Узорчатое ткачество во второй половине XIX в

Прогресс машинной техники ткачества во второй половине XIX в. коснулся также производства узорчатых материй и выразился здесь в ряде усовершенствований, введенных в жаккаров станок.

Одним из объектов изобретательского творчества являлась проблема замены картона в машине более дешевым и прочным материалом. Рядом конструкторов предлагалось для этой целя воспользоваться специально изготовленными сортами бумаги. Так, в патенте механика Скола из Лиона (1819) фигурируют смазанные особым составом (для предохранения от сырости) и свальцованные бумажные карты. Аналогичные попытки, но без сколько-нибудь заметного успеха, делались затем Аклиным, Жюро, Бланше, Бертраном, Эспуи, Дюраном, Винцензи, Гамильтоном и др. Главной трудностью разрешения задачи в такой конструктивной форме была необходимость предотвратить разрывы бумаги при действии на нее тяжелых игл, чего не удавалось достигнуть.

По другому пути пошел Джон Корри, в аппарате которого функция картона выполняла продырявленная жестянка с наложенным на нее разрисованным на листе бумаги образцом рисунка; контуры последнего обводились сначала твердой кистью, а затем пробивались. Идея деревянных карт, легких, дешевых и не зависящих от влияния температуры, была предложена в 1853 г. торговой палате в Лионе неким Дюбуа. Проект не получил практического осуществления. В 1861 г. Пэньоном, Водо и Ганьером делались опыты с бумажными картонами, изготовленными из оберточной бумаги. Наибольших результатов достиг механик Вердоль, применивший легкий и дешевый картон, к которому была прилажена спереди узорная игла. Система Вердоля является в настоящее время одним из наиболее экономичных типов жаккаровой машины в смысле расходов на картон, изготовляемый из листов бумаги, лишь немного более толстых, чем писчая.

Первоначально в узорчато-ткацких машинах зев подучался поднятием только тех нитей основы, которые должны были образовать верхнюю плоскость зева. Но уже в 1853 г. Бюрроу из Лайчестера сконструировал машину, в которой нити основы перемешались из серединного положения вверх и вниз, чем достигалось образование полного зева, более равномерное действие подъемного механизма и большее число оборотов станка. В 1857 г. англичанин Джемсон устроил машину, при которой устранялось получение нечистого зева, образовывавшегося в прежних системах вследствие параллельного движения рамной доски и ножевой рамы.

Раскачивание, испытываемое подвязью при подъеме и опускании крючков, побудило конструкторов с ускорением хода машины разработать новый тип двухподъемной двухвальной жаккаровой машины, в которой действуют два ящика с ножами: первый образует зев для одного утка, второй — для другого. Согласованная работа крючков достигается соединением их вместе при помощи иглы.

При закрытии одного зева сразу образуется другой: поднимающаяся нить основы на полдороге захватывается вторым крючком, доводящим ее до верхней полости зева. Получающийся в результате этого полуоткрытый зев снижает трение в нитях основы на 50%.

Одним из наиболее важных усовершенствований в жаккаровой машине во второй половине XIX в. было изобретение механика Винцензи (E. Vincensi) из Модены (Италия), предложившего в 1850 г. новую конструкцию игольного механизма.

Машина Винцензи для узорчатого ткачества (по Иоганнсену)

Стремясь разрешить задачу сокращения пространства, занимаемого крючками, изобретатель установил иглы очень тесно друг к другу, а проволочные крючки устроил такими, чтобы они сами пружинились и не нуждались в отдельных пружинах. При этом возвращение игл в исходное положение осуществляется давлением на их концы специальной диски, помещенной на качающейся призме. Благодари своей компактности, ввиду возможности поместить на единицу площади максимальное количество игл (по сравнению с другими системами), машина Винцензи получила широкое распространение, в особенности в льноткачестве.

Наряду с общими типами жаккаровой машины, во второй половине XIX в. были созданы узорчатые машины, предназначенные для выработки специальных сортов тканей. Таковы конструкции Уферта в Хемнице (1844), Бартолома в Берлине(1847), Гюнтера (1854), Мордона (1859) и др. Две последние машины служили для производства дамасских материй. Появились также жаккаровы машины, на которых можно было изготовлять бархат, одинарный и двойной плюш, ковровые ткани и т. д.

Самой трудной проблемой узорчатого ткачества, не окончательно и в настоящее время, является задача воспроизводства рисунка ткани. В 1853 г. механик Бонелли из Турина решить этот вопрос электрическим способом. Перед игольной доской помещался вместо призмы футляр с притягивавшими иглы электромагнитами, и металлический цилиндр с рисунком из непроводящего электричество материала. При опускании ящика с ножами игольная доска двигается вперед, и иглы приходят в соприкосновение с электромагнитом; при подъеме ящика с ножами не намагниченные иглы возвращаются обратно, а намагниченные — задерживаются. Несмотря на остроумную конструкцию, в практической работе аппарата возникал ряд затруднений, мешавших его правильному функционированию.

Машина Бонелли была улучшена в 1857 г. механиком Хиппом из Турина. Ему удалось выткать кусок материи с рисунком длиною 4 м, для изготовления которого потребовалось 40 000 карт. Практического распространения машина, однако, не получила.

Другой принцип — перенос рисунка на бесконечную ленту при помощи электрического красителя предложили французские изобретатели Буттен и Жирар. Лента, пустые места которой не проводили электричества, получала — при совместном действии слабого электрического тока и магнитных катушек — движение, необходимое для образования требуемого рисунка ткани.

ЖАККАР И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЕ

Жаккар родился в 1752 г. в семье ткача. С юных лет ему пришлось скитаться по разным районам Франции и переменить ряд специальностей, в числе которых была профессия отливальщика шрифтов и переплетчика. В 1793-1794 гг. мы застаем Жаккара вместе с сыном в рядах революционной армии Конвента, сражающимися с войсками монархической Австрии. Гибель сына в одной из битв прервала военную службу Жаккара и заставила его вернуться в Лион. С этого времени он до конца жизни посвящает все свои труды ткачеству.

Знакомый еще с детства с тяжелым положением узорчатых ткачей, Жаккар хорошо сознает, что час машины настал, что от нее зависят дальнейшие судьбы лионской промышленности. Сначала Жаккар ставит перед собой только скромную задачу: усовершенствовать станок Понсона — Верзье, сделав его более компактным и сократив количество необходимых для его обслуживания дергальщиц. Сконструированный Жаккаром и запатентованный им в июне 1800 г. станок был премирован бронзовой медалью, а модель его была удостоена помещения в Консерватории искусств и ремесел (Descripsion des machines et procedes).

Несмотря на много остроумных улучшений и дополнений, сделанных Жаккаром, это его изобретение не выходило за пределы проторенных путей и не порывало со старой традицией. Конструкция станка была очень сложной и практическая проверка не оправдала связывавшихся со станком надежд. Но уже через два года Жаккар обращает на себя всеобщее внимание блестящим разрешением задачи, выставленной одновременно на конкурсах Общества поощрения ремесел и искусств во Франции и Королевского общества поощрения ремесел и искусств в Англии, — изобретением стапка для механического вязания рыболовных сетей. Результатом этого было приглашение Жаккара в Париж, где он должен был в мастерских Консерватории искусств и ремесел закончить постройку своего нового станка.

Работая в этой опытной лаборатории французской промышленной техники, Жаккар знакомится ближе с коллекцией машин из кабинета Вокансона, помещенной в Консерватории, и находит в чердачных руинах отдельные части давно забытого узорчатого станка гениального французского механика. Реставрация станка и испытание его позволяют Жаккару критически исследовать его положительные и отрицательные стороны, нащупать его сильные и слабые места. Жаккар решает заново переработать всю конструкцию. Он уезжает в Лион, где его находкой уже заинтересовалась группа фабрикантов, предлагавших изобретателю денежную помощь и устроивших ему специальную мастерскую для работ. Ловкие предприниматели заранее заключают с Жаккаром договор о переуступке им всех прав на будущее изобретение в обмен на ежегодную пенсию в 3000 франков (Ballot, Johannsen).

В 1804 г. новая машина, которой суждено было произвести такой переворот в шелкоткачестве, какой ни до нее, ни после нее еще ни одно изобретение не совершало, была закончена постройкой. Впоследствии этот исторический станок был установлен в Консерватории искусств и ремесел и по этому сохранившемуся памятнику техники можно судить о значении изобретения Жаккара (патент на станок 1804 г. не был взят изобретателем).

