乾燥した板が水を吸った後変形する理由

質問

杉の薄板を雨などで濡らしてそのままにしておくと乾燥した際に湾曲してしまいますが、このようなことが起こる理由は何でしょうか。

回答No.4

noname#215107 · ベストアンサー

>紙やきれなどを畳んでおくとできる「しわ」とか「くせ」もやはり水素結合の働きなのでしょうか。

実は、製紙業界勤務です。
紙については同様にセルロースの水素結合で結びついていますので
いったん濡れてしまった紙を乾かすとしわになったまま固定してしまいます。

また、サイズ剤や填料、湿潤紙力剤が入っている印刷用紙にくらべると、トイレットペーパーなどは水で簡単に溶解してしまいます。

お礼

ご教示ありがとうございます。水素結合をもう少し勉強したいと思います。日常生活で遭遇する現象に水素結合が関係しているものが多いように思えます。大変為になりました。

補足

きれなどで濡らすとごわごわになって硬くなるものがあるのは水素結合以外の非共有結合的力によるものなのでしょうか。

回答No.8

Postizos

もちろん多面的・多角的な視点があった方が良いですよね。

お礼

なるべくいろいろ考えてゆきたいと思います。

回答No.7

Postizos

No.6です。

濡れが反りを発生させる理由を答えていませんでした。化学的なことは他の方の回答をお待ちしますが。

板が経年で木の表皮側が凹になるように変形して行くという傾向は変える事ができません。必ず最終的にはそうなるのですが、水で濡れることによって膨潤し、水溶性の物が抜け、油が抜け、再度乾燥するという過程で表皮側の縮み（痩せ）が増幅されるという事だと思います。

なので新しい材を水に浸けたり屋外に放置したりした後に、貯蔵して反りを出るだけ出させておいてから平に製材をし直すという工程がとられるようです。
ですので高級な板は古い物の方が高価です。
http://www.keyaki-kakinuma.com/keyaki.html
http://ameblo.jp/nagasakimachiya/entry-11254638696.html

紙も濡らすと膨潤するので、水彩画を描く場合は水張りと言う準備をしておきます。
http://www.youtube.com/watch?v=w18v-yTrcD4
http://zokeifile.musabi.ac.jp/document.php?search_key=%90%85%92%A3%82%E8
水張りをしていない紙をいったん濡らすと乾燥しても元通りに平にならないで凸凹に波うつのは、元々の不均一が現れるからでしょう。繊維の移動もあるかもしれませんが。

お礼

繰り返しになりますが実にいろいろな面から考えなければならないことを実感いたしております。日常の現象は専門家があまり注目しないことが多いのかもしれません。ご教示改めて感謝申し上げます。

回答No.6

Postizos

以前布を濡らすとごわごわする理由を聞いていらっしゃった方ですよね？

杉に限らず板というのは木という生き物の体の水の通り道であったわけで、これを切り倒して板にしてしまうとどんどんと乾いて行くわけです。また細胞の中にあった水溶性の物だとか、揮発性の物だとかいろいろの物が枯れて抜けて行きます。その非常に長い時間をかけて乾いて行く過程で幹の外側と内部の方との質の違いによって反りが起こるのです。
http://vicdiy.com/zairyo_knowhow/013/013.html
木が太くなるにつれ幹の中の方は「心材」に変化してあまり水分を吸わず。密になって固くなり、強度を負担する役目になり、外側の方は導管仮導管が多く、密度が無いから乾くと収縮が大きい。
http://www.fukuoka-edu.ac.jp/~fukuhara/keitai/4-2.html

なお布が濡らすと固くなるのは以前説明したように糸の膨潤という現象が原因です。
木綿の布と同じ繊維を使って作ったコットン紙がありますが、これは濡らすと逆に柔らかくなる・伸びることからこの説の正しさは理解できるでしょう。
http://www.jasta1.or.jp/tes-nishi/a_apakenn/h17nen/11.18/discus-cont/04/apaken05-2-4.htm
↑「レーヨンの収縮のメカニズム」の図参照

また紙を固めるのに糊料を混ぜていますがこれが溶けてしまうのも紙が軟らかくなる原因でしょう。

コットン紙
http://www.ito-ya.co.jp/communication/story.html
http://www.geocities.jp/baian_sf/cn9/paper.html
レーヨン紙もあります。

化学変化もありますが、構造的な原因でしょう。
化学変化ということでは幹の中の方も外の方も同じような現象が進行して行っているはずです。

回答No.5

noname#215107

>きれなどで濡らすとごわごわになって硬くなるものがあるのは水素結合以外の非共有結合的力によるものなのでしょうか。

専門外ですが木綿等が含まれている場合、紙と同様の理由だと思います。

お礼

大変勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.3

noname#215107

私の想像なので参考までに・・・・

木の繊維は主にセルロースですが、繊維同士は水素結合で結びついた部分があります。
水素結合は水分子によって簡単に解消されますが、乾燥すると再び結合します。

偏った箇所に水を含んだり、偏った箇所から乾燥をはじめると、膨張の差により変形してしまいます。繊維の位置がずれて再び結合するため、乾燥すると変形した状態のままで水素結合により接着します。

お礼

水素結合が関係しているというのはなるほどと思いました。重石を載せて乾燥させると湾曲しないことも理解できたように思います。ご教示ありがとうございました。

補足

紙やきれなどを畳んでおくとできる「しわ」とか「くせ」もやはり水素結合の働きなのでしょうか。

回答No.2

Saturn5

浸透圧が原因です。
木の細胞が浸透圧で水を吸い込んで膨らみます。
それで体積が大きくなります。

スポンジのような比較的均一な素材では全体が一様に膨らむため、
変形は少ないですが、木材には年輪があり膨らみやすいところと
膨らみにくいところがあるので変形します。

ラワンのような南方材は全体が一様に近いので変形しにくく、
建築資材として良く使われます。

お礼

ご教示ありがとうございます。再び乾燥した時にも浸透圧が働いているのでしょうか。

回答No.1

nitto3

自然物ですから、均一に乾燥しないからです。

お礼

ご教示ありがとうございます。湾曲が木の構造と関係があるように思えます。