木材の乾燥方法による違い AD材 KD材 グリーンウッド 含水率などまとめ

針葉樹にしても広葉樹にしても伐採した直後は水分を多量に含んでいるため、基本的にすぐには使えません。
すぐに使ってしまうとその後の乾燥による収縮でワレやねじれが生じることと、木材は乾燥後の方が強度が増すためです。

今回は木材の乾燥についてまとめました。








他とはちょっと違う!?木材の含水率

木材の乾燥状態を表わすのに使うのが含水率ですが、この含水率の計算方法は私達が日常で使う含水率の考え方とちょっと違います。

どう違うかというと、

例えば「人の体は約60%が水分でできている」と言った場合、

体内の水分/体重=0.6

で含水率を計算するのが普通かと思います。
これを専門的には『湿量基準含水率』といいいます。

ところが木材の含水率は極めて高く、乾燥させた後とのギャップが激しいため、この方法だと都合が悪いのです。

そこで木材の含水率の計算方法は

(木材の乾燥前の重量(g)-乾燥後の重量(g)) ÷ 乾燥後の重量(g) ×100

で表わします。

これを乾量基準含水率(全乾法)といい、一般的な含水率と違い、完全に乾いた状態の重量を100とします。

例えば50㎏の木材でそのうちの水分量が10㎏、

であれば一般的な計算方法(湿量基準含水率)なら

10÷50=0.2 で

含水率は20%のハズですが、木材の乾量基準法で計算すると

(50-40)÷40×100=25

25%となります。

伐採直後の含水率はやはり広葉樹より針葉樹の方が高く、その数値は150%以上の場合もあるようです。

平衡含水率

樹木は伐採後も、乾燥や吸湿によって伸縮を繰り返しながら重量や形を変えていきやがて、自然乾燥状態で一定の平衡状態になります。
これを『平衡含水率』と言い、これは気候によって変わり、日本の基準では約15%がそれにあたります。

木材はそれぞれの用途により以下のような基準まで乾燥させることで、完成後の木材の動きによるリスクを減らせます。

含水率 用途
20%以下 建築構造用材
18%以下 和室の鴨居、敷居、長押など
15%以下 内装、床板
12%以下 家具

実際には個別差があると思いますが、最低でも上記のような含水率まで下げた材料を使うのが望ましい、と言うことです。

余談ですが住宅などの建築物に木材を建てる時、昔はその現場で骨組みを立て(木造軸組工法)、それから時間を掛けて、土壁を塗っては乾かすということを繰返していました。

つまり骨組みとなる部材は立てて完成するまでに十分空気にさらされる時間があり、その間にも自然乾燥させることができました。

しかし近年、住宅部材は工場での機械プレカットによる生産化が進み、工期がかなり短くなったことから、予め、しっかり乾燥させた木材を使うことが必要です。

上表の通り、上質な木製家具をつくるためには最も乾燥が必要となってきます。

その理由として、もちろん製品完成後の収縮やねじれを防ぐためでもありますが、他にも塗装行程の段階でもトラブルの原因になりやすいためです。

因みに木材に塗装する場合の適正含水率も12%以下と言われています。

KD材 AD材 グリーンウッドの違い

乾燥方法には2つ、天然乾燥と人工乾燥とがあり、どちらも一長一短あるようです。

天然乾燥の方法

天然乾燥させた材料はAD材(Air Dry材)と呼ばれます。

AD材は製材した木材を屋外に桟積みしておおよそ半年~置いておくだけです。

しかし重要なのはその場所で、よく風が通ることと、日があたることが条件となります。

その際、雨に濡らした方が良いか、濡れないように屋根をかけた方が良いかはその木材により、賛否両論あるようです。

人工乾燥の方法

一方、人工乾燥させた材料はKD材(Kiln Dry Wood)と呼ばれます。

人工乾燥と一言にいってもその方法はいくつかあり、最も多く使われている順に下記のようになります。

  • 蒸気式乾燥機: 室内に桟積みして、蒸気加熱管によって加熱し、送風機で風を送り、水蒸気をダンパーから送り出す方式
  • 低温除湿式乾燥機: 室内に桟積みして、40°くらいの低温で乾かし、乾燥機内の水蒸気を除湿器により取り除く方式
  • 減圧(真空)乾燥機: 木材を鉄製櫨内 に人れ、減圧のもとで木材の水分を蒸発させる方式(その際、加熱と減圧を繰り返し交互に進める方法と、熱板で加熱しながら減圧を進める方法、高周波で木材自体を熱源としながら減圧する方法がある)
天然乾燥(AD材) 人工乾燥(KD材)
メリット
  • 低コストで済む
  • 場所を選ばない
  • 木材の質を保てる(結果耐久性を保てる)
  • 計画的に速く乾燥できる(例えば低温除湿式の場合、天然乾燥で2年かかるところを1週間くらい)
  • 比較的含水率をしっかり下げられる
デメリット
  • 平衡含水率まで落ちるまでに時間がかかる。(スギの場合で半年から1年が目安。一説には平均8年)
  • 樹種や個体差、場所により乾燥速度にムラがあり予定を立てにくい。
  • 木材の質が落ちる場合がある(樹液まで抜けやすく、艶が無くなり、耐久性も落ちる場合がある)
  • 大きな材料は平衡含水率まで落とすのが難しく、結局天然乾燥を併用しなければならない
  • コストがかかる
  • 装置を置く場所が必要

このように乾燥機の種類や乾燥させる樹種、材の大きさなどの様々な条件に合わせ、時には天然乾燥と人工乾燥を併用して、木材の乾燥は進められます。

なかなか奥深く、自然素材ならではの難しさが伴う世界です。

グリーンウッド

最後に、木材の乾燥が未乾燥状態のものを

グリーンウッド(green wood)」と呼ぶことがあります。

木材は基本的に乾燥させてから使うのが普通ですが、日本より木製家具の歴史がある西洋では、その特性を踏まえた上で古くから伐採直後の材料を使って椅子などがつくられてきました。
※有名な画家フィンセント・ファン・ゴッホが描いた、その名も「ファン・ゴッホの椅子」に描かれているラダーバックチェアなどは生木でつくられた(グリーンウッドワーク)ものと考えられます。

ゴッホの描いた椅子

現在では国内でも「NPO法人グリーンウッドワーク協会」をはじめ、「グリーンウッドワーク」と称した生木のクラフトを奨める活動をされている方々がいらっしゃいます。

気になる方は「グリーンウッドワーク」で検索してみてください。

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