코튼진

Cotton gin
코네티컷주 햄든의 엘리 휘트니 박물관에 전시된 19세기 면진 모형

코튼 진(cotton gin)은 면 섬유를 씨앗에서 빠르고 쉽게 분리할 수 있는 기계로, 수동 [1]면 분리보다 생산성이 훨씬 뛰어납니다.그 후 섬유는 칼리코와 같은 다양한 면제품으로 가공되고, 손상되지 않은 면은 주로 의류와 같은 직물에 사용됩니다.분리된 씨앗들은 더 많은 목화를 재배하거나 목화씨 기름을 생산하는데 사용될 수 있다.

핸드헬드 롤러 진은 AD 500년부터 인도 아대륙과 다른 지역에서 [2]사용되었습니다.16세기 [3]경에 발명된 인도의 웜 기어 롤러 진은, 락웨테에 따르면, 현재까지도 거의 변하지 않았다.현대의 기계식 면 진은 1793년 미국인 발명가 엘리 휘트니에 의해 만들어졌고 1794년에 특허를 받았다.

휘트니의 진은 와이어 스크린과 작은 와이어 훅의 조합을 사용하여 솜을 잡아당겼고, 브러시는 느슨한 솜 보풀을 지속적으로 제거하여 걸림을 방지했습니다.그것은 미국의 면화 산업에 혁명을 일으켰지만, 미국 남부의 노예제도 증가로 이어졌다.휘트니의 진은 목화 농사를 더 수익성 있게 만들어주었기 때문에 농장주들은 그들의 농장을 확장하고 목화를 따기 위해 더 많은 노예들을 이용했다.휘트니는 목화를 수확하는 기계를 발명하지 않았다. 그래도 손으로 뽑아야 했다.따라서 이 발명은 미국 [4]남북전쟁의 발발을 초래한 의도치 않은 기여 요인으로 확인되었습니다.현대의 자동 면 진은 여러 개의 전동 클리닝 실린더와 톱을 사용하며, 수전 [5]전구체보다 훨씬 높은 생산성을 제공합니다.

목적

면섬유는 면화 식물의 종자 꼬투리("bolls")에서 생산되며, 이 종자 속에 있는 섬유("lint")는 씨앗과 촘촘히 얽혀 있다.섬유를 사용하기 위해서는 먼저 종자와 섬유를 분리해야 합니다.이 작업은 이전에 수동으로 수행되었던 작업이며, 면화 생산은 분리에 몇 시간씩의 노동을 필요로 합니다.많은 간단한 종자 제거 장치가 발명되었지만, 면 진이 발명되기 전까지, 대부분은 상당한 운영자의 주의를 필요로 했고 소규모에서만 [6]작동했습니다.

메커니즘

진 가판대는 회전 톱의 이빨을 사용하여 목화를 일련의 "출발 갈비"를 통해 잡아당깁니다. 이 "출발 갈비"는 너무 커서 갈비뼈를 통과할 수 없는 씨앗의 섬유를 잡아당깁니다.세척된 씨앗은 오거 컨베이어 시스템을 통해 진에서 제거됩니다.씨앗은 심기 위해 재사용되거나 면실유와 면실유에 추가 가공될 수 있도록 제유소로 보내진다.보풀 클리너는 다시 톱과 그리드 바를 사용하여 미숙한 씨앗과 남은 이물질을 섬유에서 분리합니다.그런 다음 베일 프레스기는 보관 및 배송을 위해 면화를 베일로 압축합니다.현대의 진은 시간당 최대 15톤(33,000파운드)의 면화를 가공할 수 있습니다.

역사

1869년 하퍼스 매거진의 판화인 "The First Cotton Gin".이 조각품은 엘리 휘트니의 [7]발명 이전에 노예가 된 아프리카인들이 사용하는 롤러진을 묘사하고 있다.

단일 롤러 면 진은 5세기에 인도에서 사용되기 시작했다.인도에서 발명된 개량품은 "추르카", "차키" 또는 "나무벌레 가공 롤러"[8]로 알려진 두 개의 롤러 진이었다.

초기 면진

코튼진의 초기 버전은 철이나 나무로 만들어진 단일 롤러와 평평한 돌이나 나무로 구성되어 있었다.코튼 진의 가장 초기 증거는 [2]인도 서부의 아잔타 동굴에 있는 단일 롤러 진을 묘사한 불교 그림의 형태로 5세기에 발견되었다.이 초기 진들은 사용하기 어려웠고 많은 기술이 필요했다.씨를 뭉개지 않고 면화에서 씨를 빼내기 위해서는 좁은 롤러가 필요했다.그 디자인은 곡식을 빻을 때 사용했던 밀링 스톤과 비슷했다.고고학자들이 면진 부분을 다른 [2]도구로 오인했을 가능성이 있기 때문에 면진의 초기 역사는 모호하다.

