蔡伦具体如何发明纸

蔡伦只是发明改良纸技术、早在他很久之前就出现纸拉！

目前考古发掘证明，至少西汉时期就已经有智纸了，东汉蔡伦只不过是改进了造纸术而已，他研制的纸结实耐用，也叫蔡侯纸。

从原料方面看。蔡伦利用植物纤维，主要是废弃的麻料和树皮作原料，以此达到大幅度降低成本的目的。 《后汉书．蔡伦传》说，“伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸”。其中，麻头、敝布、鱼网这三种都是麻类纤维。所说麻头，是指废旧绳头或纺织的下脚料；敝布，是指麻布类的破布旧衣，因为古代衣服一般用麻布；鱼网，是指不能再用的破旧鱼网，古代织鱼网用的是麻线。所以这三种，都是麻类纤维中的废弃物。蔡伦发现这些废弃之物，其实比新的麻料更利于造纸。 树肤，就是树皮，这里是指谷树皮。中国的谷树，南北各地都能生长；现在的学名是构树，古人又称楮树。谷树皮的纤维，比麻类要细得多，而且强度更高。从蔡伦开始，谷树皮成为制造优质纸的上佳原料。古人因此称纸为“楮先生”，或“楮”。但是，谷树皮所含果胶和木质素，比麻类要多数倍，因此加工的难度特别大。除谷树皮外，桑树皮也是较早用于造纸的上等原料，不过有关蔡伦的记载中未见。由于谷树皮加工难度大，蔡伦照理应该在麻料造纸取得突破以后，才能进而使用谷树皮。 从“伦乃造意”数字可以推知，以麻类纤维为原料并非蔡伦创造，以废弃麻类纤维和谷树皮为原料乃是蔡伦的创造。着眼于利用廉价的植物纤维造纸，由麻类就可能进而想到谷树皮或其它树皮。 从加工方面看。蔡伦针对植物纤维这种原料特点和手工作坊生产的要求，以赋予产品以优异性能为目标，设计自己的工艺过程。 蔡伦是在手工作坊中生产纸，其加工工艺，可参证刘熙《释名》中的话： 中常侍蔡伦锉故布，捣、抄作纸。 不少科技史学者认为，《释名》中“锉”、“捣”、“抄”这三个与手工有关的动词，大体代表蔡伦的加工工艺过程。考《释名》作者刘熙，是东汉末年北海郡（郡治在今山东潍坊市西南）人，其时其地与蔡伦都较近，其说较为可信。再如，惠栋《后汉书集解》引《晋书》亦云：“蔡伦锉、捣故布、网，抄作纸。”又如，魏张揖《古今字诂》云：“中常侍蔡伦以故布捣、锉作帋。”西晋张华《博物志》云：“蔡伦始煮树皮以造纸。”这些较早的文献记录，内容都很接近，无矛盾而可互作补充。综合这些记载，可说明蔡伦造纸的加工工艺过程如下。 1.切料与脱胶。 《释名》、《古今字诂》等所说的“锉”，是切断或砍碎的意思。据《说文》：“锉，折伤也。”《玉篇》：“锉，斫也。”锉，在今天造纸工艺中大致就是切料。 造纸原料，经常因其过长而不能加工；特别是麻类，其纤维过长，不切成细料，无法加工成合格的纸。所以，破布旧衣、鱼网、 树皮，这些原料无不需要切碎。切料，可以切断原料中的纤维，使纤维长度符合造纸的要求。这既是方便脱胶，又是为了进一步加工。 张华《博物志》说：“蔡伦始煮树皮以造纸”。树皮造纸为什么要“煮”？原因是树皮不煮不便脱胶。这个“始煮”，证明蔡伦首创革新了造纸中的脱胶工艺，这也说明他具有自觉重视脱胶的科技观念。 脱胶，至今仍是造纸的必要工艺之一。脱胶的目的，是使麻料或树皮中的果胶和木质素，与其中的造纸纤维分离开来。古代分离的方法，一般是在脱胶完成之后，到流动水中去反复漂洗。造纸纤维以纯净而不含杂质为上，因此脱胶以彻底为好。麻料的脱胶，是中国古人的常识。《诗经．东门之池》说：“东门之池，可以沤麻。”这沤麻，就是利用生物发酵方法脱胶。利用麻类纺线织布，事前必经沤麻，这是妇孺皆知的常识。所以，蔡伦用麻料造纸，脱胶时只需沿用这沤麻的办法就行。