PVC セルラーフォームボード: 水、火、天井での使用とその製造方法

簡単な答え: PVCセルフォームボード は、連続押出および発泡プロセスを通じて製造された硬質の独立気泡ポリ塩化ビニル パネルです。実質的に水を吸収せず（ほとんどのグレードで吸湿率は1体積％未満）、自己消火性があり、国際基準で難燃剤として分類され、天井用途にも使用できますが、完全に異なる構造的および熱的機能を果たす軟質フォーム断熱ボードとは区別する必要があります。このガイドでは、具体的なデータと実践的なガイダンスを使用して、あらゆる重要な質問に答えます。

PVCフォームボードの作り方

PVC気泡フォームボードは連続工程によって製造されます。 押出発泡プロセス 未加工の PVC コンパウンドを、均一な独立気泡内部構造を備えた硬質で軽量なパネルに変換します。製造プロセスを理解すると、材料の性能特性のほとんどが説明されます。軽量、滑らかな表面、耐湿性、寸法安定性はすべて、その製造方法に直接遡ります。

原材料構成

押出機に供給される主成分は純粋な PVC 樹脂ではありません。これは、通常以下を含む配合ブレンドです。

• PVC 樹脂 (K 値 55 ～ 68): 一次ポリマーマトリックス。より低い K 値 (55 ～ 60) は、より優れたメルトフローと加工性を提供するため、発泡押出成形には好まれます。
• 化学発泡剤 (CBA): 最も一般的なのは、アゾジカルボンアミド (ADC) または重炭酸ナトリウムベースのシステムです。これらは処理温度 (170 ～ 200 °C) で分解して、細胞構造を形成する窒素または二酸化炭素ガスを放出します。
• 安定剤: 鉛ベースの安定剤は歴史的に標準でしたが、RoHS および REACH 準拠要件のある市場では、カルシウム - 亜鉛 (Ca-Zn) または有機スズ系に大部分が置き換えられました。
• 加工助剤および潤滑剤: アクリル加工助剤は溶融強度とセルの均一性を向上させます。外部潤滑剤と内部潤滑剤が融着と金型の離型を制御します。
• 衝撃修正剤: 塩素化ポリエチレン (CPE) またはアクリル系耐衝撃性改良剤は、靱性を高めます。これは低密度フォームグレードで特に重要です。
• フィラー: コストを削減し、表面の平滑性を向上させるために、一部の配合物には炭酸カルシウム (CaCO₃) が添加されています。

Celuka プロセス vs. フリーフォーム (ストレート押出) プロセス

PVC フォームボードは 2 つの主な押出法で製造され、それぞれ大きく異なる製品が得られます。

Celuka プロセスは、構造用および製造用のより高性能なボードを製造します。冷却されたマンドレルによって形成される一体の硬い表皮により、Celuka ボードにその特徴である滑らかで塗装可能な表面が与えられ、表面が裂けることなく標準的な木工工具で機械加工できるようになります。

押出機から完成パネルまで

• 配合された PVC ブレンドは二軸押出機に供給され、そこで溶融され、均質化されます。 160～200℃ .
• 溶融物はフラットシートダイを通過し、そこで発泡剤の分解はダイの出口で起こるように正確にタイミングが調整されるか (自由発泡)、または内部マンドレル (Celuka) によって制御されます。
• 発泡シートはキャリブレーション ユニットに入ります。キャリブレーション ユニットは、気泡構造が固化する間、パネルを正確な厚さに保持する真空スロットを備えた水冷式サイジング テーブルです。
• パネルは冷却タンクと引き取りユニットを通過し、フライングソーまたはギロチンに入り、完成したシートの長さ (通常は 2440 mm × 1220 mm (8 フィート × 4 フィート) または 3050 mm × 1220 mm (10 フィート × 4 フィート)) に切断されます。
• シートは積み重ねられ、密度の均一性と表面品質が検査され、梱包されます。パネル全体の密度の均一性は重要な品質指標です。プレミアムボードはパネル内の密度のばらつきを維持します。 ±5% シートエリア全体に。

PVCフォームは水を吸収しますか?

