Historia cywilizacji zachodniej II

25.2.2: Rozwój technologiczny w przemyśle tekstylnym

W drugiej połowie XVII wieku, nowo powstałe fabryki Kompanii Wschodnioindyjskiej w Azji Południowej zaczęły produkować gotowe wyroby bawełniane w ilości na rynek brytyjski. Importowana odzież z kalki i chintzu konkurowała i działała jako substytut rodzimych wyrobów z wełny i lnu. Spowodowało to, że lokalni tkacze, przędzarze, farbiarze, pasterze i farmerzy złożyli petycje do Parlamentu, domagając się zakazu importu, a później sprzedaży tkanych wyrobów bawełnianych. W końcu osiągnęli swój cel dzięki ustawom Calico Acts z 1700 i 1721 roku. Ustawy te zakazywały importu, a później sprzedaży gotowych wyrobów z czystej bawełny, ale nie ograniczały importu surowej bawełny ani sprzedaży czy produkcji fustianu (tkaniny z lnianą osnową i bawełnianym wątkiem).

Wyłączenie surowej bawełny spod działania Calico Act z 1721 r. spowodowało, że rocznie z Azji i obu Ameryk importowano 2000 bel bawełny, które stały się podstawą nowego rodzimego przemysłu, początkowo produkującego fustian na rynek krajowy. Co ważniejsze jednak, zapoczątkowało to rozwój serii zmechanizowanych technologii przędzenia i tkania w celu przetworzenia materiału. Ta zmechanizowana produkcja koncentrowała się w nowych przędzalniach bawełny, które powoli się rozrastały. Na początku lat siedemdziesiątych XVII wieku importowano już 7000 bel bawełny rocznie. Właściciele nowych przędzalni wywierali nacisk na Parlament, by ten usunął zakaz produkcji i sprzedaży czystych tkanin bawełnianych, ponieważ mogli teraz konkurować z bawełną importowaną.

Ponieważ większość importowanej bawełny pochodziła z Nowej Anglii, porty na zachodnim wybrzeżu Wielkiej Brytanii, takie jak Liverpool, Bristol i Glasgow, miały kluczowe znaczenie dla określenia lokalizacji przemysłu bawełnianego. Lancashire stało się centrum rodzącego się przemysłu bawełnianego, ponieważ wilgotny klimat był lepszy do przędzenia przędzy. Ponieważ nić bawełniana nie była wystarczająco mocna, by użyć jej jako osnowy, należało wykorzystać wełnę, len lub fustian, a Lancashire było istniejącym centrum wełny.

Kluczowe wynalazki

Przemysł włókienniczy napędzał przełomowe innowacje naukowe. Latające czółenko zostało opatentowane w 1733 r. przez Johna Kaya i doczekało się wielu późniejszych ulepszeń, w tym ważnego w 1747 r., które podwoiło wydajność tkacza. Stało się ono powszechnie stosowane w Lancashire po 1760 r., kiedy syn Johna, Robert, zaprojektował metodę jednoczesnego rozmieszczania wielu czółenek, co umożliwiło stosowanie wątków w więcej niż jednym kolorze i ułatwiło tkaczom produkcję materiału w poprzeczne pasy. Czółenka te były umieszczone z boku krosna w tak zwanej skrzynce zrzutowej. Lewis Paul opatentował rolkową ramę przędzalniczą oraz system flyer-and-bobbin do ciągnięcia wełny do bardziej równomiernej grubości. Technologia ta została opracowana z pomocą Johna Wyatta z Birmingham. Paul i Wyatt otworzyli w Birmingham przędzalnię, która używała ich nowej maszyny napędzanej przez osła. W 1743 r. w Northampton otwarto fabrykę z 50 wrzecionami na każdej z pięciu maszyn Paula i Wyatta. Działała ona do około 1764 roku. Podobny młyn został zbudowany przez Daniela Bourna w Leominster, ale spłonął. Zarówno Paul jak i Bourn opatentowali maszyny do zgrzeblania w 1748 roku. Oparte na dwóch zestawach wałków poruszających się z różnymi prędkościami, zostały one później wykorzystane w pierwszej przędzalni bawełny. Wynalazek Lewisa został rozwinięty i ulepszony przez Richarda Arkwrighta w jego ramie wodnej i Samuela Cromptona w jego mule przędzalniczym.

W 1764 roku w wiosce Stanhill, Lancashire, James Hargreaves wynalazł przędzalnicze żenię, które opatentował w 1770 roku. Była to pierwsza praktyczna rama przędzalnicza z wieloma wrzecionami. Jenny działał w podobny sposób do koła przędzalniczego, najpierw zaciskając włókna, następnie wyciągając je, a następnie skręcając. Była to prosta, drewniana maszyna, która kosztowała tylko około 6 funtów za 40-wrzecionowy model w 1792 roku i była używana głównie przez domowych prządków. Jenny produkowała lekko skręconą przędzę nadającą się tylko na wątek, a nie na osnowę.

