木材 wood

春材 (早材): 樹木の春-夏に成長する部分 → 細胞大きく細胞壁薄い → 柔らかく色も薄く軟弱。その成長量は木質部に年輪として表れる
秋材 (夏材・晩材): 樹木の夏-秋に作られる部分。細胞小さく細胞壁厚い → 固く色も濃く強固

林産学

木材(構造、腐朽、組織、接着、居住性等)、製紙・パルプ
1990年以降: 「地球に優しい」材料として注目

米材(含カナダ): 主に合州国太平洋岸とBC州から出材。針葉樹種(ベイスギ、ベイマツ、ベイツガ、ベイヒ、ベイヒバ等)
北洋材: ロシア極東地域から出材。針葉樹種(エゾマツ、トドマツ、ダフリカカラマツ、欧州アカマツ、紅マツ等)
南洋材: マレーシア、パプアニューギニア等から。広葉樹(ラワン材)が主
その他

木材生産工程

林道

自動車道、軽車道を指し、一般に自動車道を指す(s.s.) – 普通この意味
森林鉄道、索道、流送路、牛馬道、木馬道も含む(s.l.)

広域基幹林道: 森林の多目的機能発揮が期待される広域的森林地域を開発管理する骨格的林道

豊富な森林資源が存在する低開発森林地域開発を図るため必要な林道。1965年度から森林開発公団により開設、改良が実施されている

[ 木材物理 | 木材化学 | 森林科学 | 木本植物 ]

林道管理者 石狩市長___電話 0133-72-3111 (2016年4月30日)

作業道: 林道等から分岐し、立木伐採、搬出、造林等の林内作業を行うため作設される簡易構造の道路

基幹作業道: 作業道の中で恒久的使用を目的とした林道

複層林施業、育成天然林施業等、継続的に行う保育作業に対応するため重要性高まる

索道: 支柱建てワイヤーロープ張り、搬器を吊し走行させ、特定区間の運材を行う施設

林道密度

林内道路密度: 林道に一般道路(国道、県道、市町村道)の延長を加えたものの密度

林道適切配置、整備路線、事業量等を明確にし、林道事業の円滑な推進図るため「森林資源に関する基本計画」を踏まえ都道府県知事が策定する計画
林道網整備全体計画 + 林道網整備5ヵ年間計画

狂いを嫌う楽器用材や高級家具用材を天然乾燥 → 通風良くする

材積 (timber volume)

表示: 標準材積表がある

1. 単木材積

樹木全体材積: 枝条含めた樹木全体の材積
層積: 枝条除いた幹材積、枝条だけを計量

元口: 丸太の根元(太い方)の木口 ↔ 末口
末口: 丸太の先端(細い方)の木口。材積計算では、その直径が測定基準となることが多い

製材品: 製材木取りに基づいて規格にあった寸法に挽き割った木材
玉(ぎょく): 桐材材積単位。1玉 = 194 cm l × 18 cm Φ (無皮末口)の丸太材積。直径が3 cm増すごとに1玉増加、逆に3 cm減ると玉数半減

山腹工事の伏工や筋工等に使用

2. 林分材積

木材密度 (wood density)

比重 = 絶乾重量/生体積
含水率 = (湿重 - 絶乾重)/生体積

• 比重は同一種でもサイズ・部位によって異なる → これらの情報を有する比重データは少ない
• 出現種の一部しかない
• 種同定困難あるいは誤同定なデータがある(特に熱帯)

気乾比重: 木材を大気中で乾燥した時の比重 (孔隙多 = 比重小 → 孔隙少 = 比重大)
絶乾比: 重木材含水率がゼロの時の比重 → 絶乾材(全乾材): 含水率ゼロの人工乾燥材

(中島 1951)

