| 词条 | 造纸技术史 |
| 释义 | zhaozhi jishu shi 造纸技术史(卷名：轻工) history of paper-making technology 造纸术是中国古代最伟大的发明之一，是人类文明史上的一项杰出的成就。纸的发明及应用对社会历史的记载与保存，对文化思想的交流与传播，发挥了重要作用。在纸还没有发明以前，古埃及人曾用纸莎草（Papyrus），古印度人用贝树叶，古巴比伦人用泥砖，古罗马人用蜡板，欧洲人则用中亚细亚人制作的小山羊皮等当作记事材料。在中国，商代用甲骨，西周用青铜器，春秋时则用竹简、木牍、缣帛等作为记事材料。上述材料或笨重、或昂贵、或来源较少，具有这样或那样的缺点，不能完全适应社会文化发展的需要，因而促进了造纸术的发明和发展。 造纸术的发明与传播 中国是世界上最早养蚕织丝的国家。古人以上等蚕茧抽丝织绸，剩下的恶茧、病茧等则用漂絮法制取丝棉。漂絮完毕，篾席上会遗留一些残絮。当漂絮的次数多了，篾席上的残絮便积成一层纤维薄片，经晾干之后便可剥离下来，其表面平滑与缣帛似，而价格较低廉，可用于书写。这种漂絮的副产物数量不多，在古书上称它为“赫蹏”或“方絮”。清代段玉裁(1735～1815)在《说文解字注》里曾说明：“按造纸昉于漂絮，其初丝絮为之，以荐而成之。”“昉”是“开始”的意思；“荐”是一种操作法，即用篾席等工具把丝絮从水中捞起。这表明了中国造纸术的起源同丝絮有着渊源关系，也证实了古代汉语词汇中的纸字，出现于真正较完整的造纸术（包括制浆、打浆、抄纸等3个基本的工艺过程）发明之前。 汉代农业发达，经济繁荣，国力强盛，文化事业蓬勃发展，对书写材料的需要日感迫切。但是，竹简笨重，缣帛昂贵，方絮稀少，不敷使用，于是一种变革传统书写材料的愿望便萌生了。据南北朝人范晔(398～446)所著《后汉书·蔡伦传》记载:“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸，缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年奏上之，帝善其能，自是莫不从用焉。”这段文字说明，在蔡伦以前用于书写的纸实际上多是竹简、缣帛；而在东汉元兴元年（ 105）蔡伦发明的植物纤维纸才是真正的纸。20世纪中叶以来，中国新疆、陕西、甘肃等地在考古发掘中，多次出土了若干被认为是西汉麻纸的片状纤维物，因而有人认为造纸术的发明可能在比蔡伦更早的西汉时期。可是，这类考古新发现的片状纤维物上均无可辨识的书写文字，对它们的化验分析结果的解释也不尽相同，加上考古断代上的可靠性等问题，迄今对西汉时是否已发明了造纸术尚存在着很大争论。《后汉书·蔡伦传》上关于造纸术的发明人与时间的记载，仍为举世公认。 自从造纸术被发明之后，纸张便以新的姿态进入社会文化生活之中，并逐步在中国大地传播开来。东汉中正二年(185)，山东地区出现了造纸能手。《三辅决录》记载有:“左伯，字子邑，东莱人（今山东省掖县），擅名汉末，甚能造纸。”左伯纸和张芝笔、韦诞墨，都是公元2～5世纪文人墨士们喜爱的书写用品。史曾称赞“子邑之纸，妍妙辉光”。但是，汉代的书写材料仍以简牍和缣帛为主，纸张则处于次要地位。晋代，封建社会的经济有了一定程度的发展，文化也发达起来，对纸张的需要量增加。公元317年，晋文帝司马睿迁都金陵(今南京)，随即使造纸术从黄河流域传到长江流域和江南一带。江南山青水秀，植物繁多，适于造纸。因为有了较多较好的纸，读书、抄书、藏书之风遂得以盛行。