国家质量基础设施技术研究1——以家具产品挥发性有机物为例

文 /侯晓芳 李 倩 叶倩慧

国家质量基础（NQI）是指建立质量体制框架，提升质量技术基础设施，以保障商品、生产商、经销商、检测机构、监管部门的技术要求和广大消费者的实际需求。这些需要提升的基础设施就是指计量、标准、检验检测和认证认可。

近几年，环境保护议题备受关注，我国政府正持续加大监管力度。2015年初实施的《环境保护法》给各行各业带来了深刻影响，家具行业首当其冲。家具的原材料材质种类越来越多，生产工艺也越来越复杂，封边、阻燃防腐处理、油漆（包括喷漆、烤漆）等工艺的加入带来了更多、更复杂的污染问题。

家具之所以会造成污染，主要原因在于家具原辅材料和生产过程中使用的涂料、胶合剂等存在挥发性有机物（VOCs），在制成家具产品后，没有完全挥发。我国从2001年开始研究家具甲醛释放量限量和检测方法，“十一五”后，重点对地板、地毯、人造板、涂料等室内装饰材料中甲醛、总挥发性有机物（TVOCs）、VOCs等开展研究，并引入国外相关的检测设备和技术。目前，甲醛释放量控制技术已较为成熟，监测合格率已达90%以上，但家具产品中VOCs有害物质限量标准尚未发布，家具异味仍是高风险隐患。

由此，家具行业降低VOCs释放的NQI专项孕育而生。此专项不同于以往项目，它不局限于只是研发一种技术，而是研究了一种战略，转化了原来相对单一的研究模式，多方位协同展开。通过家具产品中VOCs的NQI技术（计量—标准—检验检测—认证集成链条）研究，从家具生命周期的各个环节规范，来最终实现家具VOCs减排，从而推动整个家具行业安全品质的提升。为此，我们在此方面进行了一些研究和探索。

一、家具产品中VOCs种类——由总量向单体的转变

尽管消费者可以自主选择产品，但辨识家具有害物质释放造成的污染却存在一定困难。对于其中哪些物质是高污染物？哪些是引起人们嗅觉敏感的物质？哪些有害物质会长效释放并产生不良影响？这些问题尚未进行过深入研究。现实往往是：有气味但不知道是否有危害？危害的程度又如何？散发的周期要多长？就算对于其中个别物质的毒性进行研究，也不能涵盖VOCs的危害程度。多种有害物质有没有叠加作用？会不会由于多种物质产生联合毒性？其毒性传播的途径是什么？以往的研究方法并不能解决这些问题。所以人们往往谈味色变，而监管机构也无从下手。

为应对此种情况，根据家具多层结构中VOCs释放机理和特性等，应开展深入研究，进一步探究典型家具有害物质释放速率与其他变量因子之间的关系。通过研究种类、毒性、浓度和分布等情况，我们发现了多元混合物之间的相互作用及影响方式，由此建立了家具产品中多元混合物累计风险评估模型（见图1）。

图 1 联合毒性作用方式和定量预测模型

通过不同物质毒性危害程度（测试）和模型研究，找出家具中会引起人体不适且毒性较强的10种需要重点关注的VOCs，并继续评估其危害程度和释放限量，达到最终形成标准的目的，为政府监管、企业质量控制提供进一步技术支持。

二、家具表面装饰涂料——由油性向水性的转变

一件家具产品，其原料涉及到木料和辅料，不同木料的家具所用的辅料也不同。以木家具为例，木家具木料可以分为实木、板木和人造板。辅料中又有贴面胶、贴面、胶合剂、涂料等。人造板分为胶合板、纤维板、刨花板和细木工板，一般的人造板家具基本都由贴面材料来降低VOCs的释放。实木材料本身的树种就具有某些VOCs。本文主要针对我国主流木家具企业的板木家具采用的胶合剂、涂料的原材料及其生产工艺情况开展研究，部分调研结果见表1。

