作業台ガイド
木材の含水率と環境へのなじませ方
木材は周囲の空気とつり合うまで吸湿・放湿を続けます。含水率を測り、目標を把握し、切断前に材料を使用環境になじませましょう。
含水率とは
含水率は、木材中の水の質量を全乾質量で割り、百分率で表したものです。生材は木質そのものより多くの水を含むことがありますが、寸法に影響するのは細胞壁中の結合水だけです。Wood Handbookでは、繊維飽和点が未測定の場合は約30%を使います。収縮はこの値を下回ってから始まります。
繊維飽和点以下では、木材は乾燥すると収縮し、吸湿すると膨張します。いったん乾燥した製材も、そこで変化が止まるわけではありません。平衡含水率（EMC）に達するまで、空気との水分交換を続けます。平衡含水率は主に相対湿度で決まり、温度の影響はそれより小さくなります。
平衡含水率
Wood Handbookは、温度と相対湿度ごとのEMCを表にしています。室温21 °Cでは、相対湿度30%で約6%、50%で約9%、80%で約16%に落ち着きます。小数の数値は傾向を示すにすぎません。実際のEMCは樹種や材によって異なり、乾燥中の木材は吸湿中の木材より少し高い値に落ち着きます（ヒステリシス）。
相対湿度45%～55%の空調された室内では、木材のEMCは約8%～10%です。一方、寒冷地では冬の暖房により、室内の木材が約4%まで乾くことがあります（Wood Handbook、第10章）。米国の大部分では、屋外の屋根下にある木材は約12%～14%の間を変動します。
| 相対湿度 | 平衡含水率 |
|---|---|
| 30% | 6.2% |
| 40% | 7.7% |
| 50% | 9.2% |
| 60% | 11.0% |
| 70% | 13.1% |
| 80% | 16.0% |
| 90% | 20.5% |
目標含水率
木材を使用場所の環境に合わせます。内装造作、床材、家具、見切り材について、Wood Handbook表13-2は、米国の大部分では平均8%（個々の材は6～10%）、米国の乾燥した南西部では6%（4～9%）、米国の温暖で湿潤な沿岸部では11%（8～13%）を推奨しています。外壁材、屋外の見切り材、集成材には12%（9～14%）、米国の乾燥した南西部では9%としています。
家具、床材、キャビネット、造作材用の広葉樹製材は通常6%～8%まで乾燥させます。一方、針葉樹の軸組用製材は平均15%、上限19%まで乾燥させます（Wood Handbook、第13章）。そのため、軸組用材は施工後も乾燥を続け、キャビネット用材は湿った作業場で吸湿することがあります。
実際のなじませ方
含水率計なら素早く測れますが、基準となるのはWood Handbookに記載された全乾法です。1枚だけでなく、複数枚を測ってください。表13-2では、実態に即した平均を得るために少なくとも全体の10%を測定するよう求めています。ロットの平均が目標の±1パーセントポイント以内で、すべての材が個別の許容範囲内なら、おそらく適正です。
材料は使用場所に、すべての面に空気が届くように置き、切断前に再測定します。値が変わらなくなり、目標範囲に入れば、環境になじんだと判断できます。早く切りすぎると、残っていた伸縮が完成した部材に現れます。
含水率12%のレッドオークの板を、21 °C・相対湿度40%の室内へ移します。表のEMCは7.7%なので、4.3パーセントポイントの低下により、幅200 mmの板目板は約200 × 8.6% × 4.3 / 30 ≈ 2.5 mm狭くなります。
出典・参考資料
- USDA FPL · Wood Handbook (2021), ch. 4: Moisture relations and physical properties of wood
- USDA FPL · Wood Handbook (2021), ch. 13: Drying and control of moisture content and dimensional changes
- USDA FPL · Wood Handbook (2021), ch. 10: Adhesives with wood materials
- USDA FPL · Wood Handbook (2021), ch. 16: Finishing of wood