«Чесальные машины» в работе
В чесальной машине с вращающимися плоскими кардами, которая доминирует сегодня, как правило, три основных цилиндра. Холст проходит сначала под самым маленьким из трех, называемым приемным барабаном, который покрыт очень мелкими зубьями пилы, расположенными в одной длинной стальной полосе, намотанной и закрепленной по спирали на поверхности цилиндра. Приемный барабан получает хлопок от подающего ролика (С), который вращается над гладкой железной пластиной (D), называемой подающей пластиной. Зубья пилы расчесывают волокна, которые, так сказать, внедрены в холст, и передают свободные волокна на второй цилиндр, который является самым большим из группы. Этот главный цилиндр покрыт проволочными зубьями, изогнутыми под точно таким же углом. Хлопок цепляется за них и переносится к верхней части цилиндра, где он захватывается зубьями на вращающейся плоской карде, которые изогнуты в противоположном направлении. Эта «кардолента», расположенная полосами поперек движущейся решетки, движется в том же направлении, что и цилиндр, но очень медленно, и поэтому волокна прочесываются между двумя наборами проволочных точек, причем короткие и незрелые волокна остаются на кардных проволоках решетки, а идеальные и теперь почти полностью параллельные волокна переносятся с главного цилиндра на съемный барабан, третий из трио. С него они снимаются колеблющимся гребнем (F), выходя в виде легкого, пушистого холста, который конденсируется через воронку в мягкую нескрученную ровницу, или ленту, диаметром примерно с большой палец человека, а затем укладывается в таз, обычно около 45 дюймов высотой и 8 дюймов в диаметре.
Вид современной разрыхлительно-трепальной машины с электроприводом
Укладка ленты (произносится с долгим или кратким «и») в таз сама по себе является чрезвычайно остроумной операцией, хотя и очень простой. Устройство прикреплено непосредственно к кардочесальной машине и называется укладчиком. Лента проходит в него из воронки. Отверстие, из которого выходит лента, находится не по центру стальной пластины, которая медленно вращается, так что лента, выходя, совершает эксцентрическое движение, которое заставляет ее падать в таз ровными витками. Таким образом предотвращается запутывание и обеспечивается легкость в обращении.
Гребнечесание необходимо при прядении тонких «номеров»
Гребнечесание необходимо при подготовке хлопка для прядения тонких «номеров» или более грубой пряжи, где требуется большая гладкость и равномерность. Сейчас они довольно широко используются в Соединенных Штатах, и показательно для тенденции развития отрасли здесь то, что их число быстро растет. Первый хлопковый гребнечесатель был изобретен французом из Эльзаса по имени Хейлманн. Патент был выдан в 1845 году. Сейчас на рынке есть другие машины, как английские, так и американские, схожие по принципу, но усовершенствованные во многих отношениях.
48
Вращающиеся плоские кардочесальные машины
Первым из этих предварительных процессов является тот, который выполняется ленточным холстообразователем. Ленты из 14–20 тазов протягиваются бок о бок, проходя между тремя парами вытяжных роликов, которые будут описаны позже. От вытяжных роликов ленты, теперь уменьшенные в размере, проходят между двумя парами каландровых роликов, из которых они выходят, конечно, не в виде ленты, а снова в виде холста шириной около фута. Эти холсты обычно передаются на ленточный холстообразователь, где шесть из них укладываются встык и разматываются одновременно, проходят между четырьмя парами вытяжных роликов, а затем накладываются один на другой и, снова проходя через каландр, выходят в виде холста шириной чуть менее фута. Этот процесс может повторяться столько раз, сколько требует качество желаемой пряжи, так как каждый процесс вытягивания служит для выпрямления волокон и, таким образом, делает нить более равномерной и способной к более тонкому прядению.
Гребнечесание — это именно то, что следует из названия. Хлопковый холст фактически прочесывается мелкозубчатым гребнем со стальными игольчатыми зубьями в количестве от 16 до 90 на дюйм. Этот процесс предполагает повторное разделение холста, а сложность гребнечесальной машины заключается в механизме, который она использует для соединения разделенных концов.
