«Развитие бумажного производства шло медленно, и история его покрыта мраком...», — писал Оноре де Бальзак.
Путь бумаги в Европу подробно описан французским учёным Авенелем:
«Она пришла из Китая очень медленным путём, со средней скоростью, может быть, ста вёрст в сто лет. Народы центральной Азии, потом арабы, потом египтяне подвозили её выделку всё ближе к нам. В 650 году её видели в Самарканде; в 800 г. встречают в Багдаде; в 1100 году она дошла до Каира. Затем она проходит по берегу Африки, переплывает через Средиземное море и долго не переходит Лангедока (Южная Франция)».
Из Средней Азии бумага попала на Ближний Восток, затем в Сицилию. Другой путь из Самарканда лежал через Египет, где бумага стала известна примерно в Х веке после Рождества Xристова, и через Северную Африку. Переправившись через Гибралтарский пролив, бумага попала в Испанию.
Первые бумажные мельницы появились в Испании в X веке, а уже через 100 лет в Толедо и Шативе вырабатывали бумагу столь высокого качества, что её охотно покупали во многих странах. В XIII веке первые бумажные мельницы были сооружены в северной Италии, примерно столетие спустя — во Франции. По преданию, владельцем первой бумажной мельницы во Франции стал один из предков знаменитых изобретателей воздушного шара братьев Монгольфье, который научился этому ремеслу будучи в арабском плену.
Из Франции бумажное производство двинулось в Англию, Голландию и на восток — в Германию, Польшу, Московскую Русь. Средневековые бумажные мастерские Европы были мало похожи на древнюю китайскую бумажную мельницу. Ступу заменила толчея — каменное корыто, над которым вращается деревянный вал, приводя в движение рычаги с молотками на конце. Эти молотки, поднимаясь и опускаясь, измельчали подготовленный материал.
Германия в XIV веке использовала преимущественно итальянскую бумагу, и лишь в 1390 году нюрнбергский патриций Ульман Штромер впервые начал изготавливать бумагу на немецкой земле. Для этой цели он пригласил итальянских мастеров Франциска и Марка. В 1493 году мельницу Штромера изобразил на гравюре с перспективой Нюрнберга один из художников, иллюстрировавших «Книгу хроник» гуманиста Гартмана Шеделя. Монополия Штромера просуществовала недолго, хотя он и требовал от своих мастеров и подмастерьев строгого соблюдения тайны.
Бумажная мельница У. Штромера в Нюрнберге. С ксилографии 1493 г.
Появление дешёвого писчего материала в Германии непосредственно предшествует изобретению типографского станка. Бумага стала важнейшей материально-технической предпосылкой для возникновения книгопечатания. К середине XV века, то есть к моменту создания первой типографии, на немецких землях работало не менее 10 бумажных мельниц. Учёные считают, что каждая мельница ежегодно давала не менее 1000 рисов бумаги. Рис равен 480 листам. Легко подсчитать, что к середине XV века в Германии производилось порядка 10 тысяч рисов, или 480 тысяч листов бумаги в год.
В Европе бумагу делали из льняного тряпья. Сначала его замачивали в известковом молоке. Потом тряпьё растирали в больших ступках и снова замачивали в известковой воде около суток. Затем измельчённая масса доставалась, отжималась и снова перемалывалась до получения однородной смеси в больших чанах. В технологии изготовления бумаги насчитывалось 30 основных и около 15 дополнительных операций.
Главной фигурой на бумажной мельнице был черпальщик, а основным рабочим инструментом ему служила четырёхугольная форма с сеточным дном. Он опускал её в чан, наполненный бумажной массой, и быстро поднимал. Требовалось делать это так, чтобы на сетке, после того как с неё стечёт вода, остался ровный волокнистый слой, из которого потом получался лист бумаги. Эта операция была очень трудоёмкой, она требовала больших физических затрат, опыта, сноровки. Обычно это делали мастера высокой квалификации. Они пользовались уважением и льготами.
Далее черпальщик передавал раму рабочему-приёмщику. Тот ловко переворачивал раму, и волокно попадало на матерчатую суконную прокладку. Сырые бумажные листы разделялись прокладками и собирались в стопы.
Затем из них удаляли воду прессом. Сушка была завершающей, но не самой последней операцией. Подсушенная бумага поступала к гладильщикам: на мраморной доске лист разглаживался костяным стеком (своего рода плоский и очень гладкий нож без ручки) или каталкой из твёрдых пород деревьев, таких как бук, орех. Проглаженная таким образом бумага поступала к проклейщику. Иногда бумагу окунали в кювету с разведённым животным или рыбьим клеем (рыбий клей считался лучшим, так как меньше подвергался гниению), и снова развешивали для сушки.
Высохший лист вновь поступал к проклейщику для обработки другой стороны, после чего лист снова развешивали для сушки. Проклеенный лист возвращался к гладильщику. Он повторял операцию выглаживания листа и передавал её, если была нужна полированная бумага (тип современной мелованной бумаги) полировщику. Он полировал её слоновой костью и завершал свои действия обработкой поверхности яшмой, нефритом, агатом, ониксом. Чаще всего применяли агатовые лощила.
