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纸业知识:传统造纸原料有哪些?

浏览数量: 9     作者: 伽立牛皮纸     发布时间: 2022-09-17      来源: 伽立牛皮纸

造纸与制造莎草片、树皮毡和贝叶片不同,实际上是化学过程和机械过程的结合,造纸植物纤维原料不但经历了外观形态上的物理学变化,而且还经历了组成结构上的化学变化。纸工就像魔术师那样,把废旧脏乱的破布变成洁白平滑的纸。造纸术的发明反映了中国古代化学和机械工程两方面的综合成就。在讨论造纸技术史以前,有必要把这项重大发明所赖以实现的科学原理说清楚,这涉及到现代纤维素化学和制浆造纸工艺学的一系列基本原理。尽管这些原理只是近百年来特别是近50年来才得以充分阐明,但2000多年前的造纸技术先辈们在生产实践基础上逐步发展起来的一整套造纸工艺、操作技术和设备构造,却符合现代科学理论原理,并成为其源远流长的历史渊源。还要指出,中国不但只是为世界提供造纸的现成的技术经验,还有不少总结这些经验的理论思维模式和学理性的探讨。有些先进的造纸设备的设计,事先要有完整的技术构思;有的试剂的引用,包含着深刻的学理,古人虽不能用现代术语说明,却也用朴素语言道出其中的奥妙。中国造纸技术的科学宝库像富集的金矿那样,需要花大力气去系统发掘,使其金光闪现于世。


纸的原料取自植物纤维,而中国是植物纤维原料最丰富的国家之一,在960万平方公里的广阔领土内,各地区可供造纸的资源很多。1959年孙宝明、李钟凯二先生发表的《中国造纸植物原料志》一书,收录草本类87种、竹类49种、皮料类74种、麻类32种、废料类10种,共得252种。另有胶料类38种,都适用于手工造纸。这当然是不完全的记录,实际上可资利用的原料决不限于此。但此书的确描述出中国造纸植物原料的大体轮廓。在过去手工造纸时代,麻类(主要取于破布)、木本韧皮(楮皮、桑皮、藤皮、结香皮、青檀皮等)、竹类、稻麦草以及其它种类繁多的野生植物,是取之不尽的造纸植物原料来源,而又充分利用了这些资源。在植物学中,所谓纤维指韧皮纤维及被子植物中两端作纺锤状的细长细胞而言。但在造纸学中,则将凡属于细长细胞,构成纸浆主要成分者,统称之为纤维。


我们可将造纸原料大体分为两大类。第一大类为韧皮纤维,存在于植物的韧皮部,再可细分为草本与木本两种。草本如各种麻类,多为一年生植物;木本多为多年生植物,如楮(构)、桑、藤、结香、青檀等。第二大类是茎杆纤维,多属单子叶植物,其维管束(纤维与导管结合而成的束状组织)散生于基本组织中,不易用机械方法将维管束分离,故一般用其茎杆之全部。茎杆类还可再细分为一年生及多年生两种,一年生的稻、麦等及多年生的各种竹类。


不同原料的纤维长宽度不同,所造出的纸质量也各异。一般说,造纸用长纤维比短纤维好,细长纤维比短粗纤维好。这就是说,每种纤维中单个纤维平均长度越大越好,纤维的平均长宽比越大越好。所谓“平均”,是相对而言,通常从样品中抽出100根单个纤维,分别测其长宽度,再从中取平均值,不可能也无必要对无数纤维逐一测量。细长纤维之所以是上好原料,因为在打浆(春捣)过程中纤维要被断开,但长纤维裂断后仍有足够长度,而且两端分丝帚化,成纸时组织紧密,纸的拉力强度大。同时,细长纤维的比表面大,相互之间交缠效果好。短纤维被打断后的长度更小,两端虽也能帚化,但因其偏短,使纸的拉力强度相对小些,因此造纸纤维以细而长者为最佳。


值得注意的是,中国从一开始发明造纸术时,就选中至今仍堪称优质原料的麻类纤维。麻类纤维最佳,大麻纤维平均长宽比为1000,苧麻为3000,遥遥领先。其次是皮料,楮皮纤维长宽比为290,桑皮为463,青檀皮为276,瑞香皮为222。再其次是竹类,纤维平均长宽比为123~133。最次的是草类,稻草纤维长宽比为114,麦杆为102。取两个极端作一比较,苧麻纤维长宽比竟比麦杆高出29倍以上。因此古代造高级文化纸多用麻类及皮料纤维,草类则用于造包装纸、卫生纸及葬仪用“火纸”。竹类纤维相对说属于短纤维,但中国竹材资源丰富,竹纸成本低,这是其一大优点。古人为改善竹纸性能,常有意在竹浆中添加一些麻类或皮料等细长纤维,目的在降低生产成本的前提下,尽可能增加纸的拉力和紧密度。还常将麻纤维搀入皮料纸浆中,也出于同样的技术经济上的考虑。正如同纺织业中的混纺那样,造纸业的混抄或混合原料制浆,是完全符合科学原理和经济学原则的,此后为各国所效法。


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