表1 家具行业涂覆阶段主要污染物产生

通过调研发现，在国家政策的引导下，目前企业使用的胶黏剂和涂料已逐步从溶剂型向水性转变，水性漆在拼板胶和贴面胶的使用上基本已占多数。家具表面涂料的种类日新月异，出现了紫外光（UV）固化、PE（聚乙烯）、高固体分涂料、粉末等产品。UV固化涂料就是在UV光子的作用下实现快干的一种涂料，基本没有溶剂的挥发。PE漆为自由基引发聚合，其溶剂为苯乙烯，成膜时参与反应，其固含量可近100%，比聚氨酯涂料（PU）漆提高了一倍。高固体分涂料是固含量超过涂料总质量的60%或者更高的环保型涂料，其通过提高固含量减少溶剂使用来降低VOCs。粉末涂料是将涂料物质细粉末覆盖在家具上后，以超过粉末熔点的温度将之融化形成漆膜，没有VOCs。

涂装相同面积时，使用油性涂料产生的VOCs最多，水性涂料次之，而粉末涂料最少。目前，家具制造企业在生产过程中主要使用PU、硝基类、醇酸类等油性涂料，而对于UV固化、高固体分、粉末等涂料的生产工艺比传统更为复杂，其成本也更高，故很难在所有企业全面铺开，并对其实施监管和控制。

通过NQI项目，将推动企业开展原材料采购、生产加工、出厂检测等全过程质量控制，并提出监控要求和降低VOCs释放措施。例如：在喷漆工艺方面，增加水性漆等环保型涂料的使用比例，改进涂装工艺技术（旋杯式雾化静电喷涂、空气雾化静电喷涂、刷涂、滚涂等）并提高涂装车间的密闭性，从而减少VOCs产生。

三、家具涂饰干燥工艺——从自然干燥向加热干燥的转变

在整个家具产品生产工艺中增加或者决定木家具VOCs释放量的就是涂饰环节，涂饰环节中涂饰干燥方式是重中之重。原先，传统家具行业基本使用的是自然干燥，这个过程时间长且会造成干燥不完全，使得底层的溶剂挥发不出，导致VOCs的提高。随着国外先进的技术和我国自身产业的发展，目前已有不少企业原材料的涂饰方式开始采用空气加热干燥，有的还采用红外线干燥、紫外固化、电子束固化等先进技术。

通过NQI研究，我们将研制家具产品中VOCs释放量控制技术，对于涂饰干燥工艺计划从以下三个方面进行改进：采用先进的“温控调漆法”替代常温下完全依靠溶剂调节涂料黏度的方法；采用光离子化检测技术（PID）和实时监控技术；采用涂膜干燥控制技术。形成的控制技术将结合认证准则和企业名录，并面向我国家具大中型企业、家具检测机构、家具设备研发机构开展技术宣贯培训。在我国家具产业集群如珠江三角洲、长江三角洲、环渤海等地区将重点推广应用技术，并联合各企业开发团队，继续探索集成技术的革新和升级之路。

四、绿色家具产品认证——从无到有的转变

发达国家家具VOCs释放标识体系有效运行多年，标准也相对完善，为降低家具产品VOCs 释放和保障室内空气质量起到了关键作用。目前我国家具产品尚无VOCs释放限量标准，VOCs释放标识及其认证均为空白，且由于我国家具原材料、生产工艺以及使用环境与国外不相同，尚不能照搬国外的相关规范，这样造成了产品质量信息的不对称，影响了消费者的合法权益，更不利于推动绿色消费的发展。

通过NQI项目的开展，将对标欧美等发达地区相关标准，将探索研究包括抽样技术（含实验室检测与现场检测）、审查技术和监管技术，调研潜在用户，提高技术的适用性，并进行技术验证，以便发现技术规范中存在的不足和实用性缺陷；将探索建立典型绿色家具产品VOCs释放标识自愿性认证体系，可以让老百姓像了解能效标识一样，能方便获取家具产品的VOCs信息，同时也能促进家具行业供给侧结构性改革，淘汰家具行业“高污染”企业，带动我国家具绿色消费，促进家具制造业提质增效、绿色发展，提升居民室内空气质量水平。

五、结 语

质量是基石，质量是保障。党中央国务院已把质量振兴上升为一种国家战略来实施，NQI就是以质量为核心，以技术为主线，通过各方位的技术、监管、质量控制、认证方法进行规范和实施。我们将继续通过NQI技术，研究降低VOCs 释放的控制技术，编写推广应用建议和技术方案，普及推广示范企业的成功经验，为政府和企业提供技术支持，淘汰污染较重的原材料和落后的工艺，推动家具行业节能减排，使应用示范企业VOCs降低率达到30%，实现全行业绿色家具生产，提升我国家具产品的国际竞争力。