木材の性質

木材は、建設、家具、床材、その他のアイテムで使用される 2 番目に人気のある素材です。石材は今でも建物の建設において最高の地位を占めていますが、最近では木材が驚異的な上昇を遂げています。木材と、そのさまざまな機械的、化学的、および物理的特性に関するさらに興味深い事実を次に示します。

色、光沢、質感、マクロ構造、臭気、水分、収縮、内部張力、膨潤、ひび割れ、反り、密度、および音響電気熱伝導率は、木材の基本的な物理的特性の一部です。木材の外観は、色、光沢、質感、マクロ構造に影響されます。

さまざまな品種の木材には、白 (アスペン、トウヒ) から黒 (エボニー) まで、さまざまな色があります。木材は、細胞腔内のタンニン、樹脂、顔料から色を獲得します。さて、この記事では、物理的、化学的、機械的特性などを含む木材のすべての特性について説明します.

木の性質

木材の主な特性は次のとおりです。

• 機械的特性
• 熱特性
• 電気特性
• 音響特性
• 感覚の特徴
• 密度と比重
• 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。

スプルース、アッシュ、バスウッド、ポプラなどの一部の種は、放射状の表面で特に目立つ自然な輝きを持っています。木材に含まれる揮発性化合物により、においや味が発生します。それらは、明確に表現するのが難しいものの、特徴を区別するのに役立つ場合があります。 「テクスチャ」という用語は、木材の表面 (通常は横方向) がどの程度均一に見えるかを表します。粗い、細かい、またはテクスチャまたはグレインのように、グレインはテクスチャと同じ意味で使用されることがよくあります.また、まっすぐ、らせん状、波状など、木の部分の方向を表すためにも使用できます。樫の銀の粒子の場合のように、図形の代わりに木目が使用されることもあります。この図は、木材の表面 (通常は放射状または接線方向) の有機的なパターンまたはデザインを表しています。

重量と硬度は、技術的な意味ではなく、診断上の感覚特性と見なされます。重さは手を持ち上げるだけで、硬さはサムネイルで押すだけで決まります。熱帯地方では、バルサとリグナムバイテでそれぞれ 1 立方メートルあたり 80 から 1,300 kg (1 立方フィートあたり 5 から 80 ポンド) の重さの、より軽い木材とより重い木材が見られます。一般的な温帯気候の木材は通常、空気乾燥状態で 1 立方メートルあたり約 300 から 900 kg (1 立方フィートあたり約 20 から 55 ポンド) の重量の範囲です。

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。

重量と体積は、同様の結果を得るために、所定の水分値で計算されます。オーブン乾燥重量 (水分含有量がほとんどない) と、オーブン乾燥重量またはグリーン ボリュームのいずれかが標準です (グリーンは、繊維飽和点を超える水分含有量を指し、平均約 30% です)。空気乾燥重量と体積、または生木の重量と体積に基づくものなどの密度の他の表現は、正確さは劣りますが、木材の輸送など、特定の実用的な用途があります。

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 (片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。

木材の特性を列挙して説明するこの記事は以上です。読書から多くのことを得ることができれば幸いです。もしそうなら、親切に他の人と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!