История науки и техники. Материалы и технологии Часть 1

одновременно, делая разнообразное плетение из нескольких видов пряжи, включая иногда металл. В Италии создана ткань, в которой на каждые пять волокон нейлона приходится одно волокно из нитинола. Нитинол - это сплав титана и никеля, обладающий эффектом памяти формы. Материал можно по утверждению изобретателей смять в плотный комок. Однако достаточно направить на изделие (сорочку, блузку) из этой ткани поток теплого воздуха, например от обычного фена, для приведения ее в первоначальный безупречно отглаженный вид. Однако стоимость такой рубашки слишком вели­ ка для коммерческой реализации.

Для спортивной одежды в последнее время созданы много­ слойные ткани, причем каждый слой выполняет свою функцию: один обеспечивает термоизоляцию, второй транспорт влаги, третий - эластичность. Достижения космической техники позволили сде­ лать ткань с эффектом терморегулирования.

Новейшие ткани открыли дорогу современной технологии из­ готовления одежды. Лазеры могут раскраивать материалы по мер­ кам, снятым компьютером и соединенным с ним сканером, который обмеряет клиента, не прикасаясь к нему. Ультразвук или токи высо­ кой частоты «сваривают» раскрой в готовое изделие. Такое ателье уже действует в Германии, в городе Майнц.

Из простого сплетения стеблей, лубяных волокон или меховых полосок ведет свое начало ткачество. Но оно могло возникнуть только при наличии тонкой и достаточно длинной нити, которая должна была заменить короткие волокна или шнуры, употребляе­ мые при плетении. Для изготовления тканей надо было изобрести две новые машины: прядильный и ткацкий станки.

6.4.8 Прядение

Первая прядильная машина была очень простой: из пряжи, размещенной на подставке, вытягивалась нить, скручиваемая вра­ щением волокон между ладонями рук или между ладонью и бедром. Если к нити подвесить снабженное наверху крючком и утяжеленное снизу деревянное приспособление, суживающееся к концам, то пу­ тем непрерывного вращения этой утяжеленной палочки, названной веретеном, можно добиться равномерного сцепления волокон. Соз­ дание веретена стало одним из величайших открытий неолитиче­ ской эпохи. Веретено держится в правой руке, левая рука вытягива­ ет из пучка (кудели). Вплоть до средних веков не произошло ника­ ких коренных усовершенствований процесса прядения. В деревнях веретено иногда используется и сейчас. Автор в детстве часто на­

блюдал, как сноровисто получала шерстяную нить его бабушка - Елена Михайловна, привезшая из Западной Белоруссии в Поволжье во время Первой Мировой войны среди самых необходимых вещей веретено.

Прядение изобрели женщины, и оно стало одним из специфи­ ческих женских занятий, символом женственности, а веретено - ее атрибутом. Женщины, собираясь вместе, по давнему обычаю обяза­ тельно занимались рукоделием. Этот обычай известен и в европей­ ских, и в русских деревнях и дошел вплоть до европейских салонов нового времени.

В древней мифологии пряжа; нить неизменно связаны с чело­ веческой судьбой, а пряха становится хозяйкой судьбы, богиней или...ведьмой. Таковы, например, древнегреческие мойры или древ­ нескандинавские норны.

Египтяне считали изобретательницей прядения богиню Изиду, греки - Афину, китайцы - небесную ткачиху, фею Чжи-нюй. Жите­ ли древней малоазиатской страны Лидии чтили Арахну (Arahea - паук), «знаменитую не местом, не родом - только своим искусст­ вом». Известна тирольская богиня Гольда. Перуанцы полагали, что прядение изобрела Мама-Эл - супруга Манко-Капака. Единственное женское божество в древнеславянском пантеоне -Макошь, мать урожая, придумала нить. Помощь прядильщицам оказывала также сказочная кикимора. С принятием христианства их функции приня­ ла на себя Богородица дева Мария, в России - Параскева-Пятница.

Необходимость почти беспрерывно приводить во вращение веретено сильно утомляло прядильщицу. В средние века в Европе появилось так называемое грубое колесо, вращательное движение которого передавалось через блок веретену. Так как колесо имело значительно больший диаметр, чем блок, то сравнительно медлен­ ное вращение колеса сообщало веретену большую скорость враще­ ния.

Введение рогульки, вращающейся вокруг веретена со скоро­ стью, отличающейся от скорости вращения веретена, позволило со­ вместить процессы прядения и наматывания пряжи на шпулю (1480). Самопрялка Юргенса (1530) имела усовершенствованное колесо с рогульчатым веретеном и ножной педальный привод. Ио­ ганн Юргенс - каменотес и ваятель (из деревни Ватгенбютель возле города Брауншвейга) по легенде создал свой станок для своей не­ весты. Самопрялка Юргенса позволила создать непрерывный про­ цесс прядения, освободив руки прядильщицы от кручения (но не от намотки) и нагрузив ноги.

Леонардо да Винчи сделал усовершенствование рогульки с приспособлением для автоматической намотки. В XVIII веке ее изо­ брели заново.

Текстильное производство развивалось в рамках непрерывно­ го соперничества между создателями прядильных и ткацких стан­ ков. Развитие ткацкого производства приводило к повышению спроса на пряжу, а рост производительности прядильных машин вызывал ответную реакцию у ткачей.[13]

В 1738 году Льюс Паул (Lewis Раи1)и Джон Уайат (Jhon Wyatt) из Бирмингема построили станок для механической вытяжки пря­ дильного волокна с помощью нескольких пар цилиндров, находя­ щихся вблизи друг друга. Каждая последующая пара вращалась бы­ стрее предыдущей. Хлопок зажимался между цилиндрами и благо­ даря увеличению скорости вытягивался до желаемой тонины. Скру­ чивание и наматывание производилось от руки. Изобретение сдела­ но Джоном Уайатом, который взял патент на имя своего компаньо­ на Паула. Уайат (род. 1700) - плотник, механик, автор ряда изобре­ тений. Над этим работал с 1730 по 1733г. Льюс Паул (Paul) - сын французского эмигранта. Изобретатель получил от Паула 2500 фун­ тов стерлингов. В 1742 году в Бирмингеме работали такие машины на 250 веретен от двух ослов, кроме того, были заняты 10 прядиль­ щиц. В 1843 году фабрика была закрыта.

Джеймс Харгривс (James Hargreaves), английский изобрета­ тель, работал в городе Блекберн ткачом. С 1762г. занимался усо­ вершенствованием кардочесальной машины. В 1764 г. построил изобретенную им прядильную машину периодического действия (прядение чередовалось с вытяжкой, круткой и намоткой), назван­ ную «Дженни». 22 июня 1770г. он получил патент на нее. Простота, надежность способствовали ее широкому распространению. На этой прялке один человек обслуживал сначала 8 веретен, затем - 80-120 веретен. Рабочие сломали его машину, он бежал в 1778г., умер в бедности. Несколько раньше процесс против предпринимателей окончился в их пользу, так как Харгриве взял патент после того, как машина находилась в употреблении у разных лиц. Имя «Дженни» (Jenny) машина получила в честь жены или дочери. Прялка могла вырабатывать тонкую пряжу - уток, однако ее было нельзя приспо­ собить для работы от привода.

В 1769 году Ричард Аркрайт (Arkwright) строит прядильную машину с вытяжным аппаратом, основанном на способе Уайта, и со скручиванием и намоткой, заимствованными у Юргенса. Прядиль­ ная машина приводилась в движение от водяного колеса. Поэтому

6.4.9 Ткачество

Ткачество, как и прядение, является изобретением женщин. Так, девушки древних Афин состязались в искусстве ткачества за право принести одежду своей работы (пеплос) в дар покровитель­ нице ткачества и города Афин - Афине Деве (по-гречески Парфе­ нов). Ежегодно в праздничный день торжественная процессия афи­ нян несла этот пеплос к статуе богини (работы Фидия) в главном храме города - Парфеноне на Афинском Акрополе.

После обособления ремесел, в более позднее время, ткацкое искусство стало достоянием мужчин. В наше время, особенно в на­ шей стране, ткацкое дело снова стало женской работой.

Свою форму ткацкий станок заимствовал у рамы для плете­ ния. Примитивные ткацкие станки можно разделить на три основ­ ные группы: станок с одним деревянным брусом (навоем), подве­ шенным между двумя вертикальными стойками (первоначально вместо такого сооружения использовалась горизонтальная ветка); горизонтальный станок, у которого основа натягивается между дву­ мя неподвижно закрепленными брусьями; станок с вращающимися валами-навоями, благодаря которым возможно изготавливать мате­ риал большой длины. Этот вид можно рассматривать в качестве прообраза современного фабричного ткацкого станка. В некоторых странах такой станок можно встретить и в наше время, например, в Украинских Карпатах. Изобретателями ткачества в Древнем Мире считались египтяне. Они использовали и горизонтальные, и верти­ кальные станки, причем у последних товарный вал располагался в нижней части станка.

Ткацкий станок не был известен во многих странах. Так, с ним не были знакомы полинезийцы, большая часть североамериканских индейцев. Не знали его также жители Южной Африки, степные на­ роды Азии и арктические племена.

Рассмотрим подробнее устройство вертикального станка, представляющего собой раму, состоящую из двух вертикальных брусов, соединенных вверху вращающимся стержнем, который на­ зывается товарным валом. На этом валу закреплены осно вные ни­ ти, которые натягиваются привязанными внизу грузами. Каждая четная нить основы находится перед поперечным стержнем, назы­ ваемым нитеразделительным прутком, а нечетные нити находятся за ним. Примерно посередине рамы расположен пруток галева или ре­ мизка (в некоторых славянских странах его называют «брдо»). Зад­ ние нити основы связаны с ним петлями из гладкой пряжи. При притягивании к себе ремизки задние основные нити проходят меж­

ду передними, в результате немного поднимаются подвешенные на них гири. Таким образом осуществляется два положения основных нитей, которые называются зевом. При естественном зеве ремизка лежит на раме, при искусственном - на двух сошках, укрепленных на раме. В процессе тканья создается уто’к: горизонтальная нить ве­ дется от одного края основы к другому попеременно через естест­ венный и искусственный зев. После каждого прохода горизонталь­ ная нить придавливается к предыдущей пальцами или специальной планкой. При необходимости она переставляется, а ткань накручи­ вается на вал. При работе с шерстяными нитями на таком станке об­ разуется суконное переплетение. В Древней Греции стали приме­ няться станки, имевшие много ремизок, что позволяло создавать более сложные переплетения (например, саржевые и атласные). В первых моделях станка нити утка проталкивались пальцами. Затем появился привязанный к нити деревянные челнок, сделанный из бу­ ка, пальму, яблони, самшита. Древнеримский ткацкий челнок имел уже достаточно сложную конструкцию. Внутри него находилось ве­ ретено с гильзой (цевкой) из камыша, на которую наматывалась нить, сматываемая при протаскивании челнока через основу.

Усовершенствование ткацкого станка далее пошло по пути добавления ножного привода. Обычно было две подножки: с их по­ мощью поднимались то четные нити, то нечетные, образуя в про­ странстве зев. Ткач то правой, то левой рукой перебрасывает челнок и ловит его другой рукой, прибивая каждый раз затканный уток при помощи берда (брда) к уже готовой ткани. Станок мог иметь много ремизок (до 32), челнок со шпулей и двойные нити семи цветов.

Попытки сделать механический ткацкий станок были еще в ХУвеке (Леонардо да Винчи), затем неудача постигла в 1687 Геннеса (de Gennes), а в 1747 - талантливого создателя механических ав­ томатов Вокансона (Vaucanson).

