Läntisen sivilisaation historia II

25.2.2: Tekstiilien teknologinen kehitys

1700-luvun jälkipuoliskolla Itä-Intian komppanian vastaperustetut tehtaat Etelä-Aasiassa alkoivat valmistaa määrällisesti valmiita puuvillatuotteita Yhdistyneen kuningaskunnan markkinoille. Tuodut kalikka- ja chintz-vaatteet kilpailivat kotimaisten villa- ja pellavatuotteiden kanssa ja toimivat niiden korvikkeena. Tämä johti siihen, että paikalliset kutojat, kehrääjät, värjääjät, paimentolaiset ja maanviljelijät vetosivat parlamenttiin ja pyysivät kieltämään kudottujen puuvillatuotteiden tuonnin ja myöhemmin myynnin. He saavuttivat lopulta tavoitteensa vuosien 1700 ja 1721 Calico Acts -lakien avulla. Lait kielsivät puhtaiden valmiiden puuvillatuotteiden tuonnin ja myöhemmin myynnin, mutta eivät rajoittaneet raakapuuvillan tuontia tai fustianin (kangas, jossa on pellavaloimi ja puuvillakude) myyntiä tai valmistusta.

Raakapuuvillan vapauttaminen vuoden 1721 kalikolain piiristä johti siihen, että Aasiasta ja Amerikasta tuotiin vuosittain 2 000 puuvillapaalia, ja se muodosti perustan uudelle kotimaiselle teollisuudelle, joka tuotti aluksi fustiania kotimaan markkinoita varten. Vielä tärkeämpää oli kuitenkin se, että se käynnisti useiden mekanisoitujen kehräys- ja kudontatekniikoiden kehittämisen materiaalin käsittelyä varten. Tämä koneellinen tuotanto keskittyi uusiin puuvillatehtaisiin, jotka laajenivat hitaasti. 1770-luvun alkuun mennessä puuvillaa tuotiin vuosittain 7 000 paalia. Uudet puuvillatehtaiden omistajat painostivat parlamenttia poistamaan puhtaan puuvillakankaan tuotantoa ja myyntiä koskevan kiellon, koska he pystyivät nyt kilpailemaan tuontipuuvillan kanssa.

Koska suuri osa tuontipuuvillasta tuli Uudesta Englannista, Ison-Britannian länsirannikolla sijaitsevilla satamilla, kuten Liverpoolilla, Bristolilla ja Glasgow’lla, oli ratkaiseva merkitys puuvillateollisuuden sijoituspaikkojen määrittelyssä. Lancashiresta tuli orastavan puuvillateollisuuden keskus, koska kostea ilmasto oli parempi langan kehräämiselle. Koska puuvillalanka ei ollut tarpeeksi vahvaa käytettäväksi loimina, oli käytettävä villaa, pellavaa tai fustiania, ja Lancashire oli olemassa oleva villakeskus.

Keskeiset keksinnöt

Tekstiiliteollisuus vauhditti uraauurtavia tieteellisiä innovaatioita. John Kay patentoi lentävän sukkulan vuonna 1733, ja siihen tehtiin useita myöhempiä parannuksia, muun muassa tärkeä parannus vuonna 1747, joka kaksinkertaisti kutojan tuotoksen. Sitä alettiin käyttää laajalti Lancashiren alueella vuoden 1760 jälkeen, kun Johnin poika Robert suunnitteli menetelmän useiden sukkuloiden samanaikaiseen käyttöön, mikä mahdollisti useamman kuin yhdenväristen kuteiden käytön ja helpotti kutojaa tuottamaan ristikkäisraidoitettua materiaalia. Nämä sukkulat sijoitettiin kangaspuiden sivulle niin sanottuun pudotuslaatikkoon. Lewis Paul patentoi rullakehräämökehyksen ja flyer-and-bobbin -järjestelmän, jolla villa vedettiin tasaisempaan paksuuteen. Tekniikka kehitettiin birminghamilaisen John Wyattin avulla. Paul ja Wyatt avasivat Birminghamissa myllyn, jossa käytettiin heidän uutta valssauskonettaan, jonka käyttövoimana oli aasi. Vuonna 1743 Northamptonissa avattiin tehdas, jossa kullakin viidellä Paulin ja Wyattin koneella oli 50 karaa. Se toimi noin vuoteen 1764 asti. Daniel Bourn rakensi samanlaisen myllyn Leominsteriin, mutta se paloi. Sekä Paul että Bourn patentoivat karstauskoneet vuonna 1748. Ne perustuivat kahteen eri nopeudella liikkuvaan telasarjaan, ja niitä käytettiin myöhemmin ensimmäisessä puuvillakehräämössä. Lewisin keksintöä kehittivät ja paransivat Richard Arkwright vesikehyksessään ja Samuel Crompton kehräämössään.