いいえ — PVC セルラーフォームボードは吸水性が極めて低いため、入手可能な硬質パネル素材の中で最も耐湿性が高いものの 1 つです。 これは、MDF、合板、パーティクルボード、さらには一部の競合発泡製品などの競合素材に比べて、決定的な利点の 1 つです。

クローズドセル構造がすべてを説明する

PVC 発泡ボードのセル構造は、ガスが充填された数百万の個別のセルで構成され、それぞれが薄い PVC セル壁で完全に囲まれています。連続気泡フォーム (ポリウレタン スポンジ フォームなど) とは異なり、液体の水が吸い上げられたり、毛細管が流れたりする相互接続された経路がありません。水が接触できるのはパネルの最表面と切断端のみであり、ボードの本体に浸入することはできません。

標準試験による測定された吸水データ (ISO 62 または ASTM D570、24 時間浸漬):

• PVCセルフォームボード: 0.1～0.5重量％ (ほとんどのグレードは 0.3% 未満)
• MDF (中密度繊維板): 15～30重量％ 目に見える膨れと層間剥離がある
• 外装合板： 10～20重量％ 接着剤の種類とベニヤの種類に応じて
• 標準パーティクルボード: 20～40重量％ 、かなりの厚さの膨潤を伴う
• セメントボード: 8～15重量％

長期の浸漬試験の場合、PVC フォームボードの劣化は通常、 1体積％ 28 日間水没した後でも、木質パネルが数週間以内に破損する恒久的に湿った環境に適した性能レベルです。

低吸水性の実際的な意味

• エッジの膨らみや反りがないこと: 木質パネルは、湿気が木口に浸透すると、露出した切断端で劇的に膨張します。 PVCフォームボードのカットエッジは、表面と同様に耐湿性があります。
• カビや真菌の増殖がない: PVC は合成ポリマーであり、カビ、カビ、腐敗生物に栄養を与えません。 PVC フォームボードは吸湿量が少ないため、生物の増殖を妨げません。これは、バスルーム、キッチン、海洋環境において大きな利点となります。
• 寸法安定性: ボードは湿気を吸収しないため、時間の経過とともに木製パネルに隙間、座屈、亀裂が生じる原因となる季節の膨張と収縮のサイクルを受けません。
• 特別なエッジシーリングは必要ありません: 湿気の多い場所で塗装する前に徹底的なエッジの下塗りとシーリングが必要なMDFとは異なり、PVC発泡ボードのカットエッジはほとんどの内装用途で未塗装のままにすることができます。

1 つの注意点: 表面結露

ボード自体は水を吸収しませんが、他の冷たい表面で発生するのと同様に、湿気の多い環境では冷たい PVC フォームパネルでも表面結露が発生する可能性があります。断熱されていない外装被覆材のバッキングや冷蔵施設のライニングなど、結露が発生する可能性がある用途では、パネル表面の排水の詳細や蒸気の管理を適切に考慮する必要があります。

PVCフォームボードは可燃性ですか?

PVCセルフォームボード is classified as self-extinguishing and flame retardant — it does not sustain combustion once the ignition source is removed. ただし、完全に不燃性というわけではなく、火の中での挙動については、単純な可燃性/不燃性の二元論よりも微妙な理解が必要です。

PVC が固有の難燃性を備えている理由

PVCポリマーには約 57重量％の塩素 — 一般的な建築用プラスチックの中で塩素含有量が最も高いものの 1 つです。塩素は、次の 2 つのメカニズムを通じて天然の難燃剤として機能します。

• フリーラジカル消去: 燃焼中、PVC の分解から放出される塩素原子が、火炎化学を伝播するヒドロキシル (OH・) および水素 (H・) フリーラジカルを遮断し、燃焼連鎖反応を中断します。
• チャーの形成: PVC は溶けて流れるのではなく炭化する傾向があり、火災を延焼させる可燃性の液滴 (ポリエチレンやポリプロピレンでは大きな危険) の生成を減らします。

この固有の塩素含有量は、同等の耐火性を達成するために多量の添加剤を必要とするポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、またはポリエチレンフォームとは異なり、PVC フォームボードが大量の追加の難燃性添加剤を必要とせずに難燃性分類を達成できることを意味します。

火災分類基準と代表的な定格

煙と塩酸ガスの問題

PVC の難燃性に対する重要な対比は、その燃焼副生成物のプロファイルです。 PVC が燃焼すると、次のものが生成されます。

• 濃い黒煙： PVC の火災は、多くの競合する材料よりもはるかに多くの煙を発生します。 EN 13501-1 に基づく「s2」煙分類は、中程度の煙の発生を反映しており、密閉空間での視認性と安全な避難に対する真の懸念です。
• 塩化水素 (HCl) ガス: HCl は、PVC が燃焼すると発生する有毒な腐食性ガスです。 5 ppmを超える濃度では呼吸器への刺激を引き起こします。 50ppmを超えると直ちに危険です。建物火災の場合、HCl は電子機器や構造金属に深刻な腐食損傷を引き起こします。

これらの特性は、消火システムなしで広範囲に暴露すると煙や有毒ガスの危険が生じる用途、特に換気されていない閉鎖空間や敏感な電子機器の近くの用途では、PVC 発泡ボードを使用すべきではないことを意味します。火災に敏感な環境では、低煙ゼロハロゲン (LSZH) パネル材料が適切な代替品となります。

他の発泡ボード素材との比較

フォームボードは天井に使用できますか?

