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​セルロースファイバー断熱

特徴性能

​セルロースファイバー性能・効果 

セルロースファイバーは、木が本来持っている、一定の湿度を保つ「吸放湿機能」や「断熱性能」といった優れた機能をそのまま受け継いでいます。例えば、野菜を冷蔵庫に保管するときに、ナイロンの袋に入れるよりも新聞紙に少し水を浸して野菜を包んだ方が3日間は長持ちします。また、冬山をめざす登山家は、お腹に新聞紙を詰め込んで寒さから身を守ります。もっと身近なところでは、焼き芋は素手では火傷しますが、新聞紙で包むと手に持っておいしくいただけます。反対に、アイスキャンディも新聞紙で包んで持って帰れば、1時間くらいは溶けません。何気のないところで、昔から日本人は新聞紙の調湿性と断熱性の効果を生活に利用してきました。天然繊維である住宅用断熱材としてのセルロースファイバーの優れた効果をお伝えします。
注意 : セルロースファイバーに限らず、高断熱の住宅では、外気の影響を受けない反面 生活で発生する熱が室内に溜まる状態(保温状態)になります。棟換気やトップライトなど、小屋裏の排熱を考え 夏場を快適にすごす為の設計が重要です。

1、断熱性 

断熱とは、熱が伝導や対流・更には放射(放射を防ぐ場合は遮熱)によって伝わるのを防ぐことであり、一般的には、伝導を防ぐことを断熱といいます。建物の冷暖房の効率化にもっとも重要な要素であります。断熱材とは熱伝導を抑える働きをするものをいい、熱伝導性の低い素材(熱伝導率:0.06以下の素材を断熱材とする)が用いられる。空気などは分子密度が低いためとても熱伝導性が低く、真空中では伝導も対流も発生しない(放射は発生する)事から、魔法瓶では鏡面で熱放射を反射する一方、陰圧にした密閉構造の二重構造により、断熱効果を発生させています。しかし、住宅では、対流を起すことから熱を伝える媒介として機能してしまおそれがあります。いっぽう、固体は分子密度が高いので対流しないが熱伝導を起しやすい。液体は熱伝導と対流を起すことから熱伝達には様々な利用が成されていますが、住宅を断熱する上では極めて使いにくいものです。 現在利用されている断熱材は、密度の低いウール状繊維で熱伝導率の低い空気を簡易に閉じ込める繊維系断熱材や、固体の中に気体の小泡を多量に持つ発泡系断熱材が広く利用されています。断熱材は冷房・暖房のエネルギー効率を高めるために住宅で使用されるだけではなく、熱伝導を遅くするのが重要なストーブ・冷蔵庫・冷凍庫・湯沸かし器等の器具の筐体部分、および多くの工業的な応用にも使用されています。 
セルロースファイバーは木質系繊維で出来ています(熱伝導率:0.04)。木質系繊維とは、太さが均一で硬い針のような無機繊維ではなく、様々な太さの繊維が絡み合い空気の層を作っています。さらに、この1本1本の繊維の中にも空気胞が存在しているが、最大の特徴といえます。セルロースファイバーのこの動かない空気層と空気胞の存在が熱の移動を防ぎ、高い断熱効果を発揮します。

2、調湿性 

住宅でいう調湿建材とは、室内の湿度が過多の場合は吸湿し,反対に室内空気が乾燥状態にある場合は放湿して室内の湿度調整を行う機能性建材のことをいいます。また,調湿建材は,多孔質の自然素材を原材料として用いていることから,室内の空気汚染物質を放散しない健康安全な材料としても室内の仕上げ材料としても使われています。中には多孔質の材料構造が空気汚染物質の吸着などにより室内空気汚染物質の低減化する機能をもつ材料もでています。 
セルロースファイバー断熱材の木質系繊維は、繊維の持つ空気胞に湿気を蓄える作用があり、湿度が高い時は吸収し、湿度が低い時は放出する木材と同じ吸放湿の作用をします。(繊維自体が濡れたり乾いたりするのではありません) 
家の構造体の中に隙間無く充填し(密度:55kg/m3)、スッポリ包んでしまいます。壁ですと、その上に下地材として、石膏ボードを貼り、さらに その上に珪藻土やクロスで仕上げていきます。つまり、セルロースファイバー断熱材の調湿機能は、室内環境側ではなく、目に見えない壁体内で発揮されています。構造体の腐れの原因となる結露を防ぎ、家の劣化をしっかり守っています。  (室内環境を快適にする為には、仕上げ材に調湿建材を選ばれることを、オススメします)

