"Бумага - продукт перетирания лохмотьев и тряпок, коль скоро сделана и отдана под печатный станок, превратившись в книгу или газету, приобретает беспримерное могущество, становится всемирным владыкой. Она изменяет наши идеи и нашу религию, переворачивает наши нравы и законы, свергает и восстанавливает царства, решает вопросы войны и мира: она, можно сказать, управляет миром. И она получила такое распространение в наши дни, такую широкую и универсальную область применения, стала столь характеризующей нашу эпоху, что наше время можно назвать "бумажной эрой".

А. Сим

ТЕОРИЯ И ИСТОРИЯ

Бумага является важным элементом в процессе печатания, представляя главный материал для создания полиграфической продукции. От ее качеств зависит в значительной степени вид книг, журналов и газет. Прекрасное произведение, напечатанное на плохой бумаге, имеет меньший сбыт, а плохое, для издания которого воспользовались прекрасной бумагой, привлекает читателя, обманывая своим видом. От качеств бумаги зависит насколько хорошо на ней выйдет печать текста и рисунков.

Мы до сих пор точно не знаем, когда изобретена бумага. Несомненно, что начало следует искать в Китае, где, по китайской легенде, в 153 году нашей эры Тцай-Лунь, министр земледелия, рекомендовал своим согражданам применять для письма бумагу "ши", изготовленную из волокон древесины "бумажного деревца" (Brussonetia papyrifera). До этого времени китайцы употребляли, как материал для письма, - камень, кости и пластинки, вырезанные из сердцевины бамбука.

Другой весьма интересный вопрос, - о происхождении в славянском языке слова "бумага". Много усилий потратили ученые, чтобы объяснить его источник. Возможно, что его первооснова - греческое bambagia (хлопчатая бумага). С другой стороны, в Китае бумагу выделывали из молодых побегов бамбука; возможно, что название бумаги имеет корень в старом названии бамбука, а европейское название бумаги (франц. и нем. Papier, англ. Paper) явно происходит от названия папируса.

Однако, надо заметить, что принципы изготовления бумаги и папируса совсем разные: если папирус представляет из себя тонко нарезанные и склеенные пластинки, то для изготовления бумаги требуется расщепление частиц (волокон) того материала, который употребляется для ее производства, нарушение связи между волокнами, чтобы затем эти волокна спутать между собой (подвергнуть процессу свойлачивания) и заставить всю спутанную массу образовать тонкий и гибкий лист, пригодный для письма.

Для приготовления бумаги годятся любые растительные волокна, обладающие гибкостью. Можно перечислить сотни растений, годных для производства бумаги, и не только растения, но и коконы шелковичных червей, шерсть и кожу животных и пр. Попытки делать бумагу из самых разнообразных волокон делались уже давно. Любопытно рассматривать вышедшие в 1827 и в 1861 годах руководства по производству бумаги - "Manuel de papeterie" - Louis Pitte, к которым приложены сотни образцов бумаги, выработанной из разнообразнейших веществ, даже из кожи и из торфа.

Главная задача не в выборе материала для производства бумаги - поставщиками которого являются все поля, луга и леса, а в пользовании таким материалом, которого хватит на мировые потребности и из которого можно изготовить бумагу вполне доброкачественную, белую, крепкую, не пропускающую чернил при письме и хорошо принимающую краску при печатании.

Следует сказать, что не человек изобрел приготовление бумаги из древесины: первыми ее производителями были некоторые породы ос. Они строят свои гнезда так: рабочие осы (неразвитые самки) весною сгрызают молодые зеленые побеги деревьев, пережевывают их и при этом отделяют волокна (клетчатку). В слюне ос есть клей, и таким образом получается клейкая масса, состав которой тот же, что и бумаги: клетчатка древесины или соломы и клей. Из этой клейкой массы осы и строят свои гнезда, из нее же делают основу, прикрепляющую гнездо к дереву, стене и пр. Состав осиных гнезд часто бывает настолько прочен, что гнезда существуют много лет, сопротивляясь дождю, снегу и ветрам. А чтобы оторвать такое гнездо от места, куда оно прикреплено, иногда нужно приложить большую силу. По своему составу, если не принимать во внимание приносимую ветром в гнезда пыль, осиные гнезда сходны даже до мелочей с мягкими, шелковистыми сортами бумаги, производимыми в Китае и Японии.

Бумага, изготовлявшаяся в древности китайцами, имела основной недостаток - рыхлость, из-за чего краска, которой на ней писали (главным образом тушь из высоких сортов сажи с примесью рыбьего клея и мускуса), растекалась и бумага легко рвалась.