Почти готовая бумага относилась на стол к мастеру-резчику. Он обрезал заготовки под определённый формат и складировал их десятками. Упаковщик в зависимости от количества листов в заказе собирал блок готовой бумаги, предварительно подложив снизу форматную дощечку и точно такую же сверху, чтобы уберечь края листов готовой бумаги от механических повреждений. Всё это тщательно укрывалось сукном, льном, перевязывалось лентами и сдавалось на склад готовой продукции или прямо из рук в руки заказчику.
Старейшее изображение бумагоделательной мастерской мы находим на гравюре Иоста Аммана (1539–1591) в книге «Подлинное описание всех состояний на земле» (Франкфурт-на-Майне, 1568). Это альбом, талантливые гравюры которого сопровождены неприхотливыми стихами Ганса Сакса (1494–1576).
Изготовление бумаги. Гравюра И. Аммана. 1568 г.
Под гравюрой, изображающей бумагоделательного мастера, читаем:
«Мне нужно тряпьё для моей мельницы.
Колесо накачивает для меня много воды,
Что помогает мне размельчать тряпьё.
Ткань нужно замочить в воде.
С помощью сетки тряпьё становится как войлок.
Пресс отжимает бумагу, изгоняя воду.
Я развешиваю листы, чтобы подготовить их к печати,
И они становятся белоснежными и гладкими».
В мастерской «брифмалера». Гравюра И. Аммана. 1568 г.
Очень долго процесс изготовления бумаги совершенно не менялся. Бумажные мануфактуры были похожи на мельницы с водяными колесами. Колёса вращались за счёт жерновов-«бегунов», которые перемалывали сырьё, закладываемое мастером.
У бумаги от каждого производителя было «фирменное» клеймо и собственный стиль. С помощью водяных знаков на старинной бумаге несложно установить даты зафиксированных на ней документов.
Но такой способ изготовления бумаги удовлетворял спрос до тех пор, пока все книги были рукописными. Благодаря немцу Иоганну Гутенбергу, изобретателю книгопечатания с помощью подвижных литер, количество выпускаемой в мире бумаги потребовалось срочно и значительно увеличивать, а для этого были нужны новые технологии.
На возросший спрос первыми откликнулись голландцы, которые в 1670 году изобрели и стали применять в производстве бумаги «голландеры» — роллы (они представляли собой объёмные ванны с установленными в них барабанами). На барабаны насаживались ножи, которые при вращении барабанов на высокой скорости размалывали сырьевую массу до нужной консистенции. Голландер примерно в три раза был производительнее применявшейся до этого громоздкой толчеи.
Голландская бумага очень скоро получила репутацию лучшей в мире, а секрет её производства был признан государственной тайной, разглашение которой каралось смертной казнью. Несмотря на суровую меру наказания, один из мастеров-голландцев за вознаграждение раскрыл секрет производства бумаги с помощью роллов-голландеров предпринимателям из других европейских стран — Италии, Франции и Дании. Так роллы появились в мастерских по всей Европе, а в XVII веке производство бумаги получило широкое распространение по всему Старому Свету.
С появлением роллов черпальщики уже не успевали отливать в бумагу приготовленную бумажную массу, так как этот процесс по-прежнему оставался ручным и очень трудоёмким. Для этого была нужна машина. Её создал француз Николя Луи Робер в эпоху Великой французской революции — в 1789 году.
Эта машина имела на деревянной станине чан с бумажной массой, над которой на двух валиках была натянута медная сетка. Функцию мастера, который прежде засыпал сырьё в машину, теперь выполнял специальный ковш — «самочерпалка». На сетку с помощью черпального колеса, изготовленного из тонких медных полос, подавалась бумажная масса, растекающаяся равномерно по сетке; вода опять возвращалась в чан, а на сетке образовывалось влажное полотно, которое уплотнялось и далее обезвоживалось между двумя валиками, обтянутыми сукном. Влажное бумажное полотно наматывалось на приёмный валик, а затем разматывалось и сушилось на воздухе. Производительность этой машины была около 100 килограммов бумаги в сутки.
Заявку на патент Робер подал 9 сентября 1798 года. Сначала его работу финансировал Л. Дидо (1767–1829) — потомственный издатель и типограф. В 1799 году Дидо договорился с англичанином Дж. Гэмблом о поддержке строительства в Англии крупногабаритной машины по проекту Робера. Благодаря стараниям Дж. Гэмбла лондонские издатели и торговцы книжной продукцией и канцелярскими товарами Г. и С. Фурдринье заинтересовались новой машиной. Они передали искусному английскому механику Б. Донкину проект машины, разработанный в соответствии с чертежами и моделью Робера, и финансировали её создание. К 1803 году на заводе Донкина была построена первая самочерпная машина, выпускавшая бумагу довольно хорошего качества. Через год Донкин завершил строительство второй, ещё более производительной машины на фабрике Фрогмора (Ту-Уотерс, графство Хартфордшир).
