床墊泡綿軟硬度IFD/ILD測試法?泡棉密度高睡起來就硬?

床墊泡綿軟硬度IFD/ILD測試法?泡棉密度高睡起來就硬?大圖

挑選床墊時,常會聽到銷售人員說到這張床使用密度30的高密度泡棉,支撐性好,品質好也更耐用。

泡棉密度越高就代表躺起來越硬?床墊泡棉是否有國際公認的軟硬度標準測試法?IFD/ILD泡棉測試是什麼?


床墊使用泡棉的密度高,床就硬?

泡棉密度與泡棉軟硬度是2件完全不同的事情,泡棉密度 ≠ 泡棉軟硬度,

高密度泡棉也可以很柔軟,低密度泡棉也能藉由不同的配方發泡製作得相當堅硬(但較容易塌陷),

泡棉密度,指的是發泡後1立方公尺泡棉的重量(公斤),密度30kg/m³就代表1立方公尺的泡棉重量30公斤,並不是按壓起來的硬度。

泡棉密度三十公斤立方公尺示意圖

床墊中的聚氨酯泡棉(Polyurethane Foam),是由高分子材料構成具有彈性的多孔結構,這些氣孔讓泡棉具有可以壓縮變形並恢復形狀的彈性。

床墊中的聚氨酯泡棉(Polyurethane Foam,是由高分子材料構成具有彈性的多孔結構,這些氣孔讓泡棉具有壓縮變形及恢復形狀的彈性

床墊泡棉的軟硬,是在製造過程中,藉由調整發泡原料與助劑配方(輔助發泡的添加物)、改變乳化、發泡、膠凝、熟成時間,

讓泡棉內部氣孔結構出現以下3種不同變化,影響泡棉軟硬度:

影響泡棉軟硬度的三大氣孔結構

1. 氣泡大小:

氣泡大小與分布會影響泡棉的軟硬,但氣泡小且綿密不代表一定比較柔軟,還需要考慮下述2點。

2. 氣泡開孔多少與孔洞大小:

每個氣泡孔洞多,氣泡與氣泡之間的空氣流通更順暢,泡棉會比較柔軟,孔洞少,壓下去之後氣流流通的阻力大,則硬。

3. 包覆氣孔周圍支撐骨架的厚度:

上述條件相近時,氣泡的牆壁骨架厚,則硬,反之軟。


為什麼密度高的泡棉耐用度較高?

高密度泡棉的優勢,是因為裡頭的聚合物值較多,能同時兼顧氣泡大小、開孔比例與支撐骨架厚度,讓軟硬度與耐用性取得平衡,

密度低的泡棉則會因為裡頭聚合物材質較少,更容易出現硬度衰退或塌陷。

高密度與低密度泡棉結構比較

因此,泡棉的軟硬度不一定與密度成正比,但泡棉耐用性,通常與密度有密切相關。

延伸閱讀:床墊耐用度測試方式?橘家獨立筒床墊耐用度及壽命如何?


泡棉結構有分開孔與閉孔結構?

市面上的商用泡棉依照內部氣泡的結構,又可分為開孔式泡棉(Open-cell Foam)與閉孔式泡棉(Closed-cell Foam),差異在於氣泡之間是否連通。

開孔與閉孔泡棉結構比較

開孔式泡棉(Open-cell Foam):

泡棉內的氣泡超過50%以上具有連通孔洞,空氣可以自由流動,透氣柔軟,常見於床墊、沙發及枕頭。

閉孔式泡棉(Closed-cell Foam):

氣泡大多獨立封閉,空氣不容易在氣泡之間流動,像是氣墊鞋那樣,具有防水性、隔熱性與浮力,常見於瑜伽墊、保溫材料及緩衝包裝材料。

特性開孔式泡棉

(Open-cell Foam)

閉孔式泡棉

(Closed-cell Foam)

結構氣室互通,具備彈性與透氣性氣室完全密封獨立
軟硬度較柔軟較硬、具剛性
透氣性透氣防水、不透氣
用途沙發、床墊、吸音棉、濾網浮板、救生衣、隔熱棉、鞋子用泡棉

簡單來說,開孔式泡棉重視透氣與舒適性,閉孔式泡棉則偏向防水、隔熱及彈性功能,用途不同。


床墊泡棉軟硬度、支撐性有國際規範的測試方法?

國際上有3大工業標準體系規範,對於製造業所製造的各式各樣產品都有制定標準,

分別為ASTM (ASTM International)、ISO (International Organization for Standardization)及JIS (Japanese Industrial Standards):

#ASTMISOJIS
總部美國瑞士日內瓦日本
市場北美、美國全球及歐洲國際貿易日本、台灣及東南亞
計量單位英制 (少數混用公制)公制公制
特色說明在建築材料、石油化工產品、航太金屬材料上有很高的權威性國際非政府組織,世界上有100多個國家以此為規範日本工業標準調查會制定的規格,對公差要求非常嚴格

以上3個國際體系規範,對於床墊用軟質泡棉的軟硬度檢測,都是使用IFD測試法:

泡棉軟硬度測試方法(ILD/IFD):

國際規範所使用的泡棉壓陷負荷變形量或壓陷硬度測試法,舊稱 ILD (Indentation Load Deflection),新稱 IFD (Indentation Force Deflection),兩者是可以互通的。

