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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

といだ 包丁ほうちょうの はさきを けんびきょうで 見ると、なにが 見えるの?

研いだ包丁の刃先を顕微鏡で見ると、何が見えるのか

研いだ刃先に残る「バリ(カエリ)」とは何か:顕微鏡観察と刃先角度の研究から

分野:技術

とぎたての 包丁ほうちょうは、おもてから 見ると きれいなのに、うらがわに おおきな「まくれ」が ついて いる ことが あります。この まくれを、バリや カエリと いいます。

バリは なにで、どうして できるのでしょう。とると、は先は どこまで ほそく なるのでしょう。この ページを 読むと、けんびきょうで 見た は先の ようすと、とぎ方の ひみつが わかります。

研いだばかりの刃先は、表側から見るときれいなのに、裏側には大きな金属のまくれがついていることがあります。このまくれを、バリ(カエリ)と呼びます。電子顕微鏡で刃先を調べたアメリカの研究が、この例を示しています[2]。

バリとは何で、どこにできるのか。取ると刃先はどこまで細くなるのか。刃の角度は、鋭いほどよいのか。この記事を読むと、研ぎの途中で刃先に起きていることと、鋭さと欠けにくさの綱引きが分かります。

研いだ直後の刃先を電子顕微鏡(SEM)で見ると、表面ではバリがほとんど見えないのに、裏面を見ると大きなバリがある例がある。Verhoeven(2004)の実験が示したもので、刃先の評価には両面を見る必要がある、というのがその結論の一つだ[2]。では、バリとは何で、取ると刃先はどこまで薄くなるのか。

この記事を読むと、バリの正体、仕上げ研ぎで届く刃先幅の数値、刃先角度をめぐる食いちがう資料の読み方が分かる。

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1. とぎながら ゆびに ひっかかる ものは なに?

1. 研ぎの途中、指先に引っかかるものの正体

1. 研ぎの途中に刃先へ現れる「カエリ」

といしで 包丁ほうちょうを とぐとき、りょうがわを とぎおえたら、は先に おや指の はらを そっと すべらせる、と せつめい する 会社が あります。ゆびに ざらっと ひっかかる ものが あれば、それが カエリです[1]。

カエリは、とぐ とちゅうで は先に できる、きんぞくの まくれです。かみの ふちが めくれる ように、は先の きんぞくが すこし よこへ はみ出す、と 考えると 分かりやすいです。

ひっかかりが は先の ぜんたいに 同じ ように 出て いれば、とげて いる めやすに なります。さいごに、これを とって しあげます[1]。

ただし、ここで 書いたのは 会社の せつめいで、ゆびで さわるのは あぶないので、子どもは やらないで ください。

砥石で包丁を研ぐとき、両面を研ぎ終えたら、親指の腹で刃先にそっと触れてみる。刃物メーカーの日本語サイトは、そう説明しています。ざらつく引っかかりが刃先の全体に同じように出ていれば、研げているしるしです[1]。

引っかかりの正体は、カエリ(バリ)です。研ぎの途中で刃先にできる、金属のまくれのことです。紙のふちが折れ曲がるように、刃先の金属が片側へ少しはみ出す形を想像すると、イメージしやすいでしょう(これはたとえで、実際の形は顕微鏡で見ます)。

同じ説明では、荒砥は刃こぼれの修正、中砥は切れ味の回復、仕上げ砥は刃先をなめらかに整える役割とされます。カエリは、仕上げの段階で取り除きます[1]。

刃先をさわって確かめる方法は、刃物の扱いに慣れた人向けの説明です。子どもが真似をしてはいけません。では、カエリは顕微鏡で見るとどんな形をしているのでしょうか。

砥石で研ぐとき、刃先に生じる金属のまくれをカエリ(バリ)と呼ぶ。刃物メーカーの日本語解説は、両面を研いだあとで親指の腹で刃先に軽く触れ、ざらつきが全体に均一に出ているかを確かめ、仕上げの段階で取り除くと述べる[1]。

同じ解説は、砥石の役割を、荒砥=刃こぼれの修正、中砥=切れ味の回復、仕上げ砥=刃先をなめらかにすること、と整理する[1]。ただし、これは入門向けの記述で、バリの生じ方を物理的に説明するものではない。ここでは「研ぐ途中で刃先に金属のまくれができ、最後にそれを取る」という工程の順序だけを事実として受け取る。

指で触れて確かめる方法は、慣れた人が行う作業の記述であり、読者が真似する手順として書いたものではない。では、このまくれは、顕微鏡ではどう見えるのか。表面から見れば十分か、という問いが、次の章の中心になる。

2. おもては きれいでも、うらに バリが あるの?

