Изобретение бумаги

Фигурки оригами из бумаги

Изобретение бумаги - одно из главных достижений человечества на пути к цивилизации. Еще в древнейшие времена человек искал материал, который бы ему служил для письменности. Около 2000 лет до нашей эры древние египтяне приспособили для этих целей высушенные и обработанные особым способом листы папируса. Это был неплохой материал для письма. Кстати, во многих странах происхождение слова «бумага» берет свое начало от своего предшественника папируса. Но папирус — еще не бумага.

Кстати, интересно, что «изобретателем» бумаги можно считать вовсе не человека, а обычную осу. При строительстве своих гнезд рабочие осы используют пережеванную клетчатку растений. Слюна ос содержит клейкое вещество. В результате получается масса по составу и по свойствам удивительно напоминающая бумагу. Гнезда ос отличаются легкостью в сочетании с прочностью.

Как делали бумагу в древности.

Считается, что первое производство бумаги связано с именем китайского сановника Цай Луня и относится к 105 году нашей эры. Но это не единственная версия. Дело в том, что при археологических раскопках в Китае, в северной провинции Шаньси, в середине прошлого века, была обнаружена древняя гробница. Так вот, в ней, наряду с другими интересными вещами, были обнаружены небольшие кусочки бумаги. Возраст гробницы - II век до нашей эры.

Знаменит Цай Лунь тем, что он, будучи образованным человеком, сумел подытожить все известные до того способы производства и предложить оригинальную технологию изготовления бумаги. Принцип Цай Луня позволял применять для производства бумаги самое разнообразное сырье и даже отходы растительного происхождения: солому, мох, траву, паклю, тряпье, бамбук. Но основным материалом в то время все-таки служили лубяные волокна шелковицы или тутового дерева. Эти волокна замачивались в воде, а затем разделялись на грубый внешний слой, из которого делали бумагу низшего сорта, и внутренний мягкий слой, который служил для изготовления лучших сортов бумаги. Затем эти волокна несколько часов варили в емкостях с известковым молоком и золой древесного угля. Путем соединения гашеной извести и золы получали щелочной раствор или каустик. Он необходим для того, чтобы растворить лигнин. Лигнин - это такой сложный полимер, который входит в состав почти всех растений, скрепляет целлюлозные волокна и обеспечивает им прочность. При производстве бумаги эта прочность как раз и не нужна. Необходимо было получить рыхлую консистенцию сырья. После кипячения в щелочном растворе следовала продолжительная обработка волокон в специальных ступках, где с помощью приспособлений они дробились и измельчались до пастообразного однородного состояния и уже из полученной массы, в которую добавляли растительные соки или крахмал, отливали нужные листы в специальной форме. Форма эта делалась из бамбуковых палочек и шелковых нитей в виде сетки. Когда вода вся стекала, на дне сетки оставался сырой лист бумаги. Его аккуратно доставали и высушивали под прессом.

Долго китайцам удавалось хранить секрет производства бумаги. Первыми переняли их драгоценный опыт арабы. По преданию, во время сражений на берегах туркестанской реки Тхерез арабы, наголову разбившие китайцев, взяли в плен мастеров бумажного производства. Арабы переняли их секрет и привезли его в Испанию. Это было в XI веке. А в 1150 году в Испании уже наладили собственное производство в Валенсии. И лишь спустя несколько столетий умением производить бумагу овладели все страны Старого света.

Изготовление бумаги в средние века

Процесс изготовления бумаги в средние века и позже считался особенно трудоемким, требовал известного профессионализма и опыта. При производстве требовалось большое количество воды как для технологий производства, так и для того, чтобы приводить в движение мельницы, поэтому цеха и впоследствии мануфактуры строились обычно на реках. Эти цеха так и называли — «бумажные мельницы».

Весь процесс производства бумаги в средневековой Европе можно разделить на следующие этапы:

  • очистка сырья от грязи;
  • дробление в жерновах ветряной или водяной мельницы до получения рыхлой консистенции;
  • Растирание подготовленной массы до однородного состояние;
  • отбеливание;
  • формование в специальных рамах (рабочий зачерпывал порцию подготовленной массы с помощью рамы с сетчатым дном, несколько раз встряхивал содержимое, распределяя его равномерно по всей раме и спрессовывая одновременно);
  • укладывание подготовленного листа на войлочную или суконную поверхность;
  • прессование;
  • просушка.

Также поступали и со следующим листом, который укладывали на предыдущий лист, переложив их предварительно войлоком. После того, как листов набиралось несколько десятков, всю стопку отправляли под тяжелый пресс. Окончательным этапом была просушка на веревке. Но и после этого бумагу еще долго доводили до кондиции. Листы разглаживали специальной скалкой, иногда для придания бумаге особых свойств окунали в клеевой раствор, снова прессовали и снова разглаживали. В некоторых случаях требовался еще труд полировщика, который при помощи полировки слоновой костью добивался эффекта «лощеной» бумаги. Затем уже почти готовая бумага отправлялась на резку и упаковку.

Очень долго основным сырьем для производства бумаги служило тряпье. Но с развитием книгопечатанья, увеличением тиражей книг требовалось еще больше бумаги. Призывы не выбрасывать старые тряпки, привлечение сборщиков тряпья не приносил желаемого результата. И тогда было решено испробовать в качестве сырья древесину. Использовать древесину в качестве сырья при производстве бумаги первым предложил французский естествоиспытатель Р. Реомюр в начале XVIII века. Опыт себя оправдал. Древесину используют и до сих пор, причем, от сорта дерева зависит качество бумаги. Из древесины мягких сортов (хвойных, например) деревьев получают более плотную бумагу. Для изготовления менее прочной, но очень гладкой бумаги подойдут твердые сорта деревьев. Иногда породы смешивают.

В России первое применение бумаги связывают с периодом первой переписи народа Руси, которую проводили по указу хана Батыя в середине XIII века во времена татаро-монгольского ига. Предполагают, что слово «бумага» по-русски, происходит от татарского «бумуг», означающего хлопок. Производство ручным способом в России было налажено с конца XVI века, а в 1716 году по указу Петра I была построена первая бумажная мануфактура под Санкт-Петербургом, в селе Красное.

Современные способы изготовления бумаги

Со временем производство бумаги все больше совершенствовалось. Прорывом в бумажной индустрии можно считать изобретение рабочего бумажной фабрики во Франции Луи Роберта в 1798 году станка, позволяющего делать очень длинные и тонкие листы бумаги.

И сейчас основные принципиальные методики производства бумаги сохранились. Усовершенствования коснулись, в основном, процессов механизации и автоматизации. Вначале идет подготовка сырья: кору отделяют от дерева, древесину измельчают, обрабатывают химическими реагентами при высокой температуре и под давлением. Сейчас растительные волокна измельчают посредством специального устройства с применением дисков, роллов или рафинеров. Приспособления выбираются в зависимости от желаемого качества и фактуры бумаги.

Результатом такой обработки является однородная смесь коричневого цвета. В эту смесь добавляют для скрепления волокон крахмал, парафин или другое клеящееся вещество. Затем следуют процессы придания материалу определенных свойств. Массу отбеливают тальком или мелом, добавляют в нее химические и натуральные наполнители, чтобы получить либо жесткую, либо мягкую и гибкую, либо тонкую и гладкую бумагу. После этого подготовленная масса попадает по специальным трубкам в напорный ящик сеточной части бумагоделательной машины. Она распределяется равномерно по всей поверхности, медленно двигаясь по сетчатому транспортеру. Под сеткой расположены гидропланки и отсасывающие ящики, способствующее постепенному обезвоживанию массы и формированию бумажного полотна. Под действием применяемого пара и в ходе механических действий большая часть влаги удаляется. Следующий этап - прессовая часть машины, где полотно протягивается между валами пресса. Содержание влаги в бумаге теперь не превышает 30%, но окончательно она высушивается в сушильной части машины. После просушки полотно доводится до желаемого состояния в отделочной части. Здесь она подвергается шлифовке или полировке, становится прочной и гладкой. И, наконец, длинное полотно сматывается в огромные рулоны.

Применение в повседневной жизни

Сегодня бумага стала для нас привычным и доступным атрибутом, производство уже не кажется таким сложным, как в стародавние времена. Но и сейчас сохранилось производство бумаги ручным способом, особенно это касается эксклюзивной бумаги для роскошных изданий с гравюрами. Кстати, китайские и японские мастера красивого письма и до сих пор для своего искусства каллиграфии используют особую бумагу, сделанную по древнему способу.

Даже представить сложно, как много применений нашла бумага сегодня. Обои на стенах, газеты и журналы, различная упаковка, почтовые марки, текстура на мебели, денежные купюры, салфетки, полотенца, картон, веревки, посуда, одежда — все это сейчас производят из бумаги. Современные технологии позволяют производить бумагу со свойствами дерева, металла и даже стекла. В Швеции научились делать из бумаги даже мебель. Но самое главное применение бумаги, по-прежнему остаются книги. Алишер Навои еще в давние времена сказа: «Бумага — крылья, на которых разносятся по миру мысли мудрецов».