В европейских языках корень слова «бумага» связан с папирусом — растением, из которого в прошлом делались материалы, похожие на бумагу, и использовались древними египтянами, греками, римлянами. Например, по-английски говорят «the paper», по-немецки — «das papier», а по-французски — «le papier».
Бумага была изобретена в Китае в 105 году н.э. Цай Лунь, советник китайского императора, сумел собрать и усовершенствовать уже существовавшие методы создания бумагоподобных материалов. Ранее в Китае для письма использовались бамбук, пенька и шелк.
Цай Луню смог впервые открыть основной технологический принцип создания бумаги. Он разработал способ формирования листового материала путем осаждения и переплетения измельченных волокон на сетке, предварительно разбавленных водой. Луню также внес изменения в процесс изготовления бумаги, заменив плоские камни на ступку с пестом и использовав сетчатую форму для отлива листов. Теперь было возможно получать бумагу из различных видов волокнистого сырья. Эти новшества положили начало производству бумаги, которая стала более доступной и дешевой по сравнению с предыдущими материалами для письма.
В дальнейшем процесс изготовления бумаги был усовершенствован. Для повышения прочности в бумагу начали добавлять клей, крахмал и естественные красители.
В Китае, в III веке н.э., бумага из растительных волокон перестала быть редким материалом и полностью заменила деревянные дощечки, которые использовались для письма. Бумага изготавливалась нужного размера и цвета, а также обрабатывалась специальными веществами, чтобы увеличить ее срок хранения.
В процессе производства бумаги было решено добавить побеги бамбука или тростника в массу. В IV веке уже существовало несколько видов бумаги, и технология их производства стала более сложной. Сначала сырье тщательно промывали и вымачивали. Затем его варили с добавлением извести и золы. После этого сырье мелко измельчали деревянными билами в больших ручных ступах. Получившаяся кашицеобразная масса разбавлялась водой, аккуратно размешивалась и выливалась на сетку, сделанную из проволоки либо бамбуковых волокон. Для получения ровной бумаги массу равномерно распределяли по сетке. Готовые листы перед сушкой отжимали между кусками сукна.
В течение веков тайны производства бумаги были хранены исключительно китайцами. Они продавали бумагу по высоким ценам и обменивали ее на драгоценные ткани и металлы. В IX веке в Китае появились первые бумажные деньги, которые получили название «летающие монеты». Китай также изобрел туалетную бумагу и научился делать бумагу из старых тряпок. В конце X — начале XI века китайцы стали делать игральные карты из плотной бумаги. С течением времени китайская бумага распространилась и в других странах.
В 610 году в Японию прибыл странствующий буддийский монах по имени Дан-хо. Он передал японским мастерам секрет производства бумаги и туши. С течением времени мастерам удалось создать бумагу высокого качества. Эту новую японскую бумагу назвали ВАСИ: ВА – иное произношение иероглифа, обозначающего Японию, а СИ – это слово, означающее бумагу. Китайская бумага в Японии стала известна как КАРА-ГАМИ. Японские мастера использовали другой метод производства бумаги: они непрерывно качали волокнистую пульпу, чтобы бумажная масса распределялась равномернее, вместо того чтобы отцеживать ее через неподвижное сито, как делали китайцы. Еще одним нововведением было использование сока водного растения ТОРО-АОИ для клеения бумажных листов. В VIII веке в Японии стало возникать все больше потребностей в бумаге со стороны императорского двора, монастырей и храмов. В результате производство бумаги стало процветать, и появилось множество мастерских, выпускавших 180 видов бумаги. В Японии также появилось искусство оригами — искусство складывания красивых фигурок из бумаги. В VII веке секрет производства бумаги распространился и в Корее.
В Индии был открыт новый метод производства бумаги, основанный на использовании тряпок, парусин, сетей и канатов. Это сырье было пропитано водой, а затем измельчено с помощью мельничных жерновов.
В 751 году арабы одержали победу в Таласской битве против китайцев и схватили несколько китайских мастеров бумажного дела, от которых они узнали, как делать бумагу. Это позволило Самарканду стать крупным центром производства бумаги. К 800 году арабский халиф Гарун аль-Рашид с помощью китайских мастеров организовал производство бумаги в Багдаде. Позднее в Дамаске и Каире появились мастерские по изготовлению бумаги. К XI веку бумага стала широко использоваться в Арабском мире и Индии, полностью вытеснив папирус и пергамент. Из-за нехватки лубяного сырья арабы использовали хлопок при производстве бумаги. В IX веке майя в Америке также научились делать свою собственную бумагу.
В разных странах для изготовления бумаги часто использовались мельницы. Вращение водного колеса передавало движение валу, механическая энергия которого использовалась для измельчения сырья для бумажной массы. На проволочном сетчатом черпаке крепился металлический знак, который после высыхания проявлялся на бумажной массе.
Изобретение книгопечатания в XV веке способствовало значительному увеличению производства бумаги.
До XVI века в Московскую Русь основным источником бумаги были поставки из европейских стран. В середине XVI века, при царе Иване Грозном, было организовано собственное производство.
В 1670 году в Голландии был изобретен ролл (голлендер), предназначенный для размола бумажной массы. Этот инструмент был в три раза более эффективным, чем толчея, который использовался ранее, и также повысил качество бумаги.
В 1770 году английский фабрикант Дж. Ватман предложил новую форму для бумаги, которая позволяла получать листы без следов сетки.
Вплоть до конца XVIII века процесс ручного отлива (вычерпывания) бумаги существенно замедлял производственный рост. Однако в 1799 году француз Н. Л. Робер разработал машину для производства бумаги, основанную на использовании механизированного отлива бумаги с помощью непрерывно движущейся сетки. Производительность новой машины достигала 100 килограммов в сутки.
С начала XIX века начинается этап машинного развития производства бумаги. В 1804 году первую машину для производства бумаги, которую улучшили братья Фурдринье и Донкин, установили в Англии.
Первые машины для изготовления бумаги выполняли только формование бумажного полотна и его прессование, а затем бумага все еще высушивалась на воздухе. Однако в 1823 году к машине для изготовления бумаги была добавлена сушильная часть. В сушильных цилиндрах, чтобы нагреть их поверхность, были установлены жаровни с углем. Позднее удалось осуществить нагрев цилиндров паром. В 1825 году под сеткой были установлены отсасывающие ящики, давление в которых создавалось с помощью вакуумного насоса. В следующие десятилетия многие детали конструкции машин для изготовления бумаги были значительно улучшены. Благодаря этому уже к середине XIX века машины для изготовления бумаги превратились в сложные агрегаты, которые работали непрерывно и автоматически. Кроме того, теперь было возможно производить бумагу не только в виде отдельных листов, но и в виде рулонов.
В 1846 г. один инженер из Саксонии, по имени Фельтер, изобрел устройство под названием дефибрер, предназначенное для получения механической древесной массы. В 1850-х годах исследователями из Англии и Франции были открыты новые методы процесса варки целлюлозы — натронный и сульфитный. Середина XIX века стала переломным моментом в использовании сырья для производства бумаги, основными источниками стали механическая древесная масса и химическая древесная целлюлоза, извлекаемая из хвойных пород.
В XX веке производство бумаги превратилось в крупную высокомеханизированную отрасль промышленности, где использовались непрерывные поточные схемы производства, мощные теплоэлектрические станции и сложные химические цехи для выпуска полуфабрикатов из волокон.
Современные бумагоделательные агрегаты, разработанные с учетом последних научно-технических достижений, являются примерами высокоэффективных устройств. Большинство новых машин оснащены двухсеточным процессом формования, а также автоматизированными системами управления технологическим процессом, гарантирующими эффективную работу аппаратов при высоких скоростях.
