抗張力のある生地にはどのような種類がありますか?

引張織物にはいくつかの異なるタイプがあり、それぞれ特定の性能要求に合わせて設計されています。主なカテゴリは次のとおりです PVC 引張生地、PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) 生地、ETFE (エチレン テトラフルオロエチレン) フィルム、HDPE シェード生地、およびシリコンコーティングされたグラスファイバー 。中でも、PVC 引張織物は、その費用対効果の高さ、幅広い色範囲、および多様な気候における信頼性の高い構造性能により、世界市場を支配しており、建築用膜設備全体の約 60 ～ 70% を占めています。キャノピー、スタジアムの屋根、または長スパンの膜ファサードなど、引張構造プロジェクトに取り組む前に、それぞれのタイプを理解することが不可欠です。

PVC 引張織物 : 業界標準

PVC 引張織物は、ベースのポリエステル糸グリッド (スクリム) の両面をポリ塩化ビニル ペーストでコーティングすることによって作られます。その結果、織られたポリエステルの引張強度と、PVC の耐候性、耐薬品性、美的柔軟性を組み合わせた複合膜が生まれました。 標準的な PVC 引張ファブリック パネルの引張強度は 3,000 N/5 cm から 10,000 N/5 cm を超えます。 、スレッド数とコーティングの重量に応じて異なります。

実際には、グレード 6 PVC 膜 (約 1,050 g/m²) は、1.5 ～ 2.5 kPa の動的雪荷重や風荷重に永久変形することなく耐えるのに十分な強度を持っています。この耐荷重は、温帯気候の商業建築および公共建築の大部分をカバーしています。

PVC引張織物の表面処理

未加工の PVC コーティングは空気中の塵や有機物の破片を引き寄せ、膜を徐々に汚して光の透過率を低下させます。メーカーは、ラッカー トップコート、アクリル ラッカー、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) 仕上げ、PVDF/テドラー ラミネートでこの問題に対処しています。 PVDF ラッカー仕上げの PVC 膜により、 10年後も元の白色輝度の90%以上を維持 同じ坪量の未処理 PVC の約 70 ～ 75% と比較して、屋外暴露の割合が低くなります。塩分や汚染物質の堆積が激しい工業地帯や沿岸地域に近いプロジェクトの場合、PVDF または Tedlar トップコートを指定すると、材料コストが約 8 ～ 15% 増加しますが、洗浄頻度が年 2 回から 3 ～ 4 年に 1 回に劇的に減少します。

PVC 引張織物の寿命とリサイクル性

適切に仕様化された PVC 引張ファブリックの設置では、通常、次の耐用年数が実現します。 15～25歳 コーティングが劣化して防火性能や構造的完全性が損なわれる前に。使用済みの PVC メンブレンは、ヨーロッパのいくつかの回収プログラムを通じてリサイクルできます。たとえば、Texyloop プロセスでは、使用済みの PVC コーティングされたポリエステル メンブレンをバージン同等の PVC 顆粒に変換し、再処理のためにポリエステル スクリムを回収します。このクローズドループアプローチは、埋め立て処分と比較して、ライフサイクルにおける二酸化炭素排出量を約 30 ～ 40% 削減します。

PTFE コーティングされたグラスファイバー: プレミアムの長寿命オプション

PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) でコーティングされたグラスファイバーは、Tenara や Sheerfill などのブランド名で販売されることが多く、引張織物市場の上位を占めています。ベース素材はグラスファイバー糸で織られており、本質的に不燃性であり、PTFE コーティングが超低摩擦で化学的に不活性な表面を提供します。 PTFE メンブレンの期待耐用年数は 30 ～ 50 年です 、ジェッダのハッジ ターミナル (1981 年完成) などのいくつかの注目すべき施設は、現在 40 年間の継続サービスを超えています。

非多孔質 PTFE 表面は効果的に自浄作用があり、雨が浮遊微粒子を洗い流し、汚れを残しません。光透過率の値は通常 5% ～ 20% であり、PTFE 構造にまぶしさのない明るく拡散した昼光のような品質を与えます。 1 つの制限はコストです。PTFE コーティングされたグラスファイバーの価格は通常、 標準的な PVC 引張織物の平方メートルあたりのコストの 3 ～ 5 倍 - そのため、季節限定の設置や一時的な設置ではなく、ランドマークとなる恒久的な構造物に最も適しています。

