絵画用木製支持体の理解-簡潔な歴史

By Elaine Salazar
 

ラファエロ自画像(1506年)
 -パネルに油絵具

歴史的には、柔軟な布の支持体が採用されるよりはるかに前から、絵画には木製パネルが使用されていました。2~3世紀に作られ今も変わらぬ最古のイコンや、ルネサンス時代の絵画はほとんど、硬い木製パネルで制作されていました。たとえば、ラファエロの絵画の多くは下塗りした木製パネルに描かれています。パネルの準備は、硬い木材をまず十分に乾燥させた後、紙やすりで磨いて滑らかにするという方法で行われていたため、手間のかかる作業でした。その後、石膏(粉にしたもの)を動物の皮からできたニカワと混ぜて作った下地を何層も塗り重ね、パネルが滑らかになり描画できる状態になるまで紙やすりで磨き、ワニスを塗っていました。

当時の作品はすべて、準備された硬い木製パネルに描かれていましたが、現代では多くの選択肢が用意されています。技術の進歩により既製パネルの種類は増え、素材の持ち味が生かされ、硬い木材を使うデメリットの一部は解消されました。硬い木製パネルには原料木が持つ本来の細胞構造がすべて残っています。木はさまざまな気候と湿度に曝されるため、この構造は立体の3方向それぞれへの特異的膨張と収縮の影響を受けやすくなります。対照的に工業的に作られたエンジニアリングウッド(集成材など)パネルは、木の構造を大小のチップや繊維の塊に砕き、パネルに圧縮することでより均質の強く安定した支持体になります。

合板などの薄板材料から、ハードボードや樹脂で固めたMDF(中密度ファイバーボード)などの天然木材パルプ繊維のパネルにいたるまで、多種多様の加工木材があることを考えると、こうした支持体の特徴と絵画用支持体としての適切性を理解することは重要です。この記事で多種多様な木製支持体すべてに対応することはできませんが、絵画用の一般的に入手可能な加工木材の支持体の物理的特徴を理解していただけるよう努めました。

加工木材業界は、ユーザーが仕事に適したパネルを選択するための指針として、力学的かつ物理的特徴(木製支持体の密度、内部結合、その他さまざまな力学的特徴)を測定しています。たとえば、船舶業界では耐湿性が高まるよう加工された海用合板が使用されていますが、インテリア業界では耐水性の低い合板が使用されています。同様に、画家は絵具のこうした力学的かつ物理的特徴を利用して、描画に最適な材料は何かを判断することができます。作品に木製支持体を使うポイントは、a)作品が平滑に保たれ、さまざまな気候下での移動に耐えるような寸法安定性と硬度を決定すること、b)作品を長期間保護するための、木製支持体の下塗りと表面仕上げの適切な方法を用いることです。

加工木材に関するこの2つの懸念については決定的な特徴がたくさんありますが、私たちは木製パネルの寸法安定性と表面処理を決定するためには4つの特性が重要であると考えています。

密度は1立方フィートあたりのパネルの重量(ポンド)で測定しますが、これは極めて重要です。密度の低いパネルはたわみやすく下塗りが難しくなるからです。他の変更を加えることなく密度が高まると、剛性と内部結合力が強まり、最も重要な点として、特異的な拡張とたわみの原因となる吸湿の影響を受けにくくなります。下の表から、MDF(中密度ファイバーボード)パネルはHDF(高密度ファイバーボード)パネルやハードボードより密度が低いことがわかると思います。すなわち、MDF、特に薄いパネルはHDFよりはるかに水分摂取の影響を受けやすく、たわみやすい傾向があるということです。たわみを軽減するために厚いMDFを使うこともできますが、それでもなお過剰な吸湿はプライマーの完全性とパネル内でかびが生育する可能性にとっては問題です。また、これらのパネルに下塗りをすると、パネルが湿度を吸収するため広範囲で毛羽立ち(表面繊維の隆起)が発生し、さらに多くの下塗りとサンディングが必要になります。比較して、密度の高いパネルは、下塗り剤のより滑らかなコーティングを受け入れ、描画に適した滑らかな下地をもつパネルをつくるために必要なジェッソ層の数が少なくてすむでしょう。
 

キーワード:Amp HB(Ampersand社が特許をもつハードボード)、Std. HB(標準ハードボード)、HDF(高密度ファイバーボード)、MDF(中密度ファイバーボード)
注:物理的特徴は製品製造に使用した天然木材によって異なることがあります。これらのデータ点は木材業界のさまざまなメーカーの例から抜粋したものです。
キーワード:Amp HB(Ampersand社が特許をもつハードボード)、Std. HB(標準ハードボード)、HDF(高密度ファイバーボード)、MDF(中密度ファイバーボード)注:物理的特徴は製品製造に使用した天然木材によって異なることがあります。これらのデータ点は木材業界のさまざまなメーカーの例から抜粋したものです。
キーワード:Amp HB(Ampersand社が特許をもつハードボード)、Std. HB(標準ハードボード)、HDF(高密度ファイバーボード)、MDF(中密度ファイバーボード)
注:物理的特徴は製品製造に使用した天然木材によって異なることがあります。これらのデータポイントは木材業界のさまざまなメーカーの例から抜粋したものです。
*合板のMORは、さまざまな種類の木材から作られた厚さ3/4インチ(約1.9センチ)の合板の平均値に基づいています。
 
 たとえば、ハードボードとHDF(高密度ファイバーボード)は密度が高いため、吸湿性が低く、たわみや毛羽立ちが起こりにくいでしょう。さらに、強化ハードボードはこれらの問題に対する耐性が高くなることが示されています。仕上げに適した市販品の支持体の一つだと考えられているのはそうした理由によるものです。対照的に、合板はHDFやハードボードより密度が低く、原木の表面が多孔質で目が粗いために下塗りやシールが困難です。しかし、評価できる点として、合板は重なり合った層が交互に垂直方向を向いている構造により比較的寸法が安定しているため、含水率の変化、特に厚さ3/4インチ(約1.9センチ)以上の特異的膨張と収縮によるたわみは軽減されます。

「内部結合」とは、材料を表面と垂直な方向に引きはがすためにかかる力であり、平方インチ当たりのポンド数(psi)で表わされます。これはパネルの物理的完全性を測り、結合力を表すものであるため、重要な物理的特徴です。また、さまざまな用途に使えるようにするには繊維を十分に結合することが不可欠あり、MDF、HDF、ハードボードなどの木質繊維でできた複合版においては特に重要です。絵画用パネルの領域では、1/8インチ(約0.31センチ)の薄いパネルに大きな作品を描こうとする場合、結合力が少なくとも150psiの硬くたわみにくいパネルでの作業を確保する必要があります。

破壊係数(MOR)とは、ボードの最大破壊力の測定単位です。平方インチあたりのポンド数(psi)で測定されるため、材料のたわみ強度と曲げ強度を示す究極の単位とみなされ、MDF、HDF、ハードボードといった複合板の一般的な強度測定基準になっています。これは大型パネルの寸法安定性、特に硬さを決定する際の重要な測定基準です。合板の場合、これと同じ強度品質の一般的な測定基準は弾性係数(MOE)であり、これはまさに合板の曲げに対する抵抗力を試すものです。

含水率は、絵画支持体を損なう最大の要素の一つと言えるでしょう。話題にしているパネルもすべて含めて、木製品において湿度は常に存在し、その量はさまざまですが、炉乾燥後の木材重量の何パーセントという形で表現されます。木に存在する水は基本的に:
1)細胞腔を占め、木の繊維構造を完全に飽和させる遊離水(最大含水率200%、すなわちスポンジの含水可能なスペースを飽和させられるだけの水量)、2)木の細胞壁のセルロース分子との化学的結合を発生させる結合水(平均含水率12%)、この2種類です。

ほとんどの木製品において、遊離水は木製品の特質的収縮と膨張に関して心配の種にはなりません。たわみのような収縮問題を生じさせることなく、自由に現われ去っていくことができます。しかし、木に含まれる遊離水が多すぎると、かびの原因となり、絵具の接着に問題が生じる可能性があります。遊離水が完全に乾燥すると、結合水が離れ始め、各水分子がセルロース分子との化学結合を壊し、木から蒸発し、過剰な収縮を生じさせます。換言すると、結合水は乾燥した状況で木から離れ始め、湿度の高い状況で木に戻るため、木は収縮と膨張を繰り返しながら、常に寸法を変化させます。残念ながら、収縮により過剰なたわみが生じた場合、リグニン(細胞をまとめる天然の糊)が固まり、たわみは永久に残るでしょう。

合板やファイバーボードなど、加工木材で製品を作る目的は、木の多様な細胞でできた天然の構成を破壊し、チップやファイバーの方向を少しでも均質化することです。それによりこれらの方向性収縮力が相殺され、たわみが最小化し、密度と表面の特徴が安定し、一般的に使用に十分な均質の「木材」ができます。加工木材パネルが単一木材パネルより実質的に有利であるのはこの点です。ハードボードや合板などの複合パネルの変動率は単一木材の約10分の1でしょう。しかし、加工木材製品の中でもさらにより良いものがあります。

線膨張試験と吸湿試験は、寸法安定性がどれほど有効に保たれるのかという点において、支持体を差別化するのに役立ちます。たとえば、滑らかな両面(S2S)ハードボードの含水率は製品寿命が終わるまで非常に安定しています。通常の保管環境であれば、密度と天然結合繊維のおかげで、ハードボードの吸湿度は4~5%、最も湿った状況でも一般に9%を超えることはありません。Ampersand社のハードボードは高湿度試験で線膨張量が最も少なく、0.02%未満でした。湿ったHDFとMDFのボードの含水率は5~6%で、線膨張はメーカーにより0.3~0.4%です。

様々な木材製品における異なる物理的特徴と力学的特徴を考えれば、絵画用支持体に関するさまざまなヒントがあります。最適な寸法安定性を得るために努力することは不可欠です。しかし、パネルを適切に準備することも重要です。たとえば、含水率が高く、密度が低い支持体で作業をする場合、パネルの両面に下塗りをするなど、「バランスの取れた」準備方法を用いることがベストです。そうでないと、ひどいたわみが生じる可能性があります。

以下では画家が一般的に使用しているいくつかの支持体と絵画用パネルのメーカーについて述べます。

ハードボードと聞いてまず思い出すのは、William Masonが1942年に発明したハードボード初の「ブランド」であるMasoniteRです。ちなみに、Masoniteはもうハードボードを製造していませんし、製造コストが高いため、今もこの独自の支持体を製造している工場は世界中探してもほとんどありません。ハードボードパネルとファイバーボードパネル(MDFとHDFの両方)の最大の違いは、物理的特性以上に製造方法です。MDFパネルとHDFパネルは乾式工程方法を使用し、木の繊維を結合するために合成結合剤やホルムアルデヒドを主成分とした薬剤を使用します。比較すると、ハードボードは繊維を接着し、パネルを固めるために、木材内の結合剤として天然セルロースリグニンを主に使用した湿式/乾式工程方法を使用しています。湿式工程では添加物を追加する必要はありません。

ハードボードの製造に使用される湿式/乾式工程は、滑らかな片面パネル(S1S)も滑らかな両面(S2S)パネルも製造することができます。湿式工程による製造では、粉砕や蒸気圧を利用して木の繊維束や粒子を分離し、その後水を張った大きなタンクに浮かばせます。この方法により、退色の原因となるリグニンやタンニンを多く含む薄層を取り除きます。木材に存在する水溶性成分と酸の多くも浸出し、ほぼ不活性な繊維が残ります。その結果、木の繊維は表面と平行に不規則に並び、熱と圧力によって硬い芯のあるパネルになります。

滑らかな片面(S1S)はワイヤーメッシュスクリーンのプレスに送られます。S2Sは2つの滑らかなプレートの間で加熱圧搾され、高密度で低含水率のボードが作られます。S2Sハードボードには標準ハードボードと強化ハードボードがあります。どちらも同じ工程で作られ、同じ仕上がりです。しかし、ハードボードは強化のために1段階余分に工程を通ります。強化ハードボードでは、ボードがプレスを離れた時に、pH中性の油を少量(4 ft?8 ftのシートにわずか1.8オンス)、ロールコーターで塗ります。化学コーティングの技術者によると、油による「強化」は目に見えないため、パネル上に均質なフィルムは残りません。この工程の目的は、ボードを強化し、たわみにくくすることです。手引書によっては誤った記載がありますが、ボードに油は染み込みません。実際、S2Sハードボードは木材業界において絵画、薄板製造、建設に最適な支持体の一つと考えられており、画家に広く使われています。

中密度ファイバーボード(MDF)および高密度ファイバーボード(HDF)は、木の粒子を完全に破壊し、熱と圧力と結合剤を使って新たなパネルに再構成するという乾式工程でつくられる加工パネルです。製造に使用される最も一般的な結合剤の一つは尿素ホルムアルデヒドですが、これはガス放出という問題が生じる可能性があります。しかし、今では多くのMDFメーカーが低放出で尿素ホルムアルデヒド無添加(NAUF)のパネルを自主的に開発しているため、ホルムアルデヒド不使用の市販代替品は増えつつあります。ファイバーボードを製造する乾式工程分野の技術は拡大しつつあり、特に高密度ボードにおいて、改良された新たなパネルが次々と発売されています。

MDFとHDFの密度は通常、55 lb/ft3から60 lb/ft3の間です。しかし、これらの乾式工程ファイバーボードのメーカーは内部結合力が270 psiもある高密度ファイバーボードの開発に成功し、内部結合力が平均155 psiと、MDFパネルよりはるかに安定した面が提供されています。さまざまな樹脂を木の繊維と混ぜて使うと、寸法的にきわめて安定したパネルを作ることができます。しかし、乾式工程では依然として多孔質の表面が残り、HDFに繊維の毛羽立ちや膨張があります。しかし、MDFパネルの毛羽立ちとは比べ物になりません。MDFの毛羽立ちをなくすためにはシールとジェッソの層を増やす必要があります。MDFやHDFで作業することを選ぶのであれば、表面の寸法安定性を改善するためにパネルの両面に丁寧にジェッソを塗るとよいでしょう。
 
合板は、プライと呼ばれる材木と突板を木目が垂直になるように交互に重ね、接着剤を塗り圧力をかけて一枚に結合させたものです。薄板を相互に重ねた合板の構成は、すぐれた寸法安定性と、湿気に曝されたときのたわみや歪みに対する耐性を発揮します。合板の材料は軟材でも硬材でもよく、アウトドア業界や硬材/内装用に等級化されています。アウトドア業界の合板には湿度に強い戸外用の接着剤が使用され、硬材/内装合板には室内用の接着剤が使用され、通常、表面も裏面も高品質の硬材で作られ、研磨されています。カエデ、バルチックバーチ、アメリカボダイジュは、市販されている硬材合板のオプションのほんの一部です。

絵画用支持体としての合板は、寸法的にきわめて安定していますが、デメリットもあります。支持体として合板を選択する際にきわめて重要なことは、a).合板パネルと表板を合わせた厚みと、b).ベニヤの品質です。最良の選択は、3/4インチ(約1.9センチ)のダイボード、すなわちあらゆるプライが同じ厚みの同種の木材で作られている合板でしょう。この種の合板は非常に寸法が安定しています。

経験則では、通常、重ねれば重ねるほどパネルは安定します。1枚1枚が薄い(1.6~4.8mm)ため、薄い合板を補強しなければ、支持体は歪むでしょう。紙のように薄いベニヤでできた合板は、均一に仕上がっているように見えても注意が必要です。この種の合板は、表面に下塗りをすると必ずチェッキング(ベニヤ層のひび割れ)が現れます。第二に、合板ベニヤに継ぎ目がないことを確認しましょう。繰り返しますが、作品はさまざまな湿度レベルにさらされるため、薄い合板ベニヤは年月が経つと開いてきます。最後に、ベニヤによって下塗りの方法は異なります。たとえば、バーチのベニヤは繊維の毛羽立ちが現れやすいため、表面のシールと下塗りの回数を増やさなければなりませんが、アメリカボダイジュやカエデは通常木目が詰まり均等であるため下塗りとシールは少なくてすみます。合板の場合、ベニヤが将来ひび割れ、絵具の膜に影響を与える事態を避けるために、ジェッソを数回塗布し合板のシールと下塗りを完全に行うことは重要です。

