木材

製材とは、梁や厚板などの均一で使いやすいサイズに加工された木材（寸法製材）のことです。製材は主に建築の骨組みや仕上げ材（床、壁パネル、窓枠）に使用されます。木材は住宅建設以外にも多くの用途があります。英国、ヨーロッパ、^[1]オーストラリア、ニュージーランドでは、木材はtimberと呼ばれていますが、世界の他の地域^[要出典]（主に米国とカナダ）では、 timberという用語は、伐採された丸太や伐採されていない立ち木などの未加工 の木質繊維を指します。

木材は、荒挽きの状態で供給される場合と、1面または複数面が表面処理された状態で供給される場合がある。荒挽きの木材は、家具や、切断と成形を必要とするその他の製品の製造に使用される原材料である。木材は、低価格のため、白松や赤松などの広葉樹や針葉樹を含む多くの樹種が入手可能である。 ^[2]

完成した木材は標準サイズで供給され、ほとんどが建設業界向けに供給されます。主に針葉樹の針葉樹材で、マツ、モミ、トウヒ（総称してトウヒ、マツ、モミ）、スギ、ツガから作られていますが、高級フローリング用の広葉樹も作られています。広葉樹よりも針葉樹から作られることが多く、製材の80％は針葉樹から作られています。^[3]

アメリカ合衆国とカナダでは、製材された板は木材と呼ばれ、木材は立っている木や伐採された木を指します。^[4]

対照的に、英国、その他の英連邦諸国、およびアイルランドでは、「timber」という用語は両方の意味で使用されています。(英国では、「lumber」という単語が木材に関連して使用されることはほとんどなく、他にもいくつかの意味があります。)

再加工木材は、以前に製材された木材を二次加工または三次加工した結果です。具体的には、工業用または木材梱包用に切断された木材を指します。木材は、通常一次製材所では加工されない寸法にするために、リップソーまたはリソーで切断されます。

再製材とは、1～12インチ（25～305 mm）の広葉樹または針葉樹の木材を、2枚以上の薄い板に分割することです。たとえば、長さ10フィート（3.0 m）の2×4（1+1 ⁄ 2 x 3+1 ⁄ 2 インチ（38 x 89 mm）を2つの1×4（ 3 ⁄ 4 x 3+同じ長さの切断（ 1 ⁄ 2 インチまたは 19 x 89 mm）は、再切断とみなされます。

構造用木材は、リサイクルプラスチックと新しいプラスチックストックから製造されることもあります。その導入は林業業界から強く反対されています。^[5]プラスチック製木材にグラスファイバーを混ぜると、強度、耐久性、耐火性が向上します。^[6]プラスチック製グラスファイバー構造用木材は、「 ASTM規格 E 84に従ってテストした場合、クラス 1 の火炎伝播評価が 25 以下」になる可能性があり、これは、ほとんどすべての処理木材よりもゆっくりと燃えることを意味します。^[7]

製材、または「鋸で切った板」に関する基本的な知識は、17 世紀に北米で生まれました。^[8] 製材は、丸太を製材する最も一般的な方法です。平らな鋸で切った木材は、丸太の円周に接する最初の切断によって製造されます。その後、切断はそれぞれ前の切断と平行に行われます。この方法により、丸太の無駄を最小限に抑えながら、可能な限り幅の広い板が製造されます。^[9]

木材生産は世界的に好まれる建築様式によって決まります。「木造建築文化」（レンガなどの他の材料ではなく木材で家が建てられた）のある地域では、重要な製材産業が発達しています。歴史的に木造住宅が建てられた地域は、ヨーロッパ、北米、日本です。^[10]世界のさまざまな地域が重要な木材供給地として認識されていますが、これらの地域（インドネシア、サラワク、ニューギニアなど）は原木の輸出国であり、国内に重要な木材生産産業はありません。

世界最大の木材生産地域は、中国（18％）、米国（17％）、カナダ（10％）、ロシア（9％）、ドイツ（5％）、スウェーデン（4％）です。^[11]

社会の初期の時代、建築用の木材を作るために、木の幹はくさびでできるだけ多くの薄い部分に分割されました。さらに薄くする必要がある場合は、鋭利な道具で両側を適切なサイズに切りました。^[12]この単純だが無駄な板の作り方は、今でもいくつかの場所で続いています。

それ以外の場合、丸太は2人用のホイップソー、またはピットソーを使用して製材され、サドルブロックを使用して丸太を保持し、下で作業するピットマン用のピットが使用されました。

1420年、 アフリカ北西部の沖合に4つの島とポルトガルの自治領からなる群島、マデイラ島が発見された。ヘンリー6世はマデイラ島に移住者を送り、移住者は作物を育てるために広大な森林を切り開き始めた。伐採された木は水力で動く製材所で板材にされ、木材（杉とイチイ）はポルトガルとスペインに出荷された。^[13] 1427年頃、ドイツで最初の製材所が建設された。^[12]

コルネリス・コルネリスゾーン（またはクレリス・ルートジェス）は、オランダのウイトヘースト出身の風車所有者で、1593年12月15日に風力で動く最初の機械式製材所を発明しました。これにより、丸太材を板材に加工する速度が従来の30倍になりました。^[14]