James Hargreaves keksi vuonna 1764 Stanhillin kylässä Lancashiressa kehräämön (spinning jenny), jonka hän patentoi vuonna 1770. Se oli ensimmäinen käytännöllinen kehruukehys, jossa oli useita karoja. Kehrääjä toimi samalla tavalla kuin kehrääjäpyörä, sillä se puristi ensin kuidut kiinni ja veti ne sitten ulos, minkä jälkeen ne kierrettiin. Se oli yksinkertainen, puurunkoinen kone, jonka 40-karainen malli maksoi vuonna 1792 vain noin 6 puntaa, ja sitä käyttivät lähinnä kotikehrääjät. Jenny tuotti kevyesti kierrettyä lankaa, joka soveltui vain kudelangaksi, ei loimilangaksi.

Malli kehräämisjennystä Wuppertalin varhaisen teollistumisen museossa

Laite vähensi langan tuottamiseen tarvittavaa työmäärää, sillä työntekijä pystyi työstämään kahdeksaa tai useampaa puolaa kerrallaan. Määrä kasvoi 120:een tekniikan kehittyessä.

Kehruukehyksen eli vesikehyksen kehitti Richard Arkwright, joka kahden kumppaninsa kanssa patentoi sen vuonna 1769. Suunnittelu perustui osittain kehruukoneeseen, jonka Arkwrightin palkkaama kelloseppä John Kay oli rakentanut Thomas Highille. Vesikehikko käytti kutakin karaa varten neljää paria rullia, joista kukin toimi peräkkäin suuremmalla pyörimisnopeudella vetääkseen kuitua, joka sitten kierrettiin karan avulla. Rullaväli oli hieman pidempi kuin kuidun pituus. Suurempi väli aiheutti kuitujen katkeamisen, kun taas suurempi väli aiheutti epätasaisen langan. Ylimmät rullat olivat nahkapäällysteiset, ja niitä kuormitettiin painolla, joka esti kierrettä perääntymästä ennen rullia. Alarullat olivat puuta ja metallia, ja niissä oli pituussuuntainen uurre. Vesikehyksellä pystyttiin tuottamaan kova, keskikokoinen lanka, joka soveltui loimilangaksi, ja se mahdollisti lopulta 100-prosenttisen puuvillakankaan valmistamisen Britanniassa. Ensimmäisen kehruukehystä käyttävän tehtaan voimanlähteenä toimi hevonen. Arkwright ja hänen kumppaninsa käyttivät vesivoimaa tehtaassa Cromfordissa Derbyshiressä vuonna 1771, mistä keksintö sai nimensä.

Malli vesikehikosta Wuppertalin historiallisessa museossa

Richard Arkwrightin ansioksi mainitaan luettelo keksinnöistä, mutta niitä kehittelivät itse asiassa muun muassa Thomas Highs ja John Kay. Arkwright vaali keksijöitä, patentoi ideat, rahoitti aloitteet ja suojasi koneet. Hän loi puuvillatehtaan, joka kokosi tuotantoprosessit tehtaaseen, ja hän kehitti voiman – ensin hevosvoiman ja sitten vesivoiman – käytön, joka teki puuvillan valmistuksesta koneellistettua teollisuutta.

Samuel Cromptonin vuonna 1779 käyttöön ottama kehräämön muuli oli yhdistelmä kehräämöjynnyriä ja vesikehikkoa. Karat asetettiin vaunuun, joka kävi läpi toimintajakson, jonka aikana karat pysähtyivät, kun vaunu siirtyi poispäin vetorullasta, jotta kuidut saatiin vedettyä loppuun, kun karat alkoivat pyöriä. Cromptonin muuli pystyi tuottamaan käsinkehruuta hienompaa lankaa halvemmalla. Muulilla kehrätty lanka oli sopivan lujaa käytettäväksi loimina, ja sen ansiosta Britannia pystyi lopulta valmistamaan hyvälaatuista kalikookangasta.

