エンジニアードウッド

2000年ドイツ・ハノーバー万博のために建てられた、自立式の大型木製屋根

エンジニアード ウッドは、マス ティンバー、複合木材、人工木材、製造ボードとも呼ばれ、木材のストランド、粒子、繊維、ベニア、またはボードを接着剤またはその他の固定方法 [ 1 ] で結合または固定して複合材料を形成することによって製造されるさまざまな派生木材製品を含みます。パネルのサイズはさまざまですが、64 x 8 フィート (19.5 x 2.4 メートル) 以上になることもあり、クロス ラミネーテッド ティンバー(CLT)の場合は、数インチから 16 インチ (410 ミリメートル) 以上の任意の厚さにすることができます。[ 2 ]これらの製品は、国家または国際基準を満たすようにテストされた正確な設計仕様に合わせて設計され、構造性能の均一性と予測可能性を提供します。エンジニアード ウッド製品は、住宅建設から商業ビル、工業製品まで、さまざまな用途に使用されています。[ 3 ] [ 4 ]マスティンバーという用語は、コンクリート構造物の代替となる建築材料のグループを指します。[ 5 ]このような木質製品は、通常、機械的強度と特定の用途への適合性について評価および分類するために 機械による等級分けが行われます。

一般的に、エンジニアードウッド製品は、製材に使用されるのと同じ広葉樹と針葉樹から作られています。製材所の廃材やその他の木材廃棄物は、木質粒子や繊維から構成されるエンジニアードウッドに使用できますが、合板、中密度繊維板（MDF）、パーティクルボードなどのベニヤ板には通常、丸太が使われます。配向性ストランドボード（OSB）などの一部のエンジニアードウッド製品には、ポプラ科の樹木が使用されることがあります。ポプラ科の樹木は、一般的な樹種ですが、構造材としてはあまり使われません。

木材プラスチック複合材、エンジニアリングウッドの一種

あるいは、竹から同様の人工竹を製造することも可能であり、ライ麦の茎、小麦の茎、稲の茎、麻の茎、ケナフの茎、サトウキビの残渣など、他のリグニン含有材料から同様の人工セルロース製品を製造することも可能であり、この場合、それらには実際の木材は含まれず、植物繊維が含まれる。

フラットパック家具は、製造コストが低く、重量が軽いため、通常は人工木材で作られています。

製品の種類

ホームデポの店舗で販売されているエンジニアリングウッド製品

構造用途と非構造用途の両方において、多種多様なエンジニアードウッド製品が存在します。このリストは包括的なものではなく、様々な種類のエンジニアードウッドを分類し、区別するのに役立つことを目的としています。

木質パネル

木質パネルは、繊維、薄片、粒子、ベニア板、チップ、おがくず、スラブ、木粉、ストランド、またはその他の木材由来物を接着剤で結合して作られています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]木質構造パネルは、平らなパネル製品の集合体で、建築工事において、外装材、デッキ材、キャビネット、木工製品、家具などに広く使用されています。例としては、合板や配向性ストランドボード（OSB）などがあります。非構造用木質パネルは、非構造建設用途や家具に使用される平らなパネル製品です。非構造用パネルは、最終製品では通常、塗料、ベニア板、または樹脂紙で覆われています。例としては、ファイバーボードやパーティクルボードなどがあります。[ 9 ]

合板

合板は木質構造パネルであり、元祖エンジニアリングウッド製品と呼ばれることもあります。[ 10 ]合板は、クロスラミネートベニアのシートから製造され、耐久性と耐湿性に優れた接着剤を用いて加熱・加圧接着されています。ベニアの木目方向を層ごとに交互に配置する「クロスオリエンテーション」により、パネルの強度と剛性は両方向とも最大化されます。その他の構造用木質パネルには、配向性ストランドボード（OSB）や構造用複合パネルなどがあります。[ 11 ]

配向性ストランドボード

配向性ストランドボード（OSB）は、長方形の木材のストランドを長さ方向に配向させて層状に並べ、マットに敷き詰め、耐湿性の熱硬化性接着剤で接着して製造される木質構造パネルです。個々の層は、パネルの強度と剛性を高めるために交差方向に配置できます。合板と同様に、ほとんどのOSBパネルは、一方向の強度が増した状態で提供されます。ボードの各面の最外層の木材ストランドは、通常、ボードの最も強度の高い方向に揃えられています。製品上の矢印は、多くの場合、ボードの最も強度の高い方向（ほとんどの場合、高さまたは最長寸法）を示しています。巨大な連続マットで製造されるOSBは、重なりや隙間、空隙のない一貫した品質の頑丈なパネル製品です。[ 12 ] OSBは、さまざまな寸法、強度、耐水性レベルで提供されます。

