История изобретения и распространение бумаги

Санкт-Петербургский  государственный  технологический  университет растительных полимеров 
 
 
 
 
 
 

История изобретения и  распространение  бумаги 
 
 
 
 
 

Выполняли: Мишина Е., Аминева А., 124 группа

Проверяла: асс. Шафеева М.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург 2011 г.

    Введение

    Пожалуй, что бумага – это один из самых  распространенных материалов. Куда бы мы не обратили свое внимание, скорее всего мы найдем бумагу, ведь бумага – это не только информационный носитель, но и упаковочный материал, средство гигиены, строительный материал, платежное средство, фильтр, электрический изолятор и многое, многое другое! Трудно представить себе, как могло бы выглядеть современное общество, если бы не было бумаги.

    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.

    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.

История изобретения и  распространение  бумаги 

     Происхождение бумаги было обусловлено  появлением письменности – ведь помимо изобретения алфавита и грамматики, необходимо было на чем-то писать. Впрочем, в том виде, в котором мы привыкли, бумага появилась не сразу. Пожалуй, можно сказать, что история возникновения бумаги началась с того, что в древнем Египте около 3,5 тысяч лет назад начали изготавливать папирус.

    Основным  материалом для изготовления папируса были трехгранные стебли тростника, достигавшие 5-ти метровой высоты. Впрочем, для приготовления папируса применяли  только нижнюю часть стебля длиной около 60 сантиметров. Ее освобождали  от наружного зеленого слоя, а сердцевину белого цвета извлекали и разрезали  на тонкие полоски ножом. После этого полученные полоски 2-3 дня выдерживали в свежей воде для набухания и удаления растворимых веществ. Далее размягченные полоски прокатывали деревянной скалкой по доске и помещали в воду на сутки, опять прокатывали и снова клали в воду. В результате этих операций полоски приобретали кремовый оттенок и становились полупрозрачными. Далее полоски укладывали друг на друга, обезвоживали под прессом, сушили (опять же под прессом) и разглаживали камнем.

    Параллельно с развитием папируса началось развитие другого материала, который оказал большое влияние на историю бумаги. Этим материалом стал придуманный во II-м веке до нашей эры в Малой  Азии пергамент. Пергамент получали путем особой, весьма сложной обработки кож молодых животных – телят, ягнят, козлов и ослов. В отличие от папируса, пергамент был значительно прочнее, эластичнее, долговечнее и на нем можно было писать с обеих сторон.

    Но  настоящая бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем в Китае. До него бумагу в Китае делали из пеньки (волокна стеблей конопли), а еще раньше из шелка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда. Однако в 1957 году в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси обнаружена гробница, где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры.

     Тем не менее, именно Цай Лунь обобщил и усовершенствовал уже известные способы изготовления бумаги и предложил технологический принцип производства бумаги – образование листового материала из отдельных волокон путём их обезвоживания на сетке из предварительно сильно разбавленной волокнистой суспензии.

    Он  растолок волокна шелковицы, древесную  золу, тряпки и пеньку. Все это  он смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце, эту массу разглаживали с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги.

    После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.

    В VI в н.э. в Китае уже изготавливают настоящие бумажные книги. Китайцы ревностно хранили секрет производства бумаги, однако легенда рассказывает, что в начале VII в. н.э. странствующий буддийский монах Дан Хо, который был богат знаниями и умел делать бумагу и тушь, добирается до Японии, где и раскрывает свой секрет (как утверждают древние японские хроники Нихонги, секрет изготовления бумаги был завезен из Китая в Японию в 610 г. н.э.). Спустя столетие японцы уже производят собственную бумагу, которая по качеству превосходит китайскую. Они ее используют не только для письма, но и для производства ширм, зонтиков, окон и даже одежды.

    В начале VII века способ изготовления бумаги также становится известным в Корее.

    В 751 году в результате военного конфликта  на реке Таллас в плен к арабскому халифу попадают китайские мастера-бумагоделы. Поскольку подходящего материала для работы – волокон дуба, шелковицы и льна – в достаточном количестве в Самарканде не находится, то в дело идут бывшие в употреблении ткани, то есть тряпье.