耐火性能は重要な利点です。 PTFE/グラスファイバーはほとんどの国の建築基準で不燃物として分類されているため、ショッピング アトリウム、空港ターミナル、スタジアムの屋根などの密閉された公共スペースの許可が大幅に簡素化されます。

ETFEフィルム：透明性と軽量性

ETFE (エチレンテトラフルオロエチレン) は、厳密には織布ではなく、熱可塑性フッ素ポリマーフィルムです。これは、同様の構造原理を使用して切断、溶接、張力がかけられるため、引張膜ファミリーに含まれています。 ETFE フィルムの単層の重さはわずか 150 ～ 350 g/m² — 同等のガラスパネルの重量の約 1% — これにより、主要な構造負荷要件が大幅に軽減され、ガラスでは経済的に達成できないスパンの可能性が広がります。

ETFE が達成する 単一層の光透過率は 90 ～ 95% 最大限の自然光をデザイン上で優先する場合に最適です。 2008 年のオリンピックに向けて完成した北京国家水泳センター (「ウォーター キューブ」) では、100,000 平方メートルを超える ETFE クッション パネルが使用されており、素材の半透明性と構造の多用途性を示す最もよく引用される例の 1 つとなっています。

ETFE フィルムは通常、単一の張力がかかった膜ではなく、多層の膨張クッション システムとして取り付けられます。層間に維持される空気圧により、断熱性 (2 層システムの U 値 1.5 ～ 2.8 W/m²K) と構造的剛性が提供されます。ただし、機械式膨張システムにはメンテナンス契約とバックアップ コンプレッサーが必要で、静的な PVC または PTFE 膜と比較して操作が複雑になります。

HDPE シェード生地: 太陽光制御用に設計

高密度ポリエチレン (HDPE) シェード生地は、張力のある生地構造内の独特のニッチを占めています。 PVC 引張生地や PTFE メンブレンとは異なり、HDPE シェード生地は、空気の移動を許可しながら太陽放射を遮断するように特別に設計された、開織りまたは編み構造です。 HDPE シェード生地は、30% ～ 95% のシェード係数でご利用いただけます。 、日射利得の低減と自然換気の正確な校正が可能になります。

このため、HDPE は、駐車場、遊び場、農業用日よけ構造物、暑い気候の屋外ホスピタリティエリアで主流の素材となっています。ドバイまたはフェニックスの駐車場に日陰率 90% の HDPE キャノピーを設置すると、日陰のないアスファルトと比較して、駐車車両の表面温度が 20 ～ 30°C 低下し、車内の温度と空調負荷が大幅に軽減されます。 HDPE シェード生地の引張強度は、コーティングされた建築用メンブレンよりも低いため (通常は 1,500 ～ 4,500 N/5 cm)、風による浮き上がりや耐積雪荷重に対する耐性を指定する際には、構造設計でこれを考慮する必要があります。

HDPE シェード生地は製造中に UV 安定化されており、高品質の商用グレードが使用されています。 10年間のUV安定性保証 。多孔質の開放構造は、生地に滞留水が溜まらないことを意味し、低傾斜の設置では不浸透性の PVC 引張生地で考慮する必要がある池の負荷を排除します。

シリコーンコーティングされたグラスファイバー: ニッチな高温用途

シリコンコーティングされたグラスファイバー膜は、一般的な建築では最も一般的ではない引張織物のタイプですが、高温および食品加工環境では重要な役割を果たします。シリコーンエラストマーコーティングは、 -60℃～230℃連続 、短期ピークは 300°C まで許容されます。この温度範囲は、PVC 引張織物の動作限界 (通常、連続使用定格 70°C) をはるかに超えており、工業用オーブン上のキャノピー、鋳物工場のカバー、製造施設の排熱ゾーンにはシリコーン/グラスファイバーがデフォルトの選択肢となっています。

また、シリコン コーティングは食品に安全で無毒で、食品製造で使用されるほとんどの酸、アルカリ、洗浄剤に対して耐性があります。これらの特性により、頻繁な高圧蒸気洗浄が日常的に行われる食品市場や加工施設での張力屋根構造の採用が増加しています。トレードオフはコストです。シリコーンでコーティングされたグラスファイバーは、PVC 引張織物や、一部の構成では PTFE メンブレンよりもはるかに高価です。

すべての抗張性生地タイプの直接比較

以下の表は、仕様の決定を支援するために、主要な張力織物の各タイプの主要な性能と商業的特性をまとめたものです。

PVC 引張織物のグレードの違い

すべての PVC 引張生地が同じというわけではありません。市場は重量グレード (通常はグレード 2 からグレード 9) に分類されており、各グレード内での品質層は、スクリム構造、PVC コンパウンド配合、およびトップコート技術によって大きく異なります。実際の応用において主要なグレードがどのように分類されるかは次のとおりです。

• グレード 2 ～ 3 (400 ～ 600 g/m²): 軽量の展示ホール、一時的なイベント用のマーキー、短期的な日よけの帆。引張強度は通常 2,500 ～ 4,000 N/5 cm。強風地帯の恒久的な構造物には推奨されません。
• グレード 5 ～ 6 (750 ～ 1,100 g/m²): 商業建築の主力製品 - 引張天蓋、歩道、交通シェルター、ファサード被覆材。引張強度5,000～7,500N/5cm。通常、PVDF トップコートの耐用年数は 15 ～ 20 年と評価されています。
• グレード 8 ～ 9 (1,200 ～ 1,600 g/m²): スタジアムの屋根、大規模な交通拠点、2 kPa を超える風圧に耐える張力のあるファサード。引張強度9,000～12,000N/5cm。最大限の耐候性と寿命を実現するために、テドラー ラミネートが指定されることがよくあります。

PVC 内部のスクリム構造も重要です。平織りスクリムは、縦糸と横糸の両方向に均一な引張強度を提供します。これは、二軸にプレストレスをかけた膜構造に適しています。からみ織りまたはインサートヤーンのスクリムは、一方向に高い強度を提供し、バレル ヴォールト キャノピーなどの一方向の引張用途に使用されます。

引張織物の防火性能基準

防火性能は、密閉型または半密閉型の引張構造物にとって、交渉の余地のない仕様要素です。基準は地域によって異なります。

• ヨーロッパ: EN 13501-1 火災反応分類。 FR 処理を施した PVC 引張織物は通常、クラス B-s2、d0 またはクラス C-s2、d0 を達成します。 PTFE、ETFEはクラスA2-s1、d0（不燃）を達成しています。
• フランス: M 分類システム。適切な処理を施した PVC 引張織物は、屋根付きの公共の集会スペースに必要な M2 (難燃性) を実現しています。
• 米国: NFPA 701 および ASTM E84。高品質の建築用 PVC メンブレンは、クラス A の火炎伝播指数 (FSI ≤ 25) を達成しています。
• オーストラリア/ニュージーランド: AS/NZS 1530.3。クラス 9 の組立建物で使用される PVC 引張織物には通常、着火性指数 ≤ 6 および炎の広がり指数 ≤ 0 が必要です。

PVC 抗張生地の難燃性添加剤は、表面コーティングとして適用されるのではなく、配合段階で組み込まれます。 これは、FR のパフォーマンスが洗浄や摩耗後に低下しないことを意味します。これは、製品の技術データシートを確認する際に確認する必要がある重要な違いです。低予算のメンブレンに表面に適用された FR 処理は時間の経過とともに劣化し、認証準拠を失います。

引張織物の種類の音響および熱特性

音響性能は材料の選択時に見落とされがちですが、屋根付きの公共スペースでは重要になります。 PVC 引張織物は反射面です。吸音係数 (αw) は通常 0.05 ～ 0.15 の範囲です。つまり、吸収性ライナーまたは二次吸音パネルが統合されていない限り、膜で覆われた環境では残響音が蓄積します。スタジアム設計チームは定期的に、断熱中綿層を備えた有孔 PVC 引張織物の二次音響ライナーを使用して、屋根付き観客席での残響時間を 3 ～ 5 秒から目標の 1.5 ～ 2 秒まで短縮し、音声明瞭度を高めています。

単層 PVC 引張織物の熱性能は中程度です。標準的な 900 g/m² PVC 膜の U 値は約 5.5 ～ 6.5 W/m²K 、それ自体で最小限の断熱性を提供します。エアギャップまたは断熱材充填を備えた二層 PVC システムは、1.5 ～ 3.0 W/m²K の U 値を達成でき、季節的に閉鎖された空間でも使用可能です。対照的に、ETFE クッション システムは、2 層システムでは 1.0 ～ 2.0 W/m2K の U 値を達成し、3 層以上とアルゴン充填では 1.0 W/m2K 未満の U 値を達成します。

