パルプ材とは、木材を粉砕して繊維状のパルプに加工したものと定義できます。製紙によく使われる汎用性の高い天然資源ですが、低品質の木材に加工され、チップ、エネルギー、ペレット、加工製品にも使用されます。[ 1 ]

パルプ材はほとんどすべての種類の木から得ることができます。木を広葉樹と針葉樹に分類することは、パルプ材から作られる紙の種類を特徴づける最も簡単な方法です。[ 1 ]
広葉樹は、印刷用紙に使用されるパルプの原料として好まれています。繊維の寸法が小さいため、印刷用紙にとって重要な、微細な均一性、不透明度、表面の滑らかさに役立ちます。[ 2 ]
針葉樹は、繊維が長く細いため、丈夫な紙の原料として好まれています。薄壁繊維を持つモミなどの低密度針葉樹は、接着関連の強度特性に対する要求が高い紙に適しています。これらの特性には、引張強度、破裂強度、表面強度などがあります。[ 2 ]
パルプ生産のために特別に育てられた木は世界のパルプ生産量の15%を占め、原生林は9%、2世代目/3世代目以降の森林は残りを占めている。[ 3 ]
広葉樹は針葉樹とは解剖学的に構造が異なり、それが物理的特性、耐久性、加工性、接着性に影響を与えます。広葉樹では、針葉樹とは異なる種類の細胞が3つの主要な機能を果たします。主な機能には、安定化、水の導管、貯蔵が含まれます。[ 4 ]

広葉樹材の用途は、大きく4つの分野に分けられます。
広葉樹(オークなど)は、梁、屋根構造、木造骨組みの好ましい原材料です。過去数世紀にわたり、無垢の広葉樹の使用は減少してきましたが、これはおそらく、木の大きさに制限されないより大きな構造物を可能にする木材ベースの材料の開発によるものです。[ 4 ]
パルプ材にはどんな大きさの木でも使用できますが、通常は胸高直径が5~9インチの木が使用されます。これらの木は製材用木材の伐採後に伐採されるか、混み合った林を間伐するための別の作業として伐採されます。低品質の林は、より望ましい樹種で森林を再生するためにパルプ材として完全に伐採され、また、木材として使用できない病気や欠陥のある大きな木も同様に伐採されます。[ 5 ]
その他の応用分野には、遊び場、木製外装、鉄道枕木、橋梁などがあります。[ 4 ]家具も広葉樹の用途の一つです。純粋な無垢材で作られた家具は比較的まれです。テーブルの板、棚、キャビネットの扉など、家具のほとんどの部分は、接着剤で接合されているため、木材ベースの材料に分類されます。無垢材は、椅子、テーブル、ベッド、室内装飾フレーム、サイドボード、キャビネット、浴槽などに使用できます。[ 4 ]
広葉樹は、寄木細工の床、ドア、窓などの内装にも使用されます。特に寄木細工の床には広葉樹が好まれます。床に「使い込んだような」風合いを与え、視覚的な魅力を高めるために、濃い色の樹種がよく使用されます。玄関ドアや窓には無垢材が使用され、室内ドアは主に木質パネルで作られています。[ 4 ]
木材をベースとした材料は、いくつかの異なる種類に分類できます。これらには、無垢材、合板、パーティクルボード、繊維材料が含まれます。無垢材は、梁やパネルとして使用されます。無垢材に使用される代表的な樹種には、ブナ、オーク、カバノキ、ハンノキ、クリなどがあります。広葉樹は、合板などの非構造製品によく使用されます。[ 4 ]
クロスラミネートティンバーなどの構造材は、主に針葉樹で構成されています。パーティクル材は、低価格の木材や製材所の廃棄物を利用するのに最適です。パーティクル材の種類には、パーティクルボード、鉱物結合木材複合材、配向性ストランドボード、積層ストランドランバー、配向性ストランドランバーなどがあります。[ 4 ]
繊維材料には、繊維板、断熱繊維板、木質粒子成形品、木材プラスチック複合材などがあります。繊維板や断熱繊維板の品質と加工は、繊維の割合、繊維の幾何学的構造、木材の特定の化学組成によって影響を受けます。広葉樹の繊維は短く、滑らかで細く、絡まないため、乾燥製造プロセスに適しています。皮肉なことに、広葉樹は繊維板や断熱繊維板にはほとんど使用されていません。[ 4 ]
木材改質の目的は、寸法安定性と強度向上である。木材は、化学改質、熱処理、アンモニア処理、電気透析など、さまざまな方法で改質することができる。 [ 4 ]
広葉樹は、木造建築や紙以外にも様々な用途に利用できます。例えば、食品製造などの物質として利用することもできます。ブナやオークのおがくずは、食用キノコの栽培に使われます。オーク、ブナ、カエデは肉や魚の保存に使われ、オークの樽板、チップ、粉末はワインに香りを添えます。オークやニセアカシアのおがくずは、銅、ニッケル、亜鉛、カドミウムなどの元素をろ過するのに使えます。また、プラスチックに添加することもできます。リノリウム床材の60%はおがくずで構成されています。[ 4 ]
木材は製材所の廃棄物や低品位の木材など、エネルギー源としても利用できます。燃焼、木材ガス化、バイオエタノールの生産は、広葉樹をエネルギーとして利用する主な3つの方法です。[ 4 ]
燃焼:割った木材、チップ、木質ペレット。高密度の木材は燃焼速度が遅く、発熱量は木材の含水率に依存します。燃焼速度は密度が高くなるにつれて低下します。[ 4 ]
木材ガス化(合成天然ガスおよびバイオマスから液体へ):合成ガスの製造は木材の燻りによって行われる。[ 4 ]
バイオエタノール:まず、酵素と酸によってセルロースとヘミセルロースを糖に分解し、次に微生物の助けを借りて糖を発酵させます。最後に、蒸留と脱水によってバイオエタノールが生成されます。[ 4 ]
針葉樹は、針葉と球果からなる裸子植物の樹木から得られます。針葉樹のサンプルを顕微鏡で観察すると、仮道管が存在するため、(目に見える)孔がないように見えます。[ 6 ]仮道管は、木部(流体を輸送する組織)の原始的な要素です。これらは、1つの細長い細胞と、厚いリグニン層を含む二次セルロース壁から構成されています。[ 7 ]髄線と仮道管は水を輸送し、樹液を生成します。木材の約80%は、スギ、ダグラスファー、ネズ、マツなどの針葉樹から得られます。[ 6 ]
「軟木」と呼ばれていますが、実際には広葉樹に比べて(質感的に)柔らかいわけではありません。この用語は、裸子植物または針葉樹から得られる木材を指すだけです。一部の広葉樹は、特定の軟木種よりも柔らかい場合もあります。[ 8 ]
針葉樹は木材製造にも使用され、製造する製品によっては広葉樹よりも好まれる場合もあります。針葉樹が建築用パルプ材として適している重要な特性は、あらゆる種類の仕上げ材を容易に吸収できることです。非常に耐性があり、長期間(数世紀)持ちます。針葉樹は成長速度と発達が速いため、広葉樹よりも安価になる傾向があります。汎用性が高く、丈夫で、管理も容易です。カナダ、スカンジナビア、ロシアには、世界最大の針葉樹林があります。[ 8 ]
杉材:最も耐性があり耐久性に優れた針葉樹の一つです。杉材はもともと地中海地域原産で、水、バクテリア、菌類、昆虫に対する耐性が非常に高いです。その優れた耐性は、甘く心地よい天然の香りに由来します。防虫性があるため、杉材はチェスト、箱、クローゼットなどの室内家具の製造に最適です。断熱性があるため、屋根材としても適しています。ウエスタンレッドシダーは、その色合いと反りやひび割れに対する耐性から、ギターやバイオリンなどの楽器の製造に使用されています。[ 8 ]
松材:主に北半球で見られるこの種類の木材は、主に家庭用に使用されます。収縮、膨張、反りに強く、デッキなどの屋外の木製プロジェクトに使用されます。松材の欠点は、時間の経過とともに木材が割れる可能性があることです。屋外家具やデッキの製造に使用される特定の種類の松材で作られた製品は、使用者に危険が及ばないように毎年点検する必要があります。[ 8 ]
モミ材:この種類の木材はダグラスファーの木から採れ、北アメリカ、ヨーロッパ、北アフリカ、アジアで見られます。強度が高く耐摩耗性に優れており、さまざまな製品に使用できます。家具、ドア、窓のほか、橋梁部品、ログハウス、商業ビルなどの大型製品にも使用されます。また、頑丈で安定した性質のため、造船や航空機の製造にも使用できます。[ 8 ]
レッドウッド:耐候性、耐虫性、耐腐朽性に優れているため、主に屋外用途に使用されます。これらの特性から、高級建築用木材として知られています。また、その自然な強度、安定性、耐久性(長持ちする)から、デッキの建設にも使用される木材です。[ 8 ]
パルプ材は、すでに上で述べたように、さまざまな用途に使用できます。主な用途製品を以下に示します。[ 1 ]

パルプ材の最も一般的な用途は製紙です。紙は広葉樹と針葉樹の両方から生産でき、それぞれの樹種には特有の性質があり、それによって生産される紙やその他の製品の種類が異なります。広葉樹の短い繊維は、印刷用紙のような滑らかで均一な紙を生産します。針葉樹は長い繊維を持ち、新聞用紙のような工業用紙を生産します。[ 1 ]
木材は機械的または化学的に分解されます。分解プロセスの後、繊維(2種類のセルロースで構成)とリグニンが残ります。リグニンは、木材の繊維を結合する接着剤またはセメントです。簡単に言うと、木材パルプは、リグニンが除去された大量の個々の木材繊維です。木材パルプは、自然に濃い茶色から薄い灰色までの色をしています。濃い茶色の木材パルプは紙袋や箱に使用され、パルプを漂白すると、より高品質の紙(他の製品も含む)が生産されます。[ 9 ]
木材パルプを分解して紙を作る化学的方法は、機械的方法に比べてより一般的でエネルギー効率が良い。化学的方法では、木材チップは大きなタンクで「煮沸」される。タンクは蒸解釜と呼ばれ、圧力鍋のようなものだ。「蒸解液」と呼ばれる化学物質が、木材チップを繊維の塊に分解するのを助ける。[ 9 ] 使用される化学物質は、1) 二酸化硫黄を過剰に含む亜硫酸塩、2) 苛性ソーダと硫化ナトリウム(クラフト法)である。木材のリグニンが溶解し、繊維が完全な繊維に分離される。漂白によるさらなる精製も可能である。漂白とアルカリ抽出によってパルプを精製したものは、アルファパルプまたは溶解パルプと呼ばれる。このタイプのパルプは、特殊紙、レーヨンおよびセルロースフィルムの製造、セルロース誘導体(硝酸塩および酢酸塩)に使用される。[ 10 ]
機械パルプ化では、機械を使用して木材チップをパルプに粉砕し、リグニンの大部分を保持したパルプを作成します。このプロセスで生成される短い繊維のため、得られる紙は主に新聞、電話帳、その他の低強度紙に使用されます。[ 5 ] 機械パルプは粉砕木材パルプとも呼ばれ、粉砕プロセスは、回転する研削石に木材を押し付けるか、チップをミルに通すことによって、木材に研磨作用を加えることから始まります。[ 10 ]
パルプ粉砕機は通常、電動モーターで駆動され、自動的に投入されます。粉砕された木材パルプのほとんどは、原料として隣接する製紙工場に直接送られます。その後、円筒形の真空フィルター上でシート状に成形され、油圧プレスで水分含有量が約50パーセントになるまで圧縮されます。圧縮されたシートはベール状になります。[ 10 ]
パルプ材からは、家庭の暖房や発電に使用できる木質ペレットも製造されます。木質ペレットは、バイオマス(未使用の樹冠)、おがくず、あるいは樹木全体を粉砕して作られ、その後、保管、輸送、ボイラーや炉への供給のために小さなペレットに圧縮されます。木質ペレットの製造には、粒子を結合させるのに必要な樹脂含有量のため、針葉樹種が好まれます。[ 1 ]
薪はパルプ材の最も古い用途です。質の悪い木はより有効活用され、熱、光、調理燃料として粗いエネルギー源として燃やされます。[ 1 ]萌芽更新とは、木の根元を切り、新しい芽が生えるための株を作るという、古くから伝わる森林管理技術のことです。[ 11 ]石器時代には、薪燃料の生産のために森林を管理する目的で萌芽更新が行われていました。[ 1 ]
バイオ燃料とは、植物性物質や家畜の糞尿から得られる燃料のことです。現在、バイオ燃料が化石燃料に代わる安全で環境に優しいエネルギー源であるかどうかについては議論が続いています。植物中の炭素は、光合成によって大気中の二酸化炭素を吸収することで生成され、バイオ燃料や植物由来の燃料を燃焼させると、同量のCO2が大気中に放出されます。[ 12 ]
木質燃料から熱と電気を生成するプロセスは、複数の段階を経て行われる。
熱分解プロセス中に生成される灰には植物肥料として使用される栄養素が含まれていますが、樹木の原産地の土壌からの汚染物質も含まれている可能性があります。[ 13 ]
木質燃料の潜在的な供給源としては、商業プランテーションの初期の間伐、木材伐採や樹木管理活動からの残材、萌芽更新、製材所などが挙げられる。[ 13 ]
初期のパルプ材事業は、製材用の木材伐採事業に基づいていた。丸太を製材所まで運ぶことは大きな問題であり、木材を水で運ぶことは有効な手段であることが証明された。水上輸送は、製材所と伐採地を結ぶ最も安価で唯一の手段であった。アクセス可能な木材を求めて河川の源流へと向かうにつれ、様々な河川改良によって輸送能力が向上した。ダムは河川改良の方法の一つであり、貯水を利用して河川の自然な流れを増やすこともその一つであった。[ 14 ]
