webdonsk.ruКак сделали первую бумагу
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 05.09.2024
Задолго до появления Всемирной паутины практически вся письменная информация распространялась в печатном виде. Идея получения информации с раскрашенных листов бумаги начинает казаться немного старомодной, но это не значит, что мы собираемся перестать использовать бумагу в ближайшее время.
ВсеЗнаешь.ру предлагает внимательнее посмотреть, что это такое и как это сделано!
Бумага представляет собой тонкий материал, получаемый путем прессования влажных волокон целлюлозной массы, полученных из дерева, ветоши или травы, и сушки их в гибкие листы.
Кто изобрел и из чего делали бумагу раньше?
Этапы создания бумаги в древнем Китае
3000 г. до н.э.: Древние египтяне начинают писать на папирусе, сделанном из тростника, растущего на берегах реки Нил. Это первая легкая портативная поверхность для письма.
105 г. н. э.: Китаец Цай Лунь — изобрел бумагу из хлопка для императора Китая. Технология производства бумаги постепенно распространяется по всей Азии.
1100-е годы: Мавры внедряют технологию изготовления бумаги в Северной Африке и Испании, откуда она переходит в остальную часть Европы. Их бумага сделана из конопли и льна.
1450-е годы: Иоганн Генсфляйш цур Ладен цум Гутенберг (Иоганн Гутенберг) — изобретает способ книгопечатания подвижными литерами и печатает около 180 экземпляров своей знаменитой Библии Гутенберга. Это изобретение значительно увеличивает спрос на бумагу.
1799 год: Первую бумагоделательную машину (БДМ) непрерывного действия изобрёл француз Луи-Николя Робер (1761—1828).
1809 год: Англичанин Джон Дикинсон (1782–1869) изобрел и запатентовал альтернативное устройство для изготовления бумаги, называемое цилиндровым устройством.
1840 год: В Германии разработан метод получения механической или химико-механической древесной массы, применяемой в качестве исходного материала для изготовления бумаги или картона, и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности.
1890 год: Американская компания Scott Paper Company из Филадельфии, Пенсильвания, производит первый бумажный рулон туалетной бумаги; в 1907 году компания разработала бумажные салфетки для улучшения общественной гигиены. В 1931 году Scott Paper производит первые бумажные полотенца ScottTowels и продает их в продуктовых магазинах.
Виды бумаги
Чтобы понять, как изготавливают бумагу, надо сначала определить ее вид, ведь состав сырья может быть разным.
Различают такие разновидности материала:
- Офсетная. Широко используется в типографском деле — для печати книг и массовой полиграфической продукции. Бумага устойчива к сырости, что важно, так как при офсетной печати используют увлажнители.
- Упаковочная. Прочная, невосприимчивая к влаге. К цвету и гладкости не предъявляют повышенные требования.
- Газетная. Применяется для печати на высокоскоростном оборудовании. Ее особенность — повышенная впитываемость красок.
- Мелованная. Отличия от других видов — белизна, гладкость. Из нее печатают качественные иллюстрированные издания.
- Целлюлозная. Состоит из чистой целлюлозы плюс 1—3 % добавок. Например, хлопковые волокна часто используются для изготовления бумаги, на которой печатают деньги.
Из чего делают бумагу?
Большая часть бумажной массы изготавливается из деревьев (в основном быстрорастущих вечнозеленых хвойных деревьев), хотя она также может быть изготовлена из бамбука, хлопка, конопли, джута и широкого спектра других растительных материалов.
- Гладкая бумага, используемая для журналов или упаковки, часто содержит такой материал, как фарфоровая глина, поэтому она печатается с более ярким глянцевым покрытием.
- дерева — масса называется целлюлозной;
- однолетних растений: из конопляной или рисовой массы изготавливают материал повышенной белизны, из соломы и тростника — прочную и плотную;
- вторичного сырья — макулатуры, тряпок;
- сырья для производства бумаги специального назначения — шерстяных, асбестовых и прочих волокон.
Основной материал в бумажной промышленности — древесина. На комбинаты поставляют стволы целиком. Там с них снимают кору, разрезают. Далее сырье измельчают в муку — до волокон-фибрилл.
В таком виде древесина поступает на измельчение в муку
Для производства бумаги используют:
- сосну, кедр — мягкие породы пригодны для изготовления упаковочных материалов;
- клен, дуб — основа из твердых пород гладкая, но менее прочная;
- канадскую ель — из нее делают прочный, но эластичный материал;
- каштан, березу и так далее.
Смешивая дубовое и сосновое сырье, получают книжную бумагу. Она прочная, эластичная. Для улучшения качества продукции древесный материал сортируют, фильтруют, обрабатывают химическими составами.
Производственные этапы изготовления бумаги
Этапы изготовления бумаги
Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.