日射反射率も熱の要因です。 PVDF トップコートを施した白色 PVC 引張織物は、日射反射率値 0.65 ～ 0.75 (TSR) を達成でき、色の濃い PVC オプション (TSR 0.10 ～ 0.30) や裸金属屋根 (TSR 0.20 ～ 0.40) と比較して、キャノピーの下での日射熱の増加を大幅に低減します。これは、過剰な熱の蓄積を避けて日陰を求める屋外のおもてなしスペースにとって、エネルギー効率に大きな利点があります。

PVC 引張織物の縫い目および接合技術

引張膜の構造的完全性の信頼性は、その継ぎ目と同じくらいです。 PVC 引張ファブリック パネルは、次の 2 つの主な方法を使用して接合されます。

• 高周波 (HF) 溶接: 電磁場が縫い目で PVC 分子を振動させ、熱を発生させて 2 つの層を融合させて均一な結合を形成します。適切に実行された HF 溶接により、次のシーム強度が達成されます。 親膜の 85 ～ 100% これは、継ぎ目が構造的な弱点を作らないことを意味します。これは、すべての商用 PVC 引張織物製造の業界標準です。
• 熱風溶接： 加熱空気 (250 ～ 400°C) の流れによって PVC 表面が柔らかくなり、ローラーの圧力で押し付けられます。現場での修理や、HF 溶接プラテンが届かない湾曲または不規則な継ぎ目の形状に使用されます。縫い目の強度は通常、親生地の 75 ～ 90% です。

PTFE コーティングされたグラスファイバーは、グラスファイバーのベースが電磁励起に反応せず、PTFE コーティングが熱的に安定で 327°C 以下では不溶性であるため、HF 溶接できません。代わりに、PTFE パネルは PTFE コーティングされた鋼製クランプ バーとボルト締め重ね接合を使用して機械的に接合されます。そのため、より広い継ぎ目のオーバーラップ (通常は 50 ～ 100 mm、PVC HF 溶接の場合は 15 ～ 25 mm) が必要となり、製造が複雑になります。

PVC 引張ファブリックのエッジ終端には、いくつかの戦略が使用されます。ロープインチャンネル (連続アルミニウム押出プロファイルに係合する溶接ヘムに埋め込まれた PVC コーティングされたスチール ケーブル)、ボルト ロープ (パネル周囲に沿った連続した丸いビード)、および最高荷重が集中するアンカー ポイント用のプレートとボルトの接続です。エッジ終端の選択は、完成した設置の視覚的な詳細と各アンカーでの最大荷重伝達能力の両方に影響します。

プロジェクトに適した張力生地の選択

引張織物仕様の決定ツリーは通常、次のロジックに従います。

1. 予算とプロジェクト期間: 設計寿命が 20 年未満である場合、または予算が限られている場合は、PVDF トップコートを備えた PVC 引張織物がほぼ常に正しい答えになります。 30 年間のランドマーク構造の場合、PTFE または高グレードの ETFE はプレミアムを正当化します。
2. 光の要件: 最大の自然光? ETFEフィルムをご指定ください。制御された拡散日光?白色または淡色のPVCまたはPTFE。換気による日射遮断? HDPEシェード生地。
3. 火災分類要件: 占有クラスの地域の建築基準要件を確認してください。不燃性の分類が必須（EN A2 または同等）の場合、メンブレンの選択肢は PTFE または ETFE のみです。クラス B または C が許容される場合は、一体型 FR 処理を施した PVC 引張織物が適格となります。
4. 環境暴露: 高汚染ですか、それとも海岸の塩分にさらされていますか? PVC 上の PVDF または Tedlar トップコートを優先するか、メンテナンス不要の外観を実現するために PTFE を選択してください。高温工業地帯？シリコンコーティングされたグラスファイバーを指定してください。
5. 構造スパンと荷重: 40 ～ 50 m を超えるスパンおよび高い動的荷重の場合、構造工学解析により生地重量の選択が推進されます。膜製造業者と早めに協力して、選択した PVC 引張織物グレードがすべての接続点で計算された応力値を満たしていることを確認してください。

すべての用途に影響を与える単一の張力生地タイプはありません。ただし、構造性能、設計の多様性、コスト効率、および実際の設置特性の組み合わせにより、 PVC 引張織物は依然として市場で最も広く適用可能な材料です 、一時的な市場の天蓋から数千平方メートルの恒久的な屋根までのプロジェクトに対応します。タイプの全範囲と、その範囲内で PVC 引張織物がどこに位置するかを理解することにより、設計者やプロジェクト マネージャーは、設計の初期段階から自信を持って仕様グレードの決定を下すための基盤を得ることができます。