PVC 建築材料の耐火等級: クラス A、B、C がプロジェクトにとって実際に意味するもの — そして手遅れになるまで誰も実行しないテスト

I. ポケットにライターを入れているドバイの建築検査官

ドバイ検査官のライターテストは気まぐれなものではない。これは、高密度都市管轄区のすべての建築基準当局が直面している問題に対する実践的な対応です。建設市場に参入する新材料の量は、仕様書に記載される前にそれらを評価する試験機関の能力をはるかに超えています。-メーカーは、認定ラボが完全な ASTM E84 トンネル テストをスケジュール、実行、報告するよりも早く、PVC- ベースの壁パネルや天井ボードの配合、押出、市場投入、出荷を行うことができます。ライターテストは、正式な耐火試験に合格する可能性のある材料と、まったく合格する可能性のない材料を検査官が区別する方法です。

彼の軽いテストが扱う問題は仮説ではありません。高層建築物では、内装仕上げ材 -、天井パネル、壁装材、床材、トリム、モールディング - によって、1 つのユニットで発生した火災が廊下、上の階、上層階の居住者の唯一の出口である階段にまで延焼する速度が決まります。構造用鋼材とコンクリートの耐火材が建物を倒壊から守ります。内装仕上げ材は、避難に最も重要な時間帯に乗員を煙や炎から守ります。容易に燃えて濃い煙を発生する材料は、建物が倒壊するのではなく、居住者が到達する前に出口通路が煙で満たされるために、生き残れる火災を存続不可能な火災に変える可能性があります。 PVC ベースの内装仕上げ材の火災安全性-への貢献は、マーケティング上の特徴ではありません。{9}}これは生命安全に関するパラメータであり、建築基準法ではオプションではなく要件として扱われます。-

この記事では、プロジェクトの承認を得る必要がある人、{​​{0}}コードレビューのために資料を提出している建築家、耐火試験の書類が不十分で提出を差し戻された請負業者、-保険引受会社から内装仕上げ材の延焼分類について問い合わせられた建物の所有者などの観点から、PVC 建材の耐火性評価を検証します。-評価の意味、どの試験方法がどの製品に適用されるか、PVC とそれに代わる材料との比較、正規の火災試験報告書に何を含めるべきかについて説明しています。-

II. PVC が火災に遭遇すると何が起こるか {{1​​}} パンフレットでは誰も説明していない化学

PVC の火災挙動は単一の数値ではありません。これは、材料の表面温度が摂氏約 250 度から 300 度に達したときに始まり、材料が適切に配合されていれば、火災は自己消火し、安定した炭化層が下に残っている材料を保護して終了する一連の現象です。-この順序を理解することは、耐火等級が何を測定し、何を測定しないのかを理解するための前提条件です。

火炎暴露下での PVC ポリマー鎖の逐次分解。第 1 段階では HCl が放出され、共役ポリエン構造が形成されます。第 2 段階では、ポリエンを架橋して炭素質チャーを形成します。-ステージ 3 - 持続燃焼 - は、塩素化学が防止するように設計されています。

熱が PVC 表面に到達すると、最初に脱塩酸が起こります。ポリマー主鎖に結合した塩素原子は、塩化水素ガスとして放出されます。このプロセスはエネルギーを吸収し -、材料表面を冷却します -、炎ゾーンに放出された HCl ガスは、炎が持続するために必要な酸素と可燃性揮発性物質を希釈します。 HCl 分子はラジカル スカベンジャーとして機能し、燃焼連鎖反応を伝播する反応性の高い水素とヒドロキシル フリー ラジカルを捕捉します。これはハロン消火器が機能するのと同じメカニズムであり、材料自体に組み込まれています。

2 番目に起こるのはチャーの形成です。塩素原子がポリマー主鎖から離れると、残りの炭素原子と水素原子が共役ポリエン構造 - に再編成され、一連の単炭素結合と二重炭素結合が交互に配列されます。- この共役ポリエン構造は可視光を吸収し、チャーに特徴的な暗い色を与えます。このポリエン構造は、材料の表面にある三次元炭素ネットワークに架橋します。-これが材料の表面に存在し、下にある PVC を熱から遮断し、追加の可燃性ガスの放出を遅らせます。チャーは物理的障壁であると同時に化学的障壁でもあります。

