Если задать вопрос, какая вещь в повседневном быту современного человека имеет первостепенное значение, ответы будут разными. Возможно, назовут мыло, мебель, посуду... И всё-таки без столь полезных без спору вещей, можно как-то обойтись, хотя даже представить это нелегко. А вот если из обихода полностью исчезнет ткань, то мир вокруг нас, согласитесь, изменится неузнаваемо. Ведь именно из ткани шьют одежду, не говоря уж о многих других применениях этого материала.
Так что изобретение пряжи - нитей из шерсти или растительных волокон - и способа изготовления из пряжи ткани - невероятно значимые для человечества достижения. И вовсе не случайно, что едва ли не первыми производственными процессами, которые люди постарались механизировать, были как раз изготовления пряжи и ткани. Более того, технические достижения именно в этой области как бы подстёгивали изобретательскую мысль и в других направлениях. Может быть, не все знают, что промышленная революция XVIII века, которая привела к массовому появлению самых разных машин, началась именно с изобретения достаточно совершенного ткацкого станка.
Впрочем, о том, как человек становился ткачом, лучше, конечно, рассказать по порядку...
Древнейшим образцам ткани, дошедшим до наших дней, насчитывается несколько тысяч лет. Археологи не раз находили в древнеегипетских гробницах тонкие полотна изо льна, а также более плотный материал, расписанный цветными рисунками. Благодаря тому, что в Египте сухой климат и нет резких температурных перепадов, древняя ткань неплохо сохранилась.
По этим археологическим находкам можно судить, что работа древнеегипетских ткачей была весьма качественной, хотя они изготавливали ткань вручную. Под сильным увеличительным стеклом хорошо видно, что нити древних тканей переплетены очень аккуратно, лежат, что вдоль, что поперёк, ровными, прямыми линиями. Впрочем, чему удивляться: древние египтяне были далеко не первыми ткачами - искусству переплетать нити, чтобы получать из них ткани, люди стали учиться ещё за тысячи лет до египетской цивилизации. А натолкнул их на такую мысль ещё более древний навык - плетение корзин, подстилок, сетей, обуви из гибких веток, тростника, длинных побегов травы. Это уже умели и наши далёкие первобытные предки.
Однако для изготовления тканей ни один из этих материалов не годился. Но и тут на помощь первобытному человеку пришла сама природа. Пытливые предки заметили, что из многих растений, например, льна, хлопчатника, конопли и даже крапивы, можно извлечь упругие и прочные волокна.
Годилась для этого и шерсть домашних животных. Но, чтобы приготовить из волокон пряжу, приходилось изрядно потрудиться. Извлечь волокна из стеблей льна, например, особенно нелегко. А шерсть нужно сначала очистить, тщательно промыть, просушить. Из подготовленного сырья скручивали длинные прочные нити. Такой процесс называется прядением, а полученные нити - пряжей. И уже тысячи лет назад человек постарался хоть как-то рационализировать прядение, изобретя веретено - стержень из дерева или камня, на который наматывалась готовая нить. Скручивать её приходилось вручную, постепенно вытягивая из заготовленного сырья пучки волокон. Немного забегая вперёд, стоит сказать, что, в конце концов, человек изобрёл прялку. Теперь прядильщик рукой крутил колесо, соединённое с веретеном ременной передачей. Вращаясь, веретено само постепенно вытягивало пучки волокон, превращая их в нити пряжи. Ну а что касается процесса изготовления ткани, то он тоже постепенно рационализировался. Правда, на заре ткачества он был совсем прост.
Можно представить, с помощью каких нехитрых приспособлений работали первобытные ткачи. В землю вбивались две крепкие ветки с рогульками наверху. Они удерживали деревянный стержень. Примерно такое же устройство, только пониже, мастерят в туристском походе, чтобы подвесить над костром чайник. Древние ткачи привязывали к этому стержню, одну рядом с другой, нити пряжи, свисающие до земли. Чтобы они не спутывались, к их концам крепились грузики. Кстати, и по сей день эти продольные нити называются в текстильном производстве основой. Для превращения основы в ткань продольные нити надо переплести поперечными, которые называются утком.
Сам же этот процесс был несложным, хотя и трудоёмким. Ткач пропускал уток сквозь основу таким образом, чтобы он проходил, например, поверх чётных нитей и под низом нечётных, а в обратную сторону наоборот. Удобнее всего это было делать заострённой палочкой, на которую наматывалась нить утка. При этом надо было следить и за тем, чтобы нити ложились ровно и плотно одна к другой. Так постепенно нити превращались в ткань. Она могла быть разной - лёгкой из льняной пряжи, грубой и тёплой из шерстяной. Как бы то ни было, первобытный человек получил наконец возможность облачиться в одежды, пошитые из ткани. Шить-то он научился ещё раньше, мастеря одеяния из звериных шкур...
