Бумага (от итал. bambagia - хлопок), многокомпонентный материал, состоящий в основном из специально обработанных мелких растительных волокон, тесно переплетенных между собой, связанных силами сцепления различного вида и образующих тонкий лист.
Трудно представить себе нашу жизнь без радио или телевидения, так же трудно представить газету, журнал или книгу без бумаги. Недаром старые печатники говорили, что если душа книги - ее содержание, то тело книги - бумага, на которой она напечатана. "Бумага - изобретение не менее чудесное, чем книгопечатание, для которого она служит основой. Развитие бумажного производства шло медленно, и история его покрыта мраком". Так говорил известный французский писатель Оноре де Бальзак.
Считается, что бумагу изобрели в Китае во 2 в. до н.э., а уже в 76 ее применяли для книг. Из Китая бумага проникла в Японию, а затем через Персию в Северную Африку, на Кипр, в 1154 в Испанию и затем в ряд других стран. Она постепенно стала вытеснять применявшийся до этого для письма папирус и другие материалы.
Основными операциями при изготовлении бумаги были варка, промывка и измельчение бумажной массы, которое производилось вначале молотками в ручных ступах, затем в ножных толчеях. В 13-15 вв. появились механические толчеи. В конце 17 в. в Голландии бумажную массу стали измельчать ножами, насаженными на металлические валы (роллы), заключенные в чане. Измельченную бумажную массу вместе с водой загружали в подогреваемые чаны, из которых ее затем черпали формой, состоящей из прямоугольной рамки с прикрепленной к ней сеткой из проволоки. После того, как лишняя вода стекала сквозь сетку, массу выкладывали на листы грубого сукна или войлока. Стопу листов войлока с бумажной массой пропускали через пресс для удаления остатков влаги. Затем листы проклеивали, сушили, обрабатывали молотами, лощили и упаковывали. В 1799 француз П.Л. Робер предложил механизированный отлив бумаги на непрерывно движущейся бесконечной сетке, расположенной над черпальным чаном. Позднее появилась первая бумагоделательная машина, состоящая из следующих основных частей: сеточной, прессовой, сушильной, отделочной. Для получения отдельных высококачественных видов и бумаги специального назначения до сих пор применяется ручной отлив.
Первые бумажные мельницы появились в Москве, по-видимому, одновременно с началом книгопечатания, в 50-60 годах 16 века. Но впервые производство бумаги, годной для печати, было организовано в 1716 г. Петром I. До начала 19 века бумагу в России производили ручным способом. В 1818 на Петергофской бумажной фабрике была установлена одна из первых в России бумагоделательных машин, изготовленных на русских заводах. В 60-х гг. 19 века бумагоделательная машина уже состояла в основном из тех же частей, которые имеются в современных машинах. Вместо тряпичного сырья стали использовать древесное. Старые роллы постепенно вытеснялись размалывающими аппаратами непрерывного действия.
Наиболее распространенный способ производства бумаги - "мокрый", который базируется, как правило, на использовании плоско- или двухсеточных бумагоделательных машин. Такая бумагоделательная машина состоит из сеточной, прессовой, сушильной частей, каландра (пресса, состоящего из 2-20 валов, между которыми пропускают бумагу) и наката (устройство для наматывания бумаги в рулон). Сеточная часть имеет одну или две бесконечно движущиеся сетки, на которую (плоскосеточные машины) или в зазор между которыми (двухсеточные машины) непрерывным потоком равномерно по всей ширине сеток поступает разбавленная водой бумажная масса. При обезвоживании бумажной массы происходит формирование бумажного полотна, которое далее обезвоживается в прессовой части и окончательно высушивается в сушильной части машины. Прессовая часть состоит из нескольких 2-вальных (иногда 3-вальных) прессов, между валами которых (находясь на прессовом сукне) проходит бумажное полотно. При этом часть влаги из него отжимается. Сушильная часть состоит из 2-ярусных батарей сушильных вращающихся цилиндров, обогреваемых изнутри паром. Сырое бумажное полотно, проходя между горячими поверхностями цилиндров и сушильным сукном каждой батареи, высушивается до влажности 5-7%. В конце сушильной части имеется холодильный цилиндр (иногда два) для охлаждения бумаги. Затем бумага проходит каландр, придающий ей машинную гладкость, и наматывается в рулон на накате.
С 1950-х гг. в производстве бумаги находят применение полимерные пленки и синтетические волокна, на основе которых выпускают синтетическую бумагу. Такая бумага отличается высокой механической прочностью в сухом и влажном состоянии, хорошей стабильностью линейных размеров при увлажнении, долговечностью, высокой эластичностью. Для отделки бумаги применяются суперкаландры (система вращающихся с разной скоростью валов, между которыми под давлением пропускают увлажненное бумажное полотно), обеспечивающие более ровную гладкую поверхность и глянец. Такая бумага называется каландрированной (глазированной) и высококаландрированной (дважды пропускается через суперкаландр). Для придания бумаге глянца (для получения лощеной бумаги) бумажное полотно пропускают через лощильный (или фрикционный) каландр, валы которого совершают возвратно-вращательное движение, не оказывая большого давления на бумагу.