OSB と合板は、建築工事において互換的に使用されることがよくあります。

ファイバーボード

中密度繊維板（MDF）と高密度繊維板（ハードボードまたはHDF）は、広葉樹または針葉樹の残留物を木質繊維に分解し、ワックスと樹脂バインダーと組み合わせ、高温高圧を加えてパネルを形成することによって作られます。[ 13 ] MDFは非構造用途に使用されます。

パーティクルボード

パーティクルボードは、木材チップ、製材所の削りくず、おがくずと合成樹脂または他の適切なバインダーを圧縮して押し出して製造されます。[ 14 ] 2017年に発表された研究では、耐久性のあるパーティクルボードは、米の殻やギニアコーンの殻などの農業廃棄物から製造できることが示されました。 [ 15 ]パーティクルボードは従来の木材や合板よりも安価で、密度が高く、均一であるため、強度や外観よりもコストが重要な場合に、それらに代わって使用されます。パーティクルボードの主な欠点は、特に塗料または他のシーラーで覆われていない場合、湿気によって膨張したり変色したりしやすいことです。パーティクルボードは非構造用途に使用されます。

構造用複合材

構造用複合材（SCL）は、ベニア、ストランド、またはフレークの層を接着剤で接着して作られた材料の一種です。木質構造パネルとは異なり、構造用複合材製品は通常、すべての木目繊維が同じ方向に配向しています。SCLファミリーのエンジニアリングウッド製品は、垂木、ヘッダー、梁、根太、リムボード、間柱、柱など、従来の製材や木材と同じ構造用途に広く使用されています。[ 16 ] SCL製品は、従来の製材製品と比較して、寸法安定性と強度に優れています。

ラミネートベニア

LVL（ Laminated veneer lumber）は、合板のように薄い単板を大きなビレット状に貼り合わせて製造されます。LVLビレットを構成するすべての単板の木目は、合板とは異なり、長手方向と平行です。その結果、従来の木材よりも優れた機械的特性と寸法安定性を備え、幅、奥行き、長さの幅広い製品展開が可能です。

平行鎖

パラレルストランドランバー（PSL）は、長い単板ストランドを平行に並べ、接着剤で接合して構造部材を形成します。PSLのストランドの長さと厚さの比は約300です。強度が高く均一な材料で、高い耐荷重性と耐候性を備えているため、ポスト・アンド・ビーム構造の梁や柱、軽量フレーム構造の梁、ヘッダー、まぐさなどに適しています。[ 16 ]

ラミネートストランド

ラミネートストランドランバー（LSL）と配向性ストランドランバー（OSL）は、長さと厚さの比が高いフレーク状の木材ストランドから製造されます。接着剤と組み合わせてストランドを配向し、大きなマットまたはビレットに成形し、プレスします。LSLとOSLは優れたファスナー保持強度と機械的コネクタ性能を備えており、梁、ヘッダー、スタッド、リムボード、木工部品など、さまざまな用途に広く使用されています。LSLは比較的短いストランド（通常約1フィート（0.30メートル））から製造され、PSLで使用される2～8フィート（0.61～2.44メートル）のストランドと比較されます。[ 17 ]ストランドの長さと厚さの比は、LSLで約150、OSLで約75です。[ 16 ]

Iジョイスト

Iジョイストは、床や屋根の建設に使用するために設計された「Ɪ」字型の構造部材です。Iジョイストは、様々な幅の上部フランジと下部フランジが、様々な深さのウェブと結合して構成されます。フランジは一般的な曲げ応力に耐え、ウェブはせん断性能を提供します。[ 18 ] Iジョイストは、同じサイズの無垢材ジョイストよりも少ない木材で、長距離にわたって重い荷重を支えるように設計されています。2004年時点で、すべての軽量木製フレーム床の約81%がIジョイストを使用して組み立てられています。[ 19 ]

