MDF 板邊能鎖螺絲嗎:一篇試驗裡 18 mm MDF 板邊握釘力 2,774 N、是同厚塑合板的 2.4 倍,但接頭壞的時候裂得比塑合板開

2021 年有人在 Yahoo!知恵袋問:想用螺絲把兩塊大小不同的 MDF 板鎖在一起,可是聽說 MDF「ねじ止めには不向き」,之後會不會鬆掉?回答的人說 MDF 缺乏韌性、容易缺角,也有人說木口吃不住螺絲。2014 年土耳其 Muğla 大學 Yuksel 等人在 BioResources 發表的試驗,剛好量了板邊的握釘力:18 mm MDF 板邊 2,774 N,同厚的塑合板 1,139 N。可是同一篇論文也記下,接頭被拉壞時,MDF 圍著螺絲沿板邊裂得比塑合板大。閱讀約 8 分鐘。

螺絲鎖進板材端面,周圍沿板邊開裂(示意)。

2021 年的那個問題

提問在 2021 年 2 月 9 日貼上 Yahoo!知恵袋的 DIY 分類,到本站讀取時有 18,728 次閱覽。 發問者要用螺絲把兩塊 MDF 鎖在一起,大的 19.5 × 30 cm,小的 6 × 30 cm,問之後會不會鬆脫,因為聽說 MDF 不適合鎖螺絲。 原文附了照片,本站讀到的文字版看不到,所以這裡不替發問者說是鎖在哪一面;板厚也沒寫。

三則回答都不看好。最佳解答說 MDF 是木纖維與合成樹脂壓成的,缺乏韌性(原文「粘りがなく」),容易缺角剝落,鎖的時候可能裂; 就算鎖好了,局部受力時孔的周圍也會出現裂紋。它建議鑽導孔用木榫加膠,或者把小板換成木材,從大板鑽貫通孔鎖過去。 另一則說 MDF 的木口(斷面方向)螺絲不咬,而且不只木口,MDF 本來就不擅長螺絲。第三則只有一句:鑽導孔、注膠再鎖。

這些都是經驗談。Yuksel 等人的論文給了數字,有一部分支持回答,有一部分看起來相反。

論文怎麼做

這篇論文的主題是櫃體剛性。作者用三種板做 L 型角接頭與四面櫃,所有接頭都只用螺絲、不上膠, 作為準備資料,也量了每種板從板邊與板面的握釘力。

試驗條件(Yuksel 等 2014,EXPERIMENTAL 與 Methods)
項目條件
板材塑合板(PB)與 MDF 各 18、16 mm;okoume 合板(PW)18、15 mm
螺絲4 × 50 mm 鋼製十字木螺絲,牙底徑 2.4 mm、外徑 4.0 mm、牙距 1.8 mm
導孔直徑約為牙底徑的 80%,深度約為鎖入深度的 75%
接頭面板 320 × 200 mm;螺絲鎖在對接板厚度中心,每個接頭 3 支,不上膠;每組 5 個
握釘力試驗依 Erdil 等(2002)的程序,導孔與組裝相同;2 mm/min 拉拔,最大荷重為握釘力
調濕20 ± 2 °C、相對濕度 65 ± 3%

「板邊」指螺絲鎖進板的切邊,也就是知恵袋回答說的木口;「板面」指鎖進大面。 L 型接頭裡,螺絲穿過面板的板面,鎖進對接板的板邊。破壞時面板那側的螺絲頭承壓、對接板那側的拔出與開裂都有份,論文沒有把兩者的貢獻分開。

握釘力:MDF 在板邊領先塑合板

握釘力(Yuksel 等 2014,Table 4;括號是變異係數 %),比值為本站換算
板材板邊(N)板面(N)板邊/板面密度(g/cm³)內結合強度(N/mm²)
18 mm 塑合板1,139(21)912(13)1.250.580.27
16 mm 塑合板1,711(9)1,030(6)1.660.660.47
18 mm MDF2,774(8)1,779(8)1.560.750.75
16 mm MDF2,623(4)1,420(10)1.850.730.97
18 mm 合板3,017(14)2,367(9)1.270.590.85
15 mm 合板3,614(22)2,151(16)1.680.591.14

