Существует еще много свойств, которыми ученые наделили бумагу. В чем же секрет?
Ученым удалось покрыть бумагу тончайшей пленкой из вещества, молекулы которого отталкивают от себя молекулы воды, как бы обращают воду в бегство. Поэтому такие вещества и называются гидрофобными («гидро» — по-гречески — «вода», «фобос» — «страх»).
Чтобы сделать бумагу водостойкой, ее обрабатывают раствором такого вещества, в котором особым образом чередуются атомы кремния, углерода и другие атомы. Можно также при изготовлении бумаги внести в измельченную бумажную массу немного этого вещества.
Почти два тысячелетия человечество знакомо с бумагой, и вот сегодня советские ученые открывают в ней всё новые и новые чудесные свойства, — вернее, «воспитывают», «прививают» ей эти свойства.
Не только бумагу, но и дерево сумели «перевоспитать» химики.
Слышали ли вы о «каменном дереве»? А такое дерево есть и весьма успешно соперничает с металлом.
Подшипники для прокатных станов, шестерни для автомобилей, челноки для ткацких станков — всё это части машин, несущие очень ответственную службу. Их и изготовляют из «каменного дерева». Эти части машин прочнее металлических и обладают на редкость ценными свойствами, которых не имеют такие же детали из металла.
Известно, что смазка облегчает работу машин, но, пожалуй, немногие знают, что часто в подшипниках прокатных станов смазкой служит не масло… а вода. Есть теперь и шестерни, которые при работе не издают шума.
Эти удивительные подшипники и бесшумные шестерни — из «каменного дерева».
Как угодно могут быть сложны детали из «каменного дерева», а их не надо ни сверлить, ни точить, ни шлифовать. Они штампуются. В пресс закладывают измельченную древесную крошку и пропитывают ее искусственными смолами. В древесную крошку можно впрессовать стальную сетку, и без того прочный материал станет еще прочнее.
Дерево идет на изготовление ответственных деталей в машиностроении. Его и обрабатывают, как металл, на металлорежущих станках. Этот «металл» по происхождению близок к фанере.
Для производства обычной фанеры стволы березы или сосны разрезают на длинные тонкие листы. Эти листы накладывают друг на друга так, чтобы волокна в них шли вдоль и поперек, и затем склеивают.
Этим достигается прочность. Фанеру не расколешь, и разрезать ее тоже трудно. Чем больше склеить слоев, тем прочнее фанера.
А если листы фанеры пропитать под давлением искусственными смолами, они приобретают особую прочность, водостойкость, химическую стойкость. Все эти качества позволяют использовать фанеру для изготовления труб. Но как свернуть фанерные листы в трубу?
Оказывается, для того, чтобы листы фанеры свернулись в трубу, достаточно взять при склейке нечетное число слоев, — фанера сама свертывается.
Если трубы из фанеры чем-либо и отличаются от металлических труб, то только тем, что они служат гораздо дольше и очень легки. Поднять такую трубу и перенести на новое место не стоит большого труда. Прочность трубопроводам из березы придают смолы, добытые химиками из того же дерева, из которого делается фанера.
Еще совсем недавно для производства шелка разводили червей, питающихся листьями тутовых деревьев. Теперь не листья, а стволы деревьев идут в дело.
Как шелковичный червь создает шелковые нити, — известно с давних времен. Питаясь листьями, шелковичный червь перерабатывает их в своем организме в особую жидкость, которую он затем выделяет в виде тонкой, быстро затвердевающей в воздухе нити.
А вот другая картина. Густой лес с вековыми елями.
Глубокую его тишину нарушили голоса людей, вооруженных электрическими пилами. С легким жужжанием врезается пила в дерево.
Поезд, груженный древесиной, въезжает на территорию завода. В одном из цехов могучие машины «разжевывают» древесину в щепу.
Щепой загружают большие варочные котлы. За сутки под влиянием щелока древесина «разварится», превратится в мелкие волоконца. Но выделить волокна целлюлозы — это еще полдела. Нити из них не спрясть — уж очень они коротки, годятся только для производства бумаги. А что если растворить целлюлозу и выдавить из раствора нить, как выдавливает ее паук? Но для этого надо превратить целлюлозу в раствор, а это трудно. Целлюлоза химически очень прочна. Только одно вещество — аммиачный раствор гидрата окиси меди — растворяет ее.
Но есть и другой путь — окольный. Можно так подействовать на целлюлозу некоторыми химическими веществами, что молекулярное строение ее изменится и она станет гораздо «уступчивей».
Много еще произойдет с целлюлозой изменений, прежде чем она превратится в вязкий янтарного цвета прядильный раствор. Из раствора можно получить уже длинную нить. Но для этого сначала надо укоротить молекулы целлюлозы. Как это понять?
Дело тут в том, что представления о размере нити и молекулы разные.
По сравнению с длиной волокна целлюлозы ее молекула, конечно, карлик, но среди других молекул она великан. В пространстве, которое занимает по длине одна молекула целлюлозы, могли бы разместиться почти тридцать тысяч молекул воды!
Такие длинные молекулы делают раствор слишком вязким, но химики знают способы, как изменить их строение. Они обрабатывают целлюлозу химическими веществами и выдерживают ее в особом помещении при определенной температуре. Здесь целлюлоза, как говорят, «созревает», — другими словами, ее молекулы распадаются на более короткие. Еще несколько превращений, и раствор, тягучий, как мед, готов.
Этот раствор пропускают через особые колпачки с мельчайшими отверстиями Колпачки внешне похожи на наперстки. Из их бесчисленных отверстий тянутся нити, которые не сразу увидишь. Начинают они свой путь в ванне наполненной серной кислотой и другими веществами.
Не всякое вещество в состоянии «принять» ванну из жгучей серной кислоты.
Целлюлоза — это «цепь» из атомов, то есть, по сути дела, нить. Когда нить за нитью располагаются друг подле друга, то их параллельные пучки образуют волокно. Если в такие же параллельные ряды уложить, например, соломинки, то разорвать их все сразу будет нелегко; разорвать же одну соломинку за другой не стоит никакого труда. Дело тут в том, что нити или соломинки плотно соприкасаются друг с другом, силы трения между ними увеличиваются, а это и придает прочность волокну.
При параллельном расположении «нитей» из молекул станет особенно прочным и искусственное волокно. Сами молекулы так, конечно, не разместятся. Но есть способ заставить их занять определенное положение. Способ этот несложен: нить, которая еще мгновение назад была жидкостью, пропускают через диски, вращающиеся с разной скоростью. Более быстро вращающийся диск будет с некоторой силой увлекать за собой нить, — значит, и вытягивать ее. В параллельные нити вытянутся при этом и молекулы, и искусственное волокно сразу станет вдвое прочнее.
Десятки тонких, едва видимых глазом нитей веретёна свивают в одну прочную нить. Из аппарата в аппарат, из цеха в цех переходят нити будущего искусственного шелка, и, наконец, их наматывают на бобины — катушки.
А вот и ткацкий цех. Здесь ткут шелковую ткань, а затем с валов печатных машин, точно волны, сбегают яркорасцвеченные ткани.
Один кубометр древесины, конечно, это немного. Однако он дает столько шелка, что из него можно сшить пятьсот платьев или же выработать четыре тысячи пар чулок. Нужно было бы собрать урожай хлопка с половины гектара, состричь шерсть с 25–30 овец, размотать свыше трехсот тысяч коконов шелковичного червя, чтобы выработать столько же тканей или пряжи.
С того момента, когда на завод поступает древесина, до выпуска шелка проходит всего пять-шесть дней. Намного опередили наши заводы медленное производство естественного шелка.