建筑通風管道用玻璃棉制品抗霉菌性能研究

于孟琦，金福錦，申前進，白佳威

（1.北京建筑材料檢驗研究院有限公司，北京 100000；2.建筑材料工業技術監督研究中心，北京 100000）

0 前言

玻璃棉制品具有良好的絕熱、吸聲性能，在建筑絕熱領域的應用越來越廣泛，GB/T 17795—1999《建筑絕熱用玻璃棉制品》于1999年發布實施，2019年該標準重新進行了修訂，GB/T 17795—2019增加了按粘結劑類型分類，分為普通玻璃棉制品和無甲醛玻璃棉制品。普通玻璃棉制品是指酚醛粘結劑類型，而無甲醛玻璃棉制品主要包括丙烯酸樹脂和生物基淀粉類粘結劑[1-2]。GB/T17795—2019還首次增加了按用途分類。由于在建筑應用中，空調及新風系統的通風管道保溫是玻璃棉的優勢領域，按照其使用用途細分為通風管道外保溫用、風管襯里用、用于制作風管的復合玻璃棉板3類。

由于冷熱氣體交換，風管內外表面易產生冷凝水，并形成高濕環境，使通風口和通風管道滋生繁衍霉菌等微生物，造成室內環境污染，所以抗霉菌性能是通風管道用玻璃棉板的一項重要測試指標。雖然GB/T 17795—2019對通風管道用玻璃棉板抗霉菌測試的方法及要求作了規定，但由于實施時間較短（于2020年7月實施），國內針對玻璃棉制品抗霉菌性能的檢測極少，也未對市場上各類通風管道用玻璃棉制品進行抗霉菌性能比對測試。因此，有必要對通風管道用玻璃棉制品抗霉菌性能的影響因素進行討論與研究。

本文對建筑通風管道用的普通和無甲醛兩類粘結劑的玻璃棉制品進行了抗霉菌性能的研究。按照粘結劑類型分別選擇了酚醛樹脂玻璃棉制品、丙烯酸樹脂玻璃棉制品、生物基樹脂玻璃棉制品以及未添加粘結劑的玻璃原棉[3]，以無菌濾紙作為霉菌活力對照，用平皿培養法對4種樣品進行了抗霉菌性能測試。通過對建筑通風管道用玻璃棉制品的抗霉菌性能的研究，為具有抗霉菌性能要求的玻璃棉制品的研發及制造提供參考。

1 抗霉菌性能試驗

根據GB/T 17795—2019附錄B抗霉菌試驗方法，按霉菌生長的生理特點設計加速試驗。人工模擬自然界適合霉菌生長的環境條件，用以測試在這種條件下玻璃纖維棉制品對霉菌的相對抑制能力。

1.1 設備、試劑及標準菌株

試驗設備包括恒溫恒濕培養箱（28℃，相對濕度96%），高壓蒸汽滅菌器、生物安全柜、噴霧器、離心機、電子天平、醫用冷藏箱等；試驗試劑有馬鈴薯蔗糖（PDA）瓊脂培養基和吐溫-80；試驗用標準菌株為黑曲霉、黃曲霉、雜色曲霉、球毛殼霉和繩狀青霉。

1.2 樣品制備

選取2個廠家的12組建筑通風管道用玻璃棉制品和1組無粘結劑的玻璃原棉進行抗霉菌性能測試。每個廠家樣品的選擇覆蓋酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和生物基樹脂3種粘結劑類型的玻璃棉制品，每種粘結劑類型的樣品包括玻璃棉板和玻璃棉氈2種形態。將每組樣品裁成尺寸為50 mm×100 mm，厚度為10 mm的樣片，標記測試面并保留其完整。

1.3 菌液制備

將從國家級菌種保藏中心購買的黑曲霉、雜色曲霉、黃曲霉3種霉菌進行傳代培養及保存，用含吐溫-80的無菌水洗脫液將3種PDA斜面保藏菌中的霉菌孢子進行洗脫，收集孢子洗脫液并混合，混合的孢子液用快速纖維濾紙過濾去除菌絲及瓊脂塊，以4000 r/min的速度離心已過濾的孢子混合液，去除上清液，用50 mL的無菌水沉淀懸浮物后再離心，重復清洗孢子3次，混合的孢子液用無菌水稀釋，制成濃度約為1.0×106cfu/mL（每毫升含有的微生物群落總數）的孢子懸浮液。

1.4 接種與培養

在生物安全柜中將每組樣品平鋪在預先制備好的PDA培養基平板上，樣品測試面朝上，將新鮮制備的霉菌孢子混合液均勻噴灑在樣品及其周圍培養基的表面，每片樣品接種0.5 mL左右菌懸液，每組3片平行樣品，待表面干后蓋上皿蓋，放在溫度為28℃，相對濕度為96%的恒溫恒濕培養箱中培養28 d。

