接著劑類建材中揮發性有機化合物種類 15

一、揮發性有機化合物（VOCs, Volatile Organic Compounds）概述³ 所 謂 的 有 機 化 合 物 （ Organic Compounds） 是 指 化 合 物 結構中至少含有一個碳及氫原子，而揮發性有機化合物則 是 指在常溫下會揮發至空氣中之有機化合物；再更進一步分 類

， 則 可 依 沸 點 的 不 同 而 做 分 類 ， 根 據 世 界 衛 生 組 織 （ WHO）

1989 年對室內有機污染物的分類指出，依據沸點範圍的不同 可將有機污染物質分為四類（如表 2-2.1 所示）註⁴。

表 2-2.1 室內有機污染物質分類

描 述 縮 寫 沸 點 範 圍

極 易 揮 發 有 機 化 合 物 VVOC 0℃ 至 50～ 100℃

揮 發 性 有 機 化 合 物 VOC 50～ 100℃ 至 240～ 260℃

半 揮 發 性 有 機 化 合 物 SVOC 240～ 260℃ 至 380～ 400℃

粒 狀 有 機 化 合 物 或 附 著 於 粒 狀

物 上 的 有 機 化 合 物 POM ＞ 380℃

資料來源：（Maroni, 1995;WHO,1989）

二、 室內揮發性有機物探討⁵

室內空氣污染物來源可分為進入外氣、室內人員、燃燒 器具與用品、室內有機物質、空調系統及建築材料等六大類

。其中揮發性有機物（以下簡稱 VOCs）為空氣污染的主要來 源之一。據研究指出，一般室內的 VOCs 濃度高於室外的濃

度值^5,6,7，這種情形在新建或新裝修的建築物中最為嚴重。

3 綠 建 材 性 能 實 驗 研 究 子 計 畫 1 建 材 有 機 逸 散 物 資 料 庫 之 建 立 -地 板 類 建 材 ， 92

， p16-18

4 Maroni, M., B. Seifert and T. Lindvall, 1995, “ Indoor Air Quality - a C omprehensive Reference Book＂ , Elsevier, Amsetrdam.

在新建以及重新裝潢的建物中所使用的建材、家具等，

都 會 大 量 釋 出 VOCs， 然 而 不 管 是 乾 式 或 濕 式 建 材 ， 其 中 的 VOCs 則 多 半 來 自 建 材 的 製 造 過 程 或 裝 修 過 程 中 所 使 用 的 有 機溶劑、黏著劑以及填縫劑等；待建材實際裝修於室內空間 後，再慢慢逸散出來，造成室內空氣品質的污染，並間接影 響人體健康。國外的研究報告中指出，一般室內建材逸散出 的揮發性有機化合物主要可分為五種：脂肪族碳氫化合物（

Aliphatic hydrocarbons ）、 芳 香 族 碳 氫 化 合 物 (Aromatic hydrocarbons)、鹵素化合物(Halogen derivatives)、極性 化 合 物 (polar compound) 非 極 性 化 合 物 (non-polar compound)（Berglubd，1989；Tichenor，1989；Tuker，1991

）。雖然目前已有 900 種以上的 VOCs 被發現於室內空氣中⁸， 然而令人驚訝的是其中更有 50～300 種被發現經常存在於非 工業用的室內空間，亦即住宅及一般公共空間的空氣中⁹。在 早期對室內 VOCs 濃度的研究中顯示，大部分的污染物是 屬 於烷苯類化合物，而濃度值介於 0.03～2.8μg/m³，而在 1994 年的研究中，結果顯示大部分的 VOCs 濃度低於 5μg/m³。但 是根據 1993 年在英國調查 179 個家庭中的 TVOC，結果顯示

，平均 TVOC 濃度介於 200～500μg/m³之間，而最高濃度為 11401μg/m³，發生濃度最高的地點為主臥室，其次為其他臥 房。

Danish Building Research Institute, Horsholm, Denmark, p.171-18 6.

6 Johnsson, I., “ Determination of organic compound in indoor air with potential reference to air quality＂, Atmospheric Environment, 12, p1371-1377.

7 Seifert, B. and Abraham, H.J. 1982, “Indoor air concentrations of benzene and some other aromatic hydrocarbons＂, Ecotoxicology and Environmental safety, 6 p.190-192

8 Brooks, B.O., G.M. Utter, J.A. Debory and R.D. Schimke, 1991, Indoor air pollution: an edifice complex＂ , Clinical Toxicology.

