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Sawmill - Wikipedia

sawmill は通常は 製材所 と訳しますが、 ヨーロッパの sawmill には石を切断する製材所 (stone mill) も含まれので、 sawmill を鋸ミルと訳しました。 なお sawmill には単に動力鋸を意味することもあります。

鋸ミル (製材所、Sawmill)

鋸ミル (sawmill) あるいは木材ミル (lumber mill) は丸太を木材に切断する施設である。 現代の鋸ミル (saw mill) は動力鋸 (motorized saw) を使用して、丸太を縦方向に切断して、 長い木片を作り、次に横方向に切断して、標準あるいは注文サイズ (寸法木材 (dimensional lumber)) にする。 ポータブルな鋸ミルは偶像的 (iconic) で、操作が単純である。 -- 丸太を鋼のベッドの上に水平に置き、動力鋸を長さ方向に沿って、水平に切断し、 操作員は手動で鋸を押す。 もっと基本的な種類の鋸ミルはチェーンソー (chainsaw) とカスタム化されたジグ (jig) (アラスカ鋸ミル (Alaskan saw mill)) があり、類似の水平走操作をする。

鋸ミルの発明以前には、板は色々な手作業の方法で製造され、 裂いたり (rived)、 鉋をかけたり (planed)、 たたき切ったり (hewn)、 あるいはもっと最近では、 むち鋸 (whipsaw) で 2 人がひき、1 人が上で、もう 1 人が下の穴にいた。 最も初期の既知の機械ミル (mechanical mill) は AD 3 世紀にさかのぼる小アジア、 ヒエラポリスのローマの水力石材ミル (water-powered stone milll) である。 他の水力鋸ミルがこれに続き、 11 世紀までに、スペイン、北アフリカ、中東、中央アジアに広く普及し、 続く数世紀にヨーロッパ中に広まった。 水車の円運動が鋸刃の往復運動に変換された。 一般に鋸のみに動力が与えられ、丸太の搭載と移動は手動であった。 初期の改良は可動な台車で、これも水力で動き、 丸太を着実に鋸刃に通した。

基本的なポータブルな鋸ミル、
丸太を完成した木材に切断する。
米国の鋸ミル、1920 年頃

18 世紀の産業革命の時までに、丸い鋸刃が発明され、 19 世紀の蒸気動力の開発と共にもっと大きな機械化が可能となった。 鋸ミルのスクラップの木材がボイラーを加熱する原料となった。 鉄道の到来により、丸太はミルまで運ぶことができるようになり、 ミルを航行水路のそばに建設する必要がなくなった。 1900 年までに世界で最大の鋸ミルがサウスカロライナ州ジョージタウンで 大西洋木材会社 (Atlantic Lumber Company) により操業され、 丸太はアパラチア山脈からピー・ディー川 (Pee Dee River) を浮かんで下った。 20 世紀には電気と高度な技術がこの工程を更に推し進め、 今では大半の鋸ミルは巨大で高価な施設となり、仕事の大半の局面は計算機化されている。 鋸で切断された以外のすべての副産物が利用され、 これにはおがくず、樹皮、 木材チップ 木質ペレットがあり、森林製品を色々作っている。

  1. 鋸ミルの工程
  2. 産業革命以前
  3. 産業革命
  4. 現在の動向
  5. ギャラリー
鋸ミルの工程

鋸ミルの基本的な操業は数百年前のものとほとんど同一である; 丸太が一方から入り、寸法の決まった材木が一方から出る。

20 世紀初頭の鋸ミル
アリゾナ州、ジェロームで保存
産業革命以前

ヒエラポリスの鋸ミルは、 小アジア (現在のトルコ、当時のローマ帝国の一部) のヒエラポリスの水力石材鋸ミルで、 3 世紀後半のもので、 最も初期の既知の鋸ミルである。 これはクランクと 連接棒も組み込んでいた。

小アジア、ヒエラポリスのローマの水力鋸ミルの図式。
この 3 世紀のミルはクランクと連接棒の仕組みを組み
入れた機械で、知られている限りでは最も初期のもの

水力石材鋸ミルで、クランクと連接棒はあるが、歯車列のないものは 6 世紀に ビザンティン帝国の都市 ジャラシュ (Gerasa、小アジア) と エフェソス (Ephesus、シリア) で考古学的に証明されている。

動作する鋸ミルの最も初期の文学的言及はローマの詩人の アウソニウス (Ausonius) によるもので、彼は 4 世紀末にドイツのモーゼル川に関しての叙事詩を書いた。 この詩のある部分で、彼は大理石を切断する水力ミル (watermill、水車) の甲高い音を述べている。 大理石鋸ミルは AD 370 年/390 年のアナトリア半島出身のキリスト教聖者の ニュッサのグレゴリウス によっても指摘されていたようで、 彼はローマ帝国の多くの場所で色々な水力利用を実演した。

