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木工・家具製作に使用する木質材料6種類と特徴。

 2016/08/14 材料
この記事は約 19 分で読めます。 792 Views

木工DIYに使用する材料としては無垢板が多く使われますが、その他にも木質系の

材料と呼ばれるものが幾つか有ります。

それぞれの材料には他の材料とは違う特徴を持っていますので、それぞれの特徴を

活かした使い方が出来れば、理想的な木工作品を作ることが出来ます。

 

その為にはそれぞれの木質材料の特徴をよく理解しておく必要があります。

木工作品に使用する木質系の以下の6つの材料についてその特徴をご紹介します。

1、無垢(ムク)材
2、集成材
3、2×4材
4、横はぎ材
5、合板
6、ボード類

 

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無垢(ムク)材

無垢材は、文字通り貼り合わせたりなどの特殊な加工がされていない

そのままの木材です。

本来の木の良さを味わうのには一番良いのですが、取り扱いにおいて注意して

おかないといけないことがいくつかあります。

 

水分

無垢材を使って木工品を製作する場合、一番気をつけておかないといけないことは、

木材には水分が含まれているという事です。

乾燥していると言われている木材でも、水分が全く無くなったわけではなく、

必ずいくらかの水分が含まれています。

 

木材は植物であるが故に、生育中に地中より水分と共に栄養分を吸収し木材の内部に

大量の水分を含んでいます。

伐採することによって地中からの吸収は止まりますが、今度は時間の経過とともに

大気の影響を受けて水分が抜けていき、乾燥が始まります。

 

やがてある一定の状態になると水分の蒸発は止まり、平衡状態になりますが、

このときの状態の木材を気乾材といいます。

そして平衡状態になった気乾材の中の含水率を平衡含水率といいます。

 

平衡含水率は季節や地域によって変わってきますが、約10%~20%くらいで、

平均すれば約15%前後のところで平衡状態となります。

 

したがって木材内には常に15%前後の水分を含んでおり、年間を通じた季節の変化や、

1日の昼と夜の気温の変化や湿度の変化によって含水率は常に変化をします。

それに伴って木材は常に膨張、収縮を繰り返しています。

 

私たちが木材を使って木工品を製作する場合は、常にこのことを考慮した製作方法を

行う必要があります。

 

異方性

物質において、方向によって性質が異なることを異方性(いほうせい)といいます。

木材は方向によっても場所によっても性質が異なる異方性の物質となります。

反対に方向によって性質が同じ場合は同方性といいますが、ガラスやプラスチック

などは性質が同じですので同方性の物質といえます。

 

木材が異方性の物質である要因は、木材が自然に形成された細胞からできた植物体

であることによります。

 

寸法変化

木材の中の含水率の変化によって、木材には膨張、収縮が生じますが、

先に述べたように木材は異方性の物質ですので、方向によって収縮率が異なってきます。

 

ガラスやプラスチックのように単純に膨張したり収縮するのではなく、方向によって

収縮率が異なるため、いびつに収縮を起こします。

そのいびつな収縮の代表的なものが、板などの反りとなって現われてきます。

 

私達が木材を使って木工品を製作する場合は、上記のことを十分考慮した反り防止の

措置を行う必要があります。

またこのような変形を極力さける為に、木材は乾燥させて使用しますが、また乾燥させる

ことによって強度を増し、加工性も良くなります。

 

内部応力

内部応力とは、外力が作用していない個体材料の内部に発生している力のことです。

つまり物体の内部には外力に関わらず力が作用している場合があるということです。

したがって内部応力が存在する物体を切ったり割ったりすると、内部応力が崩れて、

変形が生じる場合があるのです。

 

木材も同様で、ある大きさ、形状の木材が有る場合、現状の大きさ、形状のままで

安定していいる場合、内部に存在する力関係のバランスが保たれていると考えられます。

上記の状態の木材をカットして、大きさ、形状を変化させると、内部応力のバランスが

崩れ、大きく変形する場合があります。

 

したがって、大きな1枚の板をカットして細かな板を取る場合などは注意が必要ですが、

残念ながら内部応力の関係を外部からは見えませんので、カットするまでは、

変形を起こすか否かを知ることは出来ません。

 