樹幹析解(樹幹解析) stem analysis or tree analysis

採取手順

1. 樹木選定 = 目的次第: 樹幹成長経路から林分成長経路推定なら優勢木(か中央木)。中央木DBHに相当する樹幹に該当し、かつ樹梢完全に存し、樹幹形状枝振状態適当で病虫害や火害ない健全木が理想
2. 伐採前取扱: 樹木選定後、隣接木との関係表す見取図(平面図と正面図で充分)を作ると良い。平面図は隣接木直径とその樹木までの距離記入し、樹幹を凡そ記入。正面図は適宜方向から樹幹スケッチ(写真可)。見取図作成後、傾斜上方の地上0.3 m周囲に白墨で輪を標する。高さ基準なので丁寧に

   可能であれば毎木調査:
   樹高、枝下高、樹幹直径、生枝下高、葉生重量(当年葉分ける)、枝生重量(当年伸長部分分ける)、幹生重量等

3. 伐採方法: 白墨線より少なくとも3-4 cm下方で樹幹割裂しない様に大きな受けを作り鋸断伐倒。傾斜地では傾斜下方に伐倒したり、岩石や隣接木枝条のため樹幹上部を折損するため伐倒方向も予め注意。伐倒方向を自由にするため伐採時に楔(矢)用いるのが望ましい
4. 伐採後円板採取前取扱: 伐倒後、円板作製前に行うこと
   a. 樹幹幅を巻尺で計る → 伐倒前見取図と一致しない
   b. 枝下高測定

   枝下: 樹幹形成生枝中で一番下方のものの地上よりの高さ。樹幹から離れ着生する小枝等ではない

   c. 鉞で樹幹を損せぬよう枝条落とす(小枝は鉈)

   下方枝は支えなど好都合なこともあり落とさなくてもよい

   d. 樹高測定
   e. 円板採取位置に標を付する。間隔は調査目的による
5. 円板採取方法: 円板diskは樹幹に直角に鋸で切断。円板厚さは2-3 cmが適当。円板下面には測点高を上面には樹木番号、地上高、伐採日付、調査者等を墨汁か木材墨で記入。細い円板は書く余地がないので適宜記載を省略。円板採取中に節が表れたら節の表れない所まで採取位置移し円板を取り直す
6. 枝条取扱: 枝条は葉着生のまま全部集めキシロメーターxylometerで計るが、大小枝条混合サンプルを代表値とすること多。キシロメーター用水槽に6分位水を注入し下方孔から水を小量流出させ度盛と水の高さを正確に合わせ、次に枝条束を水槽に収容し水中に全部浸漬した所で水高を度盛で読取る
7. 樹齢査定: 正確な年齢査定では、大径木では地上0cmで円板を取ってもそれが樹齢とは限らず、調査上の困難さも伴うため、普通は地上0.0 m円板は採取せず地上0.3 mに達するまでに要した年数を調査し、この年数を地上0.3 m円板の年数に加え樹齢とすること多
8. 円板処理: 乾燥収縮し割裂しやすい → 速やかに測定着手(時間かかる時は、円板に油を塗り乾燥防止)

年輪測定

1. 円板直径測定面鉤削時、樹皮離脱しない様注意。年輪見えれば鉤削不要(散孔材等年輪不鮮明樹木は虫眼鏡を用い射入光線に透かす、水潤する、青色-赤色アニリン色素等で染色。枝は10% KOHで2日程煮て柔らかくし切片を作ると染色せずとも茶色く染まる)
2. 鉤削円板に鉛筆で最大直径の所に材芯を通じ1本直線を引き、これに直角に材芯を通る直線を引く
3. 年輪は地上0.3 mの円板の一番長い半径の所から読み始める。0.3 mの高さになるまで6年を要した樹木なら1番内側の年輪はこれに1年を加え7年生年輪となる。これを、円板の最も外側まで数える。円板上に61個年輪があれば樹齢は67年となる
4. 円板上の他3半径で同様記録 → 4半径上年輪数異なる = 測定ミス(か年輪消失) → 目印となる年輪辿り他の半径線上でも同齢か確認
5. 全円板で同様測定(樹齢明かなので外側から年輪数えてもよい)

