グラスウールは、バインダーを用いてウールに似た質感に整列させたガラス繊維から作られた断熱材です。この工程により、ガラスの間に多数の小さな空気層が閉じ込められ、これらの小さな空気層が高い断熱性をもたらします。グラスウールは、ロール状またはスラブ状で生産され、それぞれ異なる熱的および機械的特性を持っています。また、断熱する表面にスプレーしたり、その場で塗布したりできる材料として製造されることもあります。グラスウールの現代的な製造方法は、ゲームズ・スレイターがオーエンス・イリノイ・グラス社（オハイオ州トレド）で働いていたときに発明されました。彼は1933年に初めてグラスウールを製造する新しい方法の特許を申請しました。[1]
機能の原理
気体は液体や固体に比べて熱伝導性が低いため[2] [3]、材料に閉じ込めて材料を流れる熱の大部分を気体を通して流すことができれば、優れた断熱材となります。[4]気体（空気など）の有効性をさらに高めるために、自然対流では効果的に熱を伝達できない小さなセルに分割することができます。自然対流は、浮力と温度差によって駆動されるより大きなバルクガスの流れを伴いますが、それを駆動するための密度差がほとんどない小さなガスセルではうまく機能しません。また、小さなセルの表面積と体積の比率が高いため、粘性抵抗によってセル内のバルクガスの流れが遅くなり ます
人工断熱材における小さな気泡の形成には、ガラスやポリマー材料を用いて泡状の構造に空気を閉じ込める方法が用いられます。グラスウールに用いられているのと同じ原理は、ロックウール、発泡スチロール、ウェットスーツのネオプレンフォーム生地、ゴアテックスやポーラーフリースなどの他の人工断熱材にも応用されています。この空気を閉じ込める性質は、自然界における羽毛や天然ウールなどの断熱毛にも用いられている断熱原理です。
製造工程
天然の砂とリサイクルガラスを混ぜて1,450 °C（2,640 °F）まで加熱し、ガラスを作ります。グラスファイバーは通常、綿菓子を作るのと似た方法で製造されます。溶けたガラスを「スピナー」と呼ばれる高速で回転する金属製のカップに通します。遠心力でガラスをスピナーの小さな穴から引き抜きます。新しく作られた繊維は空気と接触して冷却されます。[5] 凝集力と機械的強度は、繊維を「接着」するバインダーの存在によって得られます。バインダーを繊維の交差点に1滴ずつ置きます。次に、繊維マットを約200 °C（392 °F）まで加熱して樹脂を重合し、カレンダー加工して強度と安定性を与えます。最後に、ウールマットを切断してロールまたはパネルに梱包し、パレットに積み上げて、使用のために保管します。
用途
グラスウールは、絡み合った柔軟なガラス繊維からなる断熱材で、空気を「包み込む」ため、圧縮とバインダー含有量によって密度を調整できる低密度になります（前述のように、これらの気室が実際の断熱材です）。グラスウールは、屋根裏に吹き込むバラ詰め材として、または活性バインダーと一緒に構造物、シート、パネルの裏側にスプレーして、空洞壁断熱材、天井タイル、カーテンウォール、ダクトなどの平面の断熱に使用できます。 また、配管の断熱や防音にも使用されます
グラスファイバーの断熱材と毛布
断熱材はプレカットされていますが、ブランケットはロール状で販売されています。素材を圧縮すると効果が低下します。電気ボックスなどの障害物に合わせてカットすることで、壁の空洞を通る空気の通り道を確保できます。未仕上げの屋根裏部屋には、断熱材を2層に垂直に設置することで、熱橋を防ぐ効果を高めることができます。ブランケットは、梁や間柱だけでなく、それらの間の空間も覆うことができます。床下の梁の間に断熱材を吊るすのは難しく、見た目も悪い場合があります。そこで、ストラップ、ステープルクロス、金網などを梁に掛けて固定する方法があります。
断熱材間の隙間（バイパス）は、空気の浸入や結露（どちらも断熱効果を低下させます）の原因となるため、施工時には細心の注意が必要です。同様に、断熱材が最適な性能を発揮するには、綿密な耐候性対策と防湿シートの設置が不可欠です。断熱材の上にセルロースファイバーを敷き詰めることでも、空気の浸入を軽減できます。
健康上の問題
グラスファイバーは、目、皮膚、呼吸器系を刺激します。潜在的な症状には、目、皮膚、鼻、喉の炎症、呼吸困難、喉の痛み、嗄声、咳などがあります。[6]器具の断熱材として使用されるグラスファイバーは、アスベスト肺に似たヒト疾患を引き起こすようです。[7]科学的証拠は、一時的な機械的刺激を軽減するために推奨される作業手順に従えば、グラスファイバーの製造、設置、使用は安全であることを示しています。[8]残念ながら、これらの作業手順が常に守られているわけではなく、グラスファイバーは後に人が住むことになる地下室に露出したまま放置されることがよくあります。アメリカ肺協会によると、グラスファイバー断熱材は人が住む場所に露出したまま放置してはいけません。[要出典]
