Вряд ли классическое ткачество было первой подобной технологией. Скорее люди черпали вдохновение из навыков заплетания кос / плетения прутьев (сейчас похожая техника используется [...]]]> Нитки и веревки известны человеку по меньшей мере последние 40 тысяч лет. Неизвестно как именно развивались технологии плетения / прядения, но можно не сомневаться что люди издавна проявляли изобретательность в этом вопросе.

Вряд ли классическое ткачество было первой подобной технологией. Скорее люди черпали вдохновение из навыков заплетания кос / плетения прутьев (сейчас похожая техника используется в макраме).

Альтернативный способ — образовать ткань вывязыванием множества узелков. Так появился почти забытый ныне предок вязания — копанье, сканди-вязание или налбиндинг / нольбиндинг.

(отсутствие устоявшегося написания намекает на низкую популярность технологии и та же ситуация наблюдается и в английском языке — Nalbinding, also referred to as nalebinding, nailbinding, naalbinding or naalebinding, also written nålbinding, naalbinding, nalebinding, naalebinding or needle-netting, single needle-netting, single needle-looping, looping)

Небольшой кусок нити закреплялся в грубой игле, протаскивая иглу мастер добавлял новые узлы. Простейший узел вы можете увидеть на следующей иллюстрации.

Более сложные узлы:

Протаскивать длинные концы было неудобно, так что мастеру приходилось постоянно наращивать нить. Энтузиасты любят преуменьшать недостатки, но факты говорят за себя — до изобретения классического непрерывного вязания налбиндинговые издели составляли ничтожную долю археологических находок и практически не отражены в культуре. Сейчас технология практически забыта и используется лишь для нишевых решений вроде вязанных тканей с повышенной плотностью / устойчивостью с повреждениям.

(Одно время была популярна гипотеза что Пенелопа распускала именно вязанную ткань, но сейчас можно уверенно утверждать что до нашей эры классическое вязание не было известно. Возможно сложность распускания плетеной или вязанной налбиндинговым методом ткани должна была подчеркнуть добродетель героини.)

Но где-то в 8 веке нашей эры в арабском мире, возможно в районе Египта, был открыт метод непрерывного вязания. По иллюстрации видно что основная идея тривиальна — мы держим петли предыдущего слоя на одной спице и пропускаем через них свободный конец нити, образуя следующий слой петель, который удерживается второй спицей.

Существует бесчисленное количество тонкостей и дополнений — отметим изобретенную через несколько столетий «резинку». Первые вязанные носки / шапки приходилось поддерживать подвязками. Но ткани можно придать повышенную упругость. Простейший способ — менять направление пропускания петель на каждой последующей петле, создавая изогнутую упругую структуру.

Теперь стало возможно быстро получать предметы одежды заданной формы. В ткани вязанной непрерывным методом нити легко смещаются под нагрузкой. Это ведет к проблеме с растягиванием и распусканием. Но это же свойство помогает вязанной ткани еще лучше облегать тело.

Новый метод быстро распространился по Евразии и вязанные предметы стали использоваться повсеместно, а вяжущая женщина стала символом домашнего уюта. Художники усадили за вязание даже Деву Марию:

Где-то к 1500 году было придумано вязание крючком — теперь уже и жесткие узлы научились вязать непрерывным способом.

Множество узлов можно объединять в узоры.

Идея автоматизации процесса достаточно очевидна и первая вязальная машина увидела свет как минимум в 1598 году. Она имела 8 крючков на дюйм (каждые три миллиметра), но уже следующая версия удвоила плотность вязания и уже в 17-ом веке повсеместно применялись машинки с 20 крючками на дюйм.

Автоматическим вязальным машинам приходилось бороться с жесткой конкуренцией — вязание чулков / носков / шапок было идеальным занятием для фермерских домохозяек в промежутках между бытовыми делами. Пара спиц и моток пряжи — и в редкие моменты отдыха вполне можно соорудить пару чулок за неделю, заработав копеечку в семейный бюджет.

Сложно сказать насколько попаданец будет успешен на поприще автоматизации, но сама возможность весьма интересна.

Вязальная машинка изготовленная на 3D-принтере
Изготовление шапки за полчаса
Детали современной вязальной машины

В общем история вязания будет весьма интересна попаданцу — это и пример на удивление поздно открытой простой и полезной технологии, популярность вязания позволяет легко обосновать факт владения им попаданцем, а история автоматизации даст простор заклепкотворчеству.

Изготовление ткани — процесс довольно сложный, но нас в первую очередь будет интересовать прядение. Лучший способ понять суть проблемы — просто взять комочек ваты и начать вытягивать из него несколько волокон, одновременно скручивая их [...]]]> Рассказ о технологической революции в текстильном производстве обычно начинают с прялки Дженни. Но для попаданца будут интересны и более ранние изобретения.

Изготовление ткани — процесс довольно сложный, но нас в первую очередь будет интересовать прядение. Лучший способ понять суть проблемы — просто взять комочек ваты и начать вытягивать из него несколько волокон, одновременно скручивая их пальцами. При аккуратной работе волокна свернутся в достаточно прочную нить, причем вытягивание волокон будет постепенно увлекать за собой новые и новые кусочки ваты.

В результате волокна образуют спирали. При растягивании спираль удлиняется, а ее диаметр уменьшается. Спирали волокон прижимают волокна друг к другу, увеличивая трение. Поэтому скрученные волокна образуют относительно прочную нить даже в отсутствие клея.

Возьмем обычную двуспальную простыню — 215*175 см, 80 нитей на дюйм, одно кручение нити на мм длины. Итого нам надо заготовить 25 километров нити и закрутить ее примерно 25 миллионов раз.

Типичная скорость ручного сучения нити — примерно 40 см/минуту. Только на получение нити для простыни у нас уйдет 130 рабочих дней…

Возьмем небольшой волчок с крючком. Зацепим нашу нить крючком, закрутим волчок и начнем вытягивать волокна. Потом отцепим нить, намотаем полученную нить на волчок, начнем все сначала. Мы изобрели веретено и примерно утроили нашу производительность — теперь мы можем рассчитывать на метр нити в минуту.