Дальнейший путь бумаги в Европу из Китая хорошо описан французским ученым Авенелем: "Она пришла из Китая очень медленным путем, со средней скоростью, может быть, ста верст в сто лет. Народы центральной Азии, потом арабы, потом египтяне подвозили ее выделку все ближе к нам. В 650 году ее видели в Самарканде; в 800 - встречают в Багдаде; в 1100 году она дошла до Каира. Затем она проходит по берегу Африки, переплывает через Средиземное море и долго не переходит Лангедока" (Южная Франция).

Конечно, процесс проникновения бумаги в Европу гораздо сложнее. Ранее она ввозилась через Грецию, позже через новый центр торговли на Средиземном море, Венецию, из Малой Азии и Африки (есть упоминания, что в Феце в конце XII века было до 400 бумажных заведений), затем ее начали вырабатывать в Европе, где была открыта большая мастерская на юго-востоке Испании, в Хативе (Сан-Филиппе, в 56 километрах от Валенсии), существовавшая уже в 1154 году и поставлявшая бумагу в ближайшие страны, главным образом, через Венецию. К XIV-XV векам бумага уже получила прочное распространение в Европе. В течение XIII и XIV веков открылись "бумажные мельницы" в Италии, Франции, Германии, Голландии.

Несколько запутанным является вопрос о сырье, употреблявшемся в то время при производстве бумаги. До восьмидесятых годов XIX века нисколько не сомневались, что бумага вырабатывалась арабами из хлопка; откуда и ее название: "бомбицина" (другое: "charta cottonea"). Однако, анализы показывают, что из образцов бумаги, изготовленной с XI до XV веков, не оказалось ни одной выделанной из хлопка, - большинство было изготовлено из тряпок. Может быть, эта загадка объясняется тем, что до Х века арабы, заимствовав из Китая способы выделки бумаги из волокон шелкового кокона и шелковичного ("бумажного") деревца, но в силу отсутствия в Центральной и Малой Азии бумажного деревца, перешли к употреблению волокон, обволакивающих зерна хлопчатника. Но бумага получалась весьма рыхлая и малоудобная для письма, тогда они перешли к тряпкам (хотя название "хлопчатой бумаги" сохранилось). Процесс выработки бумаги из тряпок гораздо сложнее, зато получилась бумага, вполне удовлетворяющая своему назначению.

Так или иначе, но процесс производства бумаги совершенствовался и ко времени начала книгопечатания мы видим в Европе много бумажных мельниц, которые вырабатывали (исключительно из льняных и пеньковых тряпок) превосходную, не протекающую, белую бумагу, довольно плотную и прочную, "звонкую" и гибкую, сохранившуюся до наших дней в том же превосходном виде.

Папирус с IX века вытеснен пергаментом, бумага с XII века начинает вытеснять пергамент; свитки и книги из пергамента окончательно заменяются книгами из бумаги. Дешевизна бумаги, в сравнении с пергаментом, дала возможность расширить ее производство до достаточно больших размеров (кстати, по замечанию Н.П. Лихачева, для одного экземпляра книги на пергаменте нужно было истребить шкуры с целого стада), что и дало сильный толчок изобретению книгопечатания и его дальнейшему развитию.

Процесс изготовления бумаги на старинных мельницах можно описать так:

1. Материал, предназначенный для выделки бумаги, очищается от грязи и промывается.
2. После высыхания, полученное сырье поступает на жернова водяной или ветряной мельницы, где он перетирается, превращаясь в бесформенную рыхлую массу.
3. Эта масса поступает в чаны, наполненные водой, где с помощью пестов разрыхляется окончательно. Волокна разделяются, чтобы превратиться в ровную кашицу молочного цвета.
4. Рабочий, пользуясь формой в виде деревянной рамы с натянутой на ней проволочной тонкой сеткой, зачерпывает ею из чана нужное для листа бумаги количество жидкой кашицы и трясет раму над чаном, чтобы вода стекала и волоконца свойлакивались.
5. Когда лист на сетке примет нужную форму, рабочий переворачивает раму на кусок войлока или сукна, и лист падает туда;
6. Сверху на этот еще сырой лист накладывается снова кусок войлока, на него кладется новый лист бумаги, и т. д.

Когда наберутся два-три десятка листов, то вся кипа поступает под пресс и подвергается сильному сжатию. Затем листы развешиваются на веревках для окончательной просушки. Иногда, особенно для писчей бумаги, к массе в чане подбавляли клей, т.к. на проклееной бумаге чернила не растекаются.

Благодаря строению металлической сети - длинные проволочки вдоль и поперек - на бумаге, если смотреть на свет, получались утонченные линии, отсюда название: бумаги-верже (от франц.: vergeures - так назывались продольные полоски проволоки).

Обычно фабриканты, путем вплетания какой-либо плоской фигурки из проволоки в сетку, оттискивали свое фабричное клеймо (водяной знак, филигран) в виде колокола, орла, единорога, короны, цветов, кисти винограда, монограммы из имени Иисуса Христа (I.H.S.), инициалов своих имени и фамилии, годов. По этим водяным знакам можно, в большинстве случаев, определить фабриканта и век, иногда даже год, когда бумага была произведена.

