小結

根據國外綠色建材標章地板類建材的認證制度顯示，目前國際上皆以甲 苯、苯乙烯、4-乙基環己烯、4-苯基環己烯、芳香族、TVOC、甲醛等揮發性 有機化合物作為管制的對象，並對IARC 之Group 1致癌物質作嚴格控管、Group 2A、2B、3 及 4 的污染物則以最低逸散量的方式限制使用，針對本研究的目 的，在對國內之地板類建材作揮發性有機化合物逸散量檢測，並建立完整的 建材逸散資料庫，透過小尺寸環控箱模擬的方式，對地板建材之揮發性有機 化合物，作逸散物定性化及定量化的動作，以此排除、降低危害性高的逸散 物建材，達到健康綠建材的基本要求，維持及提升室內環境健康品質。

目前國外綠建材認證標章的方法甚多且不一，因此在未來我國綠建材標 章積極推廣下，對於國際間各種綠建材認證標準不同、認證方式不同的差異 問題，必須透過相互認定的方式，建立建材逸散物管制的機制，針對我國的 氣候、環境及建材製程等條件，對國外之建材認證制度，提出共同的檢測基 準值，並依此作國際接軌的動作。

地板類建材的逸散物質多為甲醛及甲苯等低逸散量、高危害物質，由於 地板類建材揮發性化合物逸散的相對濃度值較低，逸散揮發週期較長，在檢 測上必定會有檢測時程的問題，再者依目前國內裝修業者的施作現況發現，

地板類建材施工所需之黏著劑、黏結劑、填縫劑，為高逸散量、高危害的建 築材料，其逸散濃度遠高於地板類建材的逸散量甚多，因此在未來地板類建 材的控管上，必須將實際施作層面納入考量，讓整體建築室內空間裝修環境

，依據健康基準的要求，維持一個良好生活品質的居家環境。

第四章 地板類建材揮發性有機逸散物 標準檢測試驗法—小型環控箱法

第一節 檢測原理與設備

一、分析原理

本研究所採用之小型環控箱測試法主要用於建材中揮發性有機物質之逸 散評估；利用小型環境控制箱模擬室內環境條件，將欲測試的建材放入，建材 中之揮發性有機物質會於環控箱內持續逸散，再以含 Carbotrap 及 Carboxen1000/1003 三種不同吸附劑之吸附管予以定流量捕集濃縮，經熱脫 附（Thermal Desorption）裝置熱脫附後注入氣相層析質譜儀（GC/MS）或 氣相層析儀（GC/FID），進行揮發性有機物質的定性與定量分析。

二、檢測系統

本研究所採用之揮發性有機物質標準測試方法乃參考 ASTM（American Society for Testing and Material）D5116-97 所規範之小型環控箱測試法，及 加拿大國家實驗室所提出之濕式建材測試法²¹，內政部建築研究所建立之室內 建材有機逸散物質標準試驗方法及程序²²等。其原理主要是將待測建材樣品放 入可橫溫恆濕環境控制箱中，並針對溫度、濕度、換氣率及風速等因子加以控 制，然後再以一定流量之採樣 Pump 將箱體內的待測污染物抽出，並經熱脫 附儀器後，再以特定分析儀器對該污染物進行定性及定量的分析研究。

本測試系統包括下列四大部分，分別是環境控制箱（Test Chamber）、

清淨空氣產生系統（Clean Air Generation System）、環境監測及控制系統（

Monitoring and Control Systems）及採樣與分析設備（Sample Collection and Analysis Equipment）等。其系統架構概要如圖4-1.1 所示：

21 J.P. Zhu, R.J. Magee, J.S. Zhang and C.Y. Shaw, 1999, “A Small Scale Chamber Test Method for Measuring Volatile Organic Compound Emissions from Wet Building Materials” CMEIAQ Final report 1.3.

