古川いくお木のゼミナール

【おしらせ】H22年度鳥取大学学の公開講座で「山陰木器考古学事始」を講演

2010-08-30T02:05:37Z

　平成22年（2010年）9月29日（水）、10：30～12：00の間、鳥取大学共通教育棟A20講義室において、古川郁夫が講師となって「山陰木器考古学事始」と題する講演をいたします。

　これは、平成22年度前期（集中講義）特定科目「鳥取大学学～知の最前線～」という公開授業講座です。

　受講を希望される方は、鳥取大学までお問い合わせください。　定員は200名で、定員になり次第締め切ります、とのことですので、ご希望の方はお早めにお申し込みください。

【新刊紹介】「木と家に右脳でアクセス」、ウッドヘッド研究会15周年記念

2010-05-21T04:12:04Z

【新刊紹介】「木と家に右脳でアクセス」、　2010年2月18日発行、　ウッドヘッド研究会　森　光正　発行者、

181ページ、ウッドヘッド研究会15周年記念出版書籍、

内容：

はじめに

第1章　木は循環する（森　光正）

第2章　樹木が生長し（船田　良）

第3章　木材が切り出され（木材の基礎知識と加工技術）

第4章　木質材料が作られ（合板、集成材、ＰＢ、ＦＢ、ＷＰＣ、木質建材）

第5章　市場に流通し

第6章　家となって

第7章　生活用品になって

第8章　生活を快適にし

第9章　分解され

第10章　空気と土に帰る

索引

～～～～～～～～～表紙写真～～～～～～

【新刊紹介】「広葉樹の文化」　2010年5月15日初版、海青社

2010-05-21T03:51:19Z

【新刊紹介】　「広葉樹の文化」　2010年5月15日初版　海青社、広葉樹文化協会編、

岸本　潤・作野友康・古川郁夫監修　「広葉樹の文化」、

ＩＳＢＮ９７８－４－８６０９９－２５７－６、海青社、1800円、238ｐｐ.

内容：

まえがき

第1章　広葉樹と日本人（岸本　潤）

第2章　広葉樹と詩心（岸本　潤）

第3章　古代人と木～木器考古学～（古川郁夫）

第4章　暮らしと樹木（橋詰隼人）

第5章　木の質（作野友康）

第6章　薬木のはなし（谷岡　浩）

第7章　樹木診断（竹下　努）

第8章　広葉樹を語る

第9章　フォレストアートの実践家たち

あとがき

～～～～～～～～～～～～～表紙写真～～～～～～～～～～

古代山陰地方の木器について

2010-05-12T01:37:55Z

　テーマ　「木器（もっき）」　　　　　　　　　

１．「木器」とは？⇒　人類が生活に使用した木製品のことであり、考古学的には石器、土器、鉄器、銅器、骨器と同様に、遺跡や遺構から出土する木材遺物や木製品を指す。　木製品は腐りやすく、これまでは考古学的に価値のある良好な遺存例が乏しかったため、古代生活文化の復元研究も限られたものとなっていた。　近年、低湿地の遺跡や遺構から遺存状態の極めて良好な「木材遺物（木器類）」が多量に発見されるようになり、「木器研究」に注目が集まりつつある。

2．木器の「出土状況」は？⇒　低湿地遺跡や遺構（青谷上寺地遺跡）からは、｢嫌気的・飽水・遮光状態」で出土するため、組織や木器形状の遺存状態が良好である。　一方、丘陵地の集落址遺構（南谷大山遺跡や笠見第3遺跡）の焼失住居跡からは炭化材が出土する。　炭化材は組織の遺存状態はよいが、部材形状は判別しにくいことが多い。　これらの木器類、とくに建築部材類は、「古代建築様式（竪穴住居、掘立柱式建築）の推定・復元」に注目を集めている。　

３．木器の「年代」は？⇒　年輪年代学的方法が精度は最も高いが、これには樹種毎に「暦年標準曲線（マスターカーブ）」なるものが必要である。　¹⁴C年代測定（炭素同位元素による年代測定）も±50年程度の誤差で決定できるが、設備が高価である。　一般には、木器類と同時に出土する石器や土器の紋様や形式から「製作年代、時代」を判定している。

４．木器の「用途（器種）」について⇒　木器の用途を正確に決めることは困難である。　伊東隆夫ら(1990)は、国立奈良文化財研究所編纂「木器集成図録　近畿古代編(1984)」及び「同図録　近畿原始編(1993)」の分類区分に準じて、木器を26の製品群に分けている。　１）建築材、２）土木材、３）工具、４）農具、５）紡織具、６）運搬具、７）漁撈具、８）武器、９）馬具、10）服飾具、11)容器、12）カゴ編物、13）食事具、14)文房具、15)遊戯具、16)祭祀具、17)埋葬具、18)発火具、19)建築模型、20）雑具、22)加工材、23)用途不明品、24）炭化材、25)自然木、26)仏像。

５．木器の「樹種（材種）」について⇒　湿潤木器と炭化材とでは、樹種の鑑定方法は異なる。　いずれも、注意深く切り出した試料小片（あるいは切片）の3断面（木口面と柾目面と板目面）の顕微鏡観察によって、木器を構成する「木材細胞の種類と配列」ならびに「細胞壁の形態的特徴」に基づいて「種名（あるいは属名や科名）」を鑑定する。　これには「木材解剖学（組織学）」の知識が必要である。

６．「古代山陰地方の出土木器」の特異性は？⇒　　古代山陰地方（主に弥生時代と古墳時代）の「いわゆる出雲的世界（出雲、伯耆、因幡地方）」から出土する「木器の特異性」は何か？　また「樹種と用途」の間に関連性（樹種選択性）はあるのか？　・・・・この地方に特有なもの：三つ刃鋤（スギ製、目久美遺跡）、漆塗り花弁模様付高坏（ケヤキ製、青谷上寺地遺跡）、蓋付容器（ヤマグワ製、青谷上寺地遺跡）、漆塗り装飾匙（ケヤキ製、栗谷遺跡）、完形の丸木舟（スギ製、東桂見遺跡）、掘立柱式建築部材（スギ他、青谷上寺地遺跡）など。

【お知らせ】キトエース関連商品第1号「麻王」発売中

2010-05-12T00:41:58Z

2010年4月1日より、株式会社テザック様から、当研究所で開発した有害環境生物忌避材・キトエースを使って商品化した園芸用資材「麻王」が発売されました。

「麻王」は自然にやさしいマルチング・虫除け材です。　素材はジュートのフェルトタイプで、可使用期間は３～6ヶ月で、使用後は自然分解によって土と混ぜるか、一般ゴミとして廃棄できます。　

　使用方法は、「四角タイプ」は、ハサミで適当な大きさにきって、プランターや鉢の下に敷いて使います。　　「短冊タイプ」は、つながっている部分を切り分けて、植物の周りやプランターの土の表面に敷きます。

　効果は、ナメクジを除け、植物の成長を促し、マルチング効果を発揮します。　

◎　ご注文、ご質問は：

　製造元の株式会社テザック　（TEL06-6110-001　　FAX06-6110-0010　）　まで。

【連載】木材の材質について（１０）

2009-07-24T05:47:27Z

第5章　木材の材質劣化と劣化防止

　本章では、おもに生物的原因による材質の劣化とその防止（防除）について述べる。生物的劣化には微生物による劣化、昆虫類による劣化、海虫類による劣化がある。

5.1　木材を生物的に劣化する３大要因

①　菌類(白色腐朽菌、褐色腐朽菌、軟腐朽菌)による劣化：

　木材を劣化する主な菌類はすべて真菌類(True-fungi)に属し、なかでも担糸菌類(Basidiomycetes)と子のう菌類(Ascomycetes)と不完全菌類(Fungi Imperfect)が､木材に大きな損害を与える。担糸菌(たんしきん)類には、白色腐朽菌類(white rot fungi)と褐色腐朽菌類(brown rot fungi)と軟腐朽菌類(soft rot fugi)とがある。

