EPSの曲げ強度について詳しく教えて？

EPSの曲げ強度について詳しく教えて？

EPS（発泡ポリスチレン）の曲げ強度は、発泡倍率（密度）や発泡構造によって異なります。
曲げ強度は、EPSが曲げ応力を受けたときに破壊や変形するまでの耐久性を示す指標であり、
断熱材や建材、包装材としての用途において重要な特性の一つです。
以下にEPSの曲げ強度について詳しく解説します。

 

1. 曲げ強度の定義
曲げ強度：材料が曲げ荷重を受けたときに破壊や塑性変形を起こす直前の最大応力。
試験では、材料の中央に荷重を加え、破壊するまでの応力を測定します。
単位は通常 kPa または N/mm² で表記されます。

 

2. EPSの曲げ強度に影響を与える要因
1)密度（発泡倍率）
　高密度のEPSほど分子間の結合力が強く、曲げ強度が高い。
　発泡倍率が高い（低密度）の場合、内部に空隙が多くなるため、曲げ強度が低下します。
2)発泡構造の均一性
　発泡が均一でない場合、曲げ荷重に対して局所的な弱点ができやすくなります。
3)試験片の厚さ
　試験片の厚みや形状も曲げ強度に影響を与えます。
4)温度
　低温環境ではEPSが硬化し、曲げ強度が向上しますが、割れやすくなる可能性があります。
　高温環境では軟化が進み、曲げ強度が低下します。

 

3. EPSの密度と曲げ強度の関係
EPSの曲げ強度は密度に比例して向上します。
以下は密度と曲げ強度の目安です：

密度（g/cm³） 　発泡倍率　　 曲げ強度（kPa）　 主な用途
0.02 　　　　　　　50倍 　　   約300～400 　　梱包包装材（食品容器、家電保護）、断熱材、展示ディスプレイ等
0.033 　　　　　　30倍 　　　 約500～600 　 　建材材料（壁・屋根断熱材）、緩衝材、土木用途
0.05 　　　 　　　20倍 　　　  約1000～1500 　 高強度緩衝材、構造部材、耐荷重が必要な包装材、建築土木ｲﾝﾌﾗ
0.1 　　　　　　　 10倍 　　　 約2500～3000 　　高強度建材、基礎断熱材
0.2 　　　　　　　5倍 　　　　約5000～6000 　特殊建材、高耐久断熱材

 

4. 曲げ強度試験の概要
1)試験方法
　EPSの板状サンプルを用意（通常、長方形または正方形）。
　両端を支持し、中央に一定速度で荷重を加える三点曲げ試験を実施。
　破壊または塑性変形が発生した時点の荷重を記録。
2)試験規格
　・JIS A 9511（建築用断熱材の規格）
　・JIS Z 0234：発泡プラスチックの試験方法　

 

5. 曲げ強度が重要な用途
1)建築分野
　・屋根断熱材：外力や荷重がかかる場所での使用時に曲げ強度が求められる。
　・床断熱材：歩行荷重や家具の荷重に耐えるため。
2)土木用途
　軽量盛土材や埋戻し材として使用する場合、地盤の不均一な動きによる曲げ応力に耐える必要がある。
3)包装材
　家電や精密機器を包む際、曲げ荷重がかかることを考慮して設計される。

 

6. 曲げ強度を向上させる方法
1)密度の向上
　高密度のEPSを選定することで、曲げ強度を強化。
2)複合構造の採用
　EPSに強化フィルムや繊維を貼り付けることで、曲げ強度を向上。
3)厚さの調整
　板材を厚くすることで、曲げ応力の影響を分散。
4)積層構造の採用
　EPSを複数層重ねることで、全体的な曲げ強度を向上。

 

7. EPSの曲げ強度と他の物性の関係
・圧縮強度との関連
　曲げ強度と圧縮強度は密度に比例するため、高密度のEPSはどちらの強度も高い。
・耐衝撃性とのバランス
　高密度化で曲げ強度は向上しますが、耐衝撃性は場合によっては低下するため、

　設計時にバランスを考慮する必要があります。

 

8. 曲げ強度に関する注意点
・時間依存変形（クリープ）
　長時間にわたる荷重の作用で変形が進む場合があります。
・高温環境での強度低下
　高温環境では曲げ強度が低下しやすいため、使用条件を確認する必要があります。

 

9. 具体的な用途例
1)建築用EPS断熱材
　屋根や床断熱材では、風荷重や歩行荷重に耐える曲げ強度が求められる。
2)包装用EPSフォーム
　家電製品や精密機器を保護する際、曲げ応力による変形を防ぐために設計される。
3)土木軽量材
　埋戻し材や盛土材として、曲げ応力を受けても破壊しないことが重要。

 

EPSは軽量性と強度を両立した素材ですが、用途に応じた密度や構造の選定が重要です。