중세 인도

12세기에서 14세기 사이에 인도와 중국에 이중 롤러 진이 등장했습니다.인도 버전의 듀얼 롤러 진은 16세기까지 지중해 면화 무역에 널리 퍼졌다.이 기계 장치는, 일부 지역에서는,[9] 수력에 의해 구동되었습니다.

13세기~14세기 델리 술탄국 초기 인도 아대륙에서 발명된 웜기어 롤러진은 [10]16세기 경 무굴제국에서 사용돼 오늘날까지 인도 [2]아대륙에서 사용되고 있다.또 다른 혁신은 코튼 진에 크랭크 손잡이가 통합된 것으로, 델리 술탄국 후기 또는 무굴 [11]제국 초기 시기에 처음 등장했습니다.웜 기어와 크랭크 핸들이 롤러 면 진에 통합되어 무굴 시대에 [12]인도 면직물 생산이 크게 확대되었습니다.

반 기계 반 공구인 인도 면 진을 사용하면 한 남자와 한 여자가 하루에 28파운드의 면화를 청소할 수 있다고 보고되었다.Forbes의 수정판으로, 한 남자와 한 소년이 하루에 250파운드를 생산할 수 있었다.만약 황소가 이 기계들 중 16개를 작동시키고, 소의 노동력이 소를 먹이기 위해 사용된다면,[13] 그들은 이전에 750명이 했던 것과 같은 많은 양의 일을 생산할 수 있었다.

미국

추르카 또는 차르카로 알려진 인도 롤러 코튼 진은 18세기 중반에 미국 남부에서 채택되었을 때 미국에 소개되었다.이 장치는 장대면 세척에 사용되었지만 조지아와 같은 특정 주에서 더 많이 사용되는 단대면에는 적합하지 않았습니다.1772년 크렙스 씨와 1788년 조셉 이브에 의해 인도산 롤러 진에 몇 가지 수정이 이루어졌지만,[14] 1793년 엘리 휘트니가 단발 면 진을 개발하기 전까지 그 용도는 긴발 품종에 국한되었다.

엘리 휘트니 특허

엘리 휘트니의 1794년 3월 14일 오리지널 면진 특허

엘리 휘트니 (1765–1825)는 1793년 10월 28일 그의 면진 특허를 신청했다; 그 특허는 1794년 3월 14일에 부여되었지만 1807년까지 유효화되지 않았다.휘트니의 특허는 특허번호 72X로 [15]지정되었다.현대의 면 진과 그 구성 요소들이 엘리 휘트니에게 정확히 기인한 것인지에 대해서는 약간의 논란이 있다.휘트니가 면진을 발명한 인기 있는 이미지는 1870년대 초에 쓰여진 주제에 대한 기사에 기인하며 1910년 남부 문학 도서관에 전재되었다.이 기사에서 저자는 캐서린 리틀필드 그린이 휘트니에게 씨앗과 목화를 분리하는 데 중요한 브러시 같은 기구를 사용할 것을 제안했다고 주장했다.현재까지 진 발명에 대한 그린의 역할은 독립적으로 [16]검증되지 않았다.

휘트니의 면진 모델은 하루에 50파운드(23kg)의 보풀을 청소할 수 있었다.그 모형은 솜뭉치의 섬유를 잡는 가는 와이어로 덮인 나무 원통으로 구성되었다.각 줄의 와이어는 빗살 모양의 그리드의 막대를 통과하여 [17]면 섬유를 그리드를 통해 당깁니다.빗살 모양의 이빨이 촘촘히 떨어져 있어 씨앗, 원래 목화꽃의 단단하게 말린 꽃받침 조각, 막대기 및 기타 섬유에 부착된 파편이 통과하는 것을 막았다.그런 다음 두 번째 회전 실린더에 있는 일련의 브러시를 통해 이제 청소된 섬유를 와이어에서 느슨하게 브러시하여 메커니즘이 막히는 것을 방지합니다.

많은 현대의 발명가들은 짧은 스테이플 면화를 가공할 디자인을 개발하려고 시도했고, Hodgen Holmes, Robert Watkins, William Longstreet, 그리고 John Murray는 모두 1796년까지 [18]면화 진에 대한 개량 특허를 받았다.하지만, 그 증거는 휘트니가 그가 유명한 쏘진을 발명했다는 것을 보여준다.그는 수년 동안 법정에서 무단 복제를 한 플랜터들에 대해 특허를 집행하려고 시도했지만 특허법의 변경으로 결국 법적 집행이 가능해졌습니다. 특허 만료 [19]전 1년 동안 디바이스에서 많은 돈을 벌기에는 너무 늦었습니다.

