3. Изобретение бумаги и совершенствование её производства
Изготовление бумаги обычно связывают с именем китайца Цай Луня и относят к 105 году нашей эры. Однако бумагу начали производить в Китае еще раньше.
Заслуга Цай Луня состоит в том, что он, будучи начальником императорских мастерских и образованным человеком, обобщил и усовершенствовал уже известный в Китае способ изготовления бумаги и впервые открыл основной технологический принцип производства бумаги. Для производства бумаги по методу Цай Луня использовалось любое растительное сырьё и отходы: лубяные волокна тутового дерева и ивы, побеги бамбука, солому, траву, мох, водоросли, всякое тряпьё, конопляные очёсы, паклю.
Однако основным сырьем в Китае для производства бумаги были лубяные волокна шелковицы (тутовое дерево). 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 видов бумаги. Рассортированные таким образом волокна в течение нескольких часов подвергались варке в открытых чанах с золой или с известковым молоком. Сваренный луб промывался водой, обрабатывался в ступке или укладывался на деревянные чурбаны либо каменные плиты, где он подвергался ударам молотка с особой насечкой до тех пор, пока не распадался на отдельные волокна.
Измельченная масса помещалась в черпальный чан, в котором разбавлялась водой и проклеивалась 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. Отлитому листу бумаги давали слегка подсохнуть на форме, а затем с помощью специальной щетки или палочки его снимали и раскладывали для сушки на солнце на деревянном гладкополированном помосте.
Благодаря простоте производства, разнообразию сырьевых материалов и дешевизне ручного труда бумага в Китае делалась самого разного назначения.
Рецепт изготовления долгое время хранился в глубокой тайне. Только в начале VII в. эти секреты были вывезены за пределы страны – в Корею и Японию, затем стали известны в других странах Востока, а в XII в. – и в Европе. С XIII в. бумага стала производиться в Италии, в XIV в. – в Германии, в XV в. – в Англии.
Её широкое распространение было обязано случаю. В Самарканде оказались пленные китайцы, которые умели делать бумагу. Так как нужного сырья в достаточном количестве не оказалось, возникла мысль извлечь волокна из бывших в употреблении тканей. Изготовление бумаги из тряпичного сырья стало надолго монополией Самарканда, а потом быстро распространилось в средневековой Европе.
На Руси использование этого нового материала для письма началось в XIV веке. Первоначально бумага была привозной – сначала с Востока, а затем из Западной Европы: итальянская, французская, немецкая, голландская. В период правления Ивана Грозного в России была построена первая «бумажная мельница» близ Москвы, действовавшая, впрочем, недолго. Но уже в 17-м столетии в стране работало 5 бумагоделательных предприятий, а в XVIII веке – 5292.
До середины XIX в. практически вся европейская, в том числе и российская, бумага изготавливалась из льняного тряпья. Его промывали, проваривали с содой, едким натром или известью, сильно разбавляли водой и размалывали на особых мельницах. Затем жидкую массу черпали специальной прямоугольной формой с прикреплённой к ней сеткой из проволоки. После стекания воды на металлическом сите оставался тонкий слой бумажной массы. Полученные таким образом влажные бумажные листы укладывали между отрезами грубого сукна или войлока, с помощью пресса отжимали воду и просушивали.
Металлические нити сетки оставляли на бумаге, изготовленной ручным способом, следы, видимые на просвет, поскольку бумажная масса в местах её соприкосновения с проволокой была менее плотной. Эти следы получили название филиграней (от итал. «filigrana» – водяной знак на бумаге).
В бумаге европейского производства водяные знаки впервые появились в Италии в конце XIII в., а в России - лишь во второй половине XVII в. Первоначально это были рисунки, повторявшие контурное изображение, сделанное из тонкой проволоки и прикреплявшееся к дну металлической сетки. На филигранях изображались животные, растения, небесные тела, короны, портреты монархов и т.п., а также нередко буквы и даты, обозначавшие имя владельца, местонахождение фабрики, год изготовления бумаги.
К настоящему времени известно около 175 тыс. филиграней, сделанных в разное время на бумажных мельницах и мануфактурах. Водяные знаки являлись торговой маркой, а также одним из средств защиты от подделки документов. И в наши дни бумага с водяными знаками по-прежнему широко применяется для изготовления ценных бумаг, денежных знаков, важных документов (паспортов, дипломов, свидетельств и т.д.).
Между тем бумажное производство совершенствовалось и постепенно механизировалось. В 1670 году в Голландии был изобретён ролл – механизм для размалывания, измельчения волокон. Французский химик Клод Луи Бертолле в 1789 году предложил способ отбеливания тряпья хлором, способствовавший улучшению качества бумаги. Менее чем через 10 лет, в 1798 году, француз Н.Л. Робер получил патент на изобретение бумагоделательной машины. В России первая такая машина была установлена в 1818 году на Петергофской бумажной фабрике.
Важнейшим шагом в развитии бумагоделательного производства стало изготовление бумаги из древесины. Открытие нового способа в 1845 году принадлежало саксонскому ткачу Ф. Келлеру, который на бумажной мельнице размолол древесину и стружку, смешал с тряпичным сырьем, проварил и получил бумагу. С этого времени древесное сырьё становится основным в бумажной промышленности.
В 20-м столетии продолжалось совершенствование бумажного носителя информации. С 1950-х годов в производстве бумаги стали применяться полимерные плёнки и синтетические волокна, в результате чего появилась принципиально новая, синтетическая бумага – бумага-пластикат. Она отличается повышенной механической прочностью, стойкостью к химическим воздействиям, термостойкостью, долговечностью, высокой эластичностью и некоторыми другими ценными качествами.