はい - PVC 発泡フォームボードは天井用途に広く使用されており、この目的に非常に適しています。 ただし、質問が装飾用または構造用天井パネルとしての PVC 発泡ボードについて言及しているのか、それとも天井アセンブリの上または内部で使用される硬質発泡断熱ボードについて言及しているのかによって、答えは大きく異なります。これらは、異なるパフォーマンス プロファイルを持つ異なる製品です。

天井パネルとしてのPVCセルフォームボード

PVC セルラーフォームボードは、表面貼り付けまたは吊り天井パネルとして、次のような特性の強力な組み合わせを提供します。

• 軽量化により構造上の要求が軽減されます。 標準的な 5 mm PVC フォーム天井パネルの重量は、0.55 ～ 0.75 g/cm3 でおよそ 2.75 ～ 3.75 kg/平方メートル — 石膏ボード（乾式壁、12.5 mm で約 10 kg/m²）よりも大幅に軽く、標準の PVC 天井タイルに匹敵します。これにより、天井フレームへの負荷が軽減され、特に後付けの場合の設置が容易になります。
• 濡れたエリアの耐湿性: 浴室、業務用キッチン、プール施設、食品加工工場では、一般に PVC 発泡ボード天井が使用されています。これは、特に標準的な石膏ボードが高湿度の環境では急速に劣化するためです。 PVC フォームは、蒸気や結露にさらされても、たるみ、汚れ、カビの発生がありません。
• 滑らかで塗装可能な表面: Celuka プロセスのボードは、軽くサンディングした直後に無溶剤アクリル塗料を受け入れる表面を生成し、塗装された石膏ボードに匹敵する審美的な柔軟性を実現します。
• 切断と取り付けの容易さ: PVC 発泡ボードは、標準的な木工工具を使用して目の細かい手鋸、丸鋸、またはルーターで切断でき、専門の機器を使用せずに天井貫通部、照明器具、構造要素の周囲にきれいに取り付けることができます。

天井使用時の推奨される厚さとスパン

天井用途の耐火要件

天井は、部屋全体の炎の広がりや火災時の燃焼ガスの挙動に直接影響を与えるため、建築において最も消防法規制に敏感な表面の 1 つです。天井用の PVC フォームボードを指定する前に確認する必要がある主な要件:

• ヨーロッパのほとんどの管轄区域では、室内天井の内張りは最低基準を達成する必要があります。 EN 13501-1 に基づくクラス C-s2、d0 住宅用途ではクラス B-s2、公共の建物、商業空間、避難経路では d0 以上です。ほとんどの高品質 PVC 発泡フォームボードはこのしきい値を満たしています。一般的な材料クラスではなく、特定の製品の耐火試験証明書を確認してください。
• 米国では、ASTM E84 クラス A (延焼指数 <25、発煙指数 <450) が、IBC に基づく商業用および集合住宅用建物の天井材に対する一般的な要件です。特定のボード製品のテスト済みの FSI および SDI 値を確認します。
• 避難経路、階段の吹き抜け、廊下では、多くの建築基準法により厳しい要件 (ヨーロッパではクラス B または A2) が課されており、その時点で PVC フォームボードには不燃性オーバーレイまたは代替材料仕様が必要になる場合があります。

PVC セルラーフォームボードではないもの: 断熱材

PVC セルラーフォームボードを、主に耐熱性 (R 値 / U 値の性能) を実現するために設計された EPS (発泡ポリスチレン)、XPS (押出ポリスチレン)、またはポリイソシアヌレート (PIR/PUR) ボードなどの専用フォーム断熱ボードと混同しないでください。 PVC発泡ボードの熱伝導率は約 0.04～0.08W/(m・K) — 固体 PVC より優れていますが、同等の厚さの EPS (0.031 ～ 0.038 W/(m・K)) または PIR (0.022 ～ 0.028 W/(m・K)) よりは大幅に劣ります。

断熱が天井アセンブリの主な目的である場合、専用の断熱ボードが正しい仕様です。優先順位が次の場合、PVC セルラーフォームボードは正しい仕様です。 構造剛性、表面仕上げ、耐湿性、寸法安定性 天井表層にあります。

PVCセルラーフォームボードと競合パネル材料の比較