杉を家づくりに使うために。

杉は、まっすぐに育ってくれ、その上育ちも早いので、家づくりに使うにはとても使いやすい木です。

でも、問題が一つあって、それは杉はというよりも木は育っている時から、木に含んでいる水分の量が多いのです。
家に木を使うためには、水分を抜いあげないと使えないのです。

杉の特徴として、、含水率が40%〜260%とずいぶん広い範囲でばらついていて、
木の外側の部分「辺材」だけでなく、芯の部分「芯材」まで水分を多く含むのです。
これがちょっと厄介なのです。

針葉樹の平均含水率
杉   辺材148.0% 心材113.1%
ヒノキ 辺材153.3% 心材33.5%
赤松  辺材147.3% 心材33.7%
サワラ 辺材154.5%  心材38.3%

あ、そうそう、含水率とは
ざっくりお話しすると、木だけの重量に対して木と同じ重量の水が含んでいると100%ってことなのです。

木の中にある水の特徴

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上の写真が杉の電子顕微鏡のものなのですが、ストロー状のものが連なってます。

木に含む水分として、幹の中を通道している水はストローの中(内腔の中)に移動していくのですが、これを自由水といって、ストロー自体(細胞壁)同士を結合するのに使われている水が結合水っていうのです。

ちょっとむずかしい話ですが、もう少し我慢を(汗)

まずは、自由水が抜けていくのですが、重量は軽くなりますが、木の性質は変わらないのです。
自由水をすべて抜くと木の含水率は30%(飽和水蒸気量)になり、そこまでは木は動かないので問題ないのですが、、細部壁同士を結合してる結合水を抜くって作業が大変なのです。

結合水を抜いていくと、細胞壁自体も徐々に収縮するので、木が収縮するんです。

そのため、乾燥過程でひび割れなどを起きてくるのでそれをどう工夫していくのかが木の乾燥のみどころなのです。

さらに乾燥を続けると、その環境とバランスのとれた含水率になるのですが、その時を平衡含水率といい木が動かなくなるんです。

日本では一般に屋外で15%、屋内は12%と言われていますが、 近年はエアコン設備の普及によりさらに低くなる傾向があり、エアコンがきいた部屋では10%を切ることもあります。

水分を多く含んだままの木材を使ってしまうと、施工後に膨らんで反ってしまったり、逆に隙間があいてしまったりという現象を引き起こし、建具の開閉に支障が出たりするので木を動かないように乾燥させてあげるのです。

ですので、平衡含水率の最低値10%くらいにしたらいいのですが、10%に乾燥ってのはほぼ難しいかなと思ってます。
断面の小さなフローリングなどは可能ですが、断面の大きなものとなると難しいのです。 

断面の大きな材といえば構造材になるのですが、これは設計工夫をすれば多少の動きは許容範囲にできると思うのです。

杉の乾燥方法

家づくりに使う木は主には乾燥機を利用して木の含水率を落とすのですが、先ほど話したとおり、含水率30%以下になると、木が収縮します。
杉は芯まで多く水分を含んでいることが杉の乾燥を難しくしてて、収縮率の違いで普通にすると表面に割れが発生します。

乾燥方法として、高温乾燥、中・低温乾燥があるのですが、

高温乾燥に設定すれば、表面の割れは防げますが、その代り木の内部の割れがでる確率が高くなるのです。
これが厄介で内部に割れがあると、仕口や継ぎ手の所で期待してた結合ができなくなるのです。
色もちょっと焼けたようにもなり、材ももろくなる恐れもあります。

かといって、中低温乾燥をすれば、内部割れは防げますが、表面の割れはでやすくなります。
その表面にでる割れは強度に影響するわけでもない、見た目の印象だけのものです。

どっちをとるか。

乾燥の初期段階を高温で乾燥をさせ表面を固くし、その後中温乾燥をかけて表面の割れを防ぐってこともあるけど、
それも手間と費用がかかるかな。

製材の方々も日々いろんな工夫をしてるんです。

まとめ

私はやはり構造材は家を支えるものなので、見た目は二の次かな。
杉板の温かさ、柔らかさ、調湿、質感などの機能面を優先すれば表面の強度に問題のないひび割れはそれほど気にならないと思います。

両方取りたいときは芯をはずした、収縮の少ない芯去りなどの部位のいいところを使うかな。
節の多い1等並材で見た目と強度両方求めるのはちょっと無理があるかなと思います。

木って人と同じでどれとして同じものもないし、それぞれ長所も短所もあって、できることなら長所を活かした使い方をしたあげたいです。