現代の製材所で使用されている丸鋸は、1777年にミラーというイギリス人によって発明されました。しかし、それが一般的に使用されるようになったのは19世紀になってからであり、その偉大な功績はその時代に属します。この鋸の最初の挿入可能な歯は、1826年にアメリカ人のW.ケンダルによって発明されました。^[15]

アメリカ植民地での伐採は、ジェームズタウンの開拓者が新世界で最初の開拓地を建設するために木材を伐採した1607年に始まりました。^{[16]アメリカ初の製材所は、}メイン州とニューハンプシャー州の境界にあるピスカタクア滝に1634年に建設されました。しかし、未確認の記録によると、1633年にはニューネーデルランドでいくつかの製材所が稼働していたと言われています。^[12]

アメリカ植民地はイギリス艦隊への木材供給者としてイギリスにとって不可欠であった。1790年代までに、ニューイングランドは毎年3600万フィートの松材と少なくとも300本の船のマストをイギリス帝国に輸出していた。^[16] 20世紀初頭には伐採量の増加により木材供給が減り始め、伐採産業は他の場所で木材を探さざるを得なくなり、アメリカ西部への進出が始まった。^[17]

丸太は、鋸で切ったり、切り倒したり、割ったりして木材になります。縦引き鋸で切るのが最も一般的な方法です。横引き鋸では、木目が不揃いで節が大きい低品質の丸太でも使用でき、経済的だからです。鋸引きにはさまざまな種類があります。

• プレーンソーイング（フラットソーイング、スルーアンドスルー、バスタードソーイング） - 丸太の位置を調整せずに丸太を丸太全体に鋸で挽いたもので、木目は板の幅全体にわたっています。
• 柾目製材と裂目製材– これらの用語は歴史的に混同されてきましたが、一般的には年輪が木材の側面（端ではなく）に対して適度に垂直になるように製材された木材を意味します。
• ボックスハート -髄は木材、柱、または梁の中に残り、露出する余地がいくらかあります。
• ハートセンター – 丸太の中心核。
• 心材なし (FOHC) - 心材のない側面カットの木材、柱、または梁。
• 節なし (FOK) – 節が存在しません。

寸法木材は、標準化された幅と深さに切断された木材で、多くの場合、ミリメートルまたはインチで指定されます（ただし、公称寸法と実際の寸法については以下を参照してください）。大工は、木造建築物の骨組みに寸法木材を広く使用します。一般的なサイズには、 2×4 （写真）（ 2 ×4やその他のバリエーション、オーストラリア、ニュージーランド、英国の4×2など）、2×6、4 × 4などがあります。板の長さは通常、幅と深さとは別に指定されます。したがって、長さが4フィート、8フィート、12フィートの2×4を見つけることができます。カナダと米国では、木材の標準の長さは 6、8、10、12、14、16、18、20、22、24 フィート (1.8、2.4、3.0、3.7、4.3、4.9、5.5、6.1、6.7、7.3 メートル) です。壁のフレームには、あらかじめカットされた「スタッド」の長さが用意されており、一般的に使用されています。天井の高さが 8、9、10 フィート (2.4、2.7、3.0 メートル) の場合、スタッドは92で利用できます。+5 ⁄ 8インチ（2.35m）、 104+5 ⁄ 8インチ（2.66メートル）、 116+5 ⁄ 8インチ（2.96メートル）。 ^[要出典]

寸法木材の長さは、製材した木の高さと胴回りによって制限されます。一般的に、最大長は24フィート（7.32メートル）です。木材のストランド、粒子、繊維、またはベニアを接着剤で結合して複合材料を形成することによって製造されるエンジニアリング木材製品は、一般的な木質建築材料よりも柔軟性と構造強度に優れています。^[18]

プレカット スタッドは、8 フィート、9 フィート、10 フィートの天井用にメーカーによってプレカットされているため、フレーマーの時間を大幅に節約できます。つまり、メーカーは、敷居プレートとダブル トップ プレートを収容できるようにピースから数インチまたは数センチメートルを削除しており、追加のサイズ調整は必要ありません。

アメリカ大陸では、伝統的な板の厚さをインチで表​​した名前にちなんで名付けられたツーバイ(2×4、2×6、2×8、2×10、2×12) は、4×4 (89 mm × 89 mm) とともに、現代の建築でよく使われる木材のサイズです。これらは、バルーン フレームやプラットフォーム フレームの住宅などの一般的な構造物の基本的な構成要素です。針葉樹から作られた寸法木材は一般に建築に使用され、広葉樹の板はキャビネットや家具の製造によく使用されます。

木材の公称寸法は、完成した木材の実際の標準寸法よりも大きいです。歴史的には、公称寸法は、乾燥とかんながけ（木材を滑らかにする）によって最終的に小さな完成した木材になる、未乾燥（未仕上げ）の粗板のサイズでした。今日では、最終仕上げ寸法は標準で指定されており、製材所はそれらの最終寸法を達成するために必要なサイズに丸太を切断します。通常、その粗切りは公称寸法よりも小さくなります。これは、現代の技術により丸太をより効率的に使用できるようになったためです。たとえば、「2×4」の板は歴史的には、実際には2×4インチ（51 mm×102 mm）の未加工の粗板から始まりました。乾燥とかんながけの後、標準外の大きさだけ小さくなります。今日、「2×4」の板は、2インチ×4インチより小さいもので、標準で指定されていません。乾燥とかんながけの後、最小で1インチになります。+1 ⁄ 2 x 3+1 ⁄ 2インチ（38 mm × 89 mm）。 ^[19]

