木材

木やその他の植物からの繊維質材料

木材サンプル  パイン   スプルース   カラマツ   ジュニパー   アスペン   シデ   バーチ   アルダー   ブナ   オーク   エルム   チェリー   梨   メープル   リンデン   灰

木材は、樹木やその他の木本植物の幹や根に木質部として存在する構造組織／材料です。天然素材であるため、有機材料として特徴付けられます。木材は、引張強度に優れ、圧縮に抵抗するリグニンとヘミセルロースのマトリックスに埋め込まれたセルロース繊維の 天然複合体です。^{[1] [2]}

木材は、樹木の幹にある二次木部のみを指す場合もありますが^[3]、より広義には、樹木や低木の根など、他の場所にある同様の組織も含みます。生きている樹木では、木材は機械的な支持機能を果たし、木本植物が大きく成長したり、自立したりすることを可能にします。また、葉、他の成長組織、そして根の間で水分と栄養分を運搬します。木材は、同等の特性を持つ他の植物材料、そして木材、木材チップ、または繊維から作られた材料を指す場合もあります。

木材は数千年にわたり、燃料、建築資材、道具や武器、家具、紙の製造に利用されてきました。近年では、精製セルロースやその誘導体（セロハン、酢酸セルロースなど）の原料としても利用されています。

2020年現在、世界の森林蓄積量は約5,570億立方メートルに達しています。^[4]豊富でカーボンニュートラルな^[5]再生可能資源である木質材料は、再生可能エネルギー源として大きな関心を集めています。2023年には、約40億立方メートルの木材が伐採されました。^[6]主な用途は家具や建築です。

木材は、 20 世紀初頭から始まった木材科学の分野を通じて科学的に研究されています。

歴史

2011年にカナダのニューブランズウィック州で発見された、およそ3億9500万年から4億年前の、木を生やしていた最古の植物が発見されました。^{[7] [8]}

木材は炭素年代測定法や、一部の種では年輪年代学法によって年代測定され、木製品がいつ作られたかが判定できます。

人々は何千年もの間、燃料として、あるいは家、道具、武器、家具、包装材、芸術作品、紙などの建築材料として、様々な用途で木材を利用してきました。木材を用いた建築物は1万年前に遡ることが知られています。新石器時代のヨーロッパのロングハウスのような建物は、主に木材で作られていました。

近年では、建築において鋼鉄や青銅が使用されるようになり、木材の利用が増えている。^[9]

樹木の年輪幅と同位体存在比の年ごとの変動は、木が伐採された当時の気候を知る手がかりとなる。 ^[10]

初期の人類は、動物を捕獲するための道具や技術を徐々に発明していった。初期の槍は木で作られ、先端は焼いて硬くされていた。紀元前1万5000年頃には、狩猟者は威力と射程距離を向上させるために、木や骨でできた槍発射器を用いていた。これらの道具には、しばしば生き物の彫刻が施されていた。^[11]

物理的特性

樹木の二次成長の図。理想的な垂直断面と水平断面を示しています。成長期ごとに新たな木質層が追加され、幹、既存の枝、根が太くなり、年輪が形成されます。

年輪

厳密な意味での木材は、樹木から得られるものであり、既存の木材と内樹皮の間に新たな木質層が形成され、幹全体、生きた枝、そして根を包み込むことで直径が増大します。この過程は二次成長と呼ばれ、維管束形成層（側方分裂組織）における細胞分裂と、それに続く新生細胞の増殖によって生じます。これらの細胞はその後、主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンからなる厚い二次細胞壁を形成します。

ニュージーランドのように季節の違いが明確な場合、成長は明確な年間パターンまたは季節パターンで起こり、年輪が形成されます。これらは通常、丸太の端で最も明瞭に確認できますが、他の表面でも見ることができます。季節の違いが年間である場合（赤道地域の場合、シンガポールなど）、これらの成長リングは年輪と呼ばれます。季節の違いがほとんどない場合、成長リングは不明瞭になるか、存在しない可能性があります。特定の領域で樹皮が除去されている場合、植物が傷跡を超えて成長するため、年輪は変形する可能性があります。

年輪の中に差異がある場合、成長期の早い時期に形成される、樹木の中心に最も近い部分は、通常、より幅の広い要素で構成されています。この部分は、通常、年輪の外側部分よりも色が薄く、早材または春材として知られています。一方、季節の遅い時期に形成される外側部分は、晩材または夏材として知られています。^[12]木材の種類によって大きな違いがあります。樹木が生涯を通じて屋外で成長し、土壌と立地条件が変化しない場合、若い時期に最も急速に成長し、徐々に衰退します。年輪は長年にわたり非常に広いですが、その後は徐々に狭くなります。次の年輪は、先に形成された木材の外側に形成されるため、樹木が毎年木材生産量を大幅に増加させない限り、幹が太くなるにつれて年輪は必然的に細くなります。樹木が成熟するにつれて、樹冠は開き、年間の木材生産量は減少し、それによって年輪の幅はさらに狭くなります。森林に生育する樹木の場合、光と栄養分をめぐる樹木間の競争に大きく左右されるため、成長が速い時期と遅い時期が交互に訪れることがあります。南部のオークのように、数百年にわたって同じ幅を維持する樹木もあります。全体的に見ると、樹木の直径が大きくなるにつれて、年輪の幅は狭くなります。

結び目

木の幹の節

木が成長するにつれて、下部の枝は枯れることが多く、その根元が成長しすぎて幹の層に覆われ、節と呼ばれる欠陥が生じることがあります。枯れた枝は根元以外では幹に付着しておらず、板材に製材された後に抜け落ちることもあります。節は木材の技術的特性に影響を与え、通常は引張強度を低下させますが^[13]、視覚効果として利用されることもあります。縦方向に製材された板材では、節はほぼ円形の「無垢」（通常はより暗い色）の木片として現れ、その周囲に残りの木目が「流れ」（分かれて再び接合）ます。節の中では、木目の方向（木目方向）が通常の木目方向と最大90度異なります。

樹木において、節は側枝の基部、または休眠芽のいずれかです。側枝の基部にある節は円錐形（そのため断面はほぼ円形）で、内側の先端は、枝が芽として形成された際に植物の維管束形成層が位置していた茎の直径の点にあります。

木材および構造用木材の等級分けにおいて、節は形状、大きさ、健全性、そして節が固定されている強度によって分類されます。この強度は、枝が枯死していた期間と、それに付随する幹が成長を続けていた期間など、様々な要因によって影響を受けます。

縦断面の木節

節は、木材の割れや反り、加工のしやすさ、割れやすさに重大な影響を及ぼします。節は木材を弱め、強度が重要な考慮事項となる構造用途では価値を低下させる欠陥です。木材が木目に沿った荷重や圧縮を受けている場合よりも、木目に垂直な力や張力を受けている場合の方が、弱化の影響ははるかに深刻です。節が梁の強度に及ぼす影響の程度は、節の位置、大きさ、数、状態によって異なります。上側の節は圧縮され、下側の節は張力を受けます。よくあることですが、節に季節によるひび割れがある場合、この引張応力に対してほとんど抵抗しません。小さな節は梁の中立面に沿って位置し、縦方向の剪断を防ぐことで強度を高めます。板や厚板の節は、その最も広い面に対して直角に貫通している場合、被害が最も少なくなります。梁の端部近くに発生する節は梁を弱めません。梁の両端から梁の高さの 4 分の 1 の中央部分に発生する健全な節は、重大な欠陥ではありません。

— サミュエル・J・レコード『木材の機械的性質』^[14]

節は構造用木材の剛性に必ずしも影響を与えるわけではありません。剛性は節の大きさと位置によって異なります。剛性と弾性強度は、局所的な欠陥よりも健全な木材自体の強度に大きく左右されます。破断強度は欠陥の影響を非常に受けやすいです。健全な節は、木目と平行な圧縮を受ける場合、木材を弱めることはありません。

装飾用途によっては、見た目の面白さを演出するために節のある木材が望ましい場合があります。幅木、鼻隠し板、ドア枠、家具など、木材に塗装を施す用途では、木材に含まれる樹脂が製造後数ヶ月、あるいは数年も節の表面に染み出し、黄色や茶色の染みとして現れることがあります。下地処理の際に節用プライマー塗料または節用溶液（ノッティング）を適切に塗布すれば、この問題を大幅に軽減できますが、特に大量生産された乾燥木材を使用する場合は、完全に抑制することは困難です。