Своими разработками и рискованной инициативой ни братья Фурдринье, ни Робер не обеспечили себе никаких доходов. Та конструкция плоскосеточной бумагоделательной машины, которую задумал Робер и усовершенствовал Донкин, позволяла формовать бумагу в виде нескончаемой ленты или рулона, благодаря чему потом к ней был приспособлен вальцовый пресс.
Следующая проблема, решение которой предстояло найти производителям бумаги, — глобальная нехватка сырья. В XIX веке, когда значительно выросли мощности типографий, ветхого тряпья для изготовления бумаги стало не хватать. В начале XIX века в мире шла «великая битва» за тряпьё. Разные страны по-своему искали выход из положения. Англия старалась покупать его в соседних странах. Франция, Бельгия, Голландия, Испания и Португалия не разрешали вывоз тряпья. Во многих странах существовали даже «чёрные рынки», на которых за это сырьё платили большие деньги. Сбором и продажей тряпья бумажным фабрикам занимались тысячи бродяг, но всё равно его не хватало и предпринимателям приходилось пускаться на разные хитрости. Одно время в Нью-Йорке, чтобы купить книгу, нужно было не только оплатить её стоимость, но и сдать определённое количество тряпок. Издатели газет предлагали бесплатную подписку каждому, кто обязуется приносить обноски. Необходимо было найти материал, который бы заменил тряпьё.
Многие маститые учёные на протяжении XVIII века предлагали свои варианты сырья для производства бумаги. Первым использовать древесину в качестве сырья при производстве бумаги предложил французский естествоиспытатель и физик Р. Реомюр (1683–1757). Наблюдая за поведением ос, Реомюр пришёл к заключению, что древесные волокна, используемые этими насекомыми как материал для строительства гнёзд, вполне могут оказаться подходящим сырьём для производства бумаги.
В 1727–1730 годах Ф. Брюкманн (1665–1736) опубликовал книгу по геологии, несколько экземпляров которой были напечатаны на бумаге, сделанной из асбеста. Фламандец А. Себа (1665–1736), автор работ по естественной истории, выдвинул идею использования морских водорослей в качестве сырья для изготовления бумаги. В 1741 году член Королевской академии наук Ж. Геттар (1715–1786) предложил делать бумагу из нитчатки (зелёной пресноводной водоросли Conferva, в просторечии именуемой болотным мхом), а также из коры, листьев и древесины различных деревьев. Английский дипломат и путешественник Дж. Стрейндж (1732–1799) провёл небольшое исследование, изданное в виде брошюры в 1764 году в Италии, в которой ратовал за переработку ракитника (кустарникового растения семейства бобовых) и других волокнистых растений в бумагу. Священник из Регенсбурга (Германия) Я. Шеффер (1718–1790) изготовил образцы бумаги из волокон 80 с лишним растений, которые росли у его дома. Результаты своих экспериментов он изложил в шеститомном трактате (1765–1771). В его книги были вплетены образцы бумаги из осиных гнёзд, мха, виноградной лозы, конопли, соломы, капустных кочерыжек, асбеста, стеблей лопуха, чертополоха, дёрна, рогоза, серёжек древесных соцветий, семян, мальвы, зверобоя, листьев кукурузных початков, дрока, сосновых шишек, картофеля, старой кровельной дранки и соломы, лыка различных деревьев, ботвы бобовых, конского каштана, грецкого ореха, тюльпанов и листьев липы.
В 1800 году проживавший в Лондоне голландец М. Купс построил первую бумажную фабрику, способную выпускать большие партии бумаги из древесины и соломы. Хотя он оказался первым промышленником, сумевшим наладить изготовление бумаги из сырья, которого с избытком хватало для массового производства, его старания закончились крахом, так как потребители не пожелали приобретать бумагу, сделанную из непривычных материалов, заменивших льняное и хлопковое тряпьё. В 1840 году саксонский ткач Фридрих Келлер оформил в Германии патент на устройство для истирания древесины и способ получения бумаги из древесной массы. Келлер стал измельчать деревянные чурки, прижимая их к вращающемуся абразивному камню обычного ножного станка точильщика, а древесную муку разводить водой, но чтобы улучшить внешний вид и прочность своей бумаги, ему пришлось добавлять в древесную пульпу около 40 % ветоши.
В 1846 году патент Келлера купил Генрих Фельтер (тоже саксонец), который на базе купленной идеи построил машину-истиратель (дефибрер), пригодный для промышленного производства бумаги. В 1866 году А. Пагенштехер построил первый в США дефибрер, основанный на патенте Келлера – Фельтера. Промышленные дефибреры были величиной с двухэтажное здание; они превращали брёвна в порошок с колоссальной скоростью.
Однако до 1880 года бумага из древесной массы ещё не воспринималась на потребительском рынке как достойный заменитель бумаги из тряпичных отходов. Лучшие сорта бумаги всегда делались из льняных и хлопковых волокон.
Теперь мы повседневно пользуемся только бумагой из древесной массы, а та, что делается из тряпичной ветоши, обычно идёт на производство денежных купюр и облигаций.