Постепенно ткацкое производство совершенствовалось. Сначала древние изобретатели сообразили: если поднимать разом все чётные или нечётные нити основы, то уток можно перекидывать под ними на другую сторону одним движением. Поэтому на концах нитей основы появились деревянные дощечки, называемые ремезами. К одной дощечке крепились чётные нити, к другой нечётные. Мастер, поднимая то один ремез, то другой, последовательно отделял нити друг от друга и перекидывал уток то справа налево, то слева направо. Процесс ткачества стал быстрее в десятки раз. Оставалось только догадаться, что с помощью дополнительных ремезов можно поднимать в каком-то определённом порядке и другие нитки основы, делая их переплетение с утком более сложным. Таким образом, на ткани можно было получить определённый рисунок. Ткачи широко пользовались подобными «хитростями» уже в античные времена.
Постепенно ткацкий станок становился именно станком. В Средние века, например, мастер управлял ремезами, нажимая ногами на педали, руки при этом оставались свободными. Уток можно было перекидывать то вправо, то влево гораздо быстрее, производительность труда выросла. Однако ткань получалась неширокой, как раз такой, насколько хватало длины руки ткача.
Но вот, наконец пришёл XVIII век, когда в текстильном производстве произошли важнейшие перемены. В этом заслуга английских изобретателей Джона Кея и Эдмунда Картрайта. Первый из них в 1733 году придумал конструкцию механического челнока для нити утка. Челнок двигался по направляющим, таща за собой нить, подгоняемый ударами специальных деревянных молоточков, укреплённых по обеим сторонам рамы станка. После каждого движения челнока основа, намотанная на валик, продвигалась вперёд на один «шаг», освобождая место для нового «стежка». Челнок Джона Кея назвали «самолётным».
Как раз с этого изобретения, можно считать, и началась промышленная революция. Дело в том, что ткацкие станки с челноком-самолётом позволили производить гораздо больше тканей, чем раньше. Ткацким предприятиям стало не хватать пряжи, которую по-прежнему вырабатывали вручную. Пришлось изобретать прядильную машину, что и сделал в 1765 году другой английский изобретатель - Джеймс Харгривс. Через несколько лет в Англии появились прядильные фабрики, машины которых работали с помощью водяных двигателей.
Наконец, в середине 80-х годов Эдмунд Картрайт изобрёл ткацкий станок, где все операции были механизированы. Как раз к тому времени ещё один англичанин, Джеймс Уатт, завершил работу над своим паровым двигателем. И Картрайт построил ткацкую фабрику с двадцатью станками, установив для их привода машину Уатта. Так что первое широкое применение паровой двигатель нашёл именно в ткацком производстве.
Конечно, в дальнейшем ткацкий станок непрерывно совершенствовался. Особо стоит отметить французского изобретателя Жозефа Мари Жаккара. В 1801 году он создал... программируемый ткацкий станок. Для этого служили перфокарты - картонные таблички с пробитыми на них в определённом порядке отверстиями. Перфокарты были соединены в ленту, помещавшуюся наверху станка. Каждая перфокарта определённым образом управляла движениями нитей основы, «задавая» станку программу для создания того или иного узора на ткани. Нажимая педаль, мастер мог передвинуть ленту перфокарт и поменять программу. Позже с помощью перфокарт стали задавать программы металлорежущим станкам, но первым-то был ткацкий!
Ну а современные ткацкие станки - сложные, хорошо продуманные агрегаты. Конструкции у них разные - есть многочелночные, а есть станки без челноков - нить утка перебрасывает сжатый воздух. Зато сам главный принцип изготовления тканей переплетением основы и утка остался тот же самый, что придумал ещё первобытный человек.
Игорев, В. Как с ткацкого станка… началась промышленная революция /В. Игорев //А почему?. – 2008. - № 10. – С. 24-26.
ткацкий станок. Имя изобретателя первого ткацкого станка неизвестно. Однако принцип, заложенный этим человеком, жив до сих пор: ткань состоит из двух систем нитей, расположенных взаимно перпендикулярно, и задача станка – их переплести.
Первые ткани
, изготовленные больше шести тысяч лет назад, в эпоху неолита, до нас не дошли. Однако свидетельства их существования – детали ткацкого станка
– увидеть можно.
Сначала нити переплетали с помощью ручной силы. Даже Леонардо да Винчи, сколько ни пытался, так и не смог изобрести механический ткацкий станок. Вплоть до XVIII века эта задача казалась неразрешимой. И лишь в 1733 году молодой английский суконщик Джон Кей сделал первый механический (он же самолетный) челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение исключило необходимости вручную пробрасывать челнок и позволило вырабатывать широкие ткани на машине, обслуживаемой одним человеком (раньше требовались два).