混交林の伐採では、良質な木は通常、製材用の丸太として利用され、劣質な木や構成要素はパルプ材の生産のために伐採されます。混交伐採では、通常、以下の4種類の木材からパルプ材が生産されます。
天然林は、様々な理由から製材用木材としての価値が低い場合、パルプ材のみを目的として伐採されることもある。これは、森林に優占する樹種(例えば、北米北部のポプラ林など)や、最寄りの製材所やパルプ工場との距離などが理由として考えられる。
パルプ・製紙工場の生産を支援するため、ユーカリ、アカシアなどの針葉樹の広大な単一栽培地が、樹木の成長が速く、土地と労働力が安価で、多額の補助金が投入されている南北両地域で造成されている。外来樹木が在来の森林、草原、農地、牧草地に侵入するにつれ、ほとんどの国で貧困、環境悪化、農村紛争といった結果が生じている。[ 15 ]
プランテーションは森林に似た木々でいっぱいですが、大きく異なります。森林は、土壌、水、微気候、エネルギー、多様な植物や動物が相互に関係する多様な生態系からなる、複雑で自己再生的なシステムです。対照的に、商業プランテーションは、木材、燃料、樹脂、油、果物などの少数の製品を生産するために、種と構造が劇的に単純化された栽培地です。プランテーションの木々は、種類と樹齢の範囲が狭く、広範囲にわたる継続的な人間の介入が必要です。[ 15 ]
パルプ材は、製材用丸太の生産がほとんどまたは最小限である、パルプ材の栽培を目的として設立された植林地からも収穫されます。パルプ材専用の単一栽培種には、米国南部のロブロリーマツとスラッシュマツ、ラテンアメリカ、イベリア半島、オーストラリア、東南アジアのさまざまなユーカリ種(最も一般的なのはEucalyptus globulusとEucalyptus grandis )などがあります。 [ 16 ]
プランテーションは通常、農作物、牧草地、または低木林に取って代わります。商業上の必要性から、プランテーションは健全な土壌に造成され、一定レベルの肥沃度と水供給を必要とする短期間の急速な成長を目的としています。そのため、プランテーションは地元住民が既に利用している地域に建設される傾向があります。[ 15 ]
森林火災、竜巻、ハリケーン、その他の自然災害後の伐採木は、パルプ材としてよく利用される。クラフトパルプ製造に用いる木材の代替供給源としては、解体、木材の工業加工、木製パレットから回収された木材がある。[ 17 ]
サルベージ伐採とは、昆虫、病気、風、氷、雪、火山活動、山火事などによって枯死または損傷した樹木を除去することです。サルベージ伐採の目的は、樹木が腐敗する前にその経済的価値を回収することです。枯死した樹木は急速に腐敗するため、サルベージ伐採のタイミングは、できるだけ多くの経済的価値を回収するために非常に重要です。伐採後のサルベージ伐採は、伐採後の残材が適切に処理されていれば、燃料の管理や将来の火災の挙動の抑制に役立ちます。[ 18 ]
製材残材はパルプ材として使用されます。その中で最も重要なのは、製材機の側材です。これにより、辺材がほぼすべてで心材がない木材が得られます。辺材は、心材よりも構造が開放的で抽出物の含有量が少ないため、パルプ化が容易です。[ 19 ]辺材の繊維長は、一般的に心材の繊維長よりも長くなっています。辺材は通常、より軽量であるため、機械パルプを製造する際には、木材パルプの漂白が少なくて済むという利点があります。
おがくずからは非常に短い繊維が得られ、ティッシュペーパーや筆記用紙の原料として適している。鋸刃が薄くなり、歯も小さくなったため、おがくずは繊維源としては小さすぎる。[ 20 ]
サトウキビの副産物と竹は、トイレットペーパーの商業生産に使用されている。
木材パルプは、製紙や「針葉樹の用途」および「広葉樹の用途」のセクションで述べたその他の用途以外にも、現代では多くの用途があります。その用途は、衛生用品から革新的な医療製品まで多岐にわたります。[ 22 ]
木材は、環境に優しい繊維製造技術などの新しいバイオ製品の原料としても使用できます。パルプ材は、エネルギーと化学物質の消費量を削減する技術の開発にいくつかの方法で使用されています。[ 22 ]
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