Древесная масса
Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину — сложный агрегат огромных размеров (длина — свыше 100м, ширина — 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;
1. Сеточная часть
Под напором этот состав непрерывно поступает на движущуюся проволочную сетку бумагоделательной машины. Технология изготовления бумаги такова, что волокна располагаются и переплетаются вдоль движения сетки, создавая машинное направление, которое в дальнейшем будет играть важную роль при использовании готового продукта. По мере движения сетки вода постепенно уходит и осуществляется формование бумажного полотна.
Сеточная часть БДМ
2. Прессовая часть
В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
3. Сушильная часть
В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
4. Каландры
Предварительно остуженное холодными барабанами полотно проходит каландрирование — пропускается между тяжелыми полированными валами — каландрами для придания ему большей гладкости и прочности. Каландрированная бумага сматывается в рулон и подвергается резке на меньшие рулоны или размотке и резке на листы.
Рулон готовой продукции
После и/или перед каландром могут быть установлены устройства для мелования бумаги. Мелование — нанесение покрытия из каолина или диоксида титана для увеличения гладкости бумаги и улучшения ее печатных свойств, оно бывает одно- или двухсторонним, однократным и многократным.
По тому же принципу производят картон — материал плотностью от 250 г/м?. Из него изготавливают обложки книг, папки, упаковку и другую подобную продукцию.
Критерии качества бумаги
Смотрите интересный репортаж с завода по производству бумаги:
В древние времена люди делали записи на камнях, листьях, коре деревьев, шкуре животных, панцирях черепах, костях и на ткани, но у каждого из этих методов была масса недостатков. Изобретение бумаги в Китае дало новый толчок развитию человечества, а благодарить за появление столь необходимого сегодня материала мы должны древнего изобретателя Цай Луня.
Цай Лунь родился в Восточной династии Хань (25—220 н.э.). В 15 лет его отдали на службу евнухом в императорский двор. За своё трудолюбие, изобретательность и настойчивость Луня не раз повышали в должности. За сорок лет жизни при дворе он послужил пяти императорам, завоевал их расположение и получил титул князя.
Однажды ему поручили изготовлять инструменты и оружие для императорской семьи, и с тех пор он увлёкся различными ремёслами. Очень скоро Цай Лунь стал знаменитым мастером, и изделия, сделанные под его руководством, поражали своей искусностью.
До Восточной династии Хань для создания книг использовали древесину бамбука или шёлковую ткань. Учёным того времени было весьма неудобно вести свои записи в подобных книгах, потому что бамбук был тяжёлым, а шёлк — дорого стоил. Хотя в то время начала появляться бумага из конопли, но технология её изготовления оставалось незрелой, да и доступна она была лишь немногим.
Цай Лунь же предложил новый способ. Он велел своим подручным собирать кору деревьев, остатки тканей и непригодные для рыболовства сети. Затем его работники измельчали эти материалы и замачивали их в воде на долгое время. Когда смесь превращалась в мягкую массу, её нагревали, а затем заливали в специальные формы и выставляли для просушки на солнце. Так и получали первые образцы бумаги, пригодной для письма.
Как шаг за шагом изготовлял бумагу Цай Лунь и его подручные, можно увидеть на следующих рисунках:
В настоящее время трудно себе представить, что когда-то очень давно, люди могли жить без такого важного приспособления, как бумага. Кажется, что бумага существовала всегда. Но, конечно, у нее, как и у всего на свете, есть своя история происхождения.
Содержание статьи
Кто и как придумал бумагу
Материал для письма появился еще задолго до появления бумаги. Так, еще 4000 лет назад, древние египтяне использовали стебли папируса для письма. Сначала папирус избавляли от кожицы и выпрямляли его. После этого полоски материала ставились крест-накрест и прессовались. Вследствие такого процесса папирус склеивался. Таким образом получался неплохой материал для письма.
Но если говорить именно о бумаге, такой, какой люди представляют ее сегодня, то она была изобретена только в 105 году в Китае. Ее придумал императорский сановник по имени Цай Лунь. Сановник начал изготовлять бумагу из коры тутового дерева (по-другому шелковица, тутовник). Для этого он использовал именно волокнистую внутреннюю часть древесины.
Для получения бумаги Цай Лунь научился толочь кору в воде. Это делалось для того, чтобы отделить волокна друг от друга. Полученную смесь, для того чтобы стекла вода, китаец выкладывал на подносы, на днище которых находились полоски бамбука. После того как вода полностью стекала, на основании подноса оставались мягкие листы, которым нужно было еще просушиться в течении некоторого времени. Так, после окончания процедуры, из коры тутового дерева получалась бумага.
Другие теории появления бумаги
Другие источники утверждают, что бумага могла быть изобретена намного раньше, еще за несколько веков до нашей эры. Только место изготовления первой бумаги остается тем же – Китай. Доказательством этой теории служат раскопки, которые проводились в 1957 году в Шаньси. Там в гробнице были найдены листы бумаги, они были изготовлены из шелка. Ученые датировали полученные артефакты именно II веком до н.э.
