木材に関する疑問にお答えします

質問 住宅、家具などで私たちの生活を豊かにしている木材の特性を具体的に教えてください。
答え  木材の特徴としては、まず石油、鉄などと異なり、持続的再生産が可能な材料です。さらに「軽くて強い」「ショックを和らげる」「熱を伝え難く、温もりがある」「快い香りを持つ」このほか「加工しやすい」「材料の加工・製造エネルギーが少ない」「最終的には微生物によって分解され、焼却しても高温なら有害なガスなどは発生せずに無公害である」などがあげられます。
1)木材の最も大きな特徴は、石油鉄などと違い持続的再生産が可能な材料ということです。すなわち、樹木は大気中のCO2 と水から太陽エネルギーによって構成成分が合成され、細胞の分裂、細胞壁の形成によって成長します。そのため伐ったら植えるというサイクルによって木材は持続的に利用できます。

2)木材の材料としての特徴としては、まず材面の美しさ、加工のしやすさなどがあげられますが、木材の優れた特徴は「中空で細長い細胞が強固に接合している」という特徴的な組織構造によるものが多く、以下にそれらを列記してみます。

●軽くて強い:多孔質で軽く、しかも細胞の長手方向(L方向)では大きな荷重に耐えます。同断面の鉄と比べれば当然鉄が強いが、同じ重量では(比強度)は木材の方が強い。
●ショックを和らげます:物が衝突すると表面の細胞がつぶれ、衝撃を吸収します。
●熱を伝え難く、温もりがあります:木は熱を伝え難いため、触って冷たく感じません。木質の床は足が冷えません(熱伝導率はおおよそコンクリートの1/10、鉄の1/400です。)。
●調湿作用があります:水分を吸放出して、室内の湿度を調節します。また、断熱性とあいまって結露を生じにくい。
●暖かい色・美しい模様をもつ:心材の色はほとんど黄から赤の暖色系です。自然な曲線状の板目模様、適度のゆらぎを持つ直線的な柾目模様、さらに美しい杢が現れます。
●光をマイルドにします:木は紫外線の反射が少なく、赤外線の反射が大きい。細胞の凹凸によって光が乱反射します。
●肌触りがよい:力を加えたときに適度に変形します。表面には細胞の断面による小さな凹凸があります。湿気を吸い取ってくれます。
●快い香りを持つ:木材はそれぞれ樹種特有の匂いを持っていて、多くは人にやすらぎを与えてくれます。これは材中の精油成分によるもので、樹種によっては防ダニ(ヒノキ、ヒバ、スギ)、殺虫(クスノキ)、抗菌(ヒノキ、ヒバ)作用があります。

 さらに木材は環境に優しい材料(エコマテリアル)です。すなわち、
●木材を建築資材にするためのエネルギーは多の材料に比べて少ない。各種材料製造における消費エネルギー(炭素放出量)は単位重量あたり鋼材、アルミニウムはそれぞれ木材の約22倍、約270倍です。
●木材は住宅あるいは木製品として利用される限りにおいて、そこに炭素を貯蔵しており、最終的に廃棄されても微生物によって分解され、焼却しても高温なら有害なガスなどは発生せず無公害です。

〜日本木材総合情報センター「木材利用相談Q&A100」より〜

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質問 建築用材として「集成材」がよく使われるようになりましたが、どんな材料ですか?
答え  板状又は棒状の挽き材を繊維方向を同じにして集成接着したもので、強く、均質で、必要な大きさを持った木材です。大型木構造建築から家具部材まで幅広い分野で使用され、最近は狂いの少ない精度の良い材料として、住宅建築にも多く用いられるようになっています。
1)日本農林規格によれば「ひき板又は小角材等をその繊維方向を互いにほぼ平行にして、厚さ、幅及び長さの方向に集成接着した一般材をいう」と定義付けられています。
 建築用材としては建物の構造材としての柱、梁又はそれらを一体にしたような湾曲柱などの構造用集成材と幅広の天板や表面を美しくした長押、敷居、鴨居、廻り縁などの内装用や家具材料の造作用集成材が造られています。
 材料の樹種としては針葉樹でアカマツ、クロマツ、ベイマツ、カラマツ、ヒノキ、ベイツガ、エゾマツ、スギ、スプルースなど、広葉樹ではナラ、タモ、カエデ、カバ、ニレ、アピトン、ラワンなどが使用されます。
 これらの厚みが10mm〜50mmの板あるいは棒状のラミナ3枚〜10数枚を接着剤で貼り重ねて必要な断面、長さ、大きさ、形状を持った材にします。
 材料を板や棒状の形にして乾燥するので容易に内部まで乾燥が行なわれ、この結果出来上がる集成材は充分な乾燥材となるので狂いのない木質材料となります。
 さらに、集成接着の前に欠点を除去するので、出来上がった集成材は欠点のない均質な材料になっています。

2)最近各地で建設されている大型の木造建築は、強度計算に基づき設計された断面、寸法、構成で造られた大断面構造用集成材によって建築可能となりました。
木造住宅では、従来見えがかりの柱にヒノキ、スギ単板をはった化粧ばり柱が、また長押、鴨居、廻り縁なども化粧ばりされた造作用集成材が使われてきましたが、最近は3階建ての通し柱などの長大な強い柱材に使われるばかりでなく、狂いのない均質な柱材、梁材として通常の住宅建築に多用されています。特に冷暖房が普及した住宅内の内装材は、狂いがない集成材を加工した部材が好まれます。
 集成材は板や棒状の木材を接着剤で一体のものに造り上げるので、その接着の確かさが大変重要です。日本農林規格でも接着の程度を厳重に検査してJAS表示を許可しています。集成材の基準は国際的な水準で世界的に共通なので最近はアメリカ、カナダ、ヨーロッパなどからの輸入も増加しています。

〜日本木材総合情報センター「木材利用相談Q&A100」より〜

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質問 構造用大断面集成材の木造軸組工法住宅への利用が進んでいるようですが、その理由は何処にありますか?
答え  住宅建築の合理化で建築工期が短くなればなるほど、使用木材の乾燥が必要となり、乾燥材による精度の高い加工と出来上がりを期待して、集成材の利用が急速に進んでいます。さらに長大材による大架構造、構造強度、加工手間の節約、材料節約など多くのメリットがあることも集成材の利用が進んでいる理由の一つです。
1)最近木造軸組工法の住宅にも、構造用大断面集成材が利用されるケースが増加しています。
 その第一の理由は、一般製材と異なり、集成材は十分に乾燥された材料から造られているので、精度の良い建物の材料に必須条件の狂いのない、しかも均質な材料となっているからです。
 第二に、長大材が容易に入手できることです。最近はリビング等に大きな空間が求められることが増えているので、大スパンの梁材が必要となるからです。
 第三に、木造三階建てなど高さのある住宅の建築が増加し、構造強度を確保しやすいので長い通し柱を通す場合に好都合であるからです。
 第四に、長大材を使うことで仕口加工を減少することができ、加工手間を節約することが出来るからです。
 第五に、強度の強い大断面の柱、梁によって、木造ラーメン構造が可能となるので、地震に強い建物とすることが出来るからです。
 さらに製材はその長さ3mまたは4mが一般的であるので、材料に無駄が生じることがあるのに対し、集成材では注文生産が可能であるので必要寸法のものを無駄なく購入することができるからです。

2)これらを総合すると、単価は高いものの、むしろコスト低減の有力な手段になると見込まれるから利用されるようになってきているのです。
 また、円高の為替時代でアメリカ、カナダからの輸入集成材が割安なので、大型通直材の再割が割安で利用できることも影響されているのでしょう。。

〜日本木材総合情報センター「木材利用相談Q&A100」より〜

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質問 建築、家具など色々なところで合板が使われていますが、どんな種類、特徴があるのでしょうか?
答え  合板は「普通合板」と表面に化粧単板を張ったり、プリントや塗装した「特殊合板」に大別され、接着の耐水性の程度によって優れた順に、特類、1類、2類合板に区分されております。また、用途・特性別にはコンクリート型枠合板、構造用合板、足場用合板、難燃合板等などがあります。合板は広い面を持ち、用途にあった耐水性、強さのものを選ぶことができ、便利な優れた材料といえます。
1)合板は加工された木質材料として、わが国では古くから、広く利用されてきたもので、ベニヤ板とも呼ばれてきました。
 合板は、丸太をロータリレースという機械で薄く丸剥きした単板(ベニヤ)を、一枚ごとに直交させながら3、5枚またはそれ以上を接着剤で張り合わせたものです。このような単板の組み合わせにより製造するため、幅広いものが得られるということのほか、木目の方向による強さの差が少なく、水分の変化による伸び・縮みが小さいという特徴があります。

2)合板の厚さは用途によって2.5mm、4mm、5.5mm、12mmなどさまざまですが、大きさは幅×長さ91×182cm(三六板)または122×243cm(四八板)が普通です。使用樹種はかってはほとんどが南洋材であるラワン・メランチ類でしたが、資源的な制約から材料転換を図っており、徐々に針葉樹材が増加しています。また、接着力の耐水性の程度によって強い方から特類、1類、2類、3類に分類されています。これらは接着剤や接着方法よってきまります。さらに、一般の「普通合板」に対し、表面に化粧単板を張ったり、プリントまたは塗装したものを「特殊合板」といい、JASも別に定められています。

3)さらに、用途・特性別にコンクリート型枠用合板、構造用合板、難燃合板、足場板用合板等があり、それぞれ用途に適応する性能を持っています。
合板の用途としては、まず、住宅の屋根、床下地、壁パネルなどには強度の保証された9mm以上の構造用合板が使われており、とくに2×4工法の場合の合板壁は構造上重要な役割をしています。住宅用木質床の大半を占めるいわゆる複合フローリングもその大半は厚さ約12mmの合板が台板です。さらに、洋間などの壁面材あいは天井材として、表面に各種天然木化粧単板を張った薄めの特殊合板が使われます。また、高層建築の現場等ではコンクリート型枠用合板の利用をよく見かけます。

 このほか、家具・建具、楽器・運動具などへの利用も多く、合板は私達の生活に欠くことの出来ない材料となっています。しかしながら、今だに耐久性に不安をもっている人が少なくないようです。日本農林規格では接着耐水性について、例えば1類では4時間2回煮沸、2類は70゜C温水へ2時間浸漬し、濡れたままの状態で所定の強さがあることを求めています。従って、水に濡れる危険のあるような場所では1類を、普通の湿気状態のところには2類をというように耐水性を考慮した使い分けをすることが大切です。。

〜日本木材総合情報センター「木材利用相談Q&A100」より〜

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質問 「JAS」規格というのはどんなものでしょうか?
答え  「JAS」はJapanese Agricultural Standardの略です。「日本農林規格」のことで、「農林物資の規格化及び品質表示の適正化に関する法律」に基づいて制定された規格をいいます。これは食品をはじめ農産物、水産物、林産物など各種の品物について品質の改善、生産の合理化、取引の標準化、消費の合理化をはかるために、国が規格を定め、指定機関が検査しています。規格は下記の林産物について定まっています。「JASマーク」のついている品物は、規格に合格していることを示し、寸法などのほか必要に応じ外見ではわかりにくい品質・性能を明らかにして、消費者の便宜を図っています。したがって、これらについては一定の水準が保証されており、購入または使用に際し性能上の間違いがありません。

〜日本木材総合情報センター「木材利用相談Q&A100」より〜

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質問 住宅に使われている木材の含水率はどの程度でしょうか。また、材料として出荷する場合はどの程度まで乾燥されていればいいでしょうか。
答え  住宅で使われている構造用木材の含水率については最近(財)日本住宅・木材技術センターで詳しく調べた報告が出されています。これによりますと、床下が17%、1階の柱、梁で13%、2階・小屋組(屋根)が12%程度となっています。林産試験場でも独自に調査をしたことがあり、このときの結果も(財)日本住宅・木材技術センターの報告とほぼ同様でした。
 また、最近床下に暖房設備を設置している例があり、このような場合は床下であっても含水率は上記の値より低くなる可能性があります。上記報告でも住宅の使用環境により異なるとしています。
 このような含水率まで木材を乾燥することは特に断面が大きい梁や柱では大変な時間とコストがかかります。この程度まで含水率を下げるべきであるとの意見もありますが、トラブルの発生率とコストのバランスからすると、いずれの材料も17%程度を目標に仕上げるのがもっともよい選択ではないかと考えています。パネルボードや集成材については、接着性を上げるため、10%程度に乾燥された木材で製造されます。

