第二十六节纸与蔡伦
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:6345

不过说它们是“毛纸壳”更合适。这是用毛刷子在青铜板上刷木浆后,晾干形成的[注022601]。和最开始没有成功的那一次刷浆相比,毛刷和青铜板,可以让工匠刷上更薄的一层木浆,最后总算比较完好地揭下了一张纸。可是这套所谓的“造纸术”非常非常不好。

首先,纸的质量实在太差,甚至都称不上纸。它们不仅很厚,而且只有贴着青铜的那一面有点平整,另一面粗糙不平,吸墨不均匀,根本不可能写字。后来轸老头他们尝试着在揭下湿纸前,用另一个青铜板压一压,才算两面都稍微平点了,勉强可以写字。但即使这样,这些纸也不能像姜海涛说的那样可以折叠起来,折上一次就很容易断开,只能卷起。还不能卷小了,否则也会产生裂痕。

第二,太费人工。纸张晾干就需要一天的时间。轸老头他们经过几次试验后,发现不能等到纸全干,而是半干时就揭下来,放到另外的木板上继续晾干。他们还试验用一个小火坑,把青铜板放在上面烤,加快木浆的干燥。可是这办法的火候太难掌握,火稍微大一点,水分蒸发快一点,木浆就皱缩起来,根本成不了纸。最后,他们只能是大半天才揭下一张纸,放到木板上晾干,一天不过两三张。

晾干这一步耗费的还只有时间,可磨制木浆,既耗时间也费人力。轸老头他们发现用框锯产生的锯末磨浆,造出的纸很容易破;刨子产生的刨花,倒是效果更好一些的原料。但用石磨处理它们,可费了不少力气。干的刨花磨一阵,就得搬开石磨后扫出来。浸泡后的刨花进到石磨,也不容易自己流出来,经常是留下一些丝絮状的东西,还得搬开石磨清理。俩人磨上一天的木浆,再熬干一点后,也只能刷出二十来张纸。

轸老头对这几张姜海涛非常看重的东西,很不理解。虽然它们确实比竹简轻多了,但卷起来后并不比竹简好携带。轸老头抱怨说,带这几张纸来,自己可是捧了一路,胳膊都酸了,还不如夹一卷竹简。至于成本,那和竹简更没得比。

不过姜海涛还是很高兴,因为这至少证明自己利用木浆造纸的大方向没有错。时间、质量、成本问题,可以再一一解决。

而且他已经回忆起一个重要细节:中国传统造纸法中,似乎是用一个簸箕样的东西,在一大池纸浆里,舀出的薄薄一层纸。这种举动,似乎在所有介绍中国造纸术的电视片里都出现过。当然那是湿的,后面怎么干燥,他可就暂时想不起了。他向轸老头讲了讲这种方法,可是对方好象不太明白。于是姜海涛决定一个一个问题慢慢解决,先考虑一下原料方面。

根据轸老头提到的刨花、锯末造纸的区别,姜海涛首先回忆起,纸应该是木头中的纤维组成的,而刨花和锯末相比,显然后者把木纤维破坏得更厉害。他还回忆起自己用过的一次性筷子,那东西掰开时经常留下些木丝、木刺。为了不扎手、扎嘴,掰开的两根木筷总是要互相刮一刮。现在回忆起来,它们一刮后会落下些细细的木丝。

于是姜海涛立刻问轸老头,他知不知道木头里有这种丝一样的东西。不料轸老头回答说,他当然知道,因为这就跟葛、麻中的条状物一样,那可是用来纺线织布的。姜海涛惊讶之余突然回忆起来:历史课上介绍过造纸术的发明者蔡伦,就是利用破布渔网造纸的。不过看课外材料说,纸的发明并不能完全归功于西汉的蔡伦,而是在他之前就有了;只不过他利用破布渔网,对了,可能还有树皮,这些廉价材料提高了造纸技术的水平和产量,所以成为造纸术发展中最有名的人。

笨啊,四大发明之一的具体情况,自己居然忘了!蔡伦的破布渔网,居然被卫生纸的原木浆给掩盖了,该死!

现在看来,造纸术和纺织应该有点关系。纸,可能本质上和线一样,就是一种植物纤维的组合体。只不过线里的纤维都是按一个方向排列,紧紧缠绕在一起;纸里的纤维各方向都有,紧密地交叠在一个薄面上。由此推测,纺线的工艺和造纸的工艺,大概有相通之处。难道是要先把葛、麻,或者树皮、木头之类的东西先造成布那样的东西,然后再造成纸?显然不可能。最合理的推测是,用葛、麻纺线这一过程的某些部分,很可能和造纸术是一样,所以破布可以用来造纸;而且从顺序上推测,应该是前半部分的工序。

可是轸老头对于用葛、麻纺线的工艺,只了解大概。姜海涛让他立刻去找养敖,找几个懂纺织的工匠过来。

第二天,姜海涛就见到几名工匠。可是听了他们的讲解,姜海涛头有点大,因为他们说的全是经验之谈,这其中到底是什么原理,全得姜海涛自己凭记忆中的知识点滴来分析。而且他们的讲解中,没什么具体数据,比如原料的浸泡时间等等,都是根据原料、气候等等各种情况,酌情决定。不过问了半天,姜海涛总算弄明白春秋时期工匠们从葛、麻中,准确地说,是从葛、麻的皮中获得纤维的方法。

