從mobile01網友的發文,帶您深入了解天然乳膠床墊密度、硬度、彈性和重量

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mobile01 網友在班尼斯門市購買了天然乳膠床墊,前後發了二篇相當專業的分享文,真不知道花了多少時間,不過重點是文章裡談到了市面業者很少提及的一些觀念,因此本文就花一些篇幅,深入談談天然乳膠床墊密度、硬度、彈性和重量相關知識。

mobile01 網友文章談什麼?

從網友分享的文章:天然乳膠床墊淘寶購物開箱文與查驗記(長文慎入)我對天然乳膠床墊的超機車研究+班尼斯乳膠床墊微開箱,提到幾個概念小編認為特別重要:天然乳膠床墊的認證、乳膠床墊的密度、硬度、彈性與重量、乳膠床墊的辨認方式以及關於乳膠床墊防螨、防霉等性能的推測,姑且不論內容是否完全正確,但確實提出了很多重要的知識,同時提示了乳膠床墊應該要正視的問題。

為了簡化與深入解說,本文將焦點放在乳膠床墊的密度、硬度、彈性與重量,這些是代表乳膠床墊最重要的性能,也是消費者淘錢購買的重點,撇開這些,你不需要花錢買一堆橡膠放在床架上。 我們第一個要認識的是密度,這是乳膠床墊僅次於尺寸外,最主要的規格。

什麼是天然乳膠床墊密度 Density?

乳膠床墊的密度通常以每單位體積的重量表示,公式是是以 kg / m³ 測量的值,這是通過秤量標準化樣品(ISO 845:Cellular plastics and rubbers — Determination of apparent density)得出的。您應該有注意到,文章提到了 ISO 845,是的,每一個量測的規格,都有一個ISO號碼對應,規定一致性的量測方式,讓世界上所有的製造廠商都能共同遵循,或告知消費者標示的數據是在什麼情況下得出的。

目前乳膠床墊的密度一般多半在 65 到 120 kg/m³ 之間。廠商製造的產品密度主要是透過配方調整,多少密度產生多少硬度、耐疲勞等性能,以及密度與透氣的平衡,都是可以調整,調整則由市場需求來判斷。

測量床墊淨重,需要扣除布套、外箱、紙箱等非乳膠墊主體的重量。然後量測尺寸、厚度,這樣就能計算天然乳膠床墊密度
測量床墊淨重,需要扣除布套、外箱、紙箱等非乳膠墊主體的重量。然後量測尺寸、厚度,這樣就能計算乳膠密度。圖片來源:班尼斯

過高的密度可能會讓床墊顯得太硬,過低又會太軟。目前市場最受歡迎的密度介於 80~85 之間。不過消費者要注意的是,由於在制訂價格時,往往會依照密度來參考售價,因為密度某個程度代表在同樣的尺寸下,用了多少橡膠原料。有些產地或品牌將密度拉高到 110 kg/m³,甚至 200 kg/m³。

不過一般使用者需要這麼高密度的床墊嗎?除非您的醫生為了矯正彎曲不對稱的脊椎,否則一般人並不需要密度這麼高的乳膠床墊,畢竟您買的是一張合適的床墊,不是想要買多一點橡膠。

密度表示特定區域(m³)中使用的材料數量(kg),會受到孔隙、釘銷孔柱以及硫化配方影響。乳膠床墊的硬度​​與密度通常是正相關——使用的膠乳越多,床墊就會越硬。天然乳膠床墊在製造過程中會打入壓縮空氣混合從橡膠樹上採集的膠乳,這也是影響密度的原因,此外發泡的氣泡、硫化過程都會影響密度,密度是廠商對消費需求的常態供給設計,因為消費者的長期回饋,廠商會設計最佳的軟硬度、彈性等床墊性能。因此直覺的問題:密度越高代表同樣尺寸的乳膠床墊,重量越重,那麼是否密度越高越好呢?

密度越高不代表乳膠床墊越好

目前東南亞的【馬來西亞、泰國、斯里蘭卡】是乳膠床墊發展歷史最久的地區,普遍都將軟硬適中的密度定義在80~85 kg/m³ 之間,因為這區間的乳膠床墊在配方、軟硬度、支撐力最受歡迎,也最符合亞洲人的需要。密度過高,相對減少了開放結構孔隙的空間、數量,同步損失乳膠散熱的性能,睡起來可能會更悶熱。除此之外,除了也會增加床墊的重量。

在最適當的軟硬度、支撐力的物理性能下,密度越高只會讓產品成本堆高,進一步增加產品價格,消費者其實並不能從中獲得益處,因此技術優越的產區很少出口超過 95 kg/m³ 密度以上的乳膠床墊。

小編也看過兩家不同業者送交的樣品報告,A 是密度高達 87 的床墊樣品,M 則是密度 78 左右的樣品,結果 M 的硬度遠高於 A,這也佐證了密度不能做為床墊軟硬度跨品牌的評估比較

什麼是天然乳膠床墊硬度 Hardness?

當您按壓床墊時,您會感覺到某種形式的阻力,這種阻力被稱為床墊的硬度​​(hardness)。硬度是一個很主觀的感覺與看法,因此,當您按下乳膠床墊時,您會感覺到乳膠芯向上推,您對乳膠芯施加的壓力越大,它向上推的越多,這說明了床墊的硬度​​。軟硬度是床墊最重要的規格,因為它決定這張床墊客觀適不適合以及主觀舒不舒適。

一般消費者選購床墊時,往往先依照以往習慣,選擇床墊的柔軟度,這張床睡起來很軟,這張床睡起來比較硬,這就是主觀的感受。在一般經驗上,往往越年輕的消費者,會選擇偏軟的床墊,因為年輕時的脊椎仍未有位移、肌肉仍然強韌,因此即使柔軟床墊容易帶來的潛在脊椎位移問題也不容易凸顯。隨著年紀增加,各種因為姿勢不正確累積的問題會形成各種酸痛,進而形成各種睡眠障礙,因此適合偏硬,更能均勻分散壓力的床墊,這就是乳膠床墊會勝出的地方。

硬度是對施加壓力的抵抗力,乳膠床墊的硬度​​通常和密度(每單位體積的質量)呈正相關。長期使用床墊後,由於反復加載或加壓,乳膠床墊的密度會降低,床墊也會失去硬度,不過目前優良的乳膠通常會進行反覆強度的測試,一般以 3 萬次加壓循環來評估床墊的變形程度,其形變程度微乎其微,3萬次代表了 近3000個夜晚,即使每日超過 10 次擠壓您的床墊,還是能確保超過 8 年以上的使用壽命。

班尼斯的床墊是怎麼測試的呢?

TÜV Rheinland LGA Testing
TÜV Rheinland LGA Testing

班尼斯天然乳膠床墊是將樣品送交德國萊茵實驗 TÜV Rheinland 進行耐久性測試,並依據 LGA 評分系統來評估測驗結果的分數,達到 80 分是標準。測試是將一張樣品送在耐久性測試平台上,這個機器上有一個滾輪能施加 1400牛頓力,然後進行幾個循環滾壓,分別紀錄各項數據,將數據進行評分後提出耐久性報告。滾輪會在床墊樣品的區域中心位置做的三個特徵曲線的測量,分別是:

  • 200 次沖程後
  • 30,000 次沖程後
  • 60,000 次沖程後

回彈特性曲線可以評估回彈力(resilience)和耐久性(durability)以及主觀硬度等級(hardness rating)和滯後數值(hysteresis)。

那麼到底有幾個重要因素會影響乳膠床墊的硬度呢?其實包括設計、製造、誤差都會影響床墊的硬度:

影響乳膠床墊硬度的因素
影響乳膠床墊硬度的因素。 圖片來源:班尼斯
  • 乳膠的密度:密度越大,床墊通常越硬,但不同產地、不同工廠的密度,不代表相同硬度。
  • 乳膠的類型:一般而言,特雷拉製程會相對較軟,且無橡膠物質沉澱的問題。登祿普則是相對密度較高,較硬。
  • 床墊厚度與面積:厚度越高,硬度也相對提升;面積越大,局部的密度也會不完全相同。
  • 釘銷孔的大小和分佈:孔徑越粗、排列越密,硬度下降,因此透過孔徑排列,出現了七段式、五段式的乳膠床墊設計。這是針對頭部、胸部與臀部的面積改變其硬度。曾有廠商質疑每個人身高不同,面積會改變,但事實上這是忽略了人體的常態比例,隨著人體長高,實際上增加最多、最快的比例是腿部,兒童的頭部其實與成人相差不大。因此床墊設計上主要關注的是胸、臀也就是軀幹,腿部的面積則相對較大。
七段式乳膠床墊設計,透過空氣柱孔排列的差異,改變局部密度,影響床墊軟硬度
七段式乳膠床墊設計,透過空氣柱孔排列的差異,改變局部密度,影響床墊軟硬度。圖片來源:班尼斯
  • 硫化製程:硫化添加劑的濃度、時間會改變軟硬度。乳膠床墊就是透過硫化讓分子產生交聯,形成各種物理特性,包括強度、硬度、彈性等。
  • 沉澱:在登祿普製程中通常會有部分橡膠的沉澱,以致於底層密度高,硬度也高,上層則相對較軟。這會在乳膠切割塊中出現明顯的誤差,購買時相對要注意。

如何測量乳膠床墊的硬度?

測量乳膠床墊硬度的方法有很多種,一種方法是使用標準 ISO 2439 方法,ISO 2439 提出 ILD 硬度(壓痕負載撓度 Indentation Load Deflection)測量方法。這種方法是用 50 平方英寸(322 平方公分)大小的金屬圓盤,將床墊芯壓縮到床芯原厚度的 25%、40% 或 60% 所需的壓力,其量測結果以牛頓(n)表示。

ISO 2439 床墊硬度測試

ILD 是一種計量單位,指在4英吋厚的乳膠塊下壓 1 英寸深度所需的壓力或力的磅數(lbs)。該測試在 50 平方英寸,是一個直徑 8 英吋的金屬圓盤,大約是直徑 20 公分的圓上進行。該評級被稱為 ILD 評級或 25% ILD 評級。也可以下壓至 40% 或 60%。

ILD 硬度測量方式。1 英吋約 2.54 公分。
ILD 硬度測量方式。1 英吋約 2.54 公分。


另一種測量硬度的方法是使用符合 ISO 3386 標準的 CLD 硬度(cld 25%)(抗壓縮硬度Compression Load Deflection)。這種方法同樣是用圓盤施壓,將樣品壓縮到其初始厚度的 25% 所需的力,差別是以千帕斯卡為單位(kpa)。1 kPa(千帕)等於 10 g/cm²(克 / 每平方公分)。

上述兩種測量方式是專業上針對乳膠床墊軟硬度的直觀數值。由於台灣廠商並沒有提供乳膠床墊的軟硬度,因此更簡單的方式是透過啞鈴直接觀察,這種方式就是拿一支啞鈴放置在乳膠床墊上,看床墊側面的型變就能清楚知道硬度,也就是支撐力。

利用啞鈴可以呈現兩塊乳膠塊的硬度,右邊乳膠塊很明顯比左邊乳膠塊更軟,支撐度較弱。
利用啞鈴可以呈現兩塊乳膠塊的硬度,右邊乳膠塊很明顯比左邊班尼斯乳膠塊更軟,支撐度較弱。圖片來源:班尼斯

【硬度的測量其實揭露更多的資訊,也是消費者最應該重視的性能數據】。一般消費者會問的有關床墊的軟硬度,真正應該知道的是乳膠床墊的硬度。不過說是硬度可能會有誤解,從硬度的測量方式來看,更好的說法應該是支撐力。支撐力好,代表睡眠時,床墊能夠提供身體骨骼與肌肉穩定不型變的力量,這對於讓骨骼排列不變形的重要條件。

此外我們剛剛提到的德國萊茵對床舖的耐久性評估,報告中也採用 DIN EN 1957 的標準來測量床墊硬度。DIN EN 1957 是一項歐洲標準,規定了床墊耐用性和硬度的測試方法。不過硬度等級不能用來證明床墊或整張床的舒適度和/或質量。

DIN EN 1957
DIN EN 1957

ILD 和 CLD 有什麼區別?

ILD 或 CLD 都是承載力的一種量測,以預設的乳膠塊壓痕達預定的百分比後觀察變量。百分比通常訂為 25%,意指圓盤下壓到乳膠塊產生25%形變,單位以磅 / 50 平方英寸表示。為了量測這個數值,需要將一個 50 平方英寸(322cm²,大約是半徑 10 公分)的金屬圓盤向乳膠塊表面下壓,在預設的變形處停止並讀取施加的力的數值。例如,25% 的 ILD 為 30 ,這代表將 4 英寸厚的乳膠塊壓縮到 3 英寸厚時(1/4=25% 形變),需要 30 磅的力。因此,ILD 34 和 37 等於 4.8 和 5.2 kPa 的硬度。

海綿硬度計

上述檢驗乳膠床墊硬度的方式須透過專業實驗機構才能獲得正確的數據,那是否有其他方式可以更簡單讓我們區分業者提共的商品是否有相對支撐性比較呢?

圖中為市售各產地用海綿硬度計測出的參考數值,可以明確對應出各品牌乳膠床墊支撐性。班尼斯乳膠海綿硬度計數值介於25-30間,相對其他產地數值只有10,來得有支撐性許多。圖片來源:班尼斯

什麼是天然乳膠床墊彈性?

床墊的彈性(Resilience)在技術上是通過「球回彈」測試(ASTM D3574)所量測的數值。量測方式其實就是在一定高度將一顆金屬球自然落在受測的乳膠床墊塊,觀察金屬球回彈的高度與預定高度的百分比。在該測試中,鋼球從材料上的某個高度落下,然後以與預定高度相比的百分比來測量回彈。普通聚氨酯(PU)的回彈性或彈性在 40% 到 50% 之間。高回彈 (HR)聚氨酯的彈性為 50% 至 60%,乳膠的彈性為 60% 至 70%。

根據研究,彈性會影響床墊的體壓分佈特性和人體舒適度。台灣廠商通常不提供彈性數值,不過從不同材質的床墊來看,乳膠相較於PU與記憶棉等材質床墊有更優越的彈性。乳膠床墊的高彈性最直接影響床墊恢復原狀的性能,也代表使用期限的長久。

如何計算床墊的重量?

利用床墊的長、寬、高(厚)數值和密度,可以很容易地計算出床墊的重量。例如,以班尼斯的乳膠床墊,乳膠芯長度為 1.88公尺,寬度為 1.5公尺,厚度為 7.5公分,密度85 kg/m³,這樣一張雙人床墊,重量為 17.9 公斤。計算方式如下:

1.88 x 1.5 x 0.075 x 85 = 17.9。

這個數值有什麼重要性?基本上這個數值主要就是廠商標價的基礎,因為這代表每公斤天然橡膠原料的多寡,與軟硬度有關係,不過最直接相關的是重量,密度越高,重量越重,不過除非是特定設計,否則重量不影響性能。

不過市面上也有標示 95kg/m³ 密度的乳膠床墊與 85kg/m³ 密度的乳膠床墊軟硬度相近(小編實際量測過泰國、馬來西亞、越南、斯里蘭卡等 超過10 家不同工廠品牌出品的乳膠)。原因有很多:廠商偷工減料或是製程管控不佳、切割乳膠上層塊與下層塊因為沉澱產生的誤差、硫化配方的設計等等。

班尼斯採嚴格的品管控制,會對出貨的乳膠床墊進行重量實測,確定商品密度在標示的公差範圍內才出貨。
班尼斯採嚴格的品管控制,會對出貨的乳膠床墊進行重量實測,確定商品密度在標示的公差範圍內才出貨。圖片來源:班尼斯

選擇一張適合的天然乳膠床墊

認識這些代表乳膠床墊的數據與規格,您已經稍微具備評論一張乳膠床墊好壞的基本,然而可惜的是,市場上購買乳膠床墊時,除了密度外,其他台灣廠商多半沒有提供【硬度數據】,因此無法從數據上相互比較,【唯一能比較的密度卻無法直接做為軟硬度對比】。那麼如何選擇一張適合的乳膠床墊呢?

以85密度為基準,選擇適合的軟硬度

消費者挑選床墊時,需要先確定密度與厚度。密度在一定程度上代表床墊的硬度,這將進一步影響你需要的厚度。

  1. 我們建議一般消費者都以密度 85 為第一次試躺的標準,這是最多人選擇的密度。
  2. 如果你選擇越南的乳膠床墊,請以 95 為基準,低於 95 的密度通常太過柔軟。
  3. 太過柔軟的床墊支撐力相對不足,對肌肉與骨骼的壓力相對更大。
  4. 太過柔軟同時會需要更厚的床墊,以彌補床墊形變需要的彈性空間。
  5. 太過柔軟的乳膠床墊可能產生更多的熱量積聚面積,超過床墊空氣孔隙能帶出的熱量,形成悶熱的問題。
  6. 試躺是決定軟硬度的最重要步驟,如果您真的無法試躺,那就回到第一點。
  7. 硬度越高,床墊的厚度就可以略微減少,但需要評估原有的床架高度。床架高度不足就需要讓乳膠床墊放置在彈簧床墊上或是購買更厚的乳膠床墊。

購買後請先量測

廠商應該對銷售的產品做出合理的品質檢驗保證,天然的產品即使重量誤差合理範圍大概也是3%左右,班尼斯黃金85標榜誤差範圍=不低於密度82才是合理的標示。許多廠商實際上銷售密度不足的產品,標示 80 kg/m³,然而實際只有70kg/m³。因此購買乳膠床墊後,應該實際進行量測,消費者有權力更換足夠密度的產品。


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