DIY 日曜大工で家をつくる

木材の使い方

木は反れる

DIYでは木材が一番身近な材料ですよね。 でも木材は「クセ」があるため、良く知らないで使うと失敗することがあります。いわゆる使い勝手というやつです。

このページでは、木を使って家具を作ったり小屋を建てたりするときに、是非とも知っておいたほうが良い木材の性質や、反れていく方向の見分け方、具体的な使い方の事例ををいくつかご紹介します。

事例というのは主に、板や角材を使うときに、どっちの面を上(または下、あるは左右など)に向けて使うのが良いか? ということになります。

木が「反れる」というのは欠点でもあるけれど、この性質を長所としてうまく利用する使い方もあるのです。

木表と木裏の変形のパターン

良く知られた例として、『木は木表側に反る』 というのがありますね。 これは板材の場合ですが、角材にも同じ理屈(法則)が当てはまります。

この『法則』を知れば、例えば家の部材である土台、梁や垂木、大引き、窓台、窓まぐさ、敷居、鴨井などは、材木を見て 『 どっちの面を上にして使えば良いか?』 ということが分かるわけです。

【 目次 】


木はもともと多量の水分を含んでいて、乾燥に伴って水分が抜けていくと収縮します。

この「収縮」が、木の中のどの場所も均等に起きるならそれほど大きな問題はないでしょうが、実際には水分の抜け方は場所によって大きな違いがあり、そのために収縮の程度も大きく違います。

板や材木を置いておくと、いつのまにか反ったり捩じれたり割れたりするのもこのためです。

木の収縮=変形といってもいいでしょう。変形の程度は、木の種類によっても大きく違います。
当然、均質な材料ほど変形の程度は小さくなるわけです。

【 変形の程度 】  合板 < 集成材 < よく乾燥した無垢材 < 水分の多い無垢材

さらに、もともとの水分が多いと、それだけ抜けていく水分が多い ⇒ つまりは収縮の程度が大きいということになるわけですね。


このように考えるとわかりやすい

↓↓↓

木の幹って、大雑把にいうと巨大なタケノコのような形をしていますが・・・

樹体に働く収縮の力の方向

生の樹木は、中心部の水分は少なく、樹皮に近くなるほど水分を多く含んでいます。

伐採されて丸太になると、時間の経過とともに乾燥が進んでいくんですが、水分の多い場所ほど抜ける水分量が多いので、『よく縮む』ことになります。

『縮む度合』は表面側で大きく、中心付近で小さいので、丸太には上のイラストのように目に見えない力が働いているわけです。
縦方向でも横方向でも、表面側(樹皮側)が引っ張り合ってる・・・というイメージですね。

さあ、この状態でほどよく乾燥された丸太をスパッ!と切るとどうなるでしょう?

丸太を切断した際の変形予測

円周方向にはお互いに引っ張る力が働いているので、真ん中を切られるとこうなっちゃいます。

つまり樹皮側が縮もうとするから、樹芯側がそのあおりで盛り上がってしまうわけです。

丸太だけでなく、たとえ製材された角材であっても、長い間放置していると樹芯側が盛り上がって平面ではなくなり、加工しにくくなるから注意が必要です。
(よく乾燥された材木なら影響はわずかですが、含水率の高い材木は、月日とともにひどく歪みます。)

木の幹を縦に割った際の変形予測

一方、縦方向にはやはり表面が縮もうとする力が働いているので、縦に真っ二つに切られると、ブワッと花が開いたような格好になってしまいます。

バラバラになったそれぞれのうち、樹皮に近い側が凹み、樹芯に近い側がムクリ上がるという結果になるわけです。


丸太が持っていたこの性質は、製材されて角材や板材になっても変わらないので、木材が将来どのように変形していくか(反れていくか)を知るためには、樹木の芯がどっちに寄っているかを見るのが有力な手段です。

材木でも樹芯側がムクリ上がる

樹芯が上に寄った材木の模式図
樹芯が上に寄った材木が、上にムクリ上がる模式図

木の外側、つまり樹皮に近い側ほど縮もうとする力が強く働くので、材木が反れる方向がほぼ分かります。(まれに例外もあるけど)

