Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней
Шрифт:
Между тем были и другие прогрессивные изобретения. Происхождение трикотажного вязания неизвестно, хотя понятно, что жесткая текстура ткани, полученной на примитивных станках, породила спрос на эластичную ткань из того же сырья. Вязание на рамах практиковали арабы до н. э., и считается, что такое вязание постепенно подтолкнуло к изобретению современной техники; первые вязальные спицы были крючковатыми, такие до сих пор можно найти у пастухов Ланды. В 1589 году ноттингемпширский священник Уильям Ли придумал чулочновязальную машину, на которой вязальщик управлял подвижными крючками, протягивая стежки поверх неподвижных крючков. Дабы не провоцировать безработицу, изобретателя осудили Елизавета I и Яков I, поэтому он сбежал во Францию; тем не менее в XVIII веке «машина», никогда не имевшая механического привода, заложила основу для новой индустрии в Англии, особенно в Ист-Мидлендсе. Еще одним важным изобретением в конце XVI века был данцигский лентоткацкий станок, в котором ткач управлял
Рис. 38. «Летающий челнок» Кея, 1733 г. Справа – ткацкий станок в полной комплектации; слева – планка, по которой движется челнок; внизу – челнок
Наконец появился «летающий челнок» (рис. 38), запатентованный 26 мая 1733 года Джоном Кеем – ланкаширским ткачом, работавшим в Колчестере. Изобретение позволило сидящему ткачу пропускать челнок в обоих направлениях поперек полотна гораздо более широкого, чем расстояние между его раскинутыми в стороны руками. Он управлялся поочередным натяжением концов троса, соединенного с двумя кожаными гонками станка, предназначенными для скольжения вдоль металлического стержня. Они толкали челнок, который «летал» из стороны в сторону вдоль рейки. Отныне один ткач выполнял работу за двоих, при этом ему хватало сил следить за нитями полотна в два раза шире прежнего, а также направлять челнок. Впервые ткач стоял за станком с прямой спиной. От своего знаменитого изобретения Кей получил мало прибыли; изобретение осуждали полные предрассудков ткачи; в нарушение авторских прав его применяли недобросовестные работодатели. «Летающий челнок» тут же потребовал от прях повысить скорость прядения, чтобы обеспечить ткачей нужным количеством пряжи; в долгосрочной перспективе он стимулировал изобретение механического ткацкого станка.
Доходная текстильная индустрия совершенствовала технологии отделки. Шишечные ворсовальные машины для поднятия ворса ткани применялись в XV веке, их впервые нарисовал Леонардо да Винчи. К XVII веку валец оснащали ворсовальной шишкой; он вращался в одном направлении, а другие вальцы протягивали над ним ткань в обратном направлении (рис. 39). Спрос на мыло для сукнования, особенно шерстяной ткани, спровоцировал быстрое развитие мыловарения; к концу XVII века мыло варили из китового жира, хотя лучшее мыло производилось на основе оливкового масла в Средиземноморских странах. Что касается окрашивания тканей, то примерно в 1615 году обнаружили, что красный кошениль становится ярко-алым за счет соли, получаемой растворением оловянной посуды в азотной кислоте: реакция шла за счет присутствия в сплаве, из которого делалась посуда, до 90 процентов олова. Методы отбеливания тканей не совершенствовались до 1750 года.
Истории развития производства стекла и текстильной индустрии похожи. В этот период искусные ремесла распространились из Италии на север; на рынке вырос спрос на готовую продукцию, хотя по понятным причинам экспорт составлял меньшую часть; были внедрены некоторые технические доработки. При производстве стекла технические нововведения играли особую роль, ибо предстоящая промышленная революция их не вытеснила.
Итальянская индустрия стекла с главными центрами в венецианском пригороде Мурано и Алтаре близ Генуи обязана своей репутацией в конце Средневековья трем причинам. Во-первых, пока в Северной Европе стекло делали из местных песков и щелочи на основе растительного пепла, итальянцы применяли чистый диоксид кремния и соду. Во-вторых, они унаследовали более совершенные технологии Средиземноморья. В-третьих, как следствие, они производили красивый и чистый хрусталь для изысканных сосудов, а в Северной Европе по-прежнему выпускали в основном оконное стекло. Итальянский хрусталь, редко абсолютно бесцветный, покрывали позолотой, затем эмалью, окрашивали в технике «тростника» или ему придавали трещиноватую поверхность, окуная горячий сосуд в холодную воду. Гравировку делали нечасто: большинство изделий были слишком тонкостенными для методов гравировки, применявшихся до второй половины XVII века. Такие изделия были очень популярны за рубежом, и итальянские мастера стекольного дела в конце концов вынужденно эмигрировали, несмотря на штрафы; к третьей четверти XVI века их искусство распространилось по всей Европе вплоть до Швеции и Англии.
Рис. 39. Шишечная
Как выглядело производство стекла в то время, можно понять по тосканской настенной росписи, где представлены металлические предметы, ножницы и щипцы, и процесс выдувания стекла; в большом отделении над печью отжига стеклянные изделия медленно остывают. Квалификация итальянских мастеров заслужила подобного увековечивания потому, что состав бутылочного и оконного стекла середины XX века был практически идентичен составу стекла эпохи Средневековья.
Еще в Древнем Египте знали, что насыщенные цвета стекла получают добавлением минералов в расплав. Искусство окраски стекла веками совершенствовалось методом проб и ошибок, пока современная химия не объяснила происходящие процессы. Так как почти вся стекольная индустрия жаждала производить предметы роскоши, большое внимание, естественно, уделялось созданию чистых оттенков. В Средние века получали основные спектральные цвета, а промежуточные создавались путем смешивания, однако получить красный цвет долго не удавалось. Хотя есть доказательства, что ассирийцы создавали рубиновое стекло добавлением золота в расплав, применять золото для этой цели стали только в XVII веке. Стекольных дел мастера из Мурано получали качественное красное стекло, добавляя в расплав оксид меди и медленно нагревая его в отсутствие воздуха. Такое стекло называлось аввентурино, что означает «риск»; оно – отличный пример случайности в технологическом прогрессе, имеющем первостепенное значение даже сегодня.
В Англии потребовалось создать самостоятельную стекольную индустрию, ибо декларация 1615 года в целях экономии запрещала применять древесное топливо для производства стекла. Появились каменноугольные печи, в которых пламя располагалось на решетке из железных прутьев; температура в них была намного выше, чем в дровяных печах. Должно быть, из-за этого стали применять закрытый тигель, чтобы соединения серы и сажа от каменного угля не окрасили стекло. Важнейшее изобретение принадлежит Джорджу Рейвенскрофту, который в 1675 году создал конкурента венецианскому хрусталю – флинтглас, из смеси поташа, оксида свинца и обожженного кремня. Этот тяжелый свинцовый хрусталь подвергся суровому испытанию в 1745 году, когда британское правительство обложило налогом стекло по весу. Германия и Чехия тем временем создали венецианскому хрусталю очередного соперника – калиево-известковое стекло, тяжелое и бесцветное, отлично подходящее для гравировки. Из-за огромного спроса на сильно гравированное стекло появилась серия медных режущих кругов диаметром 1–10 сантиметров, на которые капала смесь масла и абразива. Такие круги приводились в движение педалью ножного привода, но иногда работали на гидроэнергии.
Существенное производственное направление конца XVII века – изготовление листового стекла больших размеров методом литья. Кольбер привез в страну итальянских рабочих: одни выдували стекло для зеркал – такие можно увидеть в Версале, они собраны из маленьких секций и не дают искажений; другие почти в то же время основали производство в Ламбете. Но метод литья листового стекла, известный венецианцам, впервые разработали мастера по производству стекла в Нормандии под королевским патронажем. Ради этого примерно 2 тысячи фунтов стекла поэтапно загружали в огромный тигель, нагревали, чтобы удалить пузыри, а затем выливали на литейный стол с подвижными направляющими, которые определяли размер листа. Меньше чем за минуту, пока стекло было расплавленным, его разравнивали и придавали ему нужную толщину. После отжига в течение приблизительно десяти дней стекло нарезали на меньшие пластины и полировали покрытой войлоком доской и вальцом.
При производстве зеркал для исследовательских и навигационных приборов, а также для украшений и гардеробных комнат создание листового стекла с абсолютно плоской поверхностью без искаженного изображения было не единственной проблемой. Серебрение (нанесение яркой пленки металлического серебра химическими методами) не применялось до середины XIX века, вместо этого отражающая поверхность делалась при помощи олова. Именно венецианцы покрывали чистое полированное стекло листами оловянной фольги, затем ртутью, образуя амальгаму. Через несколько дней остатки ртути удаляли, а заднюю часть зеркала лакировали – для защиты.
Рис. 40. Немецкая стекловаренная печь. 1752 г.
В XVIII веке в Англии появилась конусообразная стеклоплавильная печь, качество которой признали французские энциклопедисты, ибо воздушные потоки в ней направлялись вверх (что равномерно распределяло и экономило тепло); и еще печь создавала прохладный сквозняк для рабочих. Но немецкая печь, описанная металлургом Агриколой двумя веками ранее, оставалась самой распространенной (рис. 40). У нее было одно устье топки для огня; выше был ярус, на котором в горшках из белой гончарной глины плавилось стекло; еще выше – камера охлаждения, где стеклянные изделия проходили отжиг.