История бумаги

Изобретение бумаги обычно связывают с именем китайца Цай-Луня и относят к 105 г. н. э. Однако, как показали последние исследования, первое упоминание о бумаге относится к 12 г. н. э., а в 76 г. н. э. на ней уже печа­тали книги. Цай-Лунь обобщил имеющийся опыт изготовления бумаги и усовершенствовал способ ее производства. Сырьем для бумаги сначала служили волокна животного происхождения (шелк-сырец и отходы шелка), а затем стали использоваться волокна растительного происхождения: лубяных волокон тутового дерева и конопли, бамбука, соломы и др., а также тряпье.

Производство бумаги

 

Древнейшая из сохранившейся бумага была сделана из лоскутьев ткани приблизи­тельно в 150 году нашей эры. В течение первых 500 лет бумагу производили только в Ки­тае, но уже в 610 году ее производство проникает в Японию, а около 750 года и в Цен­тральную Азию. В Египте бумага появилась около 800 года, но делать ее там начали только после 900 года. 

В Европе первыми бумагу начали использовать мавры, и первое производство бумаги появилось в Испании около 1150 года. В последующие века это ремесло распространилось в большинстве европейских стран. Появление подвижной литеры в середине XV века спо­собствовало развитию книгопечатания, что в свою очередь значительно стимулировало производство бумаги. В Англии первая бумажная фабрика появилась в 1495 году, а в Америке в 1690.


Производство бумаги 

 

Единственным удовлетворительным исходным материалом для производства бумаги, известным в Европе в то время, были лоскутья ткани, и в XVII и XVIII веках все возрас­тающее использование бумаги привело к нехватке этого материала. В то же время пред­принимались попытки изобретения замены для этого сырья, но ни одна не оказалась удов­летворительной с коммерческой точки зрения. Кроме этого, одновременно пытались со­кратить стоимость производства бумаги, разрабатывая машину, которая смогла бы заме­нить процесс ручного формования, используемый в то время для изготовления бумаги.

Первую машину, которую удалось с успехом применить на практике, создал в 1798 году французский изобретатель Николас Луис Робер. Затем машину Робера усовершенствовали британские торговцы канцелярскими товарами, братья Генри и Сили Фордриньерс, кото­рые в 1803 году создали первую машину, носящую их имя. Дешевое сырье для производ­ства бумаги было найдено, когда, около 1840 года, был изобретен процесс изготовления целлюлозы из древесной массы, а десять лет спустя процесс химического производства целлюлозы.

 Производство бумаги

 

Ручное производство бумаги

На протяжении более 2000 лет процесс, лежащий в основе производства бумаги, не изменился. Он включает две ступени: измельчение исходного материала в воде для обра­зования взвеси отдельных волокон, и формирование свалянного из этих волокон полотна путем нанесения взвеси на подходящую пористую поверхность, через которую удаляется избыток воды.

Производство бумаги

При ручном производстве бумаги, исходный материал - солому, листья, кору, тряпье или другой волокнистый материал - помещают в чан или корыто, и толкут тяжелым пес­тиком или молотом для того, чтобы разделить волокна. На начальной стадии этой опера­ции материал промывается проточной водой для удаления посторонних примесей, но по­сле того как волокна в достаточной степени разделились, их держат во взвешенном со­стоянии и воду в емкости больше не меняют. На этой ступени жидкий материал, также называемый полумассой, готов для настоящего процесса изготовления бумаги.

Главное орудие изготовителя бумаги - это форма, армированный лист металлической сетки, имеющей структуру, образующую квадратные ячейки, так называемую веленевую, или же структуру, образованную более редкими продольными проволоками, которые соединены вместе тонкими поперечных проволоками, так называемую верже (рифленую).

Структура формы отпечатывается на готовом листе бумаги, и, поэтому бумага, изготовленная вруч­ную, если она не подвергается дальнейшей обработке, бывает двух типов - веленевая или верже - в зависимости от структуры сетки используемой формы. Форму помещают внутрь съемной деревянной рамы, называемой декель, которая образует низкий бортик вокруг сетки.

Затем форму и декель погружают в чан с полумассой; когда форма и декель извле­каются из чана, поверхность формы оказывается покрытой тонкой пленкой смеси из воло­кон и воды. Затем приспособление встряхивается в продольном и поперечном направле­нии. Такое встряхивание имеет двойной эффект: с одной стороны, благодаря ему смесь равномерно распределяется по поверхности формы, а с другой, отдельные волокна пере­плетаются с соседними, придавая полотну необходимую прочность.

Во время встряхива­ния большая часть воды из смеси уходит через ячейки формы. После этого приспособле­ние со сформированным полотном влажной бумаги откладывают в сторону и ждут до тех пор, пока бумажное полотно не станет достаточно связанным, чтобы можно было снять декель.

После того как декель сняли с формы, ее переворачивают и бумажное полотно равномерно перекладывают на плетеную шерстяную ткань, то есть сукно. Другое сукно кладут сверху бумажного полотна и процесс повторяется снова; этот процесс переклады­вания бумаги сукном называется гаучинг. Когда образуется достаточно большая стопа из листов бумаги переложенных сукном, ее помещают в гидравлический пресс и подвергают давлению в 100 или более тонн, таким образом, удаляя большую часть оставшейся в бу­маге воды.

Затем листы бумаги отделяют от сукна, складывают в пачку и прессуют. Про­цесс прессования пачки бумаги повторяется несколько раз, и каждый раз листы в стопе складывают в другом порядке так, чтобы отдельные листы оказывались в новом положе­нии по отношению друг к другу.

Эта процедура называется перестановкой, и ее повторе­ние улучшает качество поверхности готовой бумаги. Завершающая стадия производства бумаги - сушка. Бумага подвешивается на веревках в специальном сушильном помещении группами по четыре, пять листов, и остается там пока влага из нее почти полностью не испариться.

Производство бумаги

Бумага для письма или печати требует дальнейшей обработки после сушки, так как без такой обработки она будет поглощать чернила и буквы будут размытыми. Эта обработка состоит из проклеивания бумаги путем погружения в раствор животного клея, просуши­вания проклеенной бумаги и завершающей операции прессования между листами из ме­талла или гладкого картона.

Количество и сила прессования определяют структуру по­верхности готовой бумаги. Сорта бумаги с шероховатой поверхностью прессуются с не­большой нагрузкой и сравнительно недолго, а с гладкой поверхностью - с большой на­грузкой и в течение достаточно продолжительного времени.