Model spinning jenny w Muzeum Wczesnego Uprzemysłowienia, Wuppertal

Urządzenie zmniejszyło ilość pracy potrzebnej do wyprodukowania przędzy, z pracownikiem zdolnym do pracy na ośmiu lub więcej szpulach jednocześnie. Wraz z rozwojem technologii liczba ta wzrosła do 120.

Rama przędzalnicza lub rama wodna została opracowana przez Richarda Arkwrighta, który wraz z dwoma partnerami opatentował ją w 1769 roku. Projekt był częściowo oparty na maszynie przędzalniczej zbudowanej dla Thomasa Higha przez zegarmistrza Johna Kaya, który został zatrudniony przez Arkwrighta. Dla każdego wrzeciona rama wodna wykorzystywała serię czterech par wałków, z których każdy pracował z coraz większą prędkością obrotową, aby wyciągnąć włókno, które następnie było skręcane przez wrzeciono. Odstępy między wałkami były nieco większe niż długość włókna. Bliższe odstępy powodowały łamanie się włókien, natomiast dalsze odstępy powodowały nierównomierne nitkowanie. Górne wałki były pokryte skórą i obciążone ciężarem, który zapobiegał cofaniu się skrętu przed wałkami. Dolne wałki były drewniane i metalowe, z rowkami na całej długości. Rama wodna była w stanie wyprodukować twardą, średnią nić nadającą się na osnowę, co w końcu pozwoliło na produkcję 100% bawełnianych tkanin w Wielkiej Brytanii. Pierwszą fabrykę, w której zastosowano ramę przędzalniczą, napędzał koń. Arkwright i jego partnerzy wykorzystali energię wodną w fabryce w Cromford, Derbyshire w 1771 roku, nadając wynalazkowi nazwę.

Model ramy wodnej w Muzeum Historycznym w Wuppertalu

Richardowi Arkwrightowi przypisuje się listę wynalazków, ale w rzeczywistości zostały one opracowane przez takich ludzi jak Thomas Highs i John Kay. Arkwright pielęgnował wynalazców, patentował pomysły, finansował inicjatywy i chronił maszyny. Stworzył przędzalnię bawełny, która połączyła procesy produkcyjne w fabryce, i rozwinął wykorzystanie energii – najpierw konnej, a potem wodnej – co sprawiło, że produkcja bawełny stała się przemysłem zmechanizowanym.

Muł przędzalniczy Samuela Cromptona, wprowadzony na rynek w 1779 roku, był połączeniem przędzarki i ramy wodnej. Wrzeciona były umieszczone na wózku, który przechodził przez sekwencję operacyjną, podczas której wałki zatrzymywały się, podczas gdy wózek odsuwał się od wałka ciągnącego, aby zakończyć wyciąganie włókien, gdy wrzeciona zaczynały się obracać. Muł Cromptona był w stanie wyprodukować drobniejszą nić niż przędzenie ręczne przy niższych kosztach. Nici przędzone przez muła miały odpowiednią wytrzymałość, aby mogły być używane jako osnowy i w końcu pozwoliły Wielkiej Brytanii na produkcję dobrej jakości tkaniny calico.

Jedyny zachowany przykład muła przędzalniczego zbudowanego przez wynalazcę Samuela Cromptona Muł przędzalniczy przędzie włókna tekstylne na przędzę w procesie przerywanym. W suwie ciągnienia, niedoprzęd jest przeciągany przez wałki i skręcany. Na powrocie jest owijany na wrzeciono.

Realizując, że wygaśnięcie patentu Arkwrighta znacznie zwiększyłoby podaż przędzonej bawełny i doprowadziłoby do braku tkaczy, Edmund Cartwright opracował pionowe krosno elektryczne, które opatentował w 1785 roku. Projekt krosna Cartwrighta miał kilka wad, między innymi zrywanie nici. Samuel Horrocks opatentował dość udane krosno w 1813 roku; zostało ono ulepszone przez Richarda Robertsa w 1822 roku i było produkowane w dużych ilościach przez Roberts, Hill & Co.

Przemysł włókienniczy miał również korzystać z innych osiągnięć tego okresu. Już w 1691 r. Thomas Savery stworzył próżniowy silnik parowy. Jego projekt, który nie był bezpieczny, został udoskonalony przez Thomasa Newcomena w 1698 roku. W 1765 r. James Watt zmodyfikował silnik Newcomena, konstruując silnik parowy z zewnętrznym skraplaczem. Watt kontynuował prace nad udoskonaleniem swojego projektu, produkując w 1774 r. silnik z oddzielnym skraplaczem, a w 1781 r. silnik kondensacyjny z wirującym skraplaczem. Watt zawiązał spółkę z biznesmenem Matthew Boultonem i razem wyprodukowali silniki parowe, które mogły być wykorzystywane przez przemysł.

Mechanizacja przemysłu włókienniczego

Z krosnem Cartwrighta, mułem przędzalniczym oraz silnikiem parowym Boultona i Watta, elementy były na miejscu, aby zbudować zmechanizowany przemysł włókienniczy. Od tego momentu nie było żadnych nowych wynalazków, ale ciągłe doskonalenie technologii, ponieważ właściciele młynów dążyli do obniżenia kosztów i poprawy jakości. Rozwój infrastruktury transportowej, takiej jak kanały, a po 1830 r. koleje, ułatwił import surowców i eksport gotowych tkanin.