マスティンバー

マスティンバーはエンジニアード ティンバーとも呼ばれ、建築建設用の大型構造用木材部品の一種です。マスティンバー部品は、接着剤や機械的ファスナーで接合された木材または単板で作られています。釘積層材や接着積層材など、特定のタイプのマスティンバーは、100 年以上前から存在しています。[ 20 ]建築材料の持続可能性に関する懸念の高まりや、プレファブリケーション、オフサイト建設、モジュール化への関心により、マスティンバーは 2012 年以降人気が高まっており、マスティンバーはこれらの用途に適しています。さまざまなタイプのマスティンバーに共通する利点は、部品がオフサイトで製造され、現場で簡単に固定できるように正確な寸法で事前に仕上げられているため、建設時間が短いことです。[ 21 ]マスティンバーは鉄鋼やコンクリートに匹敵する構造特性を持つことが示されており、木材で大規模で高層な建物を建設する可能性を開いています。広範囲にわたる試験により、マス ティンバーの自然な耐火性が実証されています。これは主に、柱や梁の周囲に炭化層が形成され、火が木材の内層に達するのを防ぐためです。[ 2 ]実証済みのマス ティンバーの構造性能と耐火性能を認識し、多くの北米の建築基準の基礎となっているモデル基準である国際建築基準は、2021 年の基準サイクルで、18 階建てまでの高層建築でマス ティンバーを使用することを許可する新しい規定を採用しました。 [ 22 ] [ 23 ]

クロスラミネーテッドティンバー

クロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）は、木材を材料とした多用途の多層パネルです。各層の板は隣接する層に対して垂直に配置され、剛性と強度が向上しています。[ 24 ] CLTは比較的新しい技術ですが、長スパンや床、壁、屋根などあらゆる構造物に使用できるため、建設業界で人気が高まっています。[ 24 ] [ 25 ]

集成材

集成材（グルーラム）は、耐湿性接着剤を用いて複数層の寸法木材を接着したもので、垂直柱や水平梁として使用できる大型で強固な構造部材を形成します。グルーラムは曲線形状にも製造できるため、設計の柔軟性が高くなります。[ 25 ]

ダボ積層材

ダボ積層板（DLT）は、ブレットスタペルとも呼ばれ、木材同士を接合する木材です。この工法の最大の利点は、接着剤や金属が不要であることです[ 25 ]。そのため、他の多くのエンジニアードティンバーで使用される木材用接着剤に含まれるホルムアルデヒドなどのVOC（揮発性有機化合物）が排出されません。

CLTと同様に、DLTは針葉樹の交差積層パターンを使用しますが、木材を固定するための木材接着剤の代わりに、垂直または45度の角度で穴をあけ、乾燥した広葉樹または圧縮木材（熱圧縮など）で作られた15〜20mmのダボを木材の間に配置します。[ 26 ]

広葉樹のダボが針葉樹から水分を吸収し、平衡含水率に達すると、周囲の木材に膨張し、摩擦によって接合部を形成し、「固定」されます。ダボは取り付け前に乾燥（例えば乾燥炉で乾燥させる）することで、膨張率を最大化できます。[ 27 ]

釘打ち集成材

釘積層板（NLT）は、平行な板を釘で固定したマスティンバー製品です。[ 28 ]建物の床、屋根、壁、エレベーターシャフトなどに使用できます。[ 25 ]産業革命期には倉庫建設にも使用された、最も古いタイプのマスティンバーの一つです。DLTと同様に、化学接着剤は使用されず、木材繊維が均一な方向に配向されています。

エンジニアードウッドフローリング

エンジニアードウッドフローリングは、無垢材フローリングに似たフローリング材の一種で、木材または木質複合材を積層して作られています。フローリング板は通常、縁に溝とさねはぎの溝が刻まれており、板同士の接合部が均一になっています。

