Ковры ручной работы появились за несколько веков до нашей эры в Персии. Первая американская фабрика по производству ковров была построена в 1791 году в Филадельфии. В 1839 году после изобретения Эрастом Биглоу мощного ткацкого станка в производстве ковров произошли существенные перемены. В настоящее время большая часть ковров изготавливается на современных фабриках машинным способом и подразделяется на два вида: ворсовые или тканые.
Доминирующей является технология производства ворсовых ковров. В Соединенных Штатах, например, около 96% всех ковров составляют ворсовые ковры машинной работы, производство которых берет начало от изготовления ворсовых постельных покрывал на северо-западе Джорджии. Ворсовые ковры изготавливаются путем вставления пучков нитей в первичную каркасную ткань (обычно полипропиленовую) и затем приклеивания вторичной каркасной ткани синтетическим латексом, который удерживает волокна и соединяет два каркаса, увеличивая прочность ковра.
Изготовление ковров
Машинное изготовление ворсовых ковров
Механизм станка состоит из сотен игл (до 2400) закрепленных на горизонтальной штанге, захватывающей всю ширину машины (смотрите рисунок 89.11). Шпулярник, или волокно на размещенных на каркасе конусах, проходит по направляющим трубкам небольшого диаметра к иглам на jerker bar. Обычно к каждой игле идут нити с двух бобин. Нить из первой бобины соединена с концом второй нити так, чтобы при окончании первой нити вторая начала подаваться сразу же, без остановки станка. Чтобы избежать запутывания нитей, каждая из них снабжена своей направляющей трубкой. Нити проходят через последовательность вертикальных неподвижных направляющих, прикрепленных к раме станка, и через направляющую, установленную на конце консоли, простирающейся от подвижной игольницы. Когда игольница движется вверх и вниз, взаимное расположение двух направляющих изменяется. Ворсовый ковер для жилых помещений изображен на рисунке 89.12.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 89.11 Ворсовальная машина
Институт ковров (Carpet and Rug Institute)
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 89.12 Профиль ворсового ковра для жилых помещений
Институт ковров (Carpet and Rug Institute)
--------------------------------------------------------------------------------
Jerker bar подтягивает свободные нити, поданные во время движения игл вверх. Нити протягиваются сквозь соответствующие иглы игольницы. Иглы движутся одновременно в вертикальном направлении по возвратно-поступательной траектории с частотой 500 или больше циклов в минуту. Такой станок за 8 часов может изготовить от 1000 до 2000 квадратных метров ворсового ковра.
Первичная каркасная ткань, в которую вставляются пучки нитей, подается из рулона, располагающегося в передней части станка. От скорости подачи каркасной ткани зависит длина и плотность стежков. Число игл на дюйм или сантиметр по ширине определяет гейч ткани, например, 3/16 или 5/32.
Под игольницей станка располагается петлитель или комбинация петлителя и ножа. Данное устройство подтягивает и на короткое время удерживает нити, поданные при помощи игл. После формирования пучка петель петлитель, имеющий форму перевернутой хоккейной клюшки, устанавливается в такое положение, что при подаче каркасной ткани петли соскакивают с него.
Петлитель для обрезки пучков имеет форму перевернутой буквы "C", причем его режущая кромка располагается в верхней части внутренней поверхности полумесяца. Он используются совместно с ножами, заточенными с одного конца. По мере продвижения каркасной ткани в направлении петлителя нити, вытянутые из иголок, обрезаются подобием ножниц, образованных режущими кромками петлителя и ножа. На рисунках 89.13 и 89.14 изображены пучки нитей на каркасе и различные виды петлителей.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 89.13 Профиль коммерческого ковра
Институт ковров (Carpet and Rug Institute)
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 89.14 Уровневая петля (Level loop); отрез и петля (cut and loop); вельветовый плюш (velvet plush); саксонская шерсть
(saxony)
Институт ковров (Carpet and Rug Institute)
--------------------------------------------------------------------------------
Изготовление тканых ковров
В тканом ковре пучки выходящих на поверхность нитей ткутся одновременно с нитями основы и утка, которые образуют комплексный каркас ковра. Для каркаса обычно используют джут, хлопок или полипропилен. Выходящие на поверхность нити могут быть из шерсти, хлопка или любых синтетических волокон, например нейлона, полиэстера, полипропилена, акрила и т. д. Для придания изделию большей прочности к изнанке ковра может приклеиваться дополнительное покрытие; однако, такой прием применяется редко. Разновидности ковров тканей включают в себя бархат, Wilton и Axminster.
Известны и другие методы изготовления ковров - вязание, иглопробивная технология, соединение методом расплава - но они применяются гораздо реже и для изготовления изделий специального назначения.