18 mm 這一組,MDF 板邊是塑合板的 2.4 倍(本站換算)。16 mm 那組只有 1.5 倍。這批 16 mm 塑合板的密度與內結合強度都比 18 mm 那批高: 密度 0.66 對 0.58,內結合強度(IB,板子層與層之間被拉開的強度)0.47 對 0.27 N/mm²。厚度和板材樣本同時改變,差距來自厚度、密度、IB 還是其他產品差異,這篇分不開。 所以「2.4 倍」是這兩批 18 mm 板之間的差,換一批塑合板可能就不同。兩種厚度的 MDF 板邊數字,作者說差異不顯著。

作者另外引了 Vassiliou(2005):同型螺絲,MDF 的握釘力最多比塑合板高 40%。那篇本站沒讀,這裡只轉述作者的引用。

表上還有一件和常見說法相反的事:六種板的板邊數字全都高於板面,1.25 到 1.85 倍。這一點下面會單獨講,它不能照字面讀。

接頭強度跟著握釘力走

L 型角接頭彎矩容量與四面櫃剛性(Yuksel 等 2014,Table 5,平均值)
板材受拉(N·m)受壓(N·m)櫃體剛性(N/mm)
18 mm 塑合板47.4936.6868.91
16 mm 塑合板58.0656.0083.25
18 mm MDF91.6088.4199.18
16 mm MDF96.1982.36103.1
18 mm 合板96.1899.4879.53
15 mm 合板99.0079.61196.6

18 mm MDF 接頭的受拉彎矩是同厚塑合板的 1.93 倍,受壓 2.41 倍(本站換算),和板邊握釘力的差距同一個量級。 作者的解讀是:櫃體剛性受板邊握釘力與內結合強度的影響,大於板材本身的剪力模數,也就是接頭比板子更決定櫃子硬不硬。

剛性那一欄要小心讀。論文的多重比較把 15 mm 合板單獨分在一組,其餘五種全在同一組, 所以 16 mm 和 18 mm 的塑合板、MDF 之間,櫃體剛性的差距沒有達到統計上的區分。

壞的時候:MDF 裂,塑合板掏

論文描述的破壞過程,三種板都一樣:接頭在 60 到 90 秒間慢慢張開,不是一下斷掉。 先是螺絲頭壓進面板,接著螺絲帶著部分芯材從對接板的板邊被拔出來,螺絲周圍的板邊同時裂開。

三格剖面圖,上下兩塊板以一支螺絲接成 T 字形:左格螺絲頭壓進上板、周圍有細裂紋;中格下板被往下拉開,螺紋上沾著碎屑,上下各有一個箭頭;右格下板沿螺絲出現一道紅色裂紋。
L 型角接頭受力破壞的順序:螺絲頭先壓進面板,接著螺絲帶著芯材從對接板的板邊拔出,螺絲周圍沿板邊裂開;論文目視記錄 MDF 的開裂比塑合板大,沒有量裂縫尺寸。示意,未按比例。

兩種板的差別在後半段。塑合板的螺絲拔出時帶走的芯材比較多;MDF 圍著螺絲的開裂比塑合板大。 換句話說,塑合板比較像是螺紋把芯層掏空,MDF 撐得住更大的力,但撐不住時是沿著板邊裂開。 這和知恵袋最佳解答說的「穴の周囲にヒビ」是同一個現象。論文沒有量裂縫的長度或寬度,「比較大」是作者的目視描述。

塑合板端面的情形,本站在組合櫃拆了重裝螺絲咬不住那一頁讀過另一篇論文: 螺絲在塑合板端面主要落在比重較低的芯層,同直徑換長比換粗有效。那一頁沒有 MDF,這一頁補上。

板邊比板面高?先看方法

知恵袋的回答說木口吃不住螺絲,Table 4 卻是每一種板都板邊高於板面。照字面讀會變成「MDF 鎖木口比鎖板面牢」。 回到原文找試驗方法,作者只寫了一句:板邊與板面的握釘力「依 Erdil 等(2002)的程序」測定,導孔直徑與深度和組裝時相同。 鎖入深度多少、試片多大、每種做了幾支,都沒寫。Erdil 等的原文本站沒讀到。

鎖入深度是關鍵。板面那一側,螺絲最多只能鎖到板厚,也就是 15 到 18 mm;板邊那一側可以鎖得深得多。 至少有一個較早的試驗是這樣設計的:本站讀過的藤元、森(1983)塑合板試驗,50 mm 螺絲在板邊鎖入 30 mm,板面只鎖 20 mm(板厚)。 如果 Yuksel 等人也是板邊鎖得比較深,Table 4 比的就不是同一個深度,板邊高於板面可能有一部分來自多鎖進去的那一段;板材方向、密度分布也可能同時有影響。 原文沒寫,本站沒辦法判斷是不是這樣。

Table 4 能用來比較同一欄裡的板材(板邊對板邊、板面對板面),不能用來比較板邊與板面。

實際怎麼做

DIY 要把 MDF 鎖在一起

  1. 先確認螺絲進的是板邊還是板面。從大板的板面鎖進小板的板邊,就是論文 L 型接頭的接法,螺絲是咬在小板的板邊裡。
  2. 螺絲打在板厚的中心。論文把螺絲鎖在對接板厚度的中心。4 mm 的螺絲進 18 mm 的板邊,兩側各只剩 7 mm 左右(本站換算)。偏離中心會不會更容易從側面裂出來,論文沒有試,這是本站依幾何的提醒。
  3. 先鑽導孔。論文所有試體都有導孔,沒有不鑽導孔的對照組,所以這是照論文條件的做法,不是論文證明過的效果。論文的導孔是牙底徑的約 80%、深度約為鎖入深度的 75%。拿論文的 4 × 50 mm 螺絲來算,導孔約 1.9 mm;穿過 18 mm 面板、頭部齊平時,進入板邊約 32 mm,導孔深約 24 mm(本站換算,論文沒寫實際鎖入深度)。
  4. 螺絲頭不要一路鎖到陷進去。論文的接頭受力破壞時,第一步是螺絲頭壓進面板。安裝時先鎖到陷進去會不會讓接頭變弱,論文沒有試;本站建議鎖到頭部貼平就停。貼平和崩牙之間能差多少扭矩,見用電動起子組合櫃會不會崩牙(那篇是塑合板板面)。
  5. 需要承重可以考慮加膠或改接法。最佳解答與第三則回答建議導孔加膠,最佳解答另外建議木榫或改用木材;第二則只說 MDF 不擅長螺絲。Yuksel 的接頭全部不上膠,膠能增加多少,這篇沒有測;藤元、森(1983)在塑合板 L 型接頭測到膠與螺絲併用時強度與剛性都提高,MDF 沒有這項數據。

設計板式家具的人

  1. 拿板邊握釘力與內結合強度比板材。論文認為這兩個數字比剪力模數更能反映櫃體剛性。向供應商要這兩項的實測值,不要只看厚度。
  2. 不要用厚度推強度。這篇的 16 mm 塑合板握釘力與接頭強度都比 18 mm 高,那批板的密度與內結合強度也較高;厚度和板材樣本同時改變,不能由這篇判定原因是厚度還是板子本身。
  3. MDF 的接頭要防裂。MDF 的握釘力高,失效時是沿板邊裂開。螺絲離板端多遠才夠,這篇論文的文字沒有交代,要用自己的板和螺絲試。
  4. 自己量握釘力時,板邊與板面用同一個鎖入深度。不然就會得到 Table 4 那種無法對照的兩欄(本站建議;論文沒有報告板邊與板面是否用同一深度)。