2. 表はきれいでも、裏に大きなバリが見える

2. 電子顕微鏡で見ると、表と裏で刃先の様子が異なる

アメリカの 大学の けんきゅうしゃ、ベルフーベンさんは、とぎおえた は先を、でんしけんびきょうと いう とても つよい けんびきょうで しらべました[2]。

おもての めんを 見ると、バリは ほとんど 見えません。ところが うらがわの めんを 見ると、おおきな バリが ついて いる ことが ありました[2]。

そこで、は先の かたちは りょうほうの めんから 見ないと わからない、と けんきゅうでは のべられて います。

ただし、しらべたのは ひげそりのような うすい は(あつさ 0.68ミリ)で、りょうりの 包丁ほうちょうの すうじでは ありません[2]。

アメリカ・アイオワ州立大学のVerhoevenは、研いだ刃先を電子顕微鏡(SEM)で調べました。表面を見ると、バリはほとんど見えません。ところが裏面を見ると、はっきりした大きなバリがありました[2]。

この結果から、刃先の形を調べるには、両面から見る必要があると述べられています。片方の面だけでは、「バリはない」と思いこんでしまうおそれがあるからです[2]。

注意したいのは、使われたのが厚さ0.68mmの、剃刀に近い薄いステンレスの刃だったことです。料理の包丁にそのまま当てはまる数値ではありません[2]。それでも、「見た目がきれいでも、反対側にまくれが隠れていることがある」という見方は、研いだ刃先を考える手がかりになります。

では、このバリを取ると、刃先はどこまで細くなるのでしょうか。

Verhoeven(2004、アイオワ州立大)は、研ぎの異なる刃先を電子顕微鏡で観察した。表面ではバリがほとんど見えない刃でも、裏面(Down face)を観察すると非常に大きなバリがある例があり、刃先の形状を電子顕微鏡で十分に把握するには両面を見る必要がある、と結論づけた[2]。

この観察が示すのは、表面の写真だけでは裏のバリが見えない、という点である。だから、片面だけの写真で「バリがない」と判断すると、判断を誤りうる。

ただし、実験に使われたのは厚さ0.68mmの、刃先の薄い剃刀型ステンレス刃であり、包丁一般に当てはまる数値ではない[2]。取り出せる一般的な教訓は、「刃先の評価は一方向から行わない」という点にとどまる。では、バリはどうすれば取れ、取ったあとの刃先はどれほど細いのか。

3. バリを とると、は先は どれくらい ほそい?

3. バリを取ると、刃先はどこまで細くなるのか

3. バリを取った刃先幅:0.3〜0.5マイクロメートルと、研ぎの限界

おなじ けんきゅうでは、あらい といしで とぎあげた ままの は先には バリが のこり、それを とる しあげ方を くらべました[2]。

かわの ベルトに、ごく こまかい つぶ(1マイクロメートル。1ミリの 千ぶんの 1)を つけて みがくと、は先の はばは 0.3〜0.5マイクロメートルに なりました。ひげそりの はの きじゅんと 同じくらいの 細さ、と 書かれて います[2]。

何も つけて いない かわで こするだけでは、バリは とれませんでした[2]。

ほかの サイトでは、きもちよく ひげが それる は先は、さきが 100ナノメートル(1ミリの 1000万ぶんの 1)ほどまで うすい ひつようが あり、とぎでは 50ナノメートルくらいが かぎり、と 書かれて います[3]。

日本の けんきゅうでは、じゅくれんした 人が とぎあげた 包丁ほうちょうで、とぎが しっかり できた ものほど、は先の ざらつきが ちいさく、きれあじも 高く 感じられました[4]。

Verhoevenの実験では、粗い砥石で研ぎ上げたままの刃にはバリが残っていました。そこで、最後の仕上げ研ぎでバリを取り、刃先をなめらかにする方法が比べられました[2]。