据《隋书·经籍志》上记载，晋初的289年，官府藏书有29945卷；到南朝宋元嘉八年（431）藏书已有64582卷；南朝梁元帝(552～555)时，在江陵的藏书已有70000余卷。与此同时，私人藏书也日渐增多。这些都是造纸术不断传播，促进文化事业发展的结果。西晋葛洪(281～341)为保护纸张和书卷免遭书虫（又名蠹鱼，即毛衣鱼）蛀蚀，发明了“入潢”之法，就是把纸用黄檗汁浸染一下，得到能防蛀蚀的黄麻纸（黄色的麻纸），提高了纸的实用性。东晋元兴二年(403)，太尉桓玄（369～404）下令：“古无纸，故用简，非主于敬也，今诸用简者，皆以黄纸代之。”他用政令形式推广用纸，加快了纸张在国内的生产和流传。 唐代是中国造纸术发展史上的鼎盛时期。特别是唐太宗“贞观之治”(627～649)的年代，社会经济全面发展，国力强盛，文化兴旺，大大地推动了造纸术向纵深方向发展。据《新唐书·地理志》、《通典·食货志》等书记载，当时的造纸业几乎遍及中国各地，常州、杭州、越州（今浙江绍兴）、婺州（今浙江省内）、衢州（今浙江省内）、宣州（今安徽皖南地区）、歙州（今安徽屯溪）、池州（今安徽省内）、江州(今江西省内)、信州（今江西上饶）、衡州（今湖南省内）、益州（今四川成都）、韶州（今广东韶关）、蒲州(今山西永济)、巨鹿郡（今河北省内）等地，都出产纸张。它们之中有官办的，也有民营的。随着纸张产区的迅速扩大，纸产量也很快增加。从唐代整理和疏注、编纂和撰写的数千卷古籍中，可以想见需用的纸张数量是不小的。造纸术的发展反过来又促进了唐代文化的繁荣。如当时抄经、献经之风盛起;书法艺术繁荣;以纸写诗作画逐渐流行。现存的唐代文书中，除了汉文之外，还有其他少数民族文字，如蒙文、藏文、回纥文、西夏文等，说明造纸术已传播到少数民族地区。 明清两代是中国手工造纸术的成熟阶段。经历了长期的生产实践与积累，中国手工造纸业中的许多技法已经形成了固定的“程式”，如灰腌、晒白、捶捣、捞纸、晒纸等。反映了纸工们“手口相传”的较高的技艺水平。 公元4世纪起，中国发明的造纸术向其他国家和地区传播，公元384年，造纸术传入朝鲜半岛；610年东传日本。751 年开始向西传入大食国（由阿拉伯人占领）的撒马尔罕（Samarkand，今属苏联乌兹别克境内）；793年传入报达（Baghdad，今伊拉克的巴格达）；795年传入大马色（Damascus，今叙利亚的大马士革）；900年传入开罗；1100年传入摩洛哥的非斯（Fez）。1150年，西班牙在柴狄伐(Xativa)建起欧洲第一个造纸厂。1189年，造纸术传入法国的赫洛尔；1276年传入意大利的蒙第法诺；1320年传入比利时；1350年传入瑞士；1390年传入德国的纽伦堡；1498年传入英国的斯梯门夫；1576年传入俄国的莫斯科；1690年传入美国的费城；1698年传入挪威的奥斯陆；1803年传入加拿大的温哥华；1868年传入澳大利亚的墨尔本。在经过了1700多年的漫长岁月后，至19世纪中叶，中国发明的造纸术已传遍世界，成为全人类共有的科学财富。而且中国造纸术的基本工艺至今仍然是现代造纸技术的基础。 手工纸的技术演进 中国古代造纸术的最大成就之一，是对价廉而丰富的植物纤维原料的利用。汉代造纸所用的原料多是麻类（麻头）、破布、树皮。晋代以后，造纸术传到南方，藤皮、稻草、麦秸、楮皮、桑皮等被大量地利用起来。唐宋年间，如宋代苏易简在《文房四谱》中所述：“蜀（四川）中多以麻为纸……江、浙间多以嫩竹为纸。北土(河北)以桑皮为纸。剡溪(浙江)以藤为纸。海人（广东）以苔为纸。浙人以麦面、稻秆为之……。”纸的原料至少有7种以上。明、清以降，造纸原料集中为竹子、稻草和树皮等。