맥카시 진

휘트니의 진이 짧은 목화에서 씨앗의 정화를 용이하게 하는 반면, 그것은 여분의 긴 스테이플 면의 섬유질을 손상시켰다.1840년 폰스 맥카시는 롤러 진인 "스무스 실린더 코튼진"에 대한 특허를 취득했다.맥카시의 진은 짧은 면과 여분의 긴 면과 함께 사용하기 위해 판매되었지만, 긴 면의 가공에 특히 유용했습니다.1861년 맥카시의 특허가 만료된 후, 맥카시 타입의 진은 영국에서 제조되어 [20]전 세계에 판매되었다.매카시 진은 플로리다, 조지아, 사우스 캐롤라이나에서 재배되는 씨아일랜드의 다양한 특장 면화를 세척하기 위해 채택되었습니다.그것은 오래된 진보다 몇 배 더 빨리 목화를 닦았고, 말 한 마리로 작동하면 하루에 [21]150에서 200파운드의 보풀이 생성되었다.맥카시 진은 보풀에서 씨앗을 분리하기 위해 왕복 칼을 사용했다.왕복 운동으로 인한 진동으로 진이 작동할 수 있는 속도가 제한되었습니다.20세기 중반에는 회전날로 교체한 진이 왕복날은 왕복날로 교체했다.이 맥카시 진의 후손들은 [22]현재 미국에서 여분의 길이의 주요 면화에 사용되는 유일한 진입니다.

멍거 시스템 진

텍사스 주 버튼에 있는 디젤 엔진 진은 미국에서 가장 오래된 진 중 하나로 여전히 기능하고 있다.

1865년 남북전쟁이 끝난 후 15년 동안, 많은 혁신적인 기능들이 미국에서 진닝에 널리 사용되었다.그들은 동물 동력 대신 증기 동력, 진 스탠드가 원활하게 작동하도록 보장하는 자동 공급기, 진에서 나오는 깨끗한 솜을 다루기 쉽게 만드는 콘덴서, 그리고 더 이상 솜을 실을 [23]수 있도록 진 마당을 가로질러 운반할 필요가 없도록 실내 프레스 등을 포함했다.그리고 1879년, 그가 텍사스 주 루터빌에서 아버지의 진을 경영하고 있을 때, 로버트 S. 멍거는 추가적인 시스템 진닝 기술을 발명했다.로버트와 그의 아내 메리 콜렛은 후에 텍사스의 메시아로 이사하여 시스템 진을 만들고 관련 [24]특허를 취득했다.

Munger System Ginning Office(또는 시스템 진)는 모든 진닝 작업 기계를 통합하여 면화가 기계에서 원활하게 흐를 수 있도록 했습니다.이러한 시스템 진은 기계에서 [25]기계로 면화를 이동시키기 위해 공기를 사용합니다.멍거의 발명에 대한 동기부여는 진에서 일하는 직원들의 환경을 개선하는 것을 포함했다.그러나 대부분의 진 소유주들에게 판매 포인트는 더 빠르고 [26]질 좋은 면화를 생산하면서 그에 따른 비용 절감이었다.

1960년대까지, 진닝 기계에는 다른 많은 발전이 이루어졌지만, 면화가 진 기계를 통해 흐르는 방식은 계속해서 멍거 [27]시스템이었다.

경제사학자 윌리엄 H.필립스는 시스템 진닝의 개발을 면직물 [28]진닝의 "멍거 혁명"이라고 불렀다.그는 이렇게 썼다.

"Munger의 혁신은 지리학자 Charles S.의 결정체였습니다.아이켄은 제2차 진닝 혁명으로 개인 소유의 농장 진이 대규모 공공 진으로 대체되었다.이 혁명은 결국 면진 산업의 대대적인 구조조정을 이끌어 냈습니다. 19세기에는 소규모로 흩어져 있던 진 공장과 가게들이 20세기 대기업들의 전체 진 [29]생산 공장을 설계하고 건설하는 데 자리를 내줬기 때문입니다.

남아 있는 몇 안 되는 (아마도 유일한) 멍거 진의 예 중 하나가 루이지애나에 있는 프로그모어 농장에 전시되어 있다.

미국의 효과

자렐 농장의 코튼 진

기계식 면진이 도입되기 전에,[30] 면화는 씨앗에서 섬유질을 제거하고 분리하는 데 상당한 노력이 필요했다.일라이 휘트니의 진과 함께, 목화는 Antebellum South에서 많은 부를 창출하며 엄청나게 수익성 있는 사업이 되었다.루이지애나 주 뉴올리언스, 앨라배마 주 모빌, 사우스캐롤라이나 주 찰스턴, 텍사스 주 갤버스턴과 같은 도시들은 남부 전역에서 재배되는 목화로부터 상당한 경제적 이익을 얻으며 주요 선적 항구가 되었다.또한, 면화의 공급이 크게 확대되면서 섬유 기계에 대한 수요가 증가하였고, 목재를 금속으로 대체하는 기계 디자인이 개선되었습니다.이것은 19세기 [1]초에 많은 공작 기계의 발명으로 이어졌다.

면진의 발명은 주로 남부에 집중된 미국의 면화 생산에 큰 성장을 가져왔다.면화 생산량은 1830년 750,000섬에서 1850년 285만섬으로 확대되었다.그 결과, 그 지역은 흑인 노예 노동력을 사용하는 농장에 더욱 더 의존하게 되었고, 농원 농업은 그 나라의 [31]경제에서 가장 큰 부문이 되었다.한 노예가 씨앗에서 섬유질 1파운드를 분리하는 데 약 10시간이 걸린 반면, 면진 한 개를 사용하는 두세 명의 노예 팀은 단 [32]하루 만에 약 50파운드의 목화를 생산할 수 있었다.노예의 수는 면화 생산의 증가와 함께 증가하여 1790년 약 70만 명에서 [33]1850년 약 320만 명으로 증가하였다.면진의 발명은 미국 남부에서 노예에 대한 수요 증가로 이어졌고,[34] 18세기 후반 이 지역에서 일어난 경제 쇠퇴를 뒤집었다.따라서 면화는 작물로, 미국 남부는 세계 최초의 농업 [35]강국으로 탈바꿈했다.

1896년 루머스 면진 광고

미국의 노예제도에 대한 그것의 의도하지 않은 영향, 그리고 남한의 경제가 (북부와 같은 다른 곳에서 섬유 산업의 성장을 장려하는 동안) 농장에 기반을 둔 농업의 방향으로 발전하도록 보장하는 것 때문에, 면 진의 발명은 종종 미국 시민의 간접적인 원인 중 하나로 인용된다.전쟁.[4][36][37]

모던 코튼 진

다양한 생산 단계를 보여주는 현대식 면진 공장도
모던 코튼 진

현대 면화 생산에서 면화는 트레일러, 각각 최대 10미터 톤의 압축 직사각형 "모듈" 또는 가장 최근 세대의 면화 피커에 의해 생산되는 건초 다발과 유사한 둥근 폴리에틸렌 포장 모듈로 산업 면화 진에 도착합니다.진에 도착한 트레일러 면(모듈로 압축되지 않은 면)은 면 위로 휘둘러진 직경 약 16인치(41cm)의 파이프를 통해 흡입됩니다.이 파이프는 보통 수동으로 작동하지만, 현대의 면화 공장에서 점점 더 자동화되고 있습니다.모듈을 도입한 이후 제품을 진까지 운반하는 트레일러의 필요성이 대폭 감소했습니다.코튼을 모듈로 출하할 경우 모듈피더는 스파이크 롤러를 사용하여 모듈을 분해하고 코튼에서 가장 큰 이물질을 추출합니다.모듈 피더의 느슨한 면은 트레일러 면과 같은 시작점으로 빨려 들어갑니다.

면은 건조기에 들어가 여분의 수분을 제거한다.실린더 클리너는 회전하는 스파이크 실린더를 6개 또는 7개 사용하여 면 덩어리를 분해합니다.흙이나 잎과 같은 미세한 이물질은 제거를 위해 막대나 스크린을 통과합니다.스틱 기계는 원심력을 사용하여 스틱이나 버와 같은 더 큰 이물질을 제거하는 반면 면은 빠르게 회전하는 톱 실린더로 고정됩니다.

진 가판대는 회전 톱의 이빨을 사용하여 목화를 일련의 "출발 갈비"를 통해 잡아당깁니다. 이 "출발 갈비"는 너무 커서 갈비뼈를 통과할 수 없는 씨앗의 섬유를 잡아당깁니다.세척된 씨앗은 오거 컨베이어 시스템을 통해 진에서 제거됩니다.씨앗은 심기 위해 재사용되거나 면실유와 면실유에 추가 가공될 수 있도록 제유소로 보내진다.보풀 클리너는 다시 톱과 그리드 바를 사용하여 미숙한 씨앗과 남은 이물질을 섬유에서 분리합니다.그런 다음 베일 프레스기는 보관 및 배송을 위해 면화를 베일로 압축합니다.현대의 진은 시간당 [38]최대 15톤(33,000파운드)의 면화를 가공할 수 있습니다.

현대의 면 진은 막대기, 잎, 흙, 미성숙한 송아지, 그리고 목화씨로 구성된 많은 양의 면 진 잔여물(CGR)을 생성합니다.에탄올 생산에 이 폐기물을 사용하는 것에 대한 연구가 현재 진행 중입니다.가공 중 화학조성물의 변동으로 일관된 에탄올 공정을 만드는 것은 어렵지만 면화 [39][5]생산에서의 폐기물 활용을 더욱 극대화할 수 있는 가능성이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

메모들

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참고 문헌

외부 링크

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