正常年輪界: 晩材小径細胞と早材のやや大径細胞が並び明瞭 ↔
異常気象、外傷、虫害等 → 形成層細胞生産停止が不完全だったり、再開緩慢だと年輪界不明瞭だが(散孔材でも)慣れれば区別可
= 少なくとも一方に消失するのを目印に判断し測定から除く
枝の様に年輪幅が非常に狭い、何本も偽年輪がある、等の理由で判断不可能の場合もある

成長の極端に落ち込んだ部分に出現。全周に渡らず部分的に欠落したものが「不連続年輪」で、円盤試料だと年輪を横に辿ると2又や隣の年輪とつながっている
Ex. 日本産針葉樹: Podocarpus, Torreya等でよく見られる

クロスデーティング crossdating

スケルトンプロット法 (Stoke & Smiley 1968)
COFECHA (Grissino-Mayer 2001)

サイズ・成長測定

地上0.0 m断面は不形正多く処理困難 → 直接求めず上方2断面から
y:x = 1.0 : 0.3 → x0 = (0.3xy)/1.0
により求めること多(小径木は実測も可)

図. 材積区分
梢頭材積: 最後の2 mが取れない部分
区分材積: 長さ2 mが取れる部分
幹足材積: 根本から0.3 mまでの部分
y: 地上0.3-1.3 m間の直径差
x: 地上0.0-0.3 m間の直径差

地上0.0mの直径 = x + (地上0.3mの直径)
本誘導法による地上0.0m直径は多くの場合幾分過小

1. 各齢階末端が非相似形 → 樹齢査定誤り
2. 地上0.3 m部分に異常 → 半径測定誤り
3. 地上0.3 m, 0.0 m部分で上下年輪結ぶ線が交差・異常接近 → 地上0.3 m, 1.3 m部分に誤りの可能性

解析

区分材積 V1 → 紡錘体近似
幹足材積 V2: スマリアンSmalian式 = (S0.0 m + S0.3 m)/2 × (0.3 × h)
梢頭材積 V3 → 円錐体近似 = 1/3 × 基底面積(g) × 長さ(h)

連年成長 = 定期平均成長: 定期成長を5年毎等で割ったもの
平均成長 = 総平均成長: 樹高を樹齢で割ったもの

M = m1.0pⁿ … (1)
M/m = 1.0pⁿ … (2)
1.0p = √(M/n) … (3)
p = 100（ⁿ√(M/n) - 1) … (4)
ライプニッツLeibniz式 (一般的な成長率計算式の一つ)

胸高直径成長曲線、樹幹材積成長曲線、連年及平均材積成長曲線 など

計算式・近似式の長所短所

1. 楕円近似: 偏芯するもので円近似は断面積を過大に計算
2. 半径を4つの計の平均値で求め円近似

y: 梢端から最末端の円板までの距離
x1: 最末端円板上の所要各齢直径
x2: 第2円板上の所要各齢直径
l: 区分長
l + y: 梢端より第2円板までの隔たり

標準化 (standardization)

Xi: 各年輪幅 data set
x: 全体の平均 deta set mean
s: 全体の標準偏差 data set standard deviation

It: 標準化年輪指数 standardized tree-ring index
Rt: 測定年輪幅
Gt: 年tにおける成長曲線から期待される成長量推定値 (Ex. Gt = At + D1t + D2t)

Rt = At + Ct + D1t + D2t + Et

Rt = 測定年輪幅
At = サイズ依存年輪成長曲線上の値
Ct = 記録にある気候シグナル
D1t = 地域的撹乱パルス
D2t = 地域外でも起こっている撹乱パルス
Et = 測定誤差含む他の測定されていない変量による年輪成長変化

ImageJ, R

生産力推定

W = N·w_av

W: 特性値 (重量、材積、胸高直径断面積等), 面積当たり
N: (毎木調査での)面積当たり本数
w_av: 試料木特性値

試料木選別法: ドラウトDraudt法、ウーリヒVrich法、ハルチヒHartig法

w = a + bD + cD²
w = aD^b (相対成長式)
w = a(D²H)^b  (H測定誤差は大きい)

年輪年代学 (dendrochronology)

キハダ

応用: 木材伐採年と伐採箇所の推定

• 生育アカエゾマツ個体(現生木)から成長錘使いコア抽出し、年輪解析 → 研究林内各地点から採取した約70本をもとに標準的年変動曲線作成
• 柱材年輪読みとる。柱材伐採年を知るには、年輪幅変動パターンを(1)の標準的曲線と重ね合わせ、一致する年代を探す"cross dating"を行う ⇒ 柱材は1939年9月から1940年4月の間に伐採
• 現生木サンプル採取3地点間の年輪は、近い地点間ほど年輪幅変動パターンが似る ⇒ これらの関係を利用し柱材伐採箇所を推定 → 学生宿舎から半径5 kmの範囲で伐採

木口 (こぐち, butt end): 木材を繊維に対し垂直に切った断面
木理 (grain): 木材を組成する各種細胞配列様式により生じる木目。木材軸方向に並行し走る通直木理、捩れた形の細胞配列となる斜走木理等
杢 (もく): 木理が種々の原因で不規則配列となり材面に現れたもの。Ex. 銀杢笹杢縞杢、玉杢、牡丹杢
板目 (slash grain): 樹幹を接線方向に縦断と見られる年輪の山形模様
柾目 (まさめ, edge grain): 材の縦断面に平行している木目
追柾 (おいまさ): 板目方向と柾目方向の中間的な断面の木目
逆目 (against nap): 木材繊維組織が交差した部分を製材した時や鉋がけした時、材面が毛羽立つ状態。主に広葉樹材

図. 木材組織

素材

杣角: 現地で玉切りした中丸太の四方を削り隅に丸味を残した角材。集運材省力化(昔) → 殆ど行わない
「素材の日本農林規格」: 丸太は径で杣角は幅で、大(≥ 30 cm)、中(14-30 cm)、小(< 14 cm)に区分
中目材: 径級が14 cm以上30 cm未満の丸太を挽いた材

導管配列による材区分

散孔材____________環孔材____________放射孔材 (○ ○: 導管)

= 導管が早材で晩材より明らかに大きく木口に帯(輪)を形成
ケヤキ、ナラ類、キリ、クリ、ハリギリ等広葉樹

広葉樹材中、木口での導管の大きさと分布が通年均一
熱帯材の殆ど、日本産材の60％程度
ハンノキ類、ブナ、サクラ類、カツラ、シナノキ、クスノキ、ツゲ

ハルニレ: 目が大人しい
オヒョウ: 目が泳いでいる

半散孔材: 散孔材-環孔材の中間的性質 = 春材・秋材の導管サイズ差小

カシ、シイノキ

ヒイラギ、モクセイ

裸子植物、ヤマグルマ

木目 grain

虎斑杢: ブナ科
鳥眼杢: メープル等
縮み杢: トチ、シカモア等
縞杢、葡萄杢、牡丹杢、鶉杢、如鱗杢 等

山元立木価格: 立木状態での樹木価格。一般に、丸太市場価格から伐採搬出等に必要な経費を控除し計算(幹材積1 m³当たり価格)

用材

構造用材

あて: 傾斜地等で樹心が一方に偏り成長し、肥大成長が促進された部分

あて材 = あてのある木材
圧縮あて材: (針葉樹) 圧縮応力を受け傾斜面下側にあてができる
引張あて材: (広葉樹) 引張応力を受ける傾斜面上側にあらわれる

割裂: 割れや裂け。気温差(寒暖)、乾湿差等に原因多 → 形状により目回り、心割れ等に区分
死節: 節繊維が周囲材と連絡が切れたもの → 「製材日本農林規格」では欠点となる

部材 (member)

構造物: 複数の材料や部材により構成されるもの Ex. 建物・堤防・ダム
建物の部材(例)

屋根部材 + 外壁部材 + 内部柱材 + 床桁部材 + 階段部材

むく材

羽柄材(はがらざい): 板類、タルキ、敷居、鴨居等、造作に用いる。柱土台桁等の構造材以外の製材品
役物(色物): 小節・上小節・無節・柾目材の特等・1等級の上質製材品
モルダー: 加工材を自動送りし高速回転の複数カッター軸で加工材の上下左右四面を同時切削する機械

合板

普通合板: 用途の定まっていない合板
特殊合板

構造用合板: 住宅構造用
コンパネ: コンクリート型枠用

集成材

ラミナ: 集成材の1層を構成する木材。1枚のひき板の場合、ひき板等を縦接ぎ・幅矧ぎし一定の長さと幅に集成接着したひき板の場合がある

改良木材

木質ボード: 木材原料を単板･小片以下に細分し接着剤等で板状に再構成した製品。建築、家具、工業製品等利用

パーティクルボード(削片板): 木材細切削 → 接着剤添加・熱圧 → 板状製品

木材チップ: 木材を機械的に小片化したもの → 主にパルプ、パーティクルボード(削片版)等の原料

養生: 柱、床の寄木張り等が汚染しないよう砥粉塗り、紙張り、ビニール張、とのこ等で木面を保護すること。または、モルタルや打ち終わったコンクリートが十分硬化するよう保護すること

板類

板: < 3 cm t × ≥ 12 cm w
小幅板: < 3 cm t × < 12 cm w
面板^a: ≥ 6 cm w
厚板: ≥ 3 cm t
薄板^b: ≤ 0.7 cm t
a: 断面台形。b: 樹齢150年以上の針葉樹から製材

1束 &aymp; 25 kg (気乾比重は、竹種・竹桿サイズで幅ある)

1) 横架材に渡しかけるだけの仕口
2) 構造的に組み合わせる仕口(多くのほぞを用いる)

他に2皆梁、陸梁、重梁、火打梁等がある
荷重に耐えるマツ、ヒノキ、ケヤキ、シイ、クリ、ツガ、カラマツ等を使う

建築法

→ 大工技能者不足対応、加工コスト低減化、住宅工期短縮等

枠組に多く使う製材の寸法が厚さ2インチ、幅4インチ → ツーバイフォー(2 × 4)と呼ばれる

(セルロース・ヘミセルロース = 炭水化物)

セルロース(繊維素) (cellulose)

glucose-1,4 glucoside → peptic substances

ヘミセルロース (hemicellulose)

加水分解産物: ヘキソース類、ペントース類、ウロン酸等
広葉樹: 22-35％含有。主成分 = グルクロノキシラン
針葉樹: 20-25％含有。主成分 = グルコマンナン

ペクチン pectin

リグニン (木質素, lignin)

分解は主に木材腐朽菌による

Sリグニン(シリンギルリグニン): シナピルアルコール重合分子
Gリグニン(グアイアシルリグニン): コニフェリルアルコール重合分子
Hリグニン(p-ヒドロキシフェニルリグニン): p-クマリルアルコール重合分子

広葉樹: Gリグニン + Sリグニン
イネ科: Gリグニン + Sリグニン + Hリグニン (≡ 草本リグニン)

デンプン (starch)

Ex. コウゾ・ミツマタ = 和紙・紙幣原料
Ex. クリ・クルミ = 果実を食料として菓子等の材料に利用
Ex. ウルシ・コバイシ = 塗料・染料原料
Ex. アブラギリ・ツバキ = 製油原料

酢酸をはじめメチルアルコール、香料、染料、医薬等の工業用に利用
用途: 魚類、畜産の食品燻煙香料、トイレ・家畜等脱臭剤、土壌消毒用等

Ex. 松ヤニ pine resin、ゴム樹脂 gum resin

ほだ場: ほだ木を伏せ込む場所。林内や人工的に庇陰した場所等を使用

キノコ (茸, fungi)

薪炭材: 薪や炭等、燃料用に使われる木材

製炭方法による種類

黒炭 (クロズミ, コクタン)

白炭 (シロズミ, ハクタン)

火持ちが良く、爆ぜない高級木炭 小平町産イタヤカエデ仕様

木灰 (wood ash) キバイ, モッカイ

カリウム・石灰分を含む肥料 (強アルカリ性 - 過剰使用に注意) →
利用: 土地改良剤・灰汁抜き等