木材 製材品と木質材料

木材

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/08/01 15:23 UTC 版)

製材品と木質材料

大きな一本の原木から角材や板を直接必要な寸法に切り出したものを、製材(より正確には製材品)あるいは無垢材と呼び、木の小さな破片や薄い板(いずれも原木そのものについては小径木とは限らない)を集め、接着剤で貼りつけて大きな寸法の部材としたものを、用途などの状況によって木質材料 [24]、木質製品、木質建材、木質素材などと呼ぶ。なお、後者の生産において接着剤は必須ではない。木材に含まれているリグニンは、高温にさらされると自己溶着性をもつので、高温処理を伴うプレス加工により、接着剤なしでも、ハードボードと称されるやや密度の高い木質材料(ファイバーボードの一種)を作ることが可能であり、かつてはテレビなどの家電製品に多用された。現在も、木造建築物の耐力壁などに使われている。 なお、その言葉の持つ好印象から、製材品については、商業的にはしばしば無垢材という言葉で呼ばれるが、原木から所定のサイズの材を切り出すという製材作業を経ているものは製材品と呼ぶのが正しい。JASにおいても「製材の日本農林規格」[25]の第一条で、言葉の定義として「原木等を切削加工して寸法を調整した一般材(中略)を製材と総称する」と記している。 木質材料については、おもな種類として、集成材LVL(単板積層材)、合板パーティクルボード (PB)、ファイバーボードOSBなどがある。

製材および製材品

から伐り出した原木を丸太のまま利用する事は少ない。通常は皮を剥がし角材や板材へ切り出す製材作業を行う。製材品は、木材製品の中で最も一般的であり、単に木材といえは製材加工された製品を指すことがほとんどである(もちろん、製材前の丸太も木材であるが、基本的には素材であり、商品価格や品質のばらつきが製材品とは大きく異なるので、丸太あるいは原木などと読んで区別する)。 製材の道具として、古代は石器の利用が始まってからは鉄製のが使われ、木材が持つ、繊維方向に割裂しやすいという性質を利用した寸法加工がなされた。次いでが発明され、木挽き(こびき)職人と呼ばれる技能者が個々の原木の性質を見極めながら製材をしていた。同じ原木を製材しても職人の腕一つで材木の品質や歩留まりなどが大きく左右されたので、木挽き職人は高度な技術が必要とされる仕事であった。1950年代からは電動工具などを用いた機械的な大量生産方式が導入され、職人による高度な製材技術は期待できなくなったが、製材機械の改良により高度な製材加工がなされる[26]

板取り

柾目と板目。Aが柾目、Bが板目となる。
カエデの杢

原木から板を切り出す場合、年輪の目に対してどのような角度で切り出すかによって、板表面の木目が異なってくる。また、切り出しの角度は木目のみならず、板の強度などにも影響を与える。

柾目(まさめ)
「正目」とも表記される。
年輪の目を断ち切るように年輪に対し直角に近い角度で切り出した板の表面に現れる木目を柾目と呼ぶ。冬目と夏目が交互にほぼ平行に現れ、きれいに揃った縞模様となる[27]。収縮や変形が少ないが、水分を透過させやすい。柾目の板は原木から20 - 30%程度しかとれず歩留まりが悪いので高価である。なお例外的にカシ材だけは慣習として柾目材を板目、板目材を柾目と逆によぶ。特有の放射状組織(いわゆる樫目)を年輪に見立てるため。[28]
板目(いため)
年輪の目に沿うように接線方向に切り出した板の表面に現れる木目を板目と呼ぶ。木目は柾目のように整った縞模様とはならず、不規則な曲線模様となる。板目の板には裏表があり、切り出しの際に外辺部側に面していた方が表面(木表)、中心部側に面していた方が裏面(木裏)となる[29]。木材の切断面を指す意味の「木口」の年輪の模様を見るとカタカナの「ハ」の字状に目が走っているが、ハの字の狭い方が表、広い方が裏となる。板目の板では水分の吸い込み易さの指標である吸水率が表側と裏側で異なり、長い年月を経ると必ず収縮・変形し易い性質があり、木材には反りが生じる。年輪の目が詰まった冬目が板の厚さ方向に複数重なっているため水を透過させづらい性質を持つ。この性質を利用して液体を貯蔵する樽などには必ず板目の板が利用される。
杢(もく)
原木のの部分など異常成長で生じた局部的なねじれや湾曲を起こした箇所を切り出したときに、稀に現れる柾目とも板目とも異なる複雑な模様の木目。希少価値があり珍重される。

木質材料の面材

合板

合板の製造方法の概念図

木材を薄くスライスした単板を繊維方向が互い違いに直交するように複数枚を重ね、接着剤で貼り合わせ一枚の板に加工したもの[30]ベニヤ板とも呼ばれる。 おもに普及しているものはコア材に対して正対照になるよう繊維方向にストレートとクロスを組み合わせた奇数枚のベニアから成る。

大面積の板材を製材品として得るためには巨木が必要となるのに対して、合板は製材品に比べて安価に大面積が得られる点、工場加工ゆえに品質が安定している点から、様々な用途に広範に利用されている。

かつて合板の多くは、ホルムアルデヒド系接着剤が使用されており、気化した成分が人体に悪影響を与えることがあった。そのため、1980-1990年代頃よりシックハウス症候群の原因として問題視されるようになってきた。また、湿気に弱いため、屋外や水回りで使用するものには、耐水性の高い接着剤を使用するなどの工夫が必要とされる。

規格

日本農林規格のJASによって、接着の程度(特類、1類、類)や板面の品質(1等、2等、A、B、C、D)といった等級がある。さらに、上記のホルムアルデヒド放散量によっても区分があり、F☆ - F☆☆☆☆という表記がされている[31]。F☆☆☆☆以外は、住宅で使用する際に使用量が制限されるため、ほとんどの製品がF☆☆☆☆に対応するようになった。樹木の種類による分類には以下のようなものがある[32]

ラワン合板
ラワン(lauan) は東南アジアなどに分布する樹種で高さ40m、胸高で直径が2m程度に成長する広葉樹高木であるフタバガキ科の木材を加工したものである。ラワン合板はこの広葉樹材を張り合わせた合板。表面がざらざらしており木目はハッキリしないのが特徴である。一般にベニヤ板という場合はラワン合板をさす。本来のラワン材は乱伐によってかなり減ってしまったため、現在は南洋系の広葉樹材を使用する合板をラワン合板と称している。
シナ合板
ラワン合板の表面部分にシナ材を貼り付けたもの。シナ材そのものは柔軟すぎる。外観が美しく、また平滑な仕上がりとなる[33]
針葉樹合板
主に類から作られる合板で、ラワン合板と比べると節や年輪があり、部分によって含水率が異なるなども問題があったが、生産技術や接着剤の改良によって十分使用に耐える性能を持った合板が開発され、構造用などで広く用いられている[34]
ランバーコアボード
小さな棒材を複数並べたものを芯材とし、表面に薄い板を張って一枚の板に加工したもの。木質ボードというよりはむしろ表面に化粧板を貼った集成材に近いものであり、釘の保持力が強いという特長を持つ。
OSB
Oriented Strand Board(配向性ストランドボード)の略で、接着前に木片の向きをそろえることで一定方向への強度を高めたものである。北米産の木造住宅の輸入に伴って日本でも使われるようになった。かつてはJASの規定がなかったため、構造用に用いるには個別に大臣認定の取得が必要であったが、現在は規格化されており、近年はホームセンター等でも購入できるほど普及が進んでいる。日本では、合板が構造用パネルとして広く使用されてきたが、ここ数年の価格高騰がOSBへの転化を後押しする結果となった。

木質ボード

木質ボードとは、砕いた木材の小片や繊維を結合材料で固めた板状の製品である[35][36]。以下に挙げる種類がある。パーティクルボード、MDFでは、エレメントのその大きさや形は確率的なものであり、製造工程において分級(ふるい分け)などによって品質管理される。

パーティクルボード
木材の砕片に接着剤を混ぜ加熱圧縮成形したボード[37]。断熱性、遮音性に優れる、耐水性には欠けるので主に家具、内装下地として使用される。学習机やホームセンターなどで販売されているカラー合板の芯材として多く用いられている。国内のメーカーでは建築廃材などで材料を100%まかなうメーカーもある。表面はざらざらしているが、内側には長め広めのエレメントを使って強度を確保し、一方、表層には細かいものを使って滑らかにするという製品もある。
ファイバーボード
木材繊維を集め、そのまま乾燥または加熱圧縮成形した木質ボード。繊維板とも呼ばれる。比重によってハードボード (HB)、MDF(Medium Density Fiberboard、中密度繊維板)、インシュレーションボード (IFB) の3種がある[38]。用途はパーティクルボードとほぼ同様だが、表面がなめらかで化粧板を貼っても凹凸が出ずきれいな仕上がりとなる。パーティクルボード以上に耐水性は無く、MDF単体で用いられることはあまり無い。扉や家具のコア材、スピーカーギターアンプ等のエンクロージャー、変わったところではトラックのドアの芯材にも用いられている。

木質材料の軸材

集成材
集成材の縦方向の接合法には、大きく分けてスカーフジョイント・フィンガージョイント・パットジョイントの3種類があり、接着強度の高さからフィンガージョイントによる接合が多い。構造用集成材の種類としては米松(ダグラスファー)・欧州赤松(レッドウッド)・SPF(スプルース・パイン(松類)・ファー(樅))・米ヒバ・米栂・スギ・カラマツなどがある。
単板積層材 (LVL)
単板積層材 (LVL) は、合板とよく似ているが、おもに柱など棒状の形で使われることを前提として、長さ方向に強度を持たせることを優先して作られるものである。合板とは異なり各層の繊維の向きを直交させるのではなく原則として同じ向きにそろえて作られる。強くて長い木質の棒を作ることができるので、比較的大きな建物を木造で作るときなどによく利用される。
PSL(パラレルストランドランバー英語版(パララム))
OSBと同様な手法で作られるが、OSBよりもエレメントが長めであり、配向方向については層ごとに直交させるのではなく、軸材としての強度を得るため長手方向に一方向に揃えている。



注釈

  1. ^ 岡野 p.14では11-17%
  2. ^ 文献『木材のおはなし』では比重と記されている。筆者の岡部は、木材の体積を示す単位が立米(立方メートル)、(ぎょく)、BM(ボードメジャー)、cf(立方フィート)などまちまちであるため、あえて比重と表示し単位 (kg/m3) を併記して本書を執筆した。しかし1994年の「JIS Z2101 木材の試験法」改訂にて、表示がすべて「比重」から「密度」に書き改められたことを機に、同書にて「読者諸氏には“比重”を“密度” (g/cm3) に読み替えていただきたい」(p.170) と注釈を加えている。本項表記もそれに倣う。

出典

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  2. ^ a b 木のすべてを愛そう -木材の有効利用- (PDF)” (日本語). 北見工業大学地域共同研究センター. 2010年4月3日閲覧。
  3. ^ a b c d 岡野 p.147-169 6.エピローグ-その将来を展望する-
  4. ^ 「【材木】」『広辞苑』岩波書店、1999年、第五版第一刷、1044頁。4-00-080113-9。
  5. ^ メヒティル・メルツ『日本の木と伝統木工芸』海青社、2016年、67頁。
  6. ^ a b c d e f g h 岡野 p.73-102 3.構造の秘密
  7. ^ 木林学ことはじめ (34) 木を語る情報源” (日本語). 京都新聞. 2010年4月3日閲覧。
  8. ^ 授業科目名:木材物理学、担当教官:澤辺攻(応用生物学科)” (日本語). 岩手大学農学部. 2010年4月3日閲覧。
  9. ^ 木のはてな? Q:木材の特徴を教えてください” (日本語). 財団法人日本木材加工技術協会関西支部. 2010年4月3日閲覧。
  10. ^ 第14回公開講演「魅力あるキノコの世界」生命環境学部:森永力 (PDF)” (日本語). 県立広島大学. 2010年4月3日閲覧。
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  13. ^ 木のはてな? Q:セルロース、リグニン、ヘミセルロースってなんですか?” (日本語). 財団法人日本木材加工技術協会関西支部. 2010年4月3日閲覧。
  14. ^ チロース” (日本語). 建築情報.net. 2010年4月3日閲覧。
  15. ^ 木のはてな? Q:ヒノキなどの木材は、伐採後200-300年後も強度を増が増す…といわれています。どんな要因が働いてそうなるのですか?” (日本語). 財団法人日本木材加工技術協会関西支部. 2010年4月3日閲覧。
  16. ^ a b 岡野 p.1-10 1.プロローグ
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  21. ^ a b c d e f g 岡野 p.103-126 4.加工する
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脚注2

  1. ^ 矢沢亀吉1950、蕪木自輔1956/岡野 p.15
  2. ^ 理科年表など/岡野 p.38
  3. ^ F.Kollmann, 1951 /岡野 p.41


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