將無菌濾紙平鋪在PDA培養基上，按照與樣品同樣的操作進行接種與培養，作為本次測試的霉菌活性控制對照組。培養7d后觀察霉菌在濾紙上的生長情況，霉菌生長良好，表示本次試驗有效。

1.5 結果觀察

結束培養，取出樣品，用40倍放大鏡從正面和側面觀察樣品被霉菌覆蓋的情況，根據長霉程度評定長霉等級，長霉等級0級或1級符合GB/T 17795—2019要求，長霉等級評定詳見表1。

表1 長霉等級評定

2 測試結果及分析

依據試驗過程，12組玻璃棉制品（編號1#～12#）及1組玻璃原棉的抗霉菌性能測試結果如表2所示，對應的樣品長霉現象及程度如圖1所示。

表2 各樣品抗霉菌測試結果

結合表2和圖1可知：

（1）未使用粘結劑的玻璃原棉長霉等級為0級，具有很強的抗霉菌性能。

（2）使用不同粘結劑類型玻璃棉制品表現出不同的長霉等級；普通酚醛樹脂玻璃棉制品的長霉等級為1～2級，無醛丙烯酸樹脂玻璃棉制品的長霉等級基本為0級，無醛生物基樹脂玻璃棉制品的長霉等級為2級，可見玻璃棉制品的抗霉菌性能與使用的粘結劑類型密切相關。

圖1 樣品長霉現象及程度

（3）從安全環保和抗霉性能2個方面綜合對比，丙烯酸樹脂玻璃棉制品優于其它2種玻璃棉制品。

從粘接劑類型、制品形態等詳細分析如下：

（1）粘接劑對玻璃棉制品抗霉性能的影響：玻璃原棉由于未進行深加工，不含有任何的添加劑，主要成分為無機礦物纖維，無法為霉菌生長提供必要的營養成分，所以玻璃纖維原棉本身具有良好的抗霉性能。丙烯酸粘結劑是一種常用的水性材料，主要成分為聚丙烯酸酯，加工成膜具有優良的耐水性、附著力及化學穩定性，用其熱固成型的玻璃棉制品的物理、化學性能較好，適應潮濕環境的應用要求，不利于霉菌生長，本實驗中2個廠家的4組丙烯酸粘結劑玻璃棉制品長霉等級為0級或1級，全部符合GB/T 17795—2019的要求，在3種粘結劑類型的玻璃棉制品中抗霉菌性能最強；酚醛樹脂是由甲醛及苯酚在一定的催化作用下制成的水溶性樹脂溶液，用在產品中會存在游離狀甲醛和尿素，這些物質都會為霉菌生長提供必需的碳、氮等養分，本實驗的4組酚醛粘結劑玻璃棉制品中只有1組為1級，符合GB/T 17795—2019要求，其他3組為2級，不符合GB/T 17795—2019要求，在3種粘結劑類型的玻璃棉制品中抗霉菌性能中等較弱；生物基樹脂主要成分是淀粉類，高糖物質極易滋養霉菌，造成霉菌在生物基樹脂玻璃棉制品上大量生長繁殖，在3種粘結劑類型的玻璃棉制品中抗霉菌性能最弱，本實驗中2個廠家的4組生物基樹脂玻璃棉制品長霉等級均為2級，在本實驗所選的3種粘結劑類型的玻璃棉制品中抗霉菌性能表現最差，編號5#、6#、11#、12#的樣品幾乎全部被霉菌覆蓋。

（2）不同制品形態玻璃棉板和玻璃棉氈的抗霉菌性能區別并不明顯，玻璃棉板多用于風管內襯板或制造直接風管的復合板，而玻璃棉氈多用于風管外保溫，所以對通風管道用玻璃棉板的抗霉菌性能要求較高。

（3）由于生產技術成熟，各生產廠家生產工藝相似，不同廠家對同一類型的玻璃棉制品的抗霉菌性能影響較小。

3 結論及建議

基于GB/T 17795—2019中對通風管道用玻璃棉制品不低于1級抗霉菌性能水平的要求，本文對2個廠家3種常用粘結劑類型的通風管道用玻璃棉制品進行了抗霉菌性能的研究。丙烯酸樹脂及部分酚醛樹脂玻璃棉制品滿足抗霉性的要求，生物基樹脂玻璃棉制品的抗霉性能較差，不滿足要求。

普通酚醛玻璃棉制品在國內應用較早，工藝相對成熟，并且具有一定抗霉菌性，目前仍是國內主流的玻璃棉制品。隨著人們健康意識的增強以及國家環保政策的影響，含有甲醛的玻璃棉制品使用越來越受到限制，有望被無醛類的丙烯酸樹脂玻璃棉制品取代。但盡管丙烯酸樹脂玻璃棉制品的安全性及抗霉性遠遠好于普通玻璃棉制品，然而由于目前其國內生產技術發展相對滯后，生產成本較高，未能得到廣泛普及。建議國內相關生產企業增強研發能力，加快推進丙烯酸樹脂玻璃棉制品在國內發展，并對相關產品及檢測標準進行完善及補充。