Рис. а. Станок для узорчатого тканья Жаккара 1804 г. (Из коллекции Парижской консерватории искусств и ремесел)

Этот станок изображен на рис. а и 6. Центральным его органом является четырехгранная, с высверленными углублениями призма, которая поддерживает продырявленную ленту, помещающуюся на двигающейся каретке. Действием собачки призма поворачивается с каждым тактом (образованием зева) на четверть оборота. Горизонтально расположенные иглы с пружинами находятся в особом игольном ящике. По бесконечной цепи двигается серия карт, позволяющая автоматически осуществлять нужный рисунок ткани. При каждом повороте призмы карта прижимается к ее грани и направляется последней к иглам. Одни иглы свободно проходят через отверстие карты, другие отодвигаются ею в сторону и снимают свои крючки с ножей, вследствие чего связанные со сдвинутыми крючками нити основы не поднимаются и образуют нижнюю часть зева. Свободно прошедшие иглы оставляют крючки на ножах, которые действуют на крючки, и при помощи аркадных шнуров и рамных нитей поднимают вверх те нити основы, которые требуется поднять для прокидки челнока. В это время призма отходит от игольной доски, и пружины начинают толкать сдвинутые иглы и крючки к исходному положению, что необходимо для работы следующих карт. Новый поворот призмы и нажим новой карты на игольную доску производит очередную комбинацию отбора игл и нитей основы. (Подробнее о ткачестве с картами можно найти здесь).
Общее количество игл на станке равно количеству отверстий на четырех гранях призмы (Barlow, The History and principles of weaving).

Рис. б. Рабочий механизм машины Жаккара 1805 г.

Такова схема работы машины Жаккара. Мы видим, что в ней изобретателем удачно соединен фальконовский принцип отбора нитей продырявленной лентой с вокансоновским принципом прижимания игл специальным аппаратом, двигающимся на каретке. К этому Жаккар добавил существенные новые детали: бесконечную цепь для автоматического перемещения карт и призму, сочетавшую дощечку Фалькона и цилиндр Вокансона, но играющую теперь активную роль механизма, направляющего карты к игольный доске. Вследствие этого в станке Жаккара дергальщица совершено устраняется из производственного процесса, и переборка рисунка может производиться вне станка, чем ликвидируются простои в работе, характерные для прежних систем станков, и обеспечивается возможность быстрой смены рисунка. Последний, благодаря неограниченной длине цепи картона, может быть каким угодно сложным. Наконец, элементарность операций, которые сохраняются для рабочего, делает совершенно ненужным высокое искусство прежних мастеров и позволяет использовать для обслуживания станка малоквалифицированных ткачей. Иначе говоря, станок Жаккара разрешил до конца те задачи, которые стояли тогда перед французской капиталистической промышленностью, и, использовав все ценное, что имелось в предшествующих конструкциях, превратил полумеханизированный аппарат в настоящую рабочую машину.

«Критическая история технологии:», говорит Маркс, «вообще показала бы, как мало какое бы то ни было изобретение XVIII столетия принадлежит тому или иному отдельному лицу». История станка Жаккара — одно из блестящих тому доказательств.

Машина Жаккара, простая по конструкции и приводившаяся в движение ручным способом, так же как и «Дженни» в Англии, не вызвала на первых порах перехода к фабричной системе, и с 1806 г. начала устанавливаться во многих мелких предприятиях Лиона. По правительственному декрету 1805 г. Жаккар получал право на отчисления в свою пользу (в размере 50 франков) от каждого применившегося в производстве станка его конструкции. Практическое распространение станка задерживалось, однако, в первые годы целым рядом конструктивных недостатков машины. Сюда; в первую очередь, относились невероятный грохот, производимый движением каретки, расхождения в движении каретки и призмы, неравномерность прижимания картона к иглам, дороговизна станка. Ручная набивка рисунков на картон также показывала, что ремесленные черты еще не были полностью преодолены в новой машине. В первоначальном своем виде станок Жаккара, как и простой механический ткацкий станок Картрайта, «представляет лишь более или менее измененное механическое издание старого ремесленного инструмента» (Маркс, Капитал).

Первые усовершенствования в машине Жаккара были сделаны механиком Бретгоном, который после нескольких лет упорной работы заменил каретку прессом, точно регулировавшим ход призмы, упростил передаточный механизм машины, уничтожив ряд блоков, противовесов и рычагов, что ускорило работу основных органов станка, и ввел метод производства отдельно рисунка и фона ткани, благодаря чему количество пустых карт уменьшалось за счет увеличения продырявленных карт, а тем самым и за счет увеличения раппорта ткани. В период 1815-1820 гг. ряд французских изобретателей придает станку тот технически-совершенный вид и практически-рентабельный характер, который сохраняется почти неизменным на многие десятилетия.

Широкое распространение станка во Франции быстро понизило заработную плату узорчатых ткачей, которая за 10-15 лет упала на 50%. в 1825 г. в одном Лионе работало уже свыше 10 000 жаккаровых станков. В 1810 г. станок Жаккара попал в Англию и положил здесь начало фабричному шелкоткачеству. Станок стал изготовляться на английских фабриках из металлических частей и приводиться в движение паровой машиной (Textile machinery. Catalogue of Science Museum). С 1816 г. новая машина становится известной и в Австрии и Пруссии. В 1820 г. француз Дислен, приехавший в Москву, продал один станок Жаккара за крупную сумму русскому правительству. Станок был установлен в доме одного московского купца для свободного обозрения его фабрикантами. Однако отсутствие опытных мастеров задерживало практическое применение нового станка в России. Только с 1823 г., благодаря работам мастера Каненгиссера, налажено было производство станков для частных предпринимателей. За 5 лет машина Жаккара получает огромное распространение на купеческих и, отчасти, дворянских мануфактурах. В 1828 г. на многочисленных шелкоткацких предприятиях одной только Московской губернии имелось уже около 25 000 станков Жаккара («Журнал мануфактур и торговли». 1828 г).

СТАНОК КАРТРАЙТА

Решающий шаг к практическому разрешению проблемы был сделан в 80-х гг. XVIII в. профессором анатомии Джефреем в Шотландии и доктором богословия Оксфордского университета Эдмундом Картрайтом (Edmund Cartwight) (Cotton-spinning Machines and their Inventors). Об изобретении Джефрея мы не располагаем сколько-нибудь точными данными, но о механическом ткацком станке Картрайта мы можем судить довольно определенно.

Первый патент на новый станок был взят Картрайтом 4 апреля 1785 г. Незнакомство автора с практикой ткацкого дела имело своим результатом то, что основа в его станке была укреплена вертикально.

Первый механический ткацкий станок Картрайта (из патента 1785 г.).

«Основа вместо того, чтобы лежать горизонтально» как в общераспространенных станках, в этой машине расположена перпендикулярно», сообщает Картрайт, считая, по-видимому, такую замену вполне целесообразной. Нижний навой В является в станке товарным, верхний А — основным. Две челночные коробки С, С имеют пружины, приводящие в движение челнок. Особый рычаг D служит для механического подъема берда. Подвешивание запасных нитей основы осуществляется при помощи рычага Е. Центральный вал F дает движение всем рычагам. Основа натягивается до нужной степени при помощи грузов или пружин. После того, как прокинутая нить утка прибита бердом, вытканная часть автоматическим поворотом нижнего вала наматывается на него, в то время как действием храповика с собачкой с верхнего навоя одновременно сматывается соответствующая часть нитей основы.

Изобретатель разрешил принципиально ряд важных вопросов, но станок его был еще весьма неуклюжим сооружением, совершенно непригодным для успешного практического использования. Когда сам изобретатель начал испытание станка, он пришел к выводу, что в нем «бердо падало с силой, по меньшей мере, в 50 фунтов, а пружины, перебрасывавшие друг к другу челнок, были достаточно сильны для того, чтобы пустить конгревову ракету. Коротко говоря, нужны были два сильных человека, чтобы заставить эту машину работать очень тихим ходом».

Картрапт занялся усовершенствованием станка и полуторалетней работой достиг того, что придал машине практически рациональную форму, значительно отличавшуюся от первоначальной конструкции.

Патент на второй станок был взят 30 октября 1786 г. Общий вид станка и отдельных его частей показан на рисунке.

Второй механический ткацкий станок Картрайта (из патента 1786 г.).

Рассматривая это изобретение, мы, прежде всего, можем установить, что «в первоначальной форме механического ткацкого станка здесь с первого же взгляда можно узнать старинный ткацкий станок». Вместо обычных в ручном ткачестве мотально-сновальных операций, Картрайт ввел непосредственную заправку основы с катушечной рамы.

Операция шлихтования в новой машине автоматизирована путем устройства особого корыта, находящегося на станке у его задней стенки и содержащего шлихтовальную смесь. Первый (нижний) цилиндр своими щетками погружается в шлихту и передает ее во время своего вращения щеткам вышележащего цилиндра, который переносит ее на верхний валик, непосредственно соприкасающийся с основой. Первый цилиндр носит название шлихтовального, а верхний валик — отжимного. Проходя между ними и сдавливаясь над навойным валом, основа идет дальше к ремизкам. Готовая ткань проходит между поверхностями второго и третьего цилиндров и, в отличие от ручных станков, опускается затем в специальный ящик.

