製材所
基本的な「ポータブル」製材機で丸太を製材する
アメリカの製材所、 1920年頃
アリゾナ州ジェロームに残る20世紀初頭の製材所

製材所（saw mill、saw-mill）または製材所は、丸太を木材に加工する施設です。現代の製材所では、電動のこぎりを用いて丸太を縦方向に切断し、長い木材に加工します。また、横方向にも切断し、標準サイズまたは特注サイズ（寸法製材）に応じて長さを調整します。「ポータブル」製材所は操作が簡単です。丸太はスチール製のベッドに平らに置かれ、作業員が手動でのこぎりを押すことで、電動のこぎりがベッドの長さに沿って丸太を水平に切断します。最も基本的な製材所は、チェーンソーとカスタマイズされた治具（「アラスカ製材所」）で構成され、同様の水平操作が可能です。

製材所が発明される前は、板はさまざまな手作業で作られていた。裂いて（割って）削ったり、切り出したり、あるいはもっと頻繁には、2 人の男性が1 人が上、もう 1 人が下の鋸穴でむちのこぎりを使って手で鋸引きしたりしていた。知られている最も古い機械式製材所は、ヒエラポリスの製材所で、紀元後 3 世紀にさかのぼる、小アジアのヒエラポリスにあるローマの水力式石臼である。他の水力式製材所がこれに続き、11 世紀までにはスペイン、北アフリカ、中東、中央アジアに広まり、次の数世紀にはヨーロッパ中に広がった。車輪の回転運動は鋸の刃で往復運動に変換される。一般に、鋸のみが動力で、丸太は手で積み込み、移動しなければならなかった。初期の改良は、丸太を鋸の刃を通して安定して移動させる、水力式の可動台車の開発であった。

18 世紀の産業革命の頃には、丸鋸刃が発明され、 19 世紀の蒸気動力の発達により、はるかに高度な機械化が可能になりました。製材所から出る廃材は、ボイラーを始動させる燃料源となりました。鉄道の到来により、航行可能な水路のそばに製材所を建てるのではなく、丸太を製材所まで輸送できるようになったのです。1900 年までに、サウスカロライナ州ジョージタウンのアトランティック コースト ランバー カンパニーが、アパラチア山脈からピーディー川を下って運ばれた丸太を使用して、世界最大の製材所を運営していました。20 世紀には、電気とハイテクノロジーの導入によりこのプロセスがさらに進み、現在ではほとんどの製材所が大規模で高価な施設となり、作業のほとんどの側面がコンピューター化されています。製材された木材の他に、おがくず、樹皮、ウッドチップ、木質ペレットなど、あらゆる副産物が使用され、多様な林産物が生み出されています。

製材工程

北フロリダにある自作の製材所を内燃機関が動かしている。ステレオ録音、1988年

製材所の基本的な作業は、数百年前のものとほとんど同じです。つまり、一方の端から丸太が入り、もう一方の端から 寸法通りの木材が出てきます。

  • 伐採する木を選んだ後、伐採の次の段階は木を切り倒し、長さに合わせて伐採することです。
  • 幹から枝を切り離します。これは枝払いと呼ばれます。
  • 丸太は伐採トラック、鉄道、または丸太運搬車によって製材所まで運ばれます。
  • 丸太は製材所へ向かう途中、または製材所に到着した時点でスケール調整されます。
  • 樹皮剥ぎでは丸太から樹皮を取り除きます。
  • デッキ作業は、丸太を種類、サイズ、最終用途（木材、合板、チップ）ごとに分類する作業です。
  • 製材工は、ヘッドソー（ヘッドリグまたはプライマリーソーとも呼ばれる）を使用して、丸太をカント（さらに加工する未完成の丸太）とフリッチ（未完成の板材）に分割します。
  • 丸太の種類と品質に応じて、カントはリソーまたはギャングエッジャーによって複数のフリッチやボードにさらに分割されます。
  • エッジングでは、フリッチを取り除き、すべての不規則なエッジを切り落とし、四面の木材を残します。
  • トリミングにより、標準的な木材の長さで端が四角く整えられます。
  • 乾燥は木材から自然に発生する水分を除去する工程です。乾燥は窯乾燥または自然乾燥で行うことができます。
  • かんな削りは木材の表面を滑らかにし、均一な幅と厚さを残します。
  • 完成した木材は船舶によって市場に輸送されます。 [ 1 ]

歴史

産業革命以前

小アジア、ヒエラポリスの水力製材所の模式図。3世紀の製材所には、クランクとコネクティングロッド機構が組み込まれていた。[ 2 ]
1582年に出版された、ギャングソーを備えた人力製材所のイラスト
オランダ、ライツヘンダムにある風力駆動の製材所「デ・サラマンダー」 。1792年に建設され、1953年まで使用されていましたが、その後荒廃しました。1989年に全面修復されました。
オーストラリア内陸部の製材所、 1900年頃
1848年に初めて金が発見されたカリフォルニアのサッターズ製粉所の現代版復元図

ヒエラポリス製材所は、小アジア（現在のトルコ、当時はローマ帝国の一部）のヒエラポリスにある水力駆動の石材製材所で、3世紀後半に遡る、現存する最古の製材所である。クランクとコネクティングロッド機構も備えている。[ 2 ]

クランクとコネクティングロッドで動くが歯車列のない水力の石材製材所が、6世紀のビザンチン都市ゲラサ（小アジア）とエフェソス（シリア）で考古学的に確認されている。[ 3 ]

稼働中の製材所に関する最古の文献は、ローマの詩人アウソニウスによるもので、彼は4世紀後半にドイツのモーゼル川に関する地形詩を著しました。詩の中で、水車が大理石を切る際の甲高い音について描写しています。[ 4 ]また、紀元370年から390年頃のアナトリア出身のキリスト教聖人、ニュッサのグレゴリウスにも大理石製材所の存在が示唆されており、ローマ帝国の多くの地域で水力が多様化していたことを示しています。[ 4 ]

製材所はその後中世ヨーロッパに広まり、ヴィラール・ド・オヌクールが1225年から1235年頃に製材所をスケッチしています。[ 5 ]製材所は1420年頃にマデイラ島が発見された後に持ち込まれ、16世紀にはヨーロッパに広く普及したと言われています。[ 6 ] : 84–85 1627年までに、明清移行期の中国に製材所が登場します。[ 7 ]

製材所が発明される以前は、板は裂かれ、削られ、あるいは2人の作業員がホイップソーを使って製材していました。製材には、丸太を支えるためのサドルブロックと、下で作業する坑夫のための製材所が設けられていました。製材作業は時間がかかり、力強く体格の良い作業員が必要でした。2人のうち、上鋸工はより力持ちでなければなりませんでした。なぜなら、2人が交互に鋸を引くため、下鋸工は重力の恩恵を受けるからです。上鋸工はまた、板の厚さが均一になるように鋸をガイドする必要がありました。これはしばしば白墨線に沿って行われました。

初期の製材所では、単にホイップソーを機械動力に改造し、通常は水車で駆動することで工程を高速化していました。水車の回転運動は、ピットマンアームと呼ばれるコネクティングロッドによって鋸刃の往復運動に変換されました（この用語は、多くの機械用途で使用されています）。

一般的に、鋸のみが動力源であり、丸太の積み込みと移動は手作業で行われていました。初期の改良点として、丸太を鋸刃の間を安定して移動させる、水力駆動の可動式台車の開発が挙げられます。

クランクのない製材所の一種はドイツで知られており、「ノック・アンド・ドロップ」または単に「ドロップ」製材所と呼ばれています。このドロップ製材所では、シャフトの回転に伴い、鋸刃を載せたフレームがカムによって押し上げられます。これらのカムは水車が取り付けられたシャフトに挿入されています。鋸刃を載せたフレームが最上部に達すると、自重で落下し、大きなノッキング音を立てます。この際に幹が切断されます。[ 8 ]

このような小規模な製材所は、バルト諸国やカナダといった木材輸出地域の多くの農村コミュニティの中心となるでしょう。こうした製材所の生産量は非常に少なく、おそらく1日あたり500枚程度でしょう。また、通常は伐採のピーク期である冬季のみ稼働するでしょう。

アメリカ合衆国では、バージニア植民地化後まもなく、ハンブルクから熟練工を雇用することで製材所が導入されました。その後、金属部品はオランダから輸入されました[ 6 ]：94–95。 オランダの技術はイギリスよりもはるかに進んでおり、イギリスでは18世紀後半まで製材所はほとんど知られていませんでした。製材所の到来は、辺境のコミュニティの成長において、大きく刺激的な一歩となりました。

CC ファン・ウイトヘーストによる製材所の発明を記念した 18 世紀の寓意画

オランダの風車所有者コルネリス・ファン・ウイトヘーストは1594年に風力製材所を発明し、これにより丸太から板材への加工速度が従来の30倍に向上した。[ 9 ]彼の風力製材所は、クランクシャフトを使用して風車の円運動を鋸の駆動力となる前後運動に変換し、その技術で特許を取得した。 [ 10 ]

産業革命

初期の製材所は森に移設され、仮設のシェルターが建設されました。そして、潤滑油となる雪が積もっている場合、馬や牛の群れが近くの製材所まで丸太を滑らせて運びました。製材所が大規模になるにつれて、通常は川沿いのより恒久的な施設に建設され、丸太は丸太運びによって流されて運ばれました。航行可能な河川、湖、または河口に建設された製材所は、船が製材所へ丸太を積み込み、製材所から木材を積み込むことができたため、貨物製材所と呼ばれていました。[ 11 ]

次の改良は丸鋸刃の使用であり、おそらく18世紀後半のイギリスで、あるいは17世紀のオランダで発明された。その後まもなく製材業者はギャングソーを使用するようになった。これは追加の刃を追加することで、丸太を一度に素早く板状にすることができる。丸鋸刃は非常に高価で、過熱や汚れた丸太によって損傷を受けやすかった。そこで、ソーファイラーと呼ばれる新しい種類の技術者が登場した。ソーファイラーは金属加工に高度な技術を持っていた。彼らの主な仕事は歯の調整と研磨だった。この技術には、熱と切断の力を相殺するためにハンマーと金床を使って鋸を変形させる、鋸をハンマーで叩く方法を学ぶことも含まれていた。現代の丸鋸刃は歯を交換できるが、それでもハンマーで叩く必要がある。[ 12 ]

フィンランド、タンペレのナイステンラーティの製材所、1890年代

19世紀に蒸気動力が導入されたことで、製材所には多くの新たな可能性が生まれました。丸太や木材の鉄道輸送が可能になったことで、航行可能な水域から離れた場所に鉄道製材所が建設されるようになりました。蒸気動力の製材所は、はるかに機械化が進みました。製材所から出る廃材は、ボイラーを始動させるための燃料源としてすぐに利用できるようになりました。効率は向上しましたが、新しい製材所の資本コストも大幅に増加しました。[ 11 ]

さらに、蒸気やガソリンを動力源とする牽引エンジンの使用により、製材所全体を移動させることも可能になった。[ 13 ] [ 14 ]

1900 年までに、サウスカロライナ州ジョージタウンのアトランティック木材会社が世界最大の製材所を運営し、ノースカロライナ州のアパラチア山脈の端からピーディー川を下って運ばれた丸太を使用していました。

北カリフォルニアのスタージョンズ・ミルの修復プロジェクトが進行中で、現在もオリジナルの設備を使いながら、最後の蒸気動力製材所のひとつを修復している。

オレゴン製材所はエネルギー効率の高い貯水池を利用して丸太を移動している

20世紀には電気とハイテクの導入によりこのプロセスがさらに促進され、現在ではほとんどの製材所が大規模で高価な施設となり、作業の大部分がコンピュータ化されています。 1日あたり4,700立方メートル（200万ボードフィート）の生産能力を持つ新施設の建設費用は最大1億2,000万カナダドルです。近代的な施設では、年間24万～165万立方メートル（1億～7億ボードフィート）の木材を生産できます。

地元の起業家が経営するガソリンを動力とする小規模な製材所は、20 世紀初頭には多くのコミュニティに製品を提供し、現在でも専門市場に製品を供給しています。

個人用または業務用の小型ポータブル製材所がトレンドです。様々なデザインと機能を備えた様々なモデルが登場しています。これらは特に、少量の板材の製造や、特大サイズの木材などの特殊な製材に適しています。ポータブル製材所は、製材所を丸太のある場所まで持ち込んで製材できる利便性から人気が高まっています。 [ 15 ]自然災害を経験した遠隔地のコミュニティの中には、倒木からコミュニティを再建するためにポータブル製材所を使用しているところもあります。例えば、 2024年にハリケーン・ヘレンが米国南東部を壊滅させた際、ボランティアのコミュニティがポータブル製材所を使用して復興を支援しました。[ 16 ]

近年、技術の進歩により製材所の操業は大きく変化し、廃棄物の最小化とエネルギー効率の向上による利益増大、そして作業員の安全性向上が重視されています。かつてはどこにでもあった錆びた鋼鉄製の円錐形のおがくずバーナーは、おがくずやその他の製材所の廃棄物がパーティクルボードや関連製品に加工されたり、木材乾燥窯の加熱に使用されたりするため、ほとんど姿を消しました。コージェネレーション施設は、操業に必要な電力を生産し、余剰電力を送電網に供給することもあります。樹皮は粉砕して造園用の樹皮粉にするだけでなく、暖房用に燃やすこともできます。おがくずはパーティクルボードの原料となるか、圧縮されてペレットストーブ用の木質ペレットになります。製材にはならない大きな木材は木材チップに粉砕され、製紙工場への供給源となります。製材所から出る木材の副産物は、建築用の配向性ストランドボード（OSB）パネル材にもなります。これは、パネル材用の合板よりも安価で、場合によってはより頑丈な代替品となります。いくつかの自動製材所では、1 時間で 800 本の小さな丸太を樹皮チップ、木材チップ、おがくず、および分類され、積み重ねられ、束ねられた板材に加工することができます。

参照

参考文献

  1. ^ 「木材製造」 .木材の基礎. 西部木材製品協会. 2002年. 2008年2月12日閲覧。
  2. ^ a b Ritti、Grewe & Kessener 2007、p. 161
  3. ^ Ritti、Grewe、Kessener 2007、pp. 149–153
  4. ^ a bウィルソン 2002、p. 16
  5. ^ C. Singer他著『技術史II』（オックスフォード、1956年）、643-4。
  6. ^ a bピーターソン、チャールズ・E. (1973). 「ソーダスト・トレイル：バージニア州からハワイ州、メイン州、バルバドス、スーセントマリー、マンチャック、シアトルを経由して1860年までの製材と木材貿易の記録」保存技術協会紀要. 5 (2): 84– 153. doi : 10.2307/1493399 . JSTOR 1493399 . 
  7. ^ Tvedt, Terje (2010). 「なぜイギリスではなく中国とインドなのか？水道システムと産業革命の歴史」(PDF) . Journal of Global History : 29–50 . doi : 10.1017/S1740022809990325 . 2026年2月3日閲覧。
  8. ^ "Die Sägemühle" . www.familienverband-tritschler.de (ドイツ語) . 2017年5月8日閲覧。
  9. ^「コルネリス・コルネリスゾーン・ファン・ウイトヘースト（1550-1607）、風力製材所の発明者」、インダストリアル・ヘリテージ・パーク・デ・フープ、 2006年10月6日アーカイブ、Wayback Machine
  10. ^オランダの発明アーカイブ2011-07-04 ウェイバックマシンコルネリス・ファン・ウイトゲイスト 国立公文書館 (オランダ語)
  11. ^ a bオークリーフ p.8
  12. ^ノーマン・ボール、「丸鋸と技術の歴史」保存技術協会紀要7(3)(1975)、79-89頁。
  13. ^エドワード朝の農場：ロイ・ヘブディッジの移動製材所
  14. ^ 「RitchieSpecs 機器の仕様と寸法」www.ritchiespecs.com。
  15. ^ t2m (2016年1月21日). 「モバイル製材で利益を生む」 . Trees 2 Money . 2016年3月10日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
  16. ^ 「ハリケーン・ヘレンの支援」ウッドランド・ミルズ（カナダ）2025年7月28日閲覧。

出典

  • Grewe, Klaus (2009)、「Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte. Internationale Konferenz 13.−16. Juni 2007 in Istanbul」、B​​achmann、Martin (編)、Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien (PDF)、Byzas、vol. 9、イスタンブール: Ege Yayınları/Zero Prod. Ltd.、pp.  429–454、ISBN 978-975-8072-23-1、 2011年5月11日にオリジナル（PDF）からアーカイブ
  • リティ、トゥリア；グレヴェ、クラウス；ケセナー、ポール（2007）「ヒエラポリスの石棺に描かれた水力式石材製材所のレリーフとその意味」『ローマ考古学ジャーナル』第20巻、  138～ 163頁、doi：10.1017/S1047759400005341
  • オークリーフ、HB（1920）、ダグラスファー地域の木材製造、シカゴ：コマーシャルジャーナルカンパニー
  • ウィルソン、アンドリュー（2002）「機械、電力、そして古代経済」『ローマ研究ジャーナル』第92巻、pp.  1-32、doi : 10.2307/3184857、JSTOR  3184857
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