前述のように、規格でグリーン材が完全な公称寸法であることが求められていた頃に比べ、特定の仕上げサイズを生産するのに必要な木材は少なくなっています。しかし、特定の公称サイズの仕上げ材の寸法でさえ、時とともに変化してきました。1910 年、典型的な 1 インチ (25 mm) の仕上げ板は13 ⁄ 16 インチ (21 mm) でした。1928 年には 4% 削減され、1956 年にはさらに 4% 削減されました。1961 年、アリゾナ州スコッツデールでの会議で、等級簡素化および標準化委員会は、現在の米国規格に合意しました。部分的には、1 インチ (公称) 板の仕上げサイズが3 ⁄ 4 インチに固定され、2 インチ (公称) 材の仕上げサイズが1 ⁄ 2 インチから1 ⁄ 3 インチに削減されました。+5 ⁄ 8 インチから現在の1+1 ⁄ 2 インチ^[20]

寸法木材は未加工の状態で入手可能であり、この種の木材の場合、公称寸法が実際の寸法となります。

個々の木材は、節、木目の傾斜、揺れ、その他の自然特性に関して、品質と外観に幅広い範囲を示します。したがって、強度、実用性、価値は大きく異なります。

アメリカ合衆国における木材の国家基準の設定の動きは、1924年にアメリカ木材規格が発行されたことに始まり、木材の寸法、等級、含水率の仕様が定められ、検査および認定プログラムも開発されました。これらの規格は、木材を他の建設製品と競争力のあるものにするという目標を掲げ、製造業者や販売業者の変化するニーズを満たすために長年にわたって変更されてきました。現在の規格は、米国商務長官によって任命されたアメリカ木材規格委員会によって設定されています。^[21]

視覚的に等級分けされた構造製品のほとんどの樹種と等級の設計値は、強度低下特性、負荷持続時間、安全性、およびその他の影響要因の影響を考慮したASTM規格に従って決定されます。適用可能な規格は、 USDA森林製品研究所と協力して実施されたテストの結果に基づいています。木材構造の設計値は、木材構造のANSI / AF＆PA国家設計仕様®の補足であり、モデル建築基準で認められているこれらの木材設計値を提供します。^[22]

カナダには、顧客に均一な品質を保証するために、同様の木材を製造する製材所間で基準を維持する格付け規則があります。等級は、木材の品質をさまざまなレベルで標準化するもので、購入者による格付け、出荷、荷降ろしの時点での水分含有量、サイズ、製造に基づいています。国立木材等級機関 (NLGA) ^[23]は、カナダの木材の格付け規則と基準の作成、解釈、維持に責任を負っています。カナダ木材規格認定委員会 (CLSAB) ^[24]は、カナダの木材の格付けと識別システムの品質を監視しています。共通の等級略語である CLS ( Canadian Lumber Standard)は、建設業界でよく使用されています。^[25]

木材の品質を長期にわたって維持しようとする試みは、1世紀以上前に一般的だった成長の遅い原生林から、今日の商業林で一般的になっている成長の速い植林地まで、米国の木材資源の歴史的な変化によって困難に直面してきました。その結果、木材の品質が低下し、木材業界と消費者の両方が懸念しており、代替建築製品の使用が増加しています。^{[26] [27]}

機械による応力評価および機械による評価を受けた木材は、トラス、垂木、積層材、I形梁、ウェブジョイントなど、高強度が重要な最終用途に容易に利用できます。機械による等級分けでは、曲げ強度などの構造特性と相関する剛性や密度などの特性を測定します。その結果、目視による等級分けの木材よりも各木材の強度をより正確に把握できるため、設計者は設計強度を最大限に利用して過剰な建造を避けることができます。^[28]

欧州では、長方形の製材（針葉樹と広葉樹の両方）の強度等級付けはEN-14081 ^[29]に従って行われ、EN-338で定義されたクラスに分類されるのが一般的です。針葉樹の場合、一般的なクラスは（強度の順に）C16、C18、C24、C30です。広葉樹専用のクラスもあり、最も一般的に使用されているクラスは（強度の順に）D24、D30、D40、D50、D60、D70です。これらのクラスでは、数字は必要な5パーセンタイル曲げ強度（ニュートン/平方ミリメートル）を指します。集成材で使用することを目的とした張力に基づくTクラスなど、他の強度クラスもあります。

• C14、足場や型枠に使用される
• 16 世紀および 24 世紀、一般建設
• C30はプレハブ屋根トラスで、C24よりもやや強度の高い梁が設計上必要な場合に使用される。TR26も英国で長年使用されている一般的なトラス垂木の強度クラスである。^{[30] [31]}
• C40、通常は集成材に見られる

アフリカおよび南米産の製材品の等級付け規則は、ATIBT ^[32]によって、Sciages Avivés Tropicaux Africains (SATA) の規則に従って開発されており、伐採面積の割合に基づいて定められています。^[33]