除了选好原料之外，中国造纸术还总结了就地取材、 适时砍伐、 多次处理、精心加工等许多处理原料的经验。例如，当竹纸获得大量发展之后，竹纸的制造，逐渐形成了一整套从竹的栽培到收集的方法，根据老嫩、干湿、良莠等彼此分开的原则，使之做到物尽其用。因而，竹纸的生产经久不衰。废纸也是中国古时的造纸原料之一。明宋应星在《天工开物》中说：“其废纸洗去朱墨污秽，浸烂入槽再造，全省从前煮浸之力，依然成纸……名曰还魂纸。” 中国造纸术中的生产工艺，诸如发酵制浆和分级蒸煮、日光漂白、高浓打浆、流漉法捞纸等，直到17世纪前，一直处于世界造纸技术的前列。 发酵制浆源于沤麻，工艺比较简单。即将麻头放入塘水里浸泡，经过自然发酵，除去水溶性果胶等物质，制成麻缕，这是生料发酵法。由于采用这种办法难以得到较高质量的纸浆，于是向沤料中加进一些石灰（汉代叫唇白或唇灰），借以强化化学作用，促进纤维离解。后来又改为加热蒸煮，用提高温度的方法来改善制浆效果。再后又利用草木灰（其中含有较多的碳酸钠）与石灰水的混合液来处理原料，更多地除去原料中的杂质。为了进一步提高纸浆质量，以便抄出好纸，又改成先用上述混合液多次蒸煮，然后再把所得的半熟料加以堆集发酵（半熟料发酵）。至此，制浆方法就逐步地发展成为沤料、石灰处理、碱性蒸煮、半熟料发酵等多级（段）处理。发酵制浆的生产成本低，对纤维损伤轻；多次（分级）蒸煮则可以得到优质的纸浆。不过，这种制浆方法的劳动强度大，生产效率低，难以满足现代化生产的需要。 日光漂白是古代一个十分经济和实用的漂白方法。其具体操作方法是，把蒸煮后洗干净了的纸浆(原色)，摊放在向阳的山坡上；经过几个月的雨过天晴太阳晒，晒完之后再雨淋，直到纸浆变白为止。此法的基本原理是：利用太阳光中的紫外线照射和大气中的氧气或臭氧的氧化作用，使纤维中的木素和色素结构产生化学变化，发色基因溶出或转化为无色基因，从而得到白色的纸浆。经过日光漂白的纸浆，其白度可高达80～90度，且抄成的纸张久不变色，也不发脆，耐久性好。但是，这种漂白方法的作用缓慢，生产周期太长，而且需要占用很大的曝晒场地，耗费劳力多，不能适应大生产的需要。 打浆是造纸过程中的一项重要工序。最初可能是仿照漂絮法，使用木棒捶打麻缕。但棒打的力量有限，后来便借用农业生产上的某些器具，兼作造纸工具，如用舂米的石臼捣打纸浆。杵臼打浆的纤维切断少，“帚化”效果好，改善了打浆质量，但是劳动强度大。到宋代，利用水力推动的打浆设备──水碓问世，从而提高了打浆效果。 捞纸，就是手执竹帘从“纸槽”中把悬浮着的纤维捞起，多余的水则从帘缝漏掉；纤维在帘子上交织成均匀的湿纸，经干燥即成纸张。中国最早的捞纸工具是篾席或苇席，后来改用筛模。筛模捞纸，须经滤水、晒干等操作，方可揭取。这种抄纸法是一模一纸（即一个筛模，一次只能抄一张纸），效率很低；同时需要准备许多个筛模，颇不经济。自晋代起，捞纸工具发展为竹帘。一张竹帘能反复使用，可抄造湿纸千万张。这种竹帘捞纸法，在手工造纸业中一直沿用至今。为使纤维在纸槽中均匀分散、悬浮，以利于抄造匀薄的湿纸页，且便于“纸帖”分开以进行干燥，人们又发明了在捞纸前向纸槽中加入植物胶液，这就是明代宋应星在《天工开物·杀青》中所说的“纸药水汁”。常用的植物胶液有杨桃藤、黄蜀葵、刨花楠、青桐梗、白榆皮、油粉根等的胶液。这些胶液滑润、透明、无味，对纤维有良好的分散性能。 为了使纸张更加美观并改善质量，使之适于各种用途，中国在古时就常对原纸进行再加工。再加工的方式包括染色、洒金、印花、涂蜡、砑光、加米糊、浸胶矾等。在其过程中，相应地使用染料、填料、胶料、明矾等辅助剂。 