Лентоткацкий станок—особая разновидность ткацкого станка, приспособление для одновременного ткачества нескольких лент, на которых осуществляемая ткачом операция над одной лентой воспро­ изводилась на всех лентах. Это довольно сложная машина, ознаме­ новавшая большой шаг вперёд в области текстильного машино­ строения. По свидетельству одного венецианского писателя (1629 г.), станок был изобретён в Данциге в 1579 г., но муниципальный совет, опасаясь безработицы среди ткачей, скрыл это изобретение, а само­ го изобретателя тайно задушили. Вновь этот станок появился в 1621 г. в Лейдене, проникнув к концу столетия в Голландию, Германию, Швейцарию, Англию и во Францию. Почти вся Европа перешла в

XVII век с массовыми возмущениями рабочих против “Band muhla” (ленточной мельницы для тканья лент и гольфов). Бунты заставили магистрат сначала запретить ее. Генеральные штаты - ограничили применение. В 1676г. ее запретили в Кельне, в 1685г. император­ ский указ запретил ее по всей Германии. В Гамбурге по приказу ма­ гистрата она была подвергнута публичному сожжению. Но в XVIII веке только во Франции работало около 3000 ленточных станков.

Джон Кей (Кау) (1704-1764) - английский изобретатель, су­ конщик. Изготавливал детали для ткацких станков. В 1730 получил патент на крутильную машину для приготовления ровницы из козь­ ей и гребенной шерсти, в 1733 - патент на механический (самолет­ ный - fly shuttle) челнок для ручного ткацкого станка. Ткач перестал вручную перебрасывать челнок через зев, что позволило вырабаты­ вать широкие ткани на станке с одним ткачом (раньше было нужно два). Прежде челнок перебрасывали из руки в руку через основу ткани, а теперь челнок-самолёт свободно перелетал через основу, протягиваемую из ящика с одной стороны станка в ящик на другой стороне, при помощи приспособления, управляемого шнурами, ко­ торые ткач держал в одной руке. Такой челнок требовал большой сноровки, но почти вдвое повышал производительность ткача. Весьма типичны для тех времён и судьбы изобретателей. Например Джон Кей ничего не получил от своего изобретения, кроме невзгод. Предприниматели за патент не платили. В 1747 г. во время бунта ткачей против машин в г. Бэри его дом и мастерские, где он конст­ руировал машины, были разгромлены. Сам изобретатель едва успел бежать. В конце концов совершенно разорённый и надломленный Джон Кей навсегда покинул Англию и умер во Франции бедняком в полной безызвестности.

Эдмунд Картрайт (Cartwright) (1743-1823) - английский изо­ бретатель механического ткацкого станка. По окончании Оксфорд­ ского университета (1764) был сельским священником (доктор бо­ гословия Оксфордского университета). В 1785г. он получил патент на ткацкий станок с ножным приводом; челнок перегоняли вруч­ ную. Почти одновременно такую же машину предложил Джефрей в Шотландии В 1786 машина Картрайта была усовершенствована, была организована фабрика на 20 станков. В 1789г. применена па­ ровая машина для их привода. Оба изобретателя потеряли свое со­ стояние, а последующие падали жертвой ярости рабочих, которые громили их фабрики. Главным недостатком было повреждение тка­ ни застрявшими в зеве челноками. Дальнейшее усовершенствования

сделали другие изобретатели, прежде всего Вильям Хоррокс (Wil­ liam Horrocks).

Число ткацких станков с приводом составляло в Англии в 1813 г. лишь 2400, а в 1820 г. достигло 12150. Но с появлением та­ ких усовершенствованных станков их число возросло до 45500 в 1828 г. и до 85 000 в 1833 г. (в 1834 г. в Англии и Шотландии было 100 000 станков).

Существенные усовершенствования ткацкого станка, ведущие к его автоматизации, принадлежат англичанину Джеймсу Нортропу (Northrop). В короткий срок ему удалось создать приспособление, обеспечивающее автоматическую замену пустого челнока полным при остановке машины и на ходу. Станок Нортропа имел специаль­ ный магазин челноков, подобный магазину патронов в винтовке. Опорожненный челнок автоматически выбрасывался и заменялся новым. Ткацкий станок Нортропа, в котором пустые челноки авто­ матически перезаряжались, был запатентован в 1894 г. и впервые поступил в продажу в 1895 г. С его появлением число станков, ко­ торое мог обслуживать один ткач, удвоилось. Скорость челнока ме­ нялась в диапазоне 10-18 м/с при массе 0,25 - 5 кг.