В качестве основных компонентов композиционного состава бумаги используют волокна растительного происхождения, выделяемые из древесины хвойных и лиственных пород, из стеблей однолетних растений, семенных коробочек и листьев некоторых растений. В зависимости от метода производства, выхода гемицеллюлоз (веществ, сходных с целлюлозой, но с меньшей молекулярной массой) и лигнина (инкрустирующего вещества), получают различные полуфабрикаты: древесную массу, полухимическую массу (полуцеллюлозу), небеленую, беленую и облагороженную целлюлозу.
Для снижения гидрофильности и гигроскопичности (впитывания при смачивании и поглощения воды из воздуха) бумагу проклеивают гидрофобными (с водоотталкивающими свойствами) смолами и парафинами. Для повышения прочности, гладкости (уменьшения ворсистости), стойкости к выщипыванию (липкой краской при печатании) и истиранию наиболее эффективна поверхностная проклейка в клеильных прессах крахмальным, карбоксиметилцеллюлозным и др. клеями. Проклейка необходима для офсетной, картографической, фототипной, форзацной, обложечной, чертежной, писчей и др. бумаг, которые увлажняются в процессах полиграфического производства (при печатании, склеивании) или при пользовании. В зависимости от степени проклейки различают бумагу слабоклееную, клееную и высококлееную. В бумажную массу вводят наполнители - белые порошкообразные, нерастворимые в воде минеральные вещества: каолин, сернокислый барий, тальк, двуокись титана и др. Они повышают белизну, гладкость и непрозрачность бумаги, делают ее более мягкой, легко деформируемой (пластичной), но и менее прочной.
Повышенное содержание наполнителей (зольность) необходимо бумаге для высокой печати, т.к. повышенная пластичность позволяет снизить давление для хорошей пропечатки оттиска, а для глубокой печати - лучшего впитывания и снижения растекаемости жидкой краски на оттисках. Белая пигментно-клеевая композиция наносится на поверхность мелованной бумаги для получения высокой гладкости и глянца, что необходимо в производстве рекламных и высококачественных иллюстрированных многокрасочных изданий. По содержанию наполнителей различают мало-, среднезольную, повышенной зольности и высокозольную бумагу. Бумага машинной гладкости, имеющую матовую поверхность, применяют преимущественно для печатания текстовых или содержащих штриховые иллюстрации изданий, а каландрированную и высококаландрированную - для изданий, содержащих тоновые (растровые) иллюстрации. Важнейшие показатели - масса бумаги площадью 1 м2, толщина, плотность, прочность, гладкость, пористость, белизна, непрозрачность, оттенок, стоимость и др. Листовая и рулонная бумага для печати выпускается с массой площади 40-250 г/м2. Ниже приведены характеристики некоторых видов бумаг, применяемых в издательском деле и полиграфии.
Типографская (для высокой печати) - 50-70 г/м2, на основе древесной целлюлозы или с добавлением 20-75% древесной массы, белая, малоклееная, среднезольная или повышенной зольности, машинной гладкости, каландрированная или высококаландрированная. Предназначена для печати текстовой и иллюстрационно-текстовой продукции. Бумага с массой площади 40- 50 г/м2, чистоцеллюлозная или с небольшим добавлением древесной массы, повышенной зольности, малоклееная, каландрированная, с органической прозрачностью предназначена для печатания справочников и других книг с большим количеством текста.
Офсетная - 60-250 г/м2, чисто целлюлозная или с содержанием до 75% древесной массы, белая, клееная, с хорошей стойкостью поверхности к выщипыванию, низкой деформацией при увлажнении, машинной гладкости или каландрированная. Предназначена для печатания иллюстрационно-текстовых изданий и изобразительной продукции офсетным способом.
Для глубокой печати - белая 60-220 г/м2, чистоцеллюлозная, слабоклееная, высокозольная, обладающая ровной сомкнутой (мелкопористой) поверхностью, каландрированная. Предназначена для печатания иллюстрационно-текстовых изданий и изобразительной продукции.
Газетная - 45-49 г/м2, низкозольная, неклееная, машинной гладкости, в композиции преобладает древесная масса. Предназначена для печатания газет и приложений к ним, массовых брошюр способами высокой и офсетной печати.
Мелованная - с пигментированно-клеевым покровным слоем (мелованным), нанесенным на волокнистую чистоцеллюлозную или содержащую древесную массу бумагу - основу для получения микропористой и микрошероховатой поверхности. Различают одно- и двукратного мелования с одно- и двусторонним покрытием мелованным слоем. Предназначена для печатания одно- и многокрасочной изобразительной продукции, различных иллюстрационно-текстовых изданий способами высокой, офсетной и глубокой печати. Разновидность - тонкая мелованная бумага 60-70 г/м2, предназначена для издания массовой иллюстрационно-текстовой продукции способами офсетной и глубокой печати.