Табл. 1.-Состав белой французской бумаги весом 50 г в одном листе.

Род сырья

Еловое дерево . . . .

Солома........

Альфа ........

Осина.........

Ситец цветной . . . . Полотно белое . . . Тряпье синее грубое Полотно грубое . . . Бумажн. обрезки . .

Итого сырья

Упо-требл. сырья

66,0 18,0 6,2 6,2 11,6 9,3 2,3 2,6 2,5

124,7

Выход!

из сырья в %

30 40 40 30 52 64 59 64 96

Употребл. на бумагу получ. из сырья полупрод. в 8

Целлюлозы еловой солом. из альфы

ОСИПОВ.

Полумассы хл.-бум льнян.

Бумажн. брака . .

Итого волокна.

20,0 7,2 2,5 2,0 6,0 6,0 1,5 1,6 2,4

49,2

Употребл. других материалов в г

Дл япроклейки:

Канифоли ......

Сернокислого глинозема ........

Соды.........

Для заполн. пор:

Каолина .......

Гематолита.....

Крахмала ......

Дляподцветки: Ультрамарина .... Розовой краски . . .

1,73

1,65

0,12

6,16 4,95 3,41

0,02 0,002

Других материалов

18,04

Еще 40-50 лет назад полагали, что в бумаге волокна держатся благодаря переплетению их между собой, как основа и уток в текстильных изделиях; позднее для объяснен тя этой связи установился термин с в о и л а ч и в а н и е, но он д. б. понимаем лишь в смысле разнообразного во всех направлениях положения волокна в толще бумажного листа. Здесь нет соединения волокон по типу зацепления, как соединяются между собой животные волокна при образовании войлока, так как растительные волокна гладки и не имеют чешуйчатых конусообразных выступов, характерных для волокон животного происхождения. Взаимная связь волокон, составляющих бумажный лист, является с.тедствием или случайного сплетения между собой тончайших волоконец, вибрирующих в струях волокнистой суспензии, поступающей на сетку бумалшой машины, или же в силу соединения (прилипания) между собой набухших коллоидальных поверхностей волокон; эти поверхности затем сближаются на прессах машины и окончательно соединяются при высушивании влажного листа на сушильных цилиндрах машины. Образцом первого типа связи является кружевное или вязальное сплетение, образцом второго - соединение двух соприкасающихся поверхностей растительного или животного геля (студня) при их соприкасании и последующем высушивании. Обычно имеют место одовременно оба эти типа соединений волокон, но в низких сортах бумаги, в бумагах грубой и кратковременной обработки, преобладает первый тип; в более высоких сортах, при продолжительной и усиленной разделке волокна, преобладает второй тип связи волокон. Для лучшего осуществления первого типа связи необходимы волокна, относительно более длинные и тонкие, легко вибрирующие в воде, сплетающиеся по 3, 4, 5 и более волоконец между собой, при чем крайние из этой группы сплетенных между собой волокон захватывают группу соседних волокон и т. д., образуя сплошную густую сеть волоконец, оседающую из волокнистой суспензии на сетке машины в виде влажного бумажного листа. Для осу-

ществления второго типа связи длина волоконец имеет меньшее значение: на первый план выступает увеличение их поверхности, обеспечивающее их соприкосновение и взаимное соединение на большей площади наруленой поверхности набухших в воде волокон. Типичным примером такой связи может служить целлюлозный пергамент, или пергамин, когда путем значительного разрушения структуры волокон достигается очень сильное набухание клеточных оболочек, тесное их соприкосновение и прочное соединение между собой. Разрывая лист пергамина, легко убеди-диться в отсутствии отдельных, хорошо сохранившихся волокон, в противоположность всем другим бумагам (в особенности низкосортным, газетньш). Продолжительная и далеко идущая разработка волокон влечет за собой изменение не только крепости, но и других физическ. свойств бумаги. Чем толще и грубее волокно, тем, при прочих равных условиях, грубее, шероховатее поверхность ткани, тем больше просветы, или поры, меледу составляющими ее нитями. То же мы наблюдаем и при сплетении и соединении волокон в процессе формирования бумажного листа. При кратковременной и неглубокой разработке волокон, напр, при изготовлении бюварных или фильтровальных бумаг, мы имеем также шероховатую поверхность и большие поры между волокнами, доходящие в этих бумагах до 80-82% всего объема листа; в писчих или печатных бумагах мы имеем более ровную поверхность листа, и поры составляют 40-60% листа, а пергамин представляет собою плотную, как бы монолитную, непористую массу. Бумаги 8-11 веков, когда производство не обладало еще современными совершенными и мощными аппаратами для разработки волокна, отличались большой толщиной, пористостью и грубой шероховатой поверхностью; наоборот, современные, даже самые тонкие, напр. папиросные, бумаги при толщине листа всего в 8-14 /л обладают большей крепостью, меньшей пористостью и более гладкой поверхностью даже без применения современных машин для выравнивания и сглаживания поверхности бумажного листа,

