CN104697949A

CN104697949A - 家具有害物质快速无损检测方法

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Publication number: CN104697949A
Application number: CN201310641534.8A
Authority: CN
Inventors: 张双保; 于雪斐; 王翠翠; 兴丰; 王丹丹; 宋伟; 侯国君
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明涉及室内装饰装修材料有害物质检测技术领域，特别涉及家具有害物质的一种快速无损检测方法。包括甲醛、苯、甲苯和TVOC分析方法，试验舱承载率问题解决方案，预处理条件和气体采样时间，实现对家具产品的快速无损检测。通过模拟人居环境，运用环境试验舱法对整体家具进行有害物质释放浓度的跟踪检测，改变温湿度的环境因子，对家具中甲醛、苯系物及总挥发性有机化合物(TVOC)释放的最高浓度和平衡浓度与常温常湿条件下进行比较，找出相关性，从而缩短检测时间，提高检测效率，为相关标准的制定和修正提供参考。

Description

家具有害物质快速无损检测方法

技术领域：

本发明涉及室内装饰装修材料有害物质检测技术领域，特别涉及家具有害物质的一种快速无损检测方法。

背景技术：

美国测试和材料协会(ASTM)和欧洲标准委员会已经建立了环境测试舱测定室内材料和产品中有机释放物的标准指南，美国于2007年将BIFMA M7.1《办公家具、组件及座椅中VOC释放检测方法》上升为国家标准。我国也于2001年公布了小型环境试验舱法测定室内装饰装修材料有害物质释放限量的标准。国内现在有关环境舱研究的重点还集中在小型环境舱上，而且所检测家具释放甲醛或者VOC大部分都需破坏家具本身，造成一定的浪费，给厂家带来一定的经济影响，如干燥器法和穿孔萃取法测试家具时都需将家具锯制成一定规格尺寸的试件再进行检测。

朱明亮等研究了室内空气温度对VOC释放的影响，结果显示，空气温度(23～60)℃对VOC散发的影响随VOC的种类及材料的种类不同而不同，对于大部分材料，VOC的散发率随温度的增加而增加。研究表明一般在60℃时对VOC散发的影响最大，一些材料在(23～35)℃之间几乎没有差别。Bremer报道VOC的释放随着温度不同而发生变化，温度不同，所释放的物质也不同。没有系统地阐述不同的温度对PVC地板的VOC释放的比较。

Sollinger等对10种地毯进行了实验，并分别在33升的玻璃舱和1000升的不锈钢舱内进行。玻璃舱的温度设置在从室温到60℃的范围，不锈钢舱的温度设置从室温到70℃的范围。同时做了静态和动态试验。静态试验的目的是识别有机释放物的种类以及确定温度与相对湿度对VOC的影响。实验结果显示，温度不同并没有对VOC的浓度产生较为明显的影响，但对挥发性小的VOC有显著影响。相对湿度对除苯胺外的所有化合物影响效果有限。

Tucker得出了与上述相对湿度对挥发物影响相同的结论，指出相对湿度只对具有强极性的化合物有影响。

称为“室内空气质量以及对人类的影响”的欧洲合作行动开展了实验室间的小舱测试对比。也涉及到了温度对释放量的影响，在两个实验室进行温度对比实验。结果显示，随着温度从23℃上升到60℃，正十二烷的释放量升高。

美国环保署(EPA)进行了关于室内空气污染源的释放物以及影响释放率的因素，包括温度、相对湿度、换气以及舱承载率。试验在两个166升的不锈钢环境试验舱内进行。在两个温度下23℃和50℃，以及两组相对湿度20和50％。结果显示，对二氯苯(被测物的主含有机物)的释放率随着温度的升高而升高。

Fariborz等对温度及相对湿度对释放率的影响进行了较为系统的研究。试验在容积为52.44升的环境试验舱内进行。研究了两种材料的释放：清漆和油漆。为了降低基材的吸附和作用，故采用不锈钢作为基材。温度为：15℃、25℃和35℃，相对湿度为3％、32％和62％。结果表明，温度和相对湿度对清漆和油漆的释放都有较为显著影响。随着温度的升高，油漆和清漆的TVOC释放率都有提高。同时得出结论，并不是所有的VOC都遵循TVOC的这一规律，有些化合物还表现出随着温度的升高释放率下降的现象。释放浓度高的VOC遵循TVOC的规律，说明TVOC是由样本中浓度较大的VOC所主导，这从另一方面说明TVOC不能全面的说明VOCs的释放规律。因此对于那些与TVOC释放规律不一致的化合物要单独列出，这样就可以对室内空气进行更好的指示说明。相对湿度对油漆的影响不规律，释放率的波动性很大。相对湿度对清漆释放率的影响趋势较为理想。相对湿度高者释放率高，反之亦然。该研究也存在一定程度的缺陷，如在研究温度之于VOC释放率影响时，只是在相对湿度为3％的条件下试验，没有进行正常的空气湿度对比。在研究相对湿度之于VOC释放率影响时，限定温度为25℃，没有对其他温度进行考虑，没有考虑在其他温度下的释放波动情况。另外该论文没有研究涂覆在实际应用板材时的VOC释放情况。

Won，D等研究了温度对对流传质系数α以及扩散传质系数D的影响，在四组周围空气温度下进行了实验，分别是19℃、24℃、28℃以及34℃。实验结果显示只有D是温度的函数。说明温度对材料的扩散传质有较为明显的影响。

Lang.F等对五种室内材料(挂毯、PVC地板、密封胶、地板清漆以及墙壁涂料)在不同的温湿度组合下进行了实验(18～28℃以及30～70％)。

上述的一些研究都是在小型环境试验舱内进行的，全尺寸状况下的情形还未见研究。

有关环境舱检测的国内及国际标准中，将样本检测时间及检测的环境因子做详细归纳和总结。具体标准有：美国国家标准BIFMAM7.1《办公家具、组件及座椅中VOC释放检测方法》、美国测试与试验协会标准ASTM E1333-96(2002)《大气候箱法测试木制品甲醛释放量》、国际标准BS EN ISO16000-9：2006《建筑材料及装修材料有害物释放的检测一环境舱法》、欧洲标准BS EN717-1：2004《人造板甲醛释放的检测一环境舱法》、日本标准JIS A1901：2003《测定建筑产品释放的挥发性有机化合物和醛类--小室法》以及中国国家强制标准GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》，具体相关参数见表1。

表1环境舱法的国内及国际标准中有关参数的要求

Tab.1Related required parameters of environmental chamber of domestic standards and ahroad

从表1可以看出，国内外现有的家具有害物释放量检测方法存在检测时间长，检测效率较低。因此本发明着眼于家具有害物释放的影响因子方面，系统研究这些因子对其释放的影响，以及在一定的温湿度条件下连续测试家具有害物释放情况为相关标准的修订及建立提供指导。

发明内容：

本发明涉及家具产品有害物质的一种快速无损检测方法，具体操作方法和技术指标见以下说明：

分析方法：甲醛分析方法：采集平行样，用变色酸法进行分析；苯、甲苯、TVOC分析方法：采集平行样，采用气相色谱仪进行分析。

试验舱承载率问题解决方案：采用非吸附性铝箔气袋体积填充。

预处理条件：在恒温恒湿调质试验舱内调质5天，具体条件为，温度(23±2)℃；相对湿度(45±5)％；换气次数：1次/h；空气速率：(0.1～0.3)m/s；体积承载率：0.15m³/m³：

气体采样时间：开始试验后(16～20)h。

本发明有益效果：

家具释放的有害物质最终落实的载体即是空气，通过呼吸受污染的空气使人体健康受到威胁，因此检测家具释放到空气中的有害物质浓度是最直接、最有效的衡量家具有害物释放水平的途径。

本发明试验验证过程中，环境舱法不管是在常温常湿还是在高温高湿条件下测得的板材甲醛释放量数据，都远低于通过干燥器或者穿孔萃取所测得的值，这是由于不管是干燥器法还是穿孔萃取法都破坏了家具的结构，将家具样本制取成一定规格的试件，尤其是穿孔萃取法，试件规格达到20×20mm，而且要用甲苯多次萃取，可以说将材料的甲醛基本都萃取出来。但是，家具在实际使用时，外表包覆一定的覆面材料，如本实验中使用的三聚氰胺浸渍贴面，对素板进行了很好的包裹和密封，尽管有甲醛释放，但是释放水平在一个较低的层次。这非常符合实际消费者真实使用的状态。因此，有必要修订或推行相应的家具甲醛释放的测试方法，即使用无损检测甲醛的环境舱法。

