ポリウレタン（PU）フォームは、ソファの柔らかなクッションから建物の壁の硬質断熱材まで、数え切れないほどの用途で使用されている、非常に汎用性の高い素材です。その適応性は、化学構造と製造プロセスをカスタマイズできることに由来し、その結果、異なる特性を持つ多様なフォームが生み出されています。ポリウレタンフォームの分類を理解することは、製造業者、請負業者、設計者、消費者のいずれにとっても、特定のニーズに適した素材を選択するために不可欠です。

ポリウレタンフォーム 固体である ポリマーフォーム に基づく ポリウレタン 化学。専門家として 合成 ポリウレタンフォームは、非常に多様な用途を持つ材料であり、主に 断熱材 マットレス、布張りの家具、車両の座席などのクッション材としても使用されています。低密度と熱伝導性に加え、優れた機械的特性により、優れた断熱材、遮音材、構造材、快適材としても使用されています。

ポリウレタンフォームの可燃性は化学組成によって異なります。安全基準を満たすために、メーカーは難燃剤を添加することがよくあります。この材料は、以下のような国際的な火災安全基準に分類されています。

• UL 94 (Underwriters Laboratories): 材料を HB (低速燃焼) から V-0 (10 秒以内に自己消火) まで評価します。
• ASTM E84: 建築材料の表面燃焼特性を測定します。
• ユーロクラス (EN 13501-1): B-s1、d0 (煙や液滴の生成が少ない) などの分類を使用します。

密閉気泡ポリウレタンフォームは、そのコンパクトな構造により、一般的に開放気泡ポリウレタンフォームよりも耐火性に優れています。例えば、断熱材に使用される硬質ポリウレタンフォームは、多くの場合、ユーロクラスBの定格を満たしており、商業ビルに適しています。ポリウレタンフォーム屋根工事業者に必ず認証を確認し、地域の規制に準拠していることを確認してください。

参照： UL 94規格, ASTM E84

これはドイツの規格です。2001年には、欧州全域における建築材料の火災挙動を検査・規制するために、欧州規格EN 13501-1が導入されました。この規格では、材料クラスAからFが定義されています。

• 答え: 火災への寄与なし（A1、A2）
• バ： 火災への寄与はごくわずか
• C: 火災への貢献は限定的
• デ： 火災への許容可能な貢献
• E: 許容される火災行為
• F: 効果は確立されていない

この分類は、フォーム構造を構成する小さなセルが相互に連結されているか (オープンセル)、または大部分が独立しているか (クローズドセル) によって決まります。

• オープンセルポリウレタンフォーム：このタイプでは、セルが意図的に開放され、相互に連結されています。この構造により、フォーム内で空気が自由に移動できます。
  • 特性：オープンセルフォームは、一般的に柔らかく、密度が低く、柔軟性に優れています。優れた遮音性があり、相互接続された気孔を通過する音波を吸収します。クローズドセルフォームと比較して、圧縮強度が低く、1インチあたりのR値（熱抵抗）も低くなります。これは、構造内で空気が移動し、対流が促進されるためです。また、蒸気を透過します。
  • 用途: 一般的な用途としては、家具のクッション材、寝具、梱包材、防音材、および最大の耐熱性や蒸気バリアよりも通気性と柔軟性が求められるスプレーフォーム断熱材などがあります。
• 独立気泡ポリウレタンフォーム：ここでは、発泡工程が制御され、気泡が小さな風船のようにほぼ完全に密閉され、独立した状態を保ちます。発泡剤ガス（多くの場合、空気よりも熱伝導率が低い）は、これらの気泡内に閉じ込められます。
  • 特性：クローズドセルフォームは、オープンセルフォームに比べて、剛性、密度、構造強度が大幅に向上しています。閉じ込められたガスによって高い熱抵抗が得られ、1インチあたりのR値が大幅に高くなるため、優れた断熱材となります。強力な空気バリアと蒸気バリアとして機能し、水分の浸入を防ぎます。
  • 用途: 硬質断熱パネル、壁や屋根のスプレーフォーム断熱材、浮遊装置、構造部品 (複合コアなど)、および高い強度と耐水性や耐蒸気性を必要とする用途に広く使用されています。

