木材を理解する
木材は何千年もの間、燃料、建設資材、道具や武器、家具、紙の製造に使用されてきました。最近では、セロファンやセルロースアセテートなどの他のセルロース誘導体を作るために使用される原料になっています.今日、木工や土木の分野に携わる人々は、木の本質的な価値を知っています。これが、木材という言葉が議論すべき用語である理由です。
この記事では、以下の質問に答えながら、木材に関する次のことについて説明します:
- 木材とは?
- 木の用途は何ですか?
- 木の特性は何ですか?
- 木材にはどのような種類がありますか?
- 木材はどのように生産されますか?
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木材とは
木材は生きた木に由来する有機物であり、繊維状で不均一で異方性のあるテクスチャーを持っています。古代の建築材料の 1 つは木です。有史以前から、木は一種の保護と避難所として人間によって使用されてきました。さまざまな要因による森林の衰退、伐採された樹木を新しい樹木に置き換えることの困難さ、または樹木の成長の遅れにより、今日、木材の価値が高まっています。木材は、模型や足場の耐荷重性や美的材料として利用されるだけでなく、屋根の建具、木工品、コーティング材としても使用されます。さらに、木材チップ、おがくず、ほこりなどの木材産業の副産物から作られた人工建築材料には、合板、MDF、合板が含まれます。木材は処理され、均一な寸法に切断された木材です。
樹木やその他の木本植物の幹や根において、木材は多孔質で繊維状の構造物質です。これは、圧縮に強いリグニンマトリックスに含まれる、張力に強いセルロース繊維でできた有機物質です。木材は生きている樹木を支える役割を果たし、木本植物が大きく成長したり、自立したりできるようにします。木材は、木の幹の二次木部のみとして定義されることもあれば、木や低木の根など、他の場所にある同じタイプの組織を含むように、より広く定義されることもあります。さらに、根、他の発達中の組織、および葉の間で栄養素と水を移動させます。
木の用途は?
以下は木材の一般的な用途です:
- 燃料
- パルプウッド
- 建設
- エンジニアリング製品
- 家具と調理器具
- アート
- スポーツおよび娯楽用品
- その他
燃料
今日、主に世界の農村地域では、木材は非常に長い間、燃料として利用されています。針葉樹よりも煙が少なく燃焼が遅いので、広葉樹をお勧めします。薪ストーブや暖炉が家に暖かさと雰囲気をもたらすと考えるのが一般的です.
パルプウッド
「パルプ材」という用語は、製紙専用に栽培された木材を指します。
建設
人々が最初に小屋、家屋、ボートを作り始めて以来、木材は建設において重要な役割を果たしてきました。 19 世紀後半まで、ほとんどすべてのボートは木製でしたが、今日でもボートを作るために木材が頻繁に使用されています。ニレがこの用途に特に選ばれたのは、湿った状態に保たれている限り腐敗に抵抗したからです (より近代的な配管が出現する前は、水道管としても機能していました)。
木材は、北米で建設に使用される木材の通称です。材木は、製材された使用可能なボードの用語ですが、材木は通常、他の場所で伐採された木を示すために使用されます。オーク材は、梁、壁、ドア、床など、中世ヨーロッパのすべての木造建築に最適な素材でした。現在ではより多くの種類の木材が使用されており、ポプラ、コノット パイン、ダグラス モミが無垢材のドアを作るために頻繁に使用されています。
エンジニアリング製品
建設および産業用途では、用途に特有の性能基準に合わせて「設計」された結合建築部品である加工木材製品が頻繁に使用されます。より強力で効果的な複合構造ユニットを作成するために、木材ストランド、単板、木材、またはその他の種類の木質繊維を接着して、接着加工木材製品を生成します。
これらの商品には、平行ストランド材、I ジョイスト、単板積層材 (LVL)、およびその他の構造用複合材 (SCL) アイテムが含まれます。合板製の木製構造パネル、配向性ストランド ボード、および複合パネルもその中にあります。 1991 年には、このために約 1 億立方メートルの木材が使用されました。傾向によると、パーティクル ボードと繊維板が合板に取って代わると予測されています。