北米では、広葉樹から作られた寸法製材の市場慣行は^[a]針葉樹の販売と仕様に使用される規則化された標準化された「寸法製材」サイズとは大きく異なります。広葉樹の板は、完全に荒削りされた状態で販売されることが多く、 ^[b]または 2 つの (幅の広い) 表面のみが機械でかんながけされた状態で販売されます。広葉樹の板がかんながけされた状態で供給される場合も、通常は指定された厚さのランダムな幅 (通常は針葉樹の寸法製材の製材と一致する) と多少ランダムな長さの両方で供給されます。しかし、これらの古い (伝統的で通常の) 状況に加えて、近年、一部の製品ラインが拡張され、標準在庫サイズの板も販売されるようになりました。これらは通常、大型店で販売され、指定された長さの比較的小さなセットのみが使用されます。^{[c]すべての場合において、広葉樹は}ボードフィート(144 立方インチまたは 2,360 立方センチメートル)で消費者に販売されますが、小売店では (購入者の認識では) その測定単位は針葉樹には使用されません。^[d]

また、北米では、広葉樹材は厚さを示す際に「クォーター」システムで販売されるのが一般的です。4/4 (フォークォーター) は厚さ 1 インチ (25 mm) の板、8/4 (エイトクォーター) は厚さ 2 インチ (51 mm) の板などを指します。この「クォーター」システムは針葉樹材にはほとんど使用されませんが、針葉樹材のデッキ材は実際には 1 インチの厚さ (製造工程の 電動プレーニング工程で各側を1 ⁄ 8インチまたは 3.2 mm 削り取るため) であるにもかかわらず、5/4 として販売されることがあります。「クォーター」システムは、荒挽き広葉樹材の厚さを示すために特に使用される、北米の木材業界の伝統的な命名法です。

荒挽きの木材の場合、この数字は木材がまだ製材されていないことをすぐに明らかにし、機械加工後の実際の厚さとして測定される製材済み寸法木材との混乱を避けます。例: 3 ⁄ 4インチ、19 mm、または 1x。近年^{[いつ? ]}建築家、設計者、建設業者^{[誰? ]}が、指定されている材料が仕上げられた木材であるにもかかわらず、内部情報として流行として仕様書に「クォーター」システムを使用し始めており、別々のシステムが混同され、混乱が生じています。

家具用に伐採される広葉樹は、樹液が木から流れなくなる秋と冬に伐採されます。広葉樹を春や夏に伐採すると、樹液によって木材の自然な色が損なわれ、家具用木材としての価値が下がります。

エンジニアードランバーとは、メーカーが特定の構造目的のために製造した木材のことである。エンジニアードランバーの主なカテゴリーは以下のとおりである。^[34]

• 積層ベニア板（LVL） – LVLは1種類あります+3 ⁄ 4インチ（44 mm）の厚さ、深さ9+1 ⁄ 2、11​ ​+寸法木材は、 7 ⁄ 8、14、16、18、24インチ (240、300、360、410、460、610 mm) で、2 重または 3 重に重ねて使用されることが多い。これらは、取り外された支持壁やガレージ ドアの開口部、寸法木材が不十分な場所、また、寸法木材が実用的でないやや短いスパンで上部の床、壁、または屋根から重い荷重がかかる場所など、長いスパンを支える梁として機能する。この種類の木材は、スパン内または端部のどこかに穴や切り込みを入れることで改変されると品質が低下しますが、梁を固定したり、LVL 梁で終わる I 形根太や寸法木材根太用のハンガーを追加したりするために必要な場所には釘を打ち込むことができます。
• 木製 I ジョイスト – 「TJI」、「トラス ジョイスト」、または「BCI」と呼ばれることもありますが、これらはすべて木製 I ジョイストのブランドであり、上層階の床根太として、またスラブ床構造ではなく柱の 1 階の従来の基礎構造にも使用されます。長いスパン用に設計されており、壁が上に配置される場所では 2 重にされ、重い屋根荷重支持壁が上に配置される場所では 3 重にされることもあります。これらは、寸法木材で作られた上部弦材と下部弦材またはフランジで構成され、その間に配向性ストランド ボード (OSB) (または、最近では、切断せずに配管を通過できるスチール メッシュ フォーム) で作られたウェビングが入っています。ウェビングは、メーカーまたはエンジニアの仕様に従って、特定のサイズまたは形状まで取り外すことができますが、小さな穴の場合、木製 I ジョイストには「ノックアウト」が付属しています。これは、穴があいていて事前にカットされた領域で、通常はエンジニアの承認なしで簡単に穴を開けることができます。大きな穴が必要な場合、通常はウェビングのみに、またスパンの中央の 3 分の 1 にのみ穴を開けます。上弦材と下弦材は切断すると完全性が失われます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアの承認を得る必要があり、多くの地域では、穴を開ける承認を得る前にエンジニアが行った計算を示すシートを建築検査当局に提出する必要があります。一部の I ジョイストは、トラスのような W スタイルのウェビングを使用して作られ、切断をなくし、ダクトを通せるようになっています。
• フィンガージョイント製材– ソリッドディメンション製材の長さは通常 22 ～ 24 フィート (6.7 ～ 7.3 m) に制限されていますが、「フィンガージョイント」という技法でさらに長くすることができます。この技法では、通常 18 ～ 24 インチ (460 ～ 610 mm) の長さの小さなソリッドピースを使用し、フィンガージョイントと接着剤を使用して接合することで、2×6 サイズで最大 36 フィート (11 m) の長さの木材を製造できます。フィンガージョイントは、プレカットされた壁のスタッドでも主流です。また、塗装される非構造用ハードウッドの手頃な代替品でもあります (着色するとフィンガージョイントが目立ってしまうため)。スタッドが破損する可能性があるため、建設中は接着ジョイントに直接釘を打たないように注意します。
• 集成材梁– 2×4 または 2×6 の木材の面を接着して 4×12 や 6×16 などの梁を作ります。そのため、梁は 1 つの大きな木材として機能し、同じサイズの梁を作るために、より大きく古い木を伐採する必要がありません。
• 製造されたトラス– トラスは、住宅建設において、屋根の垂木や天井の根太のプレハブ代替品として使用されます (スティックフレーミング)。寸法木材の支柱や棟木を支柱として使用するよりも、設置が簡単で屋根を支えるのに適したソリューションと見なされています。米国南部およびその他の地域では、寸法木材の屋根を支えるスティックフレーミングが依然として主流です。トラスの主な欠点は、屋根裏のスペースが狭くなること、設計と発注に時間がかかること、同じプロジェクトを従来のフレーミングで構築する場合に必要な寸法木材よりもコストが高くなることです。利点は、人件費が大幅に削減されること (従来のフレーミングよりも設置が速い)、一貫性、全体的なスケジュールの節約です。