寸法の制限

また、無垢材の場合は、厚み、巾、長さに一定の制限があり、無制限に大きな無垢材が

ある訳ではありません。

たとえば巾については、通常簡単に入手出来るのは、20cm~30cm程度が限界

と考えておいたほうが良いでしょう。

 

それ以上の巾の無垢材も有りますが、銘木級となり非常に高価になります。

テーブルなどの天板用としては次に解説しています集成材や横はぎ天板が最適です。

 

無垢材につきましては下記ページも参考にしてください。

◎これだけは知っておきたい!木材の基本的な特質。
http://kagu-diy.com/diy/material/tokusitu

◎DIYのとき、これだけは知っておきたい木材の種類と特徴!
http://kagu-diy.com/diy/material/wood

◎これだけは知っておきたい!木材に含まれる水分のこと。
http://kagu-diy.com/diy/material/water

◎これだけは知っておきたい!木目の性質と木取りの方法。
http://kagu-diy.com/diy/material/kidori

 

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集成材

集成材には、「造作用集成材」、「化粧ばり造作用集成材」、「構造用集成材」、

「化粧ばり構造用集成材」、「構造用大断面集成材」の5種類あります。

私たちが木工用に使用するのは、上記の内の「造作用集成材」になります。

 

集成材は、現在は、国内での製造はほとんど無く、集成材の多くは

海外で製造されたものを輸入しています。

材料自体も国産材はほとんどなく、海外産の材料がほとんどです。

集成材のメリットはサイズ(厚み、巾、長さ)を自由に製造できる

ところではないでしょうか。

 

ただし、メーカーによってそれぞれ限界はあります。

テーブルの天板などの広い巾が必要な材料には最適といえます。

 

集成材は、巾については、海外のメーカーによって違いますが、

3cm~4cmくらいの巾の無垢材を均一に貼り合わされています。

長さについては、ランダムに、フィンガージョイントという方法で

繋ぎ合わされています。

 

集成材は上記のように、巾、長さが貼り合わされていますので、

広い面のものを作るのは得意ですが、逆にあまり小さいものには使えません。

通常集成材の巾の中には、少なくとも3ピース(3層)必要とされています。

 

図でご説明すると以下のようになります。

 

 

上記の図のように集成材は巾、長さとも貼り合わされていますが、

図に書いていますように長さ方向の貼り合わせについては、

接着強度は弱くなります。

理由は、長さ方向というのは、

元々は木が山に生えているときの上下方向になりますので、

長さ方向の接着面の細胞には水が通るための穴が沢山あいています。

 

そのため、接着剤がその穴に吸い込んでしまって接着強度が落ちるのです。

したがって強度を増す目的で、

フィンガージョイントのようにギザギザにして接着させています。

 

それでも接着強度は十分ではないので、

長さ方向のジョイントの部分を両側から挟むようにし、

またとなり同士のジョイントヶ所が同じ位置にならないように

千鳥になるように貼りあわせています。

したがって、1つの層の巾が図のように30mmの場合は、

少なくとも全体では90mmの巾が必要ということになります。

 

特に強い力がかからなければ2層でも大丈夫ですが、

多少とも力がかかる部分に使用する場合は、3層以上とするか、

あるいは無垢材を使用するようにしてください。

 

主な造作用集成材の種類

広葉樹

ウォールナット集成材 / チーク集成材 / ペルポック集成材 / アルダー集成材

ナラ集成材 / タモ集成材 / ゴム集成材 / カバ桜集成材 / ビーチ(ブナ)集成材

ハードメープル集成材 / ニヤトー集成材 / ホワイトアッシュ集成材 等

針葉樹

メルクシパイン集成材 / ノースパイン集成材 / ポンデローサパイン集成材

桧集成材 / 杉集成材 / 米松集成材 / 米栂集成材 / スプルース集成材 等

 

集成材の施工時の注意点

●集成材は雨水のかかるところや湿気の多い場所では使用しない。

●モルタルなど乾いてない部分への施工は避ける。

●雨天時はできるだけ避け、天気の良い日に施工する。

●集成材の木口はペーパーで仕上げてから3回以上塗装する。

●集成材を塗装する場合、見えない裏面も同じように塗装しバランスをとる。

●反り止め桟等の反り防止のための措置を必ず行う。

 