Размеры употребляемых волокон в их естественном состоянии достигают 16 и даже 50 мм. Для образования бумажного листа такая длина была бы даже вредной, т. к. мешала бы сплетению с возмол-с-но большим количеством других волокон. Поэтому в процессе своего развития производство шло путем применения коротких волокон и разработки естественных крупных волокон на более короткие и тонкие волоконца. Для формирования листа более суш;ественна не длина волокна, а соотношение между его длиной и толщиной, обеспечивающее легкую в разнообразных направлениях вибрацию, а следовательно и сп.тетеиие отдельных волоконец между собой. Для наиболее употребительных в

вышений и глубоких впадин, т. е. имела бы крайне шероховатый вид, затрудняющий как писание, так и печатание на такой бумаге. Такой вид является характерным для бумаг 8-16 веков, когда подготовка волокна для бумаги еще не достигла нынешнего высокого уровня. ]Зо-локна древесины, имеюпще в их природном состоянии 4-6-гранную форму, по выделении их химическим путем из древесины, благодаря тонким стенкам клеточки, теряют свою многогранную форму, становятся более лентовидными и тем способствуют получению более тонкого, более равномерного слоя волокон в толще бумажного листа и более сплоченной и гладкой его поверхности.

Табл. 2. - Количество волокон определенной длиныв бумагах

различных эпох.

Наименования эпохи

8 в.......

10 ......

11 ......

15 (1442 Г.) .

16 (1567 ) .

] (1884 Г.) * \ (1875 )

Длина волокон в мм

10-20 I 5-10 1-5 0,1-1,0

13,3

33,3 13,3 13,3

23,3 53,3 60,0 27,0 66,6 30,0 28,0

% 30,1 26,8 26,7 73,0 30,1 70,0 64,0

менее 0,1

Всего %

Происхождение и размол бумаги

100 100 100 100 100 100 100

}Бумаги из Фаюма. полученные размолом на толчеях I Итальянок, писчие; раз-1 мол на толчеях Немецк. писчая (размол печати. ) на ролах

производстве волокон это отношение (длина, деленная на толщину) выражается следующими величинами:

Волокна рами................ ок. 2 400

ВбтеПа (японская крапива). . . 2 400

хлопка.............. 1250

льна................ 1200

пеньки.............. 1100

> крапивы.............. 500

> пеньки манильской........ 250

эспарто и альфы......... 125

джута............... 90

соломы злаков.......... 50-200

хвойной целлюлозы....... 70-200

Мы видим т. о., что даже такие короткие волокна, как волокна соломы или хвойной целлюлозы, совершенно достаточны для получения крепкого и ровного бумажного листа благодаря своей малой толщине, позволяющей и такому короткому волокну легко сгибаться, вибрировать в воде и при этих вибрациях легко сплетаться и свойлачиваться с другими такими же волокнами. Размеры длины волокон в естественном их состоянии (в особенности льна, пеньки, хлопка и джута) препятствовали бы хорошему, правильному соединению волокон между собой. Толщина волокон при их естественных размерах и толстостенной круглой форме также не позволяла бы при их нагромождении друг на друга давать ровную и гладкую поверхность современных тонких бумаг; толщина, напр., паниросной бумаги составляет всего 8-14 fl, тогда как толщина льняного или пенькового волокна равняется 15-20 fi, т. е. в толще листа уложилось бы друг на друга всего 1-2 волокна, и следовательно рядом с этим нагромождением налегающих друг на друга волокон получилась бы соответствующая впадина, а вся поверхность бумаги представляла бы ряд крупных воз-

Табл. 2 показывает, как изменялась благодаря лучшей обработке тряпичных волокон (льна, пеньки, хлопка) и введению в качестве производственного сырья древесных и соломенных волокон длина волокон, составляющих готовый бумажный лист. Таблица показывает также, что даже длина волокна в 0,1-1,0 мм достаточна для получения бумажного листа. Длина волокна сама по себе еще не определяет его способности соединяться с другими волокнами. Если взять пучок льняных волокон в том состоянии, в к-ром он находится в льняной пряже или в холсте, и разрезать его на части длиной по 3-4 мм, то получатся отрезки волокон, которые, конечно, не могут сплетаться между собой. Поэтому не абсолютная длина волокон, а ее отношение к толшдне определяет способность волокон сплетаться между собдй; часто принимают, что отношение между Т0Л1ЦИН0Й и длиной волокон, равное 1 : 300, является вполне пригодным для хорошего их сплетения.

Операция, приводящая растительные волокна к размерам и формам, пригодным для надлежащего сплетения их при формировании бумажного листа, называется размолом волокна или размолом бумажной массы. Поступающее на бумажную фабрику волокно, в форме ли разделенного на отдельные нити тряпья или в форме древесного или соломенного волокна, не является пригодным для образования бумажного листа; в этой грубой предварительной форме оно называется полумассой. Когда эта смесь волокон приведена в состояние, пригодное для получения бумажного листа данного качества, она называется бумажной массой;

соответственно и на бумажной фабрике различают полумассное и массное отделения.