家具と調理器具
椅子やベッドなどの家具の素材として、木材は古くから親しまれてきました。また、箸やつまようじなどの道具やカトラリーだけでなく、木のスプーンや鉛筆などの道具の柄にも使用されます。
アート
長年にわたり、木材は人気のある芸術的な媒体でした。何千年もの間、彫刻や彫刻に使用されてきました。例としては、針葉樹の丸太、多くの場合ウエスタン レッド シダーで、北米の先住民族によって作られたトーテム ポールが含まれます。芸術における木材のその他の用途は次のとおりです。
- 木版画の版画と彫刻
- 木材は、パネル ペインティングなどの塗装面として使用できます
- 多くの楽器 はほとんどまたはすべてが木製です
スポーツおよび娯楽用品
多くのスポーツ用品のカテゴリは現在、木製であるか、かつては木製でした。たとえば、白い柳はクリケットのバットを作るために使用される通常の素材です。メジャー リーグ ベースボールでの使用が許可されている野球用バットは、通常、アッシュ材、ヒッコリー、そして最近ではメープル材で作られていますが、その木材はもう少しデリケートです。全米バスケットボール協会のコートは寄木張りで構成されていることがよくあります.
その他
リグニン接着剤、リサイクル可能な食品包装、ゴム製タイヤの交換、抗菌治療、高強度繊維または複合材の新しい用途は、他のいくつかの進歩です.科学者や技術者が木材からさまざまな成分を抽出したり、木材に成分を追加するなどして木材を加工したりするための新しい手順を研究および作成し続けるにつれて、新しい、より洗練された商品が市場に参入するでしょう。電子水分含有量モニタリングは、次世代木材の保護を改善するのに役立ちます。
木の特性は?
- 感覚の特徴
- 密度と比重
- 機械的特性
- 熱特性
- 電気特性
- 音響特性
- 劣化
- 吸湿性
- 収縮と膨張
-
感覚特性
木材の色、つや、におい、風味、質感、木目、形、重さ、硬さなどは感覚特性の例です。識別やその他の用途のために、これらの追加の巨視的な特徴は、木材を説明するのに役立ちます。木材の大部分は白と茶色の色調ですが、さまざまな色の木材があります。他の色には、黄色、緑、赤、および実質的に純粋な白が含まれます。心材、辺材、早材、晩材、エイ、レジンカナルの色の違いにより、1本の木でも個体差が見られます。漂白や染色、および環境への長時間の露出により、自然な色が変わる可能性があります。クロバッタ、ミツバチ、およびいくつかの熱帯種は、鮮やかな森のほんの一例です。
密度と比重
比重は木の重量または質量と水の比であり、密度は単位体積の木材の重量または質量です。 1 cc の水は 1 グラムの重さであるため、ダグラスファー材の平均密度と比重は両方とも、測定のメートル法では立方センチメートルあたり 0.45 グラム (g/cc) です。 (立方センチメートルあたり 1 グラム、または立方フィートあたり約 62.4 ポンドは、単位体積あたりの重量として表されます。) 木材は吸湿性であるため、水分の量はその重量と体積の両方に大きく影響し、その密度を決定することは他の木材よりも困難になります。材料。重量と体積は、同様の結果を生成するために、所定の水分値で計算されます。
吸湿性
水に触れると、木材はそれを液体または空気中の蒸気として吸収します。それにもかかわらず、水は木材が吸収できる最も重要な液体または気体です。木材は、生きている木の構成要素であろうと素材であろうと、その吸湿性のために常に水分を含んでいます。 (水と湿気という用語は、ここでは同じ意味で使用されています。) 水分は木材のあらゆる側面に影響を与えますが、細胞壁に見られる水分だけが重要であることを強調しておく必要があります。細胞の空洞に含まれる水分は、体重を増やすだけです。
収縮と膨張
木材の水分レベルが繊維飽和点を下回ると、寸法変化が発生します。収縮と膨張は、それぞれ水分の獲得と喪失によって引き起こされます。これらの寸法変化は異方性です。つまり、軸方向、半径方向、および接線方向で異なります。それぞれおよそ 0.4%、4%、および 8% が平均収縮値です。体積損失は約 12% ですが、種によって大きな違いがあります。これらの数字は生の寸法のパーセンテージとして提供され、生の状態からオーブンで乾燥した状態への変化に対応しています。細胞壁構造は主に、さまざまな発生方向での収縮と膨張の違いに関与しています。