Производство волокон и нитей
Ковры изготавливаются, в основном, из синтетических волокон: нейлона, полипропилена (олефина) и полиэстера, - с небольшими добавками акрила, шерсти, хлопка и смесей любых этих волокон. В 1960-х годах, синтетические волокна заняли доминирующее положение, поскольку из них получается долговечное высококачественное изделие, приемлемое по цене.
Синтетические волокна образуются посредством экструзии расплавленного полимера через крошечные отверстия в металлической пластине или через фильеры. Добавки к расплавленному полимеру могут окрашивать раствор, делать волокна менее прозрачными, отбеливать их, увеличивать их прочность или придавать другие полезные свойства. После того, как волокна выходят из фильеры, они охлаждаются, вытягиваются и текстурируются.
Сечение получившихся синтетических волокон может быть различным: круглым, трехгранным, пятигранным, шестигранным или квадратным, - в зависимости от конструкции и формы отверстий фильеры. Форма волокон может сильно влиять на свойства ковра, в том числе блеск, объем, способность сохранять текстуру и противостоять загрязнению.
После экструзии волокна подвергаются последующей обработке, например, вытягиванию и отжигу (нагрев/охлаждение), что увеличивает их прочность и улучшает другие физические свойства. Затем волокна проходят через процесс обжима, или текстурирования, в результате которого прямые волокна становятся перекрученными, изогнутыми или пилообразными.
Нити производятся двух разновидностей: из текстурированного волокна (BCF) или штапельные. BCF представляет собой пряди синтетических волокон, скрученные в пучок. Нужное количество экструдированных волокон скручивается и подается непосредственно в приемные контейнеры.
Штапельное волокно преобразуется в скрученные нити в процессе прядения. При производстве штапельного волокна образуются большие пучки волокон, называемые "куделем". После процесса текстурирования кудель разрезается на волокна длиной от 10 до 20 сантиметров. Прежде, чем волокна скручиваются в нити, они проходят три важные подготовительные стадии: перемешивание, прочесывание и вытягивание. Тщательное перемешивание кипы волокна позволяет получить однородную массу и предотвратить образование полос при последующей окраске. Прочесывание выпрямляет волокна и укладывает их в виде длинной ровницы (наподобие веревки). Вытягивание выполняет две основные функции: смешивает волокна и располагает их параллельно друг другу, а также уменьшает плотность всего пучка, чтобы облегчить скручивание в нить.
После вытягивания, которое доводит ровницу до нужной толщины, пряжа изгибается и скручивается, что дает разнообразный эффект. Затем пряжа перематывается на конические бобины, подготавливаясь к термостабилизации скручиванию в нити.
Методы окрашивания
Поскольку синтетические волокна имеют различную форму, они по-разному впитывают красители и могут неодинаково окрашиваться. Волокна одного типа могут быть обработаны или видоизменены таким образом, что их восприимчивость к определенным красителям изменится, давая многоцветный или двухцветный эффект.
Окрашивание ковра возможно на двух стадиях производства: либо окрашиванием волокон или пряжи перед изготовлением (предварительное окрашивание), либо окрашиванием ворсового ковра (окрашивание готовых изделий) перед приклеиванием второго слоя каркасной ткани и процессом отделки. Способы предварительного окрашивания включают в себя окрашивание раствора, кип и пряжи. К методам окраски готовых изделий относятся штучное крашение, т.е. нанесение красителя из водной красильной ванны на незаконченный ковер; кубовое крашение, при котором обрабатываются партии изделий длиной до 150 погонных метров; непрерывное крашение, позволяющее окрасить почти неограниченное количество коврового полотна путем нанесения красителя распылителем, захватывающим всю ширину движущегося ковра. В процессе печатания используется оборудование, аналогичное текстильному, только больших размеров и модифицированное. Применяются как плоскопечатные, так и ротационные машины.
Отделка ковров
Отделка ковра ставит перед собой три независимые цели: закрепить отдельные пучки в первичной каркасной ткани, приклеить первичную каркасную ткань с пучками нитей к вторичному каркасу, а также подстричь и очистить поверхность ковра, чтобы придать ей привлекательный вид. Добавка второго слоя каркасной ткани, например, тканого полипропилена, джута или подкладочной ткани, стабилизирует размеры ковра.
Сначала изнанка ковра покрывается латексом - обычно при помощи роликового клеенаносящего устройства - а затем латекс распределяется посредством ракельного ножа. Латекс - тягучий раствор с вязкостью от 8000 до 15000 сантипуазов. Обычно на квадратный ярд расходуется от 22 до 28 унций (625-795 г) латекса.
Отдельный рулон вторичного каркаса осторожно накладывается на слой латекса, а затем аккуратно прижимается роликом точной пригонки. Этот слоистый материал, не сгибая и не сворачивая, затем пропускают через длинную - обычно от 24 до 29 м - печь, где он сушится и обрабатывается в течение 2-5 минут в трех температурных зонах при температурах от 115 до 150°C. Для сушки ковра большое значение имеет высокая скорость испарения, что достигается подачей горячего воздуха в точно управляемые зоны нагревания.
Чтобы обрезать ворсовые нити, которые, возможно, растрепались на конце во время крашения или отделки, ковер немного подстригают. Машина тщательно расчесывает ворс ковра, чтобы сделать его прямым и одинаковым; она пропускает ковер через несколько вращающихся ножей, которые срезают концы волокон на точно установленной высоте. Одновременно задействованы два или четыре лезвия. "Двойной стригущий механизм" снабжен двумя комплектами жестких нейлоновых щеток и двумя ножевыми головками, работающими в паре.
Ковровое полотно тщательно проверяют, упаковывают и отправляют на склад, или разрезают, упаковывают и поставляют в торговую сеть.
Техника безопасности на ковровых фабриках
Современные ковровые и прядильные фабрики проводят политику обеспечения безопасных условий труда, следят за соблюдением техники безопасности и при необходимости быстро и тщательно расследуют несчастные случаи. Оборудование для производства ковров снабжено защитными приспособлениями. Обслуживание оборудования и поддержание его безопасности являются важнейшими условиями повышения качества и производительности, а также безопасности персонала.
Работники должны быть обучены безопасному использованию электрооборудования и правилам работы, чтобы избежать травм, обусловленных случайным включением станков. Они нуждаются в обучении, чтобы распознать опасные источники энергии, тип и величину энергии, а также знать методы изоляции и контроля энергии. Они также должны быть обучены отличать находящиеся под напряжением части электрооборудования от других; определять номинальное напряжение элементов; знать установленные изоляционные промежутки и соответствующие напряжения. Проводится инструктаж персонала, запрещающий включение или подачу питания на оборудование в зонах, где установлены блокировки или висят предупредительные таблички.
Там, где используется устаревшее оборудование, следует проводить частые тщательные проверки; также желательна его модернизация. Вращающиеся валы, клиновые ремни и шкивы, цепные и шестеренчатые передачи, подъемники и такелажное оборудование должны периодически проверяться, и там, где возможно, устанавливаться ограждение.
Поскольку на прядильных фабриках используются ручные тележки для перевозки пряжи, а на полу скапливаются пух и обрывки нитей, колеса тележек для пряжи должны содержаться в чистоте и свободно вращаться.
Персонал должен быть обучен правилам обращения со сжатым воздухом, который нередко используется для уборки.
Автопогрузчики с вилочным захватом - электрические или с пропановым топливом - повсеместно используются в цехах и складских помещениях ковровых фабрик. Большое значение имеет их надлежащее обслуживание, безопасная дозаправка, смена аккумуляторов т.д. Поскольку автопогрузчики используются в помещениях, где работает другой персонал, применяются разнообразные средства, позволяющие избежать несчастных случаев (например, проходы, предназначенные исключительно для людей, и в которых запрещено движение транспорта; переносные знаки остановки, где персонал вынужден работать в местах движения автопогрузчиков с вилочным захватом; разграничение областей автоматизированных и ручных погрузочно-разгрузочных работ; введение одностороннего движения внутризаводского транспорта).
Модернизация станков с целью минимизации повторяющихся движений должна помочь в уменьшении числа травм, вызванных данным фактором. Также может оказаться полезным стимулирование работников к выполнению простых упражнений для запястья и кисти во время соответствующих перерывов в работе и по возможности частая смена рабочих заданий.
Количество скелетно-мышечных травм от поднятия и переноски тяжестей может быть уменьшено посредством применения подъемных механизмов, каров, а также складированием материалов на платформах или стеллажах и, где возможно, доведением их объема и веса до приемлемых величин. Также полезным может оказаться обучение персонала правильным способам поднятия тяжестей и тренировка мускулов, особенно для работников, испытывавших боли в пояснице.
Желательно внедрение программы защиты слуха, чтобы избежать заболеваний, вызванных уровнем шума некоторых операций. Измерения уровня шума, создаваемого оборудованием, позволит определить те области, где технические меры защиты недостаточно эффективны, и в которых работникам могут потребоваться индивидуальные средства защиты органов слуха и ежегодное медицинское обследование.
Фабрики должны придерживаться современных стандартов, касающихся вентиляции, выброса тепла, пуха и пыли.