Первая бумагоделательная машина

Н. РАСКИН

Сердце современной бумажной фабрики, выпускающей ежедневно сотни тонн бумаги, — это бумагоделательная машина, или, как ее называют, самочерпка (см. «Т. М.», № 8 за 1934 г.). Глядя на этот автомат, в котором десятки тысяч частей с удивительной точностью проделывают все операции по превращению бумажной массы в рулоны готовой бумаги, трудно представить, что все основные принципы, положенные в основу этого замечательного механизма, были найдены более чем сто лет назад. Между тем дело обстоит именно так, и если усовершенствования и дополнения, введенные в конструкцию этой машины, до неузнаваемости изменили ее внешний вид, то внутренняя сущность ее осталась неизменной.

Прежде чем рассмотреть устройство первой самочерпки, необходимо познакомиться с производством бумаги до введения машин в эту промышленность.

*

Вдоль берегов рек во всех европейских странах XVIII столетия, наряду с мукомольными мельницами, располагались и предприятия для выработки бумаги. Вода бумажным предприятиям была нужна не только для того, чтобы приводить в движение их немногочисленные механизмы, но и для самого технологического процесса производства бумаги. Эти предприятия подчас объединяли под своей крышей несколько десятков рабочих и работниц.

По реке тянулись барки, натруженные тюками со старым тряпьем, которое собиралось целой армией тряпичников по всей стране. Грязные, разноцветные тряпки должны были превратиться, в белые, шуршащие листы бумаги. Разгруженное с баржей тряпье поступало в руки работницам, которые должны были его рассортировать и разрезать на мелкие куски. После этого тряпье отвозилось в подвалы, где тщательно смачивалось и оставлялось на несколько недель для гниения. Это было необходимо для того, чтобы подготовить тряпье к следующей операции — размолу в массу.

Размол в то время производился в так называемых толчеях. Это были очень большие ступы, тяжелые песты которых двигались с помощью водяного колеса или ветряка. Здесь сгнившее тряпье толклось и растиралось с водой до тех пор, пока оно не превращалось в кашеобразную волокнистую массу. Из этой массы и предстояло сделать бумажный лист.

Полученная волокнистая масса разводилась водой и помещалась в особый чан, откуда ее черпал специальный рабочий. Этот рабочий, называемый черпальщиком, имел в руках деревянную раму-форму, на которой была натянута очень тонкая металлическая сетка. Погрузив раму в чан, черпальщик забирал небольшое количество массы, а затем тряс раму справа налево, слева направо, взад и вперед. При этом находящаяся на форме бумажная масса равномерно распределялась по сетке, а вода стекала через отверстия в чан. На форме получался таким образом сырой, весьма рыхлый лист бумаги. Он поступал в руки второго рабочего, называемого валяльщиком. Тот выбрасывал лист из рамы на подложенный кусок сукна.

Так продолжалось до тех пор, пока не получалась целая стопка листов бумаги, переложенная кусками сукна. Тогда ее подкладывали под деревянный винтовой пресс и очень крепко сжимали. При этом бумажные листы делались более плотными, и из них уходило еще некоторое количество воды.

После этого двое следующих рабочих разбирали выжатые листы и относили их для проклейки. Проклейка была необходима для того, чтобы чернила и типографская краска не растекались бы на бумаге. После этой операции листы еще раз сушились, белились и упаковывались.

*

Вполне понятно, что только что описанным путем невозможно было изготовлять много бумаги. Самый опытный черпальщик с двумя-тремя помощниками мог изготовить не больше 50 кг бумаги за пятнадцатичасовой рабочий день. Помимо этого, работу сильно задерживал постоянный недостаток бумажной массы. Дело в том, что и водяные и ветряные двигатели, которые приводили в движение толчеи на бумажных предприятиях, часто не работали: водяные из-за отсутствия достаточного напора воды, а ветряные из-за отсутствия ветра.

И вот бумажные мастера принялись за изобретение механизма, который позволил бы в короткий срок работы их двигателей заготовить большое количество бумажной массы. Действительно, вскоре на бумажных предприятиях появился новый механизм, называемый роллом. В большой ванне помещался барабан, покрытый множеством металлических полос-ножей. Под этим барабаном устанавливалась пластина, тоже снабженная ножами. Тряпье или другой волокнистый материал прогонялся вращением рольного барабана между его ножами и ножами планки. При этом и происходил размол тряпья.

Ролл выполнял работу, которую до него делала толчея. Но работа в нем шла в два-три раза скорее. Это позволило не только обеспечить бумажной массой всех работающих черпальщиков, но и создавало некоторый излишек ее, который заставлял увеличить число черпальщиков.

Теперь своеобразным «узким местом» стала операция черпания, в которой вся работа производилась ручным способом. Именно сюда, на этот участок производственного процесса, и должна была прийти машина.

Все эти слабые места бумагоделательного производства с особой остротой ощущались во Франции. Здесь наступила эпоха Великой буржуазной революции. Ограниченное до того потребление бумаги в рамках феодального общества, когда книгами и газетами пользовалась очень небольшая часть населения (духовенство, дворянство), сменилось в последнее десятилетие XVIII в. лихорадочным спросом на бумагу. Напряженная политическая жизнь требовала огромного количества газет, плакатов, прокламаций и т. п. В первые два года революции в одном Париже возникло около трехсот новых газет. Некоторые из них расклеивались и раздавались на улицах. Тиражи этих газет достигали десятков тысяч экземпляров. Страсть к чтению приняла такие размеры, что купцы часто жаловались на тот вред, который терпела торговля от продажи газет да улицах. Если вспомнить, как много бумаги необходимо было новому правительству для выпуска бумажных денег, многочисленных брошюр и всякого рода правительственных изданий, то станет понятен тот необычайный спрос на бумагу, который возник в это время.

Французское бумажное производство стало перед необходимостью увеличить выпуск бумаги. Разумеется, что все внимание изобретателей обращается к тому участку производственного процесса, который становится препятствием на пути роста бумажной продукции. Таким участком, как известно, была операция черпания бумаги, — черпальщики не успевали перерабатывать всю бумажную массу, заготовленную роллами. Казалось что это затруднение можно было устранить, увеличив число рабочих. Нс сделать это было невозможно. Подготовка новых рабочих была нелегким делом: обучение черпальщиков требовало нескольких лет. В то же время ощущался недостаток рабочей силы, и было трудно удержать на работе и старых мастеров, которых отвлекали от производства частые наборы в армию и революционные события.

Правительство принимает ряд мер для того, чтобы удержать рабочих на производстве, но все эти меры помогают мало, — рабочих не хватает. Именно в это тяжелое для французской бумажной промышленности время и начинает свою работу изобретатель первой самочерпалки француз Николай Луи-Робер.

*

Родился Робер в Париже в 1761 г. Отец его был крупным купцом. Вначале Луи работал конторщиком у нотариуса, но эта деятельность его не удовлетворяла и он поступил в артиллерийский полк в городе Гренобле. Вместе с этим толком Робер отправляется в Америку, где с 1775 г. началась война за независимость Америки от Европы. Затем он возвращается в Париж и работает здесь корректором в знаменитой типографии Дидо. Спустя некоторое время он переходит работать на бумажную мануфактуру Дидо в городе Эссоне, недалеко от Парижа.

Робер является свидетелем всех трудностей, которые приходилось переживать в то время бумагоделательному производству. И он приходит к мысли заменить ручную работу на отливе бумаги работой машины. Робер обращается со своим проектом к хозяину Дидо, который отпускает ему необходимые средства для постройки сначала модели, а затем и большой машины.

Первые опыты, продолжавшиеся пять лет, были признаны удачными, и Дидо помогает Роберу получить патент и три тысячи франков. Из французского патента, взятого 18 января 1799 г., можно заключить, что машина Робера была весьма простой по своему замыслу и отличалась относительно несложной конструкцией. Она занимала немного места (примерно 4,5 м²) и была в основном изготовлена из дерева.

Машина Робера имела деревянную станину, состоящую из нижней рамы, вертикальных стоек и брусьев, на которых покоился бассейн для бумажной массы. Бассейн был снабжен специальным черпальным барабаном. На этом барабане было укреплено 9 узких медных пластин, которые при вращении барабана зачерпывали массу из бассейна и подавали ее на бесконечную медную сетку, шириной 74 см и длиной в 3,4 м. Сетка эта была расположена над бассейном и натянута между двумя валиками. Сетка не только двигалась вдоль машины, но и одновременно получала сотрясательное движение по ширине машины. От этого бумажная масса распределялась по сетке равномерным слоем и уплотнялась, — получалось бумажное полотно.

Бумагоделательная машина Луи Робера (вид сверху). N — бассейн; с — черпальный барабан; d — сетка; ih — валики, на которые натянута сетка; f — валик, на который наматывалось бумажное полотно.

Для удаления из бумажного полотна воды Робер устроил на своей машине специальный пресс, состоящий из двух медных валиков, обтянутых сукном. Через эти валики пропускали сырое бумажное полотно. Валики сжимали его и удаляли воду. Прошедшее через пресс бумажное полотно накатывалось на валик.