Схема поперечного сечения чесальной машины с вращающимися валиками
Через машину одновременно проходят шесть или восемь холстов, а продукт объединяется, уплотняется, формируется в непрерывную ленту и снова укладывается в тазы. Этот процесс в лучшем случае нельзя назвать быстрым, и главный вклад американских изобретателей заключается в повышении скорости. Каждый захват прочесывает лишь от 4/16 до 4/10 дюйма волокна. Машина Гейльмана делала около 85–90 захватов в минуту. Американская усовершенствованная модель делает от 130 до 135. Ширина холста в американской машине также увеличена, поэтому экономия труда значительна. Английские усовершенствования шли в том же направлении, и итоговая экономия почти столь же велика.
Ленточные машины
Хотя многие из уже описанных процессов в некотором смысле можно назвать вытягиванием, поскольку они включают в себя постоянное удлинение и выпрямление холста или ленты, однако вытягивание в строгом смысле этого слова еще не началось. Оно может выполняться только один раз для грубой и дешевой пряжи или повторяться полдюжины и более раз для получения более тонких и дорогих продуктов. Рама для каждого повторения немного отличается, но можно выделить несколько типов. В порядке их использования это: ленточная машина, ровничная машина (или слибер), промежуточная машина, а также ровничная и джек-машина.
Для тонких номеров пряжи ленты из гребнечесальной машины, а для других сортов — ленты, поступающие непосредственно из чесальной машины, направляются на ленточную машину. Ленты из тазов в количестве шести или восьми штук подаются через одно отверстие и в таком объединенном виде проходят между несколькими (обычно четырьмя) парами валиков, расположенных так, что каждая последующая пара вращается быстрее предыдущей. Последняя пара в ряду вращается, вероятно, в шесть или восемь раз быстрее первой. Эта комбинация валиков постоянно растягивает более или менее неровные ленты, делая их всегда более однородными по диаметру и плотности, при этом толщина одной из входящих лент компенсирует тонкость другой. Ленточная машина обычно состоит из четырех или пяти «головок», и лента после прохождения через одну из них подается во вторую вместе с другими лентами, так что процесс сложения и повторного сложения идет постоянно. Существует электрическое устройство для остановки машины при обрыве ленты как на входе, так и на выходе из машины.
Гребнечесальные машины в работе на фабрике по производству тонкой пряжи
С последней головки ленточной машины лента поступает на ровничную машину (слибер), которая не только продолжает вытягивание и сложение, обычно между тремя парами валиков, но и с помощью устройства, придающего ленте небольшую крутку, впервые наматывает ее на веретено. Это устройство известно как «флаер» и представляет собой грубо говоря U-образную металлическую деталь, которая, вращаясь в перевернутом виде над веретеном, придает нити небольшую боковую крутку по мере ее наматывания на веретено. Веретено также вращается, но с уменьшающейся скоростью, чтобы величина крутки оставалась равномерной по мере увеличения диаметра намотки на веретене. Лента, теперь уже скрученная, называется больше не лентой, а ровницей.
Ровница проходит между парами валиков, и выходящий продукт имеет меньший диаметр, чем диаметр исходной ровницы. Машина сочетает в себе четырехкратный процесс: сложение, утонение, кручение и намотку. На этой раме больше веретен, чем на слибере.
Последней ленточной машиной, за исключением очень тонкой пряжи из египетского или длинноволокнистого хлопка (Sea Island), является ровничная машина, аналогичная по принципу двум предыдущим, но содержащая еще больше веретен. Она получает ровницу с промежуточной машины, объединяет две из них в одну, еще немного скручивает и наматывает на шпули. Джек-машина устроена аналогично, за исключением того, что ее продукт более тонкий и гладкий.
Ленточные машины на северной фабрике
Интересно отметить, однако, что большинство усовершенствований стали плодом ума не американцев, а англичан. Коупленд отмечает, что это может быть связано со стремлением англичан экономить хлопок, но, вероятнее всего, это объясняется развитием тонкого прядения в Англии, для которого большинство описанных здесь машин представляют наибольшую ценность; и он высказывает предположение, что теперь, когда американские фабрики определенно перешли на производство тонких номеров пряжи, можно ожидать, что местные инженеры займутся усовершенствованием этого оборудования.
Ленточные машины, превращающие ленту в ровницу
«Мюль-машина» против кольцепрядильной машины
Прядение — это заключительный процесс, превращающий хлопок в прочную, связную пряжу, достаточно скрученную и готовую для ткацкого станка. Крутка, приданная нити предыдущими машинами, была достаточной лишь для того, чтобы волокна держались вместе. Они все еще сравнительно рыхлые и пушистые, а их прочность на разрыв невелика.