Древнейшая бумага изготовлена плохо: в некоторых образцах бросаются в глаза длинные, выдающиеся из общей ровной поверхности бумаги волокна, иногда видны даже кусочки тряпок; позже процесс фабрикации все улучшается, - мельницы совершенствуются, и опытные мастера изготовляют великолепную, образцовую и для нашего времени, бумагу. Готовые, высушенные листы разбирались по сортам и продавались пачками.

Конечно производство бумаги с тех пор далеко ушло вперед, и рабочий-бумажник XV века, если бы мог попасть на современную бумажную фабрику, долго не мог бы понять ни терминов, ни процесса производства бумаги. Известно, что еще во второй половине XVII века для превращения очищенного тряпья в кашеобразную массу введен чан особого типа - голландер, в котором бумажная масса варилась вместе с хлористыми соединениями. Конец XVIII века внес переворот и в эту область: рабочий на бумажной фабрике в Эзонне, во Франции, Луи Роберт в 1799 году изобрел прообраз современной бумажной машины, вырабатывающей бумагу в виде бесконечной ленты.

Мы не будем останавливаться на истории этой машины (т.к. это тема отдельной статьи), но опишем вкратце ее работу, предварительно ознакомившись с сырьем употребляемыми для производства бумаги.

 

КОНЕЦ 19 - НАЧАЛО 20 ВЕКА

 

Как здесь уже упоминалось, еще в XVIII веке производились опыты по изготовлению бумаги не из тряпок, а из волокон различных растений. С тех пор потребность в бумаге настолько возрасла, что ограничиться производством бумаги из тряпок было невозможно, и в бумажную массу начинают прибавлять механически размельченную древесину (удачные опыты Келлера и Фельтера с 1845 года). А с 1857 года вводится химически обработанная едким натром (натро-сульфатный способ) древесина, в виде бело-сероватой массы целлюлозы.

Лучшая древесная масса получается из хвойных свеже-срубленных деревьев, преимущественно ели, пихты, сосны и из лиственных - осины. Поэтому древесно-целлюлозные комбинаты находятся почти всегда в северной полосе. Дерево для дальнейшей обработки поступает на завод в виде стволов неодинаковой длины, с которых еще в лесу обрубили сучья и отчасти кору. При помощи машин со стволов удаляется без остатка мало пригодная для производства бумаги кора, после чего стволы разрезаются на куски. Эти куски дерева поступают в машины, превращающие их в мягкую массу (дефибрирование) путем растирания, после чего эта масса может идти на производство грубых сортов картона или на примешивание к целлюлозе для производства бумаги.

Процесс получения из древесных стволов бумажной массы сложен и громоздок; еще более сложен процесс получения химически очищенной древесной массы - целлюлозы. Главная цель этого процесса - удалить из клетчатки дерева все т.н. инкрустирующие вещества, лигнин и проч., делающие 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, оставшихся в ней осколков дерева и грубых неразварившихся узелков волокон.

Хорошая целлюлоза получается из близкой по строению к льну и конопле соломы различных злаков. Солому перед отбелкой очищают на машинах от пыли, грязи, всяких посторонних примесей и кореньев, режут на кусочки и подвергают варке, подобной варке в котлах древесной массы, при помощи едкого натра или соды и извести. После варки соломенная масса подвергается еще и отбелке, затем идет в толстых листах на бумажные фабрики.

Следовательно, на бумажных фабриках для изготовления бумаги может употребляются и механически измельченная древесная масса, и древесная целлюлоза, и соломенная, и хлопчатобумажные тряпки, полотняные, холщовые из волокон льна, пеньковые, джутовые и проч., а также старая, бывшая в употреблении бумага, с которой чернила или типографская краска удаляются в процессе варки в котлах и химической очистке.

Из одной тряпичной массы бумагу, как правило, делают сравнительно в небольшом количестве, главным образом, для ценных бумаг, акций и других высших сортов бумаги.

В 19-20 вв. нередки были случаи, когда газетные, а особенно оберточные бумаги вырабатывались почти из одной древесины; низшие сорта оберточных бумаг иногда имели в своем составе только солому, вареную с известью.