Дело Кея продолжил самый успешный реформатор ткачества Эдмунд Картрайт. Любопытно, что он был по образованию чистым гуманитарием, выпускником Оксфорда со степенью магистра гуманитарных наук. В 1785 году Картрайт получил патент на механический ткацкий станок
с ножным приводом и построил в Йоркшире прядильно-ткацкую фабрику на 20 таких устройств. Но на этом не остановился: в 1789 году запатентовал гребнечесальную машину для шерсти, а в 92-м - станок для витья веревок и канатов.
Механический станок Картрайта в своей первоначальной форме был еще настолько несовершенным, что никакой серьезной угрозы для ручного ткачества не представлял. Поэтому до первых лет XIX века положение ткачей было несравненно лучше, чем прядильщиков, их доходы обнаруживали лишь едва заметную тенденцию к понижению. Еще в 1793 году «тканье кисеи было ремеслом джентльмена. Ткачи всем своим видом походили на офицеров в высшем чине: в модных сапожках, гофрированной рубашке и с тросточкой в руке они отправлялись за своей работой и иногда привозили ее домой в карете».
В 1807 году британский парламент направил в правительство меморандум, где утверждалось, что изобретения магистра гуманитарных наук способствовали повышению благосостояния страны (и это чистая правда, Англия не зря слыла тогда «мастерской мира»). В 1809-м палата общин выделила Картрайту 10 тысяч фунтов стерлингов – совершенно немыслимые по тем временам деньги. После чего изобретатель удалился от дел и поселился на небольшой ферме, где занимался усовершенствованием сельскохозяйственных машин.
Станок Картрайта почти сразу же принялись улучшать и модифицировать. И немудрено, ведь прибыль ткацкие фабрики
давали нешуточную, и не только в Англии. В Российской империи, например, Лодзь благодаря развитию ткачества за XIX век из маленького поселка превратился в громадный по тогдашним меркам город с населением в несколько сотен тысяч человек. Миллионные состояния в империи часто наживались именно на фабриках этой отрасли – достаточно вспомнить Прохоровых или Морозовых.
Уже к 30-м годам в картрайтовский станок добавили массу технических усовершенствований. В итоге таких машин на фабриках становилось все больше, а обслуживало их все меньшее число работников.
На пути неуклонного повышения производительности труда стояли новые препятствия. Наиболее трудоемкими при работе на механических станках были смена и зарядка челнока. Например, при изготовлении самого простого ситца на станке фирмы Platt ткач тратил на эти операции до 30% времени. Более того, он должен был постоянно следить за обрывом основной нити и останавливать машину для устранения недостатков. При таком положении вещей расширить зону обслуживания не удавалось. Только после того как в 1890-м англичанин Нортроп придумал способ автоматической зарядки челнока, фабричное ткачество совершило настоящий прорыв. Уже в 96-м фирма Northrop разработала и вывела на рынок первый автоматический ткацкий станок. Это в дальнейшем позволило рачительным фабрикантам изрядно сэкономить на зарплатах. Следом появился и серьезный конкурент станку-автомату – ткацкая машина вообще без челнока
, которая многократно увеличивала возможность обслуживания одним человеком нескольких устройств. Современные ткацкие станки развиваются в привычном для многих технологий компьютерном и автоматическом направлениях. Но главное сделал еще два с лишним века назад любознательный Картрайт.
Ткачество кардинальным образом изменило жизнь и облик человека. Вместо звериных шкур люди облачились в одежду, сшитую из льняных, шерстяных или хлопчатых тканей, которые с тех пор стали нашими неизменными спутниками. Однако прежде чем наши предки научились ткать, они должны были в совершенстве освоить технику плетения. Только выучившись плести циновки из веток и камыша, люди могли приступить к "переплетению" нитей.
Прядильно-ткацкая мастерская. Роспись из гробницы в Фивах. Древний Египет
Процесс производства ткани распадается на две основные операции - получение пряжи (прядение) и получение холста (собственно ткачество). Наблюдая за свойствами растений, люди заметили, что многие из них имеют в своем составе упругие и гибкие волокна. К числу таких волокнистых растений, использовавшихся человеком уже в глубокой древности, относятся лен, конопля, крапива, ксанф, хлопчатник и другие. После приручения животных наши предки получили вместе с мясом и молоком большое количество шерсти, также используемой для производства тканей. Перед началом прядения надо было подготовить сырье.