По некоторым историческим данным, способ получения бумаги в то время хранился под огромным секретом. Китайский император пригрозил смертью тому, кто откроет чужеземцем секрет ее изготовления. Это объясняет тот факт, что до 105 года никто не знал, как получить этот полезный материал. В 751 году арабы раскрыли тайну и привезли ее в Испанию.
Первое оборудование для производства бумаги
Первый аппарат для производства большого количества бумаги был произведен в XVII веке. Он получил называние ролл. Недостатком таких машин было то, что бумага отливалась вручную. Аппарат, который производивший механически отлив впервые был создан в 1799 году во Франции. Но патент этот механизм получил в Англии в 1806 году. Его разработчиками стали братья Фурдринье.
С читается, что бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем. До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а ещё раньше из шёлка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда.
Цай Лунь – чиновник при дворе императоров Восточной династии Хань, живший во II веке нашей эры. В 105 году нашей эры он преподнёс императору бумагу, сделанную из древесной коры.
Изобретатель бумаги Цай Лунь.
О жизни Цай Луня известно немного. Китайские источники упоминают, что он был евнухом. Они также свидетельствуют о том, что император был очень доволен, узнав об изобретении Цай Луня. В результате он был повышен в чине, получил аристократический титул и стал богатым человеком. Позже, однако, Цай Лунь был вовлечён в дворцовые интриги, и это в конце концов привело его к гибели. Китайские источники связывают это с тем, что его имя было опорочено. Цай Лунь омыл свое тело, оделся в лучшие одежды и принял яд.
Усомниться в том, что именно Цай Лунь был изобретателем бумаги, заставила находка шведского археолога Фольке Бергмана, сделанная в марте 1931 года. Раскапывая древние поселения в низовьях реки Эдзин-гол, неподалеку от знаменитого мёртвого города Хара-хото, он нашёл в развалинах тексты, написанные с 94 по 98 годы после Рождества Xристова, на деревянных табличках и шёлковых свитках. Там же был найден и обрывок бумажного листа.
Летом 2006 года, китайские археологи обнаружили бумажное письмо, написанное более чем за сто лет до экспериментов Цай Луня. Как выяснилось, в северо-западном Китае, на территории нынешней провинции Ганьсу, бумагу делали уже во II столетии до нашей эры.
Заслуга же Цай Луня состоит в том, что именно он обобщил и усовершенствовал уже известный в Китае способ изготовления бумаги и открыл основной технологический принцип её производства. Метод Цай Луня позволил использовать для производства бумаги любое растительное сырьё и отходы; лубяные волокна тутового дерева и ивы, побеги бамбука, солому, траву, мох, водоросли, тряпьё, конопляные очёсы, паклю.
В Китае основным сырьём для производства бумаги были лубяные волокна шелковицы или тутового дерева. С них срезалась кора, которая после этого замачивалась в воде, а потом разделялась на грубый внешний слой и на более мягкий внутренний. Первый слой шёл на изготовление бумаги низшего сорта, а второй - для более тонких и дорогих сортов бумаги.
Рассортированные таким образом волокна луба в течение нескольких часов подвергались варке в открытых чанах с золой или с известковом молоком. Сваренный луб промывали водой, толкли в ступе до превращения в кашицу или укладывали на деревянные чурбаны или каменные плиты, где отбивали молотком с особой насечкой до тех пор, пока луб не распадался на отдельные тонкие волокна. Измельчённая масса помещалась в черпальный чан, разбавлялась водой и смешивалась с растительными соками или крахмальным клейстером. Для осаждения клея на волокна использовали кислые растительные соки, например сок незрелого винограда. Отлив листа осуществлялся при помощи черпальной формы, обтянутой снизу шелковой или джутовой тканью, либо имеющей сетку из тонких бамбуковых палочек. Мастер брал в руки сито и вычерпывал массу из бочки. Вода стекала, и на поверхности оставался ровный и тонкий слой волокнистой массы. Отлитому листу бумаги давали слегка подсохнуть на форме, а затем с помощью специальной щётки или палочки его снимали и опрокидывали на гладко полированную доску. Доски с отливками укладывали в стопу одна на другую и прижимали грузом. Вынутые из под пресса листы сушили на солнце или в тёплом помещении. Бумага, изготовленная таким способом, была лёгкой, прочной и удобной для письма.
Военачальник Мэнь Тянь (III в. до н. э.), которому приписывают изобретение кисти (справа). Ханьский чиновник Цай Лунь, который изобрёл бумагу, объясняет работнику, как её делать (слева).
Гравюры с изображением основных стадий китайского процесса изготовления бумаги:
Бумага быстро вытеснила из обихода шёлк и бамбуковые пластинки. Кустарное производство бумаги достигло невероятных объёмов – более полутора миллионов листов в год. Помимо писчей бумаги из коры тутового дерева в Китае также изготавливали обои и туалетную бумагу из рисовой или пшеничной муки. В X веке тутовое дерево было заменено бамбуком, чьи молодые побеги долго вымачивали в воде, после чего отделенные от коры древесины волокна смешивали с известью и высушивали.
Читайте также: