塑木吸水率:歐盟標準為何要量測到 28 天?
同一片塑木,技術資料上可以是 0.13 %,也可以是 1.06 %——都是真的,出自同一份報告,差別只在泡了幾天。24 小時的數字,市面上的塑木幾乎都很低,分不出高下:那時水還在表層,量到的是表面緊不緊密。泡到 28 天,水進到材料內部,木粉與塑料的界面撐不撐得住,耐水能力才顯出差距——同樣是合格,有的用掉門檻一成五,有的用掉將近一半。而 28 天還不是終點——EN 15534 標準內即說明,塑木的含水率要數週到數月才平衡。所以拿到技術資料表,第一個該問的是:這個數字,泡了幾天?
兩個數字都是真的
型錄上寫吸水率 0.13 %,聽起來幾乎不吸水。
同一片板,泡到 28 天是 1.06 %。八倍。
這兩個數字都出自同一份技術資料表,沒有人造假。差別只在——沒有人告訴你它泡了幾天。
前一篇〈塑木到底怕不怕水〉講過一句話:沒有講天數的吸水率,等於沒講。這一篇要回答的是為什麼,以及那個天數為什麼是 28。
塑木吸水率不是一個數字,是一條曲線
歐洲的木塑複合材標準 EN 15534-1:2014+A1:2017 第 8.3.1 條,規定了浸水試驗要怎麼做:
試片完全浸入 20 ± 2 ℃ 的水中,之後於 24 小時、2 天、4 天、7 天、14 天、28 天六個時間點,各量測一次厚度、寬度、長度;吸水率則以試片的差重法,在每一個時間點各自計算。
六個點,不是兩個。
試片的規格也有規定:長 100 mm,寬與厚為產品的實際尺寸,五個試片。
換句話說,標準要的是一條曲線——水怎麼一天一天走進材料裡。而技術資料表上通常只揭示頭尾兩個點。
中間那四個點做不做、公不公布,是廠商的選擇。
要求值只有一組,而且沒有標天數
有了試驗方法,還要有門檻。EN 15534-4:2014 針對使用等級 3 與 4——也就是戶外、會接觸水的環境——的地板型材,訂出浸水試驗的要求值:
| 項目 | EN 15534-4 要求值 |
| 厚度膨脹率 | ≤ 4 % |
| 寬度膨脹率 | ≤ 0.8 % |
| 長度膨脹率 | ≤ 0.4 % |
| 吸水率 | ≤ 7 %(重量) |
五個試片取平均,試驗方法引 EN 15534-1 第 8.3.1 條。
這裡有一件事值得停下來看:這張表沒有標天數。
它不是「28 天的門檻」,也不是「24 小時的門檻」。它是一組上限,套在整條從 24 小時走到 28 天的量測序列上。
為什麼判定的是 28 天
既然標準沒有指定天數,為什麼實務上等於在看 28 天?
因為吸水率隨時間上升。一組上限套在整條序列上,最嚴苛的必然是最後一點。28 天過關,前面五個點必然過關——28 天那個數字自動成為唯一的判定值,標準不需要特別指定。
反過來說,另外訂一個 24 小時的門檻沒有意義。標準沒有寫理由,但從規範本身看得出三件事。
第一,這組要求回答的是耐久。 它在標準裡的位置,是「產品對老化與濕氣的耐久性」那一節。24 小時測不到耐久——那時候水還在表層。要求擺在能回答問題的位置上。
第二,訂了也永遠卡不到關。 吸水率隨時間上升,24 小時的值必然低於 28 天。既然 28 天過關就代表六個點全部過關,再訂一個必然更寬鬆的門檻,擋不下任何東西。
第三,訂了也篩不出東西。 後面會列出的四款產品,24 小時吸水率是 0.13 % 到 0.49 %,離 7 % 有十幾倍的距離。這個天數的數字,本來就不是用來分高下的。
所以:24 小時的數字,不會是判定的那一個。
但 28 天也不是飽和點。
標準沒有說 28 天代表材料吸飽了水。相反,EN 15534-1 在條件處理那一節(第 5.2 條)就承認,試件受測時多半尚未達到濕度平衡;而在生物耐久性試驗的條件處理備註裡(第 8.5.2 條)講得更直接——視塑木種類而定,含水率要達到平衡需要數週到數月,等上好幾個月並不實際。
換句話說,28 天是標準停錶的地方,不是材料的終點。
這件事有兩個實務意義。
第一,28 天的值是下限,不是上限。 長期泡水的部位——排水不良的平台、泳池周邊、與土壤接觸的收邊——實際吸水量會高於報告上的數字。把 28 天值當成最壞情況,是低估了。
第二,這解釋了為什麼中間那四個點值得看。 如果 14 天到 28 天之間曲線還在明顯爬升,代表這個材料離平衡還遠;如果幾乎不動,代表它已接近自己的上限。同樣是 28 天合格,這兩種板材在現場不會一樣。而這件事,只看頭尾兩個數字看不出來。
24 小時的數字在回答什麼
它不是沒有用,是回答另一件事。
- 24 小時:水進得多快。那反映的是表面緊不緊密,屬於抗水
- 28 天:水進去之後撐不撐得住。那是木粉與塑料界面的耐久,屬於耐水
兩個數字都對,問的不是同一件事。拿 24 小時的數字去回答耐久的問題,就像拿百米成績去推馬拉松。
合格之後:離要求值還有多遠
以下是 NewTechWood 美新公開的四款地板技術資料,依 EN 15534 浸水試驗。直接列出型號,是因為這些數字要能被查證才有意義。
| 斷面 | 型號 | 24 小時 | 28 天 | 倍數 | 佔要求值 |
| 底部淺槽 | US53 | 0.13 % | 1.06 % | 8.2 倍 | 15 % |
| 底部深槽 | US125 | 0.18 % | 1.12 % | 6.2 倍 | 16 % |
| 中空圓孔 | UH02 | 0.49 % | 1.66 % | 3.4 倍 | 24 % |
| 中空方孔 | UH100R | 0.37 % | 3.30 % | 8.9 倍 | 47 % |
四款都在標準之內。但「在標準之內」和「離門檻多遠」是兩件事。
同樣是合格,用掉門檻一成五和用掉將近一半,長期表現不會一樣。第四款是平價子系列,配方不必然與前三款相同,不能直接並列比較;但它顯示了同樣是中空板,表現的落差可以有多大。
這才是 28 天數值真正的用途——不是拿來判合格或不合格,是拿來排序。
三個方向:厚度、寬度、長度不是同一件事
膨脹率分三個方向列出,數值差異極大。
| 型號 | 斷面 | 厚度 | 寬度 | 長度 |
| US53 | 底部淺槽 | 1.38 % | 0.02 % | 0.02 % |
| US125 | 底部深槽 | 1.08 % | 0.02 % | 0.03 % |
| UH02 | 中空圓孔 | 0.78 % | 0.07 % | 0.12 % |
| UH100R | 中空方孔 | 0.50 % | 0.10 % | 0.20 % |
| EN 15534-4 要求值 | 平均 | ≤ 4 % | ≤ 0.8 % | ≤ 0.4 % |
先天:擠出成型決定的順序
塑木在擠出成型時,木纖維會順著擠出方向排列,塑料基體也在同一個方向形成拉伸約束——所以長度方向的伸長率最小,尺寸穩定性最好。寬度方向的纖維排列不均,吸水後有一定膨脹。厚度方向的孔隙率最高,吸水後膨脹最顯著,也是最需要控制的方向。
這個順序不是推論。EN 15534-4 給三個方向訂的門檻本身就是這個順序:厚度 ≤ 4 %、寬度 ≤ 0.8 %、長度 ≤ 0.4 %。標準允許寬度漲的量是長度的兩倍——寫標準的人也預期,這材料在寬度方向會比長度方向動得多。
後天:水接觸到哪裡,就往哪裡漲
另一半取決於水接觸到哪裡。而這一半,有時候會把先天的順序整個翻過來。
兩款開槽板完全照著先天走:寬度與長度都是 0.02 % 到 0.03 %,小到分不出差別,厚度則是它們的數十倍。
但兩款中空板反過來了。長度膨脹 0.12 %、0.20 %,是開槽板的四到十倍,而且超過了同一片板的寬度。標準預期寬度會漲得比長度多,中空板卻是長度漲得比寬度多。
原因就在接觸面。中空孔的內壁沒有共擠層,而且沿著整支板的全長暴露。水從切口進去之後,接觸到的芯材就是沿長度方向那一整條——芯材在哪個方向接觸到水,就往哪個方向漲。
厚度那一欄則是倒過來遞減的(1.38 → 1.08 → 0.78 → 0.50):挖得越空,厚度方向剩下的實體越少,能漲的量也越少。
所以中空板不是比較不會膨脹,是把膨脹從厚度轉移到了長度。 而長度方向的數值,決定的正是板端要留多少間隙。
台灣的 CNS 15730 怎麼規定
國家標準 CNS 15730:2019〈木材-塑膠之再生複合材〉表 7 也有吸水特性的要求:
| 項目 | CNS 15730 表 7 | EN 15534-4 |
| 試驗方法 | 依 CNS 9907 | 依 EN 15534-1 第 8.3.1 條 |
| 量測時點 | 24 小時(CNS 9907 第 7.6 條) | 24 小時、2 天、4 天、7 天、14 天、28 天 |
| 吸水率 | ≤ 10 % | ≤ 7 % |
| 長度變化率 | ≤ 3 % | ≤ 0.4 % |
| 厚度膨脹率 | 未規定 | ≤ 4 % |
| 寬度膨脹率 | 未規定 | ≤ 0.8 % |
兩件事值得注意。
一、門檻寬得多。 長度變化率一個是 3 %,一個是 0.4 %,寬鬆的程度不在同一個量級。前面那四款產品的長度膨脹是 0.02 % 到 0.20 %——即使不計方法差異,離 CNS 的門檻仍然很遠。用這個門檻,是分不出高下的。
二、試驗方法不同。 CNS 15730 第 9.3 節規定,吸水率與吸水長度變化率的試驗依 CNS 9907——那是硬質纖維板的標準,不是為木塑複合材設計的。試驗條件與 EN 15534-1 第 8.3.1 條不同,兩邊的數字不能並列比較。
CNS 9907:2017 第 7.6 條規定的條件是:水溫 20 ± 1 ℃、浸泡 24 小時。EN 15534-1:2014+A1:2017 第 8.3.1 條則是在 20 ± 2 ℃ 全浸後,於 24 小時、2 天、4 天、7 天、14 天、28 天六個時點各量一次。CNS 的檢定量到第 24 小時就結束,28 天那一段不在 CNS 的要求裡。
CNS 15730 第 8.1 節 (a) 款另有一句:「表 7 以外之物性,可由當事人間協議之。」第 11 節的試驗報告表也預留了「其他」欄位,註明「如當事人間協議有增加試驗項目時,亦可加以記載」。也就是說,要求提供 EN 15534 的 28 天數據,是在國家標準的體系之內,不是額外加碼。
換一個試驗方法,答案又不一樣
即使講了天數,換一個試驗方法,答案還是會變。
EN、ASTM、JIS、CNS 的試片尺寸、水溫、浸水時間各不相同,測出來的數字不能並列。同一片板材、同樣泡 24 小時,不同標準測出來可以差好幾倍。
這不是誰造假,是兩套方法本來就不同。所以要比較,必須同天數、同方法。
拿到技術資料表,該問什麼
三個基本問題:
- 泡幾天? 沒有天數的吸水率等於沒講
- 什麼方法? EN 對 EN、ASTM 對 ASTM,不能交叉比
- 哪個方向? 厚度、寬度、長度不是同一件事
而最重要的是第四個問題:第二列在哪裡?
原廠的技術資料表上,24 小時與 28 天是分成兩列各自標示的,膨脹率與吸水率都要填。數字會在轉述的過程中變少——型錄、報價單、簡報、業務口頭,一層一層只留下好看的那一列。
它之所以能一直只留一列,是因為沒有人問第二列。
這個問題不必懂材料也問得出口,而且答案是可以查證的。你會拿到數字,或者拿到「沒有測」——兩種答案都有用。
延伸閱讀
- 歐洲塑木標準 EN 15534 檢驗項目、條號與要求值——同一份標準的六個項目、條號與要求值,一次對照完
- 塑木到底怕不怕水?——水從哪三條路徑進去,為什麼出不來
- 塑木「空心=不耐用」「實心=一定比較好」?——為什麼中空與實心的抗彎 MPa 不能並排比較
附註:本文引用的標準與數據
本文把要求值簡化到讀得下去的程度,只列平均值。想核對完整條文的人,以下是出處。
• EN 15534-1:2014+A1:2017 第 8.3.1 條——膨脹與吸水率的試驗方法。規定完全浸水(水溫 20 ± 2 ℃)之後,於 24 小時、2 天、4 天、7 天、14 天、28 天量測厚度、寬度、長度,吸水率以差重法逐點計算;試片長 100 mm,寬與厚為產品實際尺寸。
• EN 15534-1:2014+A1:2017 第 5.2 條與第 8.5.2 條——條件處理的相關備註。第 5.2 條指出,試件受測時多半尚未達到濕度平衡;第 8.5.2 條表 2 的備註指出,視塑木種類而定,含水率達到平衡需要數週到數月,等上數月並不實際。標準全文未宣稱 28 天代表飽和。
• EN 15534-4:2014——地板型材的規格要求。使用等級 3 與 4 的要求值即本文所引,另訂有個別試片的上限(比平均值寬鬆一級),以及人工加速耐候、循環濕氣等其他項目;表 7 另列沸水試驗(第 1 部第 8.3.3 條),但註明僅供生產管制。
• CNS 15730:2019——木材-塑膠之再生複合材。表 7 為素材性能要求,第 8.1 節與第 11 節為協議加測的依據。
• 產品數據——摘自 NewTechWood 美新公開的技術資料表,各款版本日期不同,以原廠最新版為準。
兩份 EN 標準都是付費文件,可向標準販售機構購買。本文引用的是條文中與浸水試驗直接相關的部分。