Интересны попытки создать станок без челнока. Даже в со­ временном производстве это направление—одно из наиболее при­ мечательных. Такую попытку предпринял немецкий конструктор Иоганн Гоблер (1926 год). В его станке почти все операции автома­ тизированы и один рабочий может обслуживать до двадцати таких станков. Бесчелночный станок имеет пневматические или гидравли­ ческие прокладчики с массой порядка 40 грамм при скорости 23 - 25 м/с и до 35м/с. Рабочее тело - воздух с давлением 3 атм. или вода при 15 атм.

Отметим двух русских изобретателей-текстилыциков. 1760 - Радион Глинков (серебряная медаль) построил тридцативеретенную прядильную машину, а также гребнечесальную машину для льна. В 1833г. - Андрей Озерский, ученый лесничий, в своей книге «О хлопчатой бумаге и плетении оной» описал русскую ровничную машину с двумя последовательно установленными вытяжными приборами (раньше чем в Англии и США).

6.4.10 Первый вязальный станок

Первый вязальный станок изобрел в 1589г. Уильям Ли (Wil­ liam Lee), приходский священник из деревни близ Ноттингема. Вы­ пускник богословского университета в Кембридже - Вильям Ли создал гениальное изобретение, первый ручной кулирный станок.

Однако классический гобелен или стенной ковер появился в 1440г. в Париже. Название он получил в честь искусного красиль­ щика по имени Gobelen. Существовала особая гильдия мастеров. Рисунки для гобеленов часто создавались великими художниками, например, Рубенсом. По указу Людовика XIV только на мануфакту­ рах, принадлежавших правительству, разрешалось производить эти произведения искусства и ткачества.

6.4.12 Жаккард и его станки

Карл Мария Жаккард (Charles Marie Jacquard) родился в Лионе 1 июля 1752г. Отец - мастер на шелковой фабрике, мать набирала узор. В 10 лет он потерял мать. Сын учился на переплетчика. Когда ему исполнилось 20 лет, умер отец, оставив в наследство ткацкий станок. Жаккард был увлекающимся человеком и сделал несколько изобретений, работая в гипсовой каменоломне. Жена и дети в это время бедствовали. В 1793 - 1794 годах участвовал в войне с Авст­ рией. В армии был вместе с сыном 14 лет, который погиб у него на глазах. Получил отставку и вернулся в Лион. В 1794г. жители горо­ да выступили против якобинцев, которые устроили в отместку по­ гром: 40000 жителей погибло, тысячи разбежались. После прихода к власти Директории вышел декрет, способствующий возвращению рабочих.

Жаккард имел планы постройки вспомогательной машины для узорчатого ткачества. Деньги выделили покровители. В 1799г. он машину сделал, в 1801г. в Париже на выставке получил бронзовую медаль. 2 января 1802г. был получен патент на 10 лет, но он им не пользовался. Власти Лиона выделили ему рабочий кабинет во двор­ це изящных искусств. В 1804г. Жаккард был приглашен работать в Париж. За создание машины для изготовления рыболовных сетей получил награду французского общества содействия промышленно­ сти (премия и большая золотая медаль, 1804г.). Награда пришла также от лондонского общества искусств.

Успешно работал в Консерватории искусств и ремесел в Па­ риже, усовершенствовал много машин. Слава и благополучие при­ шли к выдающемуся изобретателю машины, названной его именем. 29 сентября 1806г. последовал императорский декрет, дающий по­ жизненную премию в 3000 франков, после смерти половину пенсии должна была унаследовать жена. За каждую сделанную машину должна была выплачиваться награда в 50 франков. Все свои изобре­ тения Жаккард передал Лиону, пенсию ему платил магистрат.