Главный распределительный вал станка песет на себе ряд кулаков, из которых боковые служат для приведения в действие погонялок, а средние — для образования зева. Челнок пролетает через зев под действием на него погонялки, получающей движение от кулака. Чтобы преобразовать ротационное движение главного вала в поступательное движение челнока вдоль этого вала, Картрайт ввел два дополнительных вала, перпендикулярных к первому и несущих на себе по кулаку. При каждом обороте главного вала его кулак (по очереди — то правый, то левый) ударял по кулаку поперечного вала; этот последний кулак и приводил в действие погонялку, причем после удара по челноку пружина отодвигала погонялку в прежнее положение. Наконец, к главному валу был присоединен шатун, приводивший в колебательное движение батан; благодаря этому при каждом ударе бердо придвигалось автоматически к месту затканной уточной нити (Barlow, The History and principles of weaving).

Таким образом, Картрайту удалось в своем втором станке механизировать все основные операции ручного ткачества:
1) прикидку челнока,
2) подъем ремизного аппарата,
3) прибой бердом уточной нити,
4) сматывание запасных нитей основы,
5) удаление готовой ткани,
6) шлихтование основы.
Наибольшую трудность для изобретателя представляла, очевидно, необходимость точного расчета действия всех частей механизма для последовательного и правильного хода совершающихся на станке операций, без чего правильное функционирование станка было бы немыслимо. Первые станки Картрайта были, в основном, изготовлены из дерева.

В 1787 г. изобретатель решает приступить к практической эксплуатации новой машины. Он организует в г. Донкастере в Иоркшире небольшую фабрику, оборудованную 20 ткацкими станками. Несмотря на то, что станки работали эффективно, повысив производительность ткацкого труда в 3 ½ раза (Guest, A compendious History), предприятие Картрайта, из-за отсутствия у него коммерческих и организационных способностей, не имело успеха.

В 1791 г., по настоянию ряда кредиторов, фабрика была совсем закрыта. Но Картрайт не унывал: он вступает в том же году в соглашение с двумя прядильными фабрикантами из Манчестера — братьями Гримшоу и вкладывает оставшиеся у него средства в стройку крупной фабрики, рассчитанной на работу 400 станков, приводимых в движение несколькими мощными паровыми машинами. На этот раз дело окончилось еще хуже: через месяц после того как фабрика была пущена в ход, окрестные ткачи, обеспокоенные неожиданной грозной конкуренцией, грозившей подорвать их благополучие, подожгли новое предприятие (Barlow, History and principles of weaving), Картрайт был разорен, но его великое изобретение пробивало себе дорогу через все рогатки.

Картрайт внес в конструкцию станка ряд новых улучшений. Так, в 1788 г. он взял патент на применение эксцентричных зубчатых колес для регулирования действия батана при прибое утка, а за год перед этим ввел механизм для автоматической остановки машины в тех случаях, когда челнок застревает в челночной коробке или принимает неправильное положение при полете через зев.

Главным недостатком картрайтовского станка была невозможность ослабить действие батана в тех случаях, когда челнок застревал в зеве, в результате чего челнок разрывал основу. Этот недостаток был устранен в 1791 г. Ричардом Гортоном, который ввел особый челночный предохранитель, находящийся в челночной коробке и задерживающий (при помощи двуплечего рычага и буфера) ход батана, когда челнок в нужный момент не возвращается в коробку. Одновременно буфер нажимает на остановочный рычаг, перемещающий ремень главного вала с рабочего шкива на холостой и производящий таким образом останов станка (Barlow, History and principles of weaving).

Революция в прядении, дав толчок преобразованиям в ткацкой технике, не могла не повлиять и на конечные стадии текстильного производства. В самом деле, машинное изготовление пряжи и тканей не вызвало бы никакого экономического эффекта в смысле роста промышленной продукции, если бы аппретура хлопчатобумажных материй по-прежнему велась при помощи ручных способов. Вот почему «машинное прядение выдвинуло необходимость машинного ткачества, а оба вместе сделали необходимой механически-химическую революцию в белильном, ситцепечатном и красильном производстве» (Маркс, Капитал).

Здесь мы видим одну из основных закономерностей технической революции XVIII в.: «Переворот в способе производства, совершившийся в одной сфере промышленности, обусловливает такой же переворот в других сферах. Это относится, прежде всего, к таким отраслям промышленности, которые переплетаются между собою как фазы одного общего процесса, хотя общественное разделение труда до такой степени изолировало их, что каждая из них производит самостоятельный товар».