Химия вокруг нас

Растение папирус (Cyperus papyrus) произрастает в Египте в болотистой местности около реки Нила. Стебель растения очищали от коры и луба и из белоснежного материала нарезали тонкие полосы. Их укладывали слоями вдоль и поперек, а затем механическим давлением выжимали из них растительный сок. Этот сок сам обладает способностью склеивать полосы папируса. Позднее для скрепления полос стали применять клей, приготовленный из невыделанных шкур или муки. После высушивания на солнце получающиеся листы шлифовали камнем или кожей. Папирус для письма стали изготовлять около 4000 лет назад. Считают, что и название бумаги (papiera) происходит от слова папирус.

Пергамент — это невыделанная, но освобожденная от волос и обработанная известью звериная, овечья или козлиная кожа. Так же, как и папирус, пергамент — прочный и долговечный материал. Хотя бумага менее прочна и долговечна, она более дешева и потому более доступна для широкого использования.

Пергамент получил свое название от города Пергамон в Малой Азии. Жители этого города улучшили качество в расширили производство пергамента до такой степени, что в тех краях рано прекратили вырабатывать и использовать папирус.

В третьем столетии до н.э. в Китае начали применять для письма шелковые ленты. В качестве сырья для чих брали использованный шелковый текстиль и отходы, получающиеся при изготовлении шелка. Это сырье дробили деревянными палицами в каменных ступах. Волокнистую суспензию разбавляли водой и заливали в форму. В форму вставляли сетку, изготовленную из волокон бамбука в виде рогожки. На этой сетке оседали волокна шелка и образовывался сплошной слой. Слой снимали и высушивали на наклонных деревянных или глиняных пластинах. Далее шелковая бумага проклеивалась крахмальным клейстером.

Во втором столетии до н.э. в Вавилоне, Халдее и Китае в качестве материала для письма начали использовать черепки из обожженной глины, а также куски дерева и небольшие дощечки из бамбука. В Индии применяли для письма листья определенных растений, например листья некоторых пальм. В России, в частности в Новгороде, для письма широко использовалась кора березы — береста.

Бумага — это материал, состоящий из размолотых растительных волокон, беспорядочно переплетенных и связанных между собой силами поверхностного сцепления. Основным сырьем для производства бумаги является целлюлоза, которая в виде волокон составляет основную часть стенок большинства растительных клеток. Главным источником получения целлюлозы служит древесина. Для производства бумаги предпочтительной является древесина хвойных пород по сравнению с древесиной лиственных пород. Прочность бумаги из хвойной целлюлозы обычно в 1,3...2 раза выше, чем из лиственной целлюлозы.

Волокна целлюлозы в древесине связаны между собой лигнином. Для удаления лигнина и освобождения от него целлюлозы проводят варку древесины. Распространенным способом варки является сульфитный. Он был разработан в США в 1866 г., а первый завод по данной технологии был построен в Швеции в 1874 г. Широкое промышленное значение способ получил с 1890 г. По этому способу для отделения лигнина и некоторых других веществ, содержащихся в древесине, последняя варится в сульфитном щелоке, который состоит из Ca(HSO₃)₂, H₂SO₃ и SO₂. В результате лигнин сульфонируется (превращается в сульфопроизводные), становится растворимым в воде и переходит в раствор, а целлюлоза остается в виде твердой массы. После завершения варки целлюлозу тщательно промывают, на что расходуется большое количество воды. Поэтому заводы по производству целлюлозы строят на берегах рек или больших озер.

После размола и смешения с водой волокнистая масса целлюлозы, которая содержит всего лишь 0,5% сухого вещества, подается на бумагоделательную машину. Масса помещается слоем на движущуюся сетку, на которой вначале обезвоживается самопроизвольно, а затем принудительно с помощью вакуум-отсосов. После этого образующееся мокрое бумажное полотно переносится с сетки на движущуюся суконную полосу, на которой происходит дальнейшее обезвоживание и сушка. Конечная влажность бумаги составляет 5...6%.

После этого бумага подвергается полировке (лощению). Таким путем производят односторонне лощеную бумагу. При необходимости лощение осуществляют и с другой стороны. Лощеную бумагу специалисты также называют бумагой машинной гладкости. Далее бумага в случае необходимости подвергается процессам облагораживания.