【重要】DIY 角材の簡単な用途と方法、活用について

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nakamuです。

簡単に角材について様々なお話しをします。角材はDIYから建物の修繕補修から工事の仕事まで、様々な用途で使われています。

ただ、角材を”どのように使えば良いのか?”分からない方は、たくさんおれれると思いますので丁寧にご説明をしていきます。


簡単な角材説明について

断面が四角形の、木材や石材または様々な材料原料として用いるために伐採された樹木[の部分を指す呼称。

木材とは、様々な材料原料として用いるために伐採された樹木[1]の部分を指す呼称。

その用途は、切削など物理的加工(木工)された木製品に限らず、の原料(木材パルプ)また、薪炭材(しんたんざい。木炭)に留まらない化学反応を伴うガス化・化を経たエネルギー利用[2]化学工業の原料使用、飼料化などもある[3]樹皮を剥いだだけの木材は丸太(まるた)と呼ばれる。材木(ざいもく)も同義[1]だが、これは建材道具類の材料などに限定する場合もある[4]

日本でもヨーロッパでも一般的には木材名は樹木名と同一であるが、木材業界や木工関係者・工芸家などの間では、生産地、樹齢、生育環境製材方法、その他の処理によって特定の木材に特定の呼び名を用いることがある(ブラウン・オークやボグ・オークなど)

木材の簡単な素材と管理について

伐採後、乾燥工程を経ていない木材は「生材」と呼ばれ、その含水率は樹種にもよるが、40 – 300%以上の広きにわたる。針葉樹の辺材になるとどの品種でも軒並み100%を超え、広葉樹でも70%前後となる。十分に乾燥されていない木材は重く、腐りやすく、収縮・変形し強度も乾燥材に劣る。

生木を乾燥させていくと含水率30%前後(繊維飽和点)で収縮が始まり、変形となって現れる[21]。しかもそれは、表面が先行して乾燥するため、内部との歪みが生じ表面割れが生じる。その後内部乾燥が進むと今度は逆向きの力が内部に加わり、内部割れを起こす原因となる。その他にも、不均一な乾燥はそりや変色などを引き起こす。

木材を一定の温度・湿度に調節された環境に放置すると、ある含水率に達した時点で木材の吸湿と放湿が同じスピードになり、見かけ上木材が吸放湿を行わなくなる。こうなると木材の収縮・変形は収まる。この平衡に達する含水率は温度と湿度によって一意に定まり、平衡含水率と言う。この状態にある木材は「気乾材」と呼ばれる。日本の場合、外気の平衡含水率は季節や地域によって異なるが、おおむね12 – 16%程度であり、建築用材であれば20%まで乾燥してから用いるのがよいとされている。また、空調設備の整った屋内での使用が基本となる家具用材などでは7%、ビル内装で8%、フローリングで9%、集成材のラミナで10%程度の含水率まで乾燥した材が用いられる。これは、木材が一定以下の含水率になった後、湿気を吸いにくくなるという性質を利用するためである。なお、木材の表面だけが乾燥して内部の含水率が高いと出荷後に製品に狂いが生じるので、乾燥工程の終了時には十分な養生期間を設けて、木材内の含水率をできるだけ均一にすることが望ましい。


木材の簡単な使用用途について

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 、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」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。


木材の製材方法について

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


木材の簡単な規格について

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。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


木質材料の集成材について

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。


木材の収集と膨張について

木材は含水率に応じて伸び(膨潤)縮み(収縮)する。JISの規定では一辺3cm、厚さ5mmの試験片を用いて生材-気乾・生材-全乾の収縮度合いを測定し、それぞれを「気乾収縮率」「全収縮率」と定義している。また、含水率15%時を基準に1%の変化で起こる収縮を「平均収縮率」という。この収縮率は、円形の年輪に対して接線方向・半径方向、そして幹に沿う繊維方向でそれぞれ異なり、繊維方向の収縮が比較的小さいの対し、半径方向は10倍以上、接線方向はさらに1.6-2.0倍の数値を示す。また密度が大きければ収縮率の大きくなる。

木材の収縮は繊維飽和点以下になり結合水の排除が始まってから起こるが、含水率がはるかに高い状態でも乾燥に対して収縮が始まることがある。「異常収縮」と呼ばれるこの現象は、自由水が遊離する際に細胞構造を壊すことで発生し、表面の陥没(「落ち込み」という)を起こす。

このような収縮は木材の中で一様には起こらない。これは、含水率変化による収縮とは異なる生長時の応力や節の存在、旋回木理(らせん木理: 繊維が左右にずれて配行している状態)・交錯木理(繊維が交互にずれて配列している状態)などが加わるためであり、反り・幅反りや曲がり、ねじれなど複雑な変形現象となって現れる


木材の強度について

木材は異方性が高く、繊維と並行(縦)か直角(横)かによって機械的強度は大きく変わる。縦方向の引張強さは、日本国内の針葉樹で800 – 1400kgf/cm2、広葉樹で600 – 2000 kgf/cm2、すべての木材では強いものでは3000 kgf/cm2というものもある。これを、強さを密度で割った「比強度」で表すと、針葉樹1700 – 2800kgf/cm2、広葉樹1600 – 2600kgf/cm2となり、鉄の400 – 1300 kgf/cm2を上回る性質を示す。これが横方向になると1/20から1/30と極端に悪くなる。そのため、製材時に木材の長軸と繊維軸が平行になっていない(「目切れ」という)と、このずれ部分に沿った破断、いわゆるせん断破壊が起きる。

縦方向の圧縮に対する強さは、日本国内の針葉樹で300 – 400kgf/cm2、広葉樹で200 – 650 kgf/cm2と、引張強さの1/3程度になる。このように「引張強さ>圧縮強さ」という特性は木材の特徴のひとつで、コンクリートの「圧縮強さ>引張強さ」の特性と逆になっている。木材が圧縮されると、中空構造の繊維がつぶれ、局部的な折れ曲がりが発生する。この「座屈」と呼ばれる破壊は圧縮強さの数分の1で発生し、座屈線という連続的な破壊の起点となる。横圧縮強さは縦の1/10 – 1/30程であり、これも細胞の破壊から始まる。

床板やのように繊維の上から木材を曲げようとする荷重に対する強さ(曲げ強さ)は、凹む木材の上部は縦圧縮力、張る下部は縦引張力がかかる図式で考える。中心部には圧縮ひずみも引張ひずみもかからない中立的な箇所があるが、曲げが強くなるとこの中立部が下(引張ひずみ側)に移動し、最終的に木材の縁まで来て引張強さを超える荷重がかかると破断する。しかも荷重を支える有効断面は実質的に狭いため、曲げ強さの値は引張強さよりも弱くなる。


木材まとめ

木材の性質である吸湿性、吸音性、断熱性、加工の容易さから使われる。メソポタミアエジプトなど木材資源が少ないところでは日干し煉瓦石材建築物が主流だったが、家具用途では木材が使用される。日本でも材がよく箪笥などに用いられた。これもやはり桐が燃えにくく、吸湿性に優れているという性質を持っているからである。