纸张的尺寸由小变大，也从一个侧面反映出造纸技术水平的提高。汉代的纸用于写信，长度可能只有一汉尺(合今约24cm)；晋代的纸“高一尺许，而长尺有半”（1晋尺合今约25cm），即宽25cm，长38cm；唐代的纸宽25～29cm，长42～52cm；宋代纸的尺寸与唐代纸的相近；明代竹纸一般长2～4尺（1明尺合今32cm）;清代宣纸可以捞制的长度为1丈6尺（1清尺合今约33cm），这种幅长约5m的手工纸，实为罕见的佳品。 古代手工纸的用途很多，主要供书写、绘画、印刷等文化之用，此外还有生活及其他用纸，如用于糊窗、糊墙、包装以及扎纸花、剪鞋样、糊灯笼、编纽扣、制鞭炮、做雨伞和纸扇等。 中国古代的纸全由手工操作而成，故现在称其为手工纸，以区别于近代发展起来的用机械生产的机制纸。中国现代生产的手工纸品种不多，它们与古代的手工纸在制法和质量方面也是有区别的。 机制纸的兴起与发展 12世纪中叶，当西班牙建立起欧洲第一个造纸厂的时候，仍然是沿用中国的传统手工造纸术。18世纪工业革命以后，欧洲的商品生产和科学技术获得了空前规模的发展。动力和机械业的发展，特别是19世纪电能的广泛应用，加速了造纸业由手工操作朝向机械化生产的转变。1750年，荷兰人发明了荷兰式打浆机。1798年，法国人N.L.罗贝尔发明了长网造纸机，1804年在英国正式投产。1809年，英国人J.迪金森发明了圆网造纸机。1812年，英国人T.科布发明了长网造纸机上的伏辊。1823年，英国人T.克朗普顿发明了造纸机的蒸汽烘缸。1827年，德国人奥赫劳泽发明了长网扬克纸机。这些早期的造纸机械，为实现抄纸过程的连续化，降低劳动强度，提高生产效率，以及生产“无限长”的卷筒纸创造了条件。进入20世纪以后，造纸机在纸机抄速、纸幅宽度和自动控制技术等方面都有了飞速的发展。单台生产能力达到日产数百吨的大型造纸机已非罕见。 中国机制纸起步较晚。1884年由华商开办的中国第一家机制纸厂──上海机器造纸局建成投产，标志着中国机制纸工业的发端。这个企业系由粤人曹子挥于1882年发起筹办，主要设备有购自英国1877年出产的长网多烘缸造纸机一台，以及切布机、轧竹机及锅炉等设备，采用破布、绳麻、废纸和竹料等制造漂白施胶的洋式纸张。职工200人，日产量仅2吨。过去一般认为中国第一家机制纸厂为美商创办的上海华章造纸厂是不正确的，该厂系1898年由洋商集资45万两银在上海陆家嘴筹建，1901年才投产，不独晚于上海机器造纸局，也晚于广东商人钟星溪于1890年在广州盐步镇建成投产的广州宏远堂机器造纸公司。 造纸机的生产能力不断提高，对纸浆的数量和质量要求也都提高了，这就要求提高纸浆制造的水平。1839年，德国人P.皮耶特发明用蒸球蒸煮破布浆，开辟了高温高压制浆的新途径，缩短了制浆时间，稳定了成浆质量。1844年，德国人F.G.凯勒发明了磨木机，为利用木材制取不用化学药剂的机械浆开拓了新途径。1853年，英国人C.瓦特发明用烧碱(NaOH)蒸煮木浆。1867年，美国人B.C.蒂尔曼发明亚硫酸盐法制浆。1884年，德国C.F.达尔发明用硫酸盐法生产牛皮浆。上述发明奠定了现代制浆技术的基础。此后，制浆原料逐渐地集中于木材。因为木材资源丰富而集中，运输和贮存都比较方便，有利于大批量生产，所以世界上许多国家都以木材为主要的造纸原料。木材的利用既是造纸技术发展的必然结果和标志之一，也为造纸业的进一步发展创造了重要的物质条件。20世纪中叶以后，草类原料的利用技术也得到了较快的发展。中国经不懈地努力，在草类原料的开发利用技术上，取得不少经验，草类纸浆的产量居世界首位。 