樹芯に偏りがある材木では、樹芯に近い側よりも樹皮に近い側の方が引っ張り力が強いから、この材木はこのように反れていくわけです。

木表は凹み、木裏は盛り上がる

板材ではどうでしょう。

やはり、樹芯に近い側よりも樹皮に近い側のほうが縮む力が強いので、結果としてこのようになります。

木表側に反り、木裏側がムクリ上がる

板の表面のうち樹芯に近い側を「木裏(きうら)」といい、樹皮に近い側を「木表(きおもて)」といいますが、木裏は盛り上がり、木表は凹んでしまうのです。

例えばウッドデッキを作るときに、木表を上にしてしまうと凹んだところに雨水が溜まりやすくなるが、木裏を上にすると水はけが良い……と考えることができるわけですね。


1、墨を打ってみる

材木に墨を打ち、両端と中央の、墨線から材端までの距離を測る

製材された柱など、材木の反れ具合を調べるには、墨壺を使い、図のAとBを同じ寸法にして墨を打ってみます。

そうして材木の中ほどでCの長さを測ってみると、微妙な反りが分かります。

2、材の端のカドに目を近づけ、目視で見通す

材木のラインを目視で見て、わずかな反りを見つける

樹芯が極端にどちらかに寄っている材木なら、わざわざ墨を打たなくても目視で見通せばハッキリと分かることが多いです。
材の端のカドに目を近づけ、反対側を見通してみましょう。

反れている向きは、法則どおり樹芯に近いほうにムクリ上がっているはず。
※ 画像の材木は、向かって右側が樹皮に近いほうなので、法則どおり右側が凹み(反れ)、反対側(樹芯に近い方)がムクリ上がっています。

そしてこの反りは、今後も乾燥に伴って大きくなると思っていいです。

3、材木の断面を見てみる

今現在どう見ても真っ直ぐな材木でも、将来、乾燥に伴って反れていく向きは推定できます。

材木の断面を見て、樹芯がどっちに寄っているか見てみるのです。
ごくわずかな例外を除いて、ほとんどがこれまで書いてきた法則どおりになるはず。

断面に芯がなくても、年輪を見ればどっちが樹芯側か樹皮側かはわかるので、それで推定できます。


さて、このようにして木の現状の反りや将来の反りの向きを予測したとして、実際に使うときはどうすればいいでしょう? 次にご紹介します。


木造建物で、木の使い方に注意すべき部材の位置

梁はムクリを上に(樹芯側を上に)

梁における木の使い方

梁は屋根の重さを支える部材だから、上からの力に抵抗するように材木が上にムクリ上がるような向きに使います。

つまり年輪の中心が寄っている方を上にするということ。

もしも逆の向きに使ってしまうと、屋根の重さと梁自身の力がミックスして、将来、梁が垂れ下がってくることになる。……そうなったら怖い ((;゚Д゚))

木の「背」と「腹」

木は育った環境によって、樹芯が偏ることがあります。

年輪巾が狭いほうを「背」、広いほうを「腹」といい、背は年輪密度が高く、腹は低いわけですね。
斜面に立っていた樹によくみられる現象です。

このような木は将来的に背のほうがムクリ上がる性質があり、このため、「梁は背を上にして使う。」とはよく言われる定説です。

樹芯が上に寄っているほうを上にして使う・・・という点で全く同じことになるわけです。


木の背と腹のことまで考慮すると話がややこしくなるので、ここでは詳しく書きません。
興味のある方は、こんなページもありますよ。(外部サイト)
⇒ 木の背と腹

土台と大引きにおける木の使い方

土台や大引きは、梁とは逆に材木のムクリが下向きになるように使います。

なぜ梁とは逆なんでしょう? 