3 番目のこと - は、適切に配合された硬質 PVC では起こらないこと - は、外部の炎が取り除かれた後の持続的な燃焼です。 HCl ラジカルの捕捉と炭層絶縁の組み合わせにより、材料は自己消火性になります。-火を消すと燃焼が止まります。他の一般的なプラスチックではこれは行われません。世界で最も広く生産されているプラ​​スチックであるポリエチレンには、その構造に塩素が含まれておらず、難燃性も組み込まれていません。-熱くきれいな炎で燃焼し、燃焼すると燃えている溶融ポリマーが滴り落ち、火が下の表面に広がります。ポリプロピレンも同様の挙動をします。ポリスチレンは激しい黒煙を上げて燃え、滴り落ちます。 PVC の塩素含有量は、この素材の批評家が焼却と廃棄に関する議論の際に引用する欠点ですが、まさにその塩素含有量こそが、防火安全性が素材の選択を左右する建物の内装に適している理由なのです。

これは硬質PVCが耐火性であるということではありません。そうではない。十分に高温で外部火源が持続すると、PVC は燃焼し、燃焼生成物には一酸化炭素、塩化水素、およびさまざまな有機化合物が含まれます。有機ポリマーは火の影響を受けないものはありません。耐火等級が答える質問は、「この材料は燃えるかどうか」ではなく、「代替材料と比較してこの材料が火災の中でどのように挙動するか、そしてその挙動が用途の建築基準要件を満たしているか」です。この質問に対する PVC の答えは、正規の試験報告書を備えた適切に配合された製品に基づいて、通常、内装仕上げ材で利用可能な最高または 2 番目に高い防火性能分類であるクラス A または B1 - です。-

内装用途におけるビニール壁パネルの耐火性能は、ビニール壁パネルとは何か、また、火炎の広がりや煙の発生に対する建築基準法への準拠が交渉の余地のない仕様要件である住宅および商業プロジェクトにおいて、ビニール壁パネルが従来の仕上げ材に取って代わる理由について概要で取り上げたいくつかの材料特性の 1 つです。{0}}

Ⅲ． 3 つの評価システム、同じ質問に対する 3 つの異なる回答

建築材料の耐火性能は、その建物が世界のどの地域に建っているのか、管轄区域がどの版の規格を採用しているのか、また材料が内装仕上げ材として評価されているのか、外装材のコンポーネントとして評価されているのか、構造要素として評価されているのかによって、異なる方法で測定されます。世界の建設市場では 3 つの評価システムが主流となっており、それらの違いを理解することが、建築家の机に届く試験報告書を解釈する第一歩となります。

1. ASTM E84 - は北米の規格です。シュタイナートンネル試験は、20 世紀半ば以来、米国とカナダにおける内装仕上げ火災分類の基礎となっています。長さ 24 フィート、幅 20 インチのサンプルが試験室の天井に取り付けられ、一端にガス炎が当てられ、サンプルの下方への火炎面の進行が時間に対して測定されます。このテストでは 2 つの数値が生成されます。1 つはレッドオーク材の床材が 100 点、アスベスト-セメント板が 0 点になるように調整された火炎伝播指数、もう 1 つは同じスケールで調整された発煙指数です。 FSI が 25 以下、SDI が 450 以下の素材は、利用可能な最高のクラス A 評価を獲得します。- 20-6～70{8}}の FSI はクラス B を獲得します。70-}}FSI はクラス C を獲得します。200 を超えるものは、ほとんどの管轄区域で内装仕上げ用途に対して評価されません。

適切に配合された硬質 PVC は通常、FSI スコアが 1 桁または 10 代前半、SDI スコアが 450 をはるかに下回っています-。ドバイ検査官のライター テストでは正確な ASTM E84 スコアは予測できませんが、素材に難燃剤配合があるかどうかを妥当な精度で予測できます。-ライターの炎で自己消火する材料は、トンネル試験でほぼ確実にクラス A またはクラス B の結果をもたらします。-燃え続ける物質は燃えません。