• 正方形および長方形の形状：厚板、スラット、バッテン、ボード、ラス、ストラップ（通常3 ⁄ 4 インチ×  1+1 ⁄ 2 インチ [19 mm × 38 mm])、カント(両面を鋸で切ったり、大きなサイズに四角くしたりして、後で製材に再製材するなど、部分的に鋸で切った丸太。フリッチは、片側または両側に節があるカントの一種です)。さまざまな部品は、用途によって、ポスト、ビーム、(ガート)、スタッド、垂木、根太、シルプレート、ウォールプレートなどとも呼ばれます。
• 棒の形態:ポール、(ダボ)、棒(スタッフ、バトン)

米国では、杭は主に南部黄色松とダグラスファーから切り出されます。処理が必要な場合、クロメート銅ヒ素含有量が 0.60、0.80、2.50 ポンド/立方フィート (9.6、12.8、40.0 kg/m ^{3 ) の処理}済み杭が利用可能です。

12世紀初頭、宋代政府が制定した『營造法』では、木材の断面寸法が8つに標準化された。^[35]木材の実際の寸法にかかわらず、幅と高さの比率は1:1.5に保たれていた。単位は宋代のインチ（31.2mm）である。

8等級以下の木材は「等外」と呼ばれた。木材の幅は1「材」と呼ばれ、他の構造部材の寸法は「材」の倍数で示される。したがって、実際の木材の幅はさまざまであるため、各スケールの特定の数値に頼ることなく、他の部材の寸法を簡単に計算できた。同様の用途の木材の寸法は、隋代（580-618）から現代にかけて徐々に小さくなっており、隋時代の1等級の木材は15×10（隋代インチ、または29.4 mm）と復元されている。^[36]

木材に発生する欠陥は、次の 4 つの区分に分類されます。

木材を商業用の木材に変換する過程で、次のような欠陥が発生する可能性があります。

• チップマーク：この欠陥は、木材の仕上げ面にチップが残した跡や兆候によって示されます。
• 斜めの木目：木材の不適切な製材
• 破れた木目：工具の落下により仕上げ面に小さなへこみができた場合
• 丸み：完成品に元々の丸みのある表面が残っていること

以下の条件がすべて揃うと、菌類が木材（材木と木材の両方）を攻撃します。

• 木材の水分含有量は乾燥重量ベースで25%以上である
• 環境は十分に暖かい
• 酸素（O ₂）が存在する

水分含有量が 25% 未満の木材 (乾燥重量ベース) は、何世紀にもわたって腐ることなく保存できます。同様に、水中に沈んだ木材は、酸素の量が不十分であれば菌類に侵されない可能性があります。

菌類による木材の欠陥:

• 青い染み
• 褐色腐敗病
• 乾燥腐朽
• 心臓腐敗
• 樹液の染み
• 湿潤腐朽
• 白色腐朽菌

木材の腐敗の原因となる 昆虫や軟体動物は次のとおりです。

• 木材を食い荒らす甲虫
• 海洋穿孔虫 ( Barnea similis )
• テレドス（テレド・ナバリス）
• シロアリ
• 大工アリ
• クマバチ

木材や製材品に欠陥を引き起こす主な自然の力は、異常な成長と組織の破裂の 2 つです。組織の破裂には、木材の割れや裂け目 (「シェイク」と呼ばれます) が含まれます。「リング シェイク」、「風によるシェイク」、または「リング破損」は、立っているときまたは伐採中に木目が年輪の周りで分離することです。シェイクは木材の強度と外観を低下させる可能性があり、したがって木材の等級を下げ、水分を吸収して腐敗を促進する可能性があります。イースタン ヘムロックはリング シェイクがあることで知られています。^[37]「チェック」は、木材の外側が乾燥するにつれて収縮することによって生じる木材表面の割れ目です。チェックは髄まで伸び、木目に沿っている場合があります。シェイクと同様に、チェックは水分を保持して腐敗を促進する可能性があります。「スプリット」は木材全体に広がります。チェックとスプリットは、これらの場所がより急速に乾燥するため、木材の端でより頻繁に発生します。^[37]

