二 植物粘液“纸药”在制浆中的推广

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: 110120020230001069
颗粒名称: 二 植物粘液“纸药”在制浆中的推广
分类号: TS75
页数: 5
页码: 214-218
摘要: 本文记述了宋元时期,为提高纸张质量,纸坊普遍采用植物粘液作为纸药,如黄蜀葵、杨桃藤等,以提高纤维悬浮度和纸面润滑性。植物粘液具有优良特性,如纯白透明、四季可用、粘性大且易与纸料混合。其提取方法简单,使用时需控制好稠度。黄蜀葵在日本手工和纸抄造中也常用。植物粘液在造纸中的作用机制逐步明朗,其网状结构对纸张质量有重要影响。中国古代纸工已发现并控制了植物粘液的物理特性,以提高纸张质量。
关键词: 宋元时期 造纸技术 推广

内容

为能制成厚薄均一、结构紧密的薄纸和巨幅纸,只是对原料仔细提纯、精细舂捣并使之细纤维化还是不够的,必须要在制浆过程中提高纤维在浆液中的悬浮度,更要在湿纸抄出后使纸面具有粘滑性,以便揭纸时不致揭破。而如果将植物粘液配入纸浆,不但显著提高纤维在纸槽中的悬浮度,而且使湿纸具有润滑性,揭纸时整张纸顺利揭下,这就是所谓纸药。在某种意义上它是悬浮剂。宋元各纸坊普遍以植物粘液作为纸药,是个显著的技术特点。宋人周密《癸辛杂识·续集下》(1210)写道:“凡撩纸,必用黄蜀葵梗叶,新捣方可撩。无,则粘连,不可以揭[纸]。如无黄[蜀]葵,则用杨桃藤、槿叶、野葡萄皆可,但取其不粘[纸]也①。这是造纸技术史中的一条重要史料。我们认为有必要把它译成现代汉语:
  凡抄纸揭纸时,必须要用黄蜀葵梗叶的浸出液,而且用临时配制成的方可用。没有这种浸出液,湿纸层之间就要粘联,不可以揭纸。如果没有黄蜀葵,则用杨桃藤、槿叶、野葡萄的浸出液皆可,只利用其不粘纸之性也。
  明人汪舜民(1440~1507年在世)所修弘治《徽州府志》(1502)卷二《物产志》记载元代制造供内府用的楮皮纸时指出,楮皮料成浆后,“乃取羊桃藤捣细,别用水桶浸挼,名曰滑水。倾槽间与白皮相和,搅打匀细,用帘抄成[纸]张”②。可见宋元时已至少以四种植物提取的粘液作纸药用,其中杨桃藤与羊桃藤为同物,纸药又名滑水或纸药水。
  由于纸药的使用是项重要发明,此处宜详加讨论。周密所说的黄蜀葵为锦葵科野生观赏植物黄蜀葵(Hibiscusmanihot)图(5-10),其根部所含成分百分比为胶醣12.3、单乳糖复合物17.61、鼠李戊醣8.08、淀粉16.03等成分,水浸液为胶状粘液,清沏透明③。杨桃藤为弥猴桃科野生藤本植物中华弥猴桃(Actinidiachinensis),茎条含胶质(图5-11)。黄蜀葵和杨桃藤是中国传统造纸工艺中最普遍使用的两种品质优良的纸药。周密所说槿,当为锦葵科落叶灌木木槿(Hibiscussyriacus),其根皮含粘液质,成分与黄蜀葵同,茎叶亦可提取粘液。而野葡萄我们认为是葡萄科落叶藤本植物蛇葡萄(Anpelopsisbrevipeduunculata),茎部可提取粘液,当与杨桃藤相近。宋人唐慎微(1056~1163)《证类本草》(1108)卷27黄蜀葵条写到:“以根切细,煎汁令浓滑,待冷服”,可临产催产④。黄蜀葵根粘液看来还可作药用。北京故宫博物院藏有宋人画黄蜀葵图。从这类植物粘液配入纸浆中,效果比淀粉糊要好。尤其是黄蜀葵原产中国,一年生草本,常栽培于田圃间供观赏,在南北各地都出产。近人罗济在1930年代用黄蜀葵在江西抄造纸的实验表明,它有下列四大优点:①纯白透明;②四季皆可用;③粘性大,取用简便;④易与纸料混合而抄出较细的纸⑤。杨桃藤也具有类似的优点,其地方名很多。提取植物粘液的方法是,将杨桃藤新鲜枝条或黄蜀葵根取来后,以刀断为三寸长小块,再以石锤捶破,放入布袋或细竹篮内,置于冷水桶中浸泡,即成透明药液,随用随配,不可放置过久。
  据笔者1963年在河南信阳、江西铅山、湖南长沙、浙江杭州及1965年在陕西长安、四川夹江、成都等地手工纸厂调查,抄楮皮纸时,每百斤纸料用四斤湿杨桃藤,抄竹纸用七斤。控制好稠度是关键,用瓢向桶内取出粘液,下部所粘粘液成一尺长细丝而不断,即配好。否则,补加茎条或清水,太稠、太稀都不好。抄纸前,将粘液加入纸槽与纸料混匀,即可荡帘。抄一定数量纸后,看槽内稠度及抄制情况,随时补加粘液。所需设备极其简单:①水桶,木制,用以盛粘液,一般置于纸槽附近。②滤胶罗,竹制,上宽下窄,放入水桶内,亦可用布袋代之。其作用是阻止植物枝条等杂质进入粘液。③木勺或葫芦瓢,用以提取粘液,通常放在水桶上。
  黄蜀葵也是日本手工和纸抄造时所用的植物粘液,日本语称为“のリ”(nori),称黄蜀葵为“卜口口ア才イ”(tororoaoi)。日本学者对黄蜀葵的作用机制率先作了科学研究,对我们有启发。植物粘液是从有关植物的根、茎和叶中经水浸渍而提制出来的,已如前述。它在造纸过程中的作用机理,过去是不清楚的,从20世纪四十年代之后才逐步明朗。此处以宋人周密所说的黄蜀葵为例,介绍一下作用机制。将黄蜀葵根切下以水冲洗、再经水浸后,在显微镜下观察,就会看到粘液呈网状结构,向溶液四周扩散。网目呈五角、六角形直到圆形不等(图5-12)①。小粟舍藏氏的实验表明,粘液稠度因存放时间加长而递减。存放一周之后,其中网目稀少,因而在造纸中的效能随之减退。其次,粘液稠度、网目密度因温度增加而下降(图5-13)。植物粘液的这两个物理特性,都被中国古代纸工所发现和在使用中受到人工控制。宋人周密所说“新捣方可撩”,与现民间所说“随用随配”,都出于同一科学原理,旨在防止植物粘液因存放时间长而降低稠度。如果是夏季,存放时间长还可使粘液变质,而失去其作用。宋代徽州府等地流行用“敲冰纸”,纸浆及粘液都用冰水配制,民间手工纸坊强调用冷水配制粘液,意在防止因温度增高而使粘液稠度及网目密度下降。同时冬季的水中微生物较少,水质较纯。自然,在这样作时,纸工要忍受冰冷刺手的痛苦。
  植物粘液中网状组织的上述物理特性,取决于分子组成及其化学结构。町田诚之博士的分析表明,与已知单环的高聚糖不同,植物粘液是由多种糖及糖醛酸基环所构成的高分子化合物①。先前曾认为它含有阿拉伯胶糖、d-半乳糖(d-galactose)、(l-rhamnose),还有(d-galacturonicacid)。可是后来的研究表明,黄蜀葵根粘液主要含d-半乳糖醛酸和鼠李糖构成的多糖醛酸甙(polyuronide)。植物粘液水溶液中的网状组织,正是由于这种多糖醛酸甙在水溶液中呈现的丝状高分子的性状。
  在显微镜下观察,会发现将造纸用纤维投入植物粘液后,就像昆虫落入蜘蛛网中那样,粘液的网状组织阻止了纤维的下沉。因此植物粘液在抄纸时的作用,是悬浮剂或漂浮剂。可以想到,纸浆中没有这种漂浮剂时,因为纤维比重大于水,尽管槽中可进行搅拌,总难免有部分纤维沉于槽底,缠绕成束,发生絮聚成团的现象。结果造成纸浆稠度不匀,纸工抄出厚薄不匀的纸。加入粘液后,使纤维分散度及悬浮度增加,均匀漂浮于水中。实验表明,将打浆度相同的纸料放入有粘液和没有粘液的水中对比时,发现加粘液可延长纤维的悬浮时间,抄纸帘滤水速度相对下降,这就看出粘液的悬浮剂性能。
  除此,中国手工抄纸方法是,抄出湿纸后将纸帘从框架上提起,再翻帘令湿纸放在木板上,下次再抄,将湿纸放在上一张湿纸上,如此重重叠堆至千百张,压榨去水后,半湿时揭起,进行干燥。当槽中有粘液时,湿纸中所带来的粘液使其表面增加润滑性,翻帘时很容易从帘上脱落下来,不滞帘。而将叠在一起的半湿纸逐张揭下时,又不致揭破,因为湿纸有粘滑性,相互间不黏粘。如果抄薄纸或巨幅纸,保证使湿纸之间及湿纸与纸帘之间不黏粘或粘连,是成败的关键。周密在谈到植物粘液的作用时,虽没有提到它在纸槽中的悬浮剂作用,却着重强调了使湿纸不产生黏粘现象,也算抓住了关键。西方早期造纸时向纸浆中加淀粉糊,后来加动物胶水,并不加入植物粘液,而加动物胶可起纸内施胶作用,并不能防止湿纸间及湿纸与纸帘间的黏粘或粘连现象,因此只能造厚纸及小幅纸,造薄纸及大幅纸时一揭就破,原因就在于此。再次,植物粘液还能使纤维交结更为紧密,改善纸的物理结构,间接提高了纸的物理技术指标。它还适用于近代长网及圆网机制纸生产,例如作木浆纸时,加入粘液与不加粘液对比,加粘液时使纸的纵向及横向拉力都有提高。其所以称为“纸药”,是由于它可医治因纸浆悬浮不良或湿纸黏连而引起的一些“纸病”。

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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