2. EN 13501-1 - ヨーロッパの分類。ヨーロッパのシステムは、北米のシステムよりも詳細です。この規則では、材料を A1、A2、B、C、D、E、F の 7 つのユーロクラスに分類しており、A1 は完全に不燃性であり、F はテストされていない、または最低性能基準を満たしていないものです。-分類はテストの組み合わせに基づいています。火災に対する反応については単一燃焼物品テスト、最高クラスでは不燃性炉テスト、-下位クラスでは小規模火炎点火テストです。このシステムは、2 つの追加パラメータもレポートします。1 つは煙の発生 (s1 ～ s3)、もう 1 つは火炎の飛沫の発生 (d0 ～ d2) です。 B-s1,d0 評価を達成する PVC 壁パネルは、有機材料 - として可燃性が制限され、煙が最小限に抑えられ、炎の飛沫が発生しないため、高いレベルで性能を発揮します。 d0 定格は、燃焼ポリマーが下の表面に滴り落ちると、火炎だけが広がるよりも早く建物の下に火が広がる可能性がある垂直用途で特に重要です。

3. GB 8624 - 中国の標準。中国の建築材料火災分類システムは、2012 年の改訂で大幅に更新され、ヨーロッパのシステムと同様の構造である A1、A2、B1、B2、B3 を使用しており、B1 はヨーロッパの B クラスと北米のクラス A にほぼ対応しています。試験方法は ISO 規格と中国の国家規格の両方から引用されており、このシステムには中国の規制環境に特有の煙毒性に関する追加要件が含まれています。 PVC 建材を複数の市場に輸出しているメーカーにとって、ASTM E84、EN 13501-1、GB 8624 - の 3 つのシステムすべてに準拠していることを証明するには、業界トップクラス以外のほとんどのメーカーが作成に投資した試験レポートのマトリックスを維持する必要があります。

これら 3 つの並列システムの実際的な結果の 1 つは、隣に試験基準がなければ耐火等級は無意味であるということです。 「クラス A」とは、ASTM E84 に基づく特定のものを意味します。これは、EN 13501-1 では別の意味を持ち、分類としてはまったく存在しません。格付けがどの規格を指すのかを明らかにせずに「クラス A 耐火格付け」を主張する供給者は、情報がないか、購入者が質問しないことを期待しているかのどちらかです。耐火等級が指定されていない場合の正しい対応は、完全な試験報告書を要求し、試験基準を確認し、その基準がプロジェクトの管轄区域の建築基準法で認識されていることを確認することです。ドバイの検査官のアプローチは、-フィルターとしての軽いテストを行い、その後に正式な報告書を要求するというものである-は、一戸建て住宅から 60 階建てのタワーまで、あらゆる規模において正しいものである-。

IV.木材、石膏、金属に対して - PVC がどのように対抗するか

耐火等級は比較する場合にのみ役立ちます。マテリアルの火炎伝播インデックスは、単独では、指定子にそれが代替品より優れているか劣っているかを何も伝えません。-以下は、建築基準法で規制されている防火性能の観点から、PVC{3}} ベースの内装仕上げ材と、最も一般的に代替される材料との比較です。{4}}

この表は、防火性能の分野において硬質 PVC が占める位置を明らかにしています。{0}}有機物をまったく含まず、火災の原因となるミネラルウールや石膏ボードほど火に対して不活性ではありません。-燃焼が持続し、時間の経過とともに劣化する化学処理を行わないとクラス A の評価を達成できない未処理の木材よりも劇的に優れています。これは、ポリエチレン-コアのアルミニウム複合パネルとは完全に異なるカテゴリにあります。このパネルは、火の中でろうそくのように動作し、-炎を持続させ、溶けた滴を滴らせ、可燃性のコアを完全に消費します。 PVC と PE- コア ACP の間のギャップは程度の問題ではありません。それは、火に抵抗する材料とそれを燃料とする材料との決定的な違いです。

この位置付けの実際的な意味は、PVC ベースの内装仕上げ製品は、コードで可燃性の内装仕上げが許可されているほぼすべての建物タイプで指定できるということです。{0}北米の建築基準では、3 階建て以上のほとんどの建物タイプの出口廊下、階段の吹き抜け、ロビーの内装仕上げ材はクラス A を達成する必要があります。硬質 PVC はその要件を満たしています。木製パネルは、化学処理され再試験されない限り、影響を受けません。- PEコアを備えたアルミニウム複合パネルにはそうではありません。防火等級は抽象的な認定ではありません。これは、建築プロジェクトのカテゴリ全体へのアクセスを開閉するゲートです。

