Прядильная машина: История и современное применение

Введение

Машина для прядения хлопка и других волокон.

Прядильная машина (или муль) использовалась для прядения хлопка и других волокон. Они широко применялись с конца XVIII до начала XX века на фабриках в Ланкашире и других регионах. Мули работали парами под присмотром мастера, с помощью двух мальчиков: подносчика малых отходов и подносчика крупных отходов. Каретка могла нести до 1320 шпинделей, её длина достигала 46 метров, и она двигалась вперёд-назад на расстояние 2 метра четыре раза в минуту. Она была изобретена Сэмюэлем Кромптоном в период с 1775 по 1779 год. Ричард Робертс запатентовал самодействующий (автоматический) муль в 1825 году. В период расцвета только в Ланкашире насчитывалось 50 миллионов мульных шпинделей. Современные версии до сих пор производятся и используются для прядения шерстяных нитей из благородных волокон, таких как кашемир, ультратонкая мериносовая шерсть и альпака, для производства вязаного текстиля. Прядильная машина формирует пряжу из текстильных волокон прерывистым способом. Во время вытягивания ровинг пропускается через ролики и скручивается, а при возврате наматывается на шпиндель. Её конкурент – рама с дросселем или кольцевая прядильная рама – использует непрерывный процесс, при котором ровинг вытягивается, скручивается и наматывается за один цикл. Муль была наиболее распространенной прядильной машиной с 1790 года примерно до 1900 года и продолжала использоваться для производства тонкой пряжи до начала 1980-х годов. В 1890 году на типичной хлопковой фабрике работало более 60 мулей, каждая из которых имела 1320 шпинделей и работала четыре раза в минуту в течение 56 часов в неделю.

История

До 1770-х годов производство текстиля было кустарным промыслом, использующим лён и шерсть. Ткачество было семейным делом. Дети и женщины расчёсывали волокно – разбивали и очищали неорганизованную пушистость в длинные жгуты. Затем женщины пряли эти грубые ровницы в пряжу, наматывая её на веретено. Мужчина-ткач использовал рамный ткацкий станок для изготовления ткани из этой пряжи. Затем ткань выбеливали на солнце. Изобретение Джоном Кеем летающего челнока удвоило производительность ткацкого станка, что привело к тому, что спрос на хлопковую пряжу значительно превысил возможности традиционных прядильщиков. Существовало два типа прядильных колёс: простое колесо, использующее прерывистый процесс, и более усовершенствованное саксонское колесо, которое приводило в движение дифференциальное веретено и флайер с хексом (аппарат, направляющий нить к катушкам) в непрерывном процессе. Эти два колеса стали отправной точкой для технологического развития. Предприниматели, такие как Ричард Аркрайт, нанимали изобретателей для поиска решений, которые увеличили бы количество пряжи, а затем получали соответствующие патенты. Спиннинг-женни позволял одновременно обрабатывать группу из восьми веретён. Он был похож на простое колесо: ровницы закреплялись, а рама двигалась вперед, растягивая и утоньшая ровницу. Колесо быстро вращалось, когда раму отводили назад, а веретена вращались, скручивая ровницу в пряжу и собирая её на веретена. Спиннинг-женни был эффективным и мог управляться вручную, но производил более слабую нить, которую можно было использовать только для утка ткани. (Поскольку уточная нить не должна растягиваться на ткацком станке так, как основа, она обычно может быть менее прочной.) Трость и более поздняя водяная рама протягивали ровницу через набор вытягивающих валиков. Вращаясь с разной скоростью, они непрерывно вытягивали нить, а другие части скручивали её при наматывании на тяжёлые веретена. Это производило нить, подходящую для основы, но многочисленные валики требовали гораздо больше энергии и требовали привода от водяного колеса. Ранняя водяная рама, однако, имела только одно веретено. Объединение идей из этих двух систем вдохновило на создание спиннинга-мула. Увеличение предложения муслина стимулировало разработки в конструкции ткацких станков, такие как механический ткацкий станок Эдмунда Картрайта. Некоторые прядильщики и ткачи-ручники выступали против предполагаемой угрозы их средствам к существованию: происходили беспорядки с уничтожением оборудования и, в 1811–13 годах, луддитские бунты. Подготовительные и сопутствующие задачи позволяли использовать труд многих детей, пока это не было регламентировано. Ручной спиннинг-мул стал прорывом в производстве пряжи, и машины были скопированы Сэмюэлем Слейтером, который основал хлопковую промышленность в Род-Айленде. Развитие в течение следующих полутора столетий привело к созданию автоматического спиннинг-мула и более тонкой и прочной пряжи. Кольцевая прядильная рама, появившаяся в Новой Англии в 1820-х годах, мало использовалась в Ланкашире до 1890-х годов. Она требовала больше энергии и не могла производить пряжу самых тонких номеров.