22 江哲銘、李俊璋，2000，室內建材揮發性有機物質標準檢測方法及程序之研究，內政部建研所。

圖 4-1.1 建材揮發性有機物質逸散研究之系統簡圖 三、標準方法理論依據

ASTM 標準方法中利用小型環境控制箱來評估污染源排放行為，環控箱 的基本理論是以質量傳輸（Mass Transfer）為主，而質量傳輸理論包含三個 過程：

1.樣品表面蒸發至其上方空氣之汽化質量傳輸。

2.被吸附在樣品內部有機物質的脫附。

3.於樣品內部的分子擴散（diffusion）行為。

以下分別敘述這三個主要的質傳行為：

（一） 樣品表面蒸發至其上方空氣之汽化質量傳輸，這項傳輸行為 主要是利用化合物濃度差的原理，我們可以用下式做說明：

) (V_ps V_pa Km

E= − （4-1）

其中 E：逸散速率 Km：質量傳輸係數

Vps：樣品表面污染物蒸汽壓

V_pa：樣品表面空氣中污染物蒸汽壓

由（4-1）式我們可以看出污染物的逸散速率是正比於樣品表面

與表面空氣中污染物的蒸汽壓差，而經由相關公式可以知道，

污染物的蒸汽壓與本身的濃度有直接正相關之關係。式（4-1）

中的質量傳輸係數是擴散係數的函數。

（二） 樣品表面化合物的脫附過程：在樣品表面的吸附物質，其脫附 速率可由化合物的滯留時間（平均滯留時間）決定，其脫附速率 的數學式為：

(

)

0exp −

=τ

τ （4-2）

其中τ：滯留時間，sec。

τ0：常數，數值介於 10^-12∼10^-15sec。

Q：脫附過程中，莫耳熵值的改變量，J/mol。

R：理想氣體常數，8.314 J/mol-K。

T：絕對溫度，K。

由式（4-2）可看出污染物的滯留時間與溫度有關，當溫度提高 時，污染物獲得較多能量使滯留時間變短，也因此脫附反應更 為快速。

（三） 樣品內部的分子擴散行為，擴散係數與污染物在樣品內部進行 擴散時本身的物理、化學性質（例如分子結構、分子量大小及極 性等）、溫度有關，如果污染物是混合物中的一種時，其擴散行 為也會受到混合物組成比例的影響。

四、分析儀器與設備

在本測試系統整體實驗設備的設計上，分項說明如下：

（一）前處理設備

1. 量注射針：10μL、100μL、1mL。

2. 具有鐵弗龍密閉蓋試藥瓶：1mL。

3. 排煙櫃。

4. Teflon 採樣袋 1L。

5. 不銹鋼油漆刮刀。

6. 不銹鋼樣品座。

7. 電子式微量天平，秤量 600g、感量 0.01g。

（二）環控箱

1. 一般環控箱的容積大小不一，本研究所採用之環控箱容積註²³ 為 225L。

2. 環控箱內襯材具有下列特質：不吸附性、化學惰性、表面光滑。

3. 環控箱具有良好氣密性及非吸附性的門，並能提供足夠的開口 供清靜空氣進出及裝設其他環境監測設備之用。

（三）清淨空氣產生系統

1. 本研究之清淨空氣來源以直接過濾室內的空氣的方式來達成。

2. 為了將室內空氣過濾至零級氣體的狀態，本系統以無油幫浦作為 進器裝置，並在進氣處裝設去除粉塵、水氣及揮發性有機物質的 裝置。

（四）環境控制及監測系統

1. 本研究進行之實驗所要控制環境條件有：溫度，濕度，氣體交換 率等。

2. 本系統藉由 Thermocouples 和 Thermistors 自動控制與量測環 控箱的溫度。濕度的控制則是使用增濕系統，並且使用 RO 純水

。

3. 氣體交換率：氣體交換率由氣體流量所控制，使用電子式流量控 制器（Electronic Mass Flow Controllers）。

4. 溫、濕度計的設置至少距離環控箱體 5cm 以上。

5. 小型環控箱的測試通常是在無光線的環境下進行，但若要測定光 線對逸散行為的影響，可供應適當的內部照明，但要小心避免影 響溫度。

23 測試箱體積超過 5 立方公尺者則為足尺測試箱（Full Scale Chamber），不適用於此標準方法。

（五）採樣設備

室內揮發性有機物的逸散行為相當複雜，為了完整描述其特性，樣品的 收集-分析系統必須能夠定量收集，且能適用分析於揮發性（Volatile）、半揮 發性（Semi-volatile）、極性（Polar）及非極性（non-polar）化合物之定性

