深度解析：材料挥发物释放测试舱的设计、标准与应用

为了对材料的化学物质释放行为进行精准评估，构建一个稳定、可控的环境条件是所有测试工作的前提。释放测试舱（Emission Test Chamber）正是为此目的而设计的关键设备。一个合格的测试舱，其设计与运行必须遵循一系列严苛的技术准则。

释放测试舱的核心构建要求

一个功能完善的释放测试舱，其设计必须满足以下六个基本条件，以确保测试结果的准确性与可复现性：

1. 洁净的空气供应：背景空气必须经过高效过滤，确保其自身不携带干扰物质。
2. 低释放或无释放的舱体材料：舱体内壁通常采用不锈钢或玻璃，密封件也需选用低释放材料，避免舱体本身成为污染源。
3. 舱内空气的充分混合：必须有机制确保舱内空气均匀混合，使样品释放的物质能够快速、均匀地分布在整个舱内空间。
4. 优良的舱体气密性：防止未经处理的外部空气渗入，或舱内气体泄漏，保证换气率的精确控制。
5. 极低的内壁吸附性：舱体内壁对化学物质的吸附效应应降至最低，避免目标化合物在壁面发生损失，从而低估释放率。
6. 测试后易于清洁：能够快速、彻底地清除上次测试的残留物，防止交叉污染。

图1 释放测试舱通用结构示意图 (1: 空气入口, 2: 空气过滤器, 3: 空气调节单元, 4: 气流调节器, 5: 气流计, 6: 测试舱, 7: 空气循环与流速控制装置, 8: 温/湿度与空气流速传感器, 9: 温/湿度监控系统, 10: 废气出口, 11: 空气采样歧管)

国际标准中的定义与分类

在欧洲乃至国际标准体系中，对这类设备进行了细分。EN ISO 16000-9标准定义了释放测试舱 (Emission Test Chamber)，而EN ISO 16000-10则定义了释放测试小室 (Emission Test Cell)。此外，EN ISO 16000-11对样品采集、存储及试样制备给出了详细规范。这些标准正逐步转化为全球统一的ISO 16000-9至-11系列标准。尽管这些标准最初是为建筑产品开发的，但其测试舱和测试小室的设计理念与方法，完全适用于评估其他各类材料的释放特性，尤其是对于平面型产品。

图2 一种典型的释放测试小室（FLEC）三维结构示意图 (1: 空气入口, 2: 空气出口, 3: 通道, 4: 密封材料, 5: 狭缝)

下表（表1）列出了测试舱/小室的关键技术参数规格。

表1 释放测试舱/小室技术规格

从表1中可以看出，要获得可靠的材料释放数据，对测试环境的控制极为严苛，尤其是本底浓度要求极低。这意味着测试前的舱体清洁、气源净化以及整个系统的密封性都必须达到非常高的水准。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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全球主要标准体系的差异

不同国家和地区的标准在细节上存在一些差异。

• 美国：ASTM D6007等标准将体积介于几升至5 m³的设备定义为小型释放测试舱，而体积超过5 m³的则视为大型舱。
• 日本：JIS A 1901等标准将体积在20升至1 m³之间的定义为小型释放测试舱。一个显著的区别在于测试温度，日本标准规定为28°C ± 1°C，而欧洲ISO标准则统一为23°C ± 2°C。
• 欧洲与美国：针对甲醛和木质板材的释放，还存在一系列专门的标准，如EN 717-1、ASTM D 6007-96、ASTM D 6330-98和ASTM E 1333-98。

典型测试舱应用实例

通过具体的应用案例，可以更直观地理解这些设备的运作方式。

1 m³ 释放测试舱

图3 1 m³ 释放测试舱，装载有涂覆在玻璃板上的地板胶粘剂进行测试 (图片来源: BAM)

如图3所示，一个1 m³的测试舱正在对涂覆于玻璃板上的胶粘剂进行释放测试。试样被放置在舱体中心，该区域的空气流速被精确控制在0.1-0.3 m/s。在放入样品前，必须严格检测并确认舱内本底浓度低于表1规定的限值。图中的这款测试舱具备一个高级功能：可通过高达240-260°C的高温热解吸进行清洁，同时用高达每小时4次换气率的洁净干空气进行吹扫，确保舱体的高度洁净。

20升（201 m³应为20 L）释放测试舱

图4 20升释放测试舱，同样装载了涂覆在玻璃板上的胶粘剂 (图片来源: BAM)

图4展示了一个20升的小型测试舱，同样用于测试胶粘剂。尽管体积远小于1 m³的舱体，但其内部的温度、相对湿度、面积比通风速率、空气流速和空气供应洁净度等核心测试条件，均与大型舱保持一致。

FLEC (现场和实验室排放测试小室)

图5 FLEC (Field and Laboratory Emission Cell) 实物照片 (图片来源: BAM)

FLEC是一种体积仅为35毫升的微型测试装置。只要测试对象是表面平整、均匀的平面材料，且其边缘释放效应可以忽略不计，FLEC在相同的测试条件下（温湿度、面积比流速等）测得的释放率数据，可以与大型测试舱的结果相媲美，展现了其在特定应用场景下的高效与便捷。

复杂产品的测试挑战

对于打印机、复印机等结构复杂的产品，需要使用更大体积的测试舱，例如超过1 m³、5 m³甚至12 m³的舱体。针对这些硬拷贝设备的排放物（如TVOC、苯乙烯、苯、臭氧和粉尘）测试，已有成熟的方法。例如，德国“蓝天使”环保标志认证所采用的测试方法，正是基于EN ISO 16000-9（测试舱）和ISO 16000-6（空气采样与分析）等国际标准建立的，这充分体现了基础研究方法向具体产品认证应用的转化。