(屋根裏の結露は起こりやすい部分)

3、難燃性 

耐燃性は、その程度により以下のように分類されます。 
 

不燃性 
継続して燃焼しない性質。JIS K6911にて規定するA法では、長さ127mm (5inch) ・幅および厚み12.7mm (1/2inch) の試験片に30秒間炎を当て、炎を取り去った後に試験片の燃焼が180秒以内に消え、かつ燃焼

した長さが25mm以下の場合に不燃性を持つと定める。 
難燃性
 

燃焼する速さは遅いが、ある程度の時間は燃え続ける性質。用語としては耐燃性と同義にて使用される

場合も多い。 
自己消火 
炎にさらされる間は燃えるが、炎から離されれば消火する性質。JIS K6911にて規定するA法において、炎

を取り去った後に試験片の燃焼が180秒以内に消え、かつ燃焼した長さが25mm以上100mm以下の場合

に自己消火性を持つと定める。 
 

遅燃性
自己消火性は無いが、燃焼する速さが遅い性質。 

セルロースファイバーは、難燃性に分けられています。新聞紙でつくられているからよく燃えるように思われ

ますが、ホウ酸(熱が加わるとガラスと水になる)を添加しているため、炭化を促進し、燃焼している物体

からの可燃ガスの発生をおさえ、化学的に結語している水の放出作用も働き、炎燃焼をおさえます。溶解

した硼酸は炭化物の周囲に保護膜をつくり、空気酸化を低減します。硼酸がくすぶり燃焼を阻止するのは

これが理由です。実際に、ガスバーナーで直接加熱(1,000℃)しても、表面が炭化するのみで燃えま

せん。表面が焦げて炭化することによって燃焼に必要な酸素の供給も止められ、延焼を防止しています。

ウレタン系の断熱材も同様にガスバーナーで直接加熱(1,000℃)してみると、不燃材の為確かに 

燃焼しませんでしたが、どんどん溶けてしまい、裏の合板に火が着いてしまいました。セルロースファイバー

は自然素材のみ材料ですので、白い煙が少し出ますが、黒い煙の有毒ガスの発生もありません。万が一の火災の発生にも延焼を防ぎますので、命の助かる確率は高くなるのではないかと思います。 以上のことから、セルロースファイバーは難燃性とされていますが、不燃材としてのウレタンのように溶けず、硼酸の働きによる炭化作用で、延焼もしないので、あくまで、私の見解ですが 全ての断熱材の中で防火性が

もっともある 安全な断熱材だと思います。

 4、防虫・防カビ性 

あらゆる建築材料の中で環境にも人にも最高の特質を備えているのが木材であることがイギリスの研究所や米国農務省をはじめとした研究機関による研究の結果で明らかにされています。しかしながら、木材にもマイナス面があります。イエシロアリやアメリカカンザイシロアリ、腐朽菌などのおおくの生物からの攻撃を受けやすいことです。これは、厄介なだけではなく、深刻で、米国だけでシロアリや腐朽の被害を受けた住宅の木材の交換に要した年鑑の費用は20億ドルであり、この数字は毎年上昇しています。ですから、今までより、優れた耐久性をもつ、さらに品質の高い住宅が消費者から求められています。木材劣化生物に対する安全で効果的な防御手段として、硼酸塩の評価が非常に高く、硼酸塩を用いた木材処理が米国・カナダ・ヨーロッパ諸国、そして、日本でも住宅の保護に硼酸塩が用いられるようになっています。セルロースファイバーには難燃性を出す為にホウ酸を添加していますが、上記の理由から 木材腐朽菌、シロアリ、ゴキブリ、ダニなど、劣化生物の防虫効果が期待できます。詳しく述べますと、硼酸塩(硼酸・硼砂)を混入させると、ある値以上では、劣化生物は食害できなくなります。これを毒性閾値といいます。1立方メートル当り何kg入っているか。 
毒性閾値は次の通りです 