二次細胞壁の層におけるミクロフィブリルの配向は、軸方向と 2 つの横方向 (半径方向と接線方向) の間の変化を説明するために使用できますが、これらの不一致が半径方向と接線方向に存在する理由は不明です。
劣化
細菌、菌類、昆虫、海洋穿孔虫、および環境、機械、化学、および熱変数のすべてが、木材の破壊に寄与しています。木材の外観、構造、または化学組成は劣化により変化する可能性があり、生きている木、丸太、または製品に影響を与える可能性があります。これらの変化は、わずかな変色から、木材をまったく価値のないものにする不可逆的な変化までさまざまです。たとえば、古代エジプトのファラオの墓から完全な状態で発見された家具やその他の木製の工芸品によって証明されるように、木材は何百年も何千年も持つことができます (エジプト美術を参照)。外部要素の影響下でのみ、木材が劣化または破壊されます。
機械的特性
木材の機械的特性、つまり強度特性は、サイズや形状を変えてしまう可能性のある外力に耐える能力の表れです。これらの力の量と適用方法、および木材の密度と水分含有量は、これらの力に対する抵抗に影響します。軸方向、または木目に平行な方向では、木材の強度特性は、木目を横切る方向 (横方向) とは著しく異なります。
引張りと圧縮 (軸方向と横方向で測定) における木材の強度、せん断、劈開、硬度、静的曲げ、および衝撃は、その機械的特性 (衝撃曲げと靭性) の一部です。それぞれの試験では、荷重領域の単位あたりの応力 (弾性限界と最大荷重で)、および靭性、破断係数、弾性係数 (剛性の尺度) などのその他の強度基準が決定されます。通常、2 x 2 cm または 2 x 2 インチの断面を持つ小さな透明な試験片がテストに使用されます。
熱特性
木材は温度の変化によって伸縮しますが、含水率の変化によって引き起こされる収縮と膨張は、はるかに重要な寸法変化です。このような温度に関連する膨張と収縮は、通常、取るに足らないものであり、実際的な影響はありません。表面チェックは、0 °C (32 °F) 未満の温度でのみ行うことができます。外層と内層の不均一な収縮により、生木に霜割れが発生することがあります。
木材は、金属、大理石、ガラス、コンクリートなどに比べて熱伝導率が低い（断熱性が高い）素材です。軽量で乾燥した木材は、熱伝導率が軸方向で最も高く、密度と含水量に応じて増加するため、優れた断熱材です。
電気特性
電気絶縁は、オーブンで乾燥させた木材に見られます。ただし、含水率が上昇すると、電気伝導率も上昇し、飽和木材 (最も含水率の高い木材) は水のように振る舞います。含水率が0から繊維が飽和するまで、電気抵抗が劇的に低下することは注目に値します。電気抵抗は、この範囲で 10 億倍以上低下しますが、繊維の飽和点から最高水分含有量までは約 50 倍にすぎません。木材の電気抵抗は、種類や密度などの他のパラメーターの影響をほとんど受けません。種間の変動は、抽出物の化学に関連しています。軸方向の抵抗は、横方向の抵抗の約半分です。
誘電体または弱導体、木材の特性も重要です。誘電率と力率は、木材の含水率を測定したり、電流で木材を乾燥させたり（理論的には可能ですが、現在は現実的ではありません）、木材を接着するための電気計（容量および高周波電力損失タイプ）を作るのに実用的な役割を果たします。高周波電流で。機械的応力が加えられたときに発生する電気分極 (ピースの反対側に反対の電荷が現れること) により、木材は圧電効果を示します。反対に、木材は電場にさらされると機械的変形を起こします (サイズの変化)。
音響特性
木材は、（直接叩いて）音を出すことも、他の物体から来る音波を拡大または偏向させることもできます。これらの要因により、楽器やその他の音響用途には特別な素材です。木材のサイズ、密度、含水率、および弾性係数はすべて、振動の周波数に影響を与え、生成される音の高さに影響を与えます。密度と弾力性が高くなると水分含有量が減少し、寸法が小さいほど高音に寄与します。
木材にはどのような種類がありますか?
