古紙纖維形態(tài)特征與傳統(tǒng)造紙工藝的對(duì)應(yīng)關(guān)系

楊海艷 郭金龍 龔德才

(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系，安徽合肥，230026;2.新疆維吾爾自治區(qū)博物館，新疆烏魯木齊，830000)

古紙纖維形態(tài)特征與傳統(tǒng)造紙工藝的對(duì)應(yīng)關(guān)系

楊海艷1郭金龍2龔德才1

(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系，安徽合肥，230026;2.新疆維吾爾自治區(qū)博物館，新疆烏魯木齊，830000)

通過(guò)模擬古代手工造紙過(guò)程中的剪切、舂搗工藝，利用纖維測(cè)量?jī)x觀察模擬試樣中纖維的微觀形態(tài)，與古代樣品中纖維的形態(tài)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了推測(cè)的正確性，從而建立起造紙工藝與纖維微觀形態(tài)特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系。首次提出纖維膨大呈球狀的舂搗痕跡，從纖維微觀形態(tài)的角度出發(fā)判斷造紙工藝特征，為考古出土的疑似紙狀物質(zhì)的鑒定提供幫助。

古紙;纖維;剪切;舂搗;造紙工藝

古代的造紙工藝極其復(fù)雜，包括浸濕、剪切、洗滌、浸灰水、舂搗、抄紙、曬紙、揭紙等。有關(guān)古代的造紙工藝有許多文獻(xiàn)記載。晉代張華記載:“蔡倫始擣故魚網(wǎng)造紙”［1］。唐代記載:“至后漢和帝元興中，常侍蔡倫剉故布擣抄作紙，又其字從巾”［2］。“剉”，即切，用刀將麻料切斷。而“擣”同搗，即舂搗之意。“抄”指抄紙，即用紙模撈出紙漿經(jīng)濾水成紙。從古文獻(xiàn)可見剪切、舂搗與抄造為漢代造麻紙的重要步驟。我們無(wú)法目睹古代的造紙過(guò)程，因此只能通過(guò)對(duì)現(xiàn)存古紙的分析推斷其制作工藝。

目前，國(guó)內(nèi)外在造紙方面的研究已經(jīng)取得了重大成果。美國(guó)學(xué)者Dard Hunter調(diào)查了中國(guó)等國(guó)家的造紙技術(shù)，揭示了我國(guó)先民不斷改進(jìn)造紙工藝的過(guò)程［3］。日本學(xué)者加藤晴治曾對(duì)我國(guó)新疆古紙和敦煌寫經(jīng)紙進(jìn)行過(guò)顯微分析［4-6］。此外，日本學(xué)者對(duì)我國(guó)的宣紙也進(jìn)行過(guò)較多的檢測(cè)和研究。國(guó)內(nèi)對(duì)古紙研究較多的有錢存訓(xùn)、潘吉星、王菊華等。錢存訓(xùn)曾系統(tǒng)地分析了中國(guó)造紙術(shù)的起源、發(fā)展和演變［7］。但是僅從文獻(xiàn)的角度，很少對(duì)古紙進(jìn)行第一手的研究，對(duì)現(xiàn)存中國(guó)手工造紙也沒(méi)有進(jìn)行調(diào)查研究。潘吉星對(duì)我國(guó)造紙技術(shù)發(fā)展的歷史作了系統(tǒng)全面的論述，并且利用模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法探討了西漢造麻紙的技術(shù)［8］。王菊華在文獻(xiàn) ［9］中比較詳細(xì)地介紹了我國(guó)古代不同時(shí)期的造紙工藝，并對(duì)大量古代樣品進(jìn)行科學(xué)分析。其中對(duì)東漢旱灘坡紙進(jìn)行分析研究時(shí)，從紙片的結(jié)構(gòu)和特性角度表明當(dāng)時(shí)的工藝技術(shù)有了洗、漚、舂、抄等工序，但并未詳細(xì)介紹從纖維形態(tài)上判斷各道造紙工序的方法。對(duì)灞橋紙的纖維原料進(jìn)行分析時(shí)，從纖維的分絲帚化現(xiàn)象判斷是否經(jīng)過(guò)打漿或舂搗［10-11］。但是，這種判斷方法只適用于麻纖維，而對(duì)于其他纖維則比較難以觀察其分絲帚化現(xiàn)象。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與顯微鏡觀察相結(jié)合的方法，從纖維微觀形態(tài)的角度出發(fā)，判斷造紙過(guò)程中是否經(jīng)歷過(guò)剪切和舂搗過(guò)程。從而將古紙的纖維形態(tài)特征與造紙工藝緊密聯(lián)系起來(lái)，為古代造紙工藝的研究提供了一種新的思路。若通過(guò)纖維的分析，確定剪切和人工舂搗的痕跡，則就能判定是紙張，從而為古紙的鑒定提供幫助。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品