ラメラ

ラメラとは、木材の表面層で、設置時に目に見える部分です。通常は製材された木材です。製材方法は、平鋸、柾目鋸、柾目鋸の3種類があります。

コア/基質の種類

  1. 木質プライ構造（「サンドイッチコア」）：複数の薄い木材プライを接着して使用します。各プライの木目は、その下のプライに対して垂直に伸びています。この安定性は、気候の変化にほとんど、あるいは全く影響を受けない薄い木材層を使用することで実現されます。さらに、互いに垂直に伸びるプライから縦横に均等な圧力がかかることで、木材はさらに安定します。
  2. フィンガーコア構造：フィンガーコア・エンジニアードウッドフロアは、木材の最上層（ラメラ）に対して垂直に走る小さな製材片で構成されています。用途に応じて2プライまたは3プライの積層構造があります。3プライの場合、3枚目のプライはラメラと平行に走る合板であることが多いです。木目が互いに垂直に走ることで安定性が高まり、木材の膨張と収縮が中間のプライに分散されるため、床の隙間や反りを防ぎます。
  3. ファイバーボード：芯材は中密度または高密度のファイバーボードです。ファイバーボードを芯材とした床材は吸湿性があるため、多量の水や高湿度にさらさないでください。吸水による膨張とファイバーボードの密度が相まって、形状が崩れる原因となります。ファイバーボードは木材よりも安価ですが、接着剤の含有量が比較的多いため、有害ガスの発生量が多くなる可能性があります。
  4. ヨーロッパの一部で人気のあるエンジニアードフローリングの構造は、広葉樹のラメラ、ラメラに垂直に敷かれた針葉樹のコア、そしてラメラと同じ高級木材で作られた最終層で構成されています。裏材には他の高級広葉樹が使用される場合もありますが、その場合は適合性が求められます。この構造は、エンジニアードフローリングの中で最も安定した構造であると多くの人に考えられています。

その他の種類の改質木材

人工木材の分野では、化学的および/または物理的処理によって実験室で天然木材を変換し、カスタマイズされた機械的、光学的、熱的、および伝導特性を実現する技術が導入されています。

高密度木材

高密度木材は、機械式ホットプレスを使用して木材繊維を圧縮することで製造でき、場合によっては木材の化学修飾と組み合わせて使用​​されます。これらの処理により、密度が 3 倍に増加することが示されている。[ 29 ]この密度の増加により、木材の強度と剛性が比例して向上すると予想されます。[ 30 ] 2018 年に発表された研究[ 31 ]では、化学プロセスと従来の機械的ホットプレス法が組み合わされました。これらの化学プロセスは、木材に天然に含まれるリグニンとヘミセルロースを分解します。溶解後、残っているセルロース ストランドを機械的に熱圧縮します。ホットプレスのみで観測された強度の 3 倍の増加と比較して、化学処理された木材では 11 倍の改善が得られることが示されています。この余分な強度は、整列したセルロースナノファイバー間に形成された 水素結合によるものです。

高密度木材は、建築用鋼材に匹敵する機械的強度を有しており、従来の木材の用途を超えてその可能性を広げています。また、環境負荷も鋼材よりも低く、製造に必要な二酸化炭素量も大幅に少なくなっています。[ 32 ]高密度木材の商用版であるSuperWoodは、メリーランド州に拠点を置くスタートアップ企業InventWoodによって開発されています。同社は2025年に限定生産を開始する予定で、当初は建物のファサード用途に重点を置いています。[ 33 ]

合成樹脂圧縮木材は、樹脂含浸圧縮木材（コンプレグとも呼ばれます）です。通常、フェノール樹脂を含浸樹脂として用い、合板層に含浸させて積層します。積層前に含浸を行わない場合もあります。また、木材チップに含浸させて成形プレス木材部品を製造することも可能です。

脱リグニン木材

木材からリグニンを除去すると、構造上の利点以外にもいくつかの用途があります。脱リグニン処理は、天然木材の機械的、熱的、光学的、流体的、イオン的特性と機能を変化させ、熱伝導性のリグニン成分を除去しながら細胞壁に多数のナノポアを生成して温度変化を抑えるため、木材の熱特性を調節する効果的な方法です。脱リグニン処理された木材はほとんどの入射光を反射し、白色に見えます。[ 34 ] [ 35 ]白木（ナノウッドとも呼ばれる）は、反射ヘイズが高く、赤外線波長での放射率も高い。これらの2つの特性により、平均冷却力が24時間で53 W⋅m −2の熱を放出します[ 35 ]。つまり、この木材は熱を「吸収」せず、内部に埋め込まれた熱のみを放出します。[ 36 ]さらに、白木は天然木よりも熱伝導率が低いだけでなく、市販されているほとんどの断熱材よりも優れた断熱性能を備えています。[ 34 ]木材のメソポーラス構造の変化が、木材の性能の変化の原因です。[ 34 ] [ 37 ]

白木も、前述の高密度木材と同様の圧縮処理を施すことができ、天然木に比べて機械的性能が向上します（引張強度は8.7倍、靭性は10倍）。[ 35 ]ナノウッドの熱的・構造的利点は、エネルギー効率の高い建築材料として魅力的です。[ 37 ]しかし、構造的多孔性の増加や部分的に孤立したセルロースナノフィブリルなど、木材の構造特性の変化は、材料の機械的堅牢性を損なう可能性があります。この問題に対処するために、構造をさらに高密度化する戦略や架橋結合を使用する戦略など、いくつかの戦略が提案されています。その他の提案としては、天然木を他の有機粒子やポリマーとハイブリッド化して断熱性能を高めることが挙げられます。[ 34 ]

成形可能な木材

化学的に緻密化された木材と同様の化学改質技術を用い、脱リグニン処理と水ショック処理を組み合わせることで、木材を極めて成形しやすい状態にすることができます。これは新興技術であり、まだ工業プロセスには利用されていません。しかし、初期試験では機械的特性の向上という有望な利点が示されており、成形された木材は一部の金属合金に匹敵する強度を示します。[ 38 ]

透明木材複合材

透明木材複合材は、2020年現在、実験室規模で製造されている新素材で、リグニンなどの光吸収化合物を透明ポリマーに置き換える化学プロセスによって透明性と剛性を兼ね備えています。[ 39 ]

環境上の利点

世界的な人口増加に伴い、新築住宅の需要は高まっています。しかしながら、現在、新築住宅に使用されている主な資材は鉄鋼とコンクリートです。これらの資材の製造は、大気中に比較的多くの二酸化炭素（CO2 ）を排出します。エンジニアードウッドは、建物の建設において鉄鋼やコンクリートの代わりに使用することで、炭素排出量を削減する可能性があります。[ 40 ] [ 41 ]

2014年、鉄鋼とセメントの生産はそれぞれ約1320メガトン（Mt）のCO2と1740 Mt CO2を占め、その年の世界​​全体のCO2排出量の約9％を占めました。[ 42 ]エンジニアードウッドの炭素隔離ポテンシャルを考慮していない研究では、エンジニアードウッドと鉄鋼を使用したハイブリッド建設システムを全面的に採用することで、2050年までに約50 Mt CO2e （二酸化炭素換算）を削減できることがわかりました。[ 43 ]炭素隔離が材料の寿命全体に及ぼす可能性のある追加効果を考慮すると、エンジニアードウッドの排出量削減はさらに大きくなります。ライフサイクルの終わりに焼却されない積層木材は約582 kg CO2 /m 3 を吸収しますが、鉄筋コンクリートは458 kg CO2 / m 3、鉄鋼は12.087 kg CO2 / m 3を排出します。[ 44 ]

木材の炭素固定ポテンシャルの測定方法については、確固たるコンセンサスが得られていません。ライフサイクルアセスメント（LCA）において、固定された炭素はバイオジェニックカーボンと呼ばれることがあります。LCAを規定する規格であるISO 21930では、木材製品由来のバイオジェニックカーボンは、持続可能な方法で管理された森林を原産とする場合にのみ、負のインプット（すなわち炭素固定）として計上することが求められています。これは通常、木材が炭素固定能を持つと認められるためには、FSC認証またはSFI認証を取得している必要があることを意味します。[ 45 ]

利点

エンジニアードウッド製品はさまざまな用途に使用され、多くの場合、無垢材製品と同様の用途に使用されます。

  • マスティンバー（MT）は軽量であるため、取り扱い、製造、輸送が容易です。そのため、コスト効率が高く、現場での使用が容易です。[ 46 ]
  • MTは無垢材に比べて強度と剛性が高く（強度対重量比に基づく）、寸法安定性が高く、構造の均一性も優れています。[ 46 ]
  • 鉄鋼/コンクリート製の建物と比較すると、MTで建てられた建物は、これらの木製品の製造に必要なエネルギーが削減されるため、最大15％のエネルギー消費量を削減できます。[ 46 ]
  • MT建物は、従来の鉄骨/コンクリート建物と比較して、平均で20～25％の時間節約と4.2％の資本コストの節約を実現します。[ 46 ]
  • MT製品は、その寿命を通じて炭素を吸収・貯蔵します。建物においてコンクリートや鉄の代わりにMT製品を使用することで、建物内の炭素排出量を削減できます。[ 25 ]
  • MTを使用すると、鉄鋼やコンクリートと比較して、炭素排出量を約20%削減できると推定されています。これは、MTがこれら2つの材料に比べてはるかに軽量であるため、現場への輸送と納品後の機械の輸送にかかる負担が軽減されるためです。[ 25 ]
  • MT製品は高い気密性と低い熱伝導率を備えているため、内部の空気が逃げにくく、熱が逃げにくいという特徴があります。[ 25 ]
  • MT構造の建物は、鉄筋コンクリート建物に比べて質量と剛性が約半分であるため、地震時における耐震性が非常に優れています。剛性が低いため、MT構造の建物は延性が高く、建物の構造的完全性を損なうことなく横方向の変形にも耐えることができます。[ 25 ]
  • MTはある程度の耐火性を有しています。可燃性物質とみなされていますが、MTはゆっくりと、そして予測可能な方法で燃えます。燃焼すると、外側に炭化層が形成され、物質の内層を保護します。しかし、炭化層が剥がれると、内層が露出し、物質の完全性が損なわれる可能性があります。[ 25 ]

製品タイプ別の利点:

  • CLT：高い寸法安定性、高強度、高剛性を備え、製造が容易です。[ 25 ]
  • グルーラム：高い強度と剛性を持ち、構造的に効率的で、複雑な形状に製造することができます。[ 25 ]
  • NLT:製造に特別な設備は必要なく、コスト効率が良く、取り扱いも簡単です。[ 25 ]
  • DLT：寸法安定性が高く、製造が容易で安全であり、金属ファスナーや接着剤は不要です。[ 25 ]
  • SCL：無垢材に比べて大きな荷重に耐えることができ、収縮、割れ、反りが発生しにくい。[ 25 ]

次のような比較優位性があるため、用途によっては無垢材よりもエンジニアードウッド製品が好まれる場合があります。

  • エンジニアードウッドは人工木材であるため、用途固有の性能要件を満たすように設計できます。必要な形状や寸法は、原料となる樹木（樹木の長さや幅）の要件を左右するものではありません。
  • エンジニアードウッド製品は用途が広く、さまざまな厚さ、サイズ、等級、露出耐久性の分類が用意されているため、建設、産業、家庭プロジェクトの無制限の用途に最適です。[ 47 ]
  • エンジニアードウッド製品は、木材本来の強度と剛性を最大限に引き出すように設計・製造されています。これらの製品は非常に安定しており、一般的な木質建築材料よりも高い構造強度を持つものもあります。[ 48 ]
  • 集成材（グルーラム）は同等の寸法の木材よりも強度と剛性が高く、重量比で比較すると鋼鉄よりも強度が高い。[ 3 ]
  • エンジニアードウッドパネルは、一般的な工具と基本的なスキルがあれば簡単に加工できます。切断、穴あけ、ルーター加工、接合、接着、固定が可能です。合板は強度を損なうことなく曲面を形成できます。パネルサイズが大きいため、取り扱いや設置に必要な部品の数が少なくなり、施工が迅速化されます。[ 47 ]
  • エンジニアリングウッド製品は、欠陥のある木材、未利用の樹種、または小さな木材片から作ることができるため、より効率的に木材を利用できます。これにより、より小さな木の使用が可能になります。[ 49 ]
  • 木製トラスは多くの屋根や床の用途で競争力があり、高い強度対重量比により長いスパンが可能になり、床のレイアウトに柔軟性をもたらします。[ 50 ]
  • 持続可能なデザインの支持者は、大きな木を切る必要がある大きな無垢材ではなく、比較的小さな木から生産できる人工木材の使用を推奨しています。 [ 17 ]

デメリット

  • 無垢材と同様に、高湿度環境やシロアリにさらされると、生物による劣化や菌類の腐敗が起こり、木材製品の構造的完全性と耐久性が低下し、木材が腐り始めます。[ 46 ]
  • 持続可能な森林管理計画がなければ、広範囲にわたる森林伐採が起こる可能性がある。[ 25 ]
  • MT建物は、MT材料の相対的な柔軟性のために風による振動の影響を受けやすく、建物内の人々に不快感を与える可能性があります。[ 25 ]

製品タイプ別のデメリット：

  • CLTとグルーラム：無垢材よりも高価です。[ 25 ]
  • NLT: 製造に労働集約的であり、人為的ミスの可能性がある。[ 25 ]
  • DLT: パネルのサイズと厚さが制限される。[ 25 ]
  • SCL：パネルのサイズと厚さが制限されており、低層の建物に適しています。[ 25 ]

無垢材と比較した場合、次のような欠点が一般的です。

  • 木材の製造には無垢材よりも多くの一次エネルギーが必要です。[ 51 ]
  • 一部の製品に使用されている接着剤は、有害な放出を引き起こす可能性があります。一部の樹脂では、最終製品にホルムアルデヒドが放出される懸念があり、尿素-ホルムアルデヒド結合製品でよく見られます。[ 51 ]