革の帯に、1マイクロメートル(1ミリの1000分の1)のクロム酸化物かダイヤモンドの粒をつけて磨いたところ、刃先の幅は約0.3〜0.5マイクロメートルになり、剃刀の基準にあたる品質になりました。ダイヤモンドの粒では、約0.3マイクロメートルが最もよい値でした。これは0.0003mmです[2]。

面白いのは、何も塗らない革でこするだけでは、研ぎ上がりのバリは取れなかったことです[2]。

個人運営の研究サイトScience of Sharpは、気持ちよく剃れる刃先は、先端が約100ナノメートル(1マイクロメートルの10分の1)まで薄い必要があり、研ぎや革砥で届く限界は50ナノメートル程度とされる、と書いています[3]。

日本調理科学会誌の2009年の研究では、熟練者が研いだ和包丁で、研ぎの完成度が高いほど顕微鏡写真で測った刃先の粗さが小さく、「切れ味」の評価も高くなりました。ただし関係が見えた、という報告で、粗さが小さいから切れる、と原因まで証明したものではありません[4]。

では、バリは、いつも取るべき悪者なのでしょうか。

Verhoevenは、600番以下の砥石で研ぎ上げたままの刃にはバリがあると述べたうえで、最終研磨(ホーニング)でバリを除き、刃先を滑らかにする方法を比較した。革砥に1マイクロメートルのクロム酸化物かダイヤモンドの微粒子を付けて磨くと、刃先幅は0.3〜0.5マイクロメートルとなり、剃刀の基準に並んだ。ダイヤモンド微粒子では約0.3マイクロメートルが最適値で、これは0.0003mmにあたる[2]。

注目すべきは、研磨剤を塗らない革でこするだけでは、研ぎ上がりのバリが除去できなかった点である。つまり、この実験では、粒をつけた革ではバリが取れ、何も塗らない革では取れなかった。実験は硬さHRC60の鋼で行われた条件の結果であり、別の鋼で同じ数値になるとは限らない[2]。

次に、もっと細い先端はどこまで可能か。Science of Sharpの運営者は、電子顕微鏡で見た先端は理想的な点ではなく丸みを持つこと、剃るのに快適な刃先は先端が約100ナノメートルまで薄い必要があり、研ぎ・革砥で届く限界は50ナノメートル程度であることを述べる[3]。個人運営のサイトなので、数値は「〜とされる」の強さで扱う。1ナノメートルは100万分の1ミリなので、100ナノメートルは0.0001mm、50ナノメートルは0.00005mmである。

日本の資料では、川崎ほか(2009)が、熟練者が研いだ和包丁の4段階の完成度(50・70・80・100%)を、顕微鏡写真で測った刃先粗さと、シェッフェーの一対比較法による官能評価(人の感覚による評価)で比較した。刃先粗さは70%が最大、100%が最小で、100%の包丁の「切れ味」「研ぎ味」の評価は最も高く、刃先粗さと切れ味には有意な負の相関(p<0.05)があった。論文は、表面粗さや刃先角度の変化が比較的小さいとき、刃先の細かい粗さが切れ味を高める可能性がある、と述べるにとどまる[4]。相関であって、因果の証明ではない。

ここまでは、バリは取るもの、という前提で来た。では、バリは常に有害なのか。

4. バリは、いつも じゃま なの?

4. バリは本当に悪者なのか

4. バリは常に有害か:2004年の論文が「研究を知らない」とした問い

ベルフーベンさんは、2004ねんの ろんぶんで、「バリが よく 切れる ときも あるのか」を しらべた けんきゅうは 知らない、と 書いて います[2]。

ノコギリのように ひいて 切る ときは、バリが やくに 立つかも しれません。でも ほとんどの 場合は、がいに なるだろう、と 考えて います[2]。

つまり、この ろんぶんが 書かれた ころには、バリが いいのか わるいのかを たしかめた けんきゅうが 見つかって いなかった のです。

Verhoevenは2004年の論文で、バリが切れ味にとって良いのか悪いのかを調べた研究を、自分は知らないと述べています。鋸のようにひいて切るときは、バリが役立つ可能性がある。ただ、多くの場合は有害だろう、という見方です[2]。

つまり、「バリは取るのが正しい」は、研いだ刃先を調べた人にとっての出発点ですが、バリが切れ味にどう効くかは、この論文の時点では調べた研究が知られていない問いでした。

この「研究が見あたらない」という空白は、研ぎの世界を面白くしている部分でもあります。次に、バリのほかに切れ味を左右する、刃先の角度を見てみましょう。

Verhoevenは2004年の論文で、バリが切る力にどう効くかについて、「刃先がバリを持った状態が、切断に有利になるのはいつか、あるいは有利になることがあるのか、を扱った研究は知らない」と述べる。鋸のようにひいて切る場合は有利になりうるが、多くの場合は有害だろうと推測している[2]。

この記述は、バリを取る作業が経験則として定着していても、バリの有無と切れ味を直接比べた実験は、少なくともこの論文の時点では見あたらなかった、ということを示す。実務上の「取る」と、物理的な「取るべき」の間には、まだ根拠の隙間がある。

バリは刃先の形の一部だが、切れ味を決める要素はそれだけではない。刃先の角度は、どう効くのか。

5. は先の かくどは、とがるほど いいの?

5. 刃の角度は、鋭いほどよいのか

5. 刃先の角度:鋭さと欠けにくさの綱引き

は先を うすく とがらせるほど、よく 切れそうです。ある ひこうしきの しけんでは、同じ はがねで、りょうめんを あわせた かくどを 56度から 20度に すると、かみの カードを 切れる ながさが 100ミリ みまんから 1000ミリ いじょうに ふえました。10ばい いじょうです[5]。

けれども、うすい は先は、かたい ものに あたると かけやすく なります。ほうちょうの メーカーの ブログでは、かぼちゃや れいとうしょくひんを むりに 切ると かけやすい、と のべられて います[6]。

めやすの すうじも、ひとに よって ちがいます。だから、ここでは すうじを きめつけません。

刃先を薄く尖らせるほど、よく切れそうに思えます。個人の切断試験(Knife Steel Nerds、CATRA試験機)では、同じ鋼で、両面を合わせた刃の角度を56度から20度にすると、紙カードを切れる合計の長さが100mm未満から1000mm超に増えました。10倍以上です。刃の長持ちには、鋼の種類より角度のほうが強く効いた、と報告されています[5]。

ただし、これは紙のカードを切る試験機での結果です。食材や、刃が欠ける硬い物には当てはまりません。刃物メーカーのブログは、角度が小さいと摩擦が減って切れ味を感じやすい一方、かぼちゃや冷凍食品のような硬い物を無理に切ると欠けやすい、と述べています[6]。

角度の目安は、出典によって食いちがいます。同じブログは刺身包丁を35〜45度程度、家庭用の万能包丁を25〜30度程度とし、別の記事は和包丁15〜16度、洋包丁20〜25度が一般的だとします。片側の角度か、両面の合計かの定義も、資料によって不明です。そこで、数字は断定せず、「目安には幅がある」と受け取るのがよいでしょう。

鋭さと欠けにくさは、引き合う関係にあるようです。

刃先の角度と刃持ちの関係を扱ったCATRA試験(Knife Steel Nerds)では、同じ鋼で、両面合計の角度を56度から20度に変えると、紙カードを切断できる合計の長さが100mm未満から1000mm超になった。比にして10倍以上である(「100mm未満」が上限値なので、実際の倍率はさらに大きい可能性がある)。刃持ちには、鋼の種類よりも角度のほうが強く効き、角度が小さい刃は最初の切れ味も高く、その差は試験の最後まで続いた[5]。

ただし、これは個人の非公式な試験で、試験機の紙カードでの結果である。料理で同じとは限らない。「角度が小さいほど長持ち」は、紙を切る条件での話で、刃が欠ける硬い物には当てはまらない。刃物メーカーのブログも、角度が小さいと摩擦抵抗が減って切れ味を感じやすいが、かぼちゃや冷凍食品のような硬い物を無理に切ると欠けやすい、と述べる[6]。ここに、鋭さと欠けにくさの綱引きがある。

角度の数値は出典間で食いちがう。同ブログは、刺身包丁35〜45度程度、家庭用万能包丁25〜30度程度、洋包丁25〜35度程度としつつ、別の資料は和包丁15〜16度、洋包丁20〜25度が一般的だとする。片側の角度か両面合計かの定義が資料ごとに異なるうえ、研ぐときに砥石から刃を起こす角度(約15度とされる例がある[1])と、刃先そのものの角度も別の量である。同ブログには、刃先の角度は切る能力に影響しない、という異説の主張もあり、角度の効き方が一通りでないことがうかがえる[6]。