脫膠的現(xiàn)代麻樣品 (浙江)，剪斷為1#樣品，不剪斷為2#樣品;新疆出土的編號(hào)為09ZJ0133的婆羅謎文書殘片為3#樣品，見圖1～圖3。

1.2 儀器

XWY-VI型纖維儀，珠海華倫造紙科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 樣品處理

(1)模擬古代造紙中剪切、舂搗的過(guò)程，將1#和2#樣品分別放在石臼中舂搗，邊舂搗邊加水，直至其呈纖維狀;

(2)按照文獻(xiàn) ［12］配制碘-氯化鋅染色劑;

(3)制備顯微玻片并觀察:取少許研磨后的纖維 (模擬試樣)或紙樣 (古代樣品)于潔凈試管中，加少量蒸餾水，震蕩使纖維完全分散。用鑷子取纖維試樣少許，置于載玻片上，滴兩滴碘-氯化鋅染色劑，使纖維在染色劑中分散均勻，蓋上蓋玻片后使用纖維測(cè)量?jī)x觀察纖維的形態(tài)特征及染色情況。

2 結(jié)果與討論

研磨后纖維的顯微鏡照片如圖4～圖8所示。

2.1 剪切的痕跡

1#樣品的剪切痕跡如圖4所示。由圖4可見，纖維有明顯的剪切痕跡，即纖維發(fā)生斷裂且斷裂口處的纖維比較整齊。而未經(jīng)過(guò)剪切的2#樣品中則沒(méi)有此種痕跡，只有如圖5所示的舂搗留下的痕跡。造紙過(guò)程中的舂搗亦能使纖維發(fā)生斷裂，只是斷裂口不是平直的，而是呈掃帚型參差不齊，毫無(wú)規(guī)律。圖6所示的古代樣品也有與現(xiàn)代模擬樣品相同的剪切痕跡，從而驗(yàn)證了此方法的可行性。

剪切的目的是使纖維變短，由于麻纖維一般都很長(zhǎng)且韌性大，不經(jīng)過(guò)剪切纖維很難分散均勻，難以抄造出高質(zhì)量的紙。

2.2 舂搗的痕跡

圖5是纖維未經(jīng)過(guò)剪切直接進(jìn)行舂搗的圖片。從圖5中可見，纖維的端部都呈掃帚形散開，此現(xiàn)象稱為分絲帚化。在舂搗過(guò)程中，纖維容易發(fā)生分絲帚化，尤其是對(duì)于麻纖維，原因是麻纖維的S2層微纖維基本平行于軸向排列［12］，而其他纖維分絲現(xiàn)象不明顯。圖7為3#樣品的纖維圖片，纖維也出現(xiàn)了分絲帚化現(xiàn)象。此外，舂搗還能使纖維破損。對(duì)現(xiàn)代麻纖維進(jìn)行舂搗模擬實(shí)驗(yàn)，在纖維測(cè)量?jī)x下觀察發(fā)現(xiàn)纖維損傷的痕跡。由于舂搗力度或是方向不同，舂搗的痕跡有所差異。最常見的舂搗痕跡為纖維膨大呈球狀，經(jīng)染色后顏色加深，如圖8(a)～圖8(c)所示;舂搗嚴(yán)重時(shí)纖維開始出現(xiàn)孔洞，如圖8(d)所示。從圖5～圖8可見古代樣品中纖維的痕跡和現(xiàn)代模擬樣品舂搗的痕跡相同，從而驗(yàn)證了此方法的可行性。

經(jīng)蒸煮后的纖維原料，需要經(jīng)過(guò)機(jī)械舂搗才能將纖維細(xì)胞壁及纖維束打碎，使束縛在纖維素中的羥基充分暴露出來(lái)，便于形成氫鍵。舂搗是造紙過(guò)程的關(guān)鍵，只有經(jīng)過(guò)舂搗，才能使纖維微纖維化，才具有抄紙所需的柔軟性，纖維才能在水中均勻懸浮［13］。