    Далее искусство изготовления ценного  материала медленно проникает на Запад, двигаясь в основном вдоль  Великого Шелкового пути.  
В 1150 году испанцы перенимают секрет производства бумаги от своих завоевателей – арабов. Затем эта технология проникает в Италию, Францию, Германию, Венгрию, Голландию и Швецию.

    Путь  бумаги из Китая в Европу хорошо описан французским ученым Авенелем: "Она пришла из Китая очень медленным путем, со средней скоростью, может быть, сто 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).

    Средневековая Европа. Производство бумаги. 

    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, 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. 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 в Европе много  бумажных мельниц, которые вырабатывали (исключительно из льняных и пеньковых  тряпок) превосходную, не протекающую, белую бумагу, довольно плотную и прочную, сохранившуюся до наших дней в том же превосходном виде.

    Процесс изготовления бумаги на старинных мельницах  можно описать так:

• Материал, предназначенный для выделки бумаги, очищается от грязи и промывается.
• После высыхания, полученное сырье поступает на жернова водяной или ветряной мельницы, где он перетирается, превращаясь в бесформенную рыхлую массу.
• Эта масса поступает в чаны, наполненные водой, где с помощью пестов разрыхляется окончательно. Волокна разделяются, чтобы превратиться в ровную кашицу молочного цвета.
• 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 сволакивались.
• Когда лист на сетке примет нужную форму, рабочий переворачивает раму на кусок войлока или сукна, и лист падает туда;
• 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 проклеенной  бумаге чернила не растекаются. Обычно фабриканты, путем вплетения 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.

    Несомненно, огромное влияние на историю развития бумаги оказало изобретение печатного  станка. В XV-XVI веках темпы производства бумаги растут, и внедряются новые  технологии ее производства.

    Большое значение для развития производства бумаги имело изобретение во второй половине XVII века размалывающего аппарата — ролла. В конце XVIII века роллы  уже позволяли изготавливать  большое количество бумажной массы, но ручной отлив (вычерпывание) бумаги задерживал рост производства.

    В 1799 Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. В Англии братья Г. и С. Фурдринье, купив патент Робера, продолжали работать над механизацией отлива и в 1806 запатентовали бумагоделательную машину. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. С 1845 года в бумажную массу начинают прибавлять механически размельченную древесину. А с 1857 года вводится химически обработанная едким натром (натро-сульфатный способ) древесина, в виде бело-сероватой массы целлюлозы.

    В России производство собственной бумаги начинается позже, чем в Европе. На протяжении 200 лет этот материал закупали за рубежом. Древнейший из известных в настоящее время русский документ на бумаге – договорная грамота князя Симеона Гордого – составлена в 1340 году, а старейшая рукописная книга на бумаге – Поучения Исаака Сирина –относится к 1381 году. Бумага собственного изготовления появляется в России в середине XVI века, во времена царствования Иоанна Грозного, когда под Москвою на реке Уче построили первую бумажную мельницу. Не случайно, что к этому времени относится и начало книгопечатания на Руси.

    У каждой бумажной мельницы был собственный  водяной знак, или филигрань, – своеобразная торговая марка предприятия. Его вышивали тонкой проволокой на металлической сетке, служившей формой для ручного отлива бумаги. Затем сетку с жидкой массой, вынутую из бочки, вытряхивали, и на выпуклости оседало меньше волокон. На готовом листе бумаги это место просвечивало. Такой знак хорошо просматривался, и его трудно было подделать.

    Бумажное  дело получило дальнейшее развитие при  Петре I, который, побывав за границей, задумал во всякой губернии учинить  бумажные заводы. В 1714 году близ Петербурга по указу царя была заложена бумажная мельница.

    Через два года ему был преподнесен  первый лист бумаги, на котором Петр не без гордости написал: «Сия бумага делана здесь на мельнице и можно ее сделать, сколько надобно в государстве, и тако не токмо во Франции подряжать.». Во второй половине XVIII века выделкой бумаги кроме Москвы и Петербурга славились Ярославль и Калуга. Современное бумажное производство составляет огромную отрасль промышленности России.

    В XX веке производство бумаги становится крупной высокомеханизированной отраслью промышленности с непрерывно-поточной технологической схемой, мощными  теплоэлектрическими станциями  и сложными химическими цехами по производству волокнистых полуфабрикатов.