Before the 1770s, textile production was a cottage industry using flax and wool. Weaving was a family activity. The children and women would card the fibre – break up and clean the disorganised fluff into long bundles. The women would then spin these rough rovings into yarn wound onto a spindle. The male weaver would use a frame loom to weave this into cloth. This was then tentered in the sun to bleach it. The invention by John Kay of the flying shuttle made the loom twice as productive, causing the demand for cotton yarn to vastly exceed what traditional spinners could supply. There were two types of spinning wheel: the simple wheel, which uses an intermittent process, and the more refined Saxony wheel, which drives a differential spindle and flyer with a heck (an apparatus that guides the thread to the reels) in a continuous process. These two wheels became the starting point of technological development. Businessmen such as Richard Arkwright employed inventors to find solutions that would increase the amount of yarn spun, then took out the relevant patents. The spinning jenny allowed a group of eight spindles to be operated together. It mirrored the simple wheel; the rovings were clamped, and a frame moved forward stretching and thinning the roving. A wheel was rapidly turned as the frame was pushed back, and the spindles rotated, twisting the rovings into yarn and collecting it on the spindles. The spinning jenny was effective and could be operated by hand, but it produced weaker thread that could be used only for the weft part of the cloth. (Because the side to side weft does not have to be stretched on a loom in the way that the warp is, it can generally be less strong.) The throstle and the later water frame pulled the rovings through a set of attenuating rollers. Spinning at differing speeds, these pulled the thread continuously while other parts twisted it as it wound onto the heavy spindles. This produced thread suitable for warp, but the multiple rollers required much more energy input and demanded that the device be driven by a water wheel. The early water frame, however, had only a single spindle. Combining ideas from these two system inspired the spinning mule. The increased supply of muslin inspired developments in loom design such as Edmund Cartwright's power loom. Some spinners and handloom weavers opposed the perceived threat to their livelihood: there were frame breaking riots and, in 1811–13, the Luddite riots. The preparatory and associated tasks allowed many children to be employed until this was regulated. The hand operated mule was a breakthrough in yarn production and the machines were copied by Samuel Slater, who founded the cotton industry in Rhode Island. Development over the next century and a half led to an automatic mule and to finer and stronger yarn. The ring frame, originating in New England in the 1820s, was little used in Lancashire until the 1890s. It required more energy and could not produce the finest counts.