心材と辺材

イチイの枝の断面。27本の年輪、淡い辺材、濃い心材、そして髄（中央の黒い斑点）が見られる。暗い放射状の線は小さな節である。

心材（またはデュラメン^[15]）は、自然発生的な化学変化の結果、腐朽に対する耐性が高まった木材です。心材の形成は遺伝的にプログラムされたプロセスであり、自然に発生します。心材形​​成中に木材が枯死するかどうかについては、ある程度の不確実性があります。なぜなら、心材は腐朽菌と化学反応を起こすことはありますが、その反応は一度限りだからです。^[16]

心材という用語は、その位置から来ているだけで、樹木にとって重要な意味を持つものではありません。これは、樹木が心材が完全に腐朽した状態でも生育できるという事実によって証明されています。樹種によっては、非常に早い時期に心材を形成し始め、薄い辺材層しか持たないものもあれば、変化がゆっくりと起こるものもあります。薄い辺材は、クリ、ニセアカシア、クワ、オセージオレンジ、サッサフラスなどの樹種に特徴的であり、カエデ、トネリコ、ヒッコリー、エノキ、ブナ、マツなどの樹種では、厚い辺材が一般的です。^[17]心材を形成しない樹種もあります。

心材は、生きている辺材とは視覚的に区別できることが多く、断面で区別できます。断面では、境界は年輪に沿っていることが多いです。例えば、辺材の方がはるかに暗い色をしている場合があります。腐朽や昆虫の侵入など、他の過程によっても、心材を形成しない木本植物であっても、木材が変色する可能性があり、混乱を招く可能性があります。

辺材（またはアルバーナム^[18]）は、最も外側にある若い材で、成長中の木では生きた木であり^{[19] 、その主な機能は、}根から葉へ水を導き、季節に応じて葉に用意された水分を蓄え、戻すことです。水分を導けるようになる頃には、すべての道管と導管は細胞質を失っており、細胞は機能的に死んでいます。木のすべての材は、まず辺材として形成されます。木に葉が多く、成長が旺盛であればあるほど、より多くの辺材が必要になります。そのため、開けた場所で急速に成長する木は、同じ種類の木でも密林で育つ木よりも、大きさに対して辺材が厚くなります。ときには、屋外で育った樹木（心材を形成する樹種）は、例えば二次成長のヒッコリーや屋外で育ったマツなどでは、心材が形成され始める前に、直径 30 cm（12 インチ）以上のかなりの大きさに成長することもあります。

年輪が見えるオークの丸太の断面

年輪と辺材の量の間には明確な関係はありません。同じ樹種であれば、辺材の断面積は樹冠の大きさにほぼ比例します。年輪が狭い場合は、広い場合よりも多くの年輪が必要になります。樹木が大きくなるにつれて、辺材は必然的に薄くなるか、体積が大幅に増加します。樹幹の上部では、辺材が基部よりも相対的に厚くなります。これは、上部の樹齢と直径が小さいためです。

木が非常に若いときは、枝が地面の近くまで、あるいは完全に覆われていますが、成長するにつれて、枝の一部またはすべてが最終的に枯れて折れたり、落ちたりします。その後の木部の成長により、節として残る切り株が完全に隠れる場合があります。丸太の外側がどれだけ滑らかできれいであっても、中心部付近には多かれ少なかれ節があります。したがって、古い木、特に森林で育った木の辺材は、心材よりも節が少なくなります。木材のほとんどの用途において、節は木材を弱め、加工のしやすさやその他の特性を妨げる欠陥であるため、特定の辺材は、木の中での位置によって、同じ木の心材よりも強くなる可能性があります。

大きな木から切り出された木材は、特に木が大きく成熟している場合は、それぞれが明確に異なることがあります。木によっては、成長期の遅い時期に形成された木材は、成長期の早い時期に形成された木材よりも柔らかく、軽く、強度が弱く、質感が均一になることがあります。しかし、他の木ではその逆のことが当てはまります。これは心材と辺材に当てはまる場合もあれば、当てはまらない場合もあります。大きな丸太では、辺材は、成長した時期によって、同じ丸太から得られた同等の健全な心材に比べて、硬度、強度、靭性が劣る場合があります。小さな木では、その逆のことが当てはまる場合があります。

色

コーストレッドウッドの木材は独特の赤色をしています。

心材と辺材に明確な色の違いが見られる樹種では、心材の自然な色は通常、辺材よりも濃く、そのコントラストが顕著に現れる場合が非常に多くあります（上記のイチイの丸太の部分を参照）。これは心材に化学物質が沈着することによって生じるため、心材と辺材の間に顕著な生化学的差異が存在する可能性はあるものの、色の劇的な変化が心材と辺材の機械的特性に大きな違いをもたらすわけではありません。

樹脂分の多いロングリーフパインの標本を用いたいくつかの実験では、乾燥すると樹脂が強度を高めるため、強度が増加することが示されています。このように樹脂分を多く含んだ心材は「ファットライター」と呼ばれます。ファットライターで建てられた構造物は、腐敗やシロアリの侵入をほぼ防ぎ、非常に燃えやすい性質を持っています。古いロングリーフパインの切り株は、しばしば掘り起こされ、細かく割られて焚き付け材として販売されます。このように掘り起こされた切り株は、伐採されてから100年以上もそのまま残っていることもあります。スプルースも、粗樹脂を含浸させて乾燥させると、強度が大幅に向上します。

年輪の晩材は通常、早材よりも色が濃いため、この事実は材料の密度、ひいては硬度と強度を視覚的に判断する際に役立ちます。これは特に針葉樹に当てはまります。環孔材では、仕上げ面において早材の道管は密度の高い晩材よりも濃く見えることがよくありますが、心材の断面ではその逆の傾向が見られるのが一般的です。それ以外の場合、木材の色は強度を示すものではありません。

木材の異常な変色は、多くの場合、病状、つまり木材の不健全性を示すものです。ウエスタンヘムロックの黒い斑点は、虫害によるものです。ヒッコリーやその他の木材によく見られる赤褐色の縞模様は、主に鳥による食害によるものです。変色は単に食害の兆候に過ぎず、それ自体が木材の特性に影響を与えることはまずありません。特定の腐敗菌は木材に特徴的な色を与え、それが木材の弱化の兆候となります。通常の樹液の変色は菌の増殖によるものですが、必ずしも木材を弱化させる効果をもたらすわけではありません。

水分含有量

生きている木の中で水が発生する場所は 3 か所です。

• 細胞壁の中
• 細胞の原形質内容物
• 細胞腔や空間、特に木部の自由水として

木材の平衡水分含有量。

心材では、最初の形態と最後の形態にのみ水分が存在します。完全に空気乾燥（空気中の水分含有量と平衡状態）された木材は、細胞壁に8～16%の水分を保持しますが、他の形態では水分は全く、あるいはほとんど保持されません。炉で乾燥させた木材でもわずかな水分は保持されますが、化学的な目的以外では完全に乾燥しているとみなすことができます。

木材の水分含有量は、一般的に、木材を柔らかくしなやかにする効果があります。同様の効果は、生皮、紙、布に対する水の軟化作用にも見られます。一定の範囲内では、水分含有量が多いほど、軟化効果は大きくなります。木材の水分は、いくつかの異なる水分計で測定できます。

乾燥は木材の強度を著しく向上させます。特に小型の木材では顕著です。極端な例として、断面5cmの完全に乾燥したトウヒ材のブロックは、同じ大きさの未乾燥（グリーン）ブロックの4倍の永久荷重に耐えることができます。

乾燥による強度増加は極限圧縮強度と端方向圧縮における弾性限界強度に最も大きく表れ、次いで破壊係数と横曲げにおける弾性限界応力が増加するが、弾性係数への影響は最も小さい。^[14]

構造

黒クルミの拡大断面。道管、放射状（白い線）、年輪が見える。これは拡散孔と環状孔の中間で、道管のサイズは徐々に小さくなる。

木材は、不均質で吸湿性があり、細胞質で異方性（より正確には直交異方性）を持つ材料です。木材は細胞で構成され、細胞壁はセルロース（ 40～50%）とヘミセルロース（15～25%）のミクロフィブリルと、リグニン（15～30%）が含浸したもので構成されています。^[20]

針葉樹、つまり軟木では、木質細胞は主に仮道管という1種類の細胞で構成されており、その結果、ほとんどの広葉樹に比べて構造がはるかに均一です。針葉樹には、例えばオークやトネリコに顕著に見られるような気孔（「気孔」）は存在しません。

広葉樹の構造はより複雑です。^[21]導水性は主に道管によって担われます。道管は、オーク、クリ、トネリコなど、非常に大きくはっきりとしたものもあれば、トチバシ、ポプラ、ヤナギなど、虫眼鏡なしでは見えないほど小さいものもあります。このような木材について議論する際には、通常、環孔材と散孔材の2つの大きな種類に分けられます。^[22]