11 世紀までに水力動力の鋸ミルは中世イスラム世界で、 西はイスラム領スペインと北アフリカから東は中央アジアに至るまで広範囲に使用された。

鋸ミルは後に、中世ヨーロッパに普及し、 1250 年頃には 1 基が ヴィラール・ド・オヌクール (Villard de Honnecourt) によりスケッチされている。 これは 1420 年頃の発見に続き、 マデイラ諸島 (Madeila) に導入されたと主張され、 16 世紀にはヨーロッパで広範囲に広まった。

鋸ミルの発明以前には板は引き裂かれて鉋をかけられ、 あるいはもっとされたように 2 人が 鞭鋸 (むちのこぎり) で挽き、 丸太を置く台と、鋸穴を使用し、ピットマンは穴の中で作業した。 鋸で挽く作業は遅く、強靭で元気な人が必要であった。 トップマンは 2 人の中でより強靭でなければならなかった。 というのは、鋸は交互に引く必要があり、下の人は重力の助けがあった。 トップマンは鋸を誘導する必要もあり、板を均一の厚さにする必要があった。 鋸の誘導はしばしばチョークの線に従った。

ギャング鋸をそなえた人力の鋸ミルの挿絵。
1582 年出版

初期の鋸ミルは単に鞭鋸を機械力に適用しただけで、 一般に水車で駆動して工程を速くした。 水車の円形の動きが連接棒により、鋸刃の前後の動きに変換された。 連接棒ピットマン・アーム (pitman arm) と呼ばれ、 多くの機械的応用で使用される用語となった。

一般に鋸のみに動力が与えられ、丸太の搭載と移動は手動であった。 初期の改良は可動な台車の開発で、これも水力で動き、 丸太を着実に鋸の刃に通した。

クランクのない鋸ミルの一型式がドイツで知られ、 ノック & ドロップミル (knock and drop)、あるいはドロップミル (drop) と呼ばれた。 ドロップ鋸ミルでは軸が回転すると、鋸刃を運ぶ枠がカムにより上方に持ち上げられた。 このカムは水車が設置されている軸に組み込まれていた。 鋸刃を運ぶ枠が最上端に達すると、自身の重さで落下し、大きな打撃音を生じ、 これで幹を切断した。

このような小さなミルがバルト海沿岸の国やカナダのような木材輸出地域の田舎の共同体の中心となった。 このようなミルの生産量は極めて低く、 恐らく 1 日に 500 枚程度の板でしかなかった。 これらのミルは冬季間 -- 木材切り出しのピーク時 -- のみに操業した。

オランダ、ライツヘンダム
風力鋸ミルデ・サラマンダー
1792 年に建設され 1953 年
まで使用されて荒廃状態に
なった。1989 年に完全修復。
オーストラリア内部の
鋸ミル、1900 年頃
訳注
上には風力の製材所の写真が掲載されていますが、 オランダで製材所に使用された風車は一般的には柱風車の一形式である パルトロック風車と呼ばれるもので、1600 年頃に発明されています。 上の写真はそれとは違うみたいです。 パルトロック風車ではミル部分も回転するように作られており、そのためのリム・ベアリングと 呼ばれる回転機構が存在しており形が少し違う。上の写真はオランダの製材風車の一般的なものではないと思われます。

米国では鋸ミルはバージニア州の植民後すぐに導入され、ハンブルクから技能労働者 (skilled man) が採用された。 後に金属部品をオランダから輸入した。オランダは技術がイングランドよりもはるかに優れ、 ここでは 18 世紀末に至るまで鋸ミルはほとんど知られていなかった。 鋸ミルの到来は開拓地の共同体の大きな、そして刺激的な一歩であった。

訳注
上に登場する「鋸ミル」(saw mill) は当初は水力によるものと思われます。 所が、米国では高圧蒸気エンジンの開発が英国に 1 年しか遅れていない (オリバー・エバンス参照) ので、 19 世紀初頭から、蒸気動力の鋸ミル (saw mill) が使用可能と思われ、これが無数の 覆い橋 (covered bridge) を生む背景になったと思われ、 そしてこれが上で記述されているように「刺激的な一歩」であったと思われる。
産業革命

初期のミルは森に作った。 森には一時的な小屋を作り、馬や牛のチームによって丸太を近くのミルまですべらせて運び、 時々雪が少々積もっていて滑りやすい時にした。 ミルが大きくなると川沿いのもっと恒久的な施設を建設し、 丸太流し (log driver) で丸太をミルまで運んだ。 航行可能な川、湖や河口 (estuary) に建設されたミルは貨物ミル (cargo mill) と呼ばれた。 これは、鋸ミルに丸太の貨物を輸送し、鋸ミルから材木の貨物を運ぶ船が利用可能であるからであった。