碱法蒸煮的废液中含有大量的植物原料降解后的有机物和若干化学药品，所以若把废液直接排入河流，不仅会污染水体，而且也是资源的浪费。为此，人们从N.吕布兰制碱法中得到启示，逐步发展了从碱法制浆的废液中回收碱。19世纪硫酸盐法制浆投产后，碱回收技术引起了人们的关注，并发展成碱回收工程。1927年，美国人瓦格纳设计并建成了第一台比较完整的喷雾式碱回收炉。此后不久，大型汤姆逊(Tomlinson)炉在美国问世，它成为现代回收炉的基本炉型。现代，碱回收成为制浆过程中的一个重要组成部分（见制浆黑液碱回收）。 漂白技术直接影响着纸浆和纸张的外观和内在质量，它的发展也是制浆技术发展中的一个重要方面。1799年，英国人S.坦南特发明了漂白粉。此后，又出现了贝尔曼(Bellmer)漂白机等漂洗设备。1930年，在解决了贮存容器和运输车辆等问题之后，氯气被直接应用于漂白纸浆。与此同时，发展了塔式多段连续漂白装置及相应的操作工艺。1947年，二氧化氯(ClO2)作为一种优质漂白剂在生产漂白浆中获得实际应用。80年代研制出的氧碱漂白、过氧化氢(H2O2)漂白以及诸如低亚硫酸钠等还原性的漂白剂，都获得了实际应用。这些漂白技术，对提高纸浆的白度、减少返黄现象、降低漂白废水的污染均有一定的成效。此外，置换漂白也开始用于生产。 为了制造各种不同性能的纸张，需要对纸浆进行打浆。最早用于机制纸生产的打浆设备，是荷兰式打浆机。这是一种槽式打浆机，在椭圆形槽内安装着水平的打浆刀辊（飞刀辊）和固定的底刀。后来，荷兰式打浆机有了许多改良型，如伏特式（Voith）打浆机、尼牙加拉式(Niagara)打浆机、荷里式(Horne)打浆机等，但它们的基本结构都是一样的。为了提高打浆效率，增加刀片与原料纤维的接触面积，减少纸浆在打浆机内循环时的能源消耗，并使打浆过程由间歇式改为连续化，人们又发明了圆柱精浆机。1859年，英国人乔丹把刀辊与底刀由水平式变成倾斜式，设计出了锥形精浆机。其后，刀片的斜度进一步发展到与轴垂直，这便成了可以连续打浆的圆盘磨(disc refiner)。总之，打浆设备及其技术，是沿着连续、节能、高效的方向发展的。 为了提高文化用纸的书写性能和印刷质量，也为了满足用纸部门的某些特殊需要，机制纸的纸加工技术，也有了飞速的发展。大量的化学助剂被用于造纸工业中（见造纸用助剂）。1807年，英国人伊林发明松香胶施胶法，解决了纸张在书写时的洇水问题。1854年，英国人W.H.珀金使用苯胺染料制造色纸，为生产多种花色的纸张做出了贡献。1890年涂布纸诞生，开始使用的胶粘剂是明胶。1900年干酷素被用于加工纸。1920年和1947年，天然胶乳和合成胶乳（如苯乙烯丁二烯胶乳）先后用于纸加工中。 20世纪后期，随着科学技术的进步，要求某些特种用纸应具有防水、防火、防油、耐酸碱、耐光照等性能。于是，一些非植物纤维跨进了造纸行列，成为造纸纤维原料的另一来源。非植物纤维通常是指无机纤维（石棉、玻璃丝）、合成纤维（聚酯纤维、聚酰胺纤维）、金属纤维（铝丝、钢丝）等。但迄今为止，非植物纤维用于造纸的比例还很小。从长远发展看，植物纤维仍将是最主要的造纸原料。 参考书目 R.W.Sindall， Paper Technology，Lond on，1920. D.Honter， Papermaking (The History and Technique of an Ancient Craft)，New York，1947. 成田潔英編：《纸業提要》，丸善株式会社， 東京，昭和十七年。 |
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