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    西安除甲醛_西安室內除甲醛_西安新房裝修除甲醛

    板內的甲醛還是不可能散發到大氣中的

    文章出處:西安除甲醛 人氣:發表時間:2020-11-10

    對板式家具甲醛釋放機理及其控制的探討 aoinn

    對板式家具甲醛釋放機理及其控制的探討-


    1.家具甲醛污染現狀 -

    家具中的游離甲醛超標問題,隨著消費者健康意識的提高和標準的實施,已成為目前市場投訴的熱點,其污染現狀相當嚴重。2001年8月24日上海解放日報公布了對70家企業銷售的家具甲醛含量的抽檢結果:用穿孔法測定有半數產品超過40mg/100g,最高的竟達114mg/100g。又據有關調查報告顯示,2001年上半年,我國15個城市約有16/100到22.3/100的消費者因購買的家具產生異味而誘發疾病。因此,解決板式家具的甲醛釋放量超標問題,已是當務之急。

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    2. 板式家具的甲醛來源 -

    全球木質家具中,實木家具占10/100,人造板家具占80/100,人造板家具已成了家具的主體。以人造板(主要指使用氨基類樹脂的膠合板、中密度纖維板和刨花板等)為基材的家具在使用過程中往往會程度不等地向外散發甲醛。家具作為一個產品,與它的主體構成材料之間,即有密切的聯系,同時又有其特殊性。對人造板來講,其散發的甲醛來源主要是脲醛樹脂和木材原料中固有的甲醛。而家具在其生產過程中又增加了其它的甲醛來源,其總的甲醛釋放量要比普通板材高。因此,人造板材料的甲醛釋放量是不能等同于家具中的甲醛釋放量的。家具中的甲醛來源主要有以下幾種。 -

    ⑴家具基材中殘留一部分未進行反應的游離甲醛,或者說固化了的樹脂因降解而產生了一部分不穩定的甲醛。 -

    ⑵家具貼面材料(三聚氰胺浸漬紙等)中殘留的或后來產生的一部分甲醛。 -

    ⑶家具進行各種形式的貼面時所用膠粘劑(脲醛樹脂等)中含有的甲醛。 -

    ⑷家具進行各種涂飾時涂料中的甲醛。 -

    ⑸家具中除木質材料外其它覆面材料、填充材料帶來的甲醛釋放,如織物、皮革、海綿等。 -

    從上面的情況可以看出,即使家具的基材甲醛釋放量達到了E1級,最終家具的甲醛釋放量未必能達到E1級。更不用說用E2級或低于E2級的人造板制造家具了。因此,解決家具的甲醛達標問題,并不是一件容易的事,要求我們不僅要解決板材甲醛釋放的問題,同時還要重視家具生產過程中的每一個環節,只有保證每一個環節都能有效地降低甲醛釋放量而不是增加釋放量,才能保證家具甲醛釋放量達到標準。 -

    3.板式家具甲醛釋放的機理 -

    由于家具是不同材料的組合體,它的甲醛釋放機理理應較單純板材的釋放機理復雜。這需要經過大量的試驗和研究進行探索。但可以肯定,其釋放機理主要還是以人造板的甲醛釋放為主。為此,我們假設家具的甲醛釋放機理等同于人造板的。下面以刨花板為例進行釋放機理的闡述。 -

    3.1甲醛釋放的充分必要條件 -

    經過大量的試驗,一些專家提出刨花板甲醛散發的充分必要條件是-

    刨花板板內的空氣壓強只有大于其所在環境的大氣壓強,而且有供空氣流通的通道,才會發生甲醛散發。 -

    3.1.1 壓力差條件 -

    3.1.1.1壓力差原理的理論依據 -

    由于地域、海拔高度、溫度、容積、密度等等因素的不同或變化,都會造成某個范圍內的壓力差。這往往是形成分子運動的主要原因。就刨花板而言,其在熱壓過程中,由于溫度和外加壓力的作用,內部的水分雖然形成一定的蒸汽壓P1,但其數值小于外加給板坯的壓力,板內的水蒸汽(包括待散發的甲醛)蓄積于板內不散發;當外加壓力解除后,板內的水蒸氣壓力P1就會大于空氣壓強P2,水蒸氣就會通過各種途徑向大氣中散發,只要P1>P2這個條件存在(不論這個條件是熱壓造成的還是板子在使用過程中人為造成的),就會產生板子中甲醛向外界散發的動力。如果(P1-P2)在數值上很小,則體現出板子內部甲醛向外界散發的速率和強度比較小,或者說板內的甲醛僅存在著向外界散發的趨勢。[1] -