9 Seifert, B. “ Organic Indoor Pollutant: Sourse, Species and Con centrations＂ , Chemical and Environment Science Volume 4: Chemical, Microbiolo gical, Health and Comfort Aspects of Indoor Air Quality— State of the Art in SBS, Ed. Knoppel H. and

如前所述，建材中所釋出的 VOCs 是一般建築中主要之 n-Butylacetate 15.2 1

n-Butanol 9.4 5

n-Hexane 8.8 5

p-Xylene 7.3 8

Ethoxyethylacetate 5.9 1

n-Heptane 5.0 2 Solvents in Building Materials＂ , Environment International, Vol .8, p.117-127.

表 2-2.4 住宅內常見之VOC 及其濃度 表 2-2.5 各建材所釋出之化合物種類 污 染 物 種 類 平均濃度（μg/m³）

Toluene 80

Limonene 30

n-Decane 20

Benzene 10

1,3,5- trimethy

benzene 5

m,p-Xylene 2

1,2,4-trimethy

benzene 1

1,1,1-trichlorothone 1

Undecane 1

o-Xylene 1

(Jones,1999) (盧昆宗，2002)

建 材 主要化學物質

塗 料 有機溶劑（甲苯、二甲苯等）

合 板 等 甲 醛 、 有 機 溶 劑 等 膠 合 劑 甲 醛 、 有 機 溶 劑 等 壁 紙 可 塑 劑 等

木 材 木 材 保 存 劑 席 墊 殺 蟲 劑 等

根據 J. S. Park and K. Ikeda 的研究顯示，針對目前 一般居室空間主要偵測出的化合物共有 27 種類(包括 18 種 VOCs 及 9 種醛類)如表 2-2.6。在 K. Ikeda 的研究中(Ikeda

，2003)顯示，在 1422 個受測住宅中，偵測出共 13 種較顯 著 之 化 合 物 ， 包 括 甲 醛 (Formaldehyde)、 甲 苯 (Toluene)、

十二烷(Dodecane)、對二甲苯(P-Xylene)、苯乙烯(Styrene)

、 環 烯 烴 (Limonene) 、 α- 蒎 烯 (α-pinene) 、 對 二 氯 苯 (P-Dichlorobenzne)約佔 50%，在這 13 種化合物中僅甲醛及 甲苯在 80%的受測住宅中被偵測出。

在 13 種化合物中平均濃度變化在 59～347μg/m³ 的範 圍，甲醛濃度約在 55～151μg/m³ 的範圍，甲苯的濃度約在 4～18μg/m³ 的範圍，TVOC 的濃度約在 15～163μg/m³ 的範 圍，全部 27 中化合物於 24 小時監測之平均濃度值為 506μ g/m³(WHO 標準為 300μg/m³)略微偏高。

表 2-2.6 在 1422 個住宅(日本)偵測出 27 種之化合物種類 ¹²

單位：μg/m³

化 合 物 中 間 數 值 平 均 數 值 最 大 數 值 標 準 差

△ Formaldehyde 95.7 120.1 979.6 100.5

△ Acetone 120.7 230.4 3414.0 339.9

Benzaldehyde 1.2 2.55 21.9 4.0

η-Butyraldehyde 1.5 7.2 421.8 46.5

Crotonaldehyde 0.6 5.6 203.1 30.8 Hexanaldehyde 0.1 4.5 341.6 21.4 Methacrolein 0.1 8.3 715.0 48.0 Propionaldehyde 3.1 8.0 61.4 11.9

Valeraldehyde 1.1 1.4 4.7 1.0 Heptane 12.8 15.7 53.9 13.7

Decane 15.3 39.0 709.2 80.1

△ Dodecane 23.8 45.3 1784.4 124.8

Nonane 15.3 22.2 188.2 24.8

Toluene 8.8 21.0 950.8 59.9

p-xylene 11.7 22.8 936.9 53.9

Trimethyl-benzene 4.7 10.4 553.8 34.2 Ethylbenzene 5.0 11.2 603.7 37.0

Styrene 8.1 20.9 698.7 81.9

Limonene 23.7 30.5 163.8 22.9

△ a-Pinene 31.4 125.4 3672.7 347.8

△ p-Dichlorobenzne 25.6 78.1 779.7 123.8

Trichloroethylene 0.1 7.1 21.0 12.1

Ethylacetate 17.6 40.6 666.3 92.6 Acetic acid butyl ester 17.0 35.0 431.4 46.7

m-isobutylketone 10.0 21.0 115.3 27.5

2-Butanone 0.6 10.9 446.5 52.4

Butanol 10.3 12.2 32.1 9.3

△ Sum of Vocs 51.8 155.4 5855.3 343.9 Sum of all compounds 360.1 506.7 7309.6 522.9

資料來源：(Ikeda,2003) △ -室 內 檢 測 之 顯 著 性 逸 散 物

三、 接著劑類建材揮發性有機物探討 Hydrocarbons) 等三大類，依組成比例結構如表 2-2.7 所 示

。

資料來源：IEQ Strategies“Volatile Organic Compound in Indoor Environments＂

，1996

1 3 Dr Dagmar Schmidt Etkin, IEQ Strategies “Volatile Organic Compound in Indoor

另外就 VOCs 之的逸散率而言以溶劑型接著劑之逸散速 率最高，由研究顯示溶劑型接著劑的逸散行特性為初始逸 散 濃度會快速提升，但隨時間快速衰減。

地板施工所需之接著劑、填縫劑，為高逸散量、高危害的建 築材料， 就 地 板 接 著 劑 之 揮 發 性 有 機 化 合 的 組 成 由 下 ( 表 2-2.8)所示，接著劑樣本採樣時間為 24 小時。環控箱實測 值以Toluene(甲苯)濃度 442 ppm 及其逸散速率為 4175 mg/ m²h 占最高比例，約其它有機化合物之數百倍之譜，比 TLV¹⁴所公 佈之容許濃度為 50ppm 高出甚多，其危害性實不可輕忽。

表 2-2.8 來自地板用接著劑所逸散之 VOC

Compound Chamber Concentration Emission Rate

Benzene(苯) 8.2ppmv 62 mg/ m²h

Ethylacetate(乙酸乙酯) 3.6ppmv 31 mg/ m²h Ethylbenzene(乙苯) 2.0 ppmv 21 mg/ m²h Styrene(苯乙烯) 2.4 ppmv 21 mg/h m² Toluene(甲苯) 442 ppmv 4175 mg/ m²h Note：

1Emission rate=【(mg/m³,concentration)(m³/hr,chamber air flow)】/(m²,product area)

2ppmv=parts per million by volume Source：Baryer and volume

資料來源： IEQ Strategies “Volatile Organic Compound in Indoor Environments”

，1996

早在 90 年代德國的工作安全條例(TRGS 610) 即規定把 地板用水性接著劑取代溶劑型接著劑。由水性接著劑的測 試 結果顯示，不難發現高沸點和極性化合物，因此對室內空氣 品質仍有相當大的影響性。，以下(圖 2-2.1)是單純以接著 劑及貼上地毯，用 Tenax TA 吸附管，以第 7 天採樣 GC/MS 進行分析的結果。¹⁵

圖 2-2.1 接著劑+地毯 及 接著劑 MS 定性圖譜

資料來源：http://www.gerstelus.com/appnotes/an-2000-08.pdf

表 2-2.9 接著劑逸散之化合物¹⁵ 編 號 compound 編 號 compound

1 2 3 4

Butyl Diglycol

Methoxypropenyl Benzene Phenoxy Ethanol

Dimethybicycloheptene Ethanol

5 6 7 8

Butyl Diblycol Acetate Terpene

Longifolene Butyl Triglycol 資料來源：http://www.gerstelus.com/appnotes/an-2000-08.pdf

1 5 Roland F.augustin,Heinz-gerd Bittner,Helmut Klingenberger,Volatile Organic Compounds from Adhesives and their Contribution to Indoor Air P roblems, http://www.gerstelus.com/appnotes/an-2000-08.pdf

(接 著 劑 +地 毯 ) (接 著 劑 )

第三節 揮發性有機化合物之健康效應及標準值

一、 揮發性有機化合物之健康效應與標準值¹⁶

建材中所含的各種有毒化學物質，主要是經呼吸道吸入

，吸入的化學物質經血液交換後分布至全身，不同的化學物 質會對不同的器官產生危害，其程度依化學物質種類、濃度 及暴露時間的長短而異。

室內環境中的空氣污染如因建築裝修而 起，必須知道其 來源及成分，尤其是具揮發性的有機物質(化合物)，如塑膠 材質、表面塗膜、接著劑、地板材或壁面材等。除了施工中 容易在狹窄密閉的空間因大量吸入而造成急性中毒外，亦 經 常因使用者的忽略而造成慢性中毒，此種慢性中毒是長期 在 低濃度的 VOCs 中暴露，而引起之各種病變，如呼吸道、造 血機能、中樞神經、末稍神經病變以及肝、腎等器官病變等