簡單來說IFD測試法就是將泡棉壓陷到一個程度之後,測得泡棉壓陷力值,

泡棉 IFD 壓陷測試圖解

泡棉的軟硬度:泡棉壓陷25%時的回彈力

使用ISO及JIS規範看到的會是 25% IFD: 150 N(牛頓),代表這塊泡棉的軟硬度使用IFD測試法、泡棉壓陷25%時回彈力為150牛頓。

泡棉的支撐/彈性係數:(泡棉壓陷65%的回彈力 ÷ 泡棉壓陷25%的回彈力)

泡棉的支撐係數,是將65%壓陷力值除以25%壓陷力值,反映泡棉壓得更深時,回饋力量增加的程度,

這兩個數值的單位都是牛頓,相除起來會是數字,呈現方式為 Support Factor: 1.8。


國際標準對於泡棉測試的差異

3大國際標準規範體系使用IFD測試方法也有些微差異(如下壓的測試用泡棉厚度、下壓後停留的時間…等),

可參照以下表格及說明:

測試參數項目ASTMISOJIS
測試標準號D3574 Test B12439 Method BK 6400-2 B法
測試泡棉尺寸380 × 380 × 100 mm
(非標準厚度須註明)
380 × 380 mm,厚度 50 ± 2 mm同ISO
壓盤直徑200 mm
(最多容許+3mm)
同ASTM同ASTM
預接觸力4.5 ± 0.5 N3~5 N同ISO
預壓縮 下壓原始厚度的75%~80%
(重複2次,速度 250 ± 25 mm/min)
下壓至原始厚度的 70 ± 2.5%
(重複3次,速度 100 ± 20 mm/min)
同ISO
預壓後靜置時間6 ± 1 分鐘無(立刻正式測試)同ISO
正式壓陷速度50 ± 5 mm/min100 ± 20 mm/min同ISO
核心指標25% 與 65% 壓陷數值25%、40%、65% 壓陷數值同ISO
持壓時間60 ± 3 秒30 ± 1 秒同ISO

測試標準號:各機構根據不同用途的泡棉,有多種測試方法A、B、C…等等,上述列出的B法檢驗數值較為詳盡。

測試泡棉尺寸:測試用泡棉為38公分 x 38公分。

壓盤直徑:測試時接觸泡棉的圓形壓盤直徑,通常是有剛性的金屬,不能在測試時扭曲,需倒圓角,避免測試時切割到泡棉。

預接觸力:正式測試前,讓壓盤以輕微力量接觸泡棉表面,藉此確認測試位置。

預壓縮:剛做好的泡棉內部結構還未穩定,正式測試前,先將泡棉大幅壓縮數次,減少對測試結果的影響。

預壓後靜置時間:預壓縮完成後,讓泡棉休息恢復的時間。

正式壓陷速度:測試時壓盤向下移動的速度,通常以 mm/min 表示,50 mm/min,代表1分鐘下壓50毫米。

核心指標:壓陷到指定程度會測量的數值。

持壓時間:按壓後停留時間,時間到才記錄數值。


以上,說明了泡棉軟硬度、密度、支撐度的關聯,所以,下次再挑選床墊時,聽到「高密度泡棉」,不必聯想到睡起來很硬,也不能因為床墊摸起來柔軟,就認為它容易塌陷。

密度、軟硬度與支撐係數,代表的是不同的泡棉特性,選床不需要一味追求高密度或硬度,而是要在耐用、舒適與支撐之間,找到適合自己的搭配。

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常見問答Q&A

泡棉密度越高,床墊睡起來就越硬嗎?
  • 不一定。泡棉密度指的是單位體積內的重量,軟硬度則是將泡棉壓陷到指定程度時,需要多大的力量。高密度泡棉可以做得柔軟,低密度泡棉也可以做得很硬,因此,不能只看密度就判斷泡棉或床墊的軟硬。

泡棉硬度測試中的 IFD 與 ILD 有什麼不同?
  • IFD 與 ILD 是泡棉壓陷硬度量測的新舊名稱,ILD 是較早使用的稱呼,後來改稱 IFD,目前業界仍可看到這2種不同寫法。

25% IFD 是什麼意思?數值越高代表什麼?
  • 25% IFD 是將泡棉下壓原始厚度的 25%,並依測試規範讀取力值,如:泡棉原始厚度為 10 公分,就是向下壓入 2.5 公分,剩下 7.5 公分厚,在相同測試條件下,力值越大,代表泡棉越難壓下去,就越硬。
泡棉的支撐係數是什麼?跟軟硬度一樣嗎?
  • 不同,支撐係數的計算方式是 65% IFD ÷ 25% IFD,用來了解泡棉壓得更深時,承托力量相對增加多少,當兩塊泡棉的 25% IFD 相近時,支撐係數較高的泡棉,壓到 65% 所需的力量較大,因此,表面摸起來柔軟的泡棉,也可能具有不錯的深層支撐。
開孔泡棉比較容易塌陷,閉孔泡棉就比較耐用嗎?
  • 不能這樣判斷,開孔與閉孔說的是泡棉內部氣泡之間是否連通,影響空氣流動的情形,並不是耐用度的分級,泡棉是否耐用,還需要考慮密度、配方,不能只憑開孔或閉孔下結論。
IFD 數值越高,泡棉就越耐用嗎?
  • 不一定,IFD 數值反映的是泡棉在指定測試條件下的軟硬度,不能代表耐用度,耐用性需要觀察泡棉經過反覆壓縮後的厚度與硬度變化做評估,因此,剛買來按起來很硬,不代表長期使用就不會變軟或凹陷。

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