イエシロアリ         3.0kg/m3BAE
ヤマトシロアリ        2.9
アメリカカンザイシロアリ 1.0~1.5
ヒラタクイムシ        1.2
腐朽菌類           1.0

 

イエシロアリでは、硼酸に換算して1立方メートル当り3kgはいると、摂食しなくなります。 
セルロースファイバーに混入されている硼酸塩、硼酸:10%+棚砂:7%は、硼酸換算(BAE)では14%になり、この濃度では、シロアリ・腐れ・カビは心配ない数値になっています。 
注)硼酸そのものに、シロアリやゴキブリを寄せ付けない作用があるのではありません。つまり、摂取させないと駆除にならない為、餌に混ぜる(硼酸ダンゴ)ことが、必要です。

パラフィン剤(撥水剤)を添加しているためカビが発生しません。

5、吸音・防音性 

防音とは、外の騒音が室内に入るのを防いだり,室内の音が外にもれるのを防ぐことをいいます。音には、床に物を落したり歩いたりする時に起きるドスンという固体伝播音と、テレビの音や人の話し声、ピアノの音などの空気伝播音があります。セルロースファイバーは、空気伝播音に対して、効果があります。これは、空気の振動が壁の中にあるセルロースファイバーに伝わったときに、繊維が摩擦熱エネルギーに変わる為です。通過する音を吸収する働きが極めて高く、硬質石膏ボード2枚と10㎝厚のセルロースファイバーで構成された壁で -20~30dB の吸音作用があります。 体感では、約1/2程度小さくなったと感じられます。あくまで、テレビの音や話し声のように空気伝播音であり、構造を伝わる固体伝播音をセルロースファイバー単体で止めることは難しいと考えられます。弊社の事務所で実験していますが セルロースファイバーを施工して、石膏ボードを貼らずに、室内の壁を そのままにしています。 石膏ボードを貼るよりも 吸音効果が非常に高く 音を吸っているのが体感できるほどです。 実際のお客さまの住宅では、難しい仕上げかもしれませんが、ピアノ教室など防音が必要なお部屋では、仕上げに きれいな布を貼れば、いいかもしれません。

 6、硼酸・棚砂の安全性 

世界中の全ての植物は、成長にほう素を欠かすことは出来ません。また当然のことながら、ほう素は、人々の健康な食物の一部でもあります。ほう素もしくはほう酸塩と呼ばれる工業用の鉱物は、より良い生活水準に貢献する沢山の製品を作り出しています。しかし良いものであっても、自然由来で栄養学的にも重要な要素であったとしても、意図的に悪用すれば有害となります。
ここでは、ほう素とその健康や安全性への影響と利便性に関する一般的なことをお伝えします。

ほう酸塩は、安全性に関してすばらしい評価を得ています。微量であれば、植物に対する必須微量元素で、人に対しても栄養学的に重要であると信じられています。但し、意図的に過剰に摂取した場合、人を病気にすることもできます。見方によるとほう酸塩は食卓塩と同程度の急性毒物です。米国の食品及び栄養学委員会(FNB)は、ほう素の耐容上限濃度(UL)を一日あたり20mg と設定することで、安全性を認めています。

多くの微量元素と同様、ほう酸塩は低濃度では必須であり、高濃度では毒物となります。ほう酸塩は、毒性が発揮されるために必要なレベルまで暴露されることは全くあり得ないため、安全だと考えられています。一方有害性は、長期間 ほう酸塩を高用量摂取したことに基づいていますので、人が毎日生活して健康に悪影響が出るまで高い濃度のほう酸塩に暴露されることはほとんど不可能であるという生物学的な理由があります。