實木的導孔規則量法不同,見導孔那條規則會指名木材; 實木木口的拔出折減,見釘子與螺絲的拔出公式。

這一頁不能下的結論

不能說 MDF 鎖木口比鎖板面牢。論文沒寫握釘力試驗的鎖入深度、試片尺寸與重複數,板邊與板面可能不是同一個深度。 不能說 MDF 的握釘力是塑合板的 2.4 倍:那是兩批 18 mm 板的比值,16 mm 只有 1.5 倍;論文沒有交代每種板用了幾個產品或批次。 2,774 N 是這批 MDF、這一種 4 × 50 mm 螺絲、這個導孔、未知深度的數字,不是 MDF 的設計值。 「MDF 裂得比較大」是目視描述,沒有尺寸。試驗只有靜態載重、不上膠、沒有反覆拆裝,也沒有改變濕度。 論文摘要說 16 mm 櫃體比 18 mm 硬,但 Table 5 的分組顯示 PB 與 MDF 的厚度差異未達顯著。 L 型接頭與櫃體每個條件只有 5 個試體,櫃體剛性只加載到極限荷重的 70% 到 80%。 Vassiliou(2005)的 40% 本站沒讀原文。本站沒有螺絲邊距與安全荷重的數字可以給。

這一篇屬於第 1 步,母材。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲。

常見問題

MDF 的木口(板邊)可以鎖螺絲嗎?

在 Yuksel 等 2014 年的試驗條件下(有導孔、打在板厚中心),MDF 板邊量得到可觀的握釘力,但論文沒有給可以直接套用的安全荷重。這篇試驗裡,18 mm MDF 板邊握釘力 2,774 N,同厚塑合板 1,139 N;用 4×50 mm 木螺絲組的 L 型接頭,MDF 的彎矩容量約是塑合板的兩倍。代價是破壞時 MDF 沿著板邊裂開,裂得比塑合板大。

為什麼論文裡板邊的握釘力比板面高?

原文沒有解釋,也沒寫鎖入深度。板面最多只能鎖到板厚(15 到 18 mm),板邊可以鎖得更深;如果兩邊深度不同,比的就不是同一件事。這一欄不能拿來證明木口比板面牢。

MDF 鎖螺絲要鑽多大的導孔?

這篇論文用的是牙底徑約 80%、深度約為鎖入深度 75% 的導孔。論文的 4×50 mm 螺絲牙底徑 2.4 mm,導孔約 1.9 mm(本站換算)。換用其他螺絲時,若照這個比例要用那支螺絲的牙底徑算;這個比例適不適合其他螺絲與 MDF 的組合,論文沒有驗證。

MDF 和塑合板,哪個比較適合用螺絲組裝?

在這篇試驗裡,同厚度的 MDF 握釘力與接頭強度都高於塑合板,合板又高於 MDF。但 16 mm 那組 MDF 只比塑合板高 1.5 倍,差距取決於買到的那批板的密度與內結合強度。

參考資料

論文全文由本站讀過,試驗條件與 Table 3、4、5 的數值照原文。板邊/板面比、MDF/塑合板比、彎矩比、1.9 mm 導孔與 32 mm 鎖入深度為本站換算。論文引用的 Erdil 等(2002)與 Vassiliou(2005)本站沒讀。藤元、森(1983)用來舉一個板邊與板面鎖入深度不同的試驗例子,以及塑合板接頭併用膠的結果。「實際怎麼做」是本站依論文條件整理,論文沒有驗證。

詢價

詢價板式家具用的木螺絲時,請寫上板材種類(MDF、塑合板或合板)與厚度、鎖在板邊還是板面、會不會上膠;我們會依那些條件回覆尺寸選項。

詢價

告訴我們品項與數量,我們會回覆可行性、交期與價格。

送出後會開啟您的郵件軟體,內容已經填好。

或直接來信 sales@tigerfasteners.com