梁の場合は屋根の重さが常にかかってくるけれど、大引きの上にあるのは床だけ。

床の重さなんて、屋根に比べればほとんど無いに等しいくらい軽いものだから、材木を常に下に押し付ける力にはなり得ないです。

もし梁と同じ向きに使ってしまうと、基礎や束との間にわずかに隙間ができやすくなり、人が歩くたびに沈み込んで床が鳴るという嫌な現象( 床鳴り)が起きたりします。


土台や大引きの下面には固い固い基礎や地盤があるのだから、材木全体を下に押し付けるような向きにしておけば、いつもしっかり固定されて具合がいいというわけです。(^^)v

また、土台の両端には柱が乗ることが多いので、柱の強烈な荷重で全体が基礎に押し付けられることになり、これで問題なし。

大引きを水平に取り付ける裏ワザ

大引きの、水糸による水平のチェック方法模式図

DIYで古い家の床下をリフォームするような場合でも使える裏ワザをご紹介しましょう。

床根太を受ける部材を大引き(おおびき)と言いますが、
大引きに使う材料は、たわんでいる方を下向きに使うので、上のイラストのようになります。

床束は、昔は木を使うことが多かったけど、現代では強くて腐らない鋼製束やプラ束を使用することがほとんどです。
今はホームセンターでも鋼製束などが売られています。1本数百円から千円程度。

鋼製束などは、バックルを回すと少しずつ伸びる(つまり高さを微調整できる)ので、これで大引きの水平を調整できます。

水糸を巻きつけたコンパネの木片 厚さ12ミリのコンパネの破片2枚に、それぞれ水糸を巻きつけたものを用意します。

大引きの両端に水糸を張る それらを大引きの両端に、水糸をピンと張った状態でビスを打って仮固定

鋼製束のバックルを回し、高さを調整する 鋼製束のバックルを回しながら、大引き中間点で水糸との距離をスケールで読み、ちょうど12ミリ(つまり両端と同じ=水平)になったところで鋼製束のバックルを、ナットを回して固定。

水糸から大引きまでの下がり寸法をチェックする これで大引きが正確に真っ直ぐ水平になります。この上に根太を取り付ければ完全に水平な床下地の出来上がり(^^)v

材木の『使うべき向き』を間違えなければ、将来、大引きが上にムクリ上がってきて床束との間に隙間ができて床がガタガタする・・・なんてことは起きません。


通し柱と胴差における木の使い方

1階から2階まで1本で通した柱を「通し柱」といいます。
 ※ ちなみに1階だけ、あるいは2階だけに使われる、いわゆる普通の柱は「管柱(くだばしら)」といいます。

1階と2階の間に横に入る梁を「胴差」(どうざし)といいますが、通し柱は、反れる向きを見極めて、胴差を挟みつけるような向きに使うといいです。

こうすることで、通し柱と胴差の間にスキマができるのを、将来にわたって防ぐことができるわけですね。

もし逆向きにすると、接合部が離れるような力が働くことになるので良くない。(実際は金物で緊結するけど、木材自身に働く力も考慮するのがベストということです。)

通し柱に限らず、家具にしろ何にしろこの手の部材配置になるものは、このことを考慮に入れて向きを決めるのが良いと思います。

開口部周りの木の使い方

開口部まわりは、右の図のように使ってしまうと、材木自身の力によって、将来窓がきつくなったり、開かなくなるかもしれないですよね。

なので、窓まわりは中央部がふくらむように使うのが良いです。

実際には間柱があるので膨らむことはないですが、わざわざ開口部が狭くなるような使い方は避けるのが賢明でしょう。

開口部の下地だけでなく、仕上げ材としての敷居や鴨井も同じことです。つまり木表側を内側(見える面)として使うと良いわけですね。

木の断面を見て、使い勝手を決める方法

このため、例えば窓台(=窓の下を支える水平の下地材)は、木表を上、木裏を下にして使うわけです。 もちろん、窓まぐさ(開口部の上に取り付ける水平下地材)はその逆です。

窓台の下に間柱が入っていない状態では、窓台は下に垂れ下がっているような感じになっています。
そのため、所定の長さにカットした間柱は真横からすんなり入らないので、斜めに差し入れ、上端をコンコン叩きながら垂直にしてやると、自動的に窓台が水平になります。