选择葛、麻的皮,是因为它们的纤维相对来说比较长。不过在具体加工时,有两种方法。

第一种是沤制法,经常被称作“沤麻”。人们砍下葛、麻的茎后,放到一个大池子里,用石头压上,然后放水进行浸泡。工匠们说,这时候他们经常使用一些以前沤麻剩下的池水,加上新的清水,甚至全部用旧水。姜海涛刚开始没明白是为什么,听了后面的讲解才明白,这是为了利用旧池水中的细菌、酵母什么,促进新原料的发酵。就像酿酒用的酒曲。再回想生物课上学的,姜海涛想:植物纤维原先大概是靠一些别的有机物紧紧粘在一起,这样才能形成植物的皮,还有茎、叶;而这些粘结它们的有机物,纺线、造纸过程中应该不需要,于是就在水里浸泡,通过发酵等化学生物反应把它们分解出来。

葛、麻的茎吸水后会湿润胀大,池水开始变黄。两三天后,水中开始产生气泡,池水颜色变深,温度也开始上升。姜海涛想,这应该就是因为植物茎中的有机成分开始发酵了,产生热量和气体。再过五六天,池中的的水都变成了棕色,葛、麻的茎已经完全变软,成了一束束的。

工匠们告诉他,这个浸泡时间,如果是在夏天就比较短,七八天就够了;春秋时则需要十几天;冬天没法进行,但有一个工匠说,北方诸侯国中有地下冒出的热水,也可以在冬天沤麻。姜海涛明白这是温度的关系,因为温度越高,应该越有利于细菌繁殖和发酵。不过也不完全对,太高了的大概也不行。想通这点后,他对于另外一个工匠说的,什么最好在南门外的护城河旁挖池沤麻,就很容易理解了,因为那里的水温应该比北门略高一点。

这样浸泡后并不算完,还得从那一束束的东西中专门分出皮,然后刮去最外面那层东西,叫做“刮青”,最后尽量撕成更细的纤维,叫做“分劈”。最后得到的东西再经过一些洗涤,就可以去纺线了。对于后面的纺线工作,姜海涛一听什么纺锤之类的,感觉和自己的记忆没什么联系。他虽然知道后世的棉花可以纺纱纺线,可那都是机器干的,什么原理结构,自己可是毫不知晓。而且对现在的造纸来说,那些步骤显然应该没有关系。于是他立马打断了工匠们的解说,开始询问第二种方法。

第二种方法叫煮练法,经常被称作“煮葛”。听到工匠们说这办法主要用来加工葛时,姜海涛明白前面那种方法为什么叫做“沤麻”。为什么要这样,工匠们说是因为用沤制法处理葛的时候,效果特别难控制。沤泡时间少了,成不了一束束的细丝;沤泡时间稍长点,倒是能变成细丝,但又经常是特别短的,还没有指甲长,很难纺纱。

姜海涛听了后琢磨半天也没明白到底什么原因,只能猜测:大概是因为葛、麻的纤维还是有点不一样,所以泡出来后的效果也不一样。工匠们还告诉他,煮练法也用来处理麻,因为只要控制好水温和时间,就能比较好地控制最后获得纤维的质量,而且速度快。另外,沤制法获得的纤维,经常是黄、棕、灰色的,即使经过洗涤也比较难去除,没有煮练法的那么白。但因为煮练法需要生火,所以成本高一些,一般只有为贵族们纺织的布采用。

煮练法中,砍下葛、麻后人们是首先剥皮,然后用木片刮掉最外面那层青皮,只留下中间那层皮。把这些皮放到水中浸泡,下面生火煮,让它们变软、分散,然后取出来用木棒轻捶,就能得到纺纱的原料。姜海涛想,这大概像熬汤一样,是利用热水把植物中粘合纤维的那些有机物溶解掉,也可能还有促进它们分解的效果。从工匠们的介绍他还听出来,煮出来的葛纤维还是粘在一起的,不像沤麻那样完全分散,所以要捶一捶;又因为它还保留了一点粘性,所以便于后面的纺纱。

想到这里,姜海涛感觉这葛纱里面应该还残留有那些粘结纤维的有机物,于是他问工匠们,这样纺出的纱线会不会不耐用。工匠们则告诉他,纺出的葛纱线还会再经过一道浸煮工序;至于麻纱线,上一次浸煮时就基本上全部分散了,因此不需要再浸煮。[注022602]

听完工匠们的讲解,姜海涛明白自己要想学蔡伦那样用树皮造纸,就得把树皮也像葛、麻那样,进行沤制或者煮练。不过他可能不需要像纺织业那样要求高,必须得到比较好的纤维。至于像后世的造纸厂那样用木浆造纸,到底是怎么弄的,恐怕更复杂一点。那自己要不要继续用刨花试验呢?把刨花也像葛、麻那样处理?应该试一试。