すべての種類の木材は次のように分類されます:
- ハード
- ソフト
- エンジニアリングウッド
難しい
針葉樹や円錐果を出さない木は広葉樹の原料です。これらの木は、科学用語で落葉樹または被子植物と呼ばれることが最も多い.葉と種子を生産する木は広葉樹として知られています。オーク、カエデ、チェリー、マホガニー、およびクルミは、一般的な広葉樹種の例です。広葉樹のいくつかの種は、見事で独特な木目模様でよく知られていますが、広葉樹の種が針葉樹よりも常に強いとは限りません。
さらに、いくつかの木材は広葉樹に分類されますが、竹やヤシなどの非落葉樹に由来します。専門的には単子葉植物と呼ばれますが、これらの植物は多くの同じ特徴を持っているため、広葉樹に分類されることがよくあります。竹とヤシの木は、次の加工木材のカテゴリに含まれることがあります.
ソフト
針葉樹は、材木や木製品などの針葉樹の生産に使用されます。裸子植物とも呼ばれる針葉樹は、針葉樹と球果を持つ樹木です。マツ、シダー、モミ、トウヒ、レッドウッドは、家具製作、大工仕事、およびその他の関連分野で使用される一般的な針葉樹の例です。
加工木材
エンジニアリングウッドは、あなたが遭遇するかもしれない3番目のタイプの木材です。人工木材は、環境に自然に存在するのではなく、作成されます。これらのボードは通常、特定の特性または特性を持つように変更された木材から作成されます。合成木材とも呼ばれるこれらの製品は、製材廃材を使用して作成されることがよくあります。
加工木材は、自然界では入手が困難な特定のサイズを満たすことができる木材製品を生成するために、頻繁に加熱または化学処理されます。合板、配向ストランド ボード、中密度ファイバー ボード、および複合ボードは、人工木材の一般的な例です。専門的な切断技術を使用したり、正確なサイズや木目のパターンを作成するためにピースを組み合わせたりするなど、頻繁に作業する必要があることを考えると、単板はエンジニアリングウッドとして分類されることがあります.
木材はどのように生産されますか?
木材は、植物が光合成中に生成された食物を貯蔵し、水と溶解したミネラルを根から植物の残りの部分に輸送し、機械的サポートを提供するために使用されるシステムの構成要素です. 25,000～30,000種と推定される木材を生産する植物のうち、原料としての使用に適した木材を生成する植物は、草本を含む3,000～4,000種にすぎないと考えられています。裸子植物と被子植物は、木材を生産する森林樹木やその他の木本植物を含む 2 つのグループです。被子植物、または円錐形の木は、オーク、ブナ、チーク、バルサなどの温帯および熱帯の広葉樹を生成しますが、裸子植物、または円錐形の木は、松やトウヒなどの針葉樹を生成します.すべての状況が広葉樹と針葉樹の区別に該当するわけではないことに注意してください。バルサなどの広葉樹は、イチイなどの針葉樹よりも柔らかいです。
木材は重要な経済的価値を持つ物質です。徐々に枯渇していく石炭や鉱石、石油とは対照的に、持続的に維持できる再生可能な資源です。木材は、森林での伐採、輸送、工場での加工、商業、消費を通じて、経済成長を促進し、雇用を創出し、一部の国で基本的な生活を保証します。木材および木材製品に対する継続的な強い需要は、その重要性を示しています。
重量に関しては、木材は他の材料よりもはるかに多く消費されます。世界のラウンドウッド (丸太) 生産の大部分は、主に発展途上国で燃料として使用されています。木材製品の生産が最も急速に伸びているのは紙と板紙であり、発展途上国の 1 人当たりの消費量が先進国のそれに追いつくにつれて、このパターンは続くと予想されます。木材利用の増加とそれに続く森林破壊は、世界人口の増加によって引き起こされています。特に熱帯地域では多くの森林が破壊されているため、予測される必要性を満たすのに十分な木材供給の生産は疑わしいものです。地球上の森林被覆の損失を食い止め、既存の森林の生産性を高め、大規模な再植林プロジェクトを確立し、急速に成長する樹種の苗床を植え、紙をリサイクルし、研究を通じて木材の利用を改善することは、木材供給の問題を解決し、削減するのに役立ちます。木材産業の環境への影響
よくある質問
木の説明
木材は、生物である樹木から生成された、繊維状で不均一な異方性テクスチャーを備えた有機材料です .木材は最も古い建築材料の 1 つです。人類は古来より、避難と保護の目的で木材を使用してきました。
木材は何でできていますか?
木材はセルロースで構成されています :セルロースはポリマー (C6H10O5) で、結晶化して非常に強い繊維を形成します。セルロースは木材の主要な強化材です。リグニン:リグニンもポリマーですが、通常は非晶質です。
木材の主な用途は何ですか?
住宅およびその他の建造物の建設:木造住宅は、依然として国内で頻繁に利用されています。さらに、特定の建物の内側の屋根は木造です。自立できるほど十分に頑丈になるまで、建物を支えるために竹材が建物の建設に使用されることがあるのと同様です.
木の特性とは?
木材の主な物理的特性には、色、光沢、質感、マクロ構造、臭気、水分、収縮、内部応力、膨張、ひび割れ、反り、密度、音 – 電気 – 熱伝導率が含まれます .木材の外観は、色、輝き、質感、マクロ構造によって決まります。
木材の形成は複雑な生物学的プロセスであり、(1) 維管束形成層と呼ばれる二次分裂組織からの細胞分裂、(2) 細胞の拡大 (細胞の伸長と放射状の拡大)、(3) 二次細胞壁の堆積、 (4) プログラム細胞死、(5) 心材
天然木とは 丸太、丸太、スラブを含む木、幹、枝、手足、切り株を含む木材、丸太、またはスラブを含む木材、特に使用のために加工されたもの .
木が最初に使われたのはいつですか?
木工の最古の証拠は、のものです タンザニアのペニンジと呼ばれるホモ・エレクトスのサイト。
例としては、アッシュ、ブナ、バーチ、マホガニー、カエデ、オーク、チーク、クルミなどがあります。針葉樹は通常、常緑 (針葉樹) の木 (針葉樹と球果があり、一年中それらを保持するもので、裸子植物とも呼ばれます。例には、スギ、ヒノキ、モミ、マツ、トウヒ、レッドウッドが含まれます。
木材の機械的特性には、引張りと圧縮の強さ（軸方向と横方向で測定）、せん断、劈開、硬度、静的曲げ、衝撃（衝撃曲げと靭性）が含まれます .
一般的に最も硬い木材として認められているリグナム・バイテ（Guaiacum sanctum と Guaiacum officinale） Janka スケールで 4,500 ポンド力 (lbf) を測定します。
結論
木材は生きた木に由来する有機物であり、繊維状で不均一で異方性のあるテクスチャーを持っています。古代の建築材料の 1 つは木です。有史以前から、木は一種の保護と避難所として人間によって使用されてきました。木材は、燃料、パルプ材、建設、工業製品、家具、調理器具などに使用されます。
以下の質問が議論されているこの記事は以上です。
- 木材とは?
- 木の用途は何ですか?
- 木の特性は何ですか?
- 木材にはどのような種類がありますか?
- 木材はどのように生産されますか?
この記事を読んで多くのことを学んでいただければ幸いです。よろしければ他のユーザーと共有していただければ幸いです。読んでいただきありがとうございます。またお会いしましょう!
産業技術