Egreniermaschine

Eine Egreniermaschine trennt die Baumwollfaser von den Samen, an denen sie gewachsen ist. Walzenmaschinen klemmen die Faser zwischen zwei drehenden Walzen ein und halten den Samen zurück, Sägemaschinen reißen sie mit Zähnen ab. Die ältesten bekannten Maschinen stammen aus Indien, aus dem 5. oder 6. Jahrhundert n. Chr. Eli Whitneys Zahnmaschine, 1794 patentiert, machte kurzstapelige Baumwolle im ganzen Süden der USA rentabel und steigerte dort die Nachfrage nach versklavten Arbeitskräften.

Was es ist

In der offenen Kapsel hängt die Faser noch an den Samen, auf denen sie gewachsen ist.

Rohbaumwolle, wie sie aus der aufgesprungenen Kapsel kommt, ist ein Büschel Fasern, die noch an den Samen hängen, auf denen sie gewachsen sind. Bevor man sie spinnen und weben kann, muss die Faser ab. Die Samen lassen sich mit den Fingern auszupfen, aber nur langsam; die Egreniermaschine erledigt das mechanisch. Ihr englischer Name, gin, ist wohl eine Kurzform von engine, Maschine.

Es gibt zwei Hauptarten. Die Walzenmaschine fasst die Faser zwischen zwei Walzen und zieht sie fort, während der Samen, zu groß, um zu folgen, zurückbleibt. Die Sägemaschine hakt die Faser mit Zähnen an und zieht sie durch Spalten, die für den Samen zu eng sind. Walzen erhalten die Faserlänge und werden bis heute für langstapelige Baumwolle wie Pima verwendet. Sägen arbeiten viel schneller und wurden zur Regel für Upland-Baumwolle, die kurzstapelige Sorte, die in den USA schließlich den Anbau beherrschte.

Wie es funktioniert

In der indischen Zweiwalzenmaschine, der Churka oder Charkhi, liegen zwei dünne Holzwalzen übereinander zwischen zwei Pfosten und werden fest aneinandergekeilt. Der Arbeiter hält ein Büschel Saatbaumwolle an die Linie, an der sie sich berühren, und dreht eine Kurbel. Die Walzen laufen gegeneinander, sodass sich beide Oberflächen am Spalt von ihm wegbewegen, die losen Faserenden fassen und hindurchziehen. Der Samen ist zu dick, um mitzugehen. Er wird vorn festgehalten, während man ihm die Fasern auszieht, und fällt, sobald er blank ist. Hinter den Walzen kommt die Faser als dünnes Vlies heraus. Dünne Walzen greifen die Faser, ohne den Samen zu zerquetschen.

Nur eine Walze trägt die Kurbel. Am anderen Ende hat jede Walze eine Schnecke, ein ins Holz geschnittenes Schraubengewinde, und die beiden Schnecken greifen ineinander wie ein Zahnradpaar: Dreht man eine Walze, dreht sich die andere gegenläufig. Andere Zweiwalzenmaschinen haben keine Schnecken und eine Kurbel an jeder Walze.

Die Sägemaschine reißt, statt zu klemmen. Die Saatbaumwolle liegt in einem Kasten an einem Rost aus parallelen Eisenrippen. Hinter den Rippen dreht sich eine Reihe von Kreissägen, deren Zähne durch die Zwischenräume greifen. Die Zähne haken die Faser an und ziehen sie zwischen den Rippen hindurch, wohin der Samen nicht folgen kann, und eine Bürstenwalze hinter den Sägen streift die Faser von den Zähnen. Der blanke Samen fällt unten durch eine Öffnung aus dem Kasten. Die Zähne arbeiten schnell, zerreißen aber einen Teil der Fasern.

Upland-Baumwolle ist schwerer zu egrenieren als langstapelige Baumwolle. Ihre Samen behalten nach dem Egrenieren einen Flaum aus kurzen Fasern, und ihre Faser haftet fester am Samen als die des Pima.

So geht’s

Ein Handmodell zeigt das Prinzip der Walzenmaschine ohne echte Maschinerie. Man braucht Rohbaumwolle mit Samen, wie sie für das Handspinnen verkauft wird oder von einer Baumwollpflanze stammt, ein glattes Brett und einen glatten Stahlstab oder Hartholzrundstab von etwa 1 cm Durchmesser. Für das zweite Modell nimmt man zwei Hartholzrundstäbe von 12 mm Durchmesser und 30 cm Länge, ein Brett von etwa 22 mal 12 cm, zwei Holzstücke von 12 cm Länge und etwa 4 mal 2 cm Querschnitt, eine kurze Holzleiste für die Kurbel, Leim, zwei kleine Schrauben, zwei kräftige Gummiringe und einen Eisstiel aus Holz.

