Мануфактурный этап бумажного производства

Филигранное дело

Ювелирная техника, использующая ажурный узор из тонкой проволоки, относится и к бумаге. Каждая мельница имела особое клеймо или водяной знак. Его видно, если посмотреть через лист на свет. Эту фабричную марку и называют филигранью. Считается, что изобрели такой способ защиты бумажных документов итальянские мастера.


Изображения для маркировки бумаги

Первые водяные знаки появились на средневековой бумаге вскоре после начала ее производства в Европе в XIII веке. Они получались за счет того, что мокрую бумажную массу размещали на проволочных формах, куда крепили и проволочную филигрань. В местах нахождения проволоки масса становилась тоньше, поэтому при высыхании листа на просвет были видны рисунки водяных знаков.

Изящные старинные водяные знаки поражают красотой. Это были рисунки голов львов, медведей, быков, ослов и других животных. Позднее на филигранях изображали Солнце, Луну и звезды. Встречаются знаки с портретами правителей того времени, коронами и колоколами, щитами и якорями, цветами и деревьями, с цифрами года выпуска бумажной продукции. Это очень важно при изучении книг, документов, писем или рисунков. Так устанавливают имена владельцев бумажных фабрик и мастеров, отливших конкретные листы. Филигрань — один из немногих
объективных инструментов определения подлинности при их экспертной оценке.

Филигрань может указывать на формат и сорт бумаги, место и год ее изготовления. С развитием производства возникла необходимость обозначить разные партии продукции, произведенные на мельницах одного владельца. Так появилась контрамарка — меньший (по сравнению с филигранью) знак или набор литер. Филигрань располагали ближе к краю листа. Контрамарку помещали напротив — рядом с противоположным краем.


Водяные знаки

При ручной выделке знаки вышивали на сетке черпальной формы шелком или тонкой проволокой. Место вышивки становилось слегка выпуклым. Когда форму с жидкой массой встряхивали, там оседало меньше волокон. Это место получалось более тонким, знак невозможно было уничтожить, не испортив поверхности.

Известны случаи, когда при помощи водяных знаков раскрывали преступления. В 1887 году зятя президента Франции Греви уличили в спекуляции орденами. Представленный им в оправдание документ, датированный 1834 годом, признали фальшивкой — в то время не изготавливали бумажную продукцию с подобной меткой.


Красота филиграней

Русскую бумагу, как правило, отливали с водяным знаком, изображающим заводскую марку, инициалы фабрики и год выпуска. Так, на Ярославской мануфактуре с первых дней ее работы изображали почти на всей продукции медведя с секирой с герба Ярославля. В зависимости от сорта бумаги зверя помещали в рамку или изображали без нее. В отличие от русских филиграней, западные редко указывают на год отлива бумаги.

Именно филиграни помогли доказать, что первая изданная в Москве книга «Апостол» изготовлена на французской бумаге. Первопечатник Иван Федоров вместе с помощником Петром Мстиславцем указали время работы над изданием (1563–1564). Датированная 1570 годом грамота Ивана Грозного, обнаруженная в датских архивах, наоборот изготовлена на бумаге московской выделки. На документах государства Российского наиболее ранними считают филиграни бумажной мельницы Киево-Печерской лавры. Первой русской работой, где филиграни использовали для изучения недатированных источников, стало «Письмо к графу Алексею Ивановичу Мусину-Пушкину камне Тмутораканском, найденной на острове Тамане в 1792 г.» А. Н. Оленина (1806).


Заглавный лист московского «Апостола». 1564

А первым отечественным исследованием в области филиграноведения считается работа вологодского купца И. П. Лаптева «Опыт в старинной русской дипломатике или способ узнавать по бумаге время, в которое писаны старинные рукописи», которая напечатана в 1824 году в Санкт-Петербурге.

При машинном способе производства филиграни делать сложнее, чем вручную. Но особые сорта ценных бумаг и сегодня помечаются водяными знаками. Их по-прежнему нельзя ни стереть, ни подделать. И то, и другое обнаружат криминалисты. Трудность для историков лишь в том, что изображений сотни тысяч. Прослужившую около двух лет, форму для изготовления бумаги обновляли или заменяли, что приводило к появлению нового вида филиграни. Помимо водяных знаков, бумага различных производителей могла иметь красочное клеймо или штемпель.

Специалисты составили альбомы знаков в точно датированных бумажных артефактах. Эти справочники служат пособиями при изучении новых находок. В рамках Европейского Союза специалисты в этой области совместно направляют усилия на создание глобальной европейской экспертно-справочной системы по изучению водяных знаков средневековой бумаги.

 

Рождение чудо-машин

По филиграням легко проследить, как развивались технологии производства бумаги. Крупнейший шаг вперед позволил сделать революционный механизм, названный роллом. Изобрели его около 1670 года в Голландии, поэтому машину долго именовали голлендер. Чем тщательней размолоть волокнистые полуфабрикаты, тем добротней получится из них бумага. Этот принцип и лег в основу ролла, сменившего архаичные толчеи и мельничные жернова для дробления и растирания тряпичного сырья. Один ролл заменял несколько десятков прежних приспособлений.


Одна из первых конструкций дефибрера


Тяжелый барабан голлендера с ножами вращали вручную. Позднее приспособили мельничное колесо. Цикл продолжался, пока замоченное в ванне из прочного материала тряпье не превращалось в жидкую массу, пригодную для формования бумажных листов.


Внутренность ролла. Мешало и барабан с ножом

Голландцы долго скрывали свое изобретение, производя лучшую в мире бумагу. Секрет ролла выведали французы, сманившие ведущего голландского мастера. К концу XVII века подобными аппаратами обзавелись страны Европы. Особенно много бумаги требовалось в эпоху Великой французской революции для газет и брошюр.

Роллы ускорили приготовление бумажной массы. Формование листов по-прежнему требовало много времени. Скорость процесса значительно увеличил французский изобретатель Луи Николя Робер. Выходец из семьи буржуа, хороший организатор с опытом военной кампании в борьбе за независимость США в составе экспедиционного корпуса, а после возвращения на родину — работы в типографии богатого издателя Дидо, Робер возглавил бумажную фабрику в городе Эссон. Изучив производство, он понял: ускорить выпуск продукции можно, заменив черпальщиков машиной.


Первая бумагоделательная машина Робера

Пять лет изобретатель трудился над воплощением идеи. Деревянный механизм с ручным приводом занял 4,5 квадратного метра. Между стойками машины располагался чан, обтянутый железными обручами. Два валика огибала медная сетка. С поворотом привода она приходила в движение, заодно с крылаткой, черпавшей из чана бумажную массу. Вода стекала через ячейки. На сетке оставался тонкий слой переплетенных волокон. Влажное бумажное полотно отжимали между обтянутыми сукном валиками, наматывали на приемный вал. Разрезанные листы сушили на веревках. Производительность чудо-машины составляла около 100 килограммов рулонной бумаги в сутки.

Агрегат Робера поднял производительность труда, но не был совершенным, хотя автор получил в 1798 году патент на изобретение. На доводку требовались деньги. Дидо не без ссор и примирений помогал партнеру.

Схема бумагоделательной машины Робера согласно патенту от 18 января 1799 года

С приходом к власти императора Наполеона из-за цензуры упал спрос на бумагу. Инициативу перехватили англичане — конструкторы братья Сили и Генри Фурдринье. В 1804–1805 годах в Великобритании выпустили две машины. Одну установили на бумажной фабрике в городе Фрогмор, другую — в Гарт Фордшайре. Попытки Робера совершенствовать изобретение самостоятельно потерпели неудачу. Французский вариант машины работал плохо. Не имея средств, Робер зарабатывал на жизнь, учительствуя в провинциальной школе, и умер в нужде 8 августа 1828 года.

Первые бумагоделательные машины лишь формовали и прессовали бумажное полотно. Сушили бумагу по-прежнему на воздухе. Сушильный агрегат с угольными жаровнями появился в 1823 году. Позднее для этой цели приспособили пар. Еще через два года под сетку машины поместили отсасывающие ящики с вакуумными насосами. Проклейка бумажной массы, предложенная в 1807 году изобретателем Иллингом, вместо поверхностной клеевой обработки каждого листа упростила процесс выработки бумаги.

Чем больше появлялось бумагоделательных машин, тем меньше работников требовалось для производства бумаги. Технику считали врагом. Участники батрацких бунтов в Англии 1830 года разгромили бумажные фабрики в нескольких городах. Но прогресс наступал.