Веретено с пряслицем
Исходным материалом для пряжи служит прядильное волокно. Не вдаваясь в подробности, отметим, что мастеру надо немало потрудиться, прежде чем шерсть, лен или хлопок превратятся в прядильное волокно (наиболее это касается льна: процесс извлечения волокон из стебля растений здесь особенно трудоемок; но даже шерсть, которая, по сути, является уже готовым волокном, требует целого ряда предварительных операций по очистке, обезжириванию, просушке и т.п.). Но когда прядильное волокно получено, для мастера безразлично, шерсть это, лен или хлопок - процесс прядения и ткачества для всех видов волокон одинаковый.
Пряха за работой
Древнейшим и простейшим приспособлением для производства пряжи была ручная прялка, состоявшая из веретена, пряслицы и собственно прялки. Перед началом работы прядильное волокно прикрепляли на какой-нибудь воткнутый сук или палку с развилкой (позже этот сучок заменили доской, которая и получила название прялки). Затем мастер вытягивал из клубка пучок волокон и присоединял к особому приспособлению для скручивания нити. Оно состояло из палочки (веретена) и пряслицы (в качестве которой служил круглый камешек с дырочкой посередине). Пряслица насаживалась на веретено. Веретено вместе с прикрученным к нему началом нити приводили в быстрое вращение и тотчас отпускали. Повиснув в воздухе, оно продолжало вращаться, постепенно вытягивая и скручивая нить.
Пряслица служила для того, чтобы усилить и сохранить вращение, которое иначе прекратилось бы через несколько мгновений. Когда нить становилась достаточно длинной, мастерица наматывала ее на веретено, а пряслица не давала растущему клубку соскользнуть. Затем вся операция повторялась. Несмотря на свою простоту, прялка была удивительным завоеванием человеческого ума. Три операции - вытягивание, кручение и наматывание нити объединились в единый производственный процесс. Человек получил возможность быстро и легко превращать волокно в нить. Заметим, что в позднейшие времена в этот процесс не было внесено ничего принципиально нового; он только был переложен на машины.
После получения пряжи мастер приступал к тканью. Первые ткацкие станки были вертикальными. Они представляли собой два вилообразно расщепленных вставленных в землю бруска, на вилообразные концы которых поперечно укладывался деревянный стержень. К этой поперечине, помещавшейся настолько высоко, чтоб можно было стоя доставать до нее, привязывали одну возле другой нити, составлявшие основу. Нижние концы этих нитей свободно свисали почти до земли. Чтобы они не спутывались, их натягивали подвесами.
Ткацкий станок
Начиная работу ткачиха брала в руку уток с привязанной к нему ниткой (в качестве утка могло служить веретено) и пропускала его сквозь основу таким образом, чтобы одна висящая нить оставалась по одну сторону утка, а другая - по другую. Поперечная нитка, например, могла проходить поверх первой, третьей, пятой и т.д. и под низом второй, четвертой, шестой и т.д. нитей основы, или наоборот.
Такой способ тканья буквально повторял технику плетения и требовал очень много времени для пропускания нити утка то поверх, то под низ соответствующей нити основы. Для каждой из этих нитей необходимо было особое движение. Если в основе было сто нитей, то нужно было сделать сто движений для продевания утка только в одном ряду. Вскоре древние мастера заметили, что технику тканья можно упростить.
Действительно, если бы можно было сразу поднимать все четные или нечетные нити основы, мастер был бы избавлен от необходимости подсовывать уток под каждую нить, а мог сразу протянуть ее через всю основу: сто движений были бы заменены одним! Примитивное устройство для разделения нитей - ремез было придумано уже в древности. Поначалу ремезом служил простой деревянный стержень, к которому через один крепились нижние концы нитей основы (так, если четные привязывались к ремезу, то нечетные продолжали свободно висеть). Потянув на себя ремез, мастер сразу отделял все четные нити от нечетных и одним броском прокидывал уток через всю основу. Правда, при обратном движении утка вновь приходилось поодиночке проходить все четные нити.
Работа ускорилась в два раза, но по-прежнему оставалась трудоемкой. Однако стало понятным, в каком направлении вести поиск: необходимо было найти способ попеременно отделять то четные, то нечетные нити. При этом нельзя было просто ввести второй ремез, потому что первый становился бы у него на пути. Тут остроумная идея привела к важному изобретению - к грузикам на нижних концах нитей стали привязывать шнурки. Вторые концы шнурков крепились к дощечкам-ремезам (к одному - четные, к другому - нечетные). Теперь ремезы не мешали взаимной работе. Потянув то за один ремез, то за другой, мастер последовательно отделял то четные, то нечетные нити и перебрасывал уток через основу.
Работа ускорилась в десятки раз. Изготовление тканей перестало быть плетением и сделалось собственно ткачеством. Легко видеть, что при описанном выше способе крепления концов нитей основы к ремезам с помощью шнурков можно использовать не два, а больше ремезов. Например, можно было привязывать к особой дощечке каждую третью или каждую четвертую нить. Способы переплетения нитей при этом могли получаться самые разнообразные. На таком станке можно было ткать не только миткаль, но и киперную или атласную ткань.