Первый муль

Сэмюэль Кромптон изобрел прядильный муль в 1779 году, так названный потому, что он является гибридом водяного каркаса Аркрайта и прядильной дженни Джеймса Харгривза, подобно тому, как мул является потомством скрещивания кобылы и осла. Прядильный муль имеет неподвижную раму с катушками цилиндрической формы для удержания ровницы, соединенной через головку с параллельной кареткой со шпинделями. При движении каретки вперед ровница подается через вытягивающие ролики и скручивается. При обратном движении ровница зажимается, а шпиндели вращаются в обратном направлении, чтобы намотать вновь пряденую нить. Кромптон построил свой муль из дерева. Хотя он использовал идеи Харгривса о прядении нескольких нитей и вытягивании ровницы роликами, именно он поместил шпиндели на каретку и закрепил на раме батарею катушек с ровницей. И ролики, и движение каретки вперед устраняют неровности в ровнице перед наматыванием на шпиндель. После истечения срока действия патентов Аркрайта, муль был усовершенствован несколькими производителями. Первый муль Кромптона имел 48 шпинделей и мог производить нить 60-го номера в день. Для этого требовалась скорость вращения шпинделя 1700 об/мин и потребляемая мощность в размере [значение опущено в оригинале]. Муль производил прочную, тонкую пряжу, подходящую для любого вида текстиля – основы или утка. Сначала его использовали для прядения хлопка, а затем и других волокон. Сэмюэль Кромптон не мог позволить себе запатентовать свое изобретение. Он продал права Дэвиду Дейлу и вернулся к ткачеству. Дейл запатентовал муль и получил от него прибыль.

Улучшения

Машина Кромптона была построена преимущественно из дерева, с использованием лент и шкивов для привода. После того, как его машина стала общедоступной, он практически не участвовал в её дальнейшем развитии. Генри Стоунс, механик из Хорвич, сконструировал мулу с зубчатой передачей и, что важно, металлическими валами. Харгривс использовал параллельную прокрутку для достижения более плавного ускорения и замедления. В 1790 году Уильям Келли из Глазго использовал новый метод для облегчения вытягивания пряди. Он обсуждал с Джоном Кеннеди возможность создания самодействующей мулы. Кеннеди, партнер в компании McConnell & Kennedy, производителе машин в Анкоатсе, стремился к созданию всё более крупных мул. McConnell & Kennedy занялись прядением, когда у них осталось два неоплаченных мула; их фирма процветала и в конечном итоге вошла в состав Fine Spinners & Doublers Association. В 1793 году Джон Кеннеди занялся проблемой тонких номеров пряжи. При работе с такими номерами шпиндели должны были вращаться быстрее при обратном ходе, чем при прямом. Он установил шестерни и муфту для реализации этого движения. Уильям Итон в 1818 году усовершенствовал намотку нити, используя два направляющих стержня и выполняя отвод в конце прямого хода. Все эти мулы приводились в действие физической силой рабочих. Следующим улучшением стала полностью автоматическая мула.

Олдхэм считается

Олдхэмский счет обозначал хлопковое волокно средней толщины, использовавшееся для производства тканей общего назначения. Робертс не извлек выгоды из своего автоматического прядильного мула, однако после истечения срока действия патента другие компании продолжили его совершенствование, адаптировав мул для прядения определенных номеров хлопчатобумажной пряжи. Изначально автоматический мул Робертса применялся для производства грубых номеров (олдхэмских счетов), но муле-дженни продолжали использовать для самых тонких номеров (болтонских счетов) вплоть до 1890-х годов и далее.

Шерстяные мулы

Прядение шерсти – это отличный от других процесс, поскольку переменчивая длина отдельных волокон делает их непригодными для вытягивания роликовым способом. По этой причине шерстяные волокна кардируются на конденсаторных кардных машинах, которые перетирают кардированные волокна друг о друга, а не вытягивают их. Затем их прядут на мульных машинах, не использующих роликовое вытягивание, а создающих его за счет отхода шпинделей от подающих роликов, в то время как последние, выпустив небольшую длину ровницы, остаются неподвижными. Такие мульные машины часто сложны и включают в себя несколько скоростей шпинделей, движения отхода и другие элементы для обеспечения оптимальной обработки пряжи.

Конденсаторная прядь

Конденсаторное прядение было разработано для переработки коротких волокон, образующихся в качестве отходов при расчесывании тонкого хлопка, в мягкую, но прочную пряжу, пригодную для изготовления простыней, одеял и других изделий. Хотя в Ланкашире конденсаторные веретена составляли лишь около 2% от общего числа веретен муле, сохранилось гораздо больше конденсаторных станков, поскольку они были последними, регулярно использовавшимися в работе, а сами станки были схожими по конструкции. Helmshore Mills была фабрикой, специализирующейся на прядении отходов хлопкового волокна.

