造纸术中的化学处理

纸是我国古代科技的四大发明之一。在造纸工艺过程中，从原料到成品的造纸，最关键的工序是制浆及其化学变化。

成浆的步骤实质上是一个化学处理过程，加上纸的漂白、染色和上胶等工艺，都涉及化学变化，因此历来把造纸当做化学工艺的一个部分。

在没有发明纸之前，我国古代所用的记事材料主要有甲骨、简牍、缣帛等。

甲是乌龟壳，骨是牛羊等动物的肩胛骨。先民早在3500多年前的商代就用它们记下“卜辞”，即今称之为“甲骨文”。尽管甲骨文与现代的汉字差别很大，但它确是我国已知的最古老的文字。

古代记事材料使用最多的是简牍。南方盛产竹子，故使用竹简、竹牍较多。北方多以柳树、杨树制作木简、木牍。

尽管简牍十分笨重，写作、阅读也不便利，但由于它来源广，制作易，在商代开始用后，很快流行，成为春秋战国时期最常见的书写材料。

考古工作者从湖南省长沙马王堆汉墓中发现了大批帛书。可以想象缣帛也是当时的书写材料。

缣帛价格昂贵，所以只有少数王公贵族才能用于书写。人们必须寻找一种既便于书写又价格便宜的书写材料，纸正是在这种情况下应运而生的。

其实造纸术的发明与古代蚕丝的漂絮法有直接的联系。东汉时期经学家许慎著的《说文解字》记载：纸是类似于丝絮在水中经击打而留在床席上的薄片。这可能是现存古文献中对纸的最早释义。

早在商代以前，我国的先民已能植桑养蚕，缫丝织绢。对于次茧一般将其加工成丝绵：把次茧用水煮沸，脱除胶质，用手工把茧剥开，加以清洗，再浸没在水中的篾席上，用棒反复捶打，直至蚕衣被捣碎，蚕茧散开连成一片，丝绵即成。

这种方法叫“漂絮法”，最早见于战国时期。《庄子·逍遥游》中说宋国人多以漂絮为业，能做防手龟裂的药。

漂絮法以制丝绵为主要目的，但每次漂絮完毕，总有一些残絮遗留在篾席上，晾干后即可得一层残絮交织的薄片，这就是丝絮纸。

我国是世界上最早种植和利用麻类植物的国家之一，大麻盛产于黄河流域，苎麻多植于南方。麻纺首先一道工序就是沤麻，利用水中的微生物分解麻类韧片纤维中的胶质，从而达到脱胶的目的。

麻类植物的脱胶及稍后加工成较细麻丝的工艺，和制丝绵的漂絮法一样，都为造纸术的发明提供了技术上的借鉴。

通过对古纸的分析，参考传统的手工造纸技术，古代造纸工艺应包括以下几个步骤：

一是，将大麻、苎麻等原料洗净切碎；二是，将切碎的原料在石灰或草木灰的碱性水溶液中浸沤，以除去其中的果胶、色素及木素；三是，将已除去胶质的纤维在石臼中舂捣成浆；四是，反复清洗已捣碎成浆的纤维素，再制成棉絮状，用竹席或丝制网筛抄出一层纤维薄片，晒干或晾干后即成纸。

以上造纸工序的技术基本上已包含在沤麻、漂絮的工艺之中，在屡见丝絮薄片和麻缕现象的启迪下，发明造纸术是可以想象的。

早期的造纸技术显然不会很完备，所造的纸的质量也不稳定，例如出土的灞桥纸结构就比较松散，其中还有没被切断的较长麻纤维。

加上纸被人们认识要有个过程，造纸技术的推广更需要一个动因，产量有限的纸张很难取代简牍、缣帛等书写材料，有条件的王公贵族宁可用缣帛，也不会使用纸。所以在造纸术发明的初始阶段，即在西汉时期，甚至在东汉的很长一段时间里，书写的主要材料仍是简牍和缣帛。

改变这一状况，使纸成为主要的书写材料，要归功于蔡伦。

蔡伦任尚方令期间，总结了零散的民间造纸术，加以革新，利用尚方的有利条件，造出了一批质地良好的纸，献给了汉和帝刘肇，受到了表彰和重视，纸和造纸术从此为人们所推崇。后来蔡伦被封为“龙亭侯”，人们称尚方所造的纸为“蔡侯纸”。

蔡伦扩充了造纸用的原料。除大麻、苎麻外，还充分利用了其他废旧的麻制品麻头、麻布、渔网等，特别是树皮。

树皮的来源不亚于麻类。以树皮为原料的纸中又以楮皮纸为最重要，在东汉时期，楮皮纸是大量生产和使用的纸张品种之一。

蔡伦改进并发展了造纸技术。麻绳头、渔网、麻布等旧麻制品都需捣碎，颜色较深的还需脱色。

树皮中木素、果胶等杂质含量远较大麻、苎麻高。所以在脱胶制浆中，对技艺的要求就较高，据分析当时可能采用灰水或灰水与石灰水混合液来制浆。因为石灰水中含有氢氧化钙，而灰水中含有较多碳酸钾。