В последующие века в ткацкий станок вносились различные усовершенствования (например, движением ремезов стали управлять с помощью педали ногами, оставляя руки ткача свободными), однако принципиально техника тканья не менялась вплоть до XVIII века. Важным недостатком описываемых станков было то, что, продергивая уток то вправо, то влево, мастер был ограничен длиной своей руки. Обычно ширина полотна не превышала полуметра, и для того чтобы получить более широкие полосы, их приходилось сшивать.
Коренное усовершенствование в ткацкий станок внес в 1733 г. английский механик и ткач Джон Кей, создавший конструкцию с самолетным челноком. Машина обеспечивала продевание челнока между нитями основы. Но челнок был не самодвижущийся: его перемещал рабочий с помощью рукоятки, соединенной с блоками шнуром и приводящей их в движение. Блоки постоянно оттягивались пружиной от середины станка к краям. Перемещаясь по направляющим, тот или иной блок ударял по челноку. В процессе дальнейшего развития этих станков выдающуюся роль сыграл англичанин Эдмунд Картрайт. В 1785 г. он создал первую, а в 1792 г. вторую конструкцию ткацкого станка, обеспечивающего механизацию всех основных операций ручного ткачества: прокидку челнока, подъем ремизного аппарата, пробой бердом уточной нити, сматывание запасных нитей основы, удаление готовой ткани и шлихтование основы. Крупное достижение Картрайта - применение для работы ткацкого станка парового двигателя.
Схема устройства самодвижущегося челнока Кея (нажмите для увеличения): 1 - направляющие; 2 - блоки; з -
пружина; 4 - рукоятка; 5 - челнок
Предшественники Картрайта решили задачу механического привода ткацкого станка, использовав гидравлический двигатель.
Позже известный создатель автоматов французский механик Вокан-сон сконструировал один из первых механических ткацких станков с гидравлическим приводом. Эти станки были весьма несовершенны. К началу промышленной революции на практике использовали главным образом ручные ткацкие станки, которые, естественно, не могли удовлетворить нужды быстро развивающейся текстильной промышленности. В ручном ткацком станке лучший ткач мог перебросить челнок через зев приблизительно 60 раз в минуту, в паровом - 140.
Значительным достижением в развитии текстильного производства и крупным событием в совершенствовании рабочих машин явилось изобретение французом Жаккаром в 1804 г. станка для узорчатого тканья. Жаккар изобрел принципиально новый способ изготовления тканей со сложным крупноузорным многоцветным рисунком, применив для этого специальный прибор. Здесь каждая из нитей основы проходит через глазки, выполненные в так называемых лицах. Вверху лицы привязаны к вертикальным крючкам, внизу расположены грузики. С каждым крючком соединена горизонтальная игла, и все они проходят через специальную коробку периодически совершающую возвратно-поступательные движения. С другой стороны прибора расположена призма, укрепленная на качающемся рычаге. На призму одевается цепь из перфорированных картонных карт, число которых равно числу разнопереплетенных нитей в узоре и подчас измеряется тысячами. В соответствии с вырабатываемым узором в картах проделаны отверстия, через которые проходят иглы при очередном ходе коробки, в результате чего связанные с ними крючки занимают вертикальное положение, либо остаются отклоненными.
Прибор Жаккара 1 - крючки; 2 - горизонтальная игла; 3 - лицы; 4 - глазки; 5 -
грузики; 6 - возвратно-поступательная коробка; 7 - призма; 8 - перфорированные
карты; 9 - верхняя решетка
Процесс образования зева заканчивается движением верхней решетки, увлекающей за собой вертикально стоящие крючки, а с ними «лицы» и те нити основы, которым соответствуют отверстия в картах, после чего челнок протягивает нить утка. Затем верхняя решетка опускается, коробка с иглами возвращается в исходное положение и призма поворачивается, подавая очередную карту.
Машина Жаккара обеспечивала тканье разноцветными нитками, автоматически выполняя различные узоры. При работе на этом станке от ткача совершенно не требовалось виртуозного мастерства и все его умение должно было заключаться лишь в том, чтобы при выработке ткани с новым узором сменить программирующую карту. Станок работал с такой скоростью, которая совершенно не была доступной ткачу, работающему вручную.
Кроме сложной и легко переналаживаемой системы управления, основанной на программировании с помощью перфокарт, станок Жаккара замечателен применением в нем принципа серво-действия, заложенного в механизме зевообразования, который приводился в движение с помощью массивных рычажных передач, действующих от постоянного источника энергии. В этом случае лишь ничтожная доля мощности затрачивалась на перемещение игл с крючками и, таким образом, управление большой мощностью осуществлялось посредством слабого сигнала. Механизм Жаккара обеспечивал автоматизацию рабочего процесса, в том числе заранее запрограммированные действия рабочей машины.
