(國(guó)家家具及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)檢中心，北京 100076)

標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)

40L干燥器法與氣體分析法及穿孔萃取法測(cè)定中密度纖維板甲醛釋放量的相關(guān)性研究

彭毅卿

(國(guó)家家具及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)檢中心，北京 100076)

分別采用40L干燥器法、氣體分析法及穿孔萃取法測(cè)定了中密度纖維板的甲醛釋放量，并通過(guò)SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較與分析，建立了相關(guān)的回歸模型線(xiàn)性方程，研究了三種方法之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，三種檢測(cè)方法之間存在相關(guān)關(guān)系且為高度正相關(guān)，在顯著水平α=0.01時(shí)極顯著。

穿孔萃取法；40L干燥器法；氣體分析法；相關(guān)性

中密度纖維板是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料，經(jīng)削片、纖維分離、施膠、干燥、鋪裝、熱壓等工序制成的一種人造板材，該板材以?xún)?nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、尺寸穩(wěn)定、力學(xué)性能好、加工性能優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑、室內(nèi)裝飾、家具、地板等行業(yè)。我國(guó)80%左右的中密度纖維板用于家具制造，是家具行業(yè)需求量很大的原材料之一[1]。然而，以中密度纖維板為原材料制成的家具，在使用過(guò)程中會(huì)不斷地釋放甲醛，造成室內(nèi)空氣污染，已成為繼建筑污染、裝飾污染之后的第三大污染源，國(guó)家也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。

隨著GB 18580-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放量》[2]的實(shí)施，我國(guó)早已將甲醛釋放量定為衡量人造板產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。不僅如此，于2009年出臺(tái)的中密度纖維板新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11718-2009更是細(xì)化了中密度纖維板的甲醛檢測(cè)方法，即可以選擇三種方法(氣候箱法、氣體分析法、穿孔萃取法)中的任意一種來(lái)檢測(cè)中密度纖維板的甲醛釋放量，但這些方法在表達(dá)單位上各有不同，因此，沒(méi)有直接的可比性。此外，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，通常根據(jù)人造板的種類(lèi)采用不同的甲醛測(cè)試方法，依據(jù)GB 18580-2001中的規(guī)定，素板的檢測(cè)方法為穿孔萃取法，其結(jié)果為甲醛含量而非釋放量，若素板經(jīng)過(guò)飾面處理制成飾面人造板，則其檢測(cè)方法應(yīng)改為干燥器法，此時(shí)測(cè)得的值才是甲醛釋放量。

吳萍等[3]的研究表明，素板經(jīng)過(guò)飾面處理后，其甲醛釋放量較未飾面的基材有較大幅度的下降，若以素板的甲醛總量對(duì)人造板進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)或控制則可能引起嚴(yán)重的誤判，因此有必要對(duì)各種甲醛檢測(cè)方法之間的相關(guān)性進(jìn)行研究。

目前關(guān)于不同甲醛測(cè)試方法之間的相關(guān)性已有不少學(xué)者做過(guò)研究[4-10]，他們的研究在一定程度上也反映了各種甲醛測(cè)試方法之間的相關(guān)性，為人造板的甲醛檢測(cè)和質(zhì)量控制提供了依據(jù)。隨著新國(guó)標(biāo)[11]的發(fā)布與實(shí)施，有關(guān)甲醛的測(cè)試方法在實(shí)踐中得到了不斷的發(fā)展與完善(如穿孔萃取法中就加入了含水率修正系數(shù))，為了能更好地指導(dǎo)人造板的甲醛檢測(cè)及質(zhì)量控制，對(duì)這些修訂后方法之間的相關(guān)性進(jìn)行研究很有必要。鑒于此，筆者分別采用GB/T 17657-2013中的穿孔萃取法、氣體分析法和GB 18580中的40L干燥器法對(duì)中密度纖維板的甲醛釋放量進(jìn)行了測(cè)定，研究不同方法測(cè)得的甲醛釋放量之間的相關(guān)性，并建立了三種測(cè)試方法結(jié)果之間的數(shù)學(xué)方程，以期為人造板企業(yè)的質(zhì)量控制提供一定的參考。

1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以18 mm厚中密度纖維板為試驗(yàn)材料。為便于運(yùn)輸，由廠(chǎng)家將幅面尺寸為1 220 mm×2 440 mm的中密度纖維板鋸切成600 mm×600 mm的樣板，試件鋸制好后用不吸附不釋放甲醛的塑料薄膜包裝好運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，然后根據(jù)GB 18580中的40L干燥器法、穿孔萃取法和氣體分析法的標(biāo)準(zhǔn)要求，從中隨機(jī)抽取2塊分別制取各個(gè)試驗(yàn)方法中所規(guī)定大小及數(shù)量的試件。其中用于40L干燥器法的試件尺寸為150 mm×150 mm，用于穿孔萃取法的試件為20 mm×20 mm(樣塊約300 g)，用于氣體分析法的試件尺寸為400 mm×50 mm。每次鋸取試件的切割邊緣與樣板端部相距至少50 mm。