3 結(jié)論

3.1 通過(guò)模擬造紙的工藝實(shí)驗(yàn)，在纖維測(cè)量?jī)x下可以直觀地分析造紙的某些工藝痕跡，如剪切、舂搗等。纖維經(jīng)過(guò)剪切后發(fā)生斷裂且斷裂口比較整齊，而舂搗不僅能使纖維分絲帚化，亦能使纖維破損。最常見的舂搗痕跡為纖維膨大呈球狀，經(jīng)染色后顏色加深，嚴(yán)重時(shí)纖維出現(xiàn)孔洞。從而將纖維形態(tài)特征與造紙工藝之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立起來(lái)。通過(guò)對(duì)新疆古紙的分析可以驗(yàn)證該方法的可行性。

3.2 用纖維測(cè)量?jī)x分析纖維的微觀形態(tài)不僅有助于研究古代造紙的工藝，而且可以分析其水平的高低，可以為紙張的鑒定提供一定的幫助。

［1］(晉)張 華．博物志校證［M］．北京:中華書局出版社，1980．

［2］(唐)徐 堅(jiān) ．初學(xué)記［M］．北京:中華書局出版社，1962．

［3］Hunter，Dard．Papermaking:the History and Technique of an Ancient Craft［M］．Dover Publications Inc．，1978．

［4］加藤晴治(Kato Haruzi)．樓蘭出土古紙について［J］．紙パ技協(xié)誌，1963．

［5］加藤晴治(Kato Haruzi)．吐魯番出土文書とその用紙［J］．紙パ技協(xié)誌，1964．

［6］加藤晴治(Kato Haruzi)．敦煌出土寫經(jīng)とその用紙について［J］．紙パ技協(xié)誌，1963．

［7］錢存訓(xùn)．中國(guó)科學(xué)技術(shù)史——紙和印刷［M］．上海:科學(xué)出版社，上海古籍出版社．

［8］潘吉星．中國(guó)古代造紙技術(shù)史稿［M］．北京:文物出版社，1979．

［9］王菊華．中國(guó)古代造紙工程技術(shù)史［M］．太原:山西教育出版社，2006．

［10］王菊華，李玉華．二十世紀(jì)有關(guān)紙的考古發(fā)現(xiàn)不能否定蔡倫發(fā)明造紙術(shù)(1)［J］．文物保護(hù)與考古科學(xué)，2002，14:45．

［11］王菊華，李玉華．關(guān)于幾種漢紙的分析鑒定兼論蔡倫的歷史功績(jī)［J］．中國(guó)造紙，1980:81．

［12］王菊華．中國(guó)造紙?jiān)侠w維特性及顯微圖譜［M］．北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999．

［13］潘吉星．中國(guó)古代造紙技術(shù)史稿［M］．北京:文物出版社，1979．

Study on the Relationship between Morphological Characteristics of the Fibers of Ancient Paper and Papermaking Technologies

YANG Hai-yan1GUO Jin-long2GONG De-cai1，*
(1．Department of the History of Science and Scientific Archaeology，University of Science and Technology of China，Hefei，Anhui Province，230026;2．Xinjiang Uygur Autonomous Region Museum，Urumqi，Xinjiang Uygur Autonomous Region，830000)
(*E-mail:gdclucky@ustc．edu．cn)

When we investigated the ancient papers，a unique phenomenon was found:Some fibers had comparative straight fracture，while some parts of fibers significantly expanded into the shape of a ball when observed by fiber measuring instrument．It was speculated that it may be relevant to cutting and ramming in the papermaking process．Therefore，cutting and ramming were simulated，and the morphology of fibers in the simulated sample was observed with microscope．By comparing with the morphology of ancient samples，speculation was verified and the corresponding relationship between papermaking technology and fiber morphological characteristics was finally established．The ramming traces leading fiber expanding to be the shape of a ball were presented for the first time．It provides a method to judge the paper making technology based on the fiber morphology，hopefully it can provide a new appraisal method to unearthed paper analogues．

ancient paper;cutting;ramming;papermaking process

TS71+.2;TS75

A

0254-508X(2011)12-0032-04

楊海艷女士，在讀博士研究生;主要研究方向:古紙的纖維種類與古代造紙工藝分析以及紡織品灰化機(jī)理。

2011-08-20(修改稿)

指南針計(jì)劃——中國(guó)古紙科學(xué)價(jià)值挖掘研究(20090304)。

(責(zé)任編輯:郭彩云)