使用灰水或灰水与石灰水的混合液，碱性适中，既可成浆，又不破坏纤维素。蔡伦能够利用麻绳、麻布、渔网和树皮制造出质量较好的纸张，必定是在制浆工艺上做了重大改进，很可能是首先采用了碱液蒸煮制浆。

蔡伦认识到纸的重要，因而总结民间的经验，改进和发展了造纸技术，使纸和造纸术广为人知，引起了全社会的重视。纸不仅在民间通用，而且成为官方文书的载体。

蔡伦发明了以树皮为原料的皮纸，主要是楮皮纸。楮就是枸树，也叫“谷树”，是落叶乔木，开淡绿色花，果实呈红色，皮部纤维强韧。

魏晋南北朝时期种楮在农业中占用重要地位，它为造纸业提供了一种充裕的原料，所以楮皮纸在社会流行起来。

现存于故宫博物院的一件文物《平复帖》，是用晋代麻纸写的，写有汉隶字的东汉麻纸要好得多，表明晋代的麻纸在质量上又有明显的提高。

由汉代至唐代，麻纸一直是产量最大的纸。相传东晋时期著名的书法家王羲之有一次送给东晋名士谢安的麻纸就达90000张，可见当时造纸业的兴旺。

既然大麻、苎麻及其制品和树皮都可用做造纸原料，人们便试用更多的植物纤维来造纸。

东晋时期曾经出现土纸和藤纸。土纸是用稻、麦秆为原料所造的纸，即今南方的草纸。因其纤维较短，所以制成的纸张质地较粗，不耐用。藤纸是用藤皮为原料所造的纸，藤皮具有强韧的长纤维，所以用它制成的纸，质量较高。

唐代经济文化的全面发展，使造纸业成为欣欣向荣的一个手工业部门。纸的品种不断增加，生产出许多名纸及大量艺术珍品。造纸生产遍及全国各地。

唐代造纸原料以树皮使用最广。主要是楮皮、桑皮、沉香皮及栈香树皮等。藤纤维也广为使用，但至唐代晚期，由于野藤大量被砍伐，又无人管理栽培，原料供不应求，藤纸一蹶不振，至明代即告消失。

宋代竹纸发展很快，后期的市场上十之七八是竹纸，产区遍布四川、浙江、江西、福建、广东、湖南、湖北等地，最盛之地当推浙江、四川两地。

在工艺上宋代竹纸大多无漂白工序，纸为原料本色，除色黄之外，竹纸也有性脆的缺点。

元明代竹纸的兴盛创造了历史新篇章，尤以福建发展最突出。使用了熟料生产及天然漂白，使竹纸产量大有改进。

清代由于造纸业的大发展，麻及树皮等传统造纸原料已不能满足需要，竹纸在清代占了主导地位，其他草浆也有发展。

河南、山东等地有人用麦草、蒲草。陕西、甘肃等地有人用马莲草，西北用芨芨草，东北用乌拉草。

清代草浆生产技术有了很大进步，用仿竹浆、皮浆的精制方法制取漂白草浆。著名的泾县宣纸就是用一定配比的精制稻草浆和檀皮浆抄制而成，其生产工序一直延续至今。芦苇在清代末期也有使用。

[旁注]

许慎　（约58年～约147年）。东汉时期经学家、文字学家、语言学家，有“字圣”之称。所著《说文解字》闻名于世，研究《说文解字》的人，皆称许慎为“许君”，称《说文》为“许书”，称传其学为“许学”。

脱胶　绢纺和麻纺生产中原料的初步加工工艺过程。其目的是去除包裹在其外层的丝胶、蜡脂、色素等。常用的脱胶剂有肥皂、蛋白水解酶、表面活性剂的复配物；所用的碱剂有氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠等。

王羲之　（303年～361年或321年～379年）。东晋时期著名书法家，有“书圣”之称。其书法兼善隶、草、楷、行各体，冶于一炉，自成一家，影响深远。代表作《兰亭序》被誉为“天下第一行书”。在书法史上，他与其子王献之合称为“二王”。

谢安　（320年～385年）。东晋时期名士、宰相。因追赠太傅，故后世称其为“谢太傅”。曾经作为东晋一方的总指挥，面对前秦的侵略在淝水之战以八万兵力打败了号称百万的前秦军队，致使前秦一蹶不振，为东晋赢得几十年的安静和平。

宣纸　原产于安徽省泾县，原属宁国府，产纸以府治宣城为名，故称“宣纸”，现主要产于安徽省泾县。是我国古代用于书写和绘画的纸。宣纸起于唐代，历代相沿。由于宣纸有易于保存，经久不脆，不会褪色等特点，故有“纸寿千年”之誉。

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蔡伦认真总结了前人的经验，带领工匠们用树皮麻头、破布和破渔网等原料来造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破渔网等东西剪碎或切断，放在水里浸渍相当时间，再捣烂成浆状物，还可能经过蒸煮，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，这样就变成纸了。

树皮是比麻类丰富得多的原料，这可以使纸的产量大幅度地提高。树皮中所含的木素、果胶、蛋白质远比麻类高，有利于提高纸张的柔韧性。蔡伦还改用草木灰水制浆，提高了纸浆的质量。