木材の乾燥は、通常、窯乾燥または自然乾燥のいずれかで行われます。乾燥による欠陥は、割れ、反り、蜂の巣状変形の主な原因です。乾燥とは、木材を乾燥させて、木材細胞の壁に含まれる結合水分を除去し、乾燥した木材を製造するプロセスです。^[38]

適切な条件下では、木材は優れた耐久性を発揮します。しかし、木材は菌類の活動や虫害など、耐用年数に対する潜在的な脅威にも直面します。これらはさまざまな方法で回避できます。国際建築基準のセクション 2304.11 では、腐朽やシロアリに対する保護について規定しています。このセクションでは、地上で使用される木材 (フレーム、デッキ、階段など) などの非住宅建築用途やその他の用途に対する要件を規定しています。

木造構造物を耐久性の危険から保護し、建物の耐用年数を最大限に延ばすために推奨される方法は 4 つあります。いずれも適切な設計と施工が必要です。

• 腐食を防ぐために設計技術を使用して湿気を制御する
• シロアリやその他の昆虫を効果的に防除
• 必要に応じて、圧力処理された木材や天然の耐久性のある木材などの耐久性のある材料を使用する
• 適切なメンテナンス方法を使用して、設計および建設中、および建物の耐用年数全体にわたって品質保証を提供します。

木材は吸湿性素材です。つまり、木材は自然に水分を吸収したり放出したりして、内部の水分含有量と周囲の環境とのバランスを取ります。木材の水分含有量は、木材繊維のオーブン乾燥重量に対する水の重量の割合で測定されます。腐敗を抑制する鍵は、水分を制御することです。腐敗菌が定着すると、腐敗が進行する最低水分含有量は 22 ～ 24 パーセントになるため、建築の専門家は、未処理木材の使用時に安全な最大水分含有量として 19 パーセントを推奨しています。水自体は木材に害を与えませんが、一貫して水分含有量が高い木材は、真菌生物の繁殖を可能にします。

湿気負荷に対処する際の主な目的は、まず建物の外壁に水が入らないようにし、建物自体の水分含有量のバランスをとることです。承認された設計と建設の詳細による湿気制御は、木造建築物を腐食から保護するシンプルで実用的な方法です。湿気が残るリスクが高い用​​途の場合、設計者は、自然に腐食しにくい樹種や防腐剤で処理された木材などの耐久性のある材料を指定します。処理された木材の潜在的な用途の例としては、外装材、屋根板、敷居板、露出した木材、または集成材の梁などがあります。

シロアリ地帯にある建物の場合、現在の建築基準法で規定されている基本的な保護対策には、次のものが含まれます (ただし、これらに限定されません)。

• 適切な排水を確保するために、建築敷地を基礎から離して整地する
• 床下の露出した地面を 6 ミルのポリエチレンフィルムで覆い、地面と上部のフレーム部材の底部との間に少なくとも 12 ～ 18 インチ (300 ～ 460 mm) の隙間を確保します (梁または桁の場合は 12 インチ、根太または板張りの床部材の場合は 18 インチ)。
• コンクリートの支柱で柱を支え、木材と露出した地面の間に少なくとも6インチ（150 mm）の隙間を確保します。
• 外壁に木製のフレームとシースを露出した地面から少なくとも8インチ上に設置し、仕上げ面から少なくとも6インチ離してサイディングを配置する
• 必要に応じて、地域の建築基準に従って床下の換気を行う
• 埋め戻す前に現場から建築資材の廃材を除去します。
• 地方自治体の規制で許可されている場合は、地下シロアリから保護するために、認可されたシロアリ駆除剤を使用して基礎周辺の土壌を処理する

腐朽やシロアリの被害を防ぐため、未処理の木材は地面やその他の湿気源から隔離されます。こうした隔離は多くの建築基準法で義務付けられており、恒久的な構造物内の木材を腐敗防止のための安全な水分含有量に保つために必要であると考えられています。木材を湿気源から隔離できない場合、設計者は防腐処理された木材に頼ることが多いです。^[39]

木材は、基本的な特性を変えることなく、厳しい条件下での耐用年数を向上させる防腐剤で処理することができます。また、耐火性化学物質を加圧含浸させて、火災時の性能を向上させることもできます。^[40]火災を遅らせる「耐火木材」の初期の処置の 1 つは、1936 年にプロテクソル社によって開発されたもので、木材を塩で大量に処理するものでした。^[41]木材は、単に濡れたからといって劣化するわけではありません。木材が分解するのは、生物がそれを食べているためです。防腐剤は、これらの生物が食物源を食べられないようにすることで機能します。適切に防腐剤処理された木材は、未処理の木材の 5 ～ 10 倍の耐用年数を持つことができます。防腐処理された木材は、枕木、電柱、海洋杭、デッキ、フェンス、その他の屋外用途に最もよく使用されます。特定の用途で必要な特性と必要な保護レベルに応じて、さまざまな処理方法と化学物質の種類が利用可能です。^[42]