    了解了刨花板的甲醛釋放機理,我們回過頭來再來看看家具的甲醛散發。我們假設:家具是置于大氣環境中的一個獨立系統,家具的外表面作為家具與大氣環境兩個系統的分離界面。假定兩個系統是相互獨立的。 -

    1.家具系統(壓強為P1) -

    2.家具系統與大氣系統之間的假想 封閉界面; -

    3.大氣系統(壓強為P2) -

    圖1 家具系統與大氣系統的模擬 -

    借用氣體理想狀態方程,我們可以解釋家具在各種環境條件作用下甲醛向外界散發的現象: -

    P/ρ=k/m            (1) -

    式中:Р—氣體壓強,Mpa -

    ρ—為氣體密度,g/cm3 -

    Τ—氣體溫度,Κ -

    к—玻爾長度系數(к=1.88×1023) -

    m—分子質量,-

    當Τ=C時,P/ρ=C, C為常數   (2) -

    當ρ=C時,Р∝Τ        (3) -

    當Р=C時,1/ρ∝Τ       (4) -

    假定家具系統中ρ為常數,則Р取決于溫度,當外界溫度升高時,家具內的氣體壓力會增大,一旦滿足P1>P2,家具系統內的甲醛就會向外界散發。 -

    在解釋家具中的甲醛向外界散發的現象時,不能忽略真空狀態下的所謂“真空現象”:[2][3] -

    設有一物理量為G,分散在氣體中且不是均勻的(把G可以看成是甲醛),由于分子熱運動(紊亂運動),它們將把這個量由濃度大的地方輸送到濃度低的地方。如果沒有任何因素保持著一定的濃度差,則量的輸送必將持續到均勻分布在體積的各個部分為止。主要的輸送現象有三種,即熱傳導,內摩擦和擴散。 -

    把這三種輸送現象對應到家具中的甲醛散發上,它們常常表現為這樣的形式: -

    a.P1>P2時,家具中甲醛向室內環境散發         -正向散發 -

    b.P1=P2時,家具中甲醛與室內環境中的甲醛處于平衡狀態 -臨界散發 -

    c.P1   3.1.1.2 可以歸結為壓力差原理的各種現象 -

    基于以上的原理,就很容易解釋為什么家具內部的甲醛濃度要遠遠高于家具外部的?為什么當天氣炎熱時家具釋放的甲醛濃度明顯增高?還有當使用了空調的制冷功能后,為什么室內家具中的甲醛濃度明顯降低?另外當室內環境的空氣流通加強后,為什么其甲醛濃度明顯降低?根據大量的外文資料和其它學科的研究成果,可將由于壓力差原理造成的甲醛散發現象歸納如表1中。 -

    表1 刨花板甲醛散發的壓力差原理現象 -

    現 象 -

    產 生 的 結 果 -

    溫度現象 、氣壓波動現象、濕度現象 、海拔高度現象 、室內通風現象 -

    加快分子運動,導致板內溫度升高,促使甲醛向外外界散發 、氣壓降低,有利于甲醛向外界散發空氣中相對濕度增加,造成樹脂分解,從而散發甲醛 -

    海拔高的地區,有利于甲醛散發 -

    通風強度增大,有利于板子內部甲醛向外界散發 -


    以上的結論已通過許多研究者的大量試驗得到驗證,如刨花板加壓和減壓處理試驗[4]。這也是為什么抽真空法是一種有效的降低板材中的甲醛釋放量的有效方法的原因。 -

    3.1.2 散發通道條件 -

    3.1.2.1 散發通道假設 -

    即使板子內外存在著壓力差,如果沒有暢通的散發通道,板內的甲醛還是不可能散發到大氣中的。對于家具來說,其散發通道主要就是構成它的材料。對于板式家具,主要就是人造板。而對于人造板,其散發甲醛的通道有兩個可能,即斷面和平面。目前,國內生產的人造板,由于溫度梯度、含水率梯度的原因,板子存在著端面密度梯度,尤其是漸變結構的刨花板,其緊靠外表面處的密度比芯部密度高得多。[5][6] -

    如果用擴散系數ξ來表達家具的散發通道的特性,則可以通過建立擴散系數與各種影響因素的函數關系(見公式5)。

    ξ=f(a、b、c、d、e、f)     (5) -

    式中:a-擴散界面的孔隙率,%  b-板子的密度,mg/m3 -

    c-木材原料的材種        d-板子的結構 -

    e-家具的結構          f-家具的封閉方式 -

    也就是說,a、b、c、d、e、f這幾個因素是影響家具的擴散系數的主要原因。因此,在防治家具甲醛釋放的研究中,就要重點考慮這些因素,通過減小擴散系數,從而遏制甲醛散發。 -

