薛定谔的防水:IP 防水等级没告诉你的事

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现如今市场上,如果哪个数码产品不标注一下防水,那都不好意思拿出来卖了。即使诸如造车新势力某鹏汽车,也会在官网特别写出:

官网宣传页上特别标注的 IP68 @小鹏汽车

但是这里的防尘防水到底指的什么?是下小雨可以开车出去这样显而易见的事情,还是说趟过很深积水汽车也不会熄火?又或者只是单纯达到了这一测试标准?官方并没有作出解释,似乎 IP68 就是防水的代名词,标注在宣传册上即可万事大吉。

又比如我们更常使用的手机,下列几款官网防水参数为:

Mate Pro 40:防水效果在 GB/T 4208-2017(国内)/ IEC 60529(海外)标准下达到 IP68 级别;
iPhone 12:防水效果在 IEC 60529 标准下达到 IP68 级别(最深 6 米的水中放置最长 30 分钟);
Galaxy Note 20:具备 IEC 60529 Ed.2.2:2013 中界定的 IP68 防尘防水等级。

机器测试达到 IPXX 级别了,宣传广告里演示了,身边用过的朋友也说放水里没事,所以好像具有一定的防水功能。但同时 苹果华为 等品牌的保障服务条款中都明确指出,因意外或人为原因导致的进液损坏不在保修范围之内,那么它又是不防水的。这样电子设备就进入了一种「既防水又不防水」的薛定谔状态,让人即困惑又恼怒。

「所以这东西到底防不防水?」作为一个消费者在看到「手机进水损坏,商家拒保这样」的新闻之后,我更是会陷入这种困惑。

IP 等级能说明什么

首先我们还是要寻本溯源,需要明白 IP 等级到底是指的什么。

IP等级数字 @Ex

IP 等级一般由两位数字组成,第一个数字(橙色)是指的「电器防尘、防止外物侵入的等级」,分为 1-6 六个等级,一般我们说的防尘就是指 IP6X。这里的「X」可以理解为占位符号,也就是没有特别标注等级的意思。第二位数字是指「第二个数字表示设备外壳抵御液体渗透的能力」,也就是我们平常口语上的「防水」,但是咬文嚼字的说法应该是「抗水」。从本质上来讲,比起防尘防水能力等级, IP 等级更像是一个为了遍于业内交流比较的测试标准。为了更好理解,可能需要了解一下常见「防水」等级的一些枯燥细节:

IPX2:防滴水

IPX1、IPX2 [email protected]

  • IPX1:垂直方向滴水应无有害影响。
  • IPX2:外壳各垂直面15度倾斜时,垂直滴水应无有害影响。

IPX2 是我们所能见到消费品中最低的等级,意味着设备可以承受少量滴水而不会损坏,但在实际情况下,常常表述为「防汗」。由于这一等级很难称得上防水或抗水,大部分数码产品即使达到这一等级(平板、耳机)也不会进行标注。但需要在浴室使用的设备,比如 插座浴室暖风机 等电器,通常防护等级都需要在 IPX2 以上。

IPX4:防溅水

IPX3、IPX4 [email protected]

  • IPX3:外壳垂直面 60 度范围内淋水。
  • IPX4:外壳各方向溅水无有害影响。

IPX3、IPX4 等级使用同一套测试设备(如上图),其中消费品中 IPX4 更为常见,意味着提供了防泼水的保护,可以用于高强度锻炼或恶劣天气情况。大多数运动耳机一般位于这一等级,比如 Apple AirPods Pro 的防护等级就是 IPX4。而它在宣传中表述为「可抗汗抗水,适合各种非水上运动和活动」,但需要注意的是达到这个等级请并不意味着能浸没水中,也不能淋浴或者游泳。

IPX5:防喷水

IPX5、IPX6 [email protected]