Теперь мы можем рассчитывать на примерно один квадратный ярд (0.8 м^2) за сотню часов работы! 80-85% из них уйдет на прядение.

Если мы хотим изготовить одну смену античной одежды в год на семью из 6 человек (примерно 22 м^2) то один из членов семьи должен заниматься этим почти 8 часов в день, круглый год. Учитывая что занимаются этим женщины и у них хватает и других забот, обычной семье надо трудиться изо всех сил что бы обеспечить даже одну смену одежды в год.

Сейчас ручная вышивка — роскошь. Но с веретеном и вертикальным ткацким станком затраты на получение ткани настолько велики, что украшение одежды вышивкой почти не меняет ее цены…

Давайте попробуем усовершенствовать процес. Имеем три основные операции: вытягивание волокон, закрутка нити и намотка. Если попросить человека придумать механизм который будет одновременно закручивать и наматывать нить, то большинство представят что-то вроде катушки вращающейся вокруг двух осей.

На деле мы можем обойтись гораздо более простым устройством.

Малое колесо вращает палочку. Если нить соскальзывает с конца палочки, то она закручивается, если нет, то она наматывается на палочку (видео аналогичного процесса на прялке Дженни).

Большое колесо и малое связаны приводным шнуром/ремнем. Один оборот большого колеса приводит к множеству оборотов малого. Большое колесо натягивает приводной шнур при помощи других шнуров. Это позволяет регулировать натяжение без перемещения колес (в более поздних вариантах для регулировки натяжения начнет использоваться деревянный винт, меняющий расстояние между колесами).

Мы только что изобрели простейшую самопрялку (Индия 500-1000 г нэ, Европа — 13 век) и удвоили производительность! К сожалению, одна рука пряхи теперь занята колесом, и одной оставшейся рукой она может формировать лишь слабую, эластичную нить, пригодную лишь для утка (горизонтальные нити на рисунке).

Добавим ножной привод и освободим вторую руку — теперь можно работать еще быстрее и получать более прочную нить.

Сделаем процес закручивания и намотки непрерывным. Пропустим нить через дыру в оси и добавим небольшую U-образную деталь — рогульку (крючки позволяют регулировать место намотки нити, цепляя нить за разные крючки мы можем равномерно распределить ее по катушке).

Теперь, если катушка и рогулька двигаются с разными скоростями, то нить будет одновременно наматываться и закручиваться. Можно просто крутить их двумя ремнями от большого колеса, катушка и рогулька будут иметь ролики чуть различающегося диаметра — это обеспечит движение с разной скоростью.

Проблема в том что чем больше нити мы наматываем на катушку, тем больше нити она будет захватывать с каждым оборотом. Степень закрутки нити будет падать! Опытная пряха может ослабить ремни и добиться проскальзывания ремня на ролике, замедлив намотку, но на обычно предпочитают систему попроще. Катушка не сидит на валу плотно, а проскальзывает. Ее движение можно притормаживать другим шнуром, регулируя разность скоростей между рогулькой и катушкой.

Готово! Мы получили самопрялку и учетверили производительность пряхи по сравнению с ручным веретеном (1 м/мин -> 4.3 м/мин). В Англии это привело к увеличению производства ткани на душу населения в 5 раз (с 14 по 15 век)! Теперь уже и простой человек при некотором усилии мог позволить менять одежду чаще чем раз год, а поскольку бумага изготовлялась из отслужившего свое тряпья, самопрялка способствовала расцвету книгопечатания.

Впрочем, веретено не вымерло окончательно — его можно было носить с собой, присматривая за детьми и животными, стоило оно дешевле, а при изготовлении особо тонкой нити разница в скорости между самопрялкой и веретеном минимальна.

Однако, если попаданец захочет в каменном веке производить войлок, то его ждет разочарование…

Проблема в том, что шерсть диких овец слегка [...]]]> Войлок — материал нетканный, это просто свалявшаяся шерсть. Поэтому примитивный войлок мог бы быть придуман задолго до ткачества. Овцы-то существовали всегда (пусть и не одомашненные), а технология у войлока попроще, чем у текстиля.

Однако, если попаданец захочет в каменном веке производить войлок, то его ждет разочарование…

Проблема в том, что шерсть диких овец слегка отличается от шерсти домашних. У дикой овцы волос более прямой и не имеет микроскопических чешуек (кутикулы), как следствие — он почти не валяется. Но когда человек стал одомашнивать овцу, он оценил и ее руно. У дикой овцы оно небольшое, всего до пяти килограммов шерсти. Как результат — искусственный отбор проводили и в этом направлении, теперь рекордные бараны дают больше 30 кг шерсти за стрижку. Но шерсти чуть иной, которая годится на валенки.

Конечно, войлок можно сделать не только из овечьей шерсти. Получается он и из верблюжьей шерсти, вот только верблюд одомашнен всего лишь четыре тысячи лет назад. Пирамиды стояли, войлок был, а верблюды еще были дикими. Годится некоторая козья шерсть, но опять таки — у пород, выведенных в неволе. Еще войлок делают из шерсти кроликов (или из пуха отдельных пород коз), он получается уникально мягкий и имеет отдельное название — фетр. Но это еще более позднее изобретения, а кролики вообще только три тысячи лет как одомашнены.

Конечно, если попаданец будет целенаправленно искать в каменном веке шерсть для валяния, он ее найдет. Ведь можно свалять конский волос, волчью шерсть или даже медвежью. Никогда не стригли медведя? Гм. Я, признаться, тоже.
Это сейчас валяют соевое волокно или волокно из морских водорослей. Да даже пеньку или волокна крапивы можно валять! Последнее время подключили волокно кукурузы и бамбуковое волокно.

Причины, по которым войлок появился только с массово доступной шерстью, понятны. Поэтому и появился он в первую очередь у кочевников-овцеводов, и появился независимо у всех. Они не могли заметить, что шерсть спутывается и получается некий материал. По легенде — войлок появился на Ноевом Ковчеге, которые в корабельном закутке роняли шерсть, топтали ее, а снаружи залетали брызги воды. Когда овец выпустили, то после них остался войлочный ковер. Я только сомневаюсь, что их там была одна пара, как было установлено для Ноя…

Собственно, в этой легенде рассказана одна из технологий валяния.
Их всего несколько — мокрое валяние, сухое валяние и карротинг.

В древности, похоже, использовали только мокрое валяние.
Технология проста. Сначала шерсть расчесывают, но не моют (жир на шерсти улучшает склеивание волосин). Понятно, запах присутствует. Это сейчас войлок обрабатывают паром, а тогда банально терпели и привыкали.
Потом — залить водой (сейчас-мыльным раствором, а в древности применяли что-то типа поташа или хотя бы золы) и, собственно, начать валять.
Тонкостей тут очень много и в каждой культуре она своя, отточенная столетиями. Тут рассказывать нечего, попаданец увидит все на месте, а сейчас различные методы детально описаны в литературе по фелтингу, в последнее время модно валять войлочные игрушки, почти как делать самодельную бумагу.

Для сухого валяния нужны специальные иглы, которыми протыкают массив шерсти, они внутри зацепляют и спутывают волокна. В процессе валяния иглы берут все меньшего диаметра, чтобы результат был максимально плотным. Так можно сделать сделать вещи сложной произвольной формы. Попаданцу в древности этот метод не светит из-за дикой дороговизны игл. А тут их надо много, да еще и разного диаметра.

Карротинг был придуман в середине 17-го века и его использовали до середины 20-го века, он позволял делать качественные вещи из фетра.
Главное в нем — использование ртути в виде нитратов. Именно поэтому быть шляпником в то время было очень вредной профессией. И «Сумасшедший Шляпник» у Льюиса Кэррола персонаж не выдуманный, у него просто профессиональное заболевания, отравление парами ртути, при котором галлюцинации дело обычное.
Но это другая технология и будет разбираться отдельно.

Тут следует заметить, что чем дальше в древность, тем более жестким и грубым становится войлок. И тут вопрос не в неумении его делать, в конце концов это делалось тысячи лет, а некоторые образцы инкрустации войлоком по войлоку хранятся в Эрмитаже (войлок из Пазырыкского кургана). Тут дело в ином — чтобы войлок был тонким и мягким, нужна тонкая и мягкая шерсть, а она получается не сама собой, а в результате тысяч лет селекции пород. Тонкорунные ангорские козы не бегают по первобытному лесу, иначе весь мохер останется на кустах.

Зачем же попаданцу войлок? Я не буду рассматривать применение в качестве юрты (на нее, кстати, нужно в районе 150 кг войлока), хотя валенки могут пригодится.
Войлок — единственный материал, доступный в древности для теплоизоляции, шумоизоляции и виброизоляции. Как только попаданец начнет строить хоть какие-то машины, то без войлока он не обойдется.

Что самое интересное — если вы наберете в гугле про мерсеризованные нити, [...]]]> Мерсеризация — это дополнительная обработка хлопковой нити, после которой меняются не только внешний вид, но и механические свойства.
Нить приобретает блеск, она лучше впитывает влагу, на ощупь становится мягче и похожей на шелк, лучше красится, одежда меньше мнется и меньше садится при стирке.

Что самое интересное — если вы наберете в гугле про мерсеризованные нити, то вам предложат купить множество вариантов с припиской «последнее достижение высоких технологий». Однако, слово «мерсеризация» названо по имени автора, Джона Мерсера, который разработал процесс в 1844 году. Мне трудно сказать, что именно понимают под «последними достижениями», видимо улучшение процесса мерсеризации, которое провел Лоу в 1890 году, после чего процесс стал популярен.

Процесс мерсеризации прост, но не настолько прост, как хотелось бы…

С одной стороны, для техпроцесса нужен только один химикат — едкий натр NaOH.
С другой стороны — процесс достаточно тонкий, нужно выдерживать технологию.

Итак, сам процесс — это процесс изменения целлюлозы, получение ее щелочной формы. Соответственно, на входе должен быть продукт из этой самой целлюлозы. Хлопок вполне подходит, в нем доля целлюлозы доходит до 99%. Также годится искусственное вискозное волокно, оно также состоит из целлюлозы, и процесс мерсеризации для него обязательный этап. Только в случае вискозы мерсеризацию проводят на самом первом этапе, после получения целлюлозы, а в случае хлопка — уже на стадии нитки, и даже это возможно на стадии полотна.

Итак. На входе имеем едкий натр 18% концентрации. Концентрация зависит от температуры, при 16-18^oC нужна концентрация NaOH 14-16%, а при 2^oC достаточно и 10% NaOH. Но начальные процессы (набухание целлюлозы) происходит с выделением тепла, поэтому за температурой нужно следить.
Едкого натра должно быть в избытке и нужно следить за его концентрацией, потому что раствор расходуется в процессе, к тому же в процессе целлюлоза выделяет воду, что понижает концентрацию NaOH.

Главный секрет — нити должны быть натянуты, чтобы они не «сели» в процессе мерсеризации. Именно натянутые нити дают этот самый блеск.
После чего нити нужно отжать с определенным усилием до степени 2.8. После чего нить промываются. Процесс окончен.
Сейчас еще нити обжигают газовой горелкой, чтобы растрепавшиеся волокна сгорели, нить при этом получается особенно гладкой и особенно блестящей, иногда сложно отличить от шелка.

Вся засада в техпроцессе — в подборе точного соотношения концентрация-температура-время.
Сейчас за этим всем следит компьютер, но ничего хай-тековского в этом нет. Конечно, усилий это будет стоить немалых (и количество брака будет заметно больше), но это вам не полиэтилен высокого давления для викингов.

Сейчас нить мерсеризируется непрерывно, она протягивается под натяжением через ванны с раствором. Так в древности сделать вряд ли удастся, нужно будет сделать некоторую рамку, на которую наматывается шерсть. Главная проблема будет — равномерность процесса, чтобы на краях и в центре нитей качество мерсеризации не оказалось разным.

Однако, в мерсеризации есть один недостаток — тот, что хлопка в Европе не выращивали, мерсеризировать нечего.
Но ведь, в конце концов, можно закупать нить утех же арабов, мерсеризировать и продавать назад по завышенным ценам.
В конце концов даже сейчас не мерсеризируют что попало — для этого процесса берут только качественный египетский хлопок…

Итак, поехали

Козья шерсть Наверное, самый древний волокнистый материал в [...]]]> Тема очень простая — когда и где появились с реальном мире разные виды ткацкого волокна.
То есть в данной статье я соберу разные типы нитей, из которых делают мануфактуру.
А то, попав в древность, попаданец описывается так, будто он щеголяет в непромокаемом нейлоновом плаще…

Итак, поехали

Козья шерсть Наверное, самый древний волокнистый материал в истории человечества. Козу одомашнили девять тысяч лет назад где-то на Ближнем Востоке, но, по-видимому на мясо. Белая раса примерно семь тысяч лет назад получила преимущество — ген толерантности к лактозе, и смогла питаться молоком не только в младенчестве, но в течении всей жизни. Тут и пригодились молочные козы. И где-то примерно в то время начали прясть козью шерсть. Человека привлекла именно длинная тонкая шерсть, которую можно было спутывать волосок за волоском, получая длинную нить. Технология, которая до сих пор используется в первобытных племенах при изготовлении веревок из травы или лыка. Отличия — только в маленьком диаметре нити, но как всегда — количество переходит в качество.

Домашние козы неприхотливы и расползлись по всему миру.
Сейчас они не очень популярны — все-таки мелкие, да и если массово, то тех же овец выращивать легче. Но в свое время это был хит сезона. Царица Пенелопа, жена Одиссея собвственноручно пасла коз и пряла козье волокно. Ну и историю с Пенелопой и тканием савана все помним?
Собственно — именно приручение козы и есть тот водораздел, когда человечество придумало ткань. Именно на козьей шерсти отрабатывались технологии прядения нити и изобретались ткацкие станки.
Поэтому для попаданца в каменный век просьба помнить — ему придется не только изобретать прядение нити и ткацкий станок, но и приручать коз или овец, а это — селекционная работа не на одну человеческую жизнь.

Козья шерсть дает неплохое волокно.
Более того — мягчайший мохер это волокно из шерсти ангорской козы, которая названа так по городу Ангора в Турции.
Также можно вспомнить кашемир — это тоже козья шерсть, только из горной козы в Индии, Китае и Монголии.

Шерсть у коз прямая, чтобы нормально прясть она должна быть тонкой. Сейчас коз на шерсть разводят мало — только самых-самых типа ангорки. Да и вообще — со временем коза очень сильно проиграла по сравнению с конкурентами и осталась только в самых бедных местах, где ничего не прокормить.

Овечья Шерсть. Овцу одомашнили 8 тысяч лет назад где-то в районе Турции и Сирии, примерно через тысячу лет после козы. За исходный материал был взят муфлон. Домашняя овца отличается от него намного большей длиной шерсти, длинным хвостом и — заметно меньшим объемом мозга.

Овца оказалась очень комфортным животным, ее можно было разводить почти где угодно.
Часто возникает вопрос — почему корова гадит жидким навозом, а овечий и козий кал твердый и сухой? Ответ — овца и коза берегут воду. Корова выводилась на заливных лугах, где не было проблем с влагой и воду она не экономит. Овца же может существовать в куда более жестких условиях, даже там где козы дохнут. Конечно, пород овец очень много и не везде приживаются тонкорунные. Но овцы хоть какие-нибудь не прижились только у эскимосов, в тундре. Хотя в Гренландии овцы очень даже неплохо существуют.

В Древнем Вавилоне уже во всю щеголяли одеждой из шерстяной ткани.
В Древнем Египте бог Хнум имел баранью голову.
Ну и древнегреческую историю про Золотое Руно тоже все помним, да?

Овечья шерсть — это классика волокна. У овцы волокна вьются (в отличии от диких муфлонов) и поэтому нить можно спрясть куда более плотную и прочную, чем из козьей шерсти. Свойства шерсти напоминать не буду, ее до сих пор производят и носят во всем мире.

Верблюжья шерсть Шерсть верблюда — это, в основном, шерсть бактриана, двугорбого верблюда. Он рассчитан на куда более жесткие условия чем одногорбый (дромадер), ведь в условиях резко континентального климата ночью температура падает до -40^oC. Как результат — шерсть бактриана много длиннее и гуще шерсти дромадера. Кроме всего прочего — шерсть бактриана просто уникально теплая. Ее до сих пор широко используют — верблюжье одеяло купить несложно, рекомендую.

Бактрианы были одомашнены примерно 4500 лет назад и что делать с их шерстью уже было известно.
Верблюды плохо переносят влажный климат и поэтому в Европе их не заметно.
Так как кроме тепла верблюжья шерсть не имеет особенных преимуществ, то везти ее в Европу было не слишком оправдано.

Альпака  — это шерсть альпаки, родственника лам в Южной Америке. Альпака заменяла овец мезоамериканским индейцам. Сказать особо нечего, шерсть очень похожа на верблюжью, потому что альпаки и ламы — это родственники верблюдов.

Альпака интересует только попаданцев ко всяким инкам или майя, я о таких не знаю.
В Европу эту шерсть везли мало, да и сейчас ее мало везут (хотя желающие могут купить).

Лён Еще одно древнейшее волокно. Происхождение — откуда-то из Закавказья или Персии. Когда именно одомашнили вообще трудно сказать. К тому же — лён легко дичает (что, вообще редкость среди домашних культур), поэтому искать диких предков сложно. Но уже древнеегипетские мумии заворачивались в льняные бинты. Следует только помнить, что лён был для богатых. Он и сейчас-то недешев, а в Древнем Египте льняные полотна использовались как денежные единицы.

