Статья: Об истории изобретения и распространения бумаги
Процесс получения бумажной массы из древесных стволов сложен и громоздок. Еще более сложен процесс получения химически очищенной древесной массы — целлюлозы. Главная цель этого процесса — удалить из клетчатки дерева все так называемые инкрустирующие вещества, лигнин и пр., которые делают древесину ломкой.
После раздробления в щепу полученная масса поступает в громадные котлы, где и варится по натро-сульфатному или сульфитному (с применением сернокислой соли кальция) способу. Во время варки инкрустирующие вещества отделяются от клетчатки дерева и вместе с водой уходят из массы. После этого масса промывается и очищается от сучьев, осколков дерева и грубых неразварившихся узелков волокон.
Хорошая целлюлоза получается из соломы различных злаков, близкой по строению ко льну и конопле. Солому перед отбелкой очищают на машинах от пыли, грязи, всяких посторонних примесей и т.п., режут на кусочки и подвергают варке в котлах, подобной той, что применяют для древесной массы, с добавлением едкого натра или соды и извести. После варки соломенная масса подвергается отбелке, а затем идет в толстых листах на бумажные фабрики.
Итак, на бумажных фабриках для изготовления бумаги может употребляться и механически измельченная древесная масса, и древесная или соломенная целлюлоза, и хлопчатобумажные, полотняные, холщовые из волокон льна, пеньковые, джутовые и прочие тряпки, а также старая, бывшая в употреблении бумага, с которой в процессе варки в котлах и химической очистки удаляются чернила или типографская краска.
Из одной тряпичной массы бумагу, как правило, делают сравнительно в небольшом количестве, главным образом для ценных бумаг, акций и других высших сортов бумаги.
Нередки были и случаи, когда газетные, а особенно оберточные бумаги вырабатывались почти из одной древесины, а низшие сорта оберточных бумаг иногда имели в своем составе только солому, варенную с известью.
Конечно, тряпье для производства бумаги проходит длинный путь, прежде чем превратится в однородную жидкую массу. После поступления на фабрику тряпье идет в тряпкорезку, затем в котел для бучения (варки со щелоком, как правило, из известкового молока или едкого натра). После варки тряпье уже очищено от краски и пр., но еще не превратилось в кашу. Последняя операция производится в голландере (рол, рольный аппарат). Причем масса обычно проходит три голландера: полумассный, где обращается в кашу путем рубки особыми ножами, помещенными внутри резервуара голландера, и размачивания водой; затем бельный, где происходит ее беление; после отбелки тряпичная полумасса поступает в массные голландеры (ролы), назначение которых — окончательно превратить бумажную полумассу в совершенно однообразную по своему строению, годную для отливки бумаги массу. В массных голландерах также происходит смешивание тряпичной полумассы с целлюлозой, с древесной массой, а также с химически очищенной и превращенной в массу старой бумагой. Здесь же к бумажной массе прибавляется клей, но не животный, каким пользовались до конца XVIII века, а растительный — смоляной клей, в виде канифоли (гарпиуса), представляющей собой остаток перегонки смолы хвойных деревьев на скипидар (терпентин). Канифоль путем варки с раствором соды подвергается омыливанию (иногда эта масса смешивается с крахмальным клейстером) и вливается в голландер для проклейки бумажной массы. Бумага фильтровочная, промокательная изготовляется без примеси клея. Также без клея — для лучшего всасывания краски — изготовляются иногда высшие сорта бумаги для печатания гравюр, типа веленевой, японской, китай-ской, индийской бумаг. Но основной объем бумаги, предназначенный для печати и письма, поступает на рынок после проклеивания канифольной эмульсией.
Добавление асбеста придает бумаге некоторую горючестойкость, и это свойство используется для получения кровельного материала, перегородок для комнат и т.д.
В массных голландерах в бумагу вводятся так называемые наполнители, которые придают бумаге более плотный вид и тяжесть. К наполнителям относятся каолин белый отмученный, реже — гипс, сернокислый барий, тальк, асбестин. За счет двух последних придают бумаге белизну и блеск. Для белизны вводят и синьку, так как естественный цвет бумажной массы — желтоватый или серый.
После того как процесс смешивания в массных голландерах закончился и получилась масса, необходимая для определенного сорта бумаги, она поступает в самочерпки, а оттуда — на полотно бумажной машины. Из самочерпки бумажная масса льется на бесконечную латунную сетку. Сетка с частыми отверстиями, через которые стекает вода, непрерывно движется вперед. Полоса бумаги, еще мокрая и рыхлая, у края сетки прижимается к ней при помощи сетчатого цилиндра (дандироля, наносящего на бумагу водяные знаки и сглаживающего ее верхнюю шероховатую поверхность). После дандироля полоса проходит между обтянутыми сукном валами гауч-пресса, отжимающего влагу, а затем поступает на бесконечное сукно, где опять происходит прессование и удаление влаги из бумажной полосы. Далее бумага перемещается с мокрой части машины на сухую, где горячие цилиндры убирают остатки влаги. Там же бумага проходит через тяжелые валы каландров, глазирующих ее, и через валы, поперек которых расположены кольцевые ножи, режущие полосу на более узкие ленты, скатываемые в рулоны, иногда достигающие длины десять и более километров.
Для изготовления пергаментной и восковой бумаги готовую бумагу пропускают в течение нескольких секунд через ванну с серной кислотой, затем промывают водой, раствором соды и снова водой. Серная кислота, во-первых, делает бумагу непроницаемой для жиров и некоторых кислот, во-вторых, придает ей полупрозрачность, а в-третьих — прочность.
В продажу бумага поступает в двух видах: в рулонах и флатовая (то есть нарезанная на листы или отлитая листами разного размера).
Следует отметить, что при последующем грандиозном развитии машинного производства до сих пор сохранилось производство бумаги ручным способом, особенно при выработке дорогих сортов, идущих для тонких рисунков акварелью, веленевой (похожей на пергамент), рыхлой китайской и плотной японской (для печатания роскошных изданий с гравюрами и офортами).
Интересно было бы привести обычную когда-то номенклатуру бумаг и картона, предлагаемую Центробумтрестом: актовая тряпичная; александрийская рисовальная; альбомная разноцветная матовая и глазированная; английский картон; афишная разноцветная; билетная ролевая; бристольский картон (глазированный) разноцветный; бутылочная разноцветная; бюварная (промокательная) разноцветная; верже — прокладочная и папиросная; восковая (непромокаемая); газетная в рулонах; глянцевая разноцветная; гофрированная; золотая (покрытая золотой фольгой); картографическая; картон (желтый, соломенный, белый, глазированный, серый, технический); карточная бумага и картон; картузная; кассовые и контрольные ленты; книжная белая и полубелая (в стопах и рулонах); конвертная бумага, концептная (для копировки планов) в рулонах; копировальная в стопах и рулонах; крашеная медовая; литографская бумага; масленка для обложек; мелованные бумаги; мраморные матовые и глянцевые разных рисунков; мундштучная флатовая и в бобинах; оберточная и пакетная (желтая и серая); обойная; папиросная (белая, желтая и цветная); парафинированная (непромокаемая); пергамент в рулонах и листах; писчая от № 1 до № 9 в пачках и листах; подпергамент; полотняная (тисненная под полотно); почтовая в листах и пачках; ротаторная (провощенная, специально изготовляемая для ротаторов); серебряная (покрытая серебряной фольгой); слоновая (толстая, веленевого типа, глазированная); телеграфная лента в катушках в 9-10-12-13 мм шириной; форзацная; фильтровальная белая; чайная; черная матовая и глянцевая; шагреневая для переплетов и картонов; шведский картон (глазированный) в рулонах и листах; прочие, изготавливаемые по заказам.
Что дальше?
Прогресс не стоит на месте. Все части бумагоделательной машины были усовершенствованы, увеличена ширина полотна. Вместо тряпичного сырья стали использовать древесину. Старые ролы постепенно вытеснялись размалывающими аппаратами непрерывного действия.
Для отделки бумаги теперь применяются суперкаландры (система вращающихся с разной скоростью валов, между которыми под давлением пропускают увлажненное бумажное полотно), обеспечивающие более ровную гладкую поверхность и глянец. Такая бумага называется каландрированной и высококаландрированной. Для придания бумаге глянца бумажное полотно пропускают через лощильный каландр, валы которого совершают возвратно-вращательное движение, не оказывая большого давления на бумагу.
Основной композиционный состав почти не изменился — это волокна растительного происхождения из древесины хвойных и лиственных пород, стеблей однолетних растений, листьев и т.п. В зависимости от метода производства, выхода гемицеллюлоз (веществ, сходных с целлюлозой, но с меньшей молекулярной массой) и лигнина (инкрустирующего вещества) получают различные полуфабрикаты: древесную массу, полухимическую массу (полуцеллюлозу), небеленую, беленую и облагороженную целлюлозу.
Для снижения гидрофильности и гигроскопичности (впитывания при смачивании и поглощения воды из воздуха) бумагу проклеивают гидрофобными (с водоотталкивающими свойствами) смолами и парафинами. Для повышения прочности, гладкости (уменьшения ворсистости), стойкости к выщипыванию (липкой краской при печатании) и истиранию наиболее эффективна поверхностная проклейка в клеильных прессах крахмальным, карбоксиметилцеллюлозным и другими клеями. Проклейка необходима для офсетной, картографической, фототипной, форзацной, обложечной, чертежной, писчей и прочих бумаг, которые увлажняются в процессах полиграфического производства (при печатании, склеивании) или при пользовании. В зависимости от степени проклейки различают бумагу слабоклееную, клееную и высококлееную. В бумажную массу вводят наполнители — белые порошкообразные, нерастворимые в воде минеральные вещества: каолин, сернокислый барий, тальк, двуокись титана и др. Они повышают белизну, гладкость и непрозрачность бумаги, делают ее более мягкой, легко деформируемой (пластичной), но и менее прочной.
Повышенное содержание наполнителей (зольность) необходимо бумаге для высокой печати, так как повышенная пластичность позволяет снизить давление для хорошей пропечатки оттиска, и бумаге для глубокой печати — в целях лучшего впитывания и снижения растекаемости жидкой краски на оттисках. Белая пигментно-клеевая композиция наносится на поверхность мелованной бумаги для получения высокой гладкости и глянца, что необходимо в производстве рекламных и высококачественных иллюстрированных многокрасочных изданий. По содержанию наполнителей различают мало-, среднезольную, повышенной зольности и высокозольную бумагу. Бумагу машинной гладкости, имеющую матовую поверхность, применяют преимущественно для печатания текстовых или содержащих штриховые иллюстрации изданий, а каландрированную и высококаландрированную — для изданий, содержащих тоновые (растровые) иллюстрации. Важнейшие показатели — масса бумаги площадью 1 м2, толщина, плотность, прочность, гладкость, пористость, белизна, непрозрачность, оттенок, стоимость и др.