Лоренс Б. Уайт
Изучаем науку с помощью бумаги
БУМАЖНЫЙ «СУП»
Если бы вашу бумагу делали на целлюлозно–бумажном комбинате, то теперь ее поместили бы в большой чан. В нем «каша» из волокон была бы растворена, перемешана и проклеена. Чтобы лучше представить себе этот процесс, давайте попробуем проделать то же самое.
Обычно растворение и проклейка происходят одновременно.
Проклейка – это вовсе не последний шаг в производстве бумаги, как можно подумать. На самом деле это означает добавление в нее веществ, придающих ей жесткость. Удивительно, но это происходит задолго до того, как волокна превратятся в бумагу. Возможно, ваша мама «проклеивала» рубашки или другую одежду с помощью крахмала. Мы будем использовать его же.
Налейте в миску полчашки жидкого крахмального клейстера. Добавьте четыре чашки воды и перемешайте все ложкой. Влейте этот раствор в кастрюлю с водой и прокипяченными волокнами и перемешайте ложкой. Следите, чтобы волокна не слипались.
В настоящем производстве бумаги волокна растворяют водой, превращая их в жидкий бумажный «суп». Только один процент этого супа – волокна, а девяносто девять – вода. Очень важно как можно лучше разбавить волокна водой. Чем больше воды и чем равномернее волокна распространены в ней, тем лучше будет бумага. Не бойтесь использовать слишком много воды. Настоящие бумагоделательные машины расходуют ее столько, что, если бы они использовали лишь свежую воду, очень быстро все водные запасы вокруг были бы исчерпаны. Поэтому в промышленности вода используется повторно. Производство бумаги – одна из немногих отраслей, которые требуют такое огромное количество воды!
Рис. 8. Рецепт бумажного супа
Требуется: подготовленные волокна из предыдущего опыта; миска; полчашки крахмального клейстера; мерный стаканчик; ложка; четыре чашки воды.
После растворения и проклейки бумажные волокна взбиваются в большом чане. Мы проделаем то же.
Это довольно простая процедура. Все, что вам нужно сделать, – поместить миксер в ваш бумажный «суп» и хорошенько его перемешать. Чем быстрее, интенсивнее и дольше вы будете взбивать смесь, тем лучше получится бумага. При взбивании волокна и все маленькие комочки размалываются и превращаются в своего рода кисель. Но самое главное – взбивание помогает кончикам волокон распушиться и лучше переплестись между собой. На этом последнем этапе волокна окончательно перемешиваются и получается однородная гладкая масса. Есть одна добавка, которую вы можете подмешать при взбивании. Попросите у вашей мамы немного синьки для стирки и добавьте несколько капель в ваш «суп». Синька поможет выбеливанию волокон, и ваша бумага будет еще чище.
Рис. 9. Взбивание бумаги
Требуется: бумажный суп из предыдущего опыта; миксер; синька.
В настоящем производстве бумаги могут использоваться другие добавки – мел, клей или специальные волокна. Они придают бумаге особые свойства. Капните немного воды на туалетную бумагу, и она мгновенно впитается. А теперь капните воды на бумагу для печати. Видите разницу? Бумага для печати содержит добавки, делающие ее водонепроницаемой, которых в туалетной бумаге нет. Добавки позволяют получать специальные виды и сорта бумаги, которые используются для самых различных целей.
СОБИРАНИЕ КУСОЧКОВ БУМАГИ
Вы уже поняли, что для того, чтобы получить маленький кусочек простой бумаги, требуется очень много времени. Не помешает вспомнить, что рабочий цикл настоящей машины для получения бумаги – один из наиболее продолжительных в промышленности. Будьте терпеливы и не бросайте начатого дела. Вам осталось всего три шага, и после каждого вы уже сможете увидеть некоторые результаты кропотливой работы. Итак, три последних этапа – это отцеживание, раскатывание и сушка.
Отцеживание
Это наиболее важный шаг и требует определенной ловкости, так что, перед тем как начать, полностью прочитайте инструкции. Аккуратно перемешайте ложкой бумажный «суп». Когда все волокна окажутся в воде в подвешенном состоянии, погрузите в нее кусочек оконной сетки. Осторожно по стенке кастрюли спустите ее на дно, расправьте и поднимайте, захватывая волокна. Если вы пропустите часть волокон и бумажный коврик на сетке будет с проплешинами, окуните его снова, чтобы выловить оставшиеся.
Рис. 10. Отцеживание бумаги
Требуется: бумажный суп из предыдущего опыта; ложка; кусочек оконной сетки в 5 см2.
Вы должны добиться того, чтобы сплошной слой волокон был равномерно распределен по всей сетке. Если при первой попытке на сетке у вас окажется просто большой комок, отправьте волокна обратно в воду, как следует перемешайте и попробуйте все снова. А когда, наконец, вы добьетесь успеха в этой «рыбалке», «мокрая» работа вашей бумажной машины закончится.
Прессование
Положите сухой носовой платок на гладкий стол. Поместите сетку со слоем волокон на одну половину платка, а вторую перегните через сетку. Теперь раскатывайте скалкой платок с сеткой вперед–назад. Так вы делаете сразу два дела: отжимаете воду из волокон, чтобы они скорее высохли, и, что очень важно, выравниваете волокна, формируя сам лист бумаги. При этом их растрепанные концы сцепляются и прочнее соединяются между собой. Чем лучше они скрепятся сейчас, тем прочнее будет ваша бумага. Продолжайте прессование до тех пор, пока лист не станет достаточно ровным.
Теперь очень осторожно разверните носовой платок. Бумага, скорее всего, будет приставать к ткани, но это не страшно: ее можно аккуратно отклеить. Вот теперь можно передохнуть и полюбоваться результатом: работа завершена, и вы действительно сделали своими руками кусочек бумаги!
Рис. 11. Раскатывание коврика
Требуется: бумажный коврик на сетке из предыдущего опыта; сухой носовой платок; скалка.
Если вы пытались сделать «невозможное» (см. начало книги), то знаете, что бумагу можно разорвать только вдоль одной стороны. В настоящей бумажной машине волокна выравниваются и ложатся в одном направлении. Вы можете легко и ровно рвать бумагу вдоль волокон, но у вас получится кривая линия, если разрыв пройдет поперек их. А в бумаге, сделанной вами, волокна не выровнены, так что во всех направлениях она будет рваться одинаково хорошо.
Теперь вам остался последний шаг.