人造板甲醛释放模型的构建及其应用研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mcusun
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人造板作为室内装饰装修的主要材料,其安全环保性能一直受到人们的关注。由含醛树脂制造的人造板在使用过程中会向室内空气缓慢释放甲醛,因此人造板的甲醛释放量是其质量控制的关键指标之一,也是影响室内空气质量的重要因素之一。目前,人造板甲醛含量/释放量的检测方法主要有1m3气候箱法、穿孔萃取法和干燥器法。1m3气候箱法是强制性国家标准GB 18580-2017规定的人造板甲醛释放量的唯一法定裁决方法。但是,该方法存在检测周期长,检测费用高等问题,难以满足人造板企业日常生产控制的需要。因此,有必要建立1m3气候箱法与穿孔萃取法/干燥器法的相关性关系。同时,室内空气甲醛浓度也受到板材承载率和室内环境因素,如室内温度、相对湿度和空气换气率的影响。为使得装修后的室内空气甲醛浓度合格,有必要研究使用地区极限温湿度下的板材承载限量。而在室内空气甲醛浓度测定时,我国现行的室内空气质量标准GB 50325-2020和GB/T 18883-2002门窗密闭时间要求不一致:GB 50325-2020规定密闭门窗1h,而GB/T 18883-2002规定密闭门窗12h后才能测定室内空气甲醛浓度,因此合适的密闭时间常常是建筑提供方和居民用户冲突的焦点。为解决上述问题,本研究首先从理论上推导了人造板甲醛气候箱法与穿孔萃取法/干燥器法检测结果之间的数学关系,然后以多种类型人造板为研究对象,采用1m3气候箱法研究板材的甲醛释放规律,得到板材甲醛释放过程的传质系数和气候箱法与穿孔萃取法/干燥器法检测结果的相关性方程参数,以此为基础,得到气候箱法甲醛限量值所对应的穿孔法检测值/干燥器法检测值范围。然后,利用Berge方程和Merye公式,考察温湿度和换气率对人造板甲醛释放量的影响。根据全国主要城市最高月平均温度、最热月平均湿度和换气率数据,得到人造板甲醛释放量在各个城市的校正系数。根据室内装修甲醛污染物单区质量平衡关系,推导出基于极限甲醛释放量的人造板室内承载限量计算公式,并进行验证。最后,在气候箱和居室环境中考察甲醛释放量随密闭时间的变化关系,以确定合适的门窗密闭时间。通过以上研究得到以下结论:(1)人造板甲醛气候箱法检测结果与穿孔萃取法检测结果之间存在线性计算方程C∞(t)=A·C0+B;气候箱法检测结果与干燥器法检测结果之间亦存在线性计算方程C∞(t)=C·CW+B。人造板的甲醛释放特性参数(包括对流传质系数和分配系数)变化较大,但是同一类型同一厚度的人造板甲醛释放特性参数相对偏差稍小。(2)要使板材气候箱法甲醛检测值低于0.124mg/m3,对于厚度为7-10mm的纤维板/刨花板,穿孔萃取法甲醛检测值<4.1mg/100g;对于厚度为18mm的纤维板/刨花板,穿孔萃取法甲醛检测值<4.8mg/100g;对于厚度为9mm的胶合板,干燥器法甲醛检测值<2.01mg/L;对于厚度为15-18mm的胶合板/细木工板,干燥器法甲醛检测值<2.49mg/L。这一结果是否适用于所有人造板仍需大量数据进行检验。(3)高温高湿和低的换气率将提高人造板甲醛释放量测定值。对于不同温度下人造板的甲醛释放量值可以通过公式α=e-R(1/(t+273.15)-1/(t0+273.15))来校正,对于不同湿度下人造板的甲醛释放量值可以通过公式β=1+A(H-H0)来校正,对于不同换气率下人造板的甲醛释放量值可以通过公式1/C∞=1/keCeq·N+Cq来校正。根据国家统计局公布的全国主要城市最高月平均温度、最热月平均湿度和温湿度校正方程,可以得到全国主要城市板材甲醛释放量的温湿度校正系数。当供暖地区门窗密闭时换气率取0.2次/h,而非供暖地区门窗密闭时换气率取0.5次/h,可以求得全国主要城市人造板甲醛释放量在极限温湿度和对应城市换气率下的校正系数。推导出的基于极限条件下的人造板甲醛室内承载限量计算公式,在气候箱和实际房间中进行了验证,证明了计算公式的准确性。(4)人造板甲醛在密闭空间中初期释放较快,8-12h后甲醛浓度趋于稳定,因此,按GB/T 18883要求测量前密闭12h 比按GB 50325要求测量前密闭1h更为合理。
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