造纸的原理主要是通过连接纤维来完成制作。
首先,将所有的纤维撕裂、重新提炼,与大量热水混合做成纸浆。这些稀释的纸浆之后被分配到筛屏上,排出水分,再通过高度机械化和精密控制的操作向纸浆嵌入纹理、水印或者颜色。在经过一系列工序后,最后形成一层各种纤维完美交织在一起的膜,而这层膜就是纸张。
造纸术是中国古代“四大发明”之一。
1800多年前的东汉时期,蔡伦经过长期的试验,改进了造纸方法。他用树皮、破布、破渔网等多种植物纤维作原料,加水蒸煮,捣烂成浆,再均匀地摊在细帘子上晾干,造成了一种薄薄的纸。这种纸便于写字,而且便宜,受到了人们的欢迎。
造纸术,是中国四大发明之一,发明于西汉时期、改进于东汉时期。中国是世界上最早养蚕织丝的国家,中国古代劳动人民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绵。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,经晾干之后剥离下来,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。
东汉时蔡伦在京师洛阳任尚方令期间。经常到洛阳近郊(今洛阳偃师区缑氏镇附近)收集制作材料,创造了以树皮、麻头、破布、旧渔网为原料的造纸术。造纸术后来从都城洛阳向其他地区传播。造纸术既方便了人们书写,又促进了文化传播。轻工业部造纸工业科学研究所(现中国制浆造纸研究院)曾对发现的几种古纸进行科学的化学分析和化验结果得出的结论:只有蔡侯纸才是真正的纸。
古代造纸的过程:(1)斩竹漂塘
当时竹子是造纸的重要来源之一,因此盛产竹子的华南地区,尤其福建,是竹纸的主要产地。造纸的工匠通常在芒种前后上山砍竹(当时的“杀青”就是指砍竹做原料而得名),然后将截断的竹子在就地开挖的水塘内浸上100天,取出用力捶洗,使青壳和树皮脱掉,目的是让竹料软化。
19世纪造纸的材料来源由破布转为木材,因为木材容易取得,成本也较低。但由于木材纤维是由木质素所组成,木质素会氧化,这就是纸张泛黄的原因,这个问题又因造纸过程中添加酸剂而更加严重。
(2)煮木皇足火
将竹料拌入石灰水浸在木皇桶中蒸煮8个昼夜,经过碱液的蒸煮,原料中的木质素、树胶、树脂等杂质被除去。然后取出蒸煮的原料放入水塘内漂洗,再放进锅里浸石灰水蒸煮,如此反复进行十几天。经过反复蒸煮、漂洗的竹料纤维就逐渐分解。
现代制浆已改用烧碱替代石灰水。烧碱碱性较强,能使木材纤维迅速分解。另外还添加氯,以去除木浆里的杂质,目的是用来漂白,但排放的废水便含有机氯,而有机氯对生态环境伤害极大。目前现代大型的造纸企业已投入大量的资金来清除毒素,并研究新的漂白法,如以二氧化氯取代以降低有机氯的生成。
(3)荡料入帘
取出煮烂的原料放在石臼里用力舂成泥面状,捣烂后的原料用适量的水调配,使纤维彻底分离并浸透水分,成为纸纤维的悬浮液,再倾倒入纸槽里面。然后用细竹帘在纸浆中滤取,纸纤维留在竹帘上形成一层泾纸膜。
这道工序在造纸过程中是最费力的,抄纸的工匠站在纸槽旁重复着舀水、抬起竹帘。另外,捞纸时还得靠经验,抄得轻纸会太薄,抄得重纸又会太厚,完全凭工匠的手法。
(4)覆帘压纸
把捞过纸浆的竹帘倒铺在压榨板上,然后移开竹帘,这层泾纸膜便落在板上。慢慢堆叠起一层层的纸页,再以重物挤压,排出泾纸页中的水分。重物挤压之下纸膜也慢慢成形,成为一张张四四方方的纸张,每日每个工匠只能做300到500张纸。
(5)透火焙干
用两道土砖砌成砖墙的夹巷来焙干纸张,焙纸时先在夹巷内生火,由于砖块夹巷之间有空隙能让热气透出,因此用轻细的铜镊将一张张湿纸摊在墙上,从空隙中散发的热气使纸张慢慢干燥,干透后揭起来就是一张可使用的纸了。