トネリコ、ニセアカシア、キササゲ、クリ、ニレ、ヒッコリー、クワ、オークなどの環状多孔質樹種^[22]では、大きな道管または気孔（道管の断面をこのように呼ぶ）が春に形成される年輪の一部に集中しており、多かれ少なかれ開いた多孔質組織の領域を形成しています。夏に形成される年輪の残りの部分は、より小さな道管と、はるかに多くの割合を占める木質繊維で構成されています。これらの繊維は木材に強度と靭性を与える要素であり、道管は木材の弱点となります。^[23]

拡散孔材では、孔の大きさが均一であるため、透水性は年輪全体に分散しており、帯状や列状に集まることはありません。この種の木材の例としては、ハンノキ^[22] 、バスウッド^[24] 、カバノキ^[22]、トチノキ、カエデ、ヤナギ、そしてポプラ属（アスペン、ハコヤナギ、ポプラなど）が挙げられます。^[22]クルミやサクラなど、一部の樹種は2つのクラスの境界に位置し、中間的なグループを形成しています。^[24]

早材と晩材

針葉樹では

針葉樹の早材と晩材。ロッキー山脈のダグラスモミの年輪が密集した放射状図

温帯針葉樹では、晩材と早材の間に顕著な違いが見られることがよくあります。晩材はシーズンの初めに形成されたものよりも密度が高くなります。顕微鏡で観察すると、密度の高い晩材の細胞は非常に厚く、細胞空洞が非常に小さいのに対し、シーズンの初めに形成された細胞は細胞壁が薄く、細胞空洞が大きくなっています。強度は細胞壁にあり、空洞ではありません。したがって、晩材の割合が多いほど、密度と強度は高くなります。強度や剛性が重要な考慮事項となる松材を選ぶ際には、早材と晩材の量の比較が最も重要な点です。年輪の幅は、年輪における晩材の割合と性質ほど重要ではありません。

重い松材と軽い松材を比べると、重い方の方が晩材の割合が高く、そのため年輪がより明瞭に区切られていることが一目でわかります。白い松材では年輪の各部分の間にコントラストがほとんどないため、木材の質感は非常に均一で加工しやすいです。一方、硬い松材では晩材は非常に密度が高く、色が濃く、柔らかく麦わら色の早材と非常に明確なコントラストを成しています。

晩材の割合だけでなく、その品質も重要です。晩材の割合が非常に高い標本は、晩材の割合が低い標本に比べて、明らかに多孔質で、重量もかなり軽い場合があります。目視で比較密度、ひいてはある程度の強度を判断することができます。

早材と晩材の形成を決定する正確なメカニズムについては、まだ納得のいく説明が得られていません。いくつかの要因が関与していると考えられます。少なくとも針葉樹においては、成長速度だけでは年輪の2つの部分の割合は決定されません。なぜなら、成長の遅い木材は非常に硬く重い場合もあれば、その逆の場合もあるからです。樹木が生育する場所の質は、形成される木材の特性に間違いなく影響を与えますが、それを規定する規則を定式化することは不可能です。一般的に、強度や加工の容易さが重要な場合は、中程度から遅い成長の木材を選ぶべきです。

環孔林では

トネリコ（Fraxinus excelsior）の環状孔材（トネリコ）の早材と晩材。接線方向から見た、幅広の年輪。

環状孔隙のある木材では、シーズンの初めに形成された大きな孔隙が前年のより密度の高い組織に接するため、各シーズンの成長は常に明確に定義されます。

環孔広葉樹の場合、木材の成長速度とその特性の間には、かなり明確な関係があるようです。これは、成長が速いほど、または年輪の幅が広いほど、木材は重く、硬く、強く、そして堅くなるという一般的な表現に要約できます。ただし、これはオーク、トネリコ、ヒッコリーなどの環孔広葉樹や、同グループの他の樹種にのみ当てはまるものであり、もちろんいくつかの例外や限界があることに留意する必要があります。

成長の良好な環状多孔質材では、通常、晩材に厚肉で強度を高める繊維が最も豊富に含まれています。年輪幅が狭まるにつれて、この晩材は縮小し、成長が非常に遅いため、薄肉の道管と木材柔組織からなる、比較的軽量で多孔質の木材となります。良質のオークでは、早材のこれらの大きな道管は丸太の体積の6～10%を占めますが、劣質のオークでは25%以上を占めることもあります。良質のオークの晩材は色が濃く、硬く、主に厚肉の繊維で構成されており、木材の半分以上を占めています。劣質のオークでは、この晩材は量と質の両方が大幅に減少しています。このようなばらつきは、主に成長速度によるものです。

広年輪材はしばしば「二次林」と呼ばれます。これは、老木が伐採された後の疎林における若木の成長が、密林における若木よりも速いためです。強度が重要な製品の製造においては、このような「二次林」の広葉樹材が好まれます。特に、ハンドルやスポークにヒッコリー材が選ばれるケースがこれに当てはまります。ここでは強度だけでなく、靭性と弾力性も重要です。^[14]

米国森林局によるヒッコリーに関する一連のテストの結果は、次のことを示しています。

耐衝撃性または耐加工性は、1インチあたり5～14輪（輪厚1.8～5mm）の広輪材で最も高く、1インチあたり14～38輪（輪厚0.7～1.8mm）ではほぼ一定で、1インチあたり38～47輪（輪厚0.5～0.7mm）では急激に低下します。最大荷重時の強度は、成長の最も早い木材ではそれほど高くなく、1インチあたり14～20輪（輪厚1.3～1.8mm）で最大となり、輪が密になるにつれて強度は低下します。当然ながら、一級の機械的価値を持つ木材は1インチあたり5～20輪（輪厚1.3～5mm）であり、成長が遅いほど品質が劣ると考えられます。したがって、ヒッコリーの検査員または購入者は、1インチあたり20輪を超える木材を選別する必要があります。 （年輪の厚さが1.3mm未満）。ただし、乾燥した環境で正常に成長する場合には例外があり、その場合は成長が遅い物質が強くて丈夫になることがあります。^[25]

成長速度が栗材の品質に与える影響は、同じ権威者によって次のように要約されています。

年輪が広い場合、春材から夏材への移行は緩やかであるのに対し、年輪が狭い場合、春材から夏材への移行は急激である。春材の幅は年輪の幅とほとんど変わらないため、年輪の狭まりや広がりは常に夏材の犠牲となる。夏材は道管が狭いため、道管が広い春材よりも木質が豊富である。したがって、成長が早く年輪が広い樹木は、成長が遅く年輪が狭い樹木よりも木質が多い。木質が多いほど重量が増し、重量が重いほど木質が強くなるため、年輪が広いクリは年輪が狭いクリよりも木質が強いはずである。これは、（常に年輪が広い）新芽は、直径がゆっくりと成長する実生のクリよりも良質で強い木質を生み出すという定説と一致する。^[25]

拡散多孔質木材

拡散孔材では、年輪間の境界は必ずしも明確ではなく、肉眼ではほとんど（あるいは完全に）見えない場合もあります。逆に、明確な境界がある場合でも、年輪内の構造に目立った違いが見られないことがあります。

散孔材では、前述のように、気孔や気孔の大きさが均一であるため、導水能力は早材に集中するのではなく、年輪全体に分散しています。したがって、成長速度の影響は輪孔材の場合とは異なり、針葉樹の条件に近くなります。一般的に、中程度の成長速度で成長する木材は、非常に速くまたは非常にゆっくりと成長する木材よりも強度の高い材料となると言えます。木材の多くの用途において、全体的な強度は主要な考慮事項ではありません。加工のしやすさを重視する場合は、木目の均一性と木目の真直度を考慮して木材を選択する必要があります。これは、ある季節に生育した晩材と次の季節に生育した早材の明暗差がほとんどない場合によく見られます。

単子葉植物

ジャワ島に生える単子葉植物のココヤシの幹。この角度から見ると、双子葉植物や針葉樹の幹とあまり変わらないように見える。

一般的な「双子葉植物」や針葉樹の木材と大まかな取り扱い特性が類似した構造材は、多くの単子葉植物によって生産され、これらも俗に木材と呼ばれています。これらのうち、植物学的にはイネ科に属する竹は経済的に重要な役割を担っており、大きな稈は建築資材、建築用材、人工フローリング、パネル、ベニヤ板の製造に広く使用されています。木材と呼ばれることが多い材料を生産するもう一つの主要な植物群はヤシです。パンダナス、 ドラセナ、コルディリネなどの植物は、それほど重要ではありません。これらの材料はすべて、加工された原材料の構造と組成が通常の木材とは全く異なります。