Ainut säilynyt esimerkki keksijä Samuel Cromptonin rakentamasta kehräämöstä Kehräämö muuli kehrää tekstiilikuituja langaksi jaksottaisella prosessilla. Vetotahdissa lanka vedetään rullien läpi ja kierretään. Paluussa se kääritään karalle.

Toteuttaessaan, että Arkwrightin patentin voimassaolon päättyminen lisäisi huomattavasti kehrätyn puuvillan tarjontaa ja johtaisi kutojien puutteeseen, Edmund Cartwright kehitti pystysuuntaisen voimakoneellisen kangaspuuvillan, jonka hän patentoi vuonna 1785. Cartwrightin kangaspuiden suunnittelussa oli useita puutteita, kuten langan katkeaminen. Samuel Horrocks patentoi melko menestyksekkään kangaspuuvillan vuonna 1813; Richard Roberts paransi sitä vuonna 1822, ja Roberts, Hill & Co.

Tekstiiliteollisuus hyötyi myös muusta ajanjakson kehityksestä. Jo vuonna 1691 Thomas Savery valmisti tyhjiöhöyrykoneen. Hänen turvattomaksi osoittautunutta konstruktiotaan paransi Thomas Newcomen vuonna 1698. Vuonna 1765 James Watt muutti Newcomenin moottoria edelleen ja suunnitteli ulkoisen lauhduttimen höyrykoneen. Watt jatkoi suunnitelmansa parantamista ja valmisti erillisen lauhdutinmoottorin vuonna 1774 ja pyörivän erillisen lauhdutinmoottorin vuonna 1781. Watt muodosti kumppanuuden liikemies Matthew Boultonin kanssa, ja yhdessä he valmistivat höyrykoneita, joita teollisuus saattoi käyttää.

Tekstiiliteollisuuden koneellistaminen

Cartwrightin kangaspuusepän, kehräävän muulin sekä Boultonin ja Wattin höyrykoneen avulla palaset olivat valmiina koneellistetun tekstiiliteollisuuden rakentamiseen. Tästä lähtien ei ollut uusia keksintöjä, vaan tekniikkaa kehitettiin jatkuvasti, kun tehtaanomistajat pyrkivät alentamaan kustannuksia ja parantamaan laatua. Kuljetusinfrastruktuurin, kuten kanavien ja vuoden 1830 jälkeen rautateiden, kehittyminen helpotti raaka-aineiden tuontia ja valmiiden kankaiden vientiä.

Vesivoiman käyttöä myllyjen käyttövoimana täydennettiin höyrykäyttöisillä vesipumpuilla ja sitten höyrykoneet syrjäyttivät ne kokonaan. Esimerkiksi Samuel Greg liittyi setänsä tekstiilikauppiasyritykseen, ja kun hän otti yrityksen haltuunsa vuonna 1782, hän etsi paikan myllyn perustamista varten. Quarry Bank Mill rakennettiin Bollinjoen varrelle Styaliin Cheshiressä. Aluksi myllyn voimanlähteenä oli vesipyörä, mutta vuonna 1810 siihen asennettiin höyrykoneet. Vuonna 1830 myllyn moottorin keskimääräinen teho oli 48 hevosvoimaa (hv), mutta Quarry Bankin myllyyn asennettiin uusi 100 hv:n vesipyörä. Tämä muuttui vuonna 1836, kun Horrocks & Nuttall, Preston, sai 160 hv:n kaksoismoottorin. William Fairbairn käsitteli linja-akseliongelmaa ja oli vastuussa myllyn tehokkuuden parantamisesta. Vuonna 1815 hän korvasi koneita vetäneet puiset kääntöakselit takorautaisilla akseleilla, jotka olivat kolmanneksen painoisempia ja imivät vähemmän tehoa. Tehdas toimi vuoteen 1959 asti.

