D.：未检出，检出限0.005mg/m3若单个房间中的定制家具有n种不同种类的板材（如胶合板、细木工板、刨花板、实木复合板等），则室内污染物浓度预测值按式2计算：C=U×（Y1xL1+Y2xL2+…+YnxLn）···················式2式中：C—单个房间污染物浓度预测值，单位为毫克每立方米（mg/m3）；U—通风换气系数；Ynx—单个房间中定制家具第n种种类板材的污染物平衡释放量修正值，单位为毫克每平方米（mg/m2）；Ln—单个房间中定制家具第n种种类板材的承载率，单位为平方米每立方米（m2/m3）。式2中Ln按式3计算：Ln=An/V······································式3式中：Ln—板材的承载率，单位为平方米每立方米（m2/m3）；An—板材的表面积，单位为平方米（m2）；V—房间内空间体积，单位为立方米（m3）。式2中Ynx按式4计算：Ynx=Y0n+YPnQUOTEe-Lnx/Bn式中：Ynx—单个房间第n种板材污染物平衡释放量修正值，单位为毫克每平方米（mg/m2）；Y0n—单个房间第n种板材污染物最低平衡释放量，单位为毫克每平方米（mg/m2）；YPn—单个房间第n种释放污染物板材的污染物平衡释放量范围，单位为毫克每平方米（mg/m2）；Lnx—单个房间第n种释放污染物板材的承载率修正值，单位为平方米每立方米（m2/m3）；Bn—单个房间第n种板材污染物释放量变化率，单位为平方米每立方米（m2/m3）。式4中Lnx按式5计算：Lnx=（L1YP1+L2YP2+…+LnYPn）/YPn················式5式中：Ln—单个房间内第n种装饰装修材料的承载率，单位为平方米每立方米（m2/m3）；Lnx—单个房间内第n种释放污染物板材的承载率修正值，单位为平方米每立方米（m2/m3）；YPn—单个房间内第n种释放污染物板材的污染物平衡浓度释放量范围，单位为毫克每平方米（mg/m2）。式2中U按式6计算：U=2/（T+2）································式6式中：U—通风换气系数；T—污染物浓度时间变化率。式6中T按式7计算：T=2.3+32×QUOTEe-（L1YP1式中：T—污染物浓度时间变化率；Ln—第n种释放污染物板材的承载率，单位为平方米每立方米（m2/m3）；YPn—第n种释放污染物板材的污染物平衡释放量范围，单位为毫克每平方米（mg/m2）。最终得到10户家庭单个房间污染物浓度预测值，并与该房间内定制家具安装前后污染物浓度差值进行比较，并计算其相对偏差，如表5所示。测试结果显示，本次验证试验所选择的10户家庭使用的定制家具板材中甲苯与二甲苯释放量较低，与定制家具安装前后污染物浓度差值的相对偏差可能不具有代表性，因此本次验证试验计算了甲苯与二甲苯采样及分析的方法测量不确定度，结果约为±0.010mg/m3。所以在本次验证试验中，若承载率对应甲苯与二甲苯浓度预测值≤0.010mg/m3时，不计算污染物浓度预测值与定制家具安装前后室内污染物浓度差值的相对偏差。从表5中可以看出，10户家庭单个房间污染物浓度预测值与定制家具安装前后室内污染物浓度差值的相对偏差均小于20%，符合预期要求。表510户家庭单个房间污染物浓度预测值表编号污染物定制家具承载率(m2/m3)承载率对应污染物浓度预测值(mg/m3)定制家具安装前后污染物浓度差值(mg/m3)相对偏差(%)家庭1甲醛0.940.1040.0897.8甲苯0.0030.008-二甲苯0.0040.007-TVOC0.0410.049-8.9家庭2甲醛1.130.0310.037-8.8甲苯0.0070.003-二甲苯0.0150.018-9.1TVOC0.0430.0386.2家庭3甲醛0.790.0570.063-5.0甲苯0.0180.0172.9二甲苯0.0130.015-7.1TVOC0.0380.0337.0家庭4甲醛0.480.0150.020-14.3甲苯0.0060.005-二甲苯0.0030.010-TVOC0.0210.029-16.0家庭5甲醛0.850.0140.01016.7甲苯0.0050.007-二甲苯0.0100.013-13.0TVOC0.0330.038-7.0家庭6甲醛1.560.0640.05111.3甲苯0.0150.019-11.8二甲苯0.0070.014-TVOC0.0460.053-7.1家庭7甲醛1.790.0220.023-2.2甲苯0.0330.039-8.3二甲苯0.0340.048-17.1TVOC0.1240.1039.3家庭8甲醛0.560.0280.01919.1甲苯0.0150.021-16.7二甲苯0.0070.008-TVOC0.0470.055-7.8家庭9甲醛0.630.0240.033-15.8甲苯0.0130.00918.2二甲苯0.0170.01217.2TVOC0.0260.033-11.9家庭10甲醛1.220.0570.071-10.9甲苯0.0170.0156.3二甲苯0.0150.0143.4TVOC0.0180.023-12.23.2.1定制家具在单个房间内空气污染度评价验证本标准将定制家具选材项目评分总分定为满分100分，并根据甲醛、甲苯、二甲苯、TVOC的危害程度，分别给予3个分数段，具体如表6所示。表6污染物评分限值表污染物评分限值危害程度甲醛35分1b类致癌物甲苯20分3类致癌物二甲苯20分3类致癌物TVOC25分1类致癌物～低毒性物从表6中可以看出，甲醛为4种污染物中毒性最大的物质，因此将评分限值定为35分；TVOC相对甲醛毒性低但高于甲苯与二甲苯，因此将评分限值定为25分；甲苯与二甲苯毒性最低，故将评分限值定为20分。根据GB/T35601-2017《绿色产品评价人造板和木质地板》中甲醛、甲苯、二甲苯、TVOC的标准值作为评判依据，最终得出4种污