処理には、圧力をかける方法とかけない方法の 2 つの基本的な方法があります。圧力をかけない方法は、処理する木材にブラシ、スプレー、または浸漬して防腐剤を塗布する方法です。圧力をかけて防腐剤を木材細胞に浸透させることで、より深く、より徹底した浸透が実現します。圧力と真空をさまざまな組み合わせで使用して、適切なレベルの化学物質を木材に浸透させます。圧力処理防腐剤は、溶剤に溶解した化学物質で構成されています。かつて北米で最も一般的に使用されていた木材防腐剤であるクロム酸銅ヒ素は、2004 年にほとんどの住宅用途から段階的に廃止され始めました。アミン銅クワットと銅アゾールがこれに取って代わりました。

米国とカナダで使用されるすべての木材防腐剤は、それぞれ米国環境保護庁とカナダ保健省の害虫管理規制庁によって登録されており、定期的に安全性の再検査を受けています。^[42]

木造建築は、現代の木造建築よりも重いフレーム要素（大きな柱や梁）を使用する建築様式です。現代の木造建築では、より小さな標準寸法の木材が使用されます。木材は丸太の幹から切り出され、鋸、大斧、または手斧で四角にされ、釘を使わずに接合されます。現代の木造建築は、1970年代から米国で人気が高まっています。^[43]

グリーンビルディングは、建物の影響、つまり「環境フットプリント」を最小限に抑えます。木材は、再生可能で、継続的に補充できる主要な建築材料です。^[42]研究によると、木材の製造には鉄鋼やコンクリートよりもエネルギー消費が少なく、空気や水の汚染が少ないことが示されています。^[44]しかし、木材の需要は森林破壊の原因であるとされています。^[45]

石炭からバイオマスへの転換は米国で増加傾向にある。^[46]

英国、ウズベキスタン、カザフスタン、オーストラリア、フィジー、マダガスカル、モンゴル、ロシア、デンマーク、スイス、エスワティニの政府はいずれも、再生可能な有機材料で、伐採、製材、製紙工程の残渣や副産物を含むバイオマス由来のエネルギーの役割拡大を支持している。特に、これらの政府はバイオマスを、石油とガスの消費を減らし、林業、農業、農村経済の成長を支援することで温室効果ガスの排出を減らす方法と見なしている。米国政府の調査によると、米国の森林と農地を合わせた土地資源は、現在の石油消費量の3分の1以上を持続的に供給できる力を持っていることがわかった。^[47]

バイオマスは、北米の林業にとってすでに重要なエネルギー源となっています。企業が熱電併給とも呼ばれるコジェネレーション施設を所有するのは一般的で、木材や製紙業で発生するバイオマスの一部を電気エネルギーと蒸気の形で熱エネルギーに変換します。電気は、木材の乾燥や製紙業で使用される乾燥機への熱供給などに使用されます。

_{木材は、その構造性能、 CO2}固定能力、製造工程におけるエネルギー消費量が少ないことなどから、現代​​の建築資材（コンクリートや鉄鋼など）に代わる持続可能で環境に優しい建築資材である。 ^[48]

木材をコンクリートや鉄鋼に代用することで、それらの材料による炭素排出を回避できます。セメントとコンクリートの製造は世界の温室効果ガス排出量の約8％を占め、鉄鋼業界はさらに5％を占めています（1トンのコンクリートを製造すると0.5トンのCO2が排出され、1トンの鉄鋼を製造すると2トンのCO2_が排出  されます）。^[49]

木材の利点:

• 耐火性能:火災が発生した場合、マス ティンバーの外層は予測どおりに焦げる傾向があり、効果的に自己消火して内部を保護し、激しい火災でも数時間にわたって構造的完全性を維持できます。
• 炭素排出量の削減：建築資材と建設は世界の温室効果ガス排出量の11％を占めています。正確な量は樹種、林業慣行、輸送コスト、その他いくつかの要因によって異なりますが、1立方メートルの木材は約1トンのCO2を隔離します_。 [ ^50]
• 天然断熱材:木材は天然断熱材なので、窓やドアに特に適しています。
• 建設時間、労働コスト、廃棄物の削減:プレハブ木材の製造は簡単で、部品を同時に組み立てることができます (比較的少ない労働力で)。これにより、材料の無駄が減り、現場での大量の在庫が回避され、現場での混乱が最小限に抑えられます。針葉樹材業界によると、「マスティンバーの建物はコンクリートの建物よりも約 25% 速く建設でき、建設現場の交通量は 90% 少なくなります」。^[51]

EPAの調査では、米国における都市固形廃棄物（MSW）、木製梱包材、その他のさまざまな木材製品の木材廃棄物の典型的な寿命シナリオが示されました。2018年のデータに基づくと、木材廃棄物の約67％が埋め立てられ、16％がエネルギー回収により焼却され、17％がリサイクルされました。^[52]