（ 如 表 2-3.1 所 示 ）， 其 中 更 有 許 多 化 合 物 已 被 IARC （ International Agency for Research on Cancer） 證 實 為 致癌物質；而其他化合物即使並非毒性物質，但仍足以對過 敏 性 體 質 者 造 成 相 當 程 度 之 影 響 ， 因 此 室 內 建 材 所 造 成 之 VOCs 污染，著實對室內使用人員的健康帶來極大的威脅。

因此在國內健康建材的推廣上，應優先排除含有致癌物 質之建材(IARC 訂定之 Group 1、Group 2A 物質)，並以高 濃度或高逸散量之揮發性化合物，作為限制逸散的指標污 染 物，本研究優先以高危害、高濃度及高逸散物質作為指標性 污染物。

表 2-3.1 有機化合物容許濃度一覽表註^{1 7}

250-400 500 500 100

○ ○ ○

二、 接著劑類建材之逸散特性

貼 合 過 程 從 液 體 狀 態 轉 化 為 固 體 狀 態的即是「相」的變化(phase change)但 會由接著劑的不同而異。黏著劑由液體 狀 至貼合完成的固體狀態，這期間需經由 流 動、轉移、滲透、濕潤及固化等各階段的 作用才能形成具有黏著強度的貼合層。

圖中第 1 和第 5 環代表被膠材的強度

， 也 就 是 材 料 分 子 間 的 凝 聚 力 (Cohesion force of wood)；第 2 和第 4 環代表被膠 材 和 黏 著 劑 之 間 相 互 吸 引 的 界 面 膠 合 力 (surface adhesion)；中芯第 3 環即為貼 合層，也就是黏著劑硬化後所形成的膠膜

，代表著黏著劑的凝聚力(Cohesion of adhesive film)。¹⁸ 黏著劑須溶解於水或其它有機溶劑中，使黏度降低方能 佈膠和流動等。施工時在被膠材的表面上移動，當完成充分 移動後其溶劑必須除去以逐漸提高固體的含量，到最後完 全 固化。因此貼合層中的溶劑有一部份逸散到空氣中，另一部 份則滲透到被膠材內部，經過一段時間之後再緩慢地釋放 到 空氣，所以對於多孔性貼合層溶劑的乾燥並不困難，若兩面 被膠材都是緻密不具滲透性的，佈膠後就須先使大部份的 溶 劑揮發後才能接合，因此可知被膠材是影響逸散率的因子 之 一。

若 以 時 間 軸 來 觀 察 接 著 劑 揮 發 性 有 機 物 質 的 逸 散 速 率

，同時具有乾式及溼式建材等性質，具有初期逸散率高及逸 散週期長等特性。以下就影響接著劑揮發性有機物質之逸 散 因子作一討論。

1.溫濕度及換氣率之影響

影響揮發性有機物逸散行為的因子中，在溫度的部分，

ASTM D5116-97 指出溫度會影響受測物表面的蒸汽壓、脫 附 速率和有機化合物的擴散係數等，因此，溫度確實影響著物 體表面的質傳（無論是汽化或脫附）和物料內部進行的擴散 質 傳 。 從 國 內 之 文 獻 部 份 中 黃 冠 仁 君¹⁹以 黏 著 劑 探 討 環 境 因 子對 VOCs 逸散模式的影響，逸散率會隨溫度的提高而使得 污染物的濃度提前發生，並以較快的速度遞減至較低程度 ； 在換氣率提高的實驗中濃度最大值會提前發生，但會隨著 氣 體交換率的增加而降低；然而在濕度的影響方面則呈不穩 定 狀。

2.單一材料之測試結果

根據 O Wilke²⁰於 2002 年的研究顯示，接著劑與不同的 地板裝修材料貼合的測試，如 PVC 地磚、地氈、亞麻油地氈 等。以溫度 23℃相對溼度 50％在環控箱中測試觀察 28 天逸 散率及逸散的變化。就單一材料的逸散特性而言，以接著劑 的初期逸散率快，PVC 地磚逸散率則是緩慢降低，就 28 天的 平均逸散率以地氈最小。

根據 O Wilke²⁰於 2002 年的研究顯示，接著劑與不同的 地板裝修材料貼合的測試，如 PVC 地磚、地氈、亞麻油地氈 等。以溫度 23℃相對溼度 50％在環控箱中測試觀察 28 天逸 散率及逸散的變化。就單一材料的逸散特性而言，以接著劑 的初期逸散率快，PVC 地磚逸散率則是緩慢降低，就 28 天的 平均逸散率以地氈最小。

在文檔中 子計畫1：建材有機逸散物資料庫之建立—接著劑類建材 (頁 27-45)