Существует два основных типа прядильных машин. Первая — мюль-машина, английский продукт. Вторая, радикально отличающаяся, полностью американская. Она была изобретена в 1828 году Джеймсом Торпом и сразу получила некоторое признание, но лишь к Гражданской войне она стала использоваться наравне с мюль-машиной. Сегодня, однако, она доминирует в Соединенных Штатах: сравнительные цифры на 1917 год составляли 30 264 074 кольцевых веретена против 3 634 761 веретена мюль-машин. Разрыв с каждым годом увеличивается, и использование кольцепрядильных машин прочно утвердилось и в других странах. Цифры за 1907 год были следующими:
Mule
Ring
England (1909)
39,800,000
7,900,000
Germany
5,740,000
3,722,000
France
4,122,000
2,481,000
Austria
2,307,000
1,277,000
Italy
1,015,000
1,852,000
Russia
1,031,000
1,320,000
Мюль-машина, благодаря своим огромным размерам и впечатляющему крупному ритмичному движению, является одной из самых грозных среди всех хлопчатобумажных машин, как, впрочем, и одной из самых сложных. Свое название она получила из-за того, что, выполняя две основные функции — вытягивание и прядение, — она считалась гибридом, подобно тому как мул является гибридным потомком лошади и осла.
В мюль-машине (см. схему на стр. 53), которая представляет собой длинную и широкую машину, несущую в новых моделях до 1300 веретен, вытягивание и кручение происходят не непрерывно, а последовательно. Ровница (B) удерживается на шпулярнике (A) в задней части машины, обычно в три или четыре яруса, или на длинных навоях или катушках. Она проходит со шпулярника или катушек между тремя парами вытяжных валиков (C). Выходя из валиков, она подается на веретена каретки, которая отходит от шпулярника и движется несколько быстрее, чем разматывается ровница. Это отступление является основным движением мюль-машины, поскольку именно так хлопок получает свое окончательное вытягивание. Веретена тем временем быстро вращаются, прядя пряжу. Крутка сначала переходит на тонкие места, где оказывается наименьшее сопротивление. Затем, по мере того как каретка с вращающимися веретенами продолжает отходить, более толстые части нити, будучи сравнительно нескрученными, вытягиваются до среднего диаметра и также скручиваются. Каретка обычно отходит примерно на шестьдесят три дюйма. По завершении своего хода, или растяжки, веретена увеличивают скорость до тех пор, пока кручение не будет завершено, и каретка начинает обратный путь. Это меняет направление вращения веретен, и намотанная на них нить разматывается, при этом слабина выбирается одной направляющей проволокой (D), в то время как другая направляет нить к точке намотки и наматывает ее в противоположном направлении на конусообразные початки на веретенах. Валики не подают больше ровницы при возвращении каретки. Следовательно, по завершении обратного хода слабины нет.
Ровничные машины (слиберы), показывающие U-образные флаеры
За исключением использования вытяжных валиков, между мюль-машиной и кольцепрядильной машиной мало общего. У последней нет подвижной каретки, нет того великолепного размаха движения, который делает мюль-машину столь захватывающей для наблюдения. Кольцепрядильная машина проста и практична, а ее скорость поразительна. Шпули с ровницей размещаются непосредственно над веретенами. Вокруг каждого из последних находится стальное кольцо. На каждой машине не менее 112 веретен, и все кольца для веретен закреплены в одной раме. Верхний край кольца имеет фланец, как миниатюрная железнодорожная рельса, и на этот фланец защелкивается маленькое, но важное C-образное стальное кольцо, называемое бегунком.
Как прядут нить на кольцевом веретене
Когда машина работает (см. схему на стр. 56), каждая ровница (H), покидая свою шпулю, проходит через обычные вытяжные валики (G), затем через направляющую проволоку к кольцу, где она проходит через свой бегунок (B), который всегда находится в точке намотки на веретене. По мере вращения веретена и валиков ровница подается со значительно меньшей скоростью, чем ее забирает веретено, поэтому нить всегда находится под натяжением. Вращающееся веретено таким образом тянет бегунок, заставляя его вращаться по фланцевой дорожке (A). Он вращается чуть медленнее веретена, и таким образом пряжа получает крутку. Тем временем рама (C), на которой закреплены кольца, медленно движется вверх и вниз, чтобы намотка регулировалась должным образом.