V. 耐火等級が仕様のすべてを変える 5 つの場所

PVC 建材の耐火性能は、そのカテゴリー内のすべての製品で均一ではありません。配合 -、具体的には難燃性添加剤の種類と配合量-、製品が発泡している場合は泡の密度、プロファイルの厚さ - がテスト結果を決定します。以下に示すのは、耐火等級が材料選択の制御変数である 5 つのアプリケーションと、提出を承認する前に指定者が検証する必要がある内容です。

1. 商業ビルおよび集合住宅の天井パネル。-天井は火が上昇するため、人がいる部屋の中で最も火災に敏感な面です。{0}床レベルで発生した火災は空気を加熱し、熱風が上昇し、天井は材料が発火または分解する温度に達する最初の表面です。簡単に着火する天井パネルは、小さな火災を数秒で室内のフラッシュオーバーに変えます。発火に強い天井パネルにより、乗員は退出するまでに必要な時間を確保できます。商業用または集合住宅用のプロジェクト向けに指定された PVC 天井パネルは、認定試験所による裏付けのある試験文書とともにクラス A または B1 の評価を取得する必要があります。-ドバイの検査官によるライターテストは、天井パネルのサンプルの隅に適用され、製品の耐火等級が本物か願望かどうかを 3 秒で識別します。PVC 天井ボードの完全なガイドでは、商業用途における PVC 天井システムの耐火性能が、耐湿性、設置方法、コスト データとともに検証されています。

2. 出口廊下と階段の壁パネル。非常口廊下の壁は、火災と、その廊下を通って階段や外のドアに到達する人々との間の最後の表面です。ほとんどの先進国の建築基準法では、一定の高さまたは占有荷重を超える建物の出口廊下の壁にクラス A の内装仕上げを義務付けています。-クラス A を満たす PVC 壁パネル システムを使用すると、設計者は、未処理の木製パネルが禁止されており、タイルが規格に準拠しているものの、重量と設置コストがかかる場所でも、耐水性が高くメンテナンスの手間がかからない壁仕上げを指定できます。-耐火等級は仕様を実現するものであり、単なる準拠チェックボックスではありません。

3. 高層住宅やホテルの床材。-床の防火要件は、炎が水平に広がるよりも上方に広がりやすいため、通常、天井や壁の要件よりも厳しくありません。しかし、床材の発煙評価は、避難時間が数秒ではなく数十分にかかる高層ビルでは非常に重要です。{2}煙の発生指数が低い SPC 床は、階段の吹き抜けを満たし、避難中に居住者の方向感覚を失わせる煙の層の発生に寄与しません。- ASTM E84 テストレポートの SDI 番号 - FSI の後の 2 番目の番号 - は、高層ビルの床材に重要です。指定子が探す必要があるのは、450 のしきい値 - を大幅に下回る低い SDI - を持つクラス A 評価です。当社の硬質-コア シリーズの SPC 床材製品には、高層住宅やホスピタリティの提出要件に適用できる、炎-広がりと煙-の開発データを含むバッチ{1}}レベルの ASTM E84 および EN 13501-1 の火災試験文書が含まれています。

4. 外装材と軒天井材。2017 年にロンドンのグレンフェル タワーの外壁が燃え広がった火災は、固体の石油のように燃える素材であるアルミニウム複合パネル - のポリエチレンの芯によって発生しました。この火災の余波を受けて、世界中の法域が一定の高さ以上の建物の外装材に可燃性材料を使用することを禁止しています。「可燃性」とは、特定の配合に応じて、ポリエチレン-コア ACP が不合格で、難燃性 PVC 製品が合格できるというテストによって定義されています。-中層および高層の建物に指定されている外装 PVC クラッディング、軒天井パネル、鼻隠しボードには、管轄区域のグレンフェルのクラッディング後の規制に準拠していることを証明する耐火試験報告書を添付する必要があります。-基準が変わりました。立証責任はメーカーにあります。

5. 医療施設と教育施設の内装。-病院や学校では、建物の居住者が病院のベッドにいる患者、教室にいる子供たち、介護施設にいる高齢者を迅速に避難させることができないため、建築基準法の最低基準を超える防火要件を課しています。{0}{1}これらの住居の内装仕上げ材は、火炎の広がりと煙の発生の両方を最小限に抑える必要があり、燃焼生成物の煙の毒性特性が他のタイプの建物よりも厳しく検査されます。{3}}医療および教育向けに指定された PVC- ベースの壁パネル、天井パネル、および床材には、FSI と SDI だけでなく、これらの機関顧客が内部リスク評価プロセスの一環として必要とする特定の燃焼生成物データも扱う耐火試験レポートが添付されている必要があります。-

