Історія виникнення паперу
Винахід паперу – одне з головних досягнень людства на шляху до цивілізації. Ще в найдавніші часи людина шукала матеріал, який би йому служив для писемності. Близько 2000 років до нашої ери стародавні єгиптяни пристосували для цих цілей висушені і оброблені особливим способом листи папірусу. Але папірус – ще не папір.
Як робили папір в давнину?
Вважається, що перше виробництво паперу пов’язане з ім’ям китайського сановника Цай Луня і відноситься до 105 року нашої ери. Але це не єдина версія. Справа в тому, що при археологічних розкопках в Китаї, в північній провінції Шаньсі, в середині минулого століття, була виявлена стародавня гробниця. Так от, в ній, поряд з іншими цікавими речами, були виявлені невеликі шматочки паперу. Вік гробниці – II століття до нашої ери.
Знаменитий Цай Лунь тим, що він, будучи освіченою людиною, зумів підсумувати всі відомі до того способи виробництва і запропонувати оригінальну технологію виготовлення паперу. Принцип Цай Луня дозволяв застосовувати для виробництва паперу найрізноманітніше сировину і навіть відходи рослинного походження: солому, мох, траву, клоччя, ганчір’я, бамбук. Але основним матеріалом у той час все-таки служили луб’яні волокна шовковиці або тутового дерева. Ці волокна замочували у воді, а потім поділялися на грубий зовнішній шар, з якого робили папір нижчого сорту, і внутрішній м’який шар, який служив для виготовлення кращих сортів паперу. Потім ці волокна кілька годин варили в ємностях з вапняним молоком і золою деревного вугілля.
Шляхом з’єднання гашеного вапна і золи отримували лужний розчин або каустик. Він необхідний для того, щоб розчинити лігнін. Лігнін – це такий складний полімер, який входить до складу майже всіх рослин, скріплює целюлозні волокна і забезпечує їм міцність. При виробництві паперу ця міцність якраз і не потрібна. Необхідно було отримати пухку консистенцію сировини. Після кип’ятіння в лужному розчині йшла тривала обробка волокон в спеціальних ступках, де за допомогою пристосувань вони дробилися і подрібнювалися до пастоподібного однорідного стану і вже з отриманої маси, в яку додавали рослинні соки або крохмаль, відливали потрібні аркуші в спеціальній формі.
Форма ця робилася з бамбукових паличок і шовкових ниток у вигляді сітки. Коли вода вся стікала, на дні сітки залишався сирий аркуш паперу. Його акуратно діставали і висушували під пресом.
Довго китайцям вдавалося зберігати секрет виробництва паперу. Першими перейняли їх дорогоцінний досвід араби. За переказами, під час боїв на берегах Туркестанської річки Тхерез араби, наголову розбили китайців, взяли в полон майстрів паперового виробництва. Араби перейняли їх секрет і привезли його в Іспанію. Це було в XI столітті. А в 1150 році в Іспанії вже налагодили власне виробництво у Валенсії. І лише через кілька століть умінням виробляти папір оволоділи всі країни Старого світу.
Виготовлення паперу в Середньовіччі
Процес виготовлення паперу в середні століття і пізніше вважався особливо трудомістким, вимагав відомого професіоналізму і досвіду. При виробництві потрібно було багато води як для технологій виробництва, так і для того, щоб приводити в рух млини, тому цеху і згодом мануфактури будувалися зазвичай на річках. Ці цехи так і називали – “паперові млини”.
Весь процес виробництва паперу в середньовічній Європі можна розділити на наступні етапи:
- очищення сировини від бруду; дроблення в жорнах вітряного або водяного млина до отримання пухкої консистенції; Розтирання підготовленої маси до однорідного стану; відбілювання; формування в спеціальних рамах (робочий зачерпував порцію підготовленої маси за допомогою рами з сітчастим дном, кілька разів струшував вміст, розподіляючи його рівномірно по всій рамі і спресовуючи одночасно); вкладання підготовленого листа на войлочну або суконну поверхню; пресування; просушка.
