一 探讨汉代造纸技术的模拟实验

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《中国科学技术史:造纸与印刷卷》 图书
唯一号: 110120020230001002
颗粒名称: 一 探讨汉代造纸技术的模拟实验
分类号: TS75
页数: 4
页码: 89-101
摘要: 本文通过对汉代造纸技术的模拟实验,深入探讨了汉代麻纸制造的工艺流程。通过实地调查与实际操作,结合出土汉纸的化验结果,逐步还原了汉代造纸的基本工序,并揭示了其中的技术演变。模拟实验结果显示,早期汉代麻纸制造除了基本的浸湿、切碎、洗涤、舂捣、配浆、抄造、日晒和揭纸工序外,还涉及了化学处理等关键步骤。这一发现不仅填补了古代造纸技术的空白,也为理解汉代科技文化的丰富性和多元性提供了新视角。
关键词: 造纸 工艺学 造纸技术

内容

现在进而讨论汉代造纸技术,主要是造麻纸技术。麻纸历史最为悠久,而从汉代至唐代(前2~后10世纪)千余年间麻纸产量最大。我们二十多年来检验敦煌石室、甘肃及新疆出土唐以前纸样中,麻纸占80%,传世唐以前法书、绘画也大多是麻纸。因此早期造麻纸技术值得研究,但这方面史料甚少,可以说是项空白。明代宋应星《天工开物·杀青》是较全面叙述造纸技术的作品,其中谈到竹纸和皮纸,但未谈麻纸。唐以前著作只谈麻纸原料及剉、捣、抄个别工序的有关字,没有系统技术说明。造纸实践告诉我们,上述工序虽不可少,但仍造不出纸来。
  出土古纸为我们研究早期麻纸技术提供实物资料,通过分析化验导出的结论,可加深对古纸技术特征的认识。同是汉代纸,同一时期或不同时期所用者,质地也有高下及精粗之分,从中可看出它们之间的差别,由此又推出次等纸到高级纸之间制造技术的演变。次等纸例如灞桥纸特点是:表面有较多纤维束和未松解的线头,纤维交织不够紧密,分布不匀,外观呈浅黄色、白度不高(25%),纤维帚化度较低。较好的纸如金关纸的特点是:表面仍有纤维束及线头,但不是太多,纤维交织较紧密,分布较匀,然整个纸厚度仍不匀,外观呈白色、白度较高(40%),纤维帚化度明显提高。西汉早期纸呈织纹,后期纸呈帘纹。掌握这些特点,对之作技术上的分析,通过模拟实验,将模拟物与各出土实物作比较,便可确知哪种模拟方案产物接近原来的纸,从而推断其制造过程。为此,掌握现存民间用传统手工方式造麻纸的技术是必要的,它将为模拟实验提供技术启导。今天的麻纸是从昨天和前天的麻纸演变下来的,而了解今天的麻纸技术形态可能是了解其古代技术形态的关键。
  基于上述考虑,为解开汉代造麻纸的技术之谜,笔者在对出土汉纸化验后,便前往手工造纸区,对麻纸制造技术作了实地调查,并参加整个生产过程的实际劳动,以求得到直观认识及切身感受。这是在古书堆里学不到的。现将1965年笔者在陕西凤翔纸坊村所调查到的麻纸制造工序开列于下:
  (1)浸湿破布麻料→(2)切碎→(3)碾料→(4)洗涤→(5)制备石灰水→(6)将麻料与石灰水共碾→(7)麻料与石灰浆堆沃→(8)将浆灰麻料蒸煮→(9)洗涤→(10)细碾→(11)洗涤→(12)配纸浆并搅拌→(13)捞纸→(14)压榨去水→(15)晒纸→揭纸→(16)整理打包。
  在上述工艺流程中有16道基本工序,有的工序重复操作三次,如碾料及洗涤,即所谓三碾三洗。这个较复杂的流程,显然是从汉代以来逐步发展起来的,虽然早期不一定有这么多工序,但其中某些必然也包括汉代时用过的,问题在于找出是哪些工序。应当说,唐以前著作中所谈汉纸以剉、捣、抄三工序,即切碎、舂捣和抄造是必不可少的工序。因原料如破布、绳头之大小、长短及形状参差不齐,不事先切成大体一致的小块,难于在以后作任何处理。但只靠切碎还得不到分散的造纸用纤维,必须借机械力舂捣(以石碾碾之,亦起同样作用),才能最后成浆。而从分散的纤维形成纸片,只有经抄造过程才能实现,这是造纸与纺织不同的一道工序。而实践还告诉我们,要实现这三道工序,还必须辅之以相应的工序。为将原料切碎,必先以水将其浸湿,使之润胀,否则,干切是难以下刀斧的。原料既是废料,总会有尘土等杂物,故切后还必须洗涤,既可洗去泥土,又可使麻料润胀,便于舂捣。抄造前,将捣碎的麻料与水配成浆液,不断在槽中搅拌,这个工序也是必须的。抄造后,只有通过干燥脱水,才能最后成纸,而最简单的方法是日晒。经过这一分析,早期造纸至少应有下列最起码的八步工序:
  (1)浸润破布原料→(2)切碎→(3)洗涤→(4)舂捣→(5)配浆液并搅拌→(6)抄造→(7)日晒→(8)揭纸。
  我们在手工纸厂用上述八步工序,以废旧麻布、绳头为原料试造麻纸,这就是我们模拟实验的第一方案。捣料用杵臼,抄造用马尾罗面制成的固定式纸模。所得产物的纤维分布类似现今建筑材料“麻刀”,色黄,质地粗厚,松散易裂,强度甚小,无法与任何汉纸相比。可以说还没有进入纸的范畴,当然不能发挥纸的功用。注意,此方案只是机械力起作用,麻料未作任何化学处理,结果是不佳的。这说明汉代造纸还应有更多的工序。从上述八步工序过渡到今凤翔的16步工序,中间有一些技术阶梯,可能有11个阶梯。我们分别拟定出相应的11个方案,用古老设备按手工方式作模拟实验。再将历次模拟产物与出土汉纸逐一作技术对比。凡重要的方案,都重复作2~3次实验,以排除偶然机遇。为与实际生产状况接近,我们每次实验取小规模生产方式,即取用破布、绳头原料为20~25公斤,用实际生产设备(杵臼、抄纸槽等)操作,所用原料也接近实际生产所用者,即本色或有颜色的破布、绳头、麻鞋、麻袋片及旧鱼网等。当然,这样作要消耗很多时间和体力,但我们认为这是值得的。现将历次模拟实验结果开列于表2-1之中①。
  与此同时,我们还在实验室内作小型模拟实验,从结果中看到,既令用第二方案的简单流程,如使用浅色易于处理的破布,也能造出可用的纸。此方案只比第一方案增加一道洗涤工序。但原料情况与实际所用相差较大,因实际生产原料是大量的,而且常有颜色,而单靠洗涤不能脱色,说明还得动用化学手段。第二方案造不出西汉那样的纸。因而我们用石灰或草木灰的化学处理方法再作实验。必须指出,所有实验都在笔者的师傅黄严生(1912~1968)先生和他的徒弟们大力支持下进行的,没有他们的参加,将一事无成。
  经过60多天紧张劳动,得出各种模拟实验产物,再将它们逐一与各出土两汉纸进行比较,包括显微对比分析,得出下列结果。如前所述,用第一方案所造者不是纸,而第二、三方案产物虽可认为具有纸的原始结构,但颜色发灰,机械强度低,不能实用,而且比不上西汉较次的纸。所以前三个方案均可排除。
  1987年新泽西州哈克茨顿(Hakettstown)城的美国物理学家豪厄尔(DouglasMorseHow-el
  )博士,用生麻与水借助他所设计并制造的机器打浆机作造纸实验,以实现他“只用麻、水与力造纸”的设想。他成功了,并寄来纸样①。看到样品后,注意到具有纸的物理结构,没有纤维束,有强度,他还用钢笔在上面写了字。但此纸较硬,没有柔软性,表面滞手,呈浅黄色。与我们第二方案产物相近,但质地好些。豪厄尔博士说,他是从《史记》英译本中产生他的设想的。这当然指的是《淮阴侯列传》中所说的漂絮过程。有两点要注意,他采用的是强力机制打浆机和生麻纤维,小规模实验可以造出纸。但汉代产生不了这么强力的机械粉碎力量,而用破布为料,常常有色布,只用水是不能脱色的。因此他的实验正如我们的实验一样,在理论上可以造出纸,而在公元前2世纪的实际生产中是行不通的,还要把物理力和化学力结合在一起才能造出纸。豪厄尔对此表示同意。应当说他的实验产物是纸,不是纤维堆积物,纤维被打断了,虽然帚化情况也不好,但纸有强度。这种情况与灞桥纸有某种类似之处。有人说纤维打短必然同时帚化,一般是这样的,但有时也不尽如此。豪厄尔博士和我的模拟实验便证明,像灞桥纸那样的情况是客观存在的,即纤维打短而帚化度低,同样可抄造成纸。

知识出处

中国科学技术史:造纸与印刷卷

《中国科学技术史:造纸与印刷卷》

出版者:科学出版社

本书利用最新考古发掘资料,对出土文物的检验、传统工艺的调查研究和中外文献的考证,系统论述中国造纸及印刷技术的起源发展以及外传的历史,从而揭示出中国“四大发明”中两项发明的系统历史。全书共三编十七章,内容深入浅出,资料翔实,别具特色。

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