白色腐朽菌類は、俗にキノコまたはサルノコシカケと呼ばれるもので、シイタケ、マツタケ、マイタケなどの食用菌類もこの菌類の仲間である。白色腐朽菌類は、菌糸の体外に分泌する酵素の働きによって木材(主に広葉樹材の)細胞壁成分を分解する。菌糸は細胞内腔中を壁面に沿って伸展しながら、まず充填物質のリグニンを分解、除去し、続いて露出した骨格成分のヘミセルロースやセルロースを単糖にまで分解し、それを栄養源として生きている。白色腐朽菌類は菌糸に接した近傍の細胞壁部分から侵蝕分解する(酵素の壁中での拡散範囲が狭い)のが特徴であるため、分解に伴う重量(質量)減少率にほぼ比例してセルロースの重合度や木材の引張強度が低下する。劣化を受けた木材は白色化することから、この型の菌類を白色腐朽菌類と呼ぶのである。白色腐朽菌類はキノコ栽培の主役ではあるが、住宅用木材を劣化させることは少ない。

　これに対して褐色腐朽菌類もキノコ(子実体)を形成するが、これらの子実体は食用にはならない。褐色腐朽菌類も菌糸は木材(主に針葉樹材)内腔中を壁面に沿って伸展するが、菌糸に接触している細胞壁部分の形態的な変化はほとんどなく、白色腐朽菌類のような侵蝕跡も認められない。しかし菌体外に分泌される強い酸性物質は、壁中にかなりの広い範囲にまで拡散、浸透することによって骨格成分のセルロース、ヘミセルロース類が加水分解し、解重合し、ついに単糖にまで分解する。壁中で分解された糖類を菌糸は摂取して生きている。褐色腐朽菌類の腐朽様式からも想像できるように、この菌類による材質的劣化(セルロースの重合度の低下や引張強度の低下)は、僅かな重量(質量)減少でも極めて大きいのが特徴である。10％の重量減少で重合度は元の4分の一にまで低下する。このため、褐色腐朽菌類が劣化した木材の表面には特有のチェックパターン(繊維直角方向のひび割れ)がみられ、材色もリグニンだけが遺存するため濃褐色になる。このため、この型の菌類は褐色腐朽菌類と呼ばれる。褐色腐朽菌類は、広葉樹材よりも針葉樹材を劣化することが多いため、住宅用木材の被害は甚大である。とくに、寒い地域において湿気や暖気を帯びる住宅部材での被害が多いため、実害菌の筆頭である。

　軟腐朽菌は、劣化のタイプとしては白色腐朽菌類に似ているが、菌糸の生活様式が特異である。この型の菌糸は、まず木材細胞壁中に侵入し、壁層中のミクロフィブリルの配列方向に沿って紡錘形の空洞を形成しながら伸展する特性がある。空洞の形成は菌体外酵素による壁成分の分解作用による。とくに二次壁中層(S2層)内に侵入した菌糸によって形成された空洞(cavity)は、S2層のミクロフィブリル傾角の測定に利用されることもある。この型の菌類の生活スタイルからも分かるように、軟腐朽菌は高含水率材の中でも平気で生活できる。びしょ濡れの木材が腐っている場合には、軟腐朽菌が原因であることが多い。

　菌類腐朽抵抗性の高い木材としては、針葉樹材ではヒノキ、ヒバ、ネズコ、サワラが、広葉樹材ではヤマグワ、ケヤキ、クリ、ニセアカシア、ヤマザクラなどがある。

② シロアリによる劣化：

　木材の昆虫害には、未乾材(伐採直後の生材に近い材)食害虫と乾材食害虫と湿潤材食害虫によるものがある。未乾材食害虫にはカミキリムシ類、タマムシ、キクイムシ類、シンクイムシ類などが、乾材食害虫にはヒラタキクイムシ類やシバンムシ類が該当する。ここでは湿潤材食害虫の代表であるシロアリ(termaite)について述べる。

　シロアリはアリよりもむしろゴキブリに近い種で、世界中に生息している。日本にはイエシロアリ、ヤマトシロアリ、サツマシロアリの3種が棲息する。イエシロアリは静岡以西の温暖地域に生息し、お堂や家屋に甚大な被害を与えている(別名、「堂倒し」とも呼ばれる)。ヤマトシロアリは、イエシロアリよりやや小ぶりであるが、寒冷に対して抵抗性があり、わが国の全土に分布しているため、家屋、電柱、枕木などに腐朽を伴って大きな被害を与えている。イエシロアリよりもやや不潔なところに棲息する。

　シロアリは、その体内(腸内)に共生している原生動物の助けを借りて、摂取した木材片を分解し、栄養源としている。そのため職蟻のシロアリの顎(アゴ)はよく発達しており、強靭である。古川らの研究によれば、イエシロアリ大顎の鋏のような切刃部分はマンガン元素で補強されており、最大340ミクロンの細胞壁小片までを噛みちぎることができる。特に早材仮道管壁はシロアリの大好物で何の抵抗もなくサクサクと喰いちぎるが、晩材仮道管は壁が厚いだめ、噛みちぎる事ができず、仮道管を一本ずつ引き剥がし、捩じ切って少しずつ食べている。そのため、早材部分は年輪に沿って選択的に早く消失するが、晩材部分はリング状にそのまま残り、その晩材部には年輪間を貫通した小さな穿孔があいている。

　シロアリに抵抗性のある木材としては、ヒバ、コウヤマキ、イヌマキ、スダジイ、ビャクシン、イスノキ、タブノキなどがある。

③　フナクイムシによる劣化：

　海中で木材を食害する動物を総称して穿孔海虫類(marine borers)と呼んでいる。海虫類の主なものはフナクイムシ類(2枚貝の一種)とキクイムシ類(節足動物甲殻類)である。海中に浸漬した木材は１シーズン(ひと夏の間)でかなりの食害を受ける。3年もすれば、海中に放置した木材はこれらによってほとんど食い尽くされる。キクイムシとフナクイムシは共同で木材を食害しているようであるが、その詳細は分かっていない。

　古川らの研究によれば、フナクイムシの頭部にあるヘルメットのような貝殻の表面には突起した切刃が整然(鋸刃のようにアサリが付いている)と並んでおり、しかもその並びは途中で直角に曲がり、刃列間の溝のところを通って切り屑(食糧元の木材小片)が効率よく口器に運ばれる仕組みになっている。自然の造形の美しさには驚かされる。

　フナクイムシに抵抗性のある木材は、コウヤマキ、マキ、イチイガシ、アカギ、リュウガン、チークなどである。

5.2　生物的劣化の評価と防除

　生物的劣化度の評価方法もその防除方法(使用する薬剤から薬剤による処理方法、処理効果の評価法)もすべてがJISやJISに準じた規格によって規制されている。

① 腐朽度の評価試験：

　腐朽評価試験方法は、日本木材保存協会規格JWPAS 第１号-1992、及び　日本工業規格JIS A 9201-1991による。

1)供試材と供試菌、腐朽期間（12週間）と温湿度条件：

ス　　ギ・・オオウズラタケ（褐色腐朽菌）、26±2℃、70％RH以上

ブ　　ナ・・・・カワラタケ(白色腐朽菌)、26±2℃、70％RH以上

アカマツ・・・・ナミダタケ（軟腐朽菌類）、20±2℃、 70％RH以上

2)防腐性能の判定基準（JIS A 9201）：

無処理試料の重量（質量）減少率が、オオウズラタケで30％以上、カワラタケで15％以上の試験条件下において、処理試料の重量減少率がいずれの供試菌においても3％以下であるとき「処理効果あり」と判定する。

② 蟻害度の評価試験：

蟻害度評価試験方法は、日本木材保存協会規格　第11号-（１）室内試験法による。

1)供試材と供試虫、食害期間（21日間）と温湿度条件：

クロマツかアカマツの辺材・・・イエシロアリ（職蟻150頭、兵蟻15頭）、28±2℃、適度な保湿の容器中で飼育する

2)蟻害性能の判定基準：

無処理試料の重量（質量）減少率が20％を超えるとき、処理試料の食害による重量減少率が3％以下であれば「処理効果あり」と判定する。

③ 現行(一部は過去)の防腐剤や保存剤：

従来の加圧用薬剤には次のようなものがあるが、いずれも薬剤の安全性においてまだ問題がある。

1)無機系・・銅-クロム-砒素系化合物【CCA】、銅-クロム-ホウ素、【CCB】、銅・クロム・フッ素系【CCF】、トリブチル錫フタレート【TBT】

2)有機系・・アルキルアンモニユム系【AAC】、銅・アルキルアンモニウム【ACQ】、ホウ素・アルキルアンモニウム系、ナフテン酸銅、ナフテン酸亜鉛

3）油性系・・クレオソート油　

4)その他・・有機リン系、カーバメイト系、ピレスロイド系など

④　安全な防除法：

古川らが開発したキトサン系木材保存剤、特にキトサン銅複合体(これをCCCと称する)の安全性は、以下の試験結果に見られるように、経口・接触急性毒性は極めて低く、しかも魚類急性毒性の結果に示すとおり、CCCは水に溶け難く、毒性が発現しにくい、のが特徴である。CCCの防腐性能、耐蟻性能、耐フナクイムシ性は、環境木材研究所(「環境」「木材」の2語で検索)のホームページ(http://www.kankyo-mokuzai.jp/)を参照されたい。

1)CCC薬剤の経口・接触急性毒性：（財）食品農医薬品安全性評価センターで試験証明済み。

・急性経口毒性（LD50）　＞３０００mg/kg（ラット）・・砂糖並みの安全性！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

・眼一次刺激性：陽性（ウサギ）・・目に入れないこと

・皮膚一次刺激性：陰性（ラット）・・皮膚に安全！

・皮膚感作性：陰性（ウサギ）・・皮膚に安全！

・復帰突然変異性：陰性・・遺伝的変異を起こさない！

2)CCC作業液の魚類急性毒性（ LC50 ）：

・CCC作業液：薬剤濃度20.6ppm（Cu換算濃度1.6ｐｐｍ）（ヒメダカ96時間試験）

・タナリスCY作業液：薬剤濃度3.2ppm、（Cu換算濃度0.3ppm）（コイ稚魚96時間試験）

・硫酸銅水溶液（標準試験）：薬剤濃度2.0ppm、（Cu換算濃度0.5ppm）（ヒメダカ96時間試験）。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(完)

《こぼればなし》木材はセンダンに弱い。

2009-07-22T04:26:14Z

鳥取木工研第235回例会(2009年7月21日開催)で林　知行氏（（独）森林総合研究所・研究コーディネータ）は「知って得する・人に教えたい　木と建築の知識」と題して、木材のスゴいところ、木についての俗説と真実、など木材に関わった研究者ならではの興味深いお話をされた。そのなかで、氏は「木材はスゴいけど、センダン（剪断）力と割裂には弱いので、木材を使うときには注意してください」と指摘された。そのとおりである。木は軽い割りに強いの（比強度は大）であるが、木に剪断力が作用すれば（というより、木材に外力が働けば木材細胞壁内あるいは木材細胞間に剪断応力が必ず発生する）、これによって木材細胞間（実際にはS1層とS2層の境目）が剥離しやすい状態になる。この特性は、「木材は（乾燥応力や成長応力によって）繊維に沿って裂け易いとか割裂し易い」といった材質的な欠点と考えられがちである。

しかし、木材細胞壁のフラクトグラフィー研究(破断面解析)によれば、このS1層-S2層間での裂けや細胞間での剥離は、木材のねばり強さ(靭性)と深く関わっている。木材が破壊するときに、この「裂け」や「剥離」が発生しなければ、木材はガラスのように脆く、一瞬で破損するであろう。この「一瞬で破壊する」ことを防いでいるのが、これらの裂けや剥離なのである。もっと細かく言えば、木材が破壊するとき、細胞壁を破断しながら進行している亀裂の先端ではミクロな裂けや剥離を伴うことによって、亀裂伝播速度を遅くし、その分だけ破断に至るまでのエネルギーを大きくすることで、靭性を高めているのである。実際に、全く正常で健全な木材の細胞壁破断部にはたくさんのトゲ状、裂け状の破壊形態が認められるが、熱や酵素によって劣化した木材の細胞壁破断部にはそのような破壊形は一切見られず、まるでガラスが真っ二つに割れたような破面をしている。

したがって、木材が剪断力や割裂に弱いことの別な側面として、木材に特有の靭性、ねばり強さを付与するという重要な働きのあることを忘れてはならない。

なおこの日、林　知行氏は、「エンジニアードウッドとかエンジニアリングウッドの誤解が世に蔓延している」ことや、「スギ材の需要拡大には集成化しかない」ことや、「炭素循環と輪廻転生の話」や、「葉枯らし材のウソとマコト」など興味ぶかいお話もされましたが、ここでは割愛いたします。そのかわり、氏のお話を聞く機会があれば是非ご参加されることをお奨めします。

【連載】木材の材質について（９）

2009-07-17T06:55:45Z

第4章　木材の居住環境特性

　ここでは、「木材」が生活の場である居住空間に存在することによって、ヒトに対してどのような生理的、精神的な効果、あるいは影響があるのかを簡単に説明する。　

4.1　視覚的環境

木材の材色は、黄色系と赤系の混ざった暖色系であり、材色の明度が高い（明るい）場合には、暖かく、明るく、美しいと感じ、一方、材色の明度が低い（暗い）場合には、重厚で、渋く、落ち着きがあると感じることが多いようである。

また、木材の表面で反射した光（太陽光）は、その反射スペクトル特性を調べると、石膏や砂や雪の表面で反射した光と違って、紫外線領域の有害光(250～370nm)成分がほとんどカットされているため、目に優しい光となっているのが特徴である。

さらに、木の木目模様や年輪模様には「1/fゆらぎ」という微妙な自然のゆらぎが含まれているため、これらの模様は長く見ても視覚的な疲労がなく、目に優しい模様である。現在、「1/fゆらぎ」は各種の電気製品（エアコン、扇風機、電動按摩機など）の出力特性に組み込むことによって、ヒトに自然な感じの（生体リズムに似た）風や振動を与え、リラックス感をかもし出すのに一役買っている。このように、木材は目に優しい素材である。

4.2聴覚的特性（音環境）

　多くの楽器にはその振動部分に木材が使われ、住宅の遮音にも木材が使われることが多い。両者の用途に共通する性質は木材の振動特性である。楽器用材では音の放射や減衰が、建築材料では遮音や吸音が重要な特性となる。

　木材が楽器用材に適しているのは、金属やガラスや水晶などに比べて、外部から加えられた振動エネルギーが音響エネルギーに効率よく変換され、しかも木材内部では、内部摩擦によるエネルギーの減衰よりも音響放射による減衰が大きいことによる。なかでも、トウヒ（スプルース材）は音響放射減衰率が小さいため、ピアノの響板や音響用材に適している。

一方、建築材料として、遮音性を高めるには密度を高くし、緻密な材料とすることが望ましく、逆に吸音性を高めるには密度が低く、多孔性の高いものにするのがよい。木材はその両者の特性を有しているため、必要に応じて、材料（樹種）を選び、加工法や施工法を工夫することによって必要とする遮音性や吸音性が得られるであろう。一般に木造住宅では、コンクリート住宅に比べて室内での残響が少なく、耳障りな音の干渉が起こりにくい。最近の住宅では、木製床により発生する床衝撃音が階下に伝わりにくくするための、特殊な防音設計（浮床工法や釣り床工法など）が開発されている。

ところで、最近の研究によれば、コンクリートの建物で囲まれた都会の騒音には10KHｚ～15KHzより高い周波数の音成分が含まれていないのに対して、これまで防音に弱いとされてきた木造住宅の室内音には20KHzや30KHzの超高音域の音成分が含まれていることが分かった。この超高音域の音には、虫の音や鳥の声やせせらぎの音が含まれ、この音がヒトの脳に達するとアルファ波が発生し、精神的に安定し、心地よくなることが分かっている。

このように、木材は耳にも、脳にも優しい材料といえる。

4.3　触覚

　種々の材料（金属、プラスチック、ガラス、皮革、繊維、木材など）に手や足の裏が直接触れることで感じる「さわりごこち」は、温冷感(Ｗ)、硬軟感(Ｈ)、粗滑感(Ｒ)という3つの因子によって表すことができる。このＷＨＲ空間(座標系)に種々の材料の接触感の強さをプロットしたとき、木材は、冷たすぎず、べたつかず、ツルツルし過ぎない点が特徴であり、これが木材の良さ（平均的な良さ）と言える。

　このことは木材を床材料としたときに、感触がよく、足が冷えず、適度な柔らかさ（硬さ）があり、べとつかないなど、いずれの条件も程よく満たしている（歩きごこち、歩行感の良い）材料である。このように、木は肌にも優しい材料である。

4.4　健康

①木材の温度と湿度の調節能：

　木材は室内の温度と湿度を適度に保つのに効果的である。たとえば、わが国において外気温は零下5度くらいから35度くらいまで、年間を通して大きく変動する。このような大きな外気温の変化に対して、住宅に木製の周壁があれば、室内温度はその変動幅がかなり小さくなり、住みやすくなる。同様に室内湿度の方も、台所や風呂場からの湿度が部屋に入り込み、時には90％RHにもなることがあり、ビニールクロス製壁材では吸湿性が乏しく、不快なこともあるが、木質製(木製)の壁材を使えば、室内湿度の変動幅を小さく抑えることができ、快適な湿度範囲に保つことができる。このように、室内に多くの木材(木材製品)を使うことによって、不快指数の低い、快適な住環境を作り出すことができる。

②木質空間におけるマウスの行動：

　二十日ネズミ（マウス）による床材料に関する嗜好性実験から示唆に富む結果が得られている。実験は、ケージの床に材質の異なる2種類の床材を並べて敷き、2-3日の間にネズミがどのように行動するのかを観察した。床の組み合わせは、「スギ床‐コンクリート床」、「スギ床‐ヒノキ床」、「合板床‐コンクリート床」、「スギ床‐合板床」、「コンクリート床‐ヒノキ床」などである。実験の結果、コンクリート床とヒノキ床にはほとんどのネズミが寄り付かなかったが、スギ床と合板床では何の抵抗もなくその上で生活していた。興味深かかったのは「コンクリート床‐ヒノキ床」の組み合わせであった。最初の1日目だけは、ネズミはコンクリート床を選んだが、2日目以降はほとんどがヒノキ床に移ってしまった。ヒノキ材には殺菌成分のヒノキチオールが含まれており、片やコンクリート床は熱容量が小さく、ネズミの体温を奪うので生まれたばかりの子ネズミはすぐに死亡した。また、ネズミ自身の日常行動にもコンクリート床上では異常が認められるなど、いずれの床材もネズミには不快なものに違いなかったが、まだ木材（ヒノキ）の方が我慢できたというのは、ネズミには床材料の熱容量の大小がネズミ自身の生命に直接関わる因子であることを示していた。ネズミにおいても、木材は快適な居住材料であるようだ。

③木造住宅のヒトへの生理的な影響：

　では、ヒトにとって木材はどのような生理的な影響があるのだろうか。最近の学校の校舎はほとんどが鉄筋コンクリート製である。昔のような木造校舎は姿を消して、久しい。木造校舎とコンクリート校舎で授業を受けた子供たちが感じた疲労感、眠気、集中力などについて調査したところ、コンクリート校舎の方が圧倒的にそれらの症状を訴える生徒の割合が高かった。またそれらの症状を訴える割合は、教室内部に使用する木材量（木材割合）と比例関係にあり、使用木材量が多いほど、症状を訴える割合は減少した。

また、別の調査によれば、スギの香りを嗅ぐことにより、血圧が低下し、沈静化が起こった。とくにこの効果は、木造率と関連性があり、スギ木造率30％では脈拍は落ち着きを示し、スギ木造率が45％では快適で、快活になることが分かった。また、国立衛生研究所の調査によれば、西日本において住宅の木造率と乳がん死亡率との間には負の比例関係（r＝0.871）が存在し、木造率が高くなるほど乳がん死亡率は低かった。

　このようにヒトにおいても、木材に囲まれて生活することが、いかに安全で安心できる環境であるかが理解できるであろう。木材は快適で安全な住環境を保つうえで、重要な役割を果たしているといえる。

【連載】木材の材質について（８）

2009-07-03T06:10:22Z

3.3針葉樹の樹冠材と枝下材

　樹冠材(crown wood：ＣＷ)とは枝で覆われている樹幹上部の材で、ほとんど未成熟材であり、節も生節(いきぶし)であるのに対して、枝下材(stem wood：ＳＷ)は、最下部の枝より下の部分の材で、材の外側には成熟材が形成されており、節も死節(しにぶし)あるいは無節(むふし)の材である。スギやヒノキは、樹高や樹幹が大きくなると樹冠下部の枝は枯れ上がって自然に枝のない材（無節材）が形成されるが、若いうち(15年生位まで)は枝も多く、幹の形を整えるために「枝打ち」が必要である。この際、枝はできるだけ幹に近いところで鋭利に切り落とすことが肝要である。その後の肥大成長によって枝の部分が死節となって材内に残らないようにするためである。

　樹冠材（ＣＷ）と枝下材（ＳＷ）の材質の違いは、年輪幅（ＣＷは広く、ＳＷは狭い）、晩材率（ＣＷは小さく、ＳＷは大きい）、異常年輪の出現（ＣＷにはあて材、偽年輪が多く、ＳＷにはそれらが少ない）、枝節性（ＣＷは生節のみ、ＣＷは死節、無節）、比重（ＣＷは一般に小さいが、ＳＷはＣＷの1.5倍位）、繊維長（ＣＷは短いが、ＳＷはＣＷの2-3倍長い）、セルロース含有量（ＣＷはやや少ないが、ＳＷはＣＷの1.5倍くらい）、フィブリル傾角（ＣＷは大きいが、ＳＷは小さい）、膨潤・収縮性（ＣＷは大きく、狂いやすいが、ＳＷは狂いが少ない）、などである。

3.4ＮＨ製材品のエンジニアードウッド化

　針葉樹材（ＮＨ材）は、その大半が住宅の構造材に使われるため、最近では工学的手法によって建築設計に使うことができる製材品、換言すれば狂いが少なく、強度保証のある材が、市場で求められるようになってきた。とくに「品質確保のための法律」や「製造物責任法」の施工後はこの傾向が強くなった。このように工業製品のように品質の安定した製材品を「エンジニアードウッド」という。構造用材（柱、梁、桁材）をエンジニアードウッドとするためには、市場に出る前に全製材品に対して、強度等級区分（Ｅ基準）と含水率区分（Ｄ基準）による等級区分がなされ、その等級区分の結果が消費者にも分かるように表示されている必要がある。しかし、現実の市場では、まだこれらの等級化は徹底しておらず、依然として構造材の品質が安定していない。

　ＪＡＳ(日本農林規格)による構造用製材品は、節の量(節径比)や目視による欠点部の有無などを基準として用途別(横臥材を甲種、柱材を乙種として)に1～３級に等級区分するやりかたと、曲げヤング率(ＭＯＥ)を基準とした機械等級区分法(Ｅ50～Ｅ150)とがある。目視等級区分では、製材品の見栄えはよく把握できるが、見栄えだけでは強度性能を正確に把握できない欠点があり、機械等級区分材(ＭＳＲ材)の普及が強く望まれる所以である。

　ＪＡＳ製材品の等級化のもう一つの重要な基準は含水率基準（Ｄ基準）である。一般建築用材が室内で使用される場合の木材含水率(室内の相対湿度と平衡な状態にある木材中の含水率、すなわち平衡含水率：ＥＭＣ)はおおよそ11～15％である。一方、屋外で使用される場合のＥＭＣは15～16％である。またエアコンの効いた部屋に設置される木製家具類では9～11％である。これらの条件を勘案すれば、製材品の含水率は、できることであれば15％以下であることが望ましい。そこで、ＪＡＳによる乾燥した(人工乾燥でも天然乾燥でもいいが)製材品、すなわち乾燥材の含水率規格として、15％以下の材には「Ｄ１５」と、20％以下の材には「Ｄ２０」と、25％以下の材には「Ｄ２５」と表示するように定められている。

3.5ＮＨとＬＨの異常材質

(１)ＮＨの圧縮あて材

　針葉樹が風雪や地すべりによって樹幹が傾いた時、傾いた幹を起こそうとして樹幹の傾いた「下側」に強い偏心肥大成長が起こり、その部分には圧縮あて材　(compression wood)　　　と呼ばれる異常材が形成される。圧縮あて材部の材質的特徴は、材が濃暗褐色を呈し、仮道管は丸みを持ち、細胞間隙が多く現れ、Ｓ２層は厚く、Ｓ３層を欠き、Ｓ２層にはらせん状の裂け目があり、そのミクロフィブリル傾角は45度である。仮道管長はやや短く、比重、硬さ、縦圧縮強度は大きいが、引張強度は小さい。リグニンが多く、セルロースは少ない、などである。材質的には非常に劣っている。

(２)ＬＨの引張あて材

　広葉樹が風雪や外力、自重によって樹幹が傾いた時、針葉樹と同様に樹幹を起こそうとして傾いた樹幹の「上側」に強い偏心成長が生じ、その部分に引張あて材(tension wood)とよばれる異常材が形成される。引張あて材の材質的特徴は、材は白っぽく、木繊維の二次壁の最内層にゼラチン層(Ｇ層)が形成される。Ｇ層の発達によって、壁は厚くなるが、正常材に比べてリグニンが少なく、セルロースが多く、ミクロフィブリル傾角は繊維軸とほぼ平行であるため、生材含水率が大きく、乾燥による軸方向や接線方向の収縮率が大きく、変形しやすい(狂いやすい)欠点がある。正常材に比べて、引張強度は少し大きいが、圧縮強度は小さい。木繊維壁でのＧ層の発達には、Ｓ１＋Ｇ、Ｓ１＋Ｓ２＋Ｇ、Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｇの３つのタイプがある。

(３)その他の異常材

《もめ》風雪により湾曲した幹の圧縮側に生じる細胞壁の圧縮破壊部が白っぽい線状に現れたところで、目立たないが、材の靭性(タフネス)を著しく損ね、衝撃荷重に対してその部分で折損しやすくなる。

《凍裂》樹幹内部の水が厳冬期に凍結し、その際の体積膨潤によって幹が縦に裂ける現象である。ドロノキ、オヒョウ、アカダモ、トドマツに多く発生する。

《旋回木理》樹幹のなかで繊維の走行方向が周期的にＳ方向とＺ方向に向きを変えるもので、材に切削した時、大きな反りが発生する。

【連載】木材の材質について（７）

2009-06-21T04:03:41Z

3.2広葉樹の樹幹内における成熟材と未成熟材の区分

　広葉樹の樹幹内での材質区分に関する研究は現在でもあまり多くない。針葉樹のそれに比べればはるかに少ない。成熟材の定義に従って考えれば、広葉樹の形成層の成熟度（紡錘形始原細胞の寸法）を反映するものは何か、ということになる。広葉樹の構成要素の中で、針葉樹の仮道管（水分通導と樹体保持機能）に相当する構成要素は、木部繊維（樹体保持用）と道管（水分通導機能）である。これらの水平変動パターンについて、古川ら(1983)が、我国の広葉樹70種以上を用いて調べた結果、3つのパターン（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）が存在することが分かった。Ⅰ型は、髄からの年輪数に対して道管要素長（ＶＥＬ）はほぼ一定で、木繊維長（ＦＬ）は飽和曲線的に変化するタイプを、Ⅲ型は、髄からの年輪数に対してＶＥＬもＦＬも飽和曲線的かつ同期的に変化するタイプのものである。Ⅱ型は、その中間的なパターンを示すものの、ＶＥＬの変化量が少ないことを除けば、基本的にはⅢ型と同じであると考えられる。ここでⅠ型やⅡ（Ⅲ）型の広葉樹の樹幹内での材質変動の具体的な事例を次に示す。

（事例１）ケヤキ（Ⅰ型）の樹幹内での材質特性とＶＥＬ、ＦＬの水平変動：

古川ら（1989）は、140年生のケヤキの天然木を用いて、ＶＥＬとＦＬの水平変動を調べたところＶＥＬは全形成期間の間一定の長さ（約0.2mm）を保持していたが、ＦＬは約60年まで増加した後、ほぼ一定(1.5～1.8mm)となった。そこで、60年までの材と60年以降の材の比重と圧縮強度の水平変動を調べたところ、これらの両者の間の違いは小さく、むしろほぼ同じであると考えてもよいことが分かった。すなわち、Ⅰ型の広葉樹には明瞭な材質的境界は存在しないと言えよう。

（事例２）クヌギ(Ⅱ型)の樹幹内での材質特性とＶＥＬ、ＦＬの水平変動：

古川らは(1987)は、約45年生のクヌギ壮齢林木を用いて、ＶＥＬとＦＬの水平変動を調べたところＶＥＬは髄から約15年輪まで飽和曲線的に増加し後、一定（約0.5mm）となった。また、ＦＬも髄から約15年輪まで飽和曲線的に増加し後、一定（約1.3mm）となった。圧縮強度の水平変動は、ＶＥＬやＦＬの変動と同期的な飽和曲線的変動パターンを示した。すなわち、Ⅱ型の広葉樹には明瞭な材質的境界が存在していた。

　さらにこのクヌギ林には、材質的に安定したところ（約40年生の頃）で、整理伐（間伐と同様な間引き施業）もしくは施肥を行なうことによって肥大成長の促進を図った。事実、施業後2年目から年輪幅がそれ以前に比べて約3倍になり、肥大成長促進効果は顕著に認められた。この肥大成長が急激に増加した部分の圧縮強度とＶＥＬとＦＬを調べたところ、これらの値は、15年輪以降に安定した値と全く同じであり、肥大成長が増大したからといって材質が劣る

　以上の2つの事例からも明らかなように広葉樹では、材質変動の指標としてＶＥＬが適していることが分かる。さらにＶＥＬが紡錘形始原細胞の長さを反映していることも古くから指摘されていることと矛盾しない。

　では、広葉樹の樹幹内での材質区分境界をＶＥＬの水平変動から決定するには、ＶＥＬ実測値の水平変動パターンに非線形セグメントモデルを当て嵌めることにより、その境界点(xo)を求めることができる。この方法は髄からの年輪数(ｘ)に対してy=a+bX+cX2の極大点(xo)でｙ＝ｐ(一定値)を接続した非線形関数を測定値に対して当て嵌めることにより求めることができる(手計算では無理で、パソコンの統計ソフトを用いなければならない)。

　以上、広葉樹（Ⅰ型）の樹幹材質の特徴は、未成熟材部と成熟材部の境界が明瞭でなく、また両者の材質的な相違も小さい、ことである。それに対して、広葉樹（Ⅱ型、Ⅲ型）の樹幹材質の特徴は、針葉樹材の場合と同様に、未成熟材部と成熟材部の境界が明瞭に存在し、両者の材質的相違が明瞭なことである。これらの境界はＶＥＬの水平変動が飽和点に達するところと定義できよう。ところが、最近になって、土屋ら(2008、2009)は、この考え方をより拡大し、一般化した仮説として提案しようとしている。「一般化した広葉樹の材質形成仮説」は、樹幹内部における材質の成熟化現象は樹幹の外観の変化にも現れるというもので、これは換言すれば、樹幹の外観の変化、すなわち「直径肥大成長パターンから材質区分の時期が推定できる」というのが、土屋ら(2009、2010)の提案している考え方である。土屋ら(2009)は、樹幹の肥大成長パターンにはゴンペルツ型成長曲線が最もよく当てはまり、この成長曲線の変曲点(成長速度が最大となる点：ｘ1)と平均成長速度が最大となる点(原点からの直線が成長曲線と接する点：ｘ2)が材質の区分点と一致することを見出した、のである。現在28種の広葉樹について、材質のＶＥＬ飽和点(xo)とこのｘ1、ｘ2の二つの区分点との間の関連性を整理しているところであり、整理が完了次第、広葉樹に関する全く新しい材質成長仮説が提案されるであろう。

【連載】木材の材質について（６）

2009-06-19T04:18:02Z

第3章　樹幹の材質成長（材質の成熟化現象）

この章では『材質成長』という新しい用語を提案する。これは、二次木部の強度的性質や寸法安定性などの材質的な諸特性も形成層齢が大きくなるとともに増大し、安定化することから、「材質も樹齢とともに成長する」という意味で「材質成長（wood quality development）」という用語を使うことにする。

3.1針葉樹の樹幹内における成熟材（adult wood）と未成熟材（juvenile wood）の区分

　針葉樹の樹幹内部における材質は一定ではなく、髄から外側に向かって変化し、安定化することが知られている。いつ頃、また樹幹内部のどこ（どの部位）で材質が安定化、すなわち成熟に達するのか、また成熟材と未成熟材の境界（demarcation）はどのようにして決めるのか、ということについて説明する。

　針葉樹の樹幹内部の９０％以上を占める仮道管（tracheid）の寸法（長さ）は、髄から外側に向かって急激に増大し、あるところから以降はその変化は小さくなることが知られている。このような仮道管の水平変動はサニオ則としてよく知られており、この変動パターンでもって樹幹内での材質の境界決定に使えるのではないかと考え、具体的な求め方について幾つかの方法が提案されている。針葉樹の樹幹内部における仮道管長は、早材仮道管でも晩材仮道管でもその水平変動パターンは同じで、髄付近で最も短く（約1mm）、髄から外側（形成層側）に向かうにつれて急激に長くなるが、髄から15年付近ではその増加割合は急減し、15年以降では僅かに増加するようなパターンを描く。

　塩倉は、仮道管長の年輪毎の伸長率⊿L＝〔（TL n+1－TL n）/ TL n〕×100（％）を用いて、この⊿Lが１％以下になるところをもって未成熟材と成熟材の境界とする、ことを提案している。この「塩倉の提案」は、針葉樹の材質の境界を決めるうえで有益なクライテリアである。これまでに求められた針葉樹の樹幹内部における未成熟材部と成熟材部の境界については、樹種差や個体差はあまりなく、いずれも髄から10～20年輪のところに存在することが知られている。

　なお、樹幹内部の材質的な境界を決める場合に、「髄からの年輪数」（言い換えれば各年輪を形成した形成層の年齢、すなわち形成層齢）よりも「髄からの距離」（あるいは半径）のほうが良いとの学説もある。髄からの距離は、言い換えれば形成層で分裂した細胞数であり、これは形成層の分裂回数が材質的成熟化に関与しているとする考え方である。年輪形成が明瞭な地域の樹木では、距離でも年輪数でも大差ないが、熱帯性の早生樹では年輪数は少ないにも関わらず、肥大成長量が非常に大きく、構成要素のサイズの水平変動を調べれば、年数は若くても、直径は大きく、すでに成熟材に達しているような場合もあることから、樹種によっては髄からの距離による境界決定も考慮する必要があろう。

　また、樹幹の樹高方向にそった未成熟材部の分布は、断面高高さに関わりなく、どの断面高においても髄から15年輪くらのところに材質的な区分境界が存在していることから、樹幹内部における未成熟材の分布は、髄を取り巻く15年輪くらまでの円筒状の範囲内と考えて差し支えない。それよりも外側の材部が「成熟材」である。したがって、樹冠に覆われた梢端部分の幹はそのほとんどが未成熟材であり、この部分は樹冠材(crown wood)と呼ばれている。これに対して、樹冠の最下部の枝より下の部分の幹部を枝下材(stem wood)といい、この部分に成熟材は存在している。

　樹高方向に沿った未成熟材の分布は、もう一つ重要な事実を示唆している。それは、形成層（二次木部の最外部で樹皮の直下に存在する）の成熟度は、梢端部（特に15年生未満の樹幹では）では低く、地際部に下がるにしたがって成熟化が進み、安定化することである。髄から20年以上の幹部の形成層になって初めて成熟材を形成するようになる。このように、形成層の成熟度は樹高方向に沿って、決して同じではない点に注意を要する。

　ところで、成熟材とか未成熟材はどのように定義されているのだろうか。木材解剖学では、「成熟材とは成熟した形成層によって作られた二次木部」と定義されている。では、形成層の成熟は、どのようにして知ることができるのだろうか。直接的な方法を用いるならば、直接、形成層始原細胞、すなわち軸方向要素を生み出す「紡錘形始原細胞」のサイズ（寸法）を計測し、その寸法が安定した時点でもって形成層始原細胞が成熟したと考えてよい。形成層は極めて薄い層であるため、この形成層を構成する細胞の大きさを直接計測することは技術的に困難である。そこで、直接計測しないで紡錘形始原細胞の寸法を推定する方法はないものか？これについて多くの提案がなされている。ＮＨでは仮道管の長さ（仮道管長、ＴＬ）が紡錘形始原細胞長とほぼ同じであることが確かめられており、現在では、仮道管長はＮＨの重要な「材質指標」とされている。一方広葉樹では何が材質指標として適しているのか？この点について、次節で説明する。

【特別講座】森林のカーボンシンク能

2009-06-11T10:38:45Z

(1)森林のカーボンシンク能とは

森林には多くの種類の樹木があり、樹木は草と違って年々太く、高くなって成長している。樹木の成長を光合成の面からみれば、樹木は空気中の二酸化炭素（CO2）と根から供給される水と太陽の光の働きによって、葉の中で糖類が生産され、この糖類を原料として、樹幹の形成層のところで細胞壁物質（セルロース、ヘミセルロース、リグニン）が生産され、新しく形成される木部細胞の細胞壁として永久組織化する。この永久組織化した細胞壁こそが、空中にあったCO2が樹体内にカーボンシンクとして固定されたものである。このことが分かれば、樹幹のカーボンシンク量（CO2固定量あるいは炭素固定量）は計算によって求めることができる。

(2)教科書に掲載されているカーボン固定量について

いまや地球上のCO2濃度は毎年増え続けている。1960～1990の間に大気中のCO2量は35億トン増加し、これが大気中で分散して、CO2量が1.1億トン増える毎に大気中のCO2濃度が１ppmずつ増加する計算になる。大気中のCO2濃度は1958年には315ppmであったが、2005年には381ppmと、この47年間で66ppm増加した。1980～1989の10年間に、地球上に排出されたCO2量は年平均71億トンであるのに対して、地球上に吸収されたCO2量は年平均14億トンと、排出量が吸収量をはるかに上回っていたのが現状である。

この一方的に増加するCO2が地球温暖化の主因となっている。地球温暖化によって洪水が頻発し、北極海の氷山が溶け出し、旱魃がいたるところで起こり、砂漠化が着実に拡大している。その経済的損失は莫大である。

これまでにも生態学者がカーボン固定量の試算を試みている。Whittaker&Likens（1975）は地球上の森林によるカーボン固定量を3～10ｔ/ha/yrと試算し、岩城(1981)も日本の森林のカーボン固定量を５ｔ/ha/yrと算出している。吉良(1976)は日本の森林のカーボンシンク能を平均６ｔ/ha/yrと計算している。

(3)どうやってカーボン固定量を計算するのか？

林木の体積（材積Vg　立方米）と材密度（容積密度R　kg/立方米）が分かれば、その林木の乾燥重量（Wo　kg）が計算できる（Wo=R×Vg）。CO2固定量（kg）＝1.63×Woであり、これによりC固定量（kg）＝0.27×CO2＝0.44×Wo と計算できる。ここで、材積の代わりに林木の連年成長量（立方米）を用いれば、連年CO2固定量や連年C固定量も計算できる。

(計算例1)　演習林の30年生スギ林の場合；

樹幹解析によりスギの連年成長量は0.013立方米/yr/本であり、植栽密度を500本/ha、R　を340kg/立方米とすれば、ha当たりの連年重量増加量（Wo）は2.21ｔ/ha/yr、これより連年C固定量は0.97ｔ/ha/yr。したがって、CO2固定量は3.6ｔ/ha/yr。

(計算例２)　神奈川県の30年生コナラ林の場合；

コナラの連年材積成長量（Vg）は3～5立方米/ha/yr、Rを600kg/立方米とすれば、ha当たりの連年重量増加量（Wo）は1.8～3.0ｔ/ha/yr、これより連年C固定量は0.79～1.32ｔ/ha/yr。したがって、CO2固定量は2.9～4.9ｔ/ha/yrとなる。

(計算例３)　日本の森林全体では；

Vg＝5.5立方米/ha/yr、平均R=0.4 t/立方米とすると、Wo=2.2 t/ha/yr。したがって連年C固定量は0.97ｔ/ha/yr、CO2固定量は3.6ｔ/ha/yrとなる。

　これらの値（約１ｔ/ha/yr）が日本の森林の実情に合ったカーボン固定量であり、生態学的試算値はカーボンシンク能を過大評価していることが分かる。

（試算例４）日本全体でのカーボン収支状況は？

日本の全産業から排出されるCO2量は年間約10億トン、内1000万トン（１％相当）が林業・林産業から排出されている。このうち日本の森林が毎年吸収しているCO2量は8400万トンである。排出した分を日本森林だけが吸収している訳ではないけれど、圧倒的に排出過剰である事実はなんら変わらない。

(4)カーボンシンク能の経済的評価

（試算１）たとえばCO2　5600トンを1000万ドルで買い取るところがあるとしよう。この場合、鳥取県のスギ人工林では6.7ｔ/ha/yr固定しているから、これを売れば145万円/ha/yrとなる。25万haの人工林では、なんと3625億円にもなる！

（試算２）炭素税導入した場合；

炭素1トンあたりの課税額を6000円とすれば、ガソリン価格への跳ね返り分は4円/リットル程度となり、これを実質7年間実施すると、7年目には2100万トンの炭素削減が達成され、京都議定書にある6％削減目標も達成可能である。

（ニュース）鳥大林科卒業生の３氏が同時受賞

2009-05-29T12:08:26Z

　平成21年　　　5月27日(水)、木材会館(東京都江東区深川2－5－11)で13：30から開催された(社)日本木材加工技術協会第62回通常総会において、第54回木材加工技術賞ならびに第8回市川賞の表彰が行われ、この席上、鳥取大学林学科卒業生の3氏がそれぞれの成果によって同時に表彰されるという快挙を果たした（写真右から、椙田氏、川上氏、池田氏と筆者、受賞直後に会場で撮影）。

まず、木材加工技術賞部門では、椙田潔司氏（永大産業（株）、農総森林Ｈ４卒）他2名が「ＰＥＦＣ認証タスマニアアン・ユーカリを基材としたフローリング《エコメッセージフロア》の開発と実用化」で、また池田元吉氏（熊本県林業研究指導所、林科Ｓ５５卒）他2名が「乾燥による材の変形抑制効果を持つ桟木の開発と普及」で、続いて市川賞部門では川上敬介氏（鳥取県農林総合研究所　林業試験場、農総生存Ｈ３卒）と古川郁夫氏（鳥取大学農学部　環境木材研代表）が「スギ3層クロスパネルの住宅用部材としての性能評価と利用技術の向上」で、それぞれ表彰された。

大学教育に携わる者としては、教え子が世の中で認められ、表彰されることほど誇らしくて、嬉しいことはない。これまでに指導した私の教え子が学会等から表彰されたのは今回で8回目（卒論研究コンテストで林野庁長官賞2回、防菌防黴学会奨励賞1回、木材学会論文賞1回、木材加工技術協会市川賞1回、学会発表優秀賞3回）である。目出度いことである。

【連載】木材の材質について（５）

2009-05-21T10:14:13Z

２.２木材の材質に関与する因子（つづき）

④直交異方性：　木材には繊維方向（Ｌ）、半径方向（Ｒ）、接線方向（Ｔ）とそれぞれが互いに直交する３つの方向軸があり、この3つの方向によって水分の吸・脱着による膨潤・収縮や強度的性質に大きな違いがある。木材の膨潤・収縮率は、Ｌ：Ｒ：Ｔ＝0.5：５：１０であり、接線方向の水分による変形が圧倒的に大きい。また木材の強度的性質（またはヤング率）は、Ｌ：Ｒ：Ｔ＝１０：１：0.5であり、強度的には繊維軸方向が断然優れていることが分かる。

　生材から全乾状態までの体積収縮率（βｖ）、あるいは全乾状態からＦＳＰまでの体積膨潤率（αｖ）と木材の全乾比重（ro）もしくは容積密度（Ｒ）との間には、αｖ＝28roの関係が、またβｖ＝28Ｒの関係が、ＮＨやＬＨを問わず、多くの樹種の間で成り立つことがよく知られている。

　生材状態の木口（横断面）円板の各部位から種々の形状（矩形や円形）の試験片を木取り、これらを乾燥した場合、各試験片中の年輪方向によって特徴的な収縮もしくは変形を生じる。特に板目木取りの試験片には「カップ状」の独特の反りが発生する。これらは、いずれも接線方向と半径方向の収縮の違いによるものである。このような横断面における収縮の異方性発現には、早材と晩材の収縮の違い（一般に晩材部＞早材部）、放射組織の存在（Ｒ方向の収縮を拘束する）、細胞壁実質部と内腔部の分布や形状や大きさによる弾性率の異方性、細胞壁自体の接線壁と半径壁のＭＦＡの違いや木化の違いなど、マクロからミクロにわたる木材の種々の組織構造が関与している。

⑤ミクロフィブリル傾角（ＭＦＡ：θ）と繊維傾角（繊維走行角：φ）：　ミクロフィブリル傾角（ＭＦＡ）とは、仮道管（もしくは木部繊維）細胞壁中の骨格成分であるセルロース・ミクロフィブリルの繊維軸に対する傾斜角度（θ）のことであり、材質的には二次壁中層（Ｓ２層）のＭＦＡ値が重要である。Ｓ２のθは5°～40°の範囲にあり、晩材仮道管では5～20°、早材仮道管では15～35°である。Ｓ２のθは仮道管長（ＴＬ）との間に、ＴＬ＝a + b・tanθ（a、bは定数）の関係がある。

　また、丸太から種々の繊維走行方向の板材を木取りした場合、繊維（仮道管や木部繊維）の走行方向が板材の長辺となす角度を繊維傾角（φ）とした時、φ＝０°（繊維が板の長辺と平行に配列）のときの強度（引張強度、曲げ強度、圧縮強度）を100とすれば、φが少し増加するだけで強度は極端に低減する。例えば、φ＝20°で引張強度は65％も低下する。このように板材中の繊維の傾斜角度は強度に大きく影響するため、構造用材の製材の際には、「目切れ」しないよう十分気をつけなければならない。

【連載】木材の材質について（４）

2009-05-15T05:22:38Z

２.２木材の材質に関与する因子

①晩材率（モルクの定義）：この定義が適用できるのは針葉樹材に限られる。一つの半径列（ラディアルファイル）の中で隣接する２つの仮道管において、その仮道管の半径径の大きさ（Ｌ）と隣接した部分の２重の接線細胞壁（ダブルウオール）の厚さ（Ｍ）の２倍（近似的には壁厚の４倍）の値とを比較したとき、「Ｌ＞２Ｍであればその仮道管は早材、Ｌ＜２Ｍなら晩材」とする。針葉樹材（建築用材）の強度的な性能は晩材の量に大きく依存しているため、晩材率は材質の重要な指標である。

②密度（比重）：比重は密度を4℃の水の密度（1.0）で除した値であるため、単位はない。木材の比重には次の４つがよく使われる。

「真比重」とは、105℃で恒量になった状態（全乾状態）での細胞壁実質部の比重のことで、その比重は木材の種類に関わらず1.5 （密度では 1.5 g/cm3）である。

「全乾比重（ro)）とは、全乾状態での木材の重量（Ｗo）をその時の容積（Ｖo）で除した値である。別の言い方をすれば細胞壁実質部分と内腔などの空隙部分との割合を反映した値で、世界中の木材の比重は0.1から１.2 の範囲内にある。針葉樹材はだいたい0.3から0.55位、広葉樹材はキリのように軽いもので0.2位、リグナムバイタで1.2、ケヤキで0.6位。カシ類で0.8程度である。

「気乾比重(ra)」とは、相対湿度60～75％、気温20℃くらいの室内に放置して十分室内の温湿度と平衡状態（気乾状態）にある木材の重量（Ｗa）をその容積（Ｖa）で除した値。現実的な値なのでよく用いられる。

「容積密度（R）」とは、林業の現場で用いられる密度のことで、全乾状態の木材の重量　　（Ｗo）を気乾状態の木材の容積（Ｖa）で除した値で、単位はkg/m3を使う。容積密度550と言えば、比重0.55と考えてよい。

密度（比重）は樹幹内部において一様ではない。胸高部位あたりが最も高く、梢端部や地際部は低い。その樹幹内分布は樹種により異なる。

また、木材の比重は木材の強度とほぼ比例関係にあることが知られており、比重（または密度）の値は、その材の強度的性能を反映する重要な材質指標である。

③含水率（自由水と結合水、繊維飽和点ＦＳＰ）：全乾状態の木材細胞壁が、少しずつ湿度（水分）を吸って気乾状態になり、さらに湿度を吸って、もうこれ以上細胞壁中に水分子が入れない状態、すなわち木材細胞壁が水分子で飽和した状態を「繊維飽和点（fiber saturation point FSP）」という。ＦＳＰまでの水分は木材細胞壁中の構成成分と化学的に結合（水素結合）しているため、「結合水」とよぶ。ＦＳＰを超えて木材中に入った水分子は、内腔などの空隙中に液状の水として存在し、このような水を「自由水」という。

木材中の水分量は「含水率（Ｕ）％」で表される。Ｕ（％）の水を含んだ木材の含水率は、Ｕ（％）＝[（Ｗｕ－Ｗｏ）/Ｗｏ]×１００で求められる。ここでＷｕはＵ（％）の木材の重量、Ｗｏは全乾状態での重量である。ちなみにＦＳＰ状態の木材の含水率は２８％であり、この値は木材の種類が変わっても、変わらない。木材中の空隙の量は比重によって異なり、比重の大きいものほど空隙量は少なく、逆に比重の小さいものは空隙も多い。

このため木材が含み得る水分の最大量、最大含水率は比重に依存する。ちなみに最大含水率（Ｕmax）は、Ｕmax（％）＝２８＋[（1.50－ｒ0）/ 1.5×ｒ0]×１００　で求められる。最大含水率状態の木材を「飽水状態」という。

ところで、０％～ＦＳＰまでの含水率は木材の性質に大きな影響を及ぼす。全乾状態の木材が吸湿して膨潤するのもＦＳＰまでであり、飽水状態の木材が収縮し始めるのもＦＳＰ以下になり始めてからである。木材を利用するうえで、木材の乾燥は不可欠な技術であるが、乾燥の極意は、気乾状態（約15％）からＦＳＰ（28％）までの水分（すなわち結合水）の吸・脱着をいかに緩やかにコントロールするかにかかっており、これが急激であると材中や材表面に割れや反り、捩れなどが生じ、使い物にならない。

また、木材の引張強度、圧縮強度、せん断強度、曲げ強度なども全て全乾状態（あるいはそれに近い状態）のときに最大値を示し、ＦＳＰまでほぼ直線的に減少し、ＦＳＰ以上では変化しない。強度的性能も全て結合水の如何にかかっており、自由水の多寡は性能に影響しない。

木材への水分の吸・脱着現象にはヒステリシス現象が見られる。これは全乾状態の木材が75％相対湿度（ＲＨ）の雰囲気で吸湿して平衡になったときの含水率（Ｕab）と、飽水状態の木材が75％ＲＨで脱湿して平衡になったときの含水率(Ude)は同じでなく、Ｕde＞Ｕabである。これをヒステリシス現象と呼び、木材中の水分の状態は、その時の状態だけでなくそれ以前（過去）の状態が影響することを示している。

古川いくお 木のゼミナール