グラスウールとは何か？なぜ断熱材や吸音材として使用されるのか？

この記事で分かること

グラスウール

　ガラスの用途は多岐にわたります。主な用途は、建物の窓ガラスや自動車のフロントガラスなどの建築・輸送機器です。また、ビール瓶や食品容器などの包装材、テレビやスマホのディスプレイ基板、光ファイバーなどのエレクトロニクス分野でも不可欠な素材です。

　そのためガラス製造市場の規模は非常に大きく、2024年時点で2,350億米ドル（約35兆円）を超えると推定されており、今後も年平均成長率（CAGR）5%以上で着実に拡大すると予測されています。

　この成長は主に、世界的な建設・建築分野での需要増加や、包装（リサイクル可能なガラス瓶の需要増）および自動車分野での用途拡大に牽引されています。

　前回はペアガラスに関する記事でしたが、今回はグラスウールに関する記事となります。

グラスウールとは何か

グラスウールは、ガラスを主原料として作られる、綿状の人工的な繊維素材です。

• 原料: 主にリサイクルガラスを使用し、これを高温で溶かして遠心力などを利用して細かい繊維状に加工し、綿のように成形したものです。
• 断熱の仕組み: 複雑に絡み合ったガラス繊維の間に、熱を伝えにくい空気を無数に閉じ込めることで、高い断熱性能を発揮します。
• 用途: 住宅やビルの壁・天井・床などの断熱材や吸音材として非常に広く使われています。空調ダクトなどの配管の保温・保冷材にも利用されます。

主な特徴とメリット

特徴	詳細
優れた断熱性	繊維間に閉じ込めた動かない空気層によって、熱の移動を効果的に抑制します。
高い吸音性	多孔質材料であり、音の振動を吸収するため、防音材としても有効です。
不燃性	ガラスが原料の無機質材料であるため、燃えにくく（不燃材料）、火災時に有毒ガスがほとんど発生しません。
高い環境性	原料の多くにリサイクルガラスを使用しており、環境に優しいエコ素材です。
安全性	アスベストとは全く異なる物質で、発がん性の心配がないとされています。
コストパフォーマンス	他の断熱材と比較して比較的安価で、軽量で加工しやすいため、施工コストも抑えやすいです。

注意点

• 水・湿気に弱い: グラスウールは水や湿気を吸い込むと、空気層がつぶれてしまい、断熱性能が低下する恐れがあります。そのため、施工時には防湿層（防湿フィルム）との組み合わせや、適切な湿気対策が重要になります。

断熱材や吸音材として使用される理由は何か

　グラスウールが断熱材や吸音材として使用されるのは、そのユニークな構造によるものです。

　どちらの機能も、グラスウールが持つ「細かな繊維が絡み合い、無数の空気層を形成している」という特性から生まれています。

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断熱材として優れている理由

　熱が伝わるのを防ぐ主な理由は、グラスウールが「動かない空気」を閉じ込めているからです。

1. 空気は熱を伝えにくい
   • 身近な物質の中で、静止した空気は最も熱を伝えにくい（熱伝導率が低い）物質の一つです。
2. 空気の動きを固定する
   • グラスウールは、細いガラス繊維が複雑に絡み合って、動かない無数の微細な空気層（気泡）を作っています。
   • この構造が、熱を持った空気が上昇・移動する現象（熱の対流）を防ぎ、熱が素材の中を伝わる現象（熱の伝導）を極めて低く抑えます。
   • 結果として、外部の熱を室内に伝えにくくし（夏）、室内の熱を外部に逃がしにくくする（冬）という、優れた断熱性能を発揮します。

吸音材として優れている理由

　音を吸収する主な理由は、グラスウールが「多孔質材料」であり、音のエネルギーを熱に変えるからです。

1. 音のエネルギーを吸収・減衰
   • 音は空気の振動（音波）として伝わります。
   • グラスウールは内部に空気層を多く含む多孔質材料です。
   • 音の振動がグラスウール内部に侵入すると、複雑に絡み合った繊維や空気との間で摩擦が生じます。
2. 熱エネルギーへの変換
   • この摩擦によって音の振動エネルギーがごくわずかな熱エネルギーに変換され、音の勢いが衰える（吸音される）ことになります。
   • これにより、室内の音の反響を軽減したり、外部の音を吸収したりする高い吸音性能を発揮します。

その他の理由（実用的なメリット）

　上記の性能に加え、建築材料としての以下のメリットも、広く使用される大きな理由です。

• 不燃性: ガラスを主原料とするため、燃えにくく、火災時の安全性が高いです。
• コスト効率: 他の断熱材に比べて安価で、高い断熱・吸音性能を実現できます。

どのように製造されるのか

　グラスウールは、主にリサイクルガラスを原料として使用し、「綿菓子を作る原理」に似た工程を経て製造されます。主な製造工程は以下の通りです。

1. 原料調合・溶融

• 原料: 主原料となるリサイクルガラス（カレット）と、その他の原料を計量・混合します。
• 溶融: これらの原料を電気炉やガス炉に入れ、1,200℃～1,400℃という高温で完全に溶かして溶融ガラスにします。

2. 繊維化（綿菓子方式）

• 遠心力による繊維化: 溶けたガラスを高速で回転する円盤状の繊維化装置に流し込みます。
• このとき、遠心力によって溶融ガラスが飛び散り、非常に細いガラス繊維として引き伸ばされます。この原理が、縁日の綿菓子づくりに似ています。
• バインダー吹き付け: 繊維状になったガラスに、繊維同士を結合させるためのバインダー（結合剤）を吹き付け、フェルトのような綿状に集めます。

3. 成形・切断

• 乾燥・成形: バインダーを吹き付けた綿状のグラスウールをオーブンに通し、乾燥させると同時に、規定の密度や厚さに圧縮・成形します。
• 切断・加工: 成形されたグラスウールを製品サイズに合わせてカットします。袋詰めタイプにする場合は、この工程で防湿フィルムなどの表皮材が貼り合わせられます。

4. 梱包・出荷

• ロール状やボード状など、製品の形状に合わせて圧縮・梱包され、建築現場などへ出荷されます。

このようにして、軽量で、内部に空気をたっぷり含んだグラスウール製品が完成します。