还有一个更简单的办法,那就是学蔡伦用破布、鱼网。想到这里,姜海涛开始琢磨如何把破布、鱼网变成纸浆。他很快就想到了曾经用过的石磨,但那似乎不是最理想的,因为这纸浆还不像豆浆。于是他把轸老头找来,告诉他自己需要把破布、渔网弄成木浆那样的东西,问他有什么好办法。详细听了姜海涛对纸浆的描述后,轸老头说可以像舂米那样试一试。具体做法是在石头上挖一个坑,叫做臼,然后把用水泡软的破布放在里面,用一根木制或者石制的棍子反复戳击。这根棍叫做杵。姜海涛一听,这不就像老家作年糕时舂糯米吗,没准还真行。对于石磨,轸老头也觉得阻力有点大,太费功夫,说有一个工匠提出用石碾代替。姜海涛满口答应下来,让他回去就组织一些人手试验,而且不必受限制,什么办法都用用,包括磨、碾、舂。说到这他又想起了肉馅,于是追加了一个切剁。

轸老头领命而去后,姜海涛继续养伤和作笔记。

[注022601]:笔者曾把普通a4复印纸五张撕碎,在大玻璃杯里用水浸泡三天,形成简单的纸浆,类似比较粘稠的浆糊。然后把这种纸浆倒在塑料盘中,摇晃使其尽量均匀平整,放平晾干,一日后就能揭下一层比较厚的纸张。这一过程与书中磨刨花制浆、青铜板上刷浆的过程基本相似,只是在对原料的浸泡过程中,缺少化学制剂的帮助。

[注022602]:根据《中国科学技术史纺织卷》的介绍,古代分离、提取纤维(即脱胶)的方法,最早采用直接剥取不脱胶的方法,随后采用沤制法,再后是煮练法、灰治法(详见第138页)。

沤制法:也就是利用生物发酵的方法脱胶,与造纸中的植物脱胶原理是一样的(这可以参见《中国科学技术史造纸与印刷卷》的第13页)。整个发酵过程一般为7~10天,有时延长到15天或更久。中国古人也从长期实践中总结了很多经验,比如:夏天水温高,冬天用温泉,可以让纤维柔韧(理论上,池水以中性为好,温度为37~42℃);不同种类的植物沤渍时间长短不同;清水可以保持色泽;用水量少,未浸没的茎皮会接触空气氧化,纤维脆而易断;沤渍时间过短,纤维不易分解,时间长又去除过多胶质,纤维长度和强度均易受损;如事先对原料用清水煮过,则沤制效果更好;发酵液可循环使用,亦可放走一部分,留下一部分起发酵助剂作用。

煮练法:把植物枝茎或已剥下的植物茎皮放在水中浸煮,使其上胶质逐渐脱掉溶于水中后,捞出用木棒轻捶,得到分散的纤维。这个方法最早大概用在葛纤维的提取上,因为它的单纤维比较短,一般在1厘米左右,如果完全脱胶,各个纤维呈单纤维的分散状态,纺纱价值不高,因此只能采用半脱胶的方法,去其纤维束进行纺纱。而煮练法和沤制法相比,只要控制好水温和时间,就能更好地掌握脱胶程度。煮练脱胶最早见于《诗经周南》,加工葛藤。最迟到秦汉以后,因为能缩短时间,煮练法也广泛用于苎麻的脱胶,加工技术越来越高,并衍生出灰治法。

灰治法:把已经半脱胶的纤维捻成纱,再放入碱性溶液中浸泡或煮练,使纤维上的胶质尽可能地继续脱落,从而能制织更高档的织品。这种方法在春秋时期还不知道有没有,但到战国时期应该有了。长沙战国墓出土的苎麻布,经密为每厘米28根,纬密每厘米24根;湖北江陵西汉初年古墓出土的麻絮,用金属光谱分析,表面附有大量钙、镁离子。如果仅采用沤渍法、煮练法,纤维不可能加工得如此精细,纤维上也不可能残留有金属离子,只有采用灰治法才能达到如此高的脱胶质量。

实际上,纸形成的原理要比我们很多人了解的更复杂,不仅仅是植物纤维的组合。比如说湿纸干燥脱水的过程,其实不完全是水分蒸发这样一个简单的物理过程,还存在一个化学过程——植物纤维素分子的羟基之间形成氢键。因此原料的脱胶、蒸煮、制浆过程中,还有抄纸器的具体结构与材质,稍微有一环不到位,都形成不了足够实用的纸。比如制浆过程中的帚化,对纤维的润胀、羟基之间形成氢键很重要。脱胶中,造纸也和纺织有些区别:纺织中更看重半脱胶;造纸中则需要彻底脱胶。

这些资料,我在网络上没有搜到过,都是在国家图书馆里才看到的。

所以在很多穿越小说中,一个非专业造纸技术人员,要想凭电视、网络上的那点资料,几个月甚至几天中就造出白纸,那是不可能的。怎么也得经过一段时间的摸索,才能造出简单粗糙的黄纸、草纸。