ウレタンフォーム完全ガイド：建築・土木での性能・施工・注意点

2025年12月24日 最終更新日時 : 2025年12月24日 エバープレイ編集部

はじめに — ウレタンフォームとは何か

ウレタンフォーム（ポリウレタンフォーム）は、ポリオールとイソシアネートを化学反応させて発泡させた合成樹脂の一種で、発泡率や細胞構造により「硬質（閉孔）フォーム」と「軟質（開孔）フォーム」に大別されます。建築・土木分野では主に断熱材、気密材、充填材、地盤改良材、浮体材など多様な用途に用いられており、その高い断熱性能や軽量性、充填性が評価されています。

種類と基本特性

主な分類と特性は以下の通りです。

  • 閉孔（閉セル）ウレタンフォーム（硬質）：気泡が閉じた構造で水吸収が少なく、断熱性・強度・気密性が高い。断熱材や構造的なサンドイッチパネル、浮体材に利用される。
  • 開孔（開セル）ウレタンフォーム（軟質）：気泡が繋がった構造で柔軟性があり、吸音性や断熱＋透湿性が求められる場所の充填材や音響対策に用いられる。
  • 吹付けフォーム（Spray Polyurethane Foam：SPF）：現場で2液を混合して吹付ける方式。狭小部や複雑形状にも密着して気密層と断熱層を同時につくれる。固定パネルより施工の自由度が高い。
  • ボード（プレカット）フォーム：工場製造の成形ボード。施工が容易で寸法安定性が高く、外断熱や屋根断熱に使われる。

断熱性能（熱伝導率・R値）

ウレタンフォームは比較的低い熱伝導率を示す断熱材です。代表的な熱伝導率（λ値）の目安は、閉孔系でおおよそ0.02–0.03 W/(m·K)、開孔系で0.035–0.045 W/(m·K)とされます（製品や発泡剤により変動）。インチあたりのR値で示すと、閉孔系は約6–7（R/inch）、開孔系は約3.5前後という概算値がよく引用されます。これにより薄い厚みでも高い断熱性能が得られるため、狭小スペースで有利です。

気密性・透湿性・防水性

閉孔フォームは気密性と防水性に優れ、場合によっては蒸気拡散抵抗が高く「防湿層」に近い挙動を示します。一方、开孔フォームは透湿性が高く、結露管理の観点で適した使い分けが必要です。設計上は、建物の外皮全体で防湿・通気設計を行い、熱橋や換気とのバランスを取ることが重要です。

火災安全性と法規制

ウレタンは有機材料であるため可燃性があり、燃焼時に有毒ガスを発生することがあります。そのため多くの国で建築物内に露出したまま使用する際には不燃化処理や不燃被覆（石膏ボードなど）で被覆することが求められます。日本でも建築基準法や省エネルギー基準に従い、用途や部位によって必要な防火性能・遮熱性能が規定されています。具体的な適用条件は建物用途や階数等で異なるため、設計段階で関連法令や自治体の指導を確認してください。

施工方法と現場上の注意点

  • 吹付け施工：2液を混合して即時発泡させるため、温度・混合比・塗布厚が品質に直結します。表面の仕上がりや密着性は下地の状態に影響されるため、油分や水分の除去が必要です。施工中・施工直後の揮発性有機化合物（VOC）やイソシアネートによる健康リスクを避けるため、適切な個人防護具（防護服、マスク／呼吸用保護具、手袋）と換気が必須です。
  • 注入・グラウト施工：コンクリートの亀裂注入や地盤改良用のポリウレタン注入材は、高流動性で空洞や亀裂を充填して止水や支持力回復を図ります。現場では注入圧や注入量、周辺への余剰注入による影響を管理する必要があります。
  • ボード施工：パネル化したウレタンボードは寸法精度が高く施工性に優れますが、継ぎ目の気密処理や端部の取り合いが重要です。シーリングやテープ処理で気密層を確保します。