比重

木材の品質を示す指標として最も顕著な特性は比重である（Timell 1986）^[26]。これは、パルプ収率と木材の強度の両方が比重によって決まるためである。比重とは、ある物質の質量と同体積の水の質量の比である。密度とは、ある物質の質量とその体積の比であり、単位物質あたりの質量、例えばグラム/ミリリットル（g/cm ³または g/ml）で表される。メートル法を用いる限り、これらの用語は実質的に同義である。乾燥すると木材は収縮し、密度が増加する。最小値は生材（水で飽和した）に関連付けられており、基本比重と呼ばれる（Timell 1986）。^[26]

米国林産研究所は、木材の比重（G）と密度（ρ）を定義するさまざまな方法を挙げている。^[27]

シンボル	質量基準	数量ベース
G 0	オーブンリー	オーブンリー
G b（基本）	オーブンリー	緑
G 12	オーブンリー	12% MC
G x	オーブンリー	x% MC
ρ 0	オーブンリー	オーブンリー
ρ 12	12% MC	12% MC
ρ x	x% MC	x% MC

FPLは、 ASTM D2555 ^[28]規格に基づき、比重としてG _bおよびG ₁₂を採用しています。これらは科学的に有用ですが、物理的に発生しうる状態を表すものではありません。FPL木材ハンドブックには、これらの測定値を他の測定値に概算変換するための公式も記載されています。

密度

木材の密度は、複数の成長要因と生理学的要因が複合的に作用して「比較的簡単に測定できる木材特性」として決定されます（Elliott 1970）。^[29]

樹齢、直径、高さ、幹の放射状成長、地理的条件、立地条件、生育条件、造林処置、種子源などは、いずれもある程度、材密度に影響を与えます。材密度にはばらつきがあることは当然のことです。1本の樹木内での材密度のばらつきは、樹木間のばらつきと同程度、あるいはそれ以上に大きい場合も少なくありません（Timell 1986）。^[26]樹幹内の比重のばらつきは、水平方向と垂直方向のどちらにも発生する可能性があります。

上記で定義された比重は非現実的な条件に基づいているため、木工職人は「平均乾燥重量」を使用する傾向があります。これは、12% の水分含有量での質量と、同じ体積 (ρ ₁₂ ) に基づく密度です。この条件は、木材が約 65% の相対湿度の空気と平衡水分含有量にあり、温度が 30 °C (86 °F) であるときに発生します。この密度は、kg/m ³または lbs/ft ³の単位で表されます。12% MC での比重 G ₁₂ (木材ハンドブックより) がわかっている場合は、1120 を掛けて 12% MC での平均乾燥重量 ρ ₁₂ (kg/m ³単位) を取得します。たとえば、 G ₁₂が 0.40 の場合、平均乾燥重量は ρ ₁₂ = 0.40 * 1120 = 448 kg/m ³となります。乾燥重量の値は、FPLの他の2つの出版物である「北米の広葉樹」^[30]と「北米の軟材」^{[31]にも記載されています。}