1.2 主要化學(xué)試劑

甲苯(分析純)、乙酰丙酮(優(yōu)級(jí)純)、乙酸銨(優(yōu)級(jí)純)、甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度10.5 mg/mL)。

1.3 主要設(shè)備及儀器

(1)主要設(shè)備：722N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，DR-HW-2型電熱恒溫水溫箱，2RX-1500DC智能甲醛測(cè)試培養(yǎng)柜，ML503電子天平，JB202-1型電熱恒溫干燥箱，氣體分析法甲醛測(cè)試儀，調(diào)溫電熱套。

(2)主要儀器：40L干燥器，金屬支架，穿孔萃取儀，單標(biāo)線(xiàn)移液管(1、5、10、20、50 mL)，帶刻度移液管(1、5、10 mL)，容量瓶(100、200、250、1 000、2 000 mL)，1 000 mL棕色容量瓶，50 mL帶塞三角燒瓶，結(jié)晶皿(φ57 mm)。

2 測(cè)試方法

2.140L干燥器法

將試件四周用不含甲醛的鋁膠帶封邊，露出的被測(cè)表面積為450 cm2，密封在乙烯樹(shù)脂袋中并放置在溫度(20±1) ℃的恒溫箱中至少24 h。之后取直徑57 mm的結(jié)晶皿裝入20 mL蒸餾水，放在40L干燥器底部，將試樣置于結(jié)晶皿上方，整個(gè)裝置放置在(20±1) ℃條件下24 h，蒸餾水吸收從試件中釋放出的甲醛，之后通過(guò)測(cè)定結(jié)晶皿中水溶液的甲醛濃度來(lái)確定試件的甲醛釋放量。

2.2 氣體分析法

氣體分析法的原理是將尺寸為400 mm×50 mm、四周用不含甲醛鋁膠帶封邊的試件放在溫度、濕度、氣流和壓力均控制在給定值的密閉檢測(cè)室內(nèi)，從試件中釋放出的甲醛與檢測(cè)室內(nèi)的空氣混合，并被與測(cè)試室相連的吸收瓶中的蒸餾水充分吸收。采用分光光度計(jì)測(cè)定吸收液中的甲醛濃度(以mg/(m2·h))表示，如果2組平行試驗(yàn)測(cè)定值偏差超過(guò)0.5 mg/(m2·h)，則取3組平行試件的平均值表示。

2.3 穿孔萃取法

稱(chēng)取105～110 g試件加到1 000 mL圓底燒瓶中，同時(shí)加入700 mL甲苯共熱，從通過(guò)穿孔器的第一滴甲苯開(kāi)始計(jì)時(shí)，整個(gè)萃取過(guò)程持續(xù)(120±5)min。目的是首先通過(guò)液-固萃取板材中的游離甲醛，然后將溶有甲醛的甲苯與水進(jìn)行液-液萃取，將甲醛轉(zhuǎn)溶于水中，再用分光光度法測(cè)定水溶液中的甲醛濃度，測(cè)定結(jié)果用100 g絕干板材中的甲醛含量表示(mg/100g)。由于板材含水率(H)對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響很大，所以對(duì)其檢測(cè)結(jié)果必須進(jìn)行含水率修正，當(dāng)4%≤H≤9%時(shí)，修正系數(shù)F=-0.133H+1.86；當(dāng)Hlt;4%或Hgt;9%時(shí)，F(xiàn)=0.636+3.12e-0.346H。一張板的甲醛含量取2塊樣板甲醛含量的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1試驗(yàn)結(jié)果

分別采用40L干燥器法、穿孔萃取法和氣體分析法對(duì)各組中密度纖維板的甲醛釋放量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 三種方法的甲醛釋放量測(cè)試結(jié)果

試件編號(hào)40L干燥器法/mg·L-1穿孔萃取法(修正后)/mg·(100g)-1氣體分析法/mg·(m2·h)-1108839817220712210783073234080406021907350592890886075361095707927509381113071209068321106101716062801119366125012105415190131846562661413846822615042189081

3.2 對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

根據(jù)表1中三種不同檢測(cè)方法的測(cè)試結(jié)果，并分別以40L干燥器法、氣體分析法測(cè)得的甲醛釋放量為橫坐標(biāo)，以穿孔萃取法測(cè)得的甲醛釋放量為縱坐標(biāo)，繪制40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的趨勢(shì)圖如圖1、圖2所示，同時(shí)分別擬合出40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法之間的對(duì)應(yīng)回歸方程：y1=3.119 8x+0.591 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相關(guān)系數(shù)R2=0.914 6。

