軽くて強く、しなやかなガラスファイバ

滋賀県の企業がつくる極細のガラスファイバが、建築デザインの可能性を広げ、世界の建物に利用されている。

ガラスファイバは溶融したガラスを繊維状に成形した素材である。その主な用途の一つが、強度と軽さが求められる建材や自動車部品などの補強材である。

「人々はガラスは硬いものという印象が強いせいでしょうか、ガラスファイバを手にしても、それがガラスから作られているとは気付かないでしょう」と語るのは日本電気硝子株式会社・ガラス繊維事業本部ガラス繊維事業部開発部長の杉山基美(すぎやま もとよし)さんである。「ガラスファイバの太さは、数ミクロン(1/1000ミリ)から数十ミクロン。髪の毛よりも細い極細の糸なのです。ガラスはこのような極細の糸になると、1本1本がしなやかさを持つようになり、それが数多くと集まると強度も高まります」

滋賀県大津市(おおつし)に本社を置く日本電気硝子は、1944年設立の特殊ガラスメーカーで、1976年からガラスファイバの生産を行っている。その主力商品の一つがセメント製品などの補強に使う「ARGファイバ」である。ARGファイバとは、ガラス成分にセラミックの一種であるジルコニア*を含有させることにより、耐アルカリ性と耐酸性の両方を持たせたものである。

「セメントはアルカリ性のため、プラスチックを補強する普通のガラスファイバはその中で劣化してしまいます。しかし、耐アルカリ性に優れるARGファイバを混ぜ込めば、鉄筋がなくても十分な強度を得ることができるのです」と杉山さんは言う。

ARGファイバは鉄筋と比べると非常に軽量である。そのため、ARGファイバを使ったGRC(ガラス繊維強化コンクリート)は、同じ強度の鉄筋コンクリートに比べると重さは約3分の1になる。また、ARGファイバがコンクリート部材全体に均一分散しているので、部材全体の強度が増すだけではなく、様々な形への加工が容易にできる。こうしたことから、GRCは鉄筋を入れることが難しかった複雑な形状の建物の建設を可能にし、十分な強度を保ちつつ、建築デザインの可能性も広げた。

そんな利点を生かした建物の一つが、インド・ムンバイのチャトラパティ・シヴァージー国際空港のターミナルビルである。インドの国鳥・孔雀をイメージさせる壮麗で複雑な装飾を持つ柱など、様々な場所でARGファイバが使用されている(写真参照)。また、2013年に建て替えられた東京・銀座の歌舞伎座にも、その技術が生かされている。唐破風(からはふ)**や欄干などの装飾用モルタル***部材にARGファイバを使用することで、あたかも木組み作りのような伝統的な意匠を細部まで忠実に再現しながら、軽さ、丈夫さと不燃性を実現しているのだ。

「近年、日本では1960～70年代の高度経済成長期に数多く建設されたトンネルが老朽化し、コンクリート片の剥落、鉄筋腐食などが問題となっています。その補修工事を行う際も、メッシュ状のARGファイバなら、トンネルの壁や天井の曲がり具合にも合わせて使用できます。メッシュ状なので、その隙間から壁や天井の表面を観察することができ、目視の検査の妨げにもなりません」と杉山さんは言う。

現在、ガラスファイバの用途はその他にも様々な分野に広がっている。風力発電機の羽根や、暴風にも耐えられる電柱や壁の素材への使用といった、新たな用途の製品が次々と生まれている。

これからの持続可能な社会実現に欠かせない素材として、ガラスファイバの価値は高まる一方だ。

* ジルコニアは二酸化ジルコニウムのことで、人工ダイヤモンドとも呼ばれる。強度と耐久性に優れており、歯科治療にも使用されている。
** 屋根の両端の三角部分を「破風(はふ)」と言い、城や寺社仏閣などの日本建築に見られる曲線状の山形の破風を「唐破風」と呼ぶ。
*** セメントに砂と水を加えてつくられ、柔軟性や耐火性があり住宅の壁や床に使用される。