  • IPX5:向外壳各方向喷水无有害影响。
  • IPX6:向外壳各个方向强烈喷水无有害影响。

如图所示,这里的喷水是类似洗车水枪的设备,不是喷水壶的情况。常见的有户外的防水插座,户外 LED 灯具,某款 户外蓝牙音箱。基本上如果你希望设备能在户外各种环境正常使用,那么达到 IP65 等级是必须的。
IPX6 多出现在一些工业器械中,测试时使用更大流量的水枪,消费品中很少有达到此防护等级的产品。

IPX7、IPX8:防浸水

IPX7/8 测试设备 @haida

  • IPX7:浸入规定压力的水中经规定时间后外壳进水量不致达有害程度。
  • IPX8:按生产厂和用户双方同意的条件(应比特征数字 7 时严酷)持续潜水后外壳进水量不致达有害程度。

终于在这一层,我们抵达了商家夸大宣传、误导消费者的重灾区。

市面上大多数产品所宣传的「防水手机」「防水相机」大多指达到了 IP67、IP68 的防护等级,但 IPX7 并不是防水的意思。而仅仅代表在规定时间内,浸入规定压力的清水中没有对设备造成损害。IPX8 更是一个非常「狡猾」的等级,原则上来说,对于产品标准中没有防水要求的数码产品,只要测试标准高于 IPX7 一点点,就可以标注为 IPX8。所以同样是「IP68」,有的商家(Mate 40 Pro)指水深 1.5 米下试验时间达到 30 分钟, 也有商家(iPhone 12)是说最深 6 米的水中可放置最长 30 分钟。但这两款防水性能有多大不同呢?两家厂商各自划定了不同的标准,根本没法直接比较,但唯一可以确定的是进水损坏都不在保修范围之内。

注意,虽然广告里面经常听到 IP68 「最高防水等级」这样的字眼,但是实际情况中,防护等级并没有「最高」的概念

IP 防护等级是一个古老的测试标准。在该标准被制定的上世纪 70 年代(1976),不管是国外还是国内,对进水有防护要求的电气设备大多位于工业领域,消费品中有一定防水要求的大概也只有汽车了。直到在 1999 年第二版修订之后,才加入了另外的「浸水测试」,即 IPX7 和 IPX8 等级。这也是为什么防尘等级最高是 6,而「防水」等级可以到 7 或 8 的原因。而在最近的外壳防护等级标准(GB/T 4208-2017 IEC 60529:2013)中,增加第二位特征数字 9,标准中指出:

仅标志第二位特征数字为 9 的外壳考虑了是否适合喷水(第二位特征数字为 5 或 6)和浸水(第二位特征数字为 7 或 8),因此不必符合数字为 5、6、7 或 8 的要求……

后续标记规范也再次说明了这个重要情况:第二位特征数字互相并不重叠,从 1 到 6 是从滴水到喷水的渐进过程,这些都是抗动态的水,而 7/8 指的则是可以浸入静止的水中一段时间,是一个单独的标准。也就是说,只要没有额外标识,满足了 IPX8 的手机并不能保证达到 IPX5 的标准

新标准 IPX9 指可以防高温/高压喷水的影响,但它多用于工业设备,不用于消费级产品。所以不管从哪种角度说,都不存在最高的「防水」等级,因为它们之间并不能互相覆盖。

IP 等级不能说明什么

在对 IP 等级祛魅之后,我们也要重新认识一下它所谓的「防水」到底指的是什么,最关键的就是通过 IP 等级的测试环境,并不意味着在日常生活类似环境中也有同样的表现:

不意味着水下使用

国际电工委员会(IEC)指出

However, the IP rating is an indication of how the device was tested, not the conditions in which it can be used. According to says Axel Klingberg, Convenor of the maintenance team for IEC 60529, “this world-wide agreed (upon) standard is only describing the way to test products — not more, not less. A few drops of water inside can be very dangerous in one product, but not another.” So an accidental drop in the pool may be okay for a smartphone but it would be best to avoid using it as an underwater camera.