テーブル

以下の表は、竹を含む木材および製材植物の機械的特性を示しています。その他の特性については、トーンウッドの機械的特性もご覧ください。

木材の特性: ^{[32] [33]}

通称	学名	水分含有量	密度（kg/m 3）	圧縮強度（メガパスカル）	曲げ強度（メガパスカル）
レッドアルダー	アルヌス・ルブラ	緑	370	20.4	45
レッドアルダー	アルヌス・ルブラ	12.00%	410	40.1	68
ブラックアッシュ	トネリコ	緑	450	15.9	41
ブラックアッシュ	トネリコ	12.00%	490	41.2	87
ブルーアッシュ	トネリコ	緑	530	24.8	66
ブルーアッシュ	トネリコ	12.00%	580	48.1	95
グリーンアッシュ	ペンシルバニアトネリコ	緑	530	29	66
グリーンアッシュ	ペンシルバニアトネリコ	12.00%	560	48.8	97
オレゴンアッシュ	トネリコ	緑	500	24.2	52
オレゴンアッシュ	トネリコ	12.00%	550	41.6	88
ホワイトアッシュ	アメリカトネリコ	緑	550	27.5	66
ホワイトアッシュ	アメリカトネリコ	12.00%	600	51.1	103
ビッグトゥースアスペン	ポプラ・グランデデンタタ	緑	360	17.2	37
ビッグトゥースアスペン	ポプラ・グランデデンタタ	12.00%	390	36.5	63
クエイキングアスペン	ポプラ・トレムロイデス	緑	350	14.8	35
クエイキングアスペン	ポプラ・トレムロイデス	12.00%	380	29.3	58
アメリカンバスウッド	アメリカフユボダイジュ	緑	320	15.3	34
アメリカンバスウッド	アメリカフユボダイジュ	12.00%	370	32.6	60
アメリカンブナ	ブナ	緑	560	24.5	59
アメリカンブナ	ブナ	12.00%	640	50.3	103
白樺	シラカンバ	緑	480	16.3	44
白樺	シラカンバ	12.00%	550	39.2	85
スイートバーチ	シラカンバ	緑	600	25.8	65
スイートバーチ	シラカンバ	12.00%	650	58.9	117
イエローバーチ	ベチュラ・アレガニエンシス	緑	550	23.3	57
イエローバーチ	ベチュラ・アレガニエンシス	12.00%	620	56.3	114
バターナッツ	Juglans cinerea	緑	360	16.7	37
バターナッツ	Juglans cinerea	12.00%	380	36.2	56
ブラックチェリー	プルヌス・セロティナ	緑	470	24.4	55
ブラックチェリー	プルヌス・セロティナ	12.00%	500	49	85
アメリカンチェストナット	ヨーロッパグリ	緑	400	17	39
アメリカンチェストナット	ヨーロッパグリ	12.00%	430	36.7	59
バルサムポプラコットンウッド	ポプラ・バルサミフェラ	緑	310	11.7	27
バルサムポプラコットンウッド	ポプラ・バルサミフェラ	12.00%	340	27.7	47
ブラックコットンウッド	ポプラ・トリコカルパ	緑	310	15.2	34
ブラックコットンウッド	ポプラ・トリコカルパ	12.00%	350	31	59
イースタンコットンウッド	ポプラ・デルトイデス	緑	370	15.7	37
イースタンコットンウッド	ポプラ・デルトイデス	12.00%	400	33.9	59
アメリカニレ	ウルムス・アメリカーナ	緑	460	20.1	50
アメリカニレ	ウルムス・アメリカーナ	12.00%	500	38.1	81
ロックエルム	ウルムス・トマシイ	緑	570	26.1	66
ロックエルム	ウルムス・トマシイ	12.00%	630	48.6	102
ニレ科	ニレ	緑	480	22.9	55
ニレ科	ニレ	12.00%	530	43.9	90
ハックベリー	セイヨウオクシデンタリス	緑	490	18.3	45
ハックベリー	セイヨウオクシデンタリス	12.00%	530	37.5	76
ビターナットヒッコリー	カリア・コルディフォルミス	緑	600	31.5	71
ビターナットヒッコリー	カリア・コルディフォルミス	12.00%	660	62.3	118
ナツメグヒッコリー	ミリスチシフォルミス	緑	560	27.4	63
ナツメグヒッコリー	ミリスチシフォルミス	12.00%	600	47.6	114
ピーカンヒッコリー	カリア・イリノイネンシス	緑	600	27.5	68
ピーカンヒッコリー	カリア・イリノイネンシス	12.00%	660	54.1	94
ウォーターヒッコリー	カルヤ・アクアティカ	緑	610	32.1	74
ウォーターヒッコリー	カルヤ・アクアティカ	12.00%	620	59.3	123
モッカーナットヒッコリー	トメントサ	緑	640	30.9	77
モッカーナットヒッコリー	トメントサ	12.00%	720	61.6	132
ピグナットヒッコリー	カリア・グラブラ	緑	660	33.2	81
ピグナットヒッコリー	カリア・グラブラ	12.00%	750	63.4	139
シャグバークヒッコリー	カリア・オバタ	緑	640	31.6	76
シャグバークヒッコリー	カリア・オバタ	12.00%	720	63.5	139
シェルバークヒッコリー	カリア・ラシニオサ	緑	620	27	72
シェルバークヒッコリー	カリア・ラシニオサ	12.00%	690	55.2	125
ハニーロカスツ	トリアカンソス	緑	600	30.5	70
ハニーロカスツ	トリアカンソス	12.00%	600	51.7	101
ブラック・ロバスト	ニセアカシア	緑	660	46.9	95
ブラック・ロバスト	ニセアカシア	12.00%	690	70.2	134
キュウリの木モクレン	マグノリア・アクミナタ	緑	440	21.6	51
キュウリの木モクレン	マグノリア・アクミナタ	12.00%	480	43.5	85
サザンマグノリア	マグノリア・グランディフローラ	緑	460	18.6	47
サザンマグノリア	マグノリア・グランディフローラ	12.00%	500	37.6	77
ビッグリーフメープル	イロハモミジ	緑	440	22.3	51
ビッグリーフメープル	イロハモミジ	12.00%	480	41	74
ブラックメープル	Acer nigrum	緑	520	22.5	54
ブラックメープル	Acer nigrum	12.00%	570	46.1	92
赤いカエデ	Acer rubrum	緑	490	22.6	53
赤いカエデ	Acer rubrum	12.00%	540	45.1	92
シルバーメープル	サトウカエデ	緑	440	17.2	40
シルバーメープル	サトウカエデ	12.00%	470	36	61
サトウカエデ	サトウカエデ	緑	560	27.7	65
サトウカエデ	サトウカエデ	12.00%	630	54	109
ブラックレッドオーク	クエルカス・ベルティナ	緑	560	23.9	57
ブラックレッドオーク	クエルカス・ベルティナ	12.00%	610	45	96
チェリーバークレッドオーク	コナラ塔	緑	610	31.9	74
チェリーバークレッドオーク	コナラ塔	12.00%	680	60.3	125
ローレルレッドオーク	ナラ（Quercus hemisphaerica）	緑	560	21.9	54
ローレルレッドオーク	ナラ（Quercus hemisphaerica）	12.00%	630	48.1	87
ノーザンレッドオーク	ルブラ	緑	560	23.7	57
ノーザンレッドオーク	ルブラ	12.00%	630	46.6	99
ピンレッドオーク	ナラ	緑	580	25.4	57
ピンレッドオーク	ナラ	12.00%	630	47	97
スカーレットレッドオーク	コクシネア	緑	600	28.2	72
スカーレットレッドオーク	コクシネア	12.00%	670	57.4	120
サザンレッドオーク	カナメモチ	緑	520	20.9	48
サザンレッドオーク	カナメモチ	12.00%	590	42	75
ウォーターレッドオーク	ニグラ	緑	560	25.8	61
ウォーターレッドオーク	ニグラ	12.00%	630	46.7	106
ウィローレッドオーク	オーク	緑	560	20.7	51
ウィローレッドオーク	オーク	12.00%	690	48.5	100
バーホワイトオーク	オーク	緑	580	22.7	50
バーホワイトオーク	オーク	12.00%	640	41.8	71
栗色 ホワイトオーク	モンタナナラ	緑	570	24.3	55
栗色 ホワイトオーク	モンタナナラ	12.00%	660	47.1	92
ライブホワイトオーク	ウラジロガシ	緑	800	37.4	82
ライブホワイトオーク	ウラジロガシ	12.00%	880	61.4	127
オーバーカップホワイトオーク	コナラ	緑	570	23.2	55
オーバーカップホワイトオーク	コナラ	12.00%	630	42.7	87
ポストホワイトオーク	ウバメガシ	緑	600	24	56
ポストホワイトオーク	ウバメガシ	12.00%	670	45.3	91
沼地の栗毛ホワイトオーク	ミシャクシイ	緑	600	24.4	59
沼地の栗毛ホワイトオーク	ミシャクシイ	12.00%	670	50.1	96
スワンプホワイトオーク	クエルカス・ビカラー	緑	640	30.1	68
スワンプホワイトオーク	クエルカス・ビカラー	12.00%	720	59.3	122
ホワイトオーク	アルバオーク	緑	600	24.5	57
ホワイトオーク	アルバオーク	12.00%	680	51.3	105
サッサフラス	サッサフラス・アルビダム	緑	420	18.8	41
サッサフラス	サッサフラス・アルビダム	12.00%	460	32.8	62
スイートガム	フウ	緑	460	21	49
スイートガム	フウ	12.00%	520	43.6	86
アメリカンシカモア	スズカケノキ	緑	460	20.1	45
アメリカンシカモア	スズカケノキ	12.00%	490	37.1	69
タノアック	ノソリトカルプス・デンシフロルス	緑	580	32.1	72
タノアック	ノソリトカルプス・デンシフロルス	12.00%	580	32.1	72
ブラックテュペロ	ニッサ・シルバティカ	緑	460	21	48
ブラックテュペロ	ニッサ・シルバティカ	12.00%	500	38.1	66
ウォーター・テュペロ	ニッサ・アクアティカ	緑	460	23.2	50
ウォーター・テュペロ	ニッサ・アクアティカ	12.00%	500	40.8	66
ブラックウォールナット	クルミ	緑	510	29.6	66
ブラックウォールナット	クルミ	12.00%	550	52.3	101
ブラックウィロー	ヤナギ	緑	360	14.1	33
ブラックウィロー	ヤナギ	12.00%	390	28.3	54
イエローポプラ	ユリノキ	緑	400	18.3	41
イエローポプラ	ユリノキ	12.00%	420	38.2	70
バルドサイプレス	タキソジウム・ディスティクム	緑	420	24.7	46
バルドサイプレス	タキソジウム・ディスティクム	12.00%	460	43.9	73
アトランティックホワイトシダー	ヒノキ	緑	310	16.5	32
アトランティックホワイトシダー	ヒノキ	12.00%	320	32.4	47
イースタンレッドシダー	ジュニペルス・バージニアナ	緑	440	24.6	48
イースタンレッドシダー	ジュニペルス・バージニアナ	12.00%	470	41.5	61
インセンスシダー	Calocedrus decurrens	緑	350	21.7	43
インセンスシダー	Calocedrus decurrens	12.00%	370	35.9	55
ノーザンホワイトシダー	ニオイヒバ	緑	290	13.7	29
ノーザンホワイトシダー	ニオイヒバ	12.00%	310	27.3	45
ポートオーフォードシダー	ヒノキ（ローソニアナ）	緑	390	21.6	45
ポートオーフォードシダー	ヒノキ（ローソニアナ）	12.00%	430	43.1	88
ウエスタンレッドシダー	ニオイヒバ	緑	310	19.1	35.9
ウエスタンレッドシダー	ニオイヒバ	12.00%	320	31.4	51.7
イエローシダー	ヒノキ科	緑	420	21	44
イエローシダー	ヒノキ科	12.00%	440	43.5	77
海岸ダグラスファー	Pseudotsuga menziesii var.メンジーシー	緑	450	26.1	53
海岸ダグラスファー	Pseudotsuga menziesii var.メンジーシー	12.00%	480	49.9	85
内陸部のウェストダグラスファー	ツガ・メンジシー	緑	460	26.7	53
内陸部のウェストダグラスファー	ツガ・メンジシー	12.00%	500	51.2	87
内陸北部のダグラスファー	Pseudotsuga menziesii var. glauca	緑	450	23.9	51
内陸北部のダグラスファー	Pseudotsuga menziesii var. glauca	12.00%	480	47.6	90
内陸南部のダグラスファー	ツガ・リンドレイアナ	緑	430	21.4	47
内陸南部のダグラスファー	ツガ・リンドレイアナ	12.00%	460	43	82
バルサムモミ	バルサミトドマツ	緑	330	18.1	38
バルサムモミ	バルサミトドマツ	12.00%	350	36.4	63
カリフォルニアレッドファー	モミ	緑	360	19	40
カリフォルニアレッドファー	モミ	12.00%	380	37.6	72.4
グランドファー	モミ属グランディス	緑	350	20.3	40
グランドファー	モミ属グランディス	12.00%	370	36.5	61.4
ノーブルファー	モミ	緑	370	20.8	43
ノーブルファー	モミ	12.00%	390	42.1	74
パシフィックシルバーファー	アビエス・アマビリス	緑	400	21.6	44
パシフィックシルバーファー	アビエス・アマビリス	12.00%	430	44.2	75
亜高山帯のモミ	モミ	緑	310	15.9	34
亜高山帯のモミ	モミ	12.00%	320	33.5	59
ホワイトファー	モミ	緑	370	20	41
ホワイトファー	モミ	12.00%	390	40	68
イースタンヘムロック	ツガ・カナデンシス	緑	380	21.2	44
イースタンヘムロック	ツガ・カナデンシス	12.00%	400	37.3	61
マウンテンヘムロック	ツガ・メルテンシアナ	緑	420	19.9	43
マウンテンヘムロック	ツガ・メルテンシアナ	12.00%	450	44.4	79
ウエスタンヘムロック	ツガ	緑	420	23.2	46
ウエスタンヘムロック	ツガ	12.00%	450	49	78
ウエスタンカラマツ	カラマツ	緑	480	25.9	53
ウエスタンカラマツ	カラマツ	12.00%	520	52.5	90
イースタンホワイトパイン	ストロブスマツ	緑	340	16.8	34
イースタンホワイトパイン	ストロブスマツ	12.00%	350	33.1	59
ジャックパイン	バンクシアナマツ	緑	400	20.3	41
ジャックパイン	バンクシアナマツ	12.00%	430	39	68
テーダマツ	タエダマツ	緑	470	24.2	50
テーダマツ	タエダマツ	12.00%	510	49.2	88
ロッジポールパイン	Pinus contorta	緑	380	18	38
ロッジポールパイン	Pinus contorta	12.00%	410	37	65
ロングリーフパイン	アカマツ	緑	540	29.8	59
ロングリーフパイン	アカマツ	12.00%	590	58.4	100
ピッチパイン	マツ	緑	470	20.3	47
ピッチパイン	マツ	12.00%	520	41	74
ポンドパイン	Pinus serotina	緑	510	25.2	51
ポンドパイン	Pinus serotina	12.00%	560	52	80
ポンデローサパイン	ポンデローサマツ	緑	380	16.9	35
ポンデローサパイン	ポンデローサマツ	12.00%	400	36.7	65
レッドパイン	Pinus resinosa	緑	410	18.8	40
レッドパイン	Pinus resinosa	12.00%	460	41.9	76
サンドパイン	クロウサマツ	緑	460	23.7	52
サンドパイン	クロウサマツ	12.00%	480	47.7	80
ショートリーフパイン	マツ	緑	470	24.3	51
ショートリーフパイン	マツ	12.00%	510	50.1	90
スラッシュパイン	エリオッティ松	緑	540	26.3	60
スラッシュパイン	エリオッティ松	12.00%	590	56.1	112
スプルースパイン	アカマツ	緑	410	19.6	41
スプルースパイン	アカマツ	12.00%	440	39	72
シュガーパイン	ランベルティアナマツ	緑	340	17	34
シュガーパイン	ランベルティアナマツ	12.00%	360	30.8	57
バージニアパイン	Pinus virginiana	緑	450	23.6	50
バージニアパイン	Pinus virginiana	12.00%	480	46.3	90
ウエスタンホワイトパイン	モンティコラ松	緑	360	16.8	32
ウエスタンホワイトパイン	モンティコラ松	12.00%	380	34.7	67
レッドウッドの古木	セコイア・センペルビレンス	緑	380	29	52
レッドウッドの古木	セコイア・センペルビレンス	12.00%	400	42.4	69
レッドウッドの新成長	セコイア・センペルビレンス	緑	340	21.4	41
レッドウッドの新成長	セコイア・センペルビレンス	12.00%	350	36	54
ブラックスプルース	ヨーロッパトウヒ	緑	380	19.6	42
ブラックスプルース	ヨーロッパトウヒ	12.00%	460	41.1	74
エンゲルマンスプルース	トウヒ	緑	330	15	32
エンゲルマンスプルース	トウヒ	12.00%	350	30.9	64
レッドスプルース	ヨーロッパトウヒ	緑	370	18.8	41
レッドスプルース	ヨーロッパトウヒ	12.00%	400	38.2	74
シトカスプルース	トウヒ	緑	330	16.2	34
シトカスプルース	トウヒ	12.00%	360	35.7	65
ホワイトスプルース	アカエゾマツ	緑	370	17.7	39
ホワイトスプルース	アカエゾマツ	12.00%	400	37.7	68
タマラックスプルース	カラマツ	緑	490	24	50
タマラックスプルース	カラマツ	12.00%	530	49.4	80