    3.1.2.2人造板不同部位的甲醛散發特征 -

    就人造板而言,大量的試驗證實[7][8],甲醛散發主要通道是端面而不是平面,端面一般至少是平面甲醛釋放量的2倍以上,尤其當成堆的板子堆垛在一起時,端面就顯得更加重要了。因此家具的每一個零部件的端部必須封邊,除了美觀和防治變形的作用外,更重要的是它能有效地降低甲醛釋放量。 -

    因此,有些國家在制定標準時,已經考慮了板子厚度不同則表面積不同及其對板子甲醛散發可能產生的影響。例如,德國規定的刨花板和中密度纖維板的甲醛散發允許值都根據厚度來限制(見表2)[9][10]。 -

    表2 德國規定的人造板甲醛散發值允許值 -

    板子厚度 -

    mm -

    穿孔法,DIN EN120(mg/100g) -

    氣體分析法,DIN 52386(mg/h.m2) -


    A B C -

    A B C -


    刨花板 -


    -25 -

    >25 -

    6.0 7.0 8.0 -

    7.5 8.5 9.5 -

    4.0 5.0 6.0 -

    5.5 6.5 7.5 -


    中密度 -

    纖維板 -


    10 -

    25 -

    7.0 8.0 9.0 -

    5.0 5.5 6.0 -


    注:A為平均值,B為隨機值,C為最高值。 -

    而我國最新發布的人造板甲醛釋放限量標準中,就沒有考慮板子厚度的影響,這是一個缺憾,同時也缺乏公正性。 -

    綜上所述,當家具中壓力差條件和散發通道條件都滿足的情況下,家具的甲醛散發已成必然,當然這是一個動態的過程,當溫度、濕度、承載率、換氣次數、空氣中的甲醛濃度等因素發生變化時,它都會發生一定的變化。因此,我們可以利用家具甲醛散發的機理,從而去控制甲醛的散發。 -

    4. 影響板式家具甲醛釋放量的因素 -

    影響家具甲醛釋放量的因素是錯綜復雜的。拋開整體的產品,就其基材-人造板而言,影響人造板甲醛釋放的因素就有很多,材種、膠種、用膠量、熱壓條件、后期處理等均可能對甲醛釋放產生影響。作為家具的甲醛釋放,還有必要特別強調以下幾個因素: -

    ⑴裝飾方式。家具的表面裝飾方式對甲醛的封閉作用是很明顯的,在具體的實施工藝中,應注意選用低甲醛釋放的膠粘劑、各種裝飾材料和涂料以及合理的工藝,以確保裝飾后不引發新的甲醛釋放。 -

    ⑵承載率。大量的試驗已經證明,承載率對家具的甲醛釋放特性影響很大。所謂承載率是指室內家具暴露在空氣中的表面積與室內容積的比率。承載率越大,甲醛濃度就越高。因此,在功能基本滿足的情況下,應盡量減少室內空間中的家具件數和體量,從而降低家具中的甲醛散發。 -

    ⑶擴散途徑。文章前面已有論述。值得強調的是家具封邊的重要性,同時在設計家具時在滿足強度和結構的前提下,應盡量使用薄板。 -

    ⑷使用環境。使用環境的實際使用條件,對家具甲醛散發有很大的影響。溫度、濕度以及通風都會影響甲醛散發。在通常氣候條件下,溫度提高8℃,空氣中的甲醛濃度將提高一倍;濕度增加12/100,甲醛釋放量將增加15/100左右[11]。[因此,在有條件的前提下,可以利用空調和新風系統裝置等來調節室內的溫濕度和新風量,從而使甲醛散發得到適度控制。 -

    ⑸陳放時間和條件。家具的甲醛散發濃度與生產后的陳放時間呈正向相關。因此,在使用之前應陳放一段時間,并且在陳放時置于高溫高濕環境,加速甲醛散發,以減少以后使用中的污染。 -

    5.控制甲醛釋放的措施 -

    5.1甲醛控制技術的發展現狀 -

    國外在木質人造板及其制品甲醛污染控制技術方面起步早,發展快,范圍廣,早在七十年代,聯邦德國就人造板和其他材料的甲醛散發,進行了大量的研究;近年來日本也投入了大量的人力物力研究如何控制和降低甲醛釋放量,每年都有數十篇相關文獻發表。國外研究的內容涉及到木材工業行業的生態保護與評價,凈化系統,工藝過程的控制,低含醛和低釋醛材料,捕捉醛材料,以及檢測新方法等各個方面。 -