Технологии льна в любом случае появились позже технологий шерсти. Просто потому, что сначала были кочевники-животноводы, а уже потом они осели и занялись земледелием. При этом лён точно не был первой культурой, которую сознательно посеяли. Но тем не менее — попаданец скорее всего застанет льняные ткани, на Руси лён был еще до того, как пригласили на княжество варягов. И льняные ткани пригодятся как материал для развития различных технологий. Лён — это как всегда целлюлоза. Только между волокнами есть еще пектин, который эти волокна склеивает (в том же хлопке такого нет). Поэтому — повышенная устойчивость против гниения, а сами волокна жестче. Кроме прочего — волокна целлюлозы упакованы в регулярные структуры, которые залегают вдоль волокна. Из-за этого лен еще и прочный.

Хлопок  стали выращивать примерно 7 тысяч лет назад. Но выращивать его стали в долине Инда, и все, что попадало в Европу было исключительно импортное, привезеное издалека и очень дорогое. Примерно 5 тысяч лет назад хлопок начали выращивать в Иране. Однако, на вменяемые объемы в Персии выходили очень долго — тут вопросы ирригации, адаптации культур и прочие. И для попаданца в средневековую Европу хлопок вряд ли будет легко доступен. Хлопку нужен климат без заморозков, поэтому в Европе с его культивированием не сложилось и весь хлопок — импортный. То есть цены дикие, только для богатых. Это для попаданца плохо, потому что хлопок — это почти 100% целлюлозы и кроме ткани из него очень много можно сделать необходимого на производстве.

Интересно то, что в средневековой Европе не понимали из чего получают хлопок. Но, видимо, им объясняли, что хлопок растет на поле, но на растение он не похож. Поэтому появился миф — что есть специальные овцы, которых выращивают на поле.

Хлопок также массово производили в Китае во времена династии Хань.
С хлопком произошла редкая ситуация — он одомашнивался два раза. Один раз это сделали в Индии а второй раз — в Латинской Америке. Сорта при этом получились разные, Американский хлопок имеет более длинное волокно и более прочен. Индейцы в Мексике и Перу выращивали его много столетий и испанцы были удивлены, застав местных индейцев в хлопковых одеждах.

Для попаданцев может быть выгодной задачей мерсеризация хлопка, но это отдельная статья.

Конопля  — китайская находка. Находка четырехтысячелетней давности. Занесена в Европу скифами (догадываюсь с какими целями). Добралась до территории России примерно за 500 лет до нашей эры и благополучно тут осела.
Однако, из конопли получается очень интересное волокно (называется пенька). Главный его плюс — не гниет в морской воде, да и по прочности очень неплохо. И дешево по сравнению с остальными волокнами, пусть даже очень и очень грубое. Для веревок получилось идеально (до сих пор выращивают и производят), для одежды хуже, но для бедных слоев населения вполне годится. Более того — веревки из пеньки настолько прочные, что их в средневековье нашивали на одежду и получали примитивные доспехи. Последнее применение — оборона Севастополя в Крымскую войну, когда пеньковыми канатами закрывались амбразуры укреплений. Пули пеньковые канаты выдерживали нормально, и легко раздвигались, чтобы просунуть дуло пушки.
Во времена Петра Первого пенька — один из основных продуктов экспорта.

Очень ценная с технической точки зрения культура. И тут вопрос не только в морском деле — например, сальники паровой машины набивались сначала асбестом, а потом пенькой. Для уплотнителей незаменимо.

Шелк Очень древнее волокно, изобрели 5-7 тысяч лет назад в Древнем Китае, когда там был еще каменный век. То есть — шелк смогли получить раньше меди. Отличается от всех остальных волокон, потому что шелк производят насекомые — тутовый шелкопряд. Вообще, в истории человечества очень мало продуктов насекомых. Я могу вспомнить только мёд, шелк и кармин (красный краситель из кошенили).

Однако, шелковое волокно очень тонкое и очень прочное. И очень дорогое вплоть до нашего времени.
Качества ткани были уникальные, поэтому ее везли караванами за тысячи километров — не зря ведь существовал Великий Шелковый Путь. Можно представить, насколько поднималась цена ткани, если изначально она совсем не дешевая из-за особенностей производства.

Вывозить тутовый шелкопряд из Китая было запрещено под страхом смертной казни (по-моему там все под страхом смертной казни), но его все-таки вывезли. И коконы шелкопряда и семена тутового дерева. Существует несколько детективных историй как это происходило, вплоть до шелкопрядов, спрятанных в посохе монаха. Как бы там ни было, но шелкопряд оказался в Византии и с 13 века начал активно культивироваться в Венеции, потом в Генуе, Флоренции, Милане и так далее.
Но уже не привозной шелк все равно был доступен только богачам. Поэтому о техническом использовании шелка можно не заикаться. Вряд ли оно окупится.

Ангора С термином «ангора» вышла путаница. Он не имеет никакого отношения к ангорской козе. Ангора — нить из шерсти ангорского кролика, который назван так просто по аналогии с древней козой. По сравнению с козьей шерстью — штука новомодная, кроликов начала одомашнивать в Древнем Риме, а конкретно ангорский кролик появился в Турции.

Джут Если вы попаданец в древнюю Европу — вам этого джутового волокна не видать. Делается из тропического растения родом из Азии, в Европу только сейчас завозится, да и то — только потому, что выращивается в бедных странах Азии и Африки и поэтому дешевое.
Кроме всего — очень грубое, делают только веревки и мешки.

Интересует исключительно попаданцев в Юго-Восточную Азию.

Медноаммиачное волокно Самое первое волокно в истории человечества (1899 год). Состоит из целлюлозы, но имеет качества лучше, чем тот же хлопок, по крайней мере на вид. Собственно, проблема с производством одна — нужен аммиак, остальные химикаты примитивные и технология не настолько сложная. А аммиак нужен всем, уж такая это штука. Поэтому если вы вдруг оказались на Сицилии в то время, когда там еще было месторождение естественного аммиака — можете пробовать выпускать. Иначе — только после открытия чилийской селитры.

Вискоза
Это второе искусственное волокно, что человечество получило в свое распоряжение (рубеж 19 и 20 веков). До сих пор выпускается в больших количествах, потому что дешевое. Тут, с одной стороны, ингредиенты еще проще, чем для медноаммиачного волокна, но техпроцесс сложный. При этом в техпроцессе нет ни высоких температур ни высоких давлений. Просто этапов много и этапы должны выдерживаться с большой точностью, иначе на выходе вместо волокна получится труха. Несмотря на то, что все химикаты доступны в средневековье, очень сомнительно, что попаданец сможет его выпускать. Тут нужен целый отряд технологов, которые будут искать сбои в производственном цикле. Ну и исполнители хоть с какой-то квалификацией, потому что сернистый газ, который нужен для производства не только ядовит, но и взрывоопасен.

Люрекс Это не самостоятельное волокно. Это любое нормальное волокно, нити которого имеют металлизацию, часто в нити вплетаются полосочки фольги. В результате ткань приобретает металлический блеск. Крайне гламурно, годится на платья, галстуки и обивку диванов. В древние времена люрекс имел бы оглушающий успех, тогда для металлического блеска вплетали настоящие золотые нити, ткань получалась жесткой, тяжелой, не настолько гламурной, но, по-видимому, крутой. Поэтому праздничные рясы священников тоже можно считать в какой-то мере люрексом.

Полиамидное волокно, Капрон, Нейлон Первые не искусственные, а синтетические волокна, что получило в свое распоряжение человечество. Нейлон — 1935 год, капрон — 1938 год.
Вот о чем будет жалеть попаданец — это об отсутствии нейлона. Особенно — если он моряк. Прочнейшие негниющие снасти — самое оно. А леска для ловли рыбы? Про куртки и всяческую экипировку вообще молчу. Хотя паруса выходят не слишком хорошие, нейлон склонен к растяжению, но в любом случае — паруса будут лучше, чем из классической парусины.
Кроме всего прочего — нейлон сейчас используется как покрытие и напыление в разных втулках и корпусах подшипников, потому что скользкий при трении. Появился точно в то время, когда мог появиться. Увы.

Лавсан, Полиэстер, Дакрон. Еще одни типы широко распространенных волокон, впервые получены 1943 — 1946 год. Слово «лавсан» — это просто отечественный аналог, 1949 года. Сейчас — самое массовое синтетическое волокно из всех производимым. Это говорит об одном — полиэстер это компромисс между стоимостью и потребительскими качествами.
В отличии от нейлона не растягивается и поэтому современные яхтенные паруса — это дакрон.

Полиуретановое волокно, Лайкра (или по-американски Спандекс). Это более позднее изобретение — 1962 — 1964 год.
Если дакрон не тянется, а нейлон растягивается чуть-чуть, то лайкра растягивается на 600-800%, при этом со снятием нагрузки возвращается в прежнее состояние. Как результат — из нее шьют облегающие одежды, ну или хотя бы одежды, которые не дают складок. Я сомневаюсь, что мода на такое могла возникнуть когда-либо кроме современного времени. Ну, разве среди народностей, которые до этого ходили голыми. Но тогда не понятно, зачем им вообще понадобилась одежда.

Арамидное волокно, Кевлар. Изобретен человечеством в 1965 году, производится с начала 1970-х годов. Нити на разрыв прочнее стали. Эластичен при низких температурах — вплоть до криогенных. При высоких температурах не плавится, а разлагается, да и то — ему нужно порядка 450^oC. Идет на паруса, бронежилеты, защитные ткани для мотоциклистов. Учитывая, что много тысяч лет для человечества главным оружием было холодное, то кевлар это мечта попаданца. Несбыточная.

Углеродные нанотрубки. Вот все обещают и обещают суперпрочное волокно из нанотрубок, интересно было бы посмотреть. Тут, случайно, нет попаданцев из будущего? А то бы точную дату указали. Единственное волокно, дату создания которого мне лично очень хотелось бы передвинуть.

Итак, несколько выводов:

1. Все основные виды волокон известны издревле, фактически с началом земледелия. Единственное исключение — хлопок, он будет доступен фактически в любой развитой цивилизации, кроме Европейской. Ну и шелк — он будет везде, но везде в дефиците и поэтому везде дорогой.

2. У попаданца не будет никакой водонепроницаемой или воздухонепроницаемой ткани. Ни плащ нормальный, ни противогаз не сделать. Это продолжалось вплоть до 1838 года, когда была изобретена вулканизация каучука. Ну или попаданцу придется ждать хотя бы до открытия Америки, чтобы получить каучук, потому что сама вулканизация вещь несложная.

3. Такая же ситуация и с другими пропитками тканей — против гниения, против огня, против насекомых в конце концов. Сейчас все волокна делаются с этим учетом. А еще хорошо бы было выпускать стерильные бинты — но там дикая куча проблем как со стерилизацией, так и с хранением, ведь герметичных упаковок нет. Но вот на тему пропиток стоит поразмышлять.

4. Сейчас все волокна не делаются из одного типа. Ну, то есть такая ситуация встречается, но очень редко — в любое волокно хотя бы 5% синтетики, но вставят. Это очень прогрессивный метод, потому что качества ткани возрастают скачком. Добавка буквально до 10% — и ткань становится заметно прочнее и к тому же почти не мнется. В те времена волокна смешивать было крайне сложно. Возможно, именно этим попаданцу и следует заняться…

Вискоза — не лучше хлопка. Вискоза [...]]]> Вискозное волокно — это было второе искусственное волокно, которое использовало человечество (после медноаммиачного волокна).
Но очень скоро оно стало первым. Сегодня процент целлюлозы среди всех искусственных волокон не больше 15%, но медноаммиачное волокно занимает в районе 1%. И это сейчас — при очень и очень сильных синтетических конкурентах!

Вискоза — не лучше хлопка. Вискоза впитывает больше воды и в таком состоянии ее прочность резко падает, да и вообще — вискоза легче хлопка разрушается от воздействий окрующей среды. Пусть даже она лучше окрашивается и выглядит здорово (иногда вискозу называют искусственным шелком), но на этом, пожалуй и все ее плюсы. Еще в плюсах гигиеничность. Ах, да! Вискоза дешевле хлопка!
И это «дешевле» перебивает все мелкие недостатки, хотя…

Скажу сразу — удастся ли попаданцу достичь современной дешевизны — неизвестно. Слишком много факторов и слишком сложные технологии. В конце концов сейчас больше выпускается вискоза по усовершенствованным технологиям, которые дают улучшенные свойства ткани. Такие волокна даже название имеют собственные — лиоцелл, сиблон.

Однако, когда вискозное волокно появилось, оно своей дешевизной легко потеснило медноаммиачное волокно.
Но первые варианты были не слишком удачными. Первое вискозное волокно было получено в 1884 году, но в промышленных масштабах его начали выпускать в 1905-1906 годах, когда были найдены подходящие составы осадительной ванны для ксантогената целлюлозы. Усовершенствования продолжались до 1912-1915 года, после чего техпроцесс менялся мало (даже в наше время). И уже к первой мировой соотношение произведенного медноаммиачного волокна к вискозе стало 40:60.

Особенности техпроцесса вискозы таковы, что слишком далеко в прошлое его не передвинуть (в отличие от медноаммиачного).
Но все же передвинуть на пару десятков лет вполне возможно, хотя опять-таки — на эту технологию попаданец должен положить жизнь.
Уж слишком много есть тонкостей в этой технологии, слишком много мелочей, куда могут влезть конкуренты и оттеснить попаданца. Количество машин и приспособлений для производства уходит под сотню, и одному человеку с этим просто не справиться.
В книге по производству вискозы целые страницы посвящены описанию брака — и фактически в каждом разделе!
Да и кроме того — вискозное производство очень вредное, там используется серная кислота, и опять-таки — в книгах выделяют целые разделы о безопасности производства.

Поэтому я бы не слишком рекомендовал заниматься именно вискозным волокном.
И поэтому я технологию не буду описывать до мелочей. Да и не смогу. И мало кто сможет…

Итак, вкратце:

Сначала целлюлозу мерсеризируют. Это процесс интересный и применим не только для целлюлозы, поэтому будет дополнительно.
Мерсеризация заключается в обработке целлюлозы 18% раствором едкого натра с последующим отжимом. Получается щелочная целлюлоза.
При этом сейчас это делают непрерывным методом. Процесс многоступенчатый, концентрация едкого натра зависит от температуры. Сначала целлюлоза набухает, потом образуется щелочная целлюлоза, потом из целлюлозы вымывается гемицеллюлоз и в конце — окислительная деструкция под влиянием кислорода воздуха.
Тут важно все — например, для периодического процесса строят специальные прессы, которые на разных этапах по-разному поджимают целлюлозу. И конечный отжим очень дозирован — должно быть точная степень 2.8. Важна очистка и осветление. Поэтому щелочь отстаивают и фильтруют — через асбестовый фильтр. При этом сначала в щелочь загружают измельченный асбест, специальным устройством это все размешивают а потом пропускают через специальный фильтр для осаждения асбеста.

Это мы рассмотрели фактически, подготовку. Вопросы регенерации едкого натра и устройство содовой станции даже не смотрим.

После чего целлюлозу измельчают. До определенной степени — это важно. И оставляют созревать, точнее процесс называется «предсозревание». Тут нужно рассчитать время и температуру — при температуре 20 — 22^oC процесс идет 50-70 часов, а при 50-60^oC 2-4 часа. Да и про влажность забывать не стоит. И созревает она не просто так — а в контакте с воздухом и чтобы процесс контролировать строят специальные бункера (вертикальные шахты), транспортеры или во вращающиеся трубы. И даже трубы со шнеками для перемешивания.

Следующий этап — ксантогенирование. То есть — обработке целлюлозы сероуглеродом (который кроме ядовитости взрывоопасен). При этом целлюлоза переводится в растворимую форму. тут тоже зависит от температуры. При этом важно не переходить через максимум, иначе образовывается большое количество побочных продуктов. При ксантогенировании белоснежная целлюлоза постепенно превращается в нечто желтоватое, а в конце приобретает оранжевый оттенок. При этом сам ксантогенат бесцветен, цвет дают побочные реакции. Можно даже по цвету определять конец реакции.

Потом ксантогенат целлюлозы растворяется в едком натре и если правильно выдержать концентрацию, то получится этот самый вязкий раствор, который и называется вискозой, и из которого вытягивают нити. При этом его концентрация — один из главных показателей прядильного раствора. Вот только чтобы получить правильную концентрацию, нужно растворять ксантогенат при определенной температуре — вначале реакции 4 — 6^oC, а в конце 10 — 12^oC. При этом ксантогенат целлюлозы любит комковаться и существуют специальные аппараты — разрушители.
Кроме всего прочего ксантогенат целлюлозы — соединение нестойкое, чем дальше, тем больше сероводорода он выделит.

Ну что же, осталось только вискозу отфильтровать (под давлением естественно, очень она вязкая) и обезвоздушить (представляете задачу для вязкой жидкости?). Теперь только вводят добавки, поверхностно-активные вещества, модификаторы и окрашивают в массе. Можно вытягивать нити. А вот тут-таки возникает еще дикая куча проблем. Тут приключение только начинается!

И начинается оно с того, что нить вытягивают в ванну с серной кислотой. При этом концентрация кислоты не должна быть ниже 12%, иначе там происходят слегка другие химические процессы и нить становится набухшей, а после высыхания — хрупкой. А так как нить вытягивают непрерывно, то скорость очень важна, важно удлинение. Для того, чтобы нить не набухала, в ванну добавляют соли натрия и сульфат цинка.

От из состава зависит, какой получится нить — если ошибиться с концентрацией, то внутри нити создается повышенное осмотическое давление и оболочка нити смарщивается, появляются складки. Поэтому тут начинаются танцы с модификаторами. Следует еще вспомнить, что при вытягивании нити ее структурные элементы должны быть вытянуты вдоль нити, иначе она не будет механически прочной.
Я не буду здесь расписывать все, вот просто вставлю кусочек про фильеры, через которые продавливают нить:

В книжке этот текст продолжается на три страницы с описанием брака, это только маленький кусочек!
И хорошо бы вспомнить, что при осаждении вискоза выделяет сероводород и сернистый газ…

В общем — производство вискозы в свое время было неким прообразом полупроводникового производства.
То есть вроде нет ни высоких температур, ни высоких давлений. Но все зависит от чистоты входящих материалов и точности выполнения техпроцессов. Вплоть до того, что на выходе вместо нити могут получится сплошные ошметки.

Вискозное волокно — хороший пример того, как дешевые ингредиенты вызывают дикое усложнение техпроцесса. Тут уж или-или…

Поэтому обратим внимание на синтетическое волокно. И для начала — рассмотрим самое [...]]]> Попаданцу рано или поздно придется столкнуться с производством тканей. Не зря ведь разделение труда возникло именно на мануфактурах!
Однако — откуда брать волокно для ткани?
Конечно, можно по-старинке стричь овец и растить лён, но ведь человечество много всего интересного придумало на эту тему.

Поэтому обратим внимание на синтетическое волокно.
И для начала — рассмотрим самое древнее волокно, придуманное человечеством — медноаммиачное, первое производство которого стартовало в далеком 1899 году…

Несмотря на древность (все-таки первое волокно, которое смогли производить в заметных количествах), медноаммиачное волокно производят и сейчас. У него есть конкурент — вискоза. При этом по химическому составу вискоза и медноаммиачное волокно — очень и очень близки, с целлюлозой в основе.

Возникает два вопроса: Первый — почему медноаммиачное до сих пор производят?
А производят потому, что медноаммиачное волокно лучше вискозного. Оно гладкое, с мягким приятным блеском, хорошо окрашивается, при этом в сухом состоянии прочнее вискозного, более упруго и эластично.
Тогда возникает вопрос второй — почему тогда вискозу производят?
Ответ элементарный — вискоза много дешевле. Поэтому медноаммиачное волокно покупают только те, кто понимает что делает, а таких сравнительно немного, все хотят получить качество за малые деньги.

Ситуация классическая — производят то, что покупается, а покупается далеко не всегда самое лучшее. Попаданцу с внедрением новомодных технологий хорошо бы это запомнить намертво.

Итак, основное сырье — целлюлоза.
Целлюлоза для волокон сейчас производится либо из древесины, либо из отходов хлопкового производства. Это отдельная статья.

Далее, нам нужны соли меди. Их получают взаимодействием сульфата меди с едким натром или с содой:

CuSO₄ + 2NaOH -> Cu(OH)₂ + Na₂SO₄
4CuSO₄ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O -> CuSO₄ * 3 Cu(OH)₂ + 3 Na₂SO₄ + 3CO₂

В сульфате меди, который идет на вход этих реакций, должно быть не более 0.06% железа, поэтому раствор сульфата меди продувают горячим раствором и соединения железа окисляются, после чего можно гидролизировать и соли железа выпадут в осадок.
Реакцию проводят с подогревом где-то до 75^oC

Второе вещество, которое необходимо для производства — это аммиак, то есть 25-30% раствор аммиака в воде (не ниже 22.5%). Его нужно примерно 0.8 — 1 кг на 1 кг целлюлозы.

Кроме этого требуются сульфит натрия (1-2% от массы целлюлозы) и раствор едкого натра NaOH.
Как видите, список химикатов не впечатляет даже для времен Наполеона.

Итак, поехали.
Сначала — растворяем целлюлозу.
Для этого основную соль меди во влажном состоянии загружают в охлажденный раствор аммиака. Туда небольшими порциями при перемешивании вносят измельченную целлюлозу. Она растворяется в две стадии — сначала набухает и когда полностью набухнет, то переходят ко второй стадии — собственно растворению. Для этого добавляют едкий натр.

Тут нужно интенсивно размешивать, потому что раствор будет вязкий (особенно поначалу), в него добавляют воду для получения требуемой консистенции.
Собственно, это все — теперь нужно отфильтровать через сетки разной плотности и удалить воздух и остатки аммиака (они сильно понижают вязкость).

Итак, наступает самое интересное — формирование волокна.
Вот тут есть патентованное ноу-хау, коническая воронка.
Собственно, принцип действия виден на рисунке. Вода, которая подается через патрубок 2, увлекает струйки раствора, высаживает из раствора медно-аммиачное соединение целлюлозы (это происходит на участке А-Б), потом благодаря ускорению течения воды вытягивает пластичную нить (на участке Б-В) и выталкивает нить сквозь нижнее отверстие воронки. Нить при этом получается очень тонкой.
Скорость вытягивания волокна 35 — 45 метров в минуту.

Нить после этого направляют в следующую ванну с разбавленной H₂SO₄, подогретой до 55 — 65^oC
Это нужно для полного удаления аммиака и продуктов деструкции целлюлозы.
После чего — только промыть водой.

Однако, как вы заметили — в процессе участвуют как медь, так и аммиак, которых в волокне нет.
Они все остались в воде, вытягивающей нить из воронки.
А они — самые дорогие ингредиенты на производстве. И поэтому начинается самое заморочливое — регенерация меди и аммиака. В современных производствах удается вернуть в цикл 95-98% меди и примерно 70% аммиака.
Для этого воду кипятят, медь выпадает в осадок и отфильтровывается. Потом осадок прокаливается и его можно использовать после растворения в серной кислоте.

А вот с аммиаком сложнее. Он на современных производствах отсасывается вакуумными насосами и пропускается через специальные абсорбционные колонки из охлаждаемых до 10^oC фарфоровых колец. При этом получают 10% раствор аммиака, он непригоден для производства медноаммиачного волокна и его направляют в ректификационную колонну, которая для древнего времени хай-тек.

Как будет выкручиваться попаданец с этим аммиаком — отдельный вопрос.
Ведь аммиак тогда еще где-то добыть надо!
Но аммиак — это уж такая вещь, ничего не поделать. Для попаданца существует правило — «нет аммиака — не будет в жизни счастья».

Итак, волокно получено. Конечно, его еще нужно окрасить и спрясть из него ткань или сплести веревки.
Но это уже другая задача, и она много проще задачи получения медноаммиачного волокна.

Литература:

А. Б. Пакшвер, Технология медноаамиачного волокна, 1947.
А. Н. Ряузов и др, Технология производства химических волокон, 1980.