カリフォルニア州のサッターズミル
現代の再建、カリフォルニア州では
1848 年に初めて金が見つかった。

次の改良は円形の鋸刃の使用で、 恐らく 18 世紀末のイングランドで発明された、 しかし (究極的には) 17 世紀のオランダで発明されたようである。 この後、間もなくミル操業者 (miller) はギャング鋸 (組鋸) を使用した。 これは鋸刃を追加したもので、これにより丸太は素早く一段階で板となった。 円形の鋸刃はとても高価で、オーバーヒートやよごれた丸太により、 被害をとても受けやすかった。 新しい技術者 -- 鋸目立師 (saw filer、めたてし) -- が登場した。 鋸目立師は金属加工に高度な技術を持っていた。 彼らの主な仕事は鋸刃を設定・鋭利にすることであった。 技能にはハンマーによる鋸のたたき方も含まれ、 これにより鋸刃は熱と切断による力と拮抗するようにハンマーとかなとこ (anvil) で変形された。 現代の円形の鋸刃では替え歯があるが、まだハンマーでたたく必要がある。

19 世紀の蒸気動力の導入により、 ミルには多くの可能性が生まれた。 丸太と材木の鉄道輸送が可能となったため、 航行水路から離れた鉄道沿いのミルを作ることが奨励された。 蒸気動力の鋸ミルははるかに機械化できた。 ミルから出るスクラップの材木はボイラーを加熱するための、 すぐ利用可能な燃料となった。 効率が増大したが、新しいミルを建設する資本金も劇的に増大した。

付け加えると、 蒸気ないしはガソリン動力の トラクション・エンジンの利用も鋸ミル全体を可動にした。

1900 年までに、世界で最大の鋸ミルが サウス・カロライナ州ジョージタウン (Georgetown) の 大西洋木材会社 (Atlantic Lumber Company) により操業され、 はるかに遠くの ノース・カロライナ州のアパラチア山脈の麓から、 丸太をピー・ディー川 (Pee Dee River) で浮かべて運んだ。

カリフォルニア州北部のスタージョンズ・ミル (Sturgeon's Mill) の修復プロジェクトが実行中で、 今なお元々の装置を使用する 最後の蒸気動力の木材ミルの 1 つを修復している。

現在の動向

20 世紀には電気と高度な技術の導入により、 工程が更に推進され、今や大半の鋸ミルは巨大で高価な施設となり、 仕事の大半が計算機化されている。 1 日あたり 2 mmfbm (mmfbm = 百万 ボードフィート) の容量を持つ新しい施設の建設費は 120,000,000 カナダドルにも及ぶ。 現代の操業では年間 100 mmfbm から 700 mmfbm を生産する。

地元の事業家が動かす小さなガソリン駆動の鋸ミル (sawmill) が 20 世紀初めに多くの共同体に貢献し、 今日でも専門市場に貢献している。

個人使用の、あるいは専門用途においてさえ、小さな持ち運びできる鋸ミルが現在の動向である。 多くの異なるモデルが異なるデザインと機能を持って登場した。 多くの異なるモデルが異なるデザインと機能を持って登場した。 これらは限られた容量の板を製造したり、 あるいは大きすぎる材木を処理する専門装置として、とりわけ適している。 持ち運び可能な鋸ミルは、鋸ミルを丸太のそばに持ってきて遠隔地で木材を処理できることから人気を得た。 自然災害を被ったへんぴな共同体では持ち運び可能な鋸装置を使用して、 倒木から共同体を再建したこともある。

オレゴンミルでは丸太の移動に
エネルギー効率の良い池を使用。

技術により、鋸ミルの操業が近年随分変化し、 廃材の最小化、エネルギーの効率化によって、利益を増やすことに力点が置かれ、 更には操作員の安全性を改良することに力点が置かれている。 かっては至る所にあった錆びた鋼製の円錐形おがくず燃焼装置は大半が姿を消し、 おがくずなどの鋸ミルの廃材は今や パーティクルボードなどの関連製品に処理されたり、 木材乾燥の窯 (kiln) を加熱するのに使用される。 コージェネレーション (熱電供給) は操業で電力を生み、余剰なエネルギーが送電網に供給される。 樹皮は粉砕して造園用のバークダスト (barkdust) にすることもできるが、 燃焼して熱源にできる。 おがくずは パーティクルボードにすることもできるが、 圧縮して ペレットストーブ用の 木質ペレットにすることもできる。 材木にならない大きな木材のかけらはチップにして製紙ミルの原料となる。 ミルの副産物には建物建設用の 配向性ストランドボード (OSB, oriented strand board) があり、 合板 (plywood) の安価な代替物である。 自動ミルによっては、 800 本の小さな丸太を 1 時間で処理して、 樹皮チップ、木材チップ、おがくず、そして 分類・積み上げ・くくられた厚板が得られる。

ギャラリー
レーザー誘導技術を
備えた現在の鋸ミル内部
木材が鋸ミルを移動 ミルから出るおがくずの廃材
ギリシャ,エピラス,スモリカス山
の Armata の鋸ミル
イングランド、ノーフォークに
保存されている水力鋸ミル
丸太から厚板を作る
フランス、リュション (Luchon) の鋸ミル、1840 年頃、
ウジェヌ・ド・マルボ (Eugène de Malbos) の絵。