Существенное усовершенствование ткацкого станка, ведущее к его автоматизации, принадлежит англичанину Джеймсу Нартропу. В короткий срок ему удалось создать приспособление, обеспечивающее автоматическую замену пустого челнока полным при остановке машины и на ходу. Станок Нартропа имел специальный магазин челноков, подобный магазину патронов в винтовке. Опорожненный челнок автоматически выбрасывался и заменялся новым.
Интересны попытки создать станок без челнока. Еще и в современном производстве это направление - одно из наиболее примечательных. Такую попытку предпринял немецкий конструктор Иоганн Геблер. В его модели нить основы передавалась посредством якорьков, расположенных по обеим сторонам станка. Движение якорьков чередуется и нитка передается от одного к другому.
В станке почти все операции автоматизированы, и один рабочий может обслуживать до двадцати таких станков. Без челнока вся конструкция станка оказалась значительно проще и работа его намного надежнее, поскольку отпали такие наиболее подверженные изнашиванию части, как челнок, бегун и др. Кроме того, и это, пожалуй, имеет первостепенное значение, исключение челнока обеспечивало бесшумность движения, что предохраняло не только конструкцию станка от ударов и сотрясений, но и рабочих от значительного шума.
Начавшийся в области текстильного производства технический переворот быстро распространился и на остальные области, где не только произошли коренные изменения в технологическом процессе и оборудовании, но и были созданы новые рабочие машины: трепальные - превращающие кипы хлопка в холсты, расщепляющие и чистящие хлопок, укладывающие параллельно одно к другому волокна и вытягивающие их; чесальные - превращающие холст в ленту; ленточные - обеспечивающие более однородный состав лент, и т. п.
В начале XIX в. широко распространились специальные машины для прядения шелка, льна, джута. Создаются машины для вязания, для плетения кружев. Большую популярность завоевал чулочно-вязальный станок, выполнявший до 1500 петель в минуту, тогда как самая проворная прядильщица делала ранее не более ста петель. В 80-90-х годах XVIII в. конструируются станки для основного вязания. Создают тюлевую и швейную машины. Наибольшую известность получили швейные машины Зингера.
Переворот в способе изготовления тканей повлек развитие таких смежных с текстильной промышленностью отраслей, как белильное, ситцепечатное и красильное производство, что, в свою очередь, заставило обратить внимание на создание более совершенных красителей и веществ для отбелки тканей. В 1785 г. К. Л. Бертолле предлагает способ беления тканей хлором. Английский химик Смитсон Теннант открывает новый способ приготовления белильной извести. Под непосредственным влиянием технологии обработки тканей развилось производство соды, серной и соляной кислоты.
Таким образом, техника давала науке определенный заказ и стимулировала ее развитие. Однако, касаясь взаимодействия науки и техники периода промышленной революции, следует подчеркнуть, что характерной чертой промышленной революции конца XVIII - начала XIX в. являлась сравнительно незначительная связь с наукой. Это была революция в технике, революция, происходившая на основе практических исследований. Уайетт, Харгривс, Кромптон были ремесленниками, поэтому главные революционные события в текстильной промышленности произошли без особого воздействия науки.
Важнейшим следствием машинизации текстильного производства было создание принципиально новой машинно-фабричной системы, вскоре ставшей господствующей формой организации труда, резко изменившей его характер, а также положение трудящихся.
4 апреля 1785 года англичанин Картрайт получил патент на механический ткацкий станок. Имя изобретателя первого ткацкого станка неизвестно. Однако принцип, заложенный этим человеком, жив до сих пор: ткань состоит из двух систем нитей, расположенных взаимно перпендикулярно, и задача станка – их переплести.
Первые ткани, изготовленные больше шести тысяч лет назад, в эпоху неолита, до нас не дошли. Однако свидетельства их существования – детали ткацкого станка – увидеть можно.
Сначала нити переплетали с помощью ручной силы. Даже Леонардо да Винчи, сколько ни пытался, так и не смог изобрести механический ткацкий станок.
Вплоть до XVIII века эта задача казалась неразрешимой. И лишь в 1733 году молодой английский суконщик Джон Кей сделал первый механический (он же самолетный) челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение исключило необходимости вручную пробрасывать челнок и позволило вырабатывать широкие ткани на машине, обслуживаемой одним человеком (раньше требовались два).
Дело Кея продолжил самый успешный реформатор ткачества Эдмунд Картрайт.