Веретена можно эксплуатировать на удивительной скорости. Подшипники, которые были разработаны, настолько совершенны, что средняя скорость составляет десять тысяч оборотов в минуту, а на тонкой пряже иногда достигает 12 000–13 000 оборотов. Скорость ограничивается только двумя факторами: первый — способность оператора связывать нити при обрывах, а второй — тенденция бегунка слетать при слишком высокой скорости. Количество расходуемых бегунков в любом случае велико, и на фабрике, которая давно работает, пол перед рамой, вероятно, устлан маленькими стальными кольцами, которые упали и были втоптаны в доски каблуками рабочих.
Схема мюль-машины
Битва между сторонниками кольцепрядильной машины и теми, кто предпочитает мюль-машину, продолжается до сих пор. Для американского прядильщика кольцепрядильная машина, несомненно, имеет много преимуществ. Поскольку она прядет непрерывно, а не прерывисто, она выдает примерно на треть больше пряжи на одного оператора. Обычно, однако, признается, что нить с мюль-машины более равномерна по диаметру. Сторонники мюль-машины говорят, кроме того, что нить с нее мягче и «объемнее», а ткань, сотканная из нее, имеет более «тканый» гриф. Но другие утверждают, что могут производить мягкую пряжу и на кольцепрядильной машине. В Соединенных Штатах, где стоимость рабочей силы является жизненно важным фактором, кольцевое веретено заняло прочное место.
Мюль-машины в работе
Пряжа теперь является готовым продуктом. Она может быть продана прядильщиком ткачу или может быть соткана на той же фабрике, где была спрядена. Однако прежде чем она будет готова для ткацкого станка, необходимо выполнить ряд операций.
Пряжа с кольцепрядильной или мюль-машины наматывается в большой початок или на шпулю. Прежде чем ее можно будет насновать, ее нужно переставить на катушки. Мотальная машина — это простой механизм, но требующий постоянного внимания. В мотальной машине шпули помещаются на держатели или веретена, а нить проходит через ряд направляющих к катушке наверху. Катушка вращается с высокой скоростью, и нить наматывается на нее равномерно. Оператор должен следить за обрывами нитей, связывать их, заменять пустые шпули полными и следить за тем, чтобы пустые собирались без повреждений. Она — оператором обычно является девушка или женщина — должна быть бдительной, активной и особенно ловкой.
Крупный план кольцевого веретена на американской фабрике
Одним из самых важных изобретений, которое было встречено с восторгом американскими производителями и которое фактически снизило их затраты на оплату труда при намотке не менее чем на десять процентов за один раз, является крошечная вещица, помещающаяся на ладони. Это узловязатель Барбера. Когда нить рвется, работница прикладывает два конца в машину и простым нажатием большого пальца завязывает узел гораздо лучше, чем она могла бы сделать это без узловязателя. Экономия, которую он обеспечивает, выходит за рамки простого процесса намотки, поскольку лучшие узлы означают меньше обрывов в процессе снования и более качественную ткань в конце ткачества.
Катушки с мотальной машины помещаются на большую раму, называемую шпулярником. Шпулярники имеют среднюю вместимость около 600 катушек, и обычно в одном ярусе их от 16 до 20. Нити с катушек протягиваются между зубьями регулируемого берда, затем под и над рядом валиков. Отсюда они направляются вниз к навою, на который наматываются. Вращение навоя разматывает пряжу с катушек и наматывает ее регулярно и равномерно на сам навой. Существует устройство для измерения длины намотанной основы и механизмы остановки для прекращения работы в случае обрыва нити или другого происшествия.
У каждого оператора этих мотальных машин на руке узловязатель Барбера
Пряжа основы обычно должна быть пропитана шлихтой, которая разгладит и приклеит ее ворсистую поверхность, а также повысит прочность на разрыв, чтобы выдержать нагрузку при ткачестве. Для этого наиболее эффективной и наиболее часто используемой машиной является шлихтовальная машина, главной особенностью которой является валик, нижняя сторона которого погружена в раствор шлихты. Нити с навоя основы пропускаются вокруг этого валика через раствор, а затем высушиваются, после чего окончательно наматываются на другой навой для ткацкого станка. Значительное количество ткацких навоев может быть заполнено с одного комплекта сновальных навоев, установленных в шлихтовальной машине.
Нити, идущие вдоль ткани, называются основой. Поперечные нити называются утком или наполнением. Чтобы сделать ткань, основа и уток должны быть переплетены друг с другом подходящим образом. Эта операция называется ткачеством, а машина, на которой она выполняется, — это, конечно, ткацкий станок. Основные операции ткачества следующие: