杭州富阳图书馆

一、造纸原料
  正史记载蔡伦以树肤、麻头及敝布、鱼网四种原料造纸，有的文献称树肤为树皮或木皮，即韧皮类，而另外三种都是麻类，两者均为长纤维原料，并且当时均已被利用于纺织，已有剥沤等前加工的社会生产经验。
  （一）树肤
  韧皮类原料品种较多，但文献最早记载蔡伦所造的纸名穀纸，说明已用穀树皮造纸成功。
  穀树名称因各地而异，现代植物学定名为构树，学名Brous
  onetiapapyriferaVent。因为它又名楮树，后来造纸术传播各地后，许多文章称纸为“楮先生”或直称为楮。
  构皮全部位的纤维长度3—9毫米，一般为5—7.8毫米；宽度11.6—29.4微米，一般为14.7—26微米；长宽比为290倍，是造纸的好原料。构皮含木素14.32％，果胶9.46％，所以造纸的技术难度大。而大麻只含木素4.03％，果胶2％，比构皮容易脱胶。以技术难易与原料来源来推测，蔡伦应先用麻头及破布，而后才用鱼网与构皮。
  从《东观汉记》与《后汉书》之《蔡伦传》原文先提树皮以后才有穀纸之名称来分析，蔡伦有可能先用桑皮试制。因为秦汉时蚕丝纺织业已很普遍，《史记》记载“齐鲁千亩桑麻”则纬度气候相似之河南与陕南也有大量桑树养蚕，桑皮作为试制原，料取之较易，桑皮纤维长宽比为463倍，含木素8.74％，果胶8.84％；原料优于构皮而沤煮脱胶较易。但由于桑树用于养蚕，所以蔡伦转向寻找其他树皮，成功地制成穀纸。
  《洋县志备考》载：唐人曹邺曰，蔡公伦在龙亭“始以楮皮造纸，今洋人犹多能作纸，乃伦之遗业也。”现在洋县龙亭蔡伦墓东南方向的茅坝坎有构树湾之地名，本世纪50年代之前尚遍布构树，生长茂盛；建国后屡经砍伐造田，至1981年才最后泯灭。因此有可能蔡伦先以其他韧皮造纸成功，至封地后才利用当地资源攻破制造构皮纸之难关。
  （二）麻头及敝布
  麻头是废旧的绳头、麻絮和纺织、制造绳索的下脚料，敝布是旧衣破布，是麻原料经过纺织、衣着使用后的废品。陕西半坡、泉护村的遗址出土新石器时期的陶器表面有麻布印痕；春秋时期《诗经》上记载：“东门之池，可以沤麻”；《礼·内则》云：“执麻枲，治丝茧，织纴组紃学女事，以共衣服”；《诗·曹风·蜉蝣》载：“蜉蝣掘阅，麻衣如雪”。，大量历史文献与出土文物说明古代种麻织布，麻布是民间主要衣着材料。《盐铁论》记载孔子的学生：“原宪、孔伋，当世被饥寒之患；颜回屡空于穷巷，当此之时，迫于窟穴，拘于缊袍。”缊袍是塞着乱麻的长袄。洛阳烧沟汉代墓中发掘出陶制的多层圆形贮仓的模型，上有“麻万石”字样，说明汉代麻原料数量很多，经沤制晒干后的半成品像粮食那样贮存起来，以备加工或出售。但古代用于织布、搓绳、编网的麻，实际是纤维束；西汉淮南王刘安主编的《淮南子·氾论训》记载：“伯余之初作衣也，緂麻索缕，手经指挂，其成犹网罗”。即古代由人工劈绩捻纱，织成的麻布粗得像鱼网。
  在蔡伦之前用于纺织的麻主要是大麻与苎麻。大麻（Cannabissativs）韧皮约含70％纤维素，含木素4.03，果胶2％；单纤维长150—255毫米，强力约42克。苎麻（Boehmerianivea）含纤维素76.4—82.8％，含木素1.47—1.96％，果胶0.19—3.41％；单纤维长可达600毫米，强力可达52克。麻首先被选为造纸原料，因为它具有纤维长而韧、含木素果胶少的优点。
  （三）鱼网
  记载蔡伦用故鱼网造纸名网纸的文献最多；除正史外，有《董巴记》、《舆服志》、《荆州记》等。秦汉时渔业已很发达，开始课取渔业税。《淮南子》中有罛、罩、罾、〓、罟等不同类型鱼网的名称。《尔雅》中有罭、罛等记载。《史记·陈涉世家》记载陈胜、吴广起义时将“陈胜王”丹书置人所罾鱼腹中；《初字记》引《风俗通义》称罾为“树四木而张网于水”，即当时已有很大的鱼网。而且司马相如《上林赋》与东汉张衡的《西京赋》都描写过汉代皇室苑池中养鱼与以罭捕鱼。由于宫苑与社会上都有废弃的旧鱼网未能加以适当利用，所以蔡伦用其造纸。
  鱼网必须用捻紧的麻线制造，现代并且用动物脂血与植物油汁等浸泡或煮过以耐腐朽；用现代旧鱼网造纸，其脱胶、脱色、疏解打浆比破布、麻头难，所以文献记载蔡伦用鱼网造纸多强调其捣、剉之工序，并以网纸称之，古代鱼网是要经过加工处理，尚待论证，但有所区别于麻纸。
  鱼网、衣服、绳索中的麻料是以纤维束形态存在，这与丝、毛、棉等纺织品不同。鱼网与麻衣经长期使用中的日晒、汗渍、水浸、摩擦及洗涤时的揉搓、锤打等作用下。木素、果胶与耐水油脂等不断溶出与减少，使纤维束部分疏散断裂成单纤维或短纤维而呈糟朽现象。蔡伦以旧网、破布为原料，既不与纺织争新原料，社会上又有取之不竭的来源，并可省去沤麻等前加工，因而受到社会上的欢迎。
  二、造纸工艺方法与器具
  汉晋时期记载蔡伦造纸的文献对其造纸方法只有片言只语：如魏张揖称“蔡伦以故布捣、剉作帋”，东汉桑钦《水经注》称蔡伦“捣故鱼网为纸，”《后汉书集解》惠栋引《晋书》称“蔡伦剉、捣故布、网抄作纸”等。剉、捣、抄相当于现在的切料、打浆与抄纸等主要工序。《景印文渊阁四库全书》中的《北堂书钞》卷一〇四在“蔡伦造纸”注文中引晋张华《博物志》：“蔡伦始煮树皮以造纸”；即对于韧皮类原料应有“煮”之工序，也符合后代制造皮纸所用之方法。为什么对制造麻纸没有提及沤煮之记载，可能因破布、鱼网等原料在纺织捻线前已经过水沤发酵脱胶，即沤麻是前人的生产经验，非蔡伦所发明；蔡伦始创剉、捣、煮、抄之方法。
  “剉”为锉的异体字，古汉语有“铡碎”之意，如《敦煌变文·韩朋赋》云：“乃见韩朋，剉草饲马”，即蔡伦造纸先经过切碎原料与分散纤维，以便进一步沤煮与舂捣成纸浆。剉的工序不是当时纺织业必经的工序，所以古代文献专用于形容蔡伦造纸。
  （一）造纸成功的关键——以臼舂捣纸浆
  记载蔡伦首先以臼捣浆的文献很多；除了南朝宋代盛弘之的《荆州记》外，晋代耒阳人罗含（292—372年）著《湘中山水记》载：“耒阳县北有蔡伦侯宅，宅西有一石臼，云是伦舂纸臼”；《湖南省志》载：“耒阳蔡伦故宅旁蔡子池，池南旧有舂纸臼，唐别驾李悬贡于朝”。
  东汉民间已有舂臼之利用：《文物》1954年7期报道河北省赵县各子村汉代砖墓出土陶制杵臼模型，是两个人并坐用脚踩一杵，下有臼，杵尚悬于空中；此墓用砖砌，采用陶制明器随葬，且同时出土五铢钱，应为东汉墓葬。《文物》1956年8期报道四川省彭县太平乡东汉墓出土许多画像砖，其中一幅为二人并排坐以脚踏杵舂臼。这两件文物是以人力杠杆舂臼，而东汉文献已记载利用畜力或水碓舂臼。《后汉书·西羌传》载：虞诩奏“雍州之域..水舂河漕”。《全后汉文》卷十五载：桓谭《新论》说：“用驴、骡、牛、马及役水而舂，其利乃且百倍”。所以蔡伦以臼捣浆是吸取了民间舂稻谷等的生产实践经验。
  舂捣即机械打浆（图3-1），是使纤维能相互缔结成纸页的关键工序；其作用是将纤维的外壳即初生壁打破（压溃、劈裂、脱袖），以露出纤维内的纤丝并使之纵裂帚化，在水中形成相当大的丝状表面积，使纤维素分子结构末端的氢或羟基暴露于水中，相邻纤维分子的末端通过氢键水桥而相互拉紧，脱水干燥后即形成纤维交织而具有强度的纸张。鉴别出土类纸薄片是麻絮还是纸张，要看它是否经过打浆。机械打浆是造纸过程中耗费较多动力的工序，蔡伦用舂捣方法解决了这一关键而取得成功。
  （二）抄纸方法与抄纸帘
  经过舂捣打浆的纤维均匀悬浮于水中，经抄纸帘过滤后成湿纸页，干燥后即成纸张。蔡伦抄纸方法与帘具在现存东汉文献中无直接记载，而与蔡伦同代人许慎所著我国第一部字典《说文解字》中纸字的解释为“絮一苫也”成为后人解释当时抄纸方法与用帘的依据。至晋代，蔡伦造纸术已普遍传播，当时各家撰写《晋书》者，有的记载蔡伦造纸方法，如宋李昉等撰《太平御览》引用王隐《晋书》记载“蔡伦以故布捣剉作纸”；清惠栋搜集汉儒著作，所著《后汉书集解》引用《晋书》版本之一称“蔡伦剉捣故布、网抄作纸”。唐代唐太宗房玄龄等撰写《晋书》时，当时尚有18种不同版本的《晋书》，后来记载蔡伦造纸的版本逐渐亡佚。
  《说文解字》是经五代南唐人徐铉、句中正等所校订，其中有“纸，絮一苫也，”“苫，盖也，”“盖。苫也”等字。《左传·襄十四年》有“苫盖”联用句，注云：“苫盖即为白茅苫”。徐锴《解字诂林》说：“苫，编茅也”。
  白茅俗称茅草，我国北方、中原生于山坡田野；茎杆直径约2毫米，长约1米，因坚硬可用于编苫，作为覆盖物与茅舍之顶；张衡《东京赋》有“慕唐虞之茅茨”。北方缺竹，所以许慎所见抄纸帘为茅草所编而如实记载。
  新疆用芨芨草杆编制抄纸帘年代较久，1972年吐鲁番出土高昌义和二年（615年）的麻纸文书，帘纹粗2毫米而呈弧形弯曲，据判断系芨芨草所编。因为竹帘是不易弯曲变形的，芨芨草与白茅同属禾本科，多年生草本，杆丛生；其中有一种芨芨草俗称羽茅，草高1—2.5米，粗2毫米。
  古代手工业生产，其原材料均就地取材；蔡伦试制时可能首先用麻布作抄纸帘，后来在一些地区被沿用，麻布绷紧在木框上，将纸浆浇在麻布上过滤成纸，或称为“泼法”抄纸。浙江省博物馆收藏有公元400多年时六朝字体佛经古纸，系帘纹为麻布的麻纸，正面经涂布与磨光，涂料为高岭土淀粉等。
  后来在南方，抄纸帘改为竹帘，而仍然为固定框架与泼法（图3-2）。北京中央民族学院文物陈列室藏有明代西南瑶族地区竹制泼法抄纸帘。
  蔡伦曾在河南、陕西、山西、湖北与湖南推广过造纸术，为了能使纸浆均匀而迅速地过滤成纸，必定会采用各地材料不断改进抄纸帘与抄纸方法；最后是否成功地使用固定帘床与活动软竹帘从纸浆槽内抄捞成纸，还缺乏文献记载。
  清代段玉裁在《说文解字注》中将“絮一苫”改为“絮一苫”；因为《说文解字》中的“〓”为“潎絮箦”，箦为竹席，相当于竹帘。段玉裁认为东汉时抄纸是“以〓荐而成之”〓“即今造纸密致竹帘也”。
  由于古代汉字的偏旁有严格的区分，许，慎的“絮一苫”用草头的苫而不用当时已有的竹头〓字，一定有其依据。段玉裁根据后世已用竹帘抄纸而认为苫为〓的假借，已有人提出异议。从长沙马王堆汉墓出土大小竹笥48件及《说文》载：“箪笥，饭及衣之器也”可知东汉时竹器已盛行。耒阳在长沙之南，南岳地区盛产竹器，蔡伦在北方用麻布与茅草制造抄纸帘，并不能否定他在湖南家乡会采用更
  为先进的竹帘。
  （三）纸药的应用
  纸药又称“粘液”、“滑水”或“滑汁”是从新鲜植物中提取溶解的粘滑液汁；它滑而不粘，加进抄纸前的纸，浆中，可使纤维均匀悬浮，不发生絮聚沉淀，使长纤维抄成组织均匀的纸张，使湿纸页成叠，压榨脱水后，仍能相互揭开。纸药的应用，改善了成纸质量，提高了抄纸产量。中外一些纸史专家认为纸药的发明始于蔡伦。但现存最早记载纸药应用之文献为南宋周密的《癸辛杂识》。该书说：“凡撩纸必用黄蜀葵叶，新捣方可撩，无，则沾粘，不可以揭（纸），如无黄葵，则用杨桃藤、槿叶、野葡萄皆可，但取其不粘（纸）也。”明代宋应星著《天工开物》中也提到“纸约（药）水汁”。
  日本纸史学者多认为纸药始于蔡伦。广岛大学山下寅次教授说：“蔡伦发明的造纸法的第三点，竹帘抄帋和‘粘糊’；是蔡伦发明造纸法的主要关键。他是经过长期的研究实践，不断改进，而最后完成了这一伟大发明，..实是我东洋人民堪以夸称的无上荣誉”。京都大学的秃氏祐祥说：“现代一般专家研究结果..首先使用粘液还是在蔡伦时代，..蔡伦在研究出植物粘液的效用后，才圆满地发明了造纸术”。日本纸史专家关彪说：“据已故佐伯胜太郎博士（内阁抄纸部主任）之研究，蔡伦以前何以无人能发明植物纤维纸，关键就在粘液问题上，无法造出均匀的帋页来。有才能的蔡伦也是经过长期的各种实验，最后才摸索出使用粘液的办法克服这最后的难关。他逐步突破了种种难关，终于成功地抄出完善的纸来，献给当时的和帝加以公布推广”。
  1901年奥地利人威斯纳（JuliusWisner）化验中国唐代文书纸时，发现纸浆中地衣，其水浸液呈粘滑性。英国造纸专家克雷浦登（R·H·Clapperton）在《纸和书籍》一文中称：根据斯文赫定和奥瑞斯坦的一份研究报告，证实了中国不但发明了造纸，而且也是把胶料、填料用于造纸的发明者。
  在我国长期手工造纸过程中，各地已发现的纸药原料很多，从木本到草本，从茎、叶、根到花均有含滑汁者。如林存和所著《福建之纸》中记载福建闽江等各水系流域产有富含胶质的植物名称达30多种，并称：“此类野草遍生山谷之中，槽户可自由采摘或向农家购买，价亦甚廉，然后以清水浸之或煮之，或捣烂后和之以水，使扬其胶性”。国内使用较多者有杨桃藤茎（猕猴桃）、铁坚杉根、野葡萄藤、黄蜀葵梗叶、冬青叶、楠、榆，刨花、槿叶、糯叶、杜仲根等，使用前新鲜泡制，久放则变质无效。
  公元751年，唐将领高仙芝在中亚细亚坦罗斯城（今哈萨克地区）与阿拉伯大食国作战中失败，被俘去一批造纸工匠出身的士兵，这些俘虏在当地传授造纸术时，却没有传授纸药的使用，所以后来辗转传播到欧洲的手工造纸，始终未掌握湿纸揭开的技术秘决，只能在湿纸页之间衬以毛布或夹以丝线。也可能当时中国工匠未能在该地区找到含有纸药的植物，因而失传了；也可能俘虏们并非情愿传授造纸术，而有意留一手。我国也有少数地区或抄制粗厚纸张者，也不用纸药，称为涩槽。
  纸药中有大量木本原料，如楠、榆等的木材刨花浸泡液体，也是我国妇女长期在梳头时所涂的脂水，能使长发油光滑亮而不粘结，发形保持蓬松。涂发脂水的使用历史悠久，唐代杜牧作《阿房宫赋》中描写六国美女集中于阿房宫内梳妆的文句：“明星荧荧，开妆镜也；绿云扰扰，梳晓鬟也，渭流涨腻，弃脂水也”。脂水能使渭河水粘腻，说明宫女梳发后倾倒的脂水多而且滑。此文虽为唐代人追记前朝事，当时应有所据；蔡伦探讨使纸浆滑而不粘，能均匀抄纸并可揭开湿纸页，也有可能受宫女使用植物脂水之启发。
  近代改用机械抄纸机后，50年代初，各地用圆网纸机抄造薄纸，仍有在上网前加入黄蜀葵煮汁、刨花榆滑水或杜仲胶等，使纸浆悬浮均匀，纸地良好，湿纸避免压花。后来分析纸药成分或受其启发而研究成功各种助剂，能起助滤、改善成纸匀度与强度、减少纤维流失等作用。
  （四）皮纸的制成标志蔡伦发明造纸术完全成功
  蔡伦对造纸原料、工艺方法与器具的研究必定经历过从易到难的过程，逐一解决了每一个工序遇到的技术关键，最后成功地造出了皮纸。野生构皮（楮）的原料组成决定了其制造工艺过程的繁琐，现存最早记载其制造过程的文献是元朝的《徽州府志·物产志》（全文见本书第七章元明时期楮皮纸和桑皮纸生产技术）。制造皮纸使用内表皮，必须脱除褐色外皮，经过反复多次的灰渍、煮蒸、曝日、清洗、捣的过程，所脱除的木素与果胶占原料成分之20％左右，仅低于木材与老竹，因而代表了非木材原料造纸的完整工艺。至19世纪西方先后发明造纸机、机械木浆与碱法木浆之前，长达1700多年，全世界均采用蔡伦所发明的非木材纤维手工造纸技术。
  在蔡伦死后不久，其传人孔丹与左伯将其造纸术传播到安徽与山东，造出了“研妙辉光”的佳纸，受到当代文人的称誉。皮纸原料的种植与采伐，使农民增加了经济收入。北魏贾思勰的《齐民要术》记载了种楮与收割：“指地卖者省功而利少，煮剥卖皮者虽劳而利大，自能造纸，其利又多。种三十亩者岁砍十亩，三年一遍，岁收绢百匹”。蔡伦造纸术带来的经济效益受到社会的承认。
  “文革”以来，有人将未经科学断代的出土麻质类纸物称为西汉劳动人民发明的麻纸，贬低蔡伦发明的造纸术为革新或改进。我国利用麻纤维束为纺织原料的历史悠久，大麻含木素与果胶仅约6％，可用温水沤浸微生物发酵进行脱胶。为使麻纤维束柔软而使用木棰敲打，麻头下脚料还被作为缊袍被胎或衬垫之用，因而以无规则排列的麻絮薄片往往容易被发掘者误认为是纸的残片。本书第九章对几次出土“古纸”进行分析，研究其加工痕迹，确切认为这些出土“古纸”不足以否定蔡伦的发明。蔡伦造纸术尤其是对皮纸的剉捣、灰渍、煮料、抄造等的完整工艺，均符合首创、实用与先进的发明标准。