この施工方法は、やっていて気持ちが良いです。(^^)v

大引きの水平を、床束で調整するときと同じ考え方ですね。

もし反対に、窓台の木裏を上してしまうと、窓台が上にムクリ上がっているため横から間柱を入れてもグラグラと安定せず、 作業していて気持ち良くないし、将来的に窓がキツくなる怖れ大で、良いことひとつもありません。

垂木における木の使い方


垂木の軒先側は「片持ち梁」状態なので、雪の重さで下向きに押し曲げられる力が働きます。

なので、それとは逆に、木材自身が上に反りあがろうとする向きに使ったほうがいいですよね。

外壁の南京下見板張り(よろい張り)

木で外壁を作るなら、上下の板を少しずつ重ねる『よろい張り』がポピュラーですね。

別名『南京下見板張り』とも呼ばれ、雨仕舞いの点からも有利だし、何より施工が簡単で、杉板よろい張りの外壁なんかは費用がとても安くできるので、防火の規制がない地区ならば、セルフビルドにうってつけの外壁ではないでしょうか。

さて、木の性質を考えたときに気をつけるべきは、釘打ちの位置と本数、そして木表・木裏の選択です。

木表・木裏の使い方と釘打ちの位置

まず釘打ちの位置ですが、これは上下の板が重なった場所のすぐ上あたりに1本だけで打ちとめるのがいいです。( 貫通させるのは板1枚だけ。決して上下2枚を貫通させない。)

なんとなく1枚の板には上下2本で打ちたくなりますが、板の巾方向の両端を釘で固定されてしまうと巾方向への収縮が妨げられ、結果、板が割れる怖れがでてきます。

釘が1本だけなら、板の巾方向の収縮は自由にできるので、上記の心配は無しというわけですね。

また、板は木裏を外側にするほうが何かと有利です。 その理由は・・・

1、木は芯材(=中心部)のほうが辺材(=表面近く)より水湿に強くて耐久性があるので、より芯に近い木裏側を外に向けるほうが耐久性の点で有利。

2、もし木表を外にすると、木表はやがて凹むので釘の頭が浮いてしまう。そうすると釘の効きが悪くなるし、外壁に釘の突起がたくさん現れることになり危ない。





無垢材で床を貼るときはどうしたらいいでしょう?

室内の床板の場合

無垢の床板の断面

市販の無垢材床板はこんなふうになっています。 ご覧のとおり木表が上、木裏が下ですね。

一般に木表は木裏よりツヤがあり美しいということもありますが、理由はそれだけじゃありません。

床板は側面に『本実(ほんざね)加工』が施されていて、♂側の実(さね=突起)から斜めに釘を打って固定するようになっています。

反対側は本実によって隣の板で押えられるため、結果、床板の両端が上から押さえつけられて安定するようになっています。
しかも釘での固定は片側からだけ。つまり板の収縮が自由にできるということで、うまく考えられた仕組みですよね~(感心)

この場合、木表が上なので、板の中央部が盛り上がることもなく、板の両端さえ押さえておけば、板全体が自然に下地との密着を維持しやすいわけです。


反対に、もし木裏を上にすると、やがて中央部がひとりでに盛り上がってきて不快な床になってしまうことでしょう。
中央部を盛り上げないためには中央部に釘を打つことになるわけで、それはちょっと・・・(-_-;)



もうひとつ、木表を上にする大事な理由があります。

特にスギ、マツなど針葉樹のように年輪巾が広くて木目が荒い樹種に顕著なんですが、乾燥にともなって木目が剥がれてくることがあります。

剥がれた部分の形状は、木表側ならそれほど危険ではないものの、木裏側では先端が尖った『槍』のような形になります。

もしも木裏が上、つまり室内側だとしたら、床から槍が飛び出ているような、恐ろしい床が出現することになり、素足で歩く床にはふさわしくないですね。

※ 余談ながら、ワタクシの小学生時代は岩手の片田舎の古い木造校舎でして、毎日下校前に掃除タイムがありました。
生徒みんなで教室や(時にはトイレも)掃除するんですが、木の床を雑巾で拭き掃除していると、ときどきグサッ!と前述の木の『槍』が手に突き刺さることがありました。木目が浮き出た木の床はコワイですよ~