Для какого бы потребления ни предназначалась бумага, требуется, чтобы физические свойства бумажного листа (крепость, растяжимость, сопротивление изгибам, сохранение размеров при увлажнении и последующем высушивании и пр.) были по возможности одинаковы по всем направлениям листа. А так как свойства бумаги зависят от свойств составляющих ее волокон, то естественно, что последние д. б. расположены в листе равномерно как по количеству, так и по направлению их залегания. Это представляет при формировании листа, или так называемой вычерпке бумаги, нелегкую задачу.

При ручной вьгаерпке черпальщик захватывает своей формой определенное количество волокнистой суспензии, содернеащей в 100 ч. воды приблизительно 0,2 - 0,3 части взмученного в ней волокна; волокно путем сотрясения формы (аналогично тому, как поступают при отсеивании сыпучих тел через сито или решето) поддерживается равномерно распределенным внутри формы, между тем как вода непрерывно уходит сквозь сетчатое дно формы и фильтруется через слой первоначально осевших на дно волокон; при такой вычерпке равномерность распределения волокон зависит всецело от искусства и навыка черпальщика: напр. японские черпальщики достигают такого совершенства, что колебания в размещении волокон, а в зависимости от этого и в физических свойствах бумаги в различных направлениях листа, не превышают 2-9%.

В ином положении находится машинная вычерпка бумаги. Здесь волокно (см. Бумагоделательные машины) из-под линейки формата тонкою, но широкою струей поступает на быстро бегущую сетку машины со скоростью 50 - 200 м/и. (на современных газетных машинах до 300-400 м). При этом как вода, так и вибрирующие в ней волокна приобретают скорость, среднюю между той, с какой они вышли из-под линейки формата, и скоростью увлекающей их сетки. При большой скорости воды волокна стремятся принять пололсение, пара.ллель-ное движению воды или сетки, т. е. по направлению хода машины. Чтобы несколько изменить это вредное условие машинной выработки, сетки машины получают в своей головной части боковую тряску, но это лишь отчасти помогает равномерному сплетению волокон на сетке, и в бумагах машинной выработки числа волокон, расположенных по ходу бумаги на машине и в поперечном к нему направлении, относятся между собой приблизительно, как 2-3 к 1; в таком же приблизительно отношении находятся между собой и некоторые свойства бумаги, напр. отношение ее крепости по длине и по ширине листа приблизительно равно 2:3. Современные газетные машины, при громадной скорости движения сетки и большой ширине ее (до 6 м), строят без боковой тряски сетки, но с особым приспособлением для увеличения скорости массы, поступающей на сетку. В ви-

ду указанной разницы в физических свойствах машинной бумаги в различных направлениях она д. б. испытываема и в продольном и в поперечном направлениях (см. Бумаги испытания). Продольное и поперечное являются лишь господствующими направлениями; разнообразие в длине волокон, взаимные толчки между ними и, наконец, вода, проходящая сквозь сетку вниз, способствуют тому, что волокна располагаются также по всевозможным промежуточным направлениям. На вкладном листе показан поперечный разрез листа бумаги и расположение волокон внутри него.

Подготовка волокна для формования бумажного листа. Находящиеся в исходных материалах волокна или тесно и прочно соединены между собой (древесина, солома), или сильно загрязнены посторонними веществами (тряпье, сети и пр.); поэтому для отделения волокон Друг от друга и для очистки их от примесей приходится прибегать к разнообразным и сложным механич. и химич. процессам. Выделение волокна из сырья, очистка его и приведение к пригодному для дальнейшей переработки виду составляют задачу особых отделов бумажного производства. Иногда эти отделы образуют самостоятельное производство, самостоятельные ф-ки, изготовляющие этот волокнистый первоначальный полупродукт для фабрик, перерабатывающих его в бумажную массу, из которой и формуется затем бумажный лист. Этот полученный из сырья полупродукт, полумасса, хотя и состоит уже из отдельных, изолированных и очищенных волокон, но без дальнейшей обработки не может служить для вычерпки бумажного листа. Такой полумассой являются в производстве: а) тряпичная полумасса (льняная, пеньковая, хлопчатобумажная, джутовая, смешанная), б) целлюлоза хвойных и лиственных древесных пород, в) целлюлоза соломенная, г) древесная масса, получаемая механич. дефибрированием древесины,-белая и бурая (из предварительно пропаренной древесины), д) бумажный брак (см.) или бумажная рвань. Способы получения всех этих видов полубумажной массы будут указаны в соответствующих разделах.

Аппараты для размола массы. Чтобы при> дать волокнам полумассы надлежащую длину и толщину, изменить их физические свойства в той мере и в том направлении, которые обеспечивают получение тех или других физическ. свойств листа бумаги, их подвергают т. н, размолу в особых аппаратах, наз. ролами. Типы, формы и размеры ролов крайне разнообразны, но об-пЦий всем типам признак - наличие размалывающего приспособления, состоящего из двух комплектов стальных (иногда бронзовых) ножей; один из комплектов закреплен в аппарате неподвижно, а другой, укрепленный в движущейся части аппарата по окружности цилиндра или на плоскости диска, вращается рядом с первым, при чем расстояние между ними можно произвольно изменять от нуля до 50-70 мм.

Фиг. 1 показывает наиболее типичную конструкцию такого размальш. устройства.