プロパティ

合板とOSBの密度は通常560～640 kg/m 3 (35～40 lb/cu ft )です。例えば、9.5 mm ( 3 ⁄ 8  in)の合板外装材またはOSB外装材の表面密度は通常4.9～5.9 kg/m 2 (1～1.2 lb/ft 2 )です。他の多くのエンジニアードウッドの密度はOSBよりもはるかに高くなります。

接着剤

人工木材に使用される接着剤の種類は以下の通りである。[ 6 ] [ 52 ]

より包括的な用語は「構造用複合材」です。例えば、ファイバーセメントサイディングはセメントと木質繊維で作られ、セメントボードは低密度セメントパネルで、多くの場合樹脂が添加され、グラスファイバーメッシュで表面処理されています。

健康上の懸念

ホルムアルデヒドは哺乳類の細胞代謝に不可欠な成分ですが、研究ではホルムアルデヒドガスを長期間吸入するとがんにつながるとされています。エンジニアリング木材複合材は、未反応の遊離ホルムアルデヒドと樹脂接着剤の化学分解という2つの方法で、潜在的に有害な量のホルムアルデヒドガスを放出することがわかっています。過剰な量のホルムアルデヒドが工程に加えられると、余剰分は結合する添加剤がなくなり、時間の経過とともに木材製品から染み出す可能性があります。安価な尿素ホルムアルデヒド（UF）接着剤は、劣化した樹脂の放出の主な原因です。水分により弱いUF分子が劣化し、潜在的に有害なホルムアルデヒド放出を引き起こします。McLubeは、低ホルムアルデヒドUFおよびメラミンホルムアルデヒド接着剤を使用するメーカー向けに設計された離型剤とプラテンシーラーを提供しています。多くのOSBおよび合板メーカーは、フェノールの方がはるかに効果的な添加剤であるため、フェノールホルムアルデヒド（PF）を使用しています。フェノールはホルムアルデヒドと耐水性の結合を形成し、湿気のある環境でも劣化しません。 PF樹脂はホルムアルデヒド放出による重大な健康リスクをもたらすことは確認されていません。PFは優れた接着剤ですが、エンジニアリングウッド業界では、より高い耐水性、強度、そしてプロセス効率を実現するために、pMDIなどのポリウレタンバインダーへの移行が始まっています。pMDIは、硬質ポリウレタンフォームや冷凍機用断熱材の製造にも広く使用されています。pMDIは他の樹脂接着剤よりも優れた性能を発揮しますが、剥離が非常に困難で、金型表面に蓄積しやすいことで知られています。[ 53 ]

機械式ファスナー

DLT、NLT、一部のCLTブランドなどのエンジニアリングウッド製品は、接着剤を使用せず、機械式ファスナーや木工品を用いて組み立てることができます。これらには、プロファイル加工されたインターロッキングジョイントボード、[ 54 ] [ 55 ]、専用の金属製固定具、釘、または木製ダボなどがあります。[ 56 ]

建築基準法

マスティンバーが建物に使用されて以来、長年にわたり、適切な使用と取り扱いのための基準を作成するために、国際建築基準（IBC）にコードが追加され、採用されてきました。例えば、2015年にはCLTがIBCに組み込まれました。[ 40 ] 2021年版IBCは建築基準の最新版であり、木材材料を使用した建設に関する3つの新しいコードが追加されました。新しい3つの建設タイプはIV-A、IV-B、IV-Cであり、それぞれ18階建て、12階建て、9階建てまでの建物でマスティンバーを使用することが許可されています。[ 57 ]