したがって、数値を一つに断定せず、「目安には幅があり、定義を確かめて読む」のが妥当である。バリと角度、どちらも、刃先を観察する目を養うための入口になる。

6. えんぴつで ためして みよう

6. 鉛筆で「鋭さと折れやすさ」を試す

6. 身近な物で綱引きを再現し、原典に当たる

えんぴつで たしかめる

えんぴつを、えんぴつけずりで とがらせて、かるく 書いて みます。つぎに、すこしだけ ちびた えんぴつで 同じ ことを します。とがった ほうは 書きやすいのに、強く おすと 先が ポキッと おれやすい ことが あります。は先の かくどの 話と にた ところが あります。でも、えんぴつと 包丁ほうちょうは 同じでは ないので、あくまで たとえです。

さがして みよう

おうちの 人と 話して みましょう。「どうして この 包丁ほうちょうは こんな かたちなの?」と きいて みると、おもしろい 話が 聞けるかも しれません。包丁ほうちょうや ナイフは、おとなの 人と いっしょに さわりましょう。

鉛筆で試す

鉛筆を鉛筆削りでとがらせて、軽く字を書いてみます。次に、少し丸くなった鉛筆で同じことをします。とがった芯のほうが線は細く書きやすい一方、強く押すと折れやすいことがあります。刃先の角度の話に似ていますが、鉛筆と包丁は材料も使い方もちがうので、あくまで実感をつかむためのたとえです。

身近な刃物を観察する

刃物は大人と一緒に扱ってください。鉛筆をとがらせたときと丸くなったときで、線の太さや折れやすさがどう変わるか比べてみましょう。

資料を読むなら

Verhoevenの実験[2]は英語ですが、写真が多く、表と裏のちがいを見ることができます。日本語では、日本調理科学会誌の論文[4]が、熟練者が研いだ和包丁の刃先を調べています。

鉛筆で綱引きを再現する

鉛筆を鉛筆削りで鋭くしたものと、少し丸いものを使って、軽く書いた場合と強く書いた場合の折れやすさを比べる。鋭いほど細く書けるが、強く押すと折れやすいことがある。刃先の鋭さと欠けにくさの綱引きに似ているが、材料も使い方も別なので、実感をつかむための類比にとどまる。刃物の実物は大人と一緒に扱うこと。

資料を読むなら

Verhoevenの実験[2]は英語だが、電子顕微鏡写真が多く、表面と裏面の差を見られる。日本語では、刃先粗さと官能評価の関係を扱った川崎ほかの論文[4]がある。刃先の先端が約100ナノメートルまで必要という数値は[3]、角度と刃持ちのCATRA試験は[5]、角度の目安の食いちがいは[6]にあり、読み比べるとよい。バリの有無が切れ味にどう効くかは、Verhoevenが2004年の時点で研究を知らないとした問いである。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文で使った資料です。

  1. ZWILLING 包丁の研ぎ方. https://www.zwilling.com/jp/magazine/product-guide-knives/knives_sharpening.html (カエリと砥石の役割)
  2. Verhoeven, J. D. Experiments on Knife Sharpening (2004). https://northarmknives.com/wp-content/uploads/2016/01/knifeshexps.pdf (電子顕微鏡で見たバリ/刃先幅)
  3. Science of Sharp: Quantifying Sharp. https://scienceofsharp.com/2014/01/25/quantifying-sharp (先端の太さの目安)
  4. 川崎ほか「熟練者が研いだ包丁の刃先形状と官能評価との関係」日本調理科学会誌 42(2):123-128 (2009). https://www.jstage.jst.go.jp/article/cookeryscience/42/2/42_123/_article/-char/ja (刃先粗さと切れ味)
  5. Knife Steel Nerds: Knife Edge Angle and Edge Retention. https://knifesteelnerds.com/?p=801 (角度と刃持ちの試験)
  6. Hocho Knife 公式ブログ 刃先の角度と切れ味. https://blog.hocho-knife.com/knife-sharpening/edge-angle-and-sharpness-of-kitchen-knives?amp=1 (角度の目安と欠けやすさ)

なおした ところ

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