Вся машина приводилась в движение вручную, вращением одной рукоятки. Посредством системы зубчаток это движение передавалось черпальному барабану, механизму, создающему поперечную тряску сетей, и нижнему валу пресса.

*

Так была решена сложная задача замены машиной рабочей бригады из трех-четырех человек. В этом механизме можно без всякого труда заметить повторение рабочих движений черпальщика, а ручной пресс мануфактурной мастерской был заменен механически действующим прессом на самой машине.

Это была первая отмеченная в истории техники машина для производства бумаги. И естественно у нее было много недостатков, которые происходили отчасти потому, что Робер, не будучи техником, не смог придать своей идее необходимые конструктивные формы. Бассейн машины не был снабжен приспособлением для размешивания массы. Это приводило к тому, что более тяжелые волокнистые частички оседали на дно, и бумага получалась неравномерной плотности. Плохое устройство валика для приема наката готовой бумаги заставляло время от времени останавливать машину для того, чтобы снять готовую бумагу.

Наконец, если в современной бумагоделательной машине лист бумаги для обезвоживания проходит через прессовую и сушильную части, которые насчитывают иногда несколько десятков прессов, то в машине Робера бумага проходила только через один пресс. Это естественно не давало полного обезвоживания листа. Снятую с машины бумагу приходилось досушивать.

Все эти недостатки приводили к тому, что машина работала плохо. Надо было направлять ее отдельные части и менять быстро изнашивающиеся детали. Вполне понятно, что для опытов по усовершенствованию машины нужны были большие средства. Робер к тому же поссорился со своим хозяином. Вначале он пытался организовать собственное производство, но из этой затеи ничего не вышло: не хватало обученных рабочих и средств. Производительность его машины не превышала 100—150 кг плохой бумаги в день.

Общий вид бумагоделательной машины Луи Робера.

Измученный неудачами Робер вынужден был «помириться» со своим хозяином и продать ему свой патент. Дидо пытался сам организовать эксплуатацию изобретения. Для этого требуются значительные средства. Он два раза обращался с просьбой о помощи к правительству, но получил отказ: наступили новые времена, к власти пришло правительство Наполеона, который тотчас закрыл шестьдесят газет из общего числа семидесяти трех, выходивших в то время во Франции.

И вот машина Робера проделывает путь многих тогдашних французских изобретений: ее продают в Англию — передовую в техническом отношении страну Европы того времени. Здесь находится богатый предприниматель Генри Фурдринье, который дает необходимые средства на работу по улучшению конструкции Робера. Эту работу проделывает талантливый английский механик Бриан Доикин. Машина была переконструирована, все ее основные части были сделаны из металла. На испытаниях она дала очень хорошие результаты. Вскоре ряд английских бумажных фабрик дает заказ Доикину на бумагоделательные машины.

Только после этого машина попадает во Францию, где и устанавливается на ряде бумагоделательных предприятий. Судьба изобретателя машины —  Робера — печальна. Он сделал еще одну попытку реализовать свое изобретение, но и тут потерпел неудачу. Тогда, потеряв всякую надежду на возможность принять участие в реализации своего изобретения, он становится учителем в школе городка Дре, где и умирает в нищете 8 августа 1828 г.

Еще при своей жизни Робер мог быть свидетелем напряженной работы, которая велась во всех европейских странах по улучшению его механизма. Работа эта велась в Германии, Италии и даже в России. В результате машине придаются вполне пригодные для практического применения формы, и она получает широкое распространение. Вскоре вся бумагоделательная промышленность Европы переходит на механизированную работу.

*

Бумагоделательная машина занимает несомненно особое место в истории техники. Она еще в ранних своих конструкциях воплотила технические принципы — автоматизм и непрерывность, которые и в наше время определяют пути технического развития.

Характеризуя этот «удивительный автомат», К. Маркс отмечает, что «наиболее совершенной и наиболее производительной машиной является та, которая способна к беспрерывной производительности». Он находит, что это полностью применено в самочерпке, в которой «... сырой материал подается к одному концу и готовое изделие выходит из противоположного конца».

Также и второй принцип — автоматизм — Маркс находит осуществленным в этом механизме. Бумажная машина — пишет Маркс, — «... не получает помощи от человека, а совершает возложенную на нее задачу путем комбинирования и соответствующего действия частей, из которых она состоит. Если содействие и необходимо в каком-либо отношении, то лишь в смысле устранения случайных трудностей, а не для помощи самому производству».

Наличие в конструкции бумагоделательной машины этих двух «великих принципов» и позволяет нам смело говорить об общей технической основе у крохотной деревянной машины Робера и современной самочерпки-гиганта.