〜北海道立林産試験場「林産試だより:木材に関する質問と回答」より〜

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質問 ヤング係数とは何ですか。また、ヤング係数を調べるとどんなことが分かりますか。
答え  最近は見かけなくなりましたが、バネばかりという道具があります。バネばかりは重量の増加により、バネの伸びも直線的に増加することを利用した道具です。
 木材にも同じことがいえます。断面が2×2cm、長さが2mの細長い材木の一端をどこか高いところに固定し、もう一端に体重60kgの人がぶらさがって、材木が0.4mm伸びたとします。これに体重60kgの人がもう一人ぶら下がると、材木は0.4mmの2倍の0.8mm伸びます。もう一度、一人だけぶらさがった場合について考えてみると、長さが2mでしたから、1mにつき0.4mmの半分の0.2mm伸びると考えられます。また、断面は2×2cmでしたが、断面が大きくなると伸びは減り、断面が小さくなると伸びは増えると予想できます。つまり、長さや断面が変わると伸びも変わってしまうので、木材の伸びやすさ、伸びにくさを判断するためには長さや断面の大きさで調整する必要があります。
 ヤング係数はこの調整を行ったもので、ある大きさの伸び、縮み、あるいはたわみといった変形を起こすために必要な力の大きさで表します。つまり、ヤング係数が大きいということは、変形しにくいということになります。
 ところで、建築物の使用上、支障が生じないようにするために、建物の梁にはたわみ量の制限が課せられています。ヤング係数が分かっていると、これにきちんと対応した設計が可能になります。
 また、木材ではヤング係数が大きいと強いという傾向がみられます。しかも、ヤング係数の大小による木材の強弱は年輪の幅や比重よりも、はっきりとあらわれます。このため、ヤング係数は針葉樹構造用製材の機械等級区分や構造用集成材の原板の選別などに使われています。

〜北海道立林産試験場「林産試だより:木材に関する質問と回答」より〜

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質問 木炭を農業に利用したいのですが、どのような用途がありますか。
(1)木炭を肥料として使えますか。
(2)住宅解体材のような廃材を木炭にして土壌改良材として使用できますか。
(3)家畜のし尿を木炭で処理できますか。
答え (1)木炭は肥料としてではなく、土壌改良材として用いられます。粘土質のような水はけの悪い土には、透水性を良くする目的で使います。また、火山灰のような水はけが良すぎる土には、木炭の孔に水が吸着する性質を利用して、保水性を良くする目的で使います。豆類のような菌根菌によって窒素を固定する作物には、木炭が菌根菌のすみかになるので、肥料ではありませんが効果的です。

(2)住宅の一部には防腐剤、防蟻剤、防虫剤、塗料、接着剤が使われており、住宅解体材にはこれらの薬剤が入ってくることが予想されます。防腐剤には、クロム、銅、ヒ素を含むCCAや塩素系の薬剤成分を含むものがあります。したがって、CCA処理材を炭化すると、有毒なヒ素は空気中に放出されて大気が汚染される危険性がありますし、クロムと銅は重金属として木炭に取り込まれることになります。したがって、CCA処理材の炭化物は土壌改良材に適さないでしょう。また、木酢液にはヒ素が入ってくるおそれがあります。CCA処理材は、分別除去する必要があります。
 塩素系の防腐剤、難燃剤、防虫剤が入っていれば、炭化の際にダイオキシンが発生して、空気中に放出されるおそれがあります。また、ダイオキシンが吸着した木炭が出来上がってしまうおそれもあります。したがって、土壌改良材として使うには材料の吟味が必要です。

(3)敷料にした鋸くずや麦わらなどと家畜動物のし尿に、木炭を混ぜると堆肥化が早まると言われています。これは、材料に木炭を混ぜてやると、一般的な堆肥製造工程に比べて微生物相が非常にリッチになり、発酵温度が高く、速く上昇するためです。

〜北海道立林産試験場「林産試だより:木材に関する質問と回答」より〜

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