В 1809 году англичанин Джон Дикинсон запатентовал круглосеточную (барабанную) бумагоделательную машину. Через пять лет на ее продукции вышла газета. В 1820 году Томас Бонсор Кромптон получил патент на сушильные цилиндры, а Дикинсон придумал агрегат для склейки листов в подобие картона. В 1825 году на машины установили ровнительные валики, появилась возможность механического нанесения водяных знаков.

Изобретатель Робер не дожил до тех времен, когда его детище усовершенствовали, перевели на паровую энергию, а позднее — электропривод, превратив в сложный агрегат, выпускающий в минуту больше бумаги, чем раньше изготавливали в день сотни лучших мастеров бумажного дела. Ему и его последователям мы обязаны завершением «доисторического» периода бумажного дела. Производство бумаги обрело «второе дыхание», прочно встав на европейские индустриальные рельсы.

 

В поисках сырья

Бумагоделательные машины отличались «прожорливостью». Хлопкового и льняного тряпья, из которого получали волокнистые материалы, катастрофически не хватало. Изготовителей бумаги охватила тревога за будущее. Тем, кто изобретет или откроет дешевый заменитель, предлагали солидное вознаграждение. В Англии второй половины XVIII века издали книгу с перечислением полутора сотен образцов бумаги. В России ее делали из соломы. Житель Тобольска Василий Выборнов изготовил в 1760 году оберточную бумагу из… речной тины, за что получил большую серебряную медаль. Мастера бумажного дела испробовали крапиву и картофельную ботву, просо и хмель, сено и торф. Продукция из них получалась низкого качества.

Генрих Фельтер Готлиб Келлер

 

Спасение пришло неожиданно. Идею уроженцу немецкого городка Крипплен Готлибу Келлеру «подсказали» осы, превращающие, как мы знаем, перетертые кусочки древесины в строительный материал для гнезд. Наблюдательный ткач взял точильный камень, кусок дерева, наполнил водой корыто и попытался повторить действия крылатых строителей.

Когда в сосуде накопилось много волокон, Келлер взболтал его, пролив содержимое на скатерть. Лепешку из высохшей массы он просушил на печи, получив первый кусок чистой древесной бумаги. Изобретатель не мог заснуть от радости. Результат своих действий Келлер поместил под стекло, чтобы сберечь на память.


Дефибрер на картонной фабрике

Вскоре немецкий ткач смастерил форму для бумажных отливок. К его огорчению, те получались жесткими и ломкими. Не желая останавливаться на достигнутом, Келлер предложил смешать бочку древесной массы с той, что получали из тряпичного сырья на бумажной фабрике в соседнем городе Хемниц. Длинные и эластичные льняные волокна переплелись с древесными, образовав надежную структуру отливки. Первые шесть стоп бумаги, полученной новым способом, использовали в октябре 1845 года для печати местной газеты.

Несмотря на природную предприимчивость, Готлиб Келлер не смог воспользоваться результатами своего изобретения. Как и создателю бумагоделательной машины Луи Роберу, продвинуть дело ему помешала бедность.


Вид дефибрера Фойта с приводной и рабочей стороны

Идею получения бумаги из перетертой древесной массы подхватил талантливый инженер Генрих Фельтер. За скромную сумму он приобрел права на изобретение и построил первый промышленный аппарат — дефибрер (от латинского «фибра» — волокно и приставки «де» — отделение, удаление). Волокно для производства бумаги, полученное таким способом, можно было использовать только вместе с другими, более прочными волокнистыми материалами.

Древесная масса, полученная из щепы ели, пихты, сосны, лиственницы, осины, тополя, березы, бука и других пород деревьев и сегодня лежит в основе экономичного способа производства бумаги. Такой процесс дешевле основанного на целлюлозе. В состав оборудования современных целлюлозно-бумажных комбинатов входят крупные технологические установки для этой цели. Традиционный дефибрерный метод еще долго будет пользоваться популярностью.


Ключевые этапы истории производства бумаги в разные века

Современные дефибреры весят более ста тонн и перетирают целые бревна-балансы. Присутствие в их металлическом чреве огромных кварцево-цементных или керамических камней с насечками — единственное, что напоминает прародителя этих мощных машин — точильный камень в руках Готлиба Келлера.