集成材につきましては下記ページも参考にしてください。

◎集成材は素晴らしい!自然素材の価値を高めたエコな木工材料。
http://kagu-diy.com/diy/material/syusei

 

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2×4材

2×4木材は元々は2×4工法住宅の構造材として輸入されている木材ですが、

規格寸法であることと、面取りも施されており扱いやすい木材ですので、

日曜大工の材料としてよく使われています。

樹種はSPFと呼ばれている人工乾燥された木材となっています。

 

SPFというのは、1つの木の名前ではなく、スプルース、パイン、ファーの

3種類の樹種の頭文字をとっています。

実際には上記の3種類以外の針葉樹の樹種が含まれており、少なくとも3種類以上

の木がミックスされています。

 

2×4材の厚みと幅の規格寸法は、2×4のほかに2×6、2×8、2×10等があり、

表記する場合は、2×4は204、2×6は206、2×8は208、2×10は210と表記します。

その他に厚みが半分になった規格の寸法の材料があります。

 

規格寸法をまとめると以下の表のようになります。

呼び名 表記 実寸法
2×3(ツーバイスリー) 203 38mm×64mm
2×4(ツーバイフォー) 204 38mm×89mm
2×6(ツーバイシックス) 206 38mm×140mm
2×8(ツーバイエイト) 208 38mm×184mm
2×10(ツーバイテン) 210 38mm×235mm
2×12(ツーバイツエルブ) 212 38mm×286mm
4×4(フォーバイフォー) 404 89mm×89mm
1×4(ワンバイフォー) 104 19mm×89mm
1×6(ワンバイシックス) 106 19mm×140mm
1×8(ワンバイエイト) 108 19mm×184mm
1×10(ワンバイテン) 110 19mm×235mm

 

2×4材の断面は以下のようになっています。

また長さの規格寸法は、6フィートから20フィートくらいありますが、実際に

ホームセンター等で販売されているものは、あまり長いものは扱えませんので

3m前後までの長さのものではないでしょうか。

 

フィートごとの実寸法は以下のようになっています。

フィート mm
6 1830
8 2440
10 3050
12 3660
14 4270
16 4880
18 5490
20 6100

 

2×4材につきましては下記ページも参考にしてください。

◎2×4材は木工材料にすぐ使えて便利な材料。
http://kagu-diy.com/diy/material/spf

 

横はぎ材

横はぎ材は、巾方向のみを貼り合わされており、

長さ方向は貼り合わせなしの1枚の無垢材となっています。

 

それぞれの無垢材の巾は、集成材のように決まった寸法のものではなく、

いろいろな巾の無垢材が貼り合わされていますので、

より1枚の無垢板に近いものとなります。

 

 

上記の図の例の場合ですと、幅は4枚を貼り合わせて1枚の板となっており

長さ方向は貼り合わせがなく、1枚の板となっています。

 

横はぎ材には、巾の両端や片側に耳がついているものも既製品として

輸入されています。

 

耳というのは、丸太の一番外側の皮が付いている部分のことで、皮を付けることで

よりいっそう1枚板に見えるようになります。

 

また国内でオーダー製作に対応できるメーカーもあります。

横はぎ材は見た目が無垢材に近く美しい木目も見えますので、テーブルやカウンター

などの天板用として利用されています。

 

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合板

合板は厚みが薄くて広い面積の板を得るのに大変便利な材料です。

合板は、原木をむいて出来た複数枚の薄い板(単板)に接着剤を付けて積み重ね

貼り合わせて1枚の板にしたものです。

 

一般的には、それぞれの単板の木目の方向を1枚ごとに直交させて、奇数枚を

貼り合わせて作られています。

 

合板は、無垢板が持っている欠点をある程度補うことが出来、次のような長所を

持っています。

●薄くて丈夫な幅の広い板が得られる。

●割れや膨張収縮がなく、また比較的狂いや反りも少ない。

●カットや接着などの加工が簡単で、加工による変形もない。

●厚みの種類が多くある。

●表面処理がされているので、すぐに使える。

 