Текущее использование

Мулы до сих пор используются для прядения шерсти и альпаки и производятся по всему миру. Например, в Италии компаниями Bigagli и Cormatex.

Обязанности оперативников

Пара мулов обслуживалась человеком, называемым попечителем, и двумя мальчиками – боковым пьесером и маленьким пьесером. Они работали босиком в условиях высокой влажности; попечитель и маленький пьесер обслуживали половину мула, закрепленную за попечителем. Попечитель вносил незначительные корректировки в работу своих мулов, поскольку каждая работала по-своему. Они были специалистами по прядению и отчитывались только перед гаффером и подгаффером, которые отвечали за цех и, следовательно, за количество и качество производимой пряжи. Боббины с ровницей поступали от кардера из вытяжного цеха, доставляемые боббинщиком, который входил в штат кардера, а пряжа поднималась на склад сотрудниками складского работника. Разделение обязанностей было строгим, а общение осуществлялось посредством цветных бумажных полосок, написанных несмываемым карандашом. Крилинг заключался в замене боббинов с ровницей в определенном участке мула, не останавливая ее. При очень грубом учете боббин служил два дня, а при тонком – до трех недель. Для крилинга крелер стоял за мулом, помещая новые боббины на полку над крилингом. Когда боббин опустеет, он снимал его со шпильки в крилинге, разматывая около 30 см ровницы и сбрасывая его в ящик. Левой рукой он помещал новый боббин на шпильку сверху, а правой рукой вплетал новую ровницу в конец предыдущей. Соединение нити заключалось в устранении случайных обрывов пряжи. У валов оборванная пряжа зацеплялась за нижний очиститель (или за флюкерный стержень на мулах Болтона), а на шпинделе завязывалась в узел на его кончике. Если обрыв происходил во время намотки, шпиндель, возможно, приходилось останавливать, чтобы найти нить. Количество обрывов пряжи зависело от качества ровницы, а качественный хлопок приводил к меньшему их числу. Типичные 1200-шпиндельные мулы 1920-х годов испытывали 5–6 обрывов в минуту. Таким образом, двум пьесерам требовалось восстановить нить в течение 15–20 секунд, пока мула находилась в движении, но как только они находили нить, это занимало менее трех секунд. Восстановление фактически заключалось в легком перекатывании указательного пальца о большой. Снятие пряжи с мулы уже описано. Очистка была важна, и пока не был разработан формальный ритуал, это была опасная операция. Вибрация мула поднимала в воздух много коротких волокон (или ворса). Они имели тенденцию накапливаться на каретке за шпинделями и в области тяговых валов. Вытаскивание палки означало, что руку нужно было просунуть сквозь пряжу и отсоединить две палки нижних очистительных валов из-под тяговых валов, протянуть их через зазор между двумя концами, очистить от ворса и установить на следующем проходе. Очистка крыши каретки была гораздо опаснее. Попечитель останавливал мулу во время обратного хода и поднимал руки над головой. Пьесеры пролезали под пряжу с тряпкой на рельсе шпинделя и щеткой на роликовой балке и бежали, согнувшись вдвое, по всей длине мулы, избегая рельсов и тяговых лент и не касаясь пряжи. Когда они заканчивали, они бежали в заранее оговоренные безопасные места, где попечитель мог видеть их обоих, после чего попечитель отсоединял штангу и запускал мулу. До разработки этого ритуала мальчиков раздавливало. Длина мулы составляла 40 метров, зрение попечителя могло быть плохим, воздух в цехе был запылен ворсом, а мальчиков другого попечителя могли принять за его собственных. Ритуал был закреплен законом.

A pair of mules would be manned by a person called the minder and two boys called the side piecer and the little piecer. They worked barefoot in humid temperatures; the minder and the little piecer worked the minder half of the mule. The minder would make minor adjustments to his mules to the extent that each mule worked differently. They were specialists in spinning, and were answerable only to the gaffer and under gaffer who were in charge of the floor and with it the quantity and quality of the yarn that was produced. Bobbins of rovings came from the carder in the blowing room delivered by a bobbin carrier who was part of the carder's staff, and yarn was hoisted down to the warehouse by the warehouseman's staff. Delineation of jobs was rigid and communication would be through the means of coloured slips of paper written on in indelible pencil. Creeling involved replacing the rovings bobbins in a section of the mule without stopping the mule. On very coarse counts a bobbin lasted two days but on fine count it could last for 3 weeks. To creel, the creeler stood behind the mule, placing new bobbins on the shelf above the creel. As the bobbin ran empty he would pick it off its skewer in the creel unreeling 30 cm or so of roving, and drop it into a skip. With his left hand, he would place on the new bobbin onto the skewer from above and with his right hand twist in the new roving into the tail of the last. Piecing involved repairing sporadic yarn breakages. At the rollers, the broken yarn would be caught on the underclearer (or fluker rod on Bolton mules), while at the spindle it would knot itself into a whorl on the spindle tip. If the break happened on the winding stroke the spindle might have to be stopped while the thread was found. The number of yarn breakages was dependent on the quality of the roving, and quality cotton led to fewer breakages. Typical 1,200 spindle mules of the 1920s would experience 5 to 6 breakages a minute. The two piecers would thus need to repair the thread within 15 to 20 seconds while the mule was in motion but once they had the thread it took under three seconds. The repair actually involved a slight rolling of the forefinger against the thumb. Doffing has already been described. Cleaning was important and until a formal ritual had been devised it was a dangerous operation. The vibration in a mule threw a lot of short fibres (or fly) into the air. It tended to accumulate on the carriage behind the spindles and in the region of the drafting rollers. Piking the stick meant placing the hand though the yarnsheet, and unclipping two sticks of underclearer rollers from beneath the drafting rollers, drawing them through the gap between two ends, stripping them of fly and replacing them on the next inward run. Cleaning the carriage top was far more dangerous. The minder would stop the mule on the outward run, and raise his hands above his head. The piecers would enter under the yarn sheet with a scavenger cloth on the carriage spindle rail and a brush on the roller beam, and run bent double the entire length of the mule, avoiding the rails and draw bands, and not letting themselves touch the yarn sheet. When they had finished they would run to agreed positions of safety where the minder could see both of them, and the minder would unclip the stang and start the mule. Before this ritual was devised, boys had been crushed. The mule was 130 feet (40 m) long, the minder's eyesight might not have been good, the air in the mill was clouded with fly and another minder's boys might have been mistaken for his. The ritual became encoded in law.

Социальное и экономическое воздействие

Изобретения в области прядения сыграли важную роль в значительном расширении производства текстиля, особенно хлопчатобумажного. Хлопковая и железорудная промышленность были ведущими отраслями промышленной революции. Обе отрасли пережили значительный рост примерно в одно и то же время, что позволяет определить начало промышленной революции. Мул образца 1790 года приводился в действие грубой физической силой: прядильщик тянул и толкал раму, одновременно следя за каждым веретеном. Домашнее прядение было занятием женщин и девочек, но сила, необходимая для работы с мулом, сделала его занятием для мужчин. Ручное ткачество, напротив, считалось мужской профессией, но на фабрике им могли заниматься и девушки, и женщины. Прядильщики были босоногими аристократами фабричной системы. Оно заменило децентрализованное кустарное производство централизованными фабричными рабочими местами, вызвав экономические потрясения и урбанизацию. Прядильщики-мулисты были лидерами профсоюзного движения в хлопковой промышленности; стремление к разработке автоматического мула было частично вызвано желанием открыть эту профессию для женщин. В 1870 году был создан первый национальный профсоюз. Шерстяная промышленность делилась на шерстяную и тонкошерстную. Она отставала от хлопковой в плане внедрения новых технологий. Тонкошерстная промышленность, как правило, использовала водные рамы Аркрайта, которыми могли управлять молодые девушки, а шерстяная – мулы.