Użycie energii wodnej do napędu młynów zostało uzupełnione przez pompy wodne napędzane parą, a następnie całkowicie wyparte przez silniki parowe. Na przykład, Samuel Greg dołączył do firmy swojego wuja kupca tekstylnego i po przejęciu firmy w 1782 roku, szukał miejsca na założenie młyna. Quarry Bank Mill został zbudowany nad rzeką Bollin w Styal w Cheshire. Początkowo był on napędzany kołem wodnym, ale w 1810 r. zainstalowano w nim silniki parowe. W 1830 r. średnia moc silnika młyna wynosiła 48 koni mechanicznych (KM), ale młyn Quarry Bank zainstalował nowe koło wodne o mocy 100 KM. Zmieniło się to w 1836 roku, kiedy Horrocks & Nuttall, Preston odebrał dostawę podwójnego silnika o mocy 160 KM. William Fairbairn zajął się problemem line-shafting i był odpowiedzialny za poprawę wydajności młyna. W 1815 r. zastąpił drewniane wały obrotowe, które napędzały maszyny, wałem z kutego żelaza, który był o jedną trzecią cięższy i pochłaniał mniej energii. Młyn działał do 1959 r.

W 1830 r., wykorzystując patent z 1822 r., Richard Roberts wyprodukował pierwsze krosno z żeliwną ramą, Roberts Loom. W 1842 roku James Bullough i William Kenworthy wyprodukowali półautomatyczne krosno znane jako Lancashire Loom. Chociaż było ono samoczynne, musiało być zatrzymywane, aby naładować puste czółenka. Była ona ostoją przemysłu bawełnianego w Lancashire przez sto lat, kiedy to wynalezione w 1894 roku krosno Northrop z funkcją automatycznego uzupełniania wątku zyskało przewagę.

Strajk prządek mułów w Stalybridge w 1824 roku pobudził badania nad problemem zastosowania mocy do skoku nawijania muła. W 1830 roku Richard Roberts opatentował pierwszy samoczynnie działający muł. Wciąganie podczas przędzenia było wspomagane siłą, ale pchanie wiatru było wykonywane ręcznie przez przędzarza. Przed 1830 r. prządka obsługiwała muła z częściowym napędem, który miał maksymalnie 400 wrzecion. Po 1830 r. można było zbudować samoczynnie działające muły z maksymalnie 1300 wrzecionami. Oszczędności wynikające z tej technologii były znaczne. Robotnik przędzący bawełnę na ręcznie napędzanym kole w XVIII wieku potrzebowałby ponad 50,000 godzin, by prząść 100 funtów bawełny. W latach 90. XVIII wieku tę samą ilość bawełny można było prząść w 300 godzin za pomocą muła, a dzięki samonapędzającemu się mułowi jeden robotnik mógł prząść ją w zaledwie 135 godzin.

Technologia eksportowa

Choć Wielka Brytania korzystała z wiedzy przybywającej zza oceanu, bardzo chroniła rodzimą technologię. W szczególności inżynierom posiadającym umiejętności w konstruowaniu młynów włókienniczych i maszyn nie wolno było emigrować – zwłaszcza do rodzącej się Ameryki. Jednak Samuel Slater, inżynier, który pracował jako praktykant u partnera Arkwrighta, Jedediaha Strutta, ominął ten zakaz. W 1789 roku zabrał swoje umiejętności projektowania i budowy fabryk do Nowej Anglii i wkrótce zajął się odtwarzaniem zakładów tekstylnych, które pomogły Ameryce w jej własnej rewolucji przemysłowej. W ślad za tym poszły lokalne wynalazki. W 1793 r. Eli Whitney wynalazł i opatentował odziarniarkę do bawełny, która ponad 50-krotnie przyspieszyła proces przetwarzania surowej bawełny. Dzięki odziarnikowi do bawełny mężczyzna mógł w ciągu jednego dnia usunąć nasiona z takiej ilości wysokogórskiej bawełny, której przetworzenie przy jednym funcie dziennie zajęłoby wcześniej kobiecie pracującej dwa miesiące.

Przypisy

• Rozwój technologiczny w tekstyliach
  • „Spinning jenny.” https://en.wikipedia.org/wiki/Spinning_jenny. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Ramka wodna.” https://en.wikipedia.org/wiki/Water_frame. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Akty kaloszowe.” https://en.wikipedia.org/wiki/Calico_Acts. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Produkcja tekstyliów w okresie rewolucji przemysłowej.” https://en.wikipedia.org/wiki/Textile_manufacture_during_the_Industrial_Revolution. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Robert Kay (wynalazca).” https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Kay_(inventor). Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Rewolucja przemysłowa.” https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_Revolution. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Latający wahadłowiec.” https://en.wikipedia.org/wiki/Flying_shuttle. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Wirujący muł.” https://en.wikipedia.org/wiki/Spinning_mule. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
  • „Muł-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.