Die Samen auswalzen. Ein kleines Büschel Saatbaumwolle auf dem Brett ausbreiten. Den Stab an beiden Enden halten und langsam unter Druck über das Büschel hin und zurück rollen. Der Stab drückt die Faser flach auf das Brett und schiebt die Samen zum Rand des Büschels hinaus. Drückt man zu fest, zerbrechen die Samen in der Faser; zu leicht, und sie bleiben hängen. Die freien Samen herausnehmen und erneut rollen.

Das Gestell bauen. In das obere Ende jedes Pfostens einen Schlitz von 13 mm Breite und etwa 4 cm Tiefe sägen. Die Pfosten an die beiden Enden des Bretts leimen, die breiten Seiten einander zugewandt, sodass ein quer aufgelegter Rundstab in beiden Schlitzen liegt und auf jeder Seite einige Zentimeter übersteht. Einen Rundstab in die Schlitze legen, den anderen darauf. Außen an jedem Pfosten, nahe am Boden, eine kleine Schraube eindrehen und von jeder Schraube einen Gummiring über das überstehende Ende des oberen Stabs spannen, damit er auf den unteren drückt.

Die Kurbel anbringen. Nahe dem einen Ende der Leiste ein Loch von 12 mm bohren, nahe dem anderen ein kleineres. Die Leiste ganz außen auf das Ende des unteren Stabs leimen, frei vom Gummiring, und einen kurzen Zapfen als Griff in das kleine Loch. Beim Kurbeln soll die untere Walze die obere durch Reibung gegenläufig mitnehmen. Rutscht sie durch, beide Stäbe auf ihrer Arbeitslänge mit einer Lage Gewebeband umwickeln.

Egrenieren. Langsam so kurbeln, dass sich die Oberseite der unteren Walze von einem wegbewegt. Aus einem Büschel Saatbaumwolle ein paar Fasern herauszupfen, ihre Enden auf den Walzenspalt legen und das Büschel mit dem Eisstiel an die Walzen schieben. Die Walzen ziehen die Faser nach hinten durch; die Samen bleiben vorn und fallen, wenn sie blank sind.

Sicherheit. Der Spalt, an dem sich die Walzen berühren, kann eine Fingerkuppe, Haare oder einen weiten Ärmel einziehen. Die Baumwolle nur mit dem Stiel nachschieben, die Finger gut von den Walzen fernhalten, lange Haare zusammenbinden und nur von Hand kurbeln: die Walzen nie mit einer Bohrmaschine oder einem Motor antreiben. Sägen und Bohren übernimmt ein Erwachsener, das Werkstück eingespannt. Baumwollsamen sind kein Lebensmittel; von kleinen Kindern und Haustieren fernhalten.

Geschichte und Entwicklung

Die Einwalzenmaschine: Ein auf einem flachen Stein gerollter Stab drückt die Samen aus der Faser.

Die älteste Egreniermaschine kam ohne Gestell aus. Eine Walze aus Eisen oder Hartholz von höchstens etwa 1,6 cm Durchmesser wurde wie ein Nudelholz über Saatbaumwolle auf einem flachen Stein oder Brett gerollt. In einer Geschichte der Egreniermaschine schreiben Ingenieure des US-Landwirtschaftsministeriums, gestützt auf die Historikerin Angela Lakwete, dass es diese Einwalzenmaschine spätestens im 5. Jahrhundert n. Chr. gab und wahrscheinlich viel früher, zwei lose Teile aber bei Ausgrabungen schwer zu erkennen sind. Sie hat sich für traditionelle Zwecke gehalten: Dieselben Autoren sahen 2007 in Mali eine Frau damit Baumwolle egrenieren.