Конечно, тряпье для производства бумаги проходит длинный путь прежде, чем превратиться в ровную жидкую массу. После поступления тряпья на фабрику, идет в тряпкорезку, затем в котел для "бучения" (варки со щелоком, почти всегда 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 т.н. 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 массу совершенно однообразную по своему строению, годную для отливки бумаги. В массных голландерах происходит также 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 (не животный, каким пользовались с VIII-IX веков до конца XVIII века, а растительный - смоляной клей, в виде канифоли (гарпиуса) - остатка от перегонки смолы хвойных деревьев на скипидар (терпентин)). Канифоль, путем ее варки с раствором соды, подвергается омыливанию (иногда эта масса смешивается с крахмальным клейстером) и вливается в голландер для проклейки бумажной массы. Бумага фильтровочная, промокательная приготовлена без примеси клея, также без клея, для лучшего всасывания краски, изготовляются иногда высокие сорта бумаги для печатания гравюр, типа веленевой, японской, китайской, индийской бумаг. Но главная масса бумаги, для печати и письма, поступает на рынок проклеенная канифольной эмульсией. Добавление асбеста дает бумаге некоторую несгораемость, чем пользуются для получения кровельного материала, перегородок для комнат и т.д.

В массных голландерах в бумагу вводятся и т.н. "наполнители", роль которых заключается в придании бумаге более плотного вида и тяжести. К наполнителям можно отнести: каолин (сырье для фарфора) белый отмученный, реже - гипс, сернокислый барий, тальк, асбестин. Два последних придают бумаге белизну и блеск. Для придания белизны прибавляли и синьку, т.к. естественный цвет бумажной массы - желтоватый или серый.

После того, как процесс смешивания в массных голландерах закончился и получилась масса, нужная для желаемого сорта бумаги, она поступает в самочерпки и оттуда уже на полотно бумажной мащины. Из самочерпки бумажная масса льется на бесконечную латунную сетку. Сетка с частыми отверстиями, через которые стекает вода, непрерывно движется вперед. По прохождении сетки полоса бумаги, еще мокрая и рыхлая, у края сетки прижимается к ней при помощи сетчатого цилиндра, называемого дандироль, наносящего на бумагу водяные знаки и сглаживающего ее верхнюю, шероховатую поверхность. После дандироля полоса проходит между валами гаучпресса, обтянутыми сукном, отжимающим влагу, а затем поступает на бесконечное сукно, где опять происходит прессование и потеря влаги из бумажной полосы. Далее бумага поступает с мокрой части машины на сухую, где горячие цилиндры удаляют последние остатки влаги и где бумага проходит через тяжелые валы каландров, глазирующих ее, и через валы с расположенными на них поперек кольцевыми ножами, режущими полосу на более узкие ленты, скатываемые в рулоны длиною иногда в десяток и больше километров.

Для изготовления бумаг "пергаментной" и "восковой", готовую бумагу пропускали на несколько секунд через ванну с серной кислотой, затем промывали водой, раствором соды и опять водой. Серная кислота, во-первых, делает бумагу непромокаемой для жиров и некоторых кислот, а во-вторых, придает ей полупрозрачность и в-третьих - прочность.

При столь грандиозном развитии машинного производства бумаги до сих пор сохранилось производство бумаги ручным способом, особенно для выработки дорогих сортов бумаги, идущих для тонких рисунков акварелью, веленевой (похожей на пергамент), рыхлой китайской и плотной японской (для печатания роскошных изданий с гравюрами и офортами).

В продажу бумага поступает в двух видах: в рулонах и флатовая (т.е. нарезанная в листы или отлитая листами разного размера). Форматы бумаги были довольно разнообразны. Но эту тему мы рассматривали, поэтому интересующихся я отсылаю к статье "Больше форматов хороших и разных..."

Интересно было бы привести (в алфавитном порядке) обычную в то время номенклатуру бумаг и картона, предлагаемых Центробумтрестом:

Актовая тряпичная, Александрийская рисовальная, Альбомная разноцветная мато-вая и глазированная, Английский картон, Афишная разноцветная, Билетная ролевая, Бристольский картон (глазированный) разноцветный, Бутылочная разноцветная, Бювар-ная (промокательная) разноцветная, Верже - прокладочная и папиросная, Восковая (непромокаемая), Газетная в рулонах, Глянцевая разноцветная, Гофрированная, Золотая бумага (т.е. покрытая золотой фольгой), Картографическая, Картон (желтый, соломенный, белый, глазированный, серый, тех-нический), 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 (прово-щенная, специально изготовляемая для ротаторов), Серебряная (покрытая серебряной фольгой), Слоновая (толстая веленевого типа, глазированная), Телеграфная лента в катушках в 9-10-12-13 мм ширины, Форзацная, Фильтровальная белая, Чайная, Черная матовая и глянцевая, Шагреневая для переплетов и картонов, Шведский картон (глазированный) в рулонах и листах и проч. 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 роллы 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 др. клеями. Проклейка необходима для офсетной, картографической, фототипной, форзацной, обложечной, чертежной, писчей и др. 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, т.к. повышенная пластичность позволяет снизить давление для хорошей пропечатки оттиска, а для глубокой печати - 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. Бумага 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.

Дубина Николай