IP 防护等级仅仅指在规定的试验情况下浸入水中不发生损坏,并不表示在该试验设备可以正常使用,即「第二位特征数字表示外壳防止由于进水而对设备造成有害影响的防护等级。」虽然在广告里看到防水手机可以水下摄影(就是你索尼),但是这些都是错误的虚假宣传,包括苹果索尼在内的一些厂商都有因此遇到法规问题。

但刚刚发布的 AirTag,苹果就学乖了。官网里面只是在文末小字表达了具体参数:

AirTag 可防溅、抗水、防尘,在受控实验室条件下经测试,其效果在 IEC 60529 标准下达到 IP67 级别 (在最深 1 米的水下停留时间最长可达 30 分钟)。防溅、抗水、防尘功能并非永久有效,防护性能可能会因日常磨损而下降。请参阅安全与操作文档,了解清洁和干燥说明。

而宣传语句是:

抗淋,抗溅,抗担心。
假如你把 AirTag 挂在钥匙串上,一不小心掉进了水洼里,或是被四溅的水花淋湿了。别担心,AirTag 有出色的抗水能力。

淡化「IP 等级」在宣传中的比重,将「IP 等级」与防水分开的做法应该变得更加常见。

不可以水龙头下冲

如上文曾讲到的,不只是没有最高等级,IP 等级之间也没有直接的高低关系。与我们直观理解不同,6 以上的 IP 等级是不可继承的,即 IP68 不意味着符合 IP65:

第二位特征数字为 6 及低于 6 的各级,其标识的等级也表示符合低于该级的各级要求。因此,如果试验明显地适用于任一低于该级的所有各级,则低于该级的试验不必进行。
仅标志第二位特征数字为 9 的外壳考虑了是否适合喷水(第二位特征数字为 5 或 6)和浸水(第二位特征数字为 7 或 8),因此不必符合数字为 5、6、7 或 8 的要求,除非有下示的多标志。

也就是说就是说一台标注 IP68 的「防水」手机,只能说明通过了 IPX8 测试,并不代表通过 IPX5。例如,根据 《城镇供水服务》(CJ/T316-2009) 标准,水管末端水压均要求在 140 kPa 以上,水龙头、加压花洒更是远远高于此。而 1 米水深只有约为 10 kPa(每 1 米水深增加约 10 kPa)。显然通过 IPX7 这样静水测试的手机,不能保证可以在水流下使用,之前就有 iPhone 在水龙头下冲过之后 Face ID 无法使用的情况

如果要即防喷水又防浸水,就需要分别进行测试和标注。例如索尼手机的 Xperia 1 II 标注为本装置已通过 IP65/68 防水标准测试

不会长时间全天候防水

防水设备不仅没有你想象中的那么防水,它甚至不会一直防水。电气设备防水原理,一般可以分为结构防水和涂层防水。结构防水即通过外部封装,从而使内部电气部分和外部有水环境有效隔离。主要做法有导流和疏水。

Thinkpad 键盘的排水孔 @Geekwire

导流比较适用于相对构造简单的情况,比如键盘的防泼溅功能通常都是排水孔来实现。但是如果泼溅量太大,依然会有部分液体进入。

IP67 SIM 卡槽 橡胶圈 @yejiasilicone

对于精密设备,以手机为例,疏水的做法一般有减少机身拼接(不可以拆开后盖换电池了)、增加防水胶和密封圈等(最常见的就是 SIM 卡槽的防水垫片)进行保护,目的是阻止外界水进入机身内部。但是如果手机摔碰变形,防水性能也很有可能下降,高温环境下橡胶圈也容易塑化。所以就不要在 AirTag 上钻一个洞了,防水性能会因此受损。

纳米涂层主板 @3M

另一种常见的方法是在表面添加一层防水涂层,大部分电脑主板都或多或少采取了这样的方案,例如 3M™ Novec™ 2704 电子涂层剂。另外纳米涂层也运用在其他地方,比如即使带有 3.5 毫米耳机孔也可以防水,就是依靠内侧的纳米防水涂层(纳米二氧化硅),但是这种涂层也会随着使用时间而磨损。这意味着不可使用肥皂等表面活性剂接触防水设备,因为会破坏疏水层。同时也要避免汤、饮料等液体,其带有杂质,蒸发后会腐蚀内部电气元件。