Любопытно, что он был по образованию чистым гуманитарием, выпускником Оксфорда со степенью магистра гуманитарных наук. В 1785 году Картрайт получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом и построил в Йоркшире прядильно-ткацкую фабрику на 20 таких устройств. Но на этом не остановился: в 1789 году запатентовал гребнечесальную машину для шерсти, а в 92-м - станок для витья веревок и канатов.
Механический станок Картрайта в своей первоначальной форме был еще настолько несовершенным, что никакой серьезной угрозы для ручного ткачества не представлял.
Поэтому до первых лет XIX века положение ткачей было несравненно лучше, чем прядильщиков, их доходы обнаруживали лишь едва заметную тенденцию к понижению. Еще в 1793 году «тканье кисеи было ремеслом джентльмена. Ткачи всем своим видом походили на офицеров в высшем чине: в модных сапожках, гофрированной рубашке и с тросточкой в руке они отправлялись за своей работой и иногда привозили ее домой в карете».
В 1807 году британский парламент направил в правительство меморандум, где утверждалось, что изобретения магистра гуманитарных наук способствовали повышению благосостояния страны (и это чистая правда, Англия не зря слыла тогда «мастерской мира»).
В 1809-м палата общин выделила Картрайту 10 тысяч фунтов стерлингов – совершенно немыслимые по тем временам деньги. После чего изобретатель удалился от дел и поселился на небольшой ферме, где занимался усовершенствованием сельскохозяйственных машин.
Станок Картрайта почти сразу же принялись улучшать и модифицировать. И немудрено, ведь прибыль ткацкие фабрики давали нешуточную, и не только в Англии. В Российской империи, например, Лодзь благодаря развитию ткачества за XIX век из маленького поселка превратился в громадный по тогдашним меркам город с населением в несколько сотен тысяч человек. Миллионные состояния в империи часто наживались именно на фабриках этой отрасли – достаточно вспомнить Прохоровых или Морозовых.
Уже к 30-м годам в картрайтовский станок добавили массу технических усовершенствований. В итоге таких машин на фабриках становилось все больше, а обслуживало их все меньшее число работников.
На пути неуклонного повышения производительности труда стояли новые препятствия. Наиболее трудоемкими при работе на механических станках были смена и зарядка челнока. Например, при изготовлении самого простого ситца на станке фирмы Platt ткач тратил на эти операции до 30% времени. Более того, он должен был постоянно следить за обрывом основной нити и останавливать машину для устранения недостатков. При таком положении вещей расширить зону обслуживания не удавалось.
Только после того как в 1890-м англичанин Нортроп придумал способ автоматической зарядки челнока, фабричное ткачество совершило настоящий прорыв. Уже в 96-м фирма Northrop разработала и вывела на рынок первый автоматический ткацкий станок. Это в дальнейшем позволило рачительным фабрикантам изрядно сэкономить на зарплатах. Следом появился и серьезный конкурент станку-автомату – ткацкая машина вообще без челнока, которая многократно увеличивала возможность обслуживания одним человеком нескольких устройств. Современные ткацкие станки развиваются в привычном для многих технологий компьютерном и автоматическом направлениях. Но главное сделал еще два с лишним века назад любознательный Картрайт.
Внедрение последних технологий в промышленные отрасли в первую очередь затрагивает оборудование. Примеры различных производств демонстрируют преимущества технического развития, что проявляется в повышении качества изделий. При этом есть сферы, где по-прежнему актуальны и традиционные способы организации технологических процессов. В частности, ткацкий станок по сей день сохраняет концепцию тесной взаимосвязи ручного труда и машинной функции. Конечно, в некоторых направлениях производства можно отметить и появление электронных систем с автоматикой. Однако, по совокупности достоинств двух подходов преимущество все же остается за ручными и механическими агрегатами.
Общие сведения о ткацких станках
Несмотря на консервативный подход к текстильному производству, участники данного сегмента используют множество вариаций данной машины. При этом все модели служат одной цели – формированию ткани. В результате взаимного переплетения нескольких нитей с определенной конфигурацией расположения относительно друг друга создается текстильное изделие с заданной структурой. В целом концепция несложная, поэтому ее истоки уходят в историю довольно глубоко. Например, первые находки, свидетельствующие об изготовлении тканей путем переплетения, насчитывают порядка 6 тыс. лет. Если же говорить о машинах, приближенных к современным техническим средствам, то первые ткацкие станки появились в 1785 году. Именно в это время был запатентован механический агрегат такого типа. В то же время нельзя сказать, что устройство было чем-то невиданным и революционным. К этому моменту ручные механизмы были весьма распространены в Европе почти сто лет.
Основные характеристики
Особое место в технических параметрах занимают размеры станков. Наиболее компактными габаритами располагают традиционные ручные машинки, которые легко размещаются даже в небольшой квартире. Их можно сравнить со стиральной машиной, но важно учитывать и необходимость организации рабочего места. Одной из важнейших характеристик является ширина полотна, которая в среднем варьируется от 50 до 100 см. Разумеется, ткацкий станок для промышленных нужд может располагать и двухметровой шириной полотна, что позволяет изготавливать ковры. Также следует учитывать размеры установки, с точки зрения размещения на полу. Как правило, модели из младших и средних линеек занимают участки не больше 100х100 см. При этом высота установки может достигать 1,5 м.
Устройство станка
Классическая конструкция ручного станка в первую очередь предусматривает наличие двух поперечных планок для товарного валика и навоя. Как правило, эти элементы входят в основную комплектацию. Не обходится машина и без держателя нитей. В процессе снования именно за эту часть фиксируются окончания нитей. Для продевания петель пряжи в соответствующие зубцы предназначен проборный крючок. Эту деталь называют и проборкой в бердо. Помимо этого, устройство ткацкого станка предусматривает наличие закладных планок. При помощи этих элементов пользователь может сохранять основу ровной и гладкой. Планки обычно укладывают на основу по мере навивания. Когда начинается формирование основы на станок, необходима функция держателя ремизок – ее выполняет специальный фиксатор, входящий в комплект. В качестве опции приобретаются и комплекты с проволочными шпильками, которые крепят ремизки после их установки для работы.
Разновидности
Производители предлагают ручные, механические, полумеханические, а также автоматизированные устройства. Также модели подразделяются на гидравлические и пневматические машины в зависимости от принципа работы. С точки зрения конструкционного исполнения, можно выделить круглые и плоские станки. К слову, первый вариант применяется исключительно для выработки тканей с особыми качествами.
К примеру, это может быть рукавный материал. Для бытового использования чаще используют небольшие узкие модели, а для крупных производств подходят ткацкие станки промышленные, у которых достаточно мощности для работы с крупными объемами текстильного материала. Существует и разделение станков по способностям формирования разных тканей. Так, эксцентриковые модели применяются для создания простых переплетений, а мелкоузорчатые полотна можно выполнить на кареточной машине.
Классификация по способу прокладки нити
По этому признаку и выделяют пневматические и гидравлические устройства. Правда, существует и третья разновидность – рапирные машины. Что касается пневматических моделей, то они прокладывают нить в зеве при помощи воздушного потока. Для этого предназначено основное сопло, вмонтированное в конструкцию бедра. Важно отметить, что данная часть фиксируется к магистральной емкости, распределяющей сжатый воздух. Также распространены гидравлические и рапирные виды ткацких станков, которые задействуют в процессе прокладки воду и специальные подающие элементы. В первом случае нить проводится летящей водяной каплей. В целом устройство таких станков соответствует пневматическим аналогам, только вместо воздуха используется струя воды. Рапирные механизмы вводят нить в зев двумя металлическими стержнями, один из которых выполняет подающую функцию, а второй – принимающую.
Нюансы техобслуживания
Перечень мероприятий, выполняемых в процессе техобслуживания, зависит от конкретной конструкции. Например, содержание ручных моделей предполагает тщательные осмотры конструкции, которая чаще всего изготавливается из древесины. Правильная настройка компонентов, планок и зажимов – основная часть работы мастера. Более сложные конструкции механических и автоматических агрегатов требуют дополнительных мер. Например, может потребоваться заправка ткацкого станка водой, если речь идет о гидравлических устройствах. Пневматическое оборудование также предполагает отдельное содержание приспособлений, обеспечивающих подачу воздуха. Здесь же требуется проверка соединяющих шлангов и насадок, распределяющих потоки.
Производители ткацких станков
Лидирующие позиции занимают европейские компании, среди которых бельгийские производители, итальянские и немецкие. В частности, пневматические модели на рынке предлагают фирмы Dornier, Picanol и Promatech. Также станки высокого качества производят японские компании, среди которых Tsudakoma и Toyota. Под этими же брендами выходят и гидравлические модели. Примечательно, что российских предприятий в этом сегменте не представлено. Зато отечественный ткацкий станок можно найти в категории рапирных моделей. Свою продукцию в этой нише предлагают заводы «Текстильмаш» и «СТБ».
Заключение
Несмотря на расширение производственных мощностей, лучшая текстильная продукция выпускается небольшими предприятиями, ориентирующимися на ручной труд. У такого подхода есть множество преимуществ, которые обеспечивают качественные изделия. Например, ткацкий станок с ручным принципом работы позволяет своевременно выполнить коррекцию формирования ткани, а также внести необходимые поправки в настройку подающих элементов. Кроме того, существует множество операций, которые не способны выполнить автоматизированные машины. В таких случаях, опять же, лучше всего справляются руки опытных ткачей.