科学者は、動物実験で ほう素が有害であるレベルと健康に有益なレベルの両方を決定するための実験を行いました。長期間高用量摂取した動物は、発生と生殖に有害な影響が見られました。食物や環境中から全く ほう素を取除いた研究では、同様の有害な影響が発生しました。言い換えると、多すぎても少なすぎても同程度に悪いということです。
それでは、ほう酸塩を事故で非常に高用量摂取した場合、何が起こるのでしょうか。極端に多量のほう酸塩を摂取するとほとんどの人は嘔吐を生じます。しかし、食物の摂取やほう酸塩を含む製品を使用することでそのような量に暴露されることは、ほとんど不可能です。135 年間以上 ほう酸塩を採鉱し、精製し 一般の人より高濃度のほう酸塩に暴露されている、ほう酸塩の採掘作業者を評価しても、動物実験で報告された健康影響は何も見られていません。人が故意に高濃度のほう酸塩を摂取した事例では、一般的には嘔吐もしくは急速に尿として排泄され、血中や細胞の濃度は短時間で正常値に戻っています。

普段 一般の人が植物を基にした食品を摂取したとき、少量のほう素を吸収します。研究では、さまざまな文化の人は食品と飲み物の組合せで一日当たり1 から3mg のほう素を消費していることが明らかになりました。WHO を含む科学的な機関においては、ほう素は人の健康を適切に維持するために栄養学的に重要であることは、ほとんど世界的に共通な認識となっています。
ほう素は体の中に蓄積しないことに注目することも 重要です。事実、ほう素の暴露源に拘らず、ひとたび摂取もしくは吸入しても、私たちの体は、必要な分だけ使用し、残りは排泄してしまいます。

ほう素が健康の維持及び促進に果たしている正確な役割について、研究者はまだ結論を出していませんが、エネルギー代謝、骨の健康と強化及び脳機能に重要な役割を果たしていることは明らかになっています。

WHO や米国EPA 及び国立科学アカデミーなどの世界中の最も主要なリスク評価機関は、ほう素の研究を行っており、現行の規制は、ほとんどの機関が、人、動物及び環境保全のためには必要と発表しています。
セルロースファイバーにも、難燃性を出す為に硼酸換算(BAE)では14%が、混入されていますが、人に対しては安全であることが、いろいろな研究機関で証明されています。ホウ酸は、微生物や昆虫には厳しく作用しますが、哺乳動物に対する毒性は微弱です。身近なところでは目薬や、化粧品、消毒剤、食品保存剤などに使われています。また、多くのお医者さんが、アトピー性皮膚炎の処置にホウ酸シップを使用しています。無味・無臭で揮発性がなく、化学物質過敏症の方にもホウ酸は安全です。ゴキブリ駆除のホウ酸団子が有名で、なにか毒性があり怖いもののように感じますが、毒性の致死量を表すと、

 

ニコチン(タバコ)       24

アスピリン           400

ソラニン(ジャガイモ)     450

オルトラン(農薬)       480

スミチオン(農薬)       1030

ホウ酸(セルロースファイバー) 2660

食塩              3000

 

上記の数値のように、ホウ酸は、食塩とほぼ同じ程度にあたり、たとえば、よく使われている食塩でも、体重50kgの人が150gの食塩を一気に摂取すると、半数の人が死んでしまうといわれています(致死量)。揮発性のないホウ酸が含まれるセルロースファイバーで家を断熱したことで、そこに住む人が有毒なる量のホウ酸を飲み込むことはありません。万一、少量のホウ酸が体内に入っても、前に述べたとおり、哺乳動物の人間は、体内に必要以上は蓄積されず、尿と一緒に排泄されます。以上のことから、ホウ酸は非常に安全性の高いものであるといえます