床墊泡綿軟硬度IFD/ILD測試法?泡棉密度高睡起來就硬?

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?
目錄
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。

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:

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。

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):
| # | ASTM | ISO | JIS |
| 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 | ASTM | ISO | JIS |
| 測試標準號 | D3574 Test B1 | 2439 Method B | K 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 N | 3~5 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/min | 100 ± 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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