エンジニアリング木材製品には、次の技術性能基準が関連しています。

  • EN 300 - 配向性ストランドボード（OSB） - 定義、分類、および仕様
  • EN 309 - パーティクルボード - 定義と分類
  • EN 338 - 構造用木材 - 強度等級
  • EN 386 - 集成材 - 性能要件および最低生産要件
  • EN 313-1 - 合板 - 分類と用語 パート1：分類
  • EN 313-2 - 合板 - 分類と用語 パート2：用語
  • EN 314-1 - 合板 - 接着品質 - パート1：試験方法
  • EN 314-2 - 合板 - 接着品質 - パート2：要件
  • EN 315 - 合板 - 寸法許容差
  • EN 387 - 集成材 - 大型フィンガージョイント - 性能要件および最低生産要件
  • EN 390 - 集成材 - サイズ - 許容偏差
  • EN 391 - 集成材 - 接着層のせん断試験
  • EN 392 - 集成材 - 接着層のせん断試験
  • EN 408 - 木質構造物 - 構造用木材および集成材 - いくつかの物理的および機械的特性の測定
  • EN 622-1 - ファイバーボード - 仕様 - パート1：一般要求事項
  • EN 622-2 - ファイバーボード - 仕様 - パート2：ハードボードの要件
  • EN 622-3 - 繊維板 - 仕様 - パート3：中質繊維板の要件
  • EN 622-4 - ファイバーボード - 仕様 - パート4：ソフトボードの要件
  • EN 622-5 - 繊維板 - 仕様 - パート5：乾式プロセスボード（MDF）の要件
  • EN 1193 - 木質構造 - 構造用木材および集成材 - 木目に対して垂直なせん断強度および機械的特性の測定
  • EN 1194 - 木質構造 - 集成材 - 強度区分及び特性値の決定
  • EN 1995-1-1 - ユーロコード5：木造建築物の設計 - パート1-1：一般 - 建物の共通規則および規則
  • EN 12369-1 - 木質パネル - 構造設計のための特性値 - パート1：OSB、パーティクルボード、およびファイバーボード
  • EN 12369-2 - 木質パネル - 構造設計のための特性値 - パート2：合板
  • EN 12369-3 - 木質パネル - 構造設計のための特性値 - パート3：無垢材パネル
  • EN 14080 - 木質構造物 - 集成材 - 要件
  • EN 14081-1 - 木質構造 - 強度区分別長方形断面構造用木材 - パート1：一般要求事項

エンジニアリング木材製品の 環境製品宣言を作成するには、次の製品カテゴリ ルールを使用できます。

  • EN 15804 - 建設工事の持続可能性 - 環境製品宣言 - 建設製品の製品カテゴリーに関する中核規則
  • EN 16485 - 丸太および製材 - 環境製品宣言 - 建設用木材および木質製品の製品カテゴリー規則（EN 15804 の補完PCR）
  • ISO 21930 - 建築物及び土木工事における持続可能性 - 建設製品及びサービスの環境製品宣言に関する中核規則

マスティンバー構造の例

プライスクレーパー

1942年から1943年にかけて、戦時中の鋼材不足により建設用の鋼材が入手できなかったため、米国では 17の飛行船格納庫が木材で建設されました。

プライスクレイパーは、一部または全体が木造の超高層ビルです。世界中で、アセントMKEビル、ノルウェーのミョースタルネット、シュタットハウスビルなど、様々な種類のプライスクレイパーが建設されてきました。[ 58 ]

アセントMKEビルは、2022年にウィスコンシン州ミルウォーキーに建設され、様々なマスティンバー材と一部鉄骨およびコンクリートを組み合わせた世界最高層の高層ビルです。この合板ビルは高さ87メートル、25階建てです。[ 59 ]

シュタットハウス・ビルは、2009年にロンドンのハックニーに建設された住宅ビルです。9階建てで、高さは30メートルに達します。CLTパネルを耐力壁と床スラブとして使用しています。[ 60 ]

ブラック＆ホワイト・ビルは、ロンドンのショーディッチに2023年に完成予定のオフィスビルです。6階建てで、高さは17.8メートルに達します。CLTパネル、グルーラムカーテンウォール、LVL柱と梁が使用されています。[ 61 ]

2022年現在、世界中で8階建て以上のマス・ティンバー建築が84棟以上建設中または完成しており、その他多数のプロジェクトが計画段階にあります。その環境への配慮と独特の外観が、マス・ティンバー建築への関心を高めています。[ 62 ]

橋

2014年にカナダのケベック州に建設されたミスティシニ橋は、グルーラム梁とCLTパネルを組み合わせた全長160メートルの橋で、ウーパーチカス峠を横断するように設計されました。[ 63 ]

プレーサー川歩道橋は、 2013年にアメリカ合衆国アラスカ州に建設されました。全長85メートル（280フィート）で、チュガッチ国立森林公園内に位置しています。この橋のトラスにはグルーラムが使用されています。[ 63 ]

駐車場構造物

オレゴン州スプリングフィールドにあるグレンウッドCLT駐車場は、CLTを使用した19,100平方メートル（206,000平方フィート）の駐車場となる予定です。4階建てで、360台分の駐車スペースを収容します。ただし、この駐車場は2022年12月現在建設中であり、完成年は未定です。[ 64 ]

参照

注記

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