オープンセルフォームとクローズドセルフォームの選択は、断熱値、構造サポート、コスト、湿気/空気バリア特性の望ましいバランスによって決まることがよくあります。

ドニャンPUフォームA1

ドニャンPUフォームA2

ドニャンPUフォームA3

ドニャンPUフォームA4

ポリウレタンフォームは、柔軟で弾力性があるか、硬くて構造的であるかなど、機械的挙動に基づいて広く分類されます。

• 軟質ポリウレタンフォーム：多くの人が日常的に使用するタイプです。柔らかく弾力性があり、圧縮後も元の形状に戻るように設計されています。化学的に弾力性を最適化するように設計されています。
  • 特性：高い弾力性、低い圧縮歪み（圧縮されたままにならない）、優れた衝撃吸収性、快適な感触。密度は大きく異なるため、硬さと耐久性に影響します。
  • 用途：家具や自動車シートの張り地、マットレスや枕、カーペットの下敷き、保護包装材、スポンジ、一部の繊維ラミネートなど。フレキシブルフォームは、必ずしも連続気泡構造というわけではありませんが、多くの場合連続気泡構造です。
• 硬質ポリウレタンフォーム：軟質フォームとは異なり、硬質フォームは強度、断熱性、構造的完全性を重視して設計されています。ポリマーマトリックスの架橋度が高いため、弾力性が低くなります。
  • 特性：高い圧縮強度、優れた断熱性（高いR値）、軽量、良好な寸法安定性、空気バリアおよび蒸気バリアとしての機能（特に独立気泡硬質フォーム）を有し、荷重下でも容易に変形しません。
  • 用途：建築用断熱材（スプレーフォーム、PIR（ポリイソシアヌレート、変性ポリウレタン）などのパネル）、冷凍機、配管断熱材、屋根断熱材、浮体材、構造用複合材。硬質フォームはほとんどの場合、独立気泡構造です。

柔軟と硬質の区別は、主に配合に使用されるポリオールとイソシアネートの種類、およびポリマー構造の架橋度によって決まります。

ドニアンポリウレタンフォームA1

ポリウレタンフォーム PUフォーム A1

 

• 高強度
• 拡張前
• 高弾性
• 嗅覚細胞
• 28メートルのランニング

ドニアンポリウレタンフォームA2

ポリウレタンフォーム PUフォーム A2

 

• 高硬度
• 簡単で便利

これらの分類を理解すると、実際の問題に対する材料選択が直接的にわかります。

• 高性能断熱材：最大限の断熱性と気密・蒸気バリア性を実現するために、通常は硬質の独立気泡スプレーフォームまたはパネルが選択されます。これは、強度とR値要件を満たすための密度を考慮した上で行われます。ポリウレタンフォーム屋根工事業者は、硬質SPF（スプレーフォーム）の適用を専門としており、この分野に特化しています。
• 快適な家具: 希望する硬さ、耐久性 (密度に関連)、および形状の要件に基づいて、柔軟なオープンセル スラブ ストックまたは成形フォームが選択されます。
• 音響制御: 吸音特性に優れたオープンセルの柔軟なフォームが好まれます。
• 構造コンポーネント: 強度と軽量性が求められる箇所では、高密度の硬質成型フォームまたは注入フォームが使用されます。

ポリウレタンフォームの驚くべき汎用性は、多様な特性を持つ様々な形状に加工できることに起因しています。PUフォームを基本構造（オープンセル vs. クローズドセル）、柔軟性（フレキシブル vs. ハード）、製造方法（成形、スプレー成形、スラブストック）、そして密度や耐火性といった主要な特性で分類することで、この複雑な素材を理解するための明確な枠組みが得られます。これらの分類を理解することで、専門家も消費者も、広大なポリウレタンフォームの世界を理解し、特定のプロジェクトや製品に最適なタイプを選択できるようになります。