Vuonna 1830 Richard Roberts valmisti vuoden 1822 patenttiaan käyttäen ensimmäisen valurautakehyksellä varustetun kangaspuuvillan, Roberts Loomin. Vuonna 1842 James Bullough ja William Kenworthy valmistivat puoliautomaattisen sähkökäyttöisen kangaspuun, joka tunnettiin nimellä Lancashire Loom. Vaikka se oli itsetoimiva, se oli pysäytettävä tyhjien sukkuloiden lataamiseksi. Se oli Lancashiren puuvillateollisuuden tukipilari vuosisadan ajan, kunnes vuonna 1894 keksitty Northrop Loom, jossa oli automaattinen kudelangan täydennystoiminto, nousi valta-asemaan.

Stalybridgen muulikehrääjien lakko vuonna 1824 herätti tutkimaan ongelmaa, joka koski voiman käyttämistä muulin käämitykseen. Vuonna 1830 Richard Roberts patentoi ensimmäisen itsetoimivan muulin. Vetoa kehräyksen aikana oli avustettu voimalla, mutta kehrääjä teki tuulen työntämisen käsin. Ennen vuotta 1830 kehrääjä käytti osittain voimalla toimivaa muulia, jolla oli enintään 400 karaa. Vuoden 1830 jälkeen voitiin rakentaa itsetoimivia muuleja, joissa oli jopa 1 300 karaa. Tällä tekniikalla saavutetut säästöt olivat huomattavat. Työntekijä, joka kehräsi puuvillaa käsikäyttöisellä kehruupyörällä 1700-luvulla, tarvitsi yli 50 000 tuntia kehrätäkseen 100 kiloa puuvillaa. Vuoteen 1790 mennessä sama määrä voitiin kehrätä muulin avulla 300 tunnissa, ja itsetoimivalla muulilla se voitiin kehrätä yhden työläisen toimesta vain 135 tunnissa.

Vientiteknologia

Hyötyessään ulkomailta saapuvasta asiantuntemuksesta Britannia suojeli voimakkaasti kotimaista teknologiaa. Erityisesti insinöörejä, joilla oli osaamista tekstiilimyllyjen ja koneiden rakentamisessa, ei saanut päästää maastamuuttoon – varsinkaan alkavaan Amerikkaan. Samuel Slater, insinööri, joka oli työskennellyt Arkwrightin kumppanin Jedediah Struttin oppipoikana, vältti kuitenkin kiellon. Vuonna 1789 hän vei tehtaiden suunnittelu- ja rakennustaitonsa Uuteen Englantiin ja ryhtyi pian valmistamaan tekstiilimyllyjä, jotka auttoivat Amerikkaa sen omassa teollisessa vallankumouksessa. Paikalliset keksinnöt seurasivat. Vuonna 1793 Eli Whitney keksi ja patentoi puuvillan siementenpoistolaitteen, joka nopeutti raakapuuvillan käsittelyä yli 50-kertaiseksi. Puuvillan siemenenpoistolaitteella mies pystyi yhdessä päivässä poistamaan siemenet yhtä suuresta määrästä ylänköpuuvillaa, jonka käsittelyyn olisi aiemmin mennyt kaksi kuukautta työtä tekevältä naiselta yksi kilo päivässä.

Attribuutiot

• Tekstiilien teknologinen kehitys
  • ”Kehräämöjenni”. https://en.wikipedia.org/wiki/Spinning_jenny. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Vesikehikko”. https://en.wikipedia.org/wiki/Water_frame. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Calico Acts”. https://en.wikipedia.org/wiki/Calico_Acts. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Tekstiilien valmistus teollisen vallankumouksen aikana”. https://en.wikipedia.org/wiki/Textile_manufacture_during_the_Industrial_Revolution. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Robert Kay (keksijä)”. https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Kay_(inventor). Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Teollinen vallankumous”. https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_Revolution. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Lentävä sukkula”. https://en.wikipedia.org/wiki/Flying_shuttle. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Pyörivä muuli”. https://en.wikipedia.org/wiki/Spinning_mule. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • ”Muuli-jenny.jpg.”. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mule-jenny.jpg. Wikimedia Commons GNU FDL 1.2.
  • ”Waterframe.jpg.”. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Waterframe.jpg. Wikimedia Commons GNU FDL 1.2.
  • ”Spinning_jenny.jpg.”. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spinning_jenny.jpg. Wikimedia Commons GNU FDL 1.2.