厚みは2.3mm~30mmくらいまであり、大きさのサイズは、

910×1820mm、610×2440mm、1000×2000mm、

1220×2430mm の4種類あります。

 

合板は、薄い単板を繊維方向が直交するように互い違いに奇数枚貼り合わされて

作られていますが、厚みと貼り合わせ枚数(プライ数)は以下の表のようになります。

厚み(mm) プライ数
2.3、2.5、3、4、5.5 3
9、12 5
15、18 7
21、24、30 9

 

合板は、一般的にはラワン材やシナ材を原料として作られており、ラワン合板、

シナ合板として販売されています。

なかでもラワン合板はよく使われており、JASでは接着剤の耐水性によって次の

1類合板(タイプⅠ)と2類合板(タイプⅡ)の2種類があります。

 

1類合板(タイプⅠ) 2類合板(タイプⅡ)
接着剤 フェノール、メラニン樹脂 メラニン、ユリア樹脂
用 途 屋外や常時湿潤状態の場所
野地板、浴室や台所の下地材
コンクリート型枠用、床下下地
足場板
内装用、木工家具用、天井材
内装壁用、内装ドア用

 

また合板は、用途によって大きく合板、化粧合板、芯材特殊合板の3種類あり、

それぞれの中に幾つかあります。

 

合板

●1類合板(完全耐水合板)

床下地、屋根下地、野地板、浴室・台所下地などの屋外や常時湿潤状態の場所。

コンクリート型枠、足場板、複合床材など。

●2類合板(耐水合板)

DIYホビー用、家具・内装用などの屋内使用。

●コンクリート型枠合板(コンパネ)

コンクリートを流し込むときの型枠として使用。

厚み12mmの1類合板(完全耐水性)を使用し、サイズは900×1800となっています。

●構造用合板

完全耐水性合板を使用し、構造用耐力壁に使用されます。

2×4工法の壁、床、屋根などの構造部材として使われています。

●難燃合板

厚みが2.3mm、4mm、5.5mmなどで、難燃性薬剤を浸透させて燃えにくくした合板。

公的な劇場、ホテル、旅館、デパートなどの人が集まる場所や台所などに使用。

●防炎合板

防火対象建築物で使用される合板で、舞台装置、展示会などの道具や設備に使用。

●防火戸用合板

防火処理をした合板で、防火構造の外壁の雨戸や防火戸に使用される。

●有孔合板

合板にたくさんの穴が空いたもので、吸音効果を持たせた内装用として使用。

●OSB合板

小さな木片を接着剤と混ぜて、高温高圧で圧縮硬化させて作られた合板。

強度、耐久性、断熱性、防音性に優れる。

壁、床、屋根などの下地材や家具の裏地材に使用されています。

●針葉樹合板

パイン、米松、カラマツなどの針葉樹を原料に作られた合板です。

強度に優れているため構造用として使われたり、また木目を生かして内装用にも

使われています。

 

化粧合板

●天然木化粧合板

普通合板の表面に、高級な天然木を薄くスライスした単板を貼り合わせたもので、

ツキ板合板、化粧貼り合板とも言われています。

単板の厚みは、0.2mm~1.0mmで、和室の天井材、洋室の壁材などに使用される。

●プリント合板

普通合板の表面に天然木の模様を直接プリントして樹脂塗装したり、印刷した化粧紙

を貼り合わせて樹脂塗装したもの。

壁・天井材、家具用、建具用などに使用されています。

●塗装合板

普通合板の表面を各種の塗料で塗装された合板。

壁材や天井材として使用される。

●樹脂合板

塩ビシートを貼った合板と樹脂を含侵させた印刷紙を貼った合板があります。

家具・建具の表面材、テーブル、カウンターの表面材、店舗内装などに使用。

 

芯材特殊合板

●ランバーコア合板

小割した角材を幅はぎして幅の広い芯板をつくり、芯板に直交して表裏に単板を貼り、

さらにその上に芯板に平行に表裏に単板を貼った合板

狂い、断熱性に優れており、机やテーブルの天板に使用されている。

●軽量合板

芯材にペーパーハニカム、ポリウレタン、ポリスチロールなどを使って軽量化した

合板である。

内装ドア、間仕切り壁、航空機の内装材に使われている。

●パーティクルボードコア合板

木材を細かくした木片を接着剤を混ぜて高温高圧で板状にしたものを芯材にした合板。

断熱性に優れており、テーブルやカウンターの天板などに使用されている。

 

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ボード類

ボード類には、パーティクルボード、ファイバーボードをはじめ、最近開発された

ものまで幾つかの種類があります。

それぞれのボードを構成する内容や製造方法が異なっており、それぞれ特有の性質を

もったボードになります。

 

合板と同じく広い面材をつくるのに適した材料であり、またスピーカーなど特殊な

いろいろな使い方ができます。

ボードには以下のような種類があります。

 

パーティクルボード

パーティクルボードは、小さな小片にした木材を原料にして接着剤によって熱圧成形

されたボードです。

パーティクルボードは、各種の残材や廃材から製造することができ、木材を有効利用

できる産業として欧米を中心に世界各国で製造が行われています。

 

日本では、1950年代頃にヨーロッパから技術が導入され製造が開始されました。

パーティクルボードの原料としては、建築解体材、使用済み木製パレット、

使用済み木製梱包材、木材チップ、間伐材などの小径木、各種廃材、などが使用

されています。

 

パーティクルボードの構成要素である小片の大きさや形状によって、ウェファー、

フレーク、ストランド、などの種類があります。

またパーティクルボードには、小片の構成によって、単層、3層、多層の3つの種類が

あります。

 

パーティクルボードの用途は、建築用として壁、床、屋根などの下地材に使われています。

また、家具用途としては、収納家具などの棚板などに使われています。

 

ファイバーボード

ファイバーボードは、木材繊維を材料として板状につくられたものです。

木材繊維が原料となりますので、あらゆる木質系の材料が原料として利用できます。

製材工場や木質系工場での鋸屑、廃材、残材が原料として有効利用されています。

 

また、木材の樹種も問いませんので針葉樹、広葉樹どちらも原料として使えます。

したがって、木質系のものであれば原料として全て利用できますので、

捨てるところが少なく、製品に対する原材料の歩留まりは高いものとなります。

 

ファイバーボードの製造方法には、湿式法と乾式法の2通りの方法があります。

湿式法は製造過程で多量の水が必要で、排水処理の施設が必要になりますが、

乾式法では、水は不要となっています。

ただし、乾式法の場合は繊維同士の結合力のために、接着剤を利用します。

 

ファイバーボードは、繊維の密度の違いによってインシュレーションボード、

セミハードボード、ハードボードの3種類があります。

インシュレーションボード

湿式法により製造されたファイバーボードで、繊維密度が0.35g/m3未満のもの

をインシュレーションボードといいます。

有孔加工を施した吸音板と強度、防水性、防湿性に優れており、屋根や壁の防水下地

として使用されるシージングボードがあります。

 

インシュレーションボードの主な用途は、吸音、断熱性に優れているのを活かして

天井材や壁材としてよく使われています。

 

セミハードボード

繊維密度が0.35~0.80g/m3未満で、乾式法により製造されたもので、

中質繊維板とも呼ばれています。

セミハードボードで最もよく使われているのがMDFとなります。

 

MDFの特徴は、構成要素が木材繊維のため表面及び木口部分が大変平滑になっています。

また表面が平滑で木口に凹凸がないため、塗装に適しており、なお且つ化粧単板貼りの

芯材としても適した材料といえます。

 

MDFの主な用途は、家具、扉、側板、スピーカーボックス、カラーボックスなどと

なっています。

また内装用の造作材として、枠材、巾木、廻り縁、カウンター、カーテンボックス

などに使われています。

 

ハードボード

ハードボードは、繊維密度が0.80g/m3以上のもので、湿式法と乾式法の

両方で製造されています。

ハードボードは高温高圧のプレスを用いて製造されており、強度的性質に優れています。

主な用途としては、自動車の内装用部品などとなっています。

 

まとめ

木工作品を製作するに当たっては、作品に合わせて木質材料を選ぶ必要があります。

ご紹介した6つの木質材料はそれぞれに特色があります。

製作される木工作品に合わせて選んだり、部位ごとに材料を変えるやり方も

あります。

木工作品作りの参考にしてください。

 

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