Дуже довго основною сировиною для виробництва паперу служило ганчір’я. Але з розвитком книгодрукування, збільшенням тиражів книг турбувалися ще більше паперу. Заклики не викидати старі ганчірки, залучення складальників ганчір’я не приносить бажаного результату. І тоді було вирішено випробувати в якості сировини деревину. Використовувати деревину в якості сировини при виробництві паперу першим запропонував французький натураліст Р. Реомюр на початку XVIII століття. Досвід себе виправдав. Деревину використовують і досі, причому, від сорту дерева залежить якість паперу. З деревини м’яких сортів (хвойних, наприклад) дерев отримують більш щільний папір. Для виготовлення менш міцною, але дуже гладкого паперу підійдуть тверді сорти дерев. Іноді породи змішують.
Сучасні способи виготовлення паперу
Так само робили і з наступним листом, який укладали на попередній лист, переклавши їх попередньо войлоком. Після того, як листів набиралося кілька десятків, всю стопку відправляли під важкий прес. Остаточним етапом була просушка на мотузці. Але й після цього папір ще довго доводили до кондиції. Листи розгладжували спеціальної качалкою, іноді для надання паперу особливих властивостей занурювали в клейовий розчин, знову пресували і знову розгладжували. У деяких випадках був потрібний ще праця полірувальника, який за допомогою полірування слоновою кісткою домагався ефекту “лощеного” паперу. Потім вже майже готовий папір відправлялася на різання і упаковку.
З часом виробництво паперу все більше удосконалювалося. Проривом в паперовій індустрії можна вважати винахід робочого паперової фабрики у Франції Луї Роберта в 1798 році верстата, що дозволяє робити дуже довгі і тонкі аркуші паперу.
І зараз основні принципові методики виробництва паперу збереглися. Удосконалення торкнулися, в основному, процесів механізації та автоматизації. Спочатку йде підготовка сировини: кору відокремлюють від дерева, деревину подрібнюють, обробляють хімічними реагентами при високій температурі і під тиском. Зараз рослинні волокна подрібнюють допомогою спеціального пристрою із застосуванням дисків, ролів або рафінерів. Пристосування вибираються залежно від бажаної якості і фактури паперу.
Результатом такої обробки є однорідна суміш коричневого кольору. У цю суміш додають для скріплення волокон крохмаль, парафін або інше клеючі речовини. Потім слідують процеси додання матеріалу певних властивостей. Масу відбілюють тальком або крейдою, додають в неї хімічні і натуральні наповнювачі, щоб отримати або жорстку, або м’який і гнучкий, або тонкий і гладкий папір. Після цього підготовлена маса потрапляє по спеціальних трубках в напірний ящик сіткової частини папероробної машини. Вона розподіляється рівномірно по всій поверхні, повільно рухаючись по сітчастому транспортеру.
Під сіткою розташовані гидропланки та відсмоктуючі ящики, сприяюче поступового зневоднення маси і формуванню паперового полотна. Під дією застосовуваного пара і в ході механічних дій більша частина вологи видаляється. Наступний етап – пресова частина машини, де полотно простягається між валами преса. Зміст вологи в папері тепер не перевищує 30%, але остаточно вона висушується в сушильній частині машини. Після просушування полотно доводиться до бажаного стану в оздоблювальній частини. Тут воно піддається шліфовці або полірування, стає міцним і гладким. І, нарешті, довге полотно змотується у величезні рулони.
Сьогодні папір використовують скрізь. Шпалери на стінах, газети і журнали, упаковка, поштові марки, текстура на меблях, грошові купюри, серветки, рушники, картон, мотузки, посуд, одяг – все це зараз виробляють з паперу. Сучасні технології дозволяють виробляти папір з властивостями дерева, металу і навіть скла. У Швеції навчилися робити з папір навіть меблів. Але найголовніше застосування паперу, як і раніше залишаються книги. Алішер Навої ще в давні часи сказав: “Папір – крила, на яких розносяться по світу думки мудреців”.