    我國在如何降低和控制人造板的甲醛散發方面也展開了研究,但面太窄,主要局限在尿醛樹脂的低毒改性上,且多停留在實驗室階段,理論深度淺,缺乏機理研究,更缺實際應用;另外調查多,研究少,有關人造板生產環節甲醛釋放的研究和實用的控制技術的報道寥寥無幾,關于家具企業的游離甲醛釋放量調查及其控制技術的研究更是空白。 -

    5.2有效的一些控制技術 -

    為了盡可能降低家具的甲醛釋放量,可以從以下幾個方面入手: -

    ⑴使用甲醛釋放量達到E1級或E2級或無甲醛含量的人造板基材。使用E1級或E2級的人造板制造家具,再通過家具的裝飾方式進行有效封閉,家具的甲醛釋放量就有可能達標。無甲醛含量的人造板大多是使用非醛系粘合劑制造的。非甲醛系粘合劑主要指聚氨酯,乙烯基脲樹脂,環氧樹脂,以及不飽和聚酯樹脂等。也可以使用添加了甲醛捕捉劑的脲醛樹脂,這些捕捉劑往往與甲醛有較高的反應活性,例如:尿素,硫脲,淀粉,三聚氰胺,聚乙烯醇,低級醇(含碳3-5)等,而且它們不僅能降低甲醛含量和釋放量,同時對脲醛樹脂還有改性作用。 -

    ⑵使用具有甲醛捕捉性的裝飾板 -

    由于采用直接向甲醛系樹脂中添加有機化合物作為甲醛捕捉刑,會影響到粘合強度,特別是初期的粘合強度,所以有人采用在裝飾板的紙質基材上制造甲醛捕捉層,以及在其表面保護層中加入甲醛捕捉劑的方法,用來有效地捕捉從其內層材料(膠合板,刨花板和中密度纖維板)中釋放的甲醛,同時也可捕捉從室內其它物品中放出的甲醛。直接使用它來進行家具的表面裝飾,效果很好,但成本較高。 -

    ⑶在家具內部貼含水溶性甲醛捕捉劑的紙 -

    這種紙上附著的水溶性亞硫酸氫鈉或鉀,其可與空氣中的甲醛和乙醛反應,生成羥甲基和羥乙基鈉或鉀,從而達到捕捉甲醛的目的。亞硫酸氫鹽和乳液混合后涂布在紙質上,形成含有水溶性物質1.0—50g/m2的具有捕捉甲醛性能的紙。它可貼在家具的內側,吸收家具里釋放的甲醛。 -

    ⑷對脲醛樹脂木制品進行后處理。 -

    對用甲醛系樹脂膠制得的木制品,可用氨水,氯化胺或尿素的水溶液進行清洗或浸漬,以達到其加工或使用的過程中減少甲醛的釋放量。對熱壓纖維板,可將其放置于真空容器中,在25~45和(6.27~6.93)×104Pa的條件下.處理30~40分鐘.可減少20%的甲醛釋放量。 -

    ⑸改善使用條件。 -

    加強室內通風次數和強度,防治室內溫濕度的大起大落,避免家具在酸性條件下引起的基材中的膠粘劑的降解,從而導致甲醛釋放量的增加。 -

    6.結束語 -

    國家標準《室內裝飾裝修材料木家具中有害物質限量》7月1日強制執行以后,家具企業感到了來自各方面的壓力。家具甲醛釋放量達標問題已日益強烈地困擾著家具生產者和經營者。他們應如何應對當前的局面?跟國際接軌的時刻也已到來,這已不僅僅是一句口號了,必須拿出硬的指標。這些都是擺在我們目前的緊迫任務。因此,人造板及家具專家和環境保護方面的專家以及所有相關專業的專家應通力合作,當務之急做好幾件事: -

    ⑴通過大量調查和實測,對我國現行的人造板家具的甲醛釋放情況進行統計,了解家具甲醛達標的現狀,同時建立項目、類別齊全的數據庫,供研究使用。 -

    ⑵加大抽檢力度和懲罰力度,迫使家具企業從根本上重視這個問題,限制甲醛釋放量不符合標準的家具進入市場。 -

    ⑶組織科研、教育、生產各方面的專家進行聯合攻關,明確重點,制定措施,解決那些突出緊迫的疑難問題,幫助企業盡快擺脫困境。 -

    ⑷引進國外在解決家具甲醛釋放方面的新工藝、新設備和新技術。 -

    ⑸進一步完善標準,加強標準的可信性、公正性和可操作性,加大相關基礎學科的研究,為使標準更快更好地推廣和實施,提供堅實的科學依據。

     

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