材料の耐火等級は静的な特性ではありません。これは、特定の取り付け構成における特定の厚さの特定の製品配合に適用されるテスト結果です。厚さ 6 ミリメートルでクラス A を達成する PVC 発泡ボードは、厚さ 3 ミリメートルではクラス A を達成できない可能性があります。これは、サンプルが薄いほど、発火温度に達する前に熱を吸収するための熱質量が少ないためです。サンプルが水平である場合と垂直である場合では火炎の広がりのダイナミクスが異なるため、天井取り付け構成でテストされた製品は、壁掛け構成でテストされる場合とは異なる動作をする可能性があります。{{4}指定者の責任は、テストレポートが指定された製品、厚さ、設置構成と一致していることを確認することです。ドバイの検査官によるライター試験は、非公式ではあるが、本質的な真実を捉えている。つまり、耐火等級は、10年前にたまたま試験に合格した同じメーカーの別の製品ではなく、検査官が手にしている特定の製品に適用されない限り意味がない。

防火性能は、建築業者が湿潤地域の用途でセラミック タイルからビニールの壁パネルに切り替える 7 つの理由の 1 つです。{0}この場合、PVC パネルの防水耐久性と規格に準拠した火炎伝播分類の組み合わせにより、人命の安全性能を損なうことなくグラウトのメンテナンスの負担が軽減されます。-

VI.ファイルに残るレポート

火災試験報告書は保険のようなものです。入手するには費用がかかり、読むのも面倒で、お金を払う人は、建築許可の承認を得る以外には決して必要としないことを望んでいます。報告書の価値は、火災が発生したときではなく-、試験報告書がないため火災は防げない-、建設が始まる数週間から数か月前、建築家が提出パッケージを組み立てているとき、規格担当者が内装仕上げスケジュールを検討しているとき、保険引受会社が建物のリスクプロファイルを評価しているときに実現されます。このレポートは、誰かが困難な方法を見つける前に、「この材料は機能するか」という質問に答えます。

ドバイの検査官のライターは、そのシンプルさにもかかわらず、正式な検査基準では時々わかりにくいものを捉えています。防火等級はマーケティングの資格ではありません。これは、四捨五入したり言い換えたりできる仕様書上の数値ではありません。これは、最悪のシナリオが到来したときに材料がどのように動作するかを測定するものであり、測定の信頼性はそれを文書化した試験レポートと同程度です。-レポートには、テストを実施した認定研究所の名前が記載されています。製品の配合、サンプルの厚さ、取り付け構成を指定します。配合が変更され、製造プロセスが進化すると、防火試験の認定が期限切れになるため、日付が記載されています。-このレポートを作成できないサプライヤー、または別の製品、別の厚さ、別の年に関するレポートを提供するサプライヤーは、指定者の専門職賠償責任保険ではカバーできない可能性があるリスクを受け入れるよう指定者に求めています。

軽いテストには 3 秒かかります。これは、耐火性能を念頭に置いて設計された材料と、価格に合わせて設計され、事後的に「耐火性」という言葉が追加されて販売されている材料とを区別するものです。-ライターの炎で自己消火する素材は、正式なテストに合格する可能性があります。-燃え続ける物質にチャンスはない。耐火性能は PVC ポリマー鎖の化学構造に組み込まれており、最終製品の配合を通じて改良されます。後から追加することはできませんし、証拠がなければ主張することもできません。ライターテストは世界で最も安価な耐火テストであり、すべての建築家、請負業者、建物所有者が耐火評価の主張を額面通りに受け入れる前に、心の中で実行する必要があるテストです。-報告を求めてください。規格を確認してください。厚みを確認します。ファイルはプロジェクトが完了するまで机の上に置かれ、建物が存続する限りプロジェクト アーカイブに残ります。

耐火性のある PVC 建築材料を調べる- - プロジェクトの提出パッケージの製品サンプルと対応する ASTM E84、EN 13501-1、GB の耐火試験レポートをリクエストしてください 8624。 | プロジェクトの管轄区域や建物の種類に応じた防火性能に関する相談については、資材コンプライアンス グループにお問い合わせください。{0}}