Шейпак А.А. История науки и техники. Часть 1. Материалы и технологии

Подождите немного. Документ загружается.

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 нити-

нола. 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-

201

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 Ваттенбютель 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.

202

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 Paul)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 Уайaтoм, 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

203

она получила название ватера (по-английски «вода» – water). На

первой машине Аркрайта было получено столько пряжи, сколько за

то же время вырабатывали 300 рабочих вручную. Однако машина

Аркрайта могла вырабатывать только толстую пряжу, так как нить

должна была передавать движение от веретена шпульке с пряжей.

Изобрел эту машину Томас Хайс (Thomas Heys) в 1767году в дерев-

не около Варрингтона. Аркрайт узнал об этом от своей жены, уро-

женки этой деревни, и переманил помощника Хайса. Аркрайт (1732

– 1792), бывший цирюльник, стал видным английским предприни-

мателем. Присвоив изобретенную английским механиком T. Хайсом

машину, в 1769г. получил на нее патент. Аркрайт построил первые в

Англии прядильные фабрики с водяными двигателями (ватермаши-

ны). Он осуществил механизация прядильного производства при

выполнении операций чесания, вытягивания и изготовления ровни-

цы. Патенты принесли ему богатство и дворянскую грамоту.

Сэмюэль Кромптон (Crompton) (1753-1827) – английский изо-

бретатель из крестьянской семьи, занимавшийся в частности тек-

стильной промышленностью. Рано лишился отца, начал работать

прядильщиком и ткачом. В 1779 году он закончил работу над «мюль

– машиной» (Mule – мул). Эта машина воплотила в себе все пре-

имущества машин Харгривса и Аркрайта, заимствовав у первого

передвижную каретку и веретена без рогульки, а у второго – валики.

Сначала ее было нельзя оснастить приводом, лишь к 1800 году по-

пытки увенчались успехом. В 1830 году появился совершенный

полностью механизированный образец, производивший тонкую

пряжу и не нуждающийся в квалифицированной рабочей силе. В

1812 году изобретатель получил премию от парламента в размере

5000 фунтов стерлингов.[12]

В 1811 году в Англии производственная мощность машин

Харгривса составляла 156 000 веретен, машин Аркрайта – 310 000

веретен, 4 600 000 веретен имели машины Кромптона.

1828г. – американец Джон Торп (Thorpe) создает кольцевую

прядильную машину, в которой кручение пряжи осуществлялось с

помощью бегунка. Веретено с туго насаженной на нем шпулькой

помещается в центре металлического кольца, на котором свободно

передвигается легкая скобочка – бегунок. За каждый оборот бегунка

вокруг шпульки пряжа получает одно кручение. После улучшения

системы смазки веретено получило возможность иметь скорость до

5000 об/мин. В настоящее время она возросла до 13 000-14 000

об/мин.

204

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-

нос). 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-

205

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

XVвеке (Леонардо да Винчи), затем неудача постигла в 1687 Генне-

са (de Gennes), а в1747 – 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

206

ХVII 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 (Каy) (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

207

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 Джеймcу 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.

Опорожнённый 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-текстильщиков. 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.

208

Такой станок сразу имел совершенное состояние и до сих пор при-

меняется в чулочном производстве для самых дорогих и тонких ве-

щей. Изобретателя ставят в один ряд с такими людьми как Уатт,

Стефенсон, Картрайт и Жаккард.

Варианты мотивов изобретения: 1. Ли женился на дочери бед-

ных содержателей гостиницы; бедность, жена вязанием зарабатыва-

ла для обоих; 2. Невеста Ли зарабатывала обучением вязанию – он

обратил на это внимание.

Ловкая вязальщица могла сделать 100 петель/мин, 1-ый станок

– 600 (шерсть), 2-ой – 1200 (шелк). Одновременное образование це-

лого ряда петель по всей ширине изготовляемой ткани; нужно иметь

много спиц или специальных иголок.

Лорд Генсдон уговорил королеву Елизавету прийти на кварти-

ру изобретателя. Разочарование: она увидела шерстяной грубый чу-

лок, а не тонкий шелковый. В 1598г. была изготовлена первая пара

шелковых чулок для королевы. Ли просил патент. Королева отказа-

ла в просьбе, так как считала, что нельзя отдать монополию на про-

изводство такого массового изделия одному человеку. Лорд Ген-

сдон заставил своего сына научиться вязанию, и последний, был од-

ним из первых учеников. Стал спонсором. Новая машина имела на

дюйм 20 игл, первая – только 8.

Ли переселился с братом во Францию. Они основали неболь-

шую фабрику (брат, 8 рабочих, 8 машин). После убийства Генриха

IV Мария Медичи лишила протестанта Ли всех привилегий. В

1610г. он умер в Париже от разрыва сердца, едва спасшись от на-

сильственной смерти. Брат после 1610г. вернулся в Англию.

На памятнике Ли можно прочитать: «Англия дала ему родину

и воспитание, а Франция дала милость короля и могилу».

После отмены Нантского эдикта протестанты из Франции

эмигрировали в Германию, Австрию, Швейцарию, Словакию, рас-

пространяя в этих стрнах вязальную машину и другие устройства и

технологии.

В 1769г. Самуель Уайз (Wise) получил патент на механиче-

ский вязальный станок с приводом от одного распределительного

вала с эксцентриком.

6.4.11 Гобелен

Узорчатая ткань типа «гобеленовой» производилась еще в

Древнем Египте с помощью специальных приспособлений: иглы

или особого челнока.

209

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.

210