補強パネル/画架で支えたパネル
 
ジェッソを塗った合板表面のチェッキング
左の木製パネルはジェッソを塗る前にシールしていないため、支持体に起因する退色が現れています。右のパネルは最終ジェット層を塗る前にシール層を塗っています。
パネルにさらにサポートを追加するために「補強」や「画架」がよく使われます。既製パネルを画架に載せたり、補強できるほど寸法的に安定しているという点で現代の画家は幸運です。しかし、この問題については一層の調査が必要です。多くが輸入品である木製パネルにはたわみや曲りといった構造的な問題が現れるためです。これらのパネルは通常、3mm程度の薄い合板で作られ、硬い木簡で補強されています。これらのパネルは美的にはきわめて魅力的ですが、特に大きいパネルの構造には本来のアンバランスが生じるかもしれません。薄い合板はたわみやすいため、硬い木簡で補強すると、合板のたわみが硬い木簡を無理やり変化させる傾向が生じるでしょう。パネルは湿度の変化に曝されるためその逆も起こり得ます。この記事の前半で述べたように、硬い木簡は独自の細胞構造を持ち、空気中の相対湿度が変化するにつれ、寸法変化の影響を受けやすくなります。Ampersand Artでは、画架で支えたパネルの製造に関する豊富な経験上、大きいパネルを高品質の合板で補強することがたわみに対する最良の保護になると考えました。Ampersand Artでは、合板が安定していることから、美術館用のパネルを硬い木簡に固定する際、13層の合板を使用しています。寸法安定性のある13層のバーチ合板は、たわみにくい寸法安定性の高い木簡を提供します。さらに、釘やネジで画架をパネルに固定しないでください。さもないと時とともに絵画面に影響が及ぶでしょう。年月が経つと、木の膨張と収縮により釘が緩むからです。パネルを補強システムに接着する際はプロ仕様の木材用接着剤を使用してください。

シールと下塗り

シール剤の役割を果たすエンコースティック・ワックスは例外として、すべての木製パネルは、描画前に適切な下塗り剤でシールすべきです。木材に存在する天然のリグニンとタンニンは、下塗り剤を通して浸出することがあるため、パネルに適切なシールと下塗りを施さなければ絵画に影響が生じるかもしれません。左上の画像は、シール剤を塗っていないパネルが黄ばむのに対し、シールを施したパネルはタンニンが描画面に浸出することを防止することを示しています。

パネルのシールと下塗りを習得するために推奨される方法と資料がいくつかあります。 Mark Gottsegenによる最新の「画家のハンドブック」は優れた資料です。Ampersand Art Supplyもウェブサイト上に仕上げしていないパネルのシールと下塗りに関するセクションを設けています。Ampersandはパネルにシールし、その後ジェッソかアクリルエマルションを数回塗るためにGOLDEN GAC 100を使用すること推奨しています。油絵具で描く前に、Gamblin Oil Painting Groundを使ってパネルにシールし、仕上げることができます。

調整済み/すぐに使用できるパネル

市販されている下塗り済みの絵画用木製パネルを評価することがこの記事の目的ではありませんが、この記事の情報を活用して木製パネルの構造そのものを評価することはできます。この20年にわたり、Ampersand社は、木、特に美術館用シリーズパネルのハードボードと重要なシリーズパネル用高密度ボードのシール工程を開発してきました。Ampersandのパネル(品名:Gessobord、Claybordなど)は、絵画用下塗り剤でコーティングする前に、支持体に起因する作品の変色を避けるために特に開発されたタンニン防止シール剤/コーティングシステムによる2部工程で木製下地材に下塗りをしています。最初の「フィルコート」がハードボードの表面繊維に浸透し、シール工程の第1段階となります。精密ロールコート機でこのフィルコートを塗付することにより、ボードの繊維にコーティングが浸透し、ボードとシール剤をしっかり結合します。2回目のコーティングでシール工程は完了し、シール剤コートの上に塗付されるさまざまな絵画用下塗り剤にとって適切な接着層になります。繰り返しますが、木のシールは不可欠で、パネルを準備する画家や美術作品を制作する画家のために調整済みパネルを作成するメーカーは必ずこれを実施すべきです。

参考資料
The Painter's Handbook: Revised and Expanded - Mark David Gottsegen, Copyright, 2006
The Encyclopedia of Wood, USDA, Copyright 2007
Today's Hardboard, AHA, Copyright 2001
Dimensional Stability, CPA technical bulletin, Copyright 2002
MDF From Start to Finish, CPA Copyright 2005
Hardboard (Masonite) What is it, RM Granum and O.B. Eustis, PPI, Copyright 1999
Wood-based Composites and Panel Products by John A. Youngquist (source: Wood Handbook: wood as an engineering material - chapter 10) Forest Products, Madison, WI copyright 1999
Industry websites used to gather technical specifications on various brands of panels

Golden Artist Colors社


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