ウッドデッキや濡れ縁など、屋外の床板の場合

ウッドデッキの木材の断面


屋外になると室内とは環境条件が全く違うので、室内とは反対に、木裏を上にするのが一般的。

雨が直接あたる床板は、できるだけ速やかに雨水を流しきってしまいたいので、木裏を上にしたほうが中央部が盛り上がることが多く、雨水の排出に有利です。

反対に、木表が上だと両端が高く中央部が凹んだ床板になりやすいので、雨水が凹みに溜まって、いつまでも濡れている状態になります。

それと、前述の『木の槍』についても、外では基本的に靴やサンダルを履くので、怪我の心配はいらないでしょう。

現実には、デッキ材などは死節や割れなどの状況を見て上下を決めることも多いですが、一応の原則はこんな感じです。

板目板

板には木目の出方によって『板目』や『柾目』などがありますが、数の上で圧倒的に多いのが『板目』です。
板目というのは、木目がこのようなタケノコ状になっているもののことです。よく見かけますよね。

さて、この板を鉋掛けする場合、どっちの方向に鉋を引けば良いでしょう?

これには法則があり、次のように覚えておくと便利ですよ♪

 ◆ 木表の場合は、タケノコの先端から根元に向けて引くと良い

 ◆ 木裏の場合は、タケノコの根元から先端に向けて引くと良い


私は単純に、
 木表は頭から、木裏は尻から
と、覚えています。(^^ゞ

なぜそうなるか解説しますと・・・

木表側を鉋掛けする場合の、方向と木目の関係

上に出ている面が木表の場合、板の側面(木端)にはイラストのように木目が出ているはずです。
鉋を引くときは『逆目(さかめ)』を起こさないようにするのが原則なので、鉋で削る方向はイラストのようになります。
つまり、タケノコ模様の頭(先端)のほうから引いていくわけですね。


木裏側を鉋掛けする場合の、方向と木目の関係

一方、上に出ている面が木裏の場合、板の側面(木端)の木目はこうなっているはずです。
この場合、木表のときと同じようにタケノコ模様の先端側から鉋を引くと、逆目になってしまいます。
逆目だと、鉋の刃が木目に突き刺さるような削り方になるので、ササクレが出来たり、ひどいときは木目が掘り起こされたりして、木の表面を荒らしてしまいます。

鉋削りは『逆目』とは逆に、『順目(ならいめ)』に引くのが原則。


表面が木裏の場合の順目は、タケノコ模様の尻(根元)のほうから引いていくことになります。


まあ、確実なのは板の木端(側面)の木目を見て判断することですが、ハッキリとした板目模様の材料なら、間違いなく上記の原則どおりなので、覚えておくと便利です。(^^)v


木裏どおしを合わせた接着の断面のイラスト



木表どおしを合わせた断面のイラスト

木を2枚接着して作ったテーブルの脚
左の写真はツーバイフォー材を2枚接着して、作業用テーブルの脚にした例ですが、木表どおしを合わせて接着しています。

もしも反対に木裏どおしを合わせて接着すると、木表側は反る(凹む)クセがあるため、両端部が開いて隙間ができる可能性が高くなります。

木材どおしを接着したとき、後で一番隙間ができやすいのは端っこです。
両端部はどうしても接着の力は弱くなるからです。

対して、中央部は広い面積で接着剤が効くので、中央部が開いてしまうことは考えにくいです。だから木表どおしを合わせて接着したほうが有利なのです。


いろいろ書いてきましたが、木が反る性質は一見すると欠点のように思われがちだけど、うまく使えばむしろ長所のようにも思える・・・のは私だけかな? 

いや、多分、木材に関わる多くの方々も同じように感じているのでは・・・   木はやっぱり素晴らしい素材ですね!

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