Irfan Habib, Historiker der indischen Technik, setzt eine Maschine mit Getriebe in dieselbe Zeit. Ein Wandgemälde in Höhle I von Ajanta im Westen Indiens zeigt eine Szene der Baumwollverarbeitung, die Dieter Schlingloff als Bogen zum Schlagen der Faser gedeutet hatte. Im Anschluss an Ishrat Alam erkennt Habib in dem Rahmen eine Egreniermaschine mit dünnen Walzen und datiert das Bild um 600. Nach seiner Lesart waren die Walzen schon durch Schnecken gekoppelt, doch es gab keine Kurbel, und die obere Walze wurde von Hand gedreht. Joseph Needham hatte vertreten, dass die Schneckenmaschine aus Indien stammt und China zweimal erreichte, über Birma und Indochina um das 5. Jahrhundert und über Zentralasien im 13. In China verlor sie ihre Schnecken und erhielt zwei Kurbeln oder eine Kurbel und ein Tretbrett. Habib findet kein indisches Bild einer Kurbel aus der Zeit vor dem 17. Jahrhundert.

Zweiwalzenmaschinen vom Typ der Churka waren über Jahrhunderte in Indien, China, Südostasien und im Nahen Osten in Gebrauch, mit der Hand oder dem Fuß betrieben, und sie kamen mit dem Baumwollanbau in die Karibik. In Nordamerika wurden sie spätestens 1750 benutzt. Mechaniker vergrößerten sie für die Plantagen: 1788 ließ Joseph Eve aus Augusta in Georgia eine Walzenmaschine patentieren, die sich selbst beschickte und mit Wasser, Wind oder Tieren angetrieben werden konnte.

In der Sägemaschine ziehen die Zähne die Faser zwischen den Rippen hindurch, und eine Bürste streift sie ab; der Samen kommt nicht durch.

1793 baute Eli Whitney, ein Neuengländer, der sich auf Mulberry Grove aufhielt, der Plantage von Catharine Greene in Georgia, eine Maschine anderer Art. Reihen von Zähnen aus Eisendraht in einer Holzwalze zogen die Faser durch enge Schlitze in einer Leiste, und eine Bürste reinigte die Zähne. Whitney schrieb, ein Arbeiter reinige damit fünfzig Pfund Faser am Tag. Sein Patent erhielt er am 14. März 1794. Die Maschine arbeitete chargenweise, denn der Kasten musste von den blanken Samen geleert werden, bevor man ihn neu füllte, und die Drahtzähne lockerten sich. Binnen weniger Jahre traten Kreissägen an ihre Stelle, und ein offener Boden ließ den Samen fortlaufend herausfallen. Wer die Sägen zuerst verwendete, ist umstritten. John Barcley zeigte 1795 in Natchez ein Modell mit Sägen, und Hodgen Holmes aus Augusta erhielt 1796 ein Patent auf eine Sägemaschine, das die Gerichte 1802 für nichtig erklärten. Whitney und sein Teilhaber Phineas Miller verklagten jahrelang Nachbauer, und Whitney verdiente kaum etwas an seiner Maschine.

Die Sägemaschine machte es rentabel, Upland-Baumwolle, die auch im Landesinneren gut gedeiht, in großen Mengen zu egrenieren. Die Pflanzer bauten mehr Baumwolle auf mehr Land im ganzen Inneren des Südens an. Die Maschine sparte Arbeit nur bei einem Schritt, denn Anbau und Ernte blieben Handarbeit, und die Nachfrage nach versklavten Arbeitskräften stieg. Das US-Nationalarchiv zählt für 1790 etwa 700.000 versklavte Menschen in den Vereinigten Staaten und für 1860 fast vier Millionen. Um die Jahrhundertmitte erzeugte das Land etwa drei Viertel der Baumwolle der Welt. Die langstapelige Sea-Island-Baumwolle von der Küste wurde weiter auf Walzenmaschinen egreniert, die die Faser schonen.

Fones McCarthy aus Demopolis in Alabama ließ 1840 eine neue Walzenmaschine patentieren. Eine einzige große, mit Leder bezogene Walze zieht die Faser unter ein feststehendes Messer, das der Samen nicht passieren kann, während ein zweites Messer, das sich auf und ab bewegt, den Samen abschlägt. Die Pflanzer der Sea-Island-Baumwolle übernahmen sie, weil eine Maschine mit einem Bediener mehrere Zweiwalzenmaschinen ersetzte. Im Lauf des 19. Jahrhunderts verließ das Egrenieren die Plantage: Gin-Häuser mit Tier- oder Wasserantrieb wichen Egrenieranlagen, die viele Pflanzer bedienten. In den 1920er-Jahren trieb eine solche Anlage mehrere Egreniermaschinen von einem Motor aus über eine Transmissionswelle an. Sägemaschinen egrenieren bis heute den größten Teil der Upland-Baumwolle, Walzenmaschinen in der Nachfolge McCarthys die langstapelige.