Такая бумага может использоваться для изготовления чертежей, географических карт, репродукций и т.д. Однако полная замена растительных волокон синтетическими ухудшает структуру поверхности бумаги, поэтому предпочтительнее их смешанная композиция.
В самом конце XX в. появились сообщения об изобретении «электронной бумаги», представляющей пластиковый лист, который имеет покрытие в виде гибких транзисторов и подключается к компьютеру. Транзисторы создают электрическое поле, под влиянием которого меняется цвет «электронных чернил», состоящих из огромного количества мельчайших микрокапсул с тёмным красителем и светлым пигментом. На одном листе «электронной бумаги» можно печатать множество документов, сохраняя при этом все ранее созданные.
К бумажным относятся деловые документы, научно-техническая документация, книги, журналы, газеты, рукописи, карты, ноты, перфоленты, перфокарты и др.
При выборе бумаги для документирования необходимо учитывать свойства бумаги, обусловленные технологическим процессом её производства, композиционным составом, степенью отделки поверхности и т.п.
К числу таких важнейших свойств и показателей относятся:
композиционный состав, т.е. состав и род волокон (целлюлоза, древесная масса, льнопеньковые, хлопковые и др. волокна), их процентное соотношение, степень размола;
масса бумаги (масса 1 кв. м бумаги любого сорта). Масса выпускаемой для печати бумаги составляет от 40 до 250 г/кв. м;
толщина бумаги (может быть от 4 до 400 мкм);
плотность, степень пористости бумаги (количество бумажной массы в г/см);
структурные и механические свойства бумаги (в частности, направление ориентации волокон в бумаге, светопроницаемость, прозрачность бумаги, деформации под воздействием влаги и т.п.);
гладкость поверхности бумаги;
белизна;
светопрочность;
сорность бумаги (результат использования при её производстве загрязнённой воды) и некоторые другие свойства бумаги.
В настоящее время существует несколько сотен разновидностей и сортов бумаги, предназначенных для различных целей. В зависимости от свойств бумага делится на классы (для печати, для письма, для машинописи, декоративная, упаковочная и др.), а также на виды (типографская, офортная, офсетная, газетная, мелованная, писчая, картографическая, ватманская, документная, фотобумага и т.д.).
Так, бумага с поверхностной плотностью от 30 до 52 г/см и с преобладанием в её композиционном составе древесной массы называется газетной.
Типографская бумага имеет поверхностную плотность от 60 до 80 г/см и изготавливается на основе древесной целлюлозы. Ещё большую плотность имеет картографическая бумага (от 85 до 160 г/см). Для технического документирования используется высокосортная белая чертёжная ватманская бумага, которая производится на основе механически обработанного тряпья. Для печатания денежных знаков, облигаций, банковских чеков и других важных финансовых документов используется документная бумага, устойчивая к механическим воздействиям. Она изготавливается на основе льнопеньковых и хлопковых волокон, зачастую с водяными знаками.
Для механической записи кодированной информации и дальнейшего её использования в информационно-поисковых системах, в перфорационно-вычислительных машинах применялись перфорационные ленты. Они изготавливались из плотной бумаги толщиной около 0,1 мм и шириной 17,5; 20,5; 22,5; 25,5 мм.
Важное значение в документоведении и документационном обеспечении управления имеют форматы бумаги. Ещё в 1833 году в России был установлен единый размер листа бумаги, а в 1903 году союз бумажных фабрикантов принял 19 её форматов. Но одновременно существовали многочисленные форматы, возникшие стихийно по инициативе бумажных фабрик и исходя из пожеланий потребителей.
В 1920-е годы после решения большевистского руководства о переходе к метрической системе были упорядочены и форматы бумаги, а впоследствии принят ГОСТ 9327-60 «Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы». В основу новых форматов была положена система размеров бумаги, впервые предложенная Германской стандартизационной организацией DIN примерно в 1920 году. В 1975 году эта система стала международным стандартом (ISO 216), будучи принята Международной организацией по стандартизации. Она действует и в России.
В управленческой деятельности чаще всего используются форматы А3 (297х420), А4 (210х297), А5 (148х210) и А6 (105х148).
Отдельные виды бумаги предназначены специально для репрографических процессов. Главным образом, это светочувствительные бумажные носители. Среди них термобумага (термореактивная и термокопировальная бумага); диазобумага (диазотипная или светокопировальная бумага), чувствительная к ультрафиолетовым лучам; калька – прозрачная, прочная, из чистой целлюлозы бумага, предназначенная для копирования чертежей; бумага многослойная для электроискрового копирования и др.
Бумага толщиной свыше 0,5 мм и массой 1 кв. м более 250 г называется картоном. Картон может быть однослойным и многослойным. В делопроизводстве он используется, в частности, для изготовления обложек первичных комплексов документов (дел), регистрационных карточек и т.п.
До недавнего времени широко использовались картонные перфорационные носители цифровой кодированной информации – перфокарты. Они представляли собой прямоугольники размером 187,4х82,5 мм и изготавливались из тонкого, механически прочного картона.
На основе машинных перфокарт изготавливались апертурные карты – карты с вмонтированным кадром микрофильма или отрезком неперфорированной плёнки. Они использовались обычно для хранения и поиска изобразительно-графической технической документации и патентной информации.