圖1 40L干燥器法與穿孔萃取法的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)

圖2 氣體分析法與穿孔萃取法的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)

為了解三種不同甲醛釋放量測(cè)試方法之間的相關(guān)特征，本文利用SPSS18.0對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析。分析前首先對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，結(jié)果為不顯著。因此放棄了Pearson相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法，采用了Spearman相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法。

在使用Spearman相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析前，首先通過(guò)查閱秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)的臨界值表得到對(duì)應(yīng)樣本數(shù)下的Spearman秩相關(guān)系數(shù)臨界值，即概率水平P=0.01的臨界值r0.01，將計(jì)算所得秩相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值與臨界值進(jìn)行比較，若︱r︱gt;r0.01，則在Plt;0.01水平上顯著相關(guān)。

3.2.1 40L干燥器法與穿孔萃取法的相關(guān)性分析

從圖1 的40L干燥器法和穿孔萃取法的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)可以看出，兩種方法所測(cè)得的結(jié)果均圍繞在兩種檢測(cè)方法的回歸模型方程附近，相關(guān)系數(shù)R2為0.905 5，說(shuō)明所擬合的線(xiàn)性回歸模型相關(guān)度較好，兩種檢測(cè)方法之間具有相關(guān)關(guān)系。采用SPSS軟件對(duì)兩種檢測(cè)方法的結(jié)果進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.871，通過(guò)查表可得rs0.01為0.654lt;rs，可以在1%的顯著水平下認(rèn)為二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，又因?yàn)閞sgt;0.8，兩者呈高度正相關(guān)，在顯著水平α=0.01時(shí)極顯著。

3.2.2 氣體分析法與穿孔萃取法的相關(guān)性分析

從圖2可以看出，兩種方法所測(cè)得的結(jié)果均圍繞在兩種檢測(cè)方法的回歸模型方程附近，相關(guān)系數(shù)R2為0.914 6，說(shuō)明所擬合的線(xiàn)性回歸模型相關(guān)度較好，兩種檢測(cè)方法之間具有相關(guān)關(guān)系。采用SPSS軟件對(duì)兩種檢測(cè)方法的結(jié)果進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.946，通過(guò)查表得rs0.01為0.654lt;rs，可以在1%的顯著水平下認(rèn)為二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，又因?yàn)閞sgt;0.8，兩者呈高度正相關(guān)，同樣在顯著水平α=0.01時(shí)極顯著。

4 結(jié)論

在本研究中，采用40L干燥器法、氣體分析法和穿孔萃取法測(cè)試了中密度纖維板的甲醛釋放量，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，三種方法之間存在一元線(xiàn)性關(guān)系，擬合出的相關(guān)性回歸模型線(xiàn)性方程為：

y1=3.119 8x+0.591 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.905 5和y2=1.985 2x+0.837 7，相關(guān)系數(shù)R2=0.914 6。采用Spearman相關(guān)性分析得到40L干燥器法與穿孔萃取法、氣體分析法與穿孔萃取法的秩相關(guān)系數(shù)分別為0.871和0.946，均高于臨界值rs0.01的0.654，可以認(rèn)為在1%的顯著水平下二者之間存在正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性顯著。故用一種方法測(cè)定的甲醛釋放量值可以推算出另一種方法測(cè)定的甲醛釋放量值。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)而言，如果企業(yè)的原料、工藝、設(shè)備、人員等長(zhǎng)時(shí)間保持相對(duì)穩(wěn)定，可根據(jù)自身?xiàng)l件建立適合自己產(chǎn)品的不同甲醛測(cè)試方法之間的相關(guān)方程，以降低檢測(cè)成本，規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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(責(zé)任編輯 王琦)

StudyontheCorrelationbetweenthe40LDesiccatorMethod，theGasAnalysisMethodandthePerforationExtractionMethodforMeasuringtheFormaldehydeEmissionofMDF

PENGYi-Qing

(National Center for Quality Supervision amp; Inspection of Furniture and Indoor Environment，Beijing 100076，China)

The 40L desiccator method，the gas analysis method and the perforation extraction method are used to measure the formaldehyde emission of MDF respectively and the results are compared and analyzed through SPSS statistical software，with a correlation regression model linear equation established，the correlation between the three methods researched，the results showing the presence of correlation between the three methods，in highly position correlation，extremely significant in the case of significant level α=0.01.

perforation extraction method；40L desiccator method；gas analysis method；correlation

TS612

A

2095-2953(2017)12-0046-04

2017-09-14

北京建筑材料檢驗(yàn)研究院有限公司課題項(xiàng)目(KYMC003)

彭毅卿(1987-)，男(土家族)，湖南人，工程師，碩士，主要從事木材干燥及人造板方面的研究，E-mail：pengyi1010@163.com。