製材所

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式の石製製材所で、3世紀後半に遡り、知られている中で最も古い製材所です。クランクとコネクティングロッド機構も組み込まれています。^{[ 2 ]}

クランクと連結棒で動くが歯車列のない水力式の石製材機は、6世紀のビザンツ都市ゲラサ（現在のヨルダン）とエフェソス（小アジア）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学的言及は、4世紀後半にドイツのモーゼル川について地形詩を書いたローマの詩人アウソニウスによるものである。詩のある箇所で、彼は大理石を切断する水車の甲高い音を描写している。^{[ 4 ]}また、アナトリア出身のキリスト教の聖人ニュッサのグレゴリウスも、370～390年頃に大理石製材所について言及しており、ローマ帝国の多くの地域で水力が多様に利用されていたことを示している。^{[ 4 ]} 

木材製材所は中世ヨーロッパに存在していたことが確認されており、ヴィラール・ド・オヌクールが1225～1235年頃にスケッチを残している。^{[ 5 ]}製材所は1420年頃のマデイラ島の発見後に同島に導入され、16世紀までにヨーロッパ全土に広く普及したとされている。^{[ 6 ] : 84–85}

ノルウェーでは、最初の水力製材所が1400年代後半にノルウェー南部とオスロフィヨルド周辺に現れ、16世紀にはゲートソーがノルウェーの製材業で一般的になった。^{[ 7 ] [ 8 ]}

中世後期の北イタリアでは、稼働中の水力製材所も記録されている。^{[ 9 ]}

製材所が普及する以前は、板材は割り割り（リッピング）して削るか、あるいは多くの場合、2人の作業員が手鋸で切断していた。丸太を固定するためにサドルブロックを使用し、下で働く作業員のために鋸穴が設けられていた。切断作業は時間がかかり、力強く頑丈な男が必要だった。鋸は2人が交代で引っ張るため、下で働く作業員は重力の恩恵を受けられることから、上側の作業員は2人のうち力持ちでなければならなかった。また、上側の作業員は板の厚さが均一になるように鋸を誘導する必要もあった。これは多くの場合、チョークラインに沿って切断することで行われた。

初期の製材所では、一般的に水車によって駆動される機械動力にウィップソーが適応され、作業速度が向上した。車輪の回転運動は、ピットマンアームと呼ばれる連結棒によって鋸刃の往復運動に変換された（これにより、多くの機械用途で使用される用語が導入された）。このような製材所はサッシミルと呼ばれる。^{[ 10 ]}

水力製材機の開発における重要な問題は、単に鋸刃を駆動することではなく、木材を機械的かつ確実に鋸刃に送り込むことであった。ヴィラール・ド・オヌクールの水力製材機のような初期の設計では、丸太を鋸に押し付け続ける自動送り機構がすでに組み込まれていた。ルネサンス期の技術者たちは後にますます精巧な製材機機構を設計した。フランチェスコ・ディ・ジョルジョ・マルティーニは、クランク駆動のフレームが鋸刃を動かし、ラチェットが丸太を載せた台車を進める水車動力の鋸を設計し、レオナルド・ダ・ヴィンチは、同じ水力機構で鋸と丸太を運ぶ台車の両方を動かす製材機を設計した。^{[ 11 ]}

クランクのない製材機の一種は、ドイツでは「ノックアンドドロップ」または単に「ドロップ」ミルと呼ばれています。これらのドロップ製材機では、シャフトが回転すると、鋸刃を取り付けたフレームがカムによって上方に叩き上げられます。これらのカムは、水車が乗っているシャフトに取り付けられています。鋸刃を取り付けたフレームが最上位置に達すると、自重で落下し、大きなノック音を立てて、その際に木の幹を切断します。^{[ 12 ]}

オランダの風車所有者コルネリス・コルネリスゾーン・ファン・ウイトヘーストは1594年に風力製材機を発明し、丸太を板材に加工する速度を以前の30倍に向上させた。^{[ 13 ]}彼の風力製材機はクランクシャフトを使用して風車の回転運動を鋸を動かす往復運動に変換し、その技術で特許を取得した。 ^{[ 14 ]}風力製材機はオランダ共和国、特にザーン地区で急速に普及した。1630年までにアムステルダムの北に83の製材所があり、そのうち53がザーン地区にあった。1731年には製材所の数が450に達し、そのうち256がザーン地区にあった。オランダの製材機の使用は海外にも広がり、バタビア（現在のジャカルタ）沖のオンラスト島やコロンボなど、オランダ東インド会社の入植地の造船所で製材機が稼働していた。^{[ 15 ]}この技術はオランダの造船業にとって重要でした。ある研究では、風力製材所は60本の梁を4〜5日で加工できたのに対し、手作業では120日かかったと指摘しており、17世紀のオランダの造船所が大量の外洋船を生産するのに役立ちました。^{[ 16 ]}

水力で動く石材製材所は近世ヨーロッパで再び登場する。16世紀末にスペインのエル・エスコリアルに建てられた「崩れた製材所」には、修道院のバシリカに使用された大理石製材所が含まれていた。^{[ 17 ]}

1627年までに、明清の移行期に中国で製材所が出現した。^{[ 18 ]}

英語圏の北アメリカでは、製材所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募って導入された。その後、金属部品はオランダから入手された^{[ 6 ] : 94-95}。オランダの技術はイギリスの技術をはるかに凌駕していた。製材所の到来は、辺境のコミュニティの成長にとって大きな刺激となった。ニューイングランドでは、最初の水力製材所は1630年代にメイン州バーウィック近郊に建設された^{[ 19 ]} 。17世紀のマサチューセッツでは、木材が豊富で、川が多く、熟練労働者が高価だったため、水力製材所が広く普及し、1700年までにマサチューセッツのほぼすべての町に少なくとも1つの製材所があった^{[ 20 ] 。}

アイルランドでは、ウィリアム・コールズが1730年代にキルケニー産大理石を加工するための水力製材所を開発した。1732年の記録には、ノア川沿いの彼の工場に10台の水力製材機があったと記されており、後の記述では、彼の機械は手作業よりも安価に大理石の切断、穴あけ、研磨ができたと評価されている。^{[ 21 ] [ 22 ]}

動力製材所の人気が高まっているにもかかわらず、動力製材所は18世紀後半までイギリスでは稀な存在でした。この遅れは、製材業者の反対、製材所は違法であるという広く行き渡った誤った認識、そして商業的なインセンティブの弱さによるものと考えられています。イギリスの大口消費者は、バルト海、ノルウェー、オランダの製材所で既に製材された木材を輸入することが多かったためです。^{[ 23 ]}木材が豊富で労働力が比較的不足していたスコットランドと北米植民地では、17世紀半ばまでに製材所が既に使用されていました。^{[ 23 ]}イギリスでは、芸術、製造、商業奨励協会が1759年に製材所に奨励金を提供しました。ジェームズ・スタンスフィールドは1760年に縮絨工場を製材所に改造して賞を獲得し、チャールズ・ディングリーは1767年にライムハウスにオランダ式の風力製材所を建設した。ディングリーの製材所は1768年に製材業者に襲撃され、その後議会は彼に補償を行い、製材所やその他の産業機械への損害を重罪とした。1783年までに、王立芸術協会は製材所が「イングランドで確固たる地位を築いた」と宣言した。^{[ 23 ]}

初期の製材所は森の中に設置され、仮設の小屋が建てられ、丸太は馬や牛のチームによって近くの製材所まで滑らせられた。滑らせる際には、潤滑油として雪が積もっていることが多かった。製材所が大きくなるにつれて、通常は川沿いのより恒久的な施設に建設され、丸太は丸太流しによって流されて運ばれた。航行可能な川、湖、または河口に建設された製材所は、丸太を製材所へ、製材所から木材を輸送する船が利用可能であったため、貨物製材所と呼ばれた。^{[ 24 ]}

次の大きな進歩は、おそらく18世紀後半にイギリスで発明されたと思われる丸鋸刃の使用でした^{[ 25 ] [ 26 ]}、あるいは17世紀のオランダでそれより早く発明された可能性もあります。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りました。これは、丸太を一度に板に加工できるように、刃を追加したものです。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のです。新しいタイプの技術者、鋸刃研磨工が登場しました。鋸刃研磨工は金属加工に非常に熟練していました。彼らの主な仕事は、鋸の歯をセットして研ぐことでした。この技術には、鋸をハンマーで叩いて変形させ、熱と切断の力に対抗する方法を学ぶことも含まれていました。現代の丸鋸刃は歯を交換できますが、それでもハンマーで叩く必要があります。^{[ 27 ]}

18世紀後半から19世紀初頭にかけて蒸気機関が導入されたことで、製材所に多くの新たな可能性が開かれた。初期の蒸気機関製材所プロジェクトは、1792年にカディス近郊のラ・カラカにあるスペイン海軍兵器廠でワット機関を使用して行われたが、これは成功しなかった。^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

後に丸太や木材の鉄道輸送が可能になったことで、鉄道製材所は航行可能な水路から離れた場所に建設されるようになった。蒸気動力の製材所ははるかに機械化が進み、製材所から出る廃材はボイラーの燃料源として容易に入手できた。効率は向上したが、新しい製材所の設備投資コストも劇的に増加した。^{[ 24 ]}

イギリスでは、マーク・イザムバード・ブルネルがチャタム造船所のために高度な蒸気動力製材所を設計し、1812年から1814年にかけて建設した。^{[ 31 ]}ブルネルの機械は8つの木材切断フレームを稼働させ、各フレームには最大36本の鋸を取り付けることができ、わずか2人の係員で作業できた。^{[ 32 ]}

バンドソーもまた重要な発展でした。ウィリアム・ニューベリーは1808年にイギリスでエンドレスバンドソーの特許を取得しましたが、初期のバンドソーは耐久性のある柔軟な刃を作るのが難しかったため、実用的ではありませんでした。その後、パリのペラン＆シー社による刃の溶接、冶金、刃のガイド、張力調整の改良により、1860年代までにバンドソーは商業的に実用的になりました。バンドソーは、その狭い切断幅により、大きな丸鋸よりも木材の無駄が少なく、非常に大きな丸太をより効率的に切断できるため、製材業で重要になりました。^{[ 33 ] [ 34 ]}

さらに、蒸気機関やガソリンエンジンの牽引機関を使用することで、製材所全体を移動可能にすることもできた。^{[ 35 ] [ 36 ]}

1900年までに、世界最大の製材所はサウスカロライナ州ジョージタウンにあるアトランティック・ランバー社によって運営されており、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てきた丸太が使用されていた。

北カリフォルニアにあるスタージョンズ・ミルでは、修復プロジェクトが進行中だ。これは、オリジナルの設備を今も使用している数少ない蒸気式製材所の1つを復元するものである。