建築・土木での代表的な用途

  • 外断熱・屋根断熱・床下断熱：薄い厚みで高性能な外皮を構成できる。
  • 気密層の形成：隙間充填により熱損失を低減。
  • 吸音・内装材：開孔系は音響特性を持つ。
  • 地盤改良・浮体・ボイド充填：軽量で高強度の閉孔系は浮体材や埋戻し材、トンネルの空洞注入などに利用される。
  • コンクリートのクラック注入・止水：ウレタン系注入材は止水と隙間充填に有効。

長期性能と劣化要因

ウレタンフォームの長期性能は、化学組成、発泡剤、密度、施工品質、外的要因（温湿度、紫外線、水分）によって左右されます。一般に閉孔フォームは寸法安定性が高く性能の低下が比較的少ないものの、紫外線に対して脆弱であるため屋外露出は避け、適切な被覆が必要です。また、開孔フォームは水分により劣化（吸水、凍結融解による体積変化など）することがあるため、透湿設計や防湿対策が重要です。稀に一部の配合では経年による収縮が報告されるため、重要部位での使用では製品仕様と施工実績を確認してください。

環境負荷と発泡剤の動向

ウレタンフォームの発泡にはかつてCFCやHCFCが用いられていましたが、オゾン破壊や高GWP（地球温暖化係数）問題を受けて、HFCやさらに低GWPのHFO系発泡剤、あるいは水や天然ガス由来の発泡技術へと移行しています。選定時には発泡剤のGWP、揮発性有機化合物（VOC）排出量、リサイクル性、耐久性を総合的に評価し、地域・法規制（国際的にはSNAP等）や顧客の環境方針に合わせた製品選択が重要です。

安全対策と施工管理のポイント

  • 施工前にSDS（安全データシート）を確認し、リスク（イソシアネート、発泡剤の蒸気など）を把握する。
  • 適切な個人防護具（PPE）を使用し、非施工者の立ち入りを制限する。
  • 吹付け時の周囲温度と下地温度を管理し、適切な層厚を守る（厚塗りでの発泡不良を避ける）。
  • 火気管理と防火対策を徹底し、法令で要求される防護被覆を施工する。
  • 注入系では注入圧・注入材の硬化時間を現場管理し、近接設備や地下埋設物への影響を事前に確認する。

設計者・施工者向けの選定基準

ウレタンフォームを採用する際は、次の点をチェックしてください。

  • 求める断熱性能と必要厚さ（R値の逆算）
  • 水・湿気の条件：閉孔／開孔の選択と防湿層の配置
  • 防火要件：露出部には不燃被覆が必要かどうか
  • 施工現場の条件：吹付けが可能か、ボードが適しているか
  • 環境・健康配慮：発泡剤のGWP、VOC、施工時の安全管理体制
  • メンテナンス・将来改修のしやすさ

事例と実務上の注意点

実務では、断熱と気密の同時実現を目的に吹付けウレタンを内側に充填して熱橋や隙間を抑える工法が多く採用されています。一方で外壁の構成や通気層の取り方を誤ると結露リスクが増大するため、透湿・換気計画と合わせた総合的な設計が必要です。土木分野では、トンネル・橋脚下の空洞充填やDOCKの浮体、地盤注入などで有効に使われますが、注入材の化学的挙動や周辺土質との相互作用（埋設物の浮上や周辺地盤の沈下抑制など）を事前に検討してください。

まとめ — 使い分けと現場での配慮

ウレタンフォームは高い断熱性・充填性・軽量性を活かして建築・土木の多くの用途に適用できますが、可燃性や施工時の健康リスク、発泡剤の環境影響といった留意点があります。設計段階から用途に応じた種類（閉孔／開孔、ボード／吹付け）、防火・防湿計画、施工管理体制を明確にし、信頼できる製品仕様と施工実績を持つ業者を選ぶことが、安全かつ長期的に性能を発揮させるためのポイントです。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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