エディンバラ・ネイピア大学が2020年に実施した調査では、英国で回収された木材の廃棄物の割合が示されました。調査では、都市固形廃棄物と包装廃棄物からの木材が、収集された廃棄物の13％と26％を占めていることが示されました。建設廃棄物と解体廃棄物が合計で52％と最も大きな割合を占め、残りの10％は産業から発生しました。^[53]

エレン・マッカーサー財団は、循環型経済を「廃棄物と汚染を排除し、製品と材料を使い続け、自然システムを再生するという原則に基づく」と 定義しています。

循環型経済は、材料や製品の実用性と時間の価値を最大限に高めることで、無駄をなくすことを目指すモデルとみなすことができます。つまり、長期にわたる持続可能な開発を保証するまったく新しい生産と消費のモデルです。これは、より長いライフサイクルにわたる材料、部品、製品の再利用に関連しています。

木材は最も需要の高い素材の一つであり、循環型経済のモデルを考案することが重要になります。木材産業は、特に製造工程で多くの廃棄物を生み出します。丸太の皮剥ぎから完成品に至るまで、木材廃棄物、有害ガス、残留水など、かなりの量の廃棄物を生み出す加工段階がいくつかあります。^[54]したがって、環境汚染を減らす対策を特定して適用し、業界に経済的利益をもたらし（例：廃棄物を木材チップ製造業者に販売する）、環境と産業の健全な関係を維持することが重要です。

木材廃棄物は、使用済みになった後、新しい製品を作るためにリサイクルすることができます。リサイクルされたチップは木製パネルを作るのに使用でき、環境と産業の両方に有益です。このような方法により、未使用の原材料の使用が減り、製造時に排出されるはずだった排出物がなくなります。

香港で実施された研究の1つ^[54]は、ライフサイクルアセスメント（LCA）を用いて行われた。この研究は、香港におけるさまざまな代替管理シナリオを使用して、建築活動からの木材廃棄物管理の環境への影響を評価および比較することを目的としていた。木材とその廃棄物にはさまざまな利点があるにもかかわらず、木材の循環型経済の研究への貢献はまだ非常に小さい。木材の循環性を向上させるために改善できる領域には、次のものがある。

1. まず、リサイクル木材の使用を支援する規制。例えば、等級基準を確立し、特に建設・解体業界など大量の木材廃棄物を排出する業界において、不適切な廃棄に対して罰則を施行する。
2. 第二に、より強力な供給力を構築することです。これは、解体プロトコルと技術を改善し、循環型ビジネスモデルを通じて二次原材料市場を強化することで実現できます。
3. 3 つ目は、建設業界と新築住宅所有者にリサイクル木材を使用するインセンティブを導入して需要を増やすことです。これは、新築住宅の建設にかかる税金の減額という形で行うことができます。

二次原料とは、リサイクルされ、生産材料として再利用される廃棄物を指します。木材は、以下に示すように、さまざまな段階で二次原料として使用される可能性が非常に高いです。

肥料として使用するための枝葉の回収

木材は、商業利用に適した形状、サイズ、基準の木材になるまでに、複数の加工段階を経ます。この工程では大量の廃棄物が発生しますが、ほとんどの場合、無視されます。しかし、有機廃棄物であるため、このような廃棄物の良い点は、肥料として使用したり、厳しい気象条件で土壌を保護したりできることです。

熱エネルギー生成のための木材チップの回収

木材製品の製造過程で発生する廃棄物は、熱エネルギーの生産に利用することができます。使用済みの木材製品は、チップにダウンサイクルされ、熱エネルギーを生産するためのバイオマスとして使用することができます。^[55]これは、熱エネルギーを必要とする産業にとって有益です。

循環型経済の実践は、廃棄物に関する効果的な解決策を提供します。廃棄物の削減、再利用、リサイクルを通じて、不必要な廃棄物の発生を抑制します。木質パネル業界では、循環型経済の明確な証拠はありません。しかし、循環型経済の概念とその特徴に基づくと、木質パネル業界には、原材料の抽出段階からその寿命の終わりまで、チャンスが存在します。したがって、まだ探求されていないギャップがあります。^[54]

• デイビス、リチャード C.アメリカの森林と保全の歴史百科事典(1983) 第 1 巻オンライン、第 2 巻オンライン、871 ページ。この本のオンラインレビューを参照してください。
• Sathre, R; O'Conner, J (2010)。木材製品と温室効果ガスの影響に関する研究の統合(PDF) (第 2 版)。FPInnovations。ISBN 978-0-86488-546-32012年3月21日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。

• 全米広葉樹材協会（広葉樹材の等級付け規則 - 検査官養成学校）
• ニューサウスウェールズ州木材開発協会 – オーストラリア
• TDA: 英国木材デッキ協会
• TRADA: 木材研究開発協会 2010年3月6日アーカイブウェイバックマシン
• 森林製品研究所。米国の主要な木材製品研究機関。ウィスコンシン州マディソン (E)
• WCTE、世界木材工学会議 2010年1月27日アーカイブ、Wayback Machine　2010年6月20日～24日、イタリア、トレンティーノ、リーヴァ・デル・ガルダ
• 1990 年以降のカナダの林産物データ