2011年6月、米国国家毒性プログラム（NTP）は、発がん性物質に関する報告書から、住宅・建物断熱材および断熱材以外の製品に使用されるすべての生体溶解性グラスウールを削除しました。[9]同様に、カリフォルニア州環境健康ハザード評価局（OEHHA）は、2011年11月に、提案65のリストを修正し、「グラスウール繊維（吸入性および生体残留性）」のみを含めるように発表しました。[10]米国NTPとカリフォルニア州OEHHAの措置により、連邦法およびカリフォルニア州法において、生体溶解性グラスウールの住宅・建物断熱材に対する発がん性警告ラベルの表示は不要になりました。断熱・防音断熱材として一般的に使用されるすべてのグラスウールは、2001年10月に国際がん研究機関（IARC）によって、ヒトに対する発がん性について「分類できない」（グループ3）に再分類されました。[11]
グラスファイバー自体はカビに強い。グラスファイバーの内部または表面にカビが見つかった場合、バインダーがカビの発生源である可能性が高い。バインダーは有機物であることが多く、グラスウールよりも吸湿性が高いためである。試験では、グラスウールはカビの繁殖に対して非常に強い耐性があることがわかった。カビが繁殖するのは、相対湿度が96%以上と非常に高い場合、またはグラスウールが飽和状態になった場合など、例外的な状況のみである。ただし、飽和状態のグラスウールは中程度にしか繁殖しない。[12] [13]
参照
参考文献
- ^ 米国特許番号 2133235: グラスウールの製造方法と装置[リンク切れ]最初の Slayter グラスウールの特許、1933 年。
- ^ ロンダービル、スティーブン、バウカル、チャールズ・E・ジュニア (2013年3月25日). コーエン＆ハムワーシー燃焼ハンドブック：発電、船舶、産業用アプリケーションの基礎. CRC Press. ISBN 9781439873335。
- ^ K, DUTTA, BINAY (2000-01-01). 熱伝達：原理と応用. PHI Learning Pvt. Ltd. ISBN 9788120316256。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ ガー、ケビン（2004年）『テクニカルダイビング：下から上へ』Periscope Publishing Ltd. ISBN 9781904381204。
- ^ 「グラスファイバースピナー」 。 2024年1月17日閲覧
- ^ 労働省（2005年）、労働安全衛生局、化学物質サンプリング情報、CAS登録番号：65997-17-3（ガラス繊維）。
- ^ Kilburn, KH; Powers, D; Warshaw, RH (1992年10月1日). 「微細ファイバーグラスへの曝露による肺への影響：不規則な陰影と小気道閉塞」.職業環境医学. 49 (10): 714– 720. doi :10.1136/oem.49.10.714. PMC 1012147. PMID 1419860 .
- ^ 北米断熱材製造者協会（NAIMA）、断熱材事実#62「グラスファイバーの健康と安全に関する事実」、発行番号N040、2012年5月。
- ^ 米国保健福祉省（2011年）、国立環境保健科学研究所、国家毒性プログラム、ファクトシート、「発がん性物質に関する報告書」、2011年6月（PDF）、2013年2月5日閲覧
- ^ 46-Zカリフォルニア州規制通知登録簿、P.1878（2011年11月18日）。
- ^ IARCプレスリリース、2001年10月24日（http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2001/pr137.html Archived 2013-12-19 at the Wayback Machine）
- ^ Block, SS (1953). 「カビの生育に必要な湿度」.応用微生物学. 1 (6): 287– 293. doi :10.1128/AEM.1.6.287-293.1953. PMC 1056928. PMID 13105287 .
- ^ Owens Corning (2007)、ファイバーグラスサーマルバット、製品データシート(PDF) 、 2012年12月24日のオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2012年2月23日取得