竹の特性: ^{[34] [33]}

通称	学名	水分含有量	密度（kg/m 3）	圧縮強度（メガパスカル）	曲げ強度（メガパスカル）
バルク禁止	バンブサ・バルコア	緑		45	73.7
バルク禁止	バンブサ・バルコア	自然乾燥		54.15	81.1
バルク禁止	バンブサ・バルコア	8.5	820	69	151
インドのとげのある竹	バンブーサ・バンボス	9.5	710	61	143
インドのとげのある竹	バンブーサ・バンボス			43.05	37.15
うなずく竹	バンブサ・ヌタンス	8	890	75	52.9
うなずく竹	バンブサ・ヌタンス	87		46	52.4
うなずく竹	バンブサ・ヌタンス	12		85	67.5
うなずく竹	バンブサ・ヌタンス	88.3		44.7	88
うなずく竹	バンブサ・ヌタンス	14		47.9	216
群生竹	バンブサ・ペルバリアビリス			45.8
群生竹	バンブサ・ペルバリアビリス	5		79	80
群生竹	バンブサ・ペルバリアビリス	20		35	37
ビルマの竹	バンブサ・ポリモルファ	95.1		32.1	28.3
	バンブサ・スピノサ	自然乾燥		57	51.77
インド材竹	バンブーサ・トゥルダ	73.6		40.7	51.1
インド材竹	バンブーサ・トゥルダ	11.9		68	66.7
インド材竹	バンブーサ・トゥルダ	8.6	910	79	194
ドラゴン竹	デンドロカラムス・ギガンテウス	8	740	70	193
ハミルトンの竹	デンドロカラムス・ハミルトニイ	8.5	590	70	89
白竹	デンドロカラムス・メムブランセウス	102		40.5	26.3
竹ひご	ギガントクロア・アプス	54.3		24.1	102
竹ひご	ギガントクロア・アプス	15.1		37.95	87.5
ジャワ黒竹	ギガントクロア・アトロビオラセア	54		23.8	92.3
ジャワ黒竹	ギガントクロア・アトロビオラセア	15		35.7	94.1
ジャイアント・アッター	ギガントクロア・アッター	72.3		26.4	98
ジャイアント・アッター	ギガントクロア・アッター	14.4		31.95	122.7
	ギガントクロア・マクロスタキア	8	960	71	154
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			42	53.5
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			63.6	144.8
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			86.3	46
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			77.5	82
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア	15		56	87
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			63.3
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			28
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			56.2
アメリカ狭葉竹	グアドゥア・アングスティフォリア			38
ベリーバンブー	メロカンナ・バクシフェラ	12.8		69.9	57.6
日本の木材竹	タケノコギリソウ			51
日本の木材竹	タケノコギリソウ	8	730	63
日本の木材竹	タケノコギリソウ	64		44
日本の木材竹	タケノコギリソウ	61		40
日本の木材竹	タケノコギリソウ	9		71
日本の木材竹	タケノコギリソウ	9		74
日本の木材竹	タケノコギリソウ	12		54
亀甲竹	マダラノキ			44.6
亀甲竹	マダラノキ	75		67
亀甲竹	マダラノキ	15		71
亀甲竹	マダラノキ	6		108
亀甲竹	マダラノキ	0.2		147
亀甲竹	マダラノキ	5		117	51
亀甲竹	マダラノキ	30		44	55
亀甲竹	マダラノキ	12.5	603	60.3
亀甲竹	マダラノキ	10.3	530		83
初期の竹	早発芽タケ	28.5	827	79.3
オリヴェリ	ティルソスタキス・オリベリ	53		46.9	61.9
オリヴェリ	ティルソスタキス・オリベリ	7.8		58	90

ハードとソフト

左は木に深く刻まれた文字。右は薄く刻まれた文字。

木材は一般的に針葉樹と広葉樹に分類されます。針葉樹（例：マツ）の木材は針葉樹、双子葉植物（通常は広葉樹、例：オーク）の木材は広葉樹と呼ばれます。これらの名称は少し誤解を招きやすいかもしれません。広葉樹は必ずしも硬いわけではなく、針葉樹は必ずしも柔らかいわけでもありません。よく知られているバルサ材（広葉樹）は、実際には市販の針葉樹よりも柔らかいのです。逆に、一部の針葉樹（例：イチイ）は多くの広葉樹よりも硬いのです。

木材の特性と、少なくとも特定の樹種においては、その樹木の特性との間には強い相関関係があります。例えば、テーダマツでは、風への当たり具合や幹の位置が、木材の硬度だけでなく、圧縮材含有率にも大きな影響を与えます。^[35]木材の密度は樹種によって異なります。木材の密度は強度（機械的特性）と相関関係にあります。例えば、マホガニーは中密度の広葉樹で、高級家具の製作に最適ですが、バルサは軽量で、模型製作に適しています。最も密度の高い木材の一つは、ブラックアイアンウッドです。

化学

木材乾燥物質の約 25% を占め、木材の多くの特性に関係するリグニンの化学構造。

木材の化学組成は樹種によって異なりますが、重量でおよそ炭素50%、酸素42%、水素6%、窒素1%、その他の元素（主にカルシウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、鉄、マンガン）1%です。^[36]木材には硫黄、塩素、ケイ素、リンなどの元素も少量含まれています。

水以外に、木材には3つの主な成分があります。セルロースはグルコースから得られる結晶性ポリマーで、約41～43％を占めます。次に多いのはヘミセルロースで、落葉樹では約20％ですが、針葉樹では約30％です。これは主に、セルロースとは対照的に不規則に結合した5炭素糖です。リグニンは3番目の成分で、針葉樹では約27％、落葉樹では23％です。リグニンは芳香族環に基づいているという事実を反映して疎水性を付与します。これら3つの成分は絡み合っており、リグニンとヘミセルロースの間には直接的な共有結合が存在します。製紙業界の主な焦点は、紙の原料であるセルロースからリグニンを分離することです。

化学的に見ると、広葉樹と針葉樹の違いは、構成成分であるリグニンの組成に反映されています。広葉樹リグニンは主にシナピルアルコールとコニフェリルアルコールから生成されます。針葉樹リグニンは主にコニフェリルアルコールから生成されます。^[37]

抽出物

構造ポリマー、すなわちセルロース、ヘミセルロース、リグニン（リグノセルロース）の他に、木材には、抽出物と呼ばれる低分子量 有機化合物で構成される、さまざまな非構造成分が含まれています。これらの化合物は細胞外スペースに存在し、アセトンなどのさまざまな中性溶媒を使用して木材から抽出できます。^{[38]機械的損傷や}昆虫や菌類の攻撃を受けた後に木が生成する、いわゆる滲出液にも、同様の成分が含まれています。^[39]構造成分とは異なり、抽出物の組成は広範囲に変化し、多くの要因に依存します。^[40]抽出物の量と組成は、樹種、同じ木のさまざまな部分によって異なり、遺伝的要因、気候や地理などの生育条件に依存します。^[38]たとえば、成長が遅い木や木の高い部分は、抽出物の含有量が高くなります。一般的に、針葉樹は広葉樹よりも抽出物が豊富です。それらの濃度は形成層から髄にかけて増加します。樹皮や枝にも抽出物が含まれています。抽出物は木材含有量のごく一部、通常は10%未満ですが、非常に多様であり、木材の化学的性質を特徴づけています。^[41]抽出物のほとんどは二次代謝物であり、その一部は他の化学物質の前駆体として機能します。木材抽出物はそれぞれ異なる活性を示し、傷に反応して生成されるものもあれば、昆虫や真菌に対する自然防御に関与するものもあります。^[42]

フィンランド、ラウマのフォルヘム・トール油精製所

これらの化合物は、木材の色、香り、耐久性、音響特性、吸湿性、接着性、乾燥性など、木材のさまざまな物理的および化学的特性に寄与しています。^{[41]これらの影響を考慮すると、木材抽出物は}パルプや紙の特性にも影響を与え、製紙業界で多くの問題を引き起こします。一部の抽出物は界面活性物質であり、吸水性、摩擦、強度など、紙の表面特性に避けられない影響を与えます。^[38] 親油性の抽出物は、クラフトパルプ化中に粘着性の堆積物を引き起こすことが多く、紙に斑点を残すことがあります。抽出物はまた、食品接触材料を作るときに重要な紙の臭いの原因となります。

木材抽出物のほとんどは親油性で、水溶性はごくわずかです。^[39]抽出物の親油性部分は総称して木材樹脂と呼ばれ、脂肪と脂肪酸、ステロールとステリルエステル、テルペン、テルペノイド、樹脂酸、ワックスなどが含まれています。^[43]樹脂を加熱、すなわち蒸留すると、揮発性のテルペンが蒸発し、固体成分であるロジンが残ります。水蒸気蒸留で抽出された揮発性化合物の濃縮液は精油と呼ばれます。多くの松から得られるオレオレジンを蒸留すると、ロジンとテレピン油が得られます。^[44]

ほとんどの抽出物は、脂肪族化合物、テルペン、フェノール化合物の3つのグループに分類できます。^[38]後者は水溶性が高く、通常は樹脂には含まれていません。

• 脂肪族化合物には、脂肪酸、脂肪アルコール、およびそれらのグリセロールとのエステル、脂肪アルコール（ワックス）、ステロール（ステリルエステル）が含まれます。アルカンなどの炭化水素も木材に含まれています。スベリンは、スベリン酸とグリセロールからなるポリエステルで、主に樹皮に含まれています。脂肪は木材細胞のエネルギー源として機能します。^[39]最も一般的な木材ステロールはシトステロールであり、シトスタノール、シトロスタジエノール、カンペステロール、コレステロールはそれほど一般的ではありません。^[38]
• 針葉樹に含まれる主なテルペンには、モノテルペン、セスキテルペン、ジテルペンが含まれます。^[39]一方、広葉樹のテルペン組成は大きく異なり、トリテルペノイド、ポリプレノール、その他の高級テルペンで構成されています。モノテルペン、ジテルペン、セスキテルペンの例としては、α-およびβ- ピネン、3- カレン、β- ミルセン、リモネン、ツヤプリシン、 α- および β-フェランドレン、 α- ムロレン、δ- カジネン、α-およびδ- カジノール、 α- および β-セドレン、 ジュニペロール、 ロンギホレン、 cis -アビエノール、ボルネオール、 ピニフォリック酸、 ヌートカチン、 カヌーチン、フィトール、 ゲラニルリナロール、 β- エピマノール、 マノイルオキシド、 ピマラール、 ピマロールがあります。樹脂酸は通常三環式テルペノイドであり、その例としては、ピマール酸、サンダラコピマール酸、イソピマール酸、アビエチン酸、レボピマール酸、パルストリック酸、ネオアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸がある。二環式樹脂酸も見られ、ランベルチアン酸、コミュニック酸、メルカシン酸、セコデヒドロアビエチン酸などがある。シクロアルテノール、ベツリン、スクアレンは広葉樹から精製されるトリテルペノイドである。木材ポリテルペンの例としては、ゴム（シス-ポリプレン）、ガッタパーチャ（トランス-ポリプレン）、ガッタバラタ（トランス-ポリプレン）、ベツラプレノール（非環式ポリテルペノイド）がある。^{[38] [39]針葉樹のモノテルペンとセスキテルペンは、}松林の独特の香りの原因である。^[38] β-ミルセンなどの多くのモノテルペノイドは、香料や香料の製造に使用されています。^[39]ヒノキチオールやその他のツヤプリシンなどのトロポロンは、耐腐朽性樹木に存在し、殺菌・殺虫作用を示します。トロポロンは金属イオンと強く結合するため、クラフトパルプ製造工程において蒸解釜の腐食を引き起こす可能性があります。 金属結合性およびイオン性の性質を持つため、特にトゥヤプリシンは生理学実験に用いられています。^[45]トゥヤプリシンのその他の様々なin vitro生物学的活性、例えば殺虫性、抗褐変作用、抗ウイルス性、抗菌性、抗真菌性、抗増殖性、抗酸化作用などが研究されています。^{[46] [47]}
• フェノール化合物は、特に広葉樹と樹皮に多く含まれています。^[39]木材に含まれるフェノール成分として最もよく知られているのは、スチルベン（ピノシルビンなど）、リグナン（ピノレジノール、コニデンドリン、プリカチン酸、ヒドロキシマタイレジノールなど）、ノルリグナン（ニャソール、プエロシドAおよびB、ヒドロキシスギレジノール、セクイリンCなど）、タンニン（没食子酸、エラジ酸など）、フラボノイド（クリシン、タキシフォリン、カテキン、ゲニステインなど）です。フェノール化合物のほとんどは殺菌作用があり、木材を菌による腐敗から守ります。^{[39]フェノール化合物は、ネオリグナンとともに木材の色に影響を与えます。樹脂酸とフェノール化合物は、}パルプ製造時の未処理排水中に含まれる主な有毒汚染物質です。^[38]ポリフェノール化合物は、フラボノイドやタンニンなど、植物が生産する最も豊富な生体分子の一つです。タンニンは皮革産業で使用されており、様々な生物学的活性を示すことが示されています。^[41]フラボノイドは非常に多様で、植物界に広く分布しており、数多くの生物学的活性と役割を持っています。^[39]

用途

種類別に見た世界の主な丸太生産国。

種類別世界の丸太生産量

生産

世界の丸太生産量は、2000年の35億立方メートルから2021年には40億立方メートルに増加した。2021年には、木質燃料が全体の49％（20億立方メートル）を占める主要産品であり、次いで針葉樹産業用丸太が30％（12億立方メートル）、非針葉樹産業用丸太が21％（9億立方メートル）を占めた。アジアと南北アメリカは2つの主要生産地域で、それぞれ丸太生産量の29％と28％を占めている。アフリカとヨーロッパはそれぞれ20～21％のシェアを占め、残りの2％はオセアニアで生産されている。^[48]

燃料

木材は燃料として長い歴史を持ち^[49]、今日でも主に世界の農村部で利用され続けています。広葉樹は針葉樹よりも煙が少なく、燃焼時間が長いため好まれます。家に薪ストーブや暖炉を設置すると、雰囲気と暖かさが増すと感じることがよくあります。

パルプ材

パルプ材は紙の製造に使用するために特別に育てられた木材です。

工事

1899年に建てられたニューヨーク州ブルックリンのダイカーハイツにあるサイタハウスは、木造で装飾も木造である。^[50]

2021年の木材を含む林産物の輸入国と輸出国マップ

人類が住居や家屋、船を建造し始めた頃から、木材は重要な建築材料として重宝されてきました。19世紀後半まで、ほぼすべての船は木造で、今日でも船の建造には木材が広く用いられています。特にニレは、湿った状態を保つ限り腐らないため、この用途に用いられました（近代的な配管設備が登場する以前は、水道管にも使用されていました）。

北米では、建設工事に使用される木材は一般的に「lumber（ランバー）」と呼ばれています。他の地域では、 「lumber」は通常、伐採された木を指し、 「timber（ティンバー）」という言葉は、使用可能な状態の製材された板材を指します。^[51]中世ヨーロッパでは、梁、壁、扉、床など、あらゆる木造建築にオークが好まれました。今日では、より多様な木材が使用されています。無垢材の扉は、ポプラ、小節のある松、ダグラスファーから作られることが多いです。

ロシアのキジ島にある教会群は、金属接合部を使わず、すべて木造で建てられた数少ない世界遺産の一つです。詳細はキジ島教会群をご覧ください。

今日、世界の多くの地域で新築住宅は木造軸組工法で建てられることが一般的です。エンジニアードウッド製品は建設業界において大きな割合を占めるようになっており、住宅や商業ビルの構造材や美観材として利用されています。

他の材料で作られた建物でも、木材は支持材料として、特に屋根の建設、室内のドアとその枠、外装材として使われています。

木材は、鉄筋コンクリート建築の建設時にコンクリートを流し込む型枠を形成する型枠材料としてもよく使用されます。

フローリング

木材はまっすぐな板に切断され、木製の床材にすることができます。

無垢材の床は、一枚の木材（通常は広葉樹）から作られた板材またはバッテン材を敷き詰めた床材です。木材は吸湿性（周囲の環境から水分を吸収・放出する性質）があるため、この不安定性によって板材の長さと幅が制限されます。

通常、無垢の堅木張りの床は人工木材より安価で、損傷した部分は繰り返し研磨して再仕上げすることができ、その回数はタング上の木材の厚さによってのみ制限されます。

無垢材の床は、もともと構造上の目的で使用され、建物の木製の支持梁（根太または軸受け）に対して垂直に設置されていました。また、無垢建築用木材は、ほとんどの伝統的な木製ブロック、モザイク、寄木細工だけでなく、今でもスポーツフロアによく使用されています。

エンジニアリング製品

エンジニアードウッド製品（用途固有の性能要件に合わせて「エンジニアリング」された接着建築製品）は、建設や産業用途でよく使用されます。接着エンジニアードウッド製品は、木材のストランド、ベニア、製材、またはその他の形態の木質繊維を接着剤で接着し、より大きく効率的な複合構造ユニットを形成することで製造されます。^[52]

これらの製品には、集成材（グルラム）、木質構造用パネル（合板、配向性ストランドボード、複合パネルを含む）、積層単板材（LVL）およびその他の構造用複合材（SCL）製品、平行ストランド材、I形ジョイストが含まれます。^[52] 1991年には約1億立方メートルの木材がこの目的で消費されました。^[53]この傾向は、パーティクルボードとファイバーボードが合板を追い抜くことを示唆しています。

天然の状態では建築に適さない木材は、機械的に（繊維またはチップに）または化学的に（セルロースに）分解され、エンジニアードウッド、チップボード、ハードボード、中密度繊維板（MDF）などの他の建築材料の原料として使用されます。このような木材由来製品は広く利用されており、木材繊維はほとんどの紙の重要な成分であり、セルロースは一部の合成材料の成分として使用されています。木材由来製品は、ラミネートフローリングなどの床材にも使用できます。

家具と調理器具

木材は、椅子やベッドなどの家具に広く利用されてきました。また、箸、つまようじなどの道具の柄やカトラリー、木のスプーンや鉛筆などの調理器具にも使われています。

他の

今後の開発としては、リグニン接着剤の新たな用途、リサイクル可能な食品包装、ゴムタイヤの代替用途、抗菌医薬品、高強度繊維または複合材料などが挙げられます。^[54]科学者や技術者が木材から様々な成分を抽出したり、あるいは木材に成分を添加するなど、木材を改質する新たな技術を習得・開発するにつれて、より高度な新製品が市場に登場してくるでしょう。水分含有量の電子モニタリングは、次世代の木材保護を強化することにもつながります。^[55]

美術

東方三博士の礼拝と磔刑を描いた祈りのビーズ、ゴシック様式のツゲのミニチュア

木材は古くから芸術の素材として用いられてきました。数千年にわたり、彫刻や彫像の制作に用いられてきました。例えば、北米先住民が針葉樹（多くの場合、ウェスタンレッドシダー（Thuja plicata ））の幹から彫ったトーテムポールなどが挙げられます。

芸術における木材のその他の用途には次のものがあります。

• 木 版画と彫刻
• 木材はパネル画などの絵を描くための表面として利用できる
• 多くの楽器は大部分または全部が木で作られている

スポーツ・レクリエーション用品

多くの種類のスポーツ用具は木製、あるいは過去には木製でした。例えば、クリケットのバットは一般的にシロヤナギ材で作られています。メジャーリーグで合法的に使用されている野球のバットは、多くの場合、トネリコ材またはヒッコリー材で作られていますが、近年では、やや脆いとはいえ、メープル材で作られるようになりました。全米バスケットボール協会（NBA）のコートは、伝統的に寄木細工で作られています。

スキー、アイスホッケーのスティック、ラクロスのスティック、アーチェリーの弓など、他の多くの種類のスポーツおよびレクリエーション用具は、過去には一般的に木製でしたが、その後、アルミニウム、チタンなどのより現代的な材料、またはグラスファイバーや炭素繊維などの複合材料に置き換えられました。 この傾向の顕著な例の1つは、一般にウッドと呼ばれるゴルフクラブのグループです。ゴルフが始まった当初は、そのヘッドは伝統的に柿の木で作られていましたが、現在では一般的に金属製、または（特にドライバーの場合は）炭素繊維複合材で作られています。

細菌による分解

セルロースを分解する細菌についてはほとんど知られていない。キシロファガ属の共生細菌が沈没木材の分解に関与している可能性がある。 1年以上沈没した木材からは、アルファプロテオバクテリア、フラボバクテリア、放線菌類、クロストリジウム属、バクテロイデス属の細菌が検出されている。^[56]

参照

• 木のポータル

• アセチル化木材
• 古代中国の木造建築
• 灰焼き器
• バール
• 大工仕事
• 認証木材
• 水に浸かった木材の保存と修復
• 木造工芸品の保存と修復
• 流木
• ダネッジ
• 林業
• 化石木
• フルフリル化木材
• グリーンビルディングと木材
• ヘルシンキ中央図書館 Oodi
• 国際木材製品ジャーナル
• 最も高い木造建築物のリスト
• 木材のリスト
• ログハウス
• ログハウス
• ログハウス
• ミネラル結合木毛ボード
• ミョストールネット
• 自然建築
• 寄木細工
• パレット工芸
• ペレット燃料
• 化石化した木
• 松ヤニ
• プライスクレーパー
• パルプ材
• 再生木材
• おがくずブランデー
• おがくず
• 熱処理木材
• 木造骨組み
• 木材杭
• 木材リサイクル
• ティンダー
• 木灰
• 木材の劣化
• 木材の乾燥
• 木材経済
• 木材ラギング
• 木材保存
• 木材の安定化
• 木材の反り
• 木毛
• 木材腐朽菌
• 木箱
• 木材プラスチック複合材
• 木工旋盤
• シロアリ
• 木質学
• 木食
• シロテーク
• 木質切開術
• 焼き杉

出典

 この記事にはフリーコンテンツからのテキストが含まれています。CC BY-SA IGO 3.0（ライセンスステートメント／許可）に基づきライセンスされています。テキストはFAOの「世界食料農業統計年鑑2023」より引用しています。

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外部リンク

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• ウッドエクスプローラー：商業用木材の包括的なデータベース（2015年4月7日アーカイブ、Wayback Machine）
• APA – エンジニアードウッド協会（2011年4月14日アーカイブ）

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