、定量分析。為了對逸散物收集與分析做出最適當的設計，本研究已於第二章 中，針對塗料中之揮發性有機物質的種類及濃度進行了初步的探討，以作為後 續分析作業之依據。

1.氣動閥門組

本自動化採樣系統所使用之閥門分別為三向閥、四向閥及六向閥等，其 中三向閥為手動控制，目的在於當分析對象不同時，可配合實驗需求任意切換

；然而其在本研究中所扮演的角色，則是用來配合樣品的分析與檢量線製作時 所使用的不同採樣對象。在實驗進行中，必須仰賴這些閥門執行採樣、樣品導 入及清洗管件的步驟，而這些閥門需要靠一個閥門轉向器（Air Actuator）控 制才能使閥門依序順利轉向。此外，每個閥門又依靠一個四向電磁閥（4-Way Solenoid）提供高壓氣體驅動轉向器，進而轉動多向閥單向閥；轉動前，由 GC 或控制電腦輸出一個 110VAC 或 24VDC 的電壓訊號，驅動器內部線圈作 用而轉動，進而驅動閥門轉向器使之轉向至特定之位置。

實驗中各閥門依時間序列的轉向可執行各種工作，如表 4-1.1。而此時間 序列則需要由電腦設定的時間參數（Time Event）加以決定。

表4-1.1 線上採樣時氣動閥門組之轉向及步驟 Carrier Gas 將樣品注入分析儀器 中。

1. Condition 狀態之目的為清潔管線 中殘餘的樣品。

2.前濃縮補集採樣管

前濃縮捕集採樣管為內部塗覆 Silica 的 1/8"不鏽鋼管，依序充填三種不 同的吸附劑：Carbotrap、Carboxen 1003、Carboxen 1000，其特性如表4-1.2 所示。

表 4-1.2 Trapper 所充填的三種不同吸附劑註²⁴

Sorbent Max.Temp.

（℃） Hydrophobic Approx.Analyte Volatility Range

Temp.and Min.Gas Flow

for Desorption Carbotrap >400 Yes n-C4 to n-C20 325℃ and 30 mL/min Carboxen

1000

1003 400 No bp.-60 to 80 ℃ 325℃ and 30 mL/min

利用這三種吸附劑對 VOCs 之吸附能力的不同，於低溫時（30℃）將 VOCs 完全吸附住；並於升溫後（250℃），利用載流氣體之逆向吹入而將 VOCs 帶入氣相層析儀（GC）中，其裝置如圖4-1.2 所示。

圖 4-1.2 前濃縮捕集採樣管 3.電子溫度控制器

此部分含感溫棒，電磁閥及加熱絲等，此控溫器可由控制捕捉管的溫度

，使控溫器進行升降溫的動作，當降溫時電子控溫器會釋放一股 110VAC 的 電流用以開啟電磁閥，使濃縮捕捉管達到低溫 TL（吸附溫度）的設定值。當

24 鍾美華、黃思篿、張淑芬，1993，“有機性有害空氣污染物列管名單篩選方法之探討”，第十屆空 氣污染控制技術研討會論文集，p.193-200。

捕集管達到 TL 之後，控溫器會反饋一信號以關閉電磁閥，如此反覆的動作可 使捕捉管的溫度穩定的維持在 TL，此時空氣樣品可被補集在捕捉管中，而達 到濃縮的目的。

昇溫時同樣由電腦程式使電子控制器關閉電磁閥，並提供約 4V、10A 的

昇溫時同樣由電腦程式使電子控制器關閉電磁閥，並提供約 4V、10A 的