就算平时使用十二分小心,元件也会随着时间老化而防水性能下降。所以即便是可以 戴着蒸桑拿、横跨英吉利海峡的劳力士,防水性能也做不到数年如一,还是需要更换防水圈、定期检修等来「养表」。

没有 IP 等级也能防水

劳力士 1926 年蚝式表壳结构 @rolex

IP 等级标准并不能包括所有需要防水的情况。比如说,我想带着手表游泳,但 IP 等级中没有涉及盐分、高速流水环境等测试,更不用说第一款防水腕表(劳力士蚝式腕表)诞生的 1926 年电气设备防护标准还未起草。所以比起「IPXX」,防水手表更加常用 GB/T 30106-2013国际标准 ISO 22810

命名为「防水」的手表,不论有无附加超压标记,除作为日常生活使用外,在诸如短时间游泳这样的锻炼期间也防水。防水表也可以在水压和温度变化的条件下使用。但无论有无超压标记,它们都不能用于水中潜水。

同时标准中也指出,只有满足超压、超气压、热冲击等各项测试之后,才可以在手表中标示中文「防水」、英文「water-resistant」字样。当然有时你也会见到 ATM 等级(ATM Rating):3ATM、5ATM、30ATM —— 所谓「30 米防水」等宣传。但这些只是表明手表测试通过上述数字所对应压强,并不代表真的能带着潜入 30 米水下。如果你需要水下使用,比如水肺潜水,则需要购买满足 ISO 6425 国际标准的「潜水表」。

除此之外,你也会在生活中发现,很多产品即使没有标注防护等级,也具备一定的防水功能。电动牙刷的使用条件要比一般电子产品恶劣得多,Oral-B 官方回复是可以在淋浴时使用,但最好不要浸入水中。再比如 GoPro 的 HERO 系列防水相机,甚至没有做 IP 等级鉴定,只是在宣传中说明了可以裸机 10 米防水,但我想只要用过的也不会怀疑它的防水能力。另一个例子是电子烟(吸烟有害健康)。电子烟使用过程中会生成水油混合的气雾,由于水汽很容易破坏电路板,这类电子设备通常要求具有防水能力,但是却很少见其标注 IP 防护等级。

相信糟糕的事情即将发生

回到我们一开始提到的那个问题,为什么商家标注了 IP 等级却不意味着保证防水?那是因为防水标准和防水认证有着非常重要的区别。不仅仅是消费者,很多工厂把设备送检之后常常会迷惑,为什么我明明花钱做了 IP 防水测试,但只会得到一个测试报告,而不是认定证书。这是因为 IP 防护等级它是一个测试标准,并不是认证。认证是指例如「中国强制认证」(China Compulsory Certification, 英文缩写为 CCC)、欧盟 CE 标志这一类,法律会强制要求企业对产品自我认证,官方会不时作出抽样检查。如果你的产品需要在亚马逊上销售,那就需要通过 UL 认证,对于一些例如灯具的电气设备,认证要求其中也有明确的防水能力。

所以对于强制防水认证的电气设备,防水性能已经蕴含在了产品质量合格认证里面:汽车会在雨天行驶,所以零部件防水是必要的(电动汽车强制性国家标准);路灯在户外工作,所以防水是必要的(国家标准 GB 7000.203-2013)。因此各国的质监部门都会要求这些商品在符合标准、通过认证后方可进入市场,厂家也需要对防水性能负责。例如深圳市市场监督管理局就因一些防水表性能不合格 通报了相关产品及企业名单,丰田去年也曾因尾灯防水不完善 召回过雷克萨斯汽车,以消除安全隐患。所以消费者只用按照产品说明书的情况下使用,不需要关心具体的「防水」等级,就像大部分人去 4S 店买车,不会问销售小哥「这车雨天能不能开」。想想开头的那辆「IP68」电动车,是不是有种强烈的违和感?

问题在于那些不被强制防水认证的电气设备,如大部分数码产品。

索尼因虚假宣传手机防水而在美国遭到 集体诉讼,意大利国家竞争管理局(AGCM)就因「宣传 iPhone 的防水功能,但进水不保修」就苹果公司 进行了 1000 万欧元罚款,但其中理由是虚假宣传,而不是前两期事件一样的产品质量不合格

这些商品对消费者而言,IP 等级更像是一种预测,对产品处于有水环境的一种估计。手机「IPX7」的意思只是「如果手机不小心掉进浴缸,及时拿出擦干的话,大概没什么问题」,而不能理解成这是一部「可以水中使用的手机」。究其原因还是我们现有的技术无法制造真正的「防水」,自然就不会有规范的防水产品标准和防水认证。

在一个理想世界,我们消费者并不需要知道 IP68、P2i 防水等唬人的名词,而是基于信任和口碑来选择产品。但是在真实世界,许多产品明明没有做到完全防水,但是商家出于市场销售的目的,在宣传广告里突出防水功能,又在小字里告诉其实没那么有效,所以比起防护等级,我们真正应该关心的是保修范围。但是很不幸,我查阅了市面上主流的耳机、防水手机、防水相机(包括 GoPro),标配的保险范围里均不包括意外进水(如果有遗漏欢迎评论区补充)。

很抱歉,最后似乎只能得出「没有防水的数码设备」。目前来看,数码设备天生就做不到保证可以水下工作。但是如同大多数事情一样,即使不尽如人意,生活总要继续。对于手机或相机而言,如果真的要在水池、海中使用,最保险的做法还是加上防水套或防水壳,而不是相信商家宣传。

永远相信糟糕的事情即将发生。你的电子设备不是会不会掉进水里,而是什么时候掉进水里。如果不慎进水,首先断电关机,确保安全;然后倾倒积水、表面吸干,及时送修。

iFixit 有一篇 电子设备进水损坏指南,这里直接引用:

  1. 在任何电子设备被浸入或泼溅任何液体的情况下,第一步就是在安全可行地将任何电源断开。
  2. 首先注意你的个人安全!在将设备从家用电源或其他电源断开时要小心。如果你站在水里或穿着湿衣服,请考虑远离潜在的安全隐患。
  3. 如果电子设备仍泡水,并且连接着外部电源,找到安全的方式来断开。如果可能的话,为电路找到断路器或开关,并关上。当你选择从仍然开着的外部电源上移除插座或电源适配器时要小心。
  4. 救回泡水的带电池的电子设备也有自身的危险。短路的电池可能带有火灾或化学危险。如果你看到或感到任何热量,烟雾,蒸汽,冒泡,膨胀或融化,请避免处理设备
  5. 如果设备仍然开机,请关机。
  6. 旋转设备来让液体流出。
  7. 如果可能,移除电池。
  8. 如果可能,拆解设备来让任何残留液体晾干并开始清理内部元件。此条对于酸性液体,如果汁和碱性液体,如洗衣液尤其管用。

特别注意的是,不要把设备插到米桶里,这只会把事情变得更糟。简单的说,米并不会加速水分蒸发的这一过程,寻找一个干燥通风环境更为重要。此外放一晚上也会让你错失维修的最佳时机,等到电路板都被烧掉则为时已晚。The Verge 专门写过一篇非常有趣的 文章 详细介绍了「插米桶」这一谣言的来龙去脉,以及为什么长盛不衰,有兴趣可以阅读。

用吹风机或者疯狂甩手机也会使情况恶化,这样做会让液体在设备内流动,从而造成更大面积的损伤。同时如果你使用的是热吹风机,那么高温会使敏感的电子元件损伤,造成二次伤害。在确保断电安全之后,及时交给专业的维修人士处理才是最理智的选择。

参考资料

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