本发明着力从家具有害物释放的规律性摸索出发，为家具有害物释放的检测标准与室内空气质量检测标准相衔接做好理论基础及技术铺垫，为解除消费者室内空气污染困扰做出积极的贡献。将之运用到标准中，能够加强家具有害物质释放限制、提高现行家具标准的可执行性及量化家具有害物释放与室内空气的质量关系，加强企业对家具产品环保质量的管理、便于有关部门的监管。

具体实施方式：

(1)试验材料：

E1刨花板、UF树脂胶、三聚氰胺浸渍纸贴面、喷聚氨酯漆材质的文件柜2件；板式床头柜500×450×450cm³，2件；更衣柜900×450×1800cm³，2件；办公桌 1200×600×760cm³，2件；实验前1～2个月生产的家具产品，打开包装后一周内进行测试。

(2)试验仪器设备及药品：

全尺寸30m³可分割体积环境试验舱一台(其中舱I和舱II体积分别为15m³；5m³)，附图1是大型环境试验舱结构示意原理图；中型环境试验舱2台；1m³小型环境试验舱2台；QC-2型大气采样器；岛津UV-1700紫外可见分光光度计；安捷伦GC7890气相色谱仪；日立GC3900气相色谱仪；实验药品有：亚硫酸氢钠(NaHSO3)，分析纯；变色酸，分析纯；浓硫酸(98％H2SO4)，分析纯。

(3)试验条件：

将实验材料每种准备两件，分别做高温高湿和常温常湿实验。

常温常湿：温度23±0.5℃；湿度45±3％；换气次数1.0±0.05ACH；气流速度0.1～0.3m/s。

高温高湿：温度40±0.5℃；湿度50±3％；换气次数1.0±0.05ACH；气流速度0.1～0.3m/s。

(4)试验方法：

甲醛检测采用三种方法，即穿孔萃取法、干燥器法、环境舱法。

TVOC采用环境舱法。

其中穿孔萃取法和干燥器法根据国家标准GB/T17657-1999相关规定检测，环境舱法采用变色酸法测甲醛。

变色酸法具体步骤是：用大气采样器采集环境舱内的气体30min，用20mL，1％的亚硫酸氢钠溶液吸收，采集结束后吸取该吸收待测液4mL，加入1％的变色酸0.1mL，再加入6mL浓硫酸。放置至少两个小时后用UV1700紫外分光光度计进行测试，所得的吸光度经折算后得到甲醛的浓度。计算公式如1。

C＝f(A_s-A_b)×V_吸/V_气 (1)

式中：

C-环境舱内空气甲醛的浓度，mg/m³；

f-变色酸法测甲醛标准曲线斜率，mg/L；

A_s-吸收液吸光度；

A_b-空白溶液吸光度；

V_吸-吸收液总体积，mL；

V_气-采气量，L。

TVOC的采集方法上同甲醛采集类似，只是将吸收液换成Tenax采样管，然后将Tenax管置入热解析-气象色谱仪中分析。

(5)实验步骤：

清洁环境舱：清理过滤装置，换过滤装置中的过滤物质(活化活性炭，蒸馏水)；

清扫；第一遍去离子水擦洗舱内壁；胶棉拖把蘸丙酮/乙醇擦洗；再用有机溶剂擦洗一遍；第四遍用去离子水擦洗；

运行环境舱：擦洗干净后，开始运行环境，并在装载样本前运行至少5小时，以保证环境舱内清洁空气均匀混合；

装载家具样品，开始实验计时，此时为0h；

采集样本。

实验持续六天，前两天每两小时采一点，后四天每四小时采一次，一共采集42个点。

Claims

1.家具有害物质的快速无损检测方法，它包括分析方法，试验舱承载率问题解决方案，预处理条件和气体采样时间，其特征在于：它还包括甲醛和挥发性有机物苯、甲苯和TVOC的分析。

2.根据权利要求1所述试验舱承载率问题解决方案，其特征在于：采用非吸附性铝箔气袋体积填充。

3.根据权利要求1所述预处理条件，其特征在于：在试验舱内调质的天数、温度、相对湿度、换气次数、空气速率和体积承载率。

4.根据权利要求1所述气体采样时间，其特征在于：开始试验后(16～20)h。