蔡伦首先发现谷树皮的纤维，是造纸的上佳原料。但是，树皮脱胶的困难比麻料大得多，因此蔡伦进而发明用“煮树皮”的办法脱胶。民间沤麻，有加草木灰等碱性物料的方法，以加速脱胶。蔡伦既有自觉重视脱胶的科技意识，理当沿用此法，然而无记载可考。在造纸工艺中，“煮”的目的是通过加温，使原料脱胶变得既迅速又彻底。再经过漂洗，就能获得不含杂质的纯净造纸纤维。 通过切料和脱胶，以获取合格的和纯净的造纸纤维，这是提高纸张性能的关键工艺之一。 2.舂捣纸浆。 文献中一再提到，蔡伦在造纸中使用了“捣”的方法。这个捣，就是舂捣纸浆，与今天造纸行业的打浆是一个意思。 史籍记载，蔡伦舂捣纸浆的工具是石臼。晋代罗含《湘州记》：“耒阳县北有汉黄门蔡伦宅，宅西有一石臼，云是伦舂纸臼也。”南朝宋代盛弘之《荆州记》：“枣阳县一百步许蔡伦宅，其中具存臼，即名蔡子池。”这种石臼，本是汉代早就有的舂米工具。汉代石臼舂米的动力，有人力、畜力、水力等。蔡伦用石臼舂捣纸浆，按理说也能利用畜力和水力。史籍中常把舂纸臼作为蔡伦造纸的标志，看来舂捣纸浆的技术，或者是蔡伦首创的，或者是在他手里成熟的。这在造纸技术上是一个了不起的突破。 蔡伦舂捣纸浆，与现在造纸厂的打浆，科技上的原理是一样的。对于蔡伦的舂捣，造纸科技史作如此评价： 舂捣即机械打浆，是使纤维能相互缔结成纸页的关键工序。……（舂捣以后的纤维）脱水干燥后即形成纤维交织而具有强度的纸张。鉴别出土类麻絮还是纸张，要看它是否经过打浆。机械打浆是造纸过程中耗费较多动力的工序，蔡伦用舂捣方法解决了这一关键而取得成功。 植物纤维的切料和脱胶，这在造纸工艺中是成功的第一步。但是，仅此还不能造出合格的纸张。未经舂捣的纤维，经脱水干燥后不可能紧密地交织起来，结果纤维松散，缺乏必要的强度。在此情况下，虽可使纤维经叠压而成薄片，成为纸状之物，然而由于纤维松散，经不起卷与折，而且渗水性强，造成无法下笔书写。造纸纤维只有经过充分的舂捣，才能使纤维在脱水干燥之后，彼此紧密有力地交织起来。由此形成的纸页，才可能表面细腻，具有必要的强度，具备适当的吸水性能，成为可以书写而又经久耐用的纸张。所以，有了造纸纤维而未经充分舂捣，不可能造出合格的纸张。古代文献中一再强调蔡伦造纸中的“捣”，原因在此。 舂捣纸浆是蔡伦制造合格纸张和提高纸张性能的另一关键工艺。 3.抄纸与纸药。 东汉刘熙《释名》所说“捣、抄作纸”的“抄”，就是至今造纸行业仍旧沿用的名称 抄纸。这是造纸的最后一道重要工序。 抄纸所用工具是抄纸帘。经过充分舂捣的纤维，均匀地浮悬在水中。用抄纸帘从这水中抄捞纤维，纤维在帘上很快滤水，进而成为湿纸页，再待干燥以后就是纸张了。据说蔡伦以前的人，用坏丝绵所造絮纸，可能已经使用近似抄纸帘的一类工具。许慎《说文解字》（十三）释“纸”为“絮一苫也”。许慎所说纸，是絮纸。这“苫”，即草苫子的苫，就是草编的帘子，另有人说是用茅草编的帘子，人们用它在水中捞抄坏丝绵纤维而成絮纸。清人段玉裁《说文解字注》认为，这“苫”，乃0之误，进而释为竹帘子。书史专家刘国钧教授赞成段说。这些意见是有益的。不过，抄纸帘可以是草编，也可以是竹编；或许北方多用草编，南方多用竹编。对抄纸来说，不论草编还是竹编，对抄纸帘的共同要求是，在水中能均匀地抄捞纤维，且能迅速地过滤帘上纤维中的水份。那么，蔡伦是否使用抄纸帘？回答是肯定的。因为不仅是《释名》，《后汉书集解》所引《晋书》也说蔡伦“抄作纸”，这“抄”一定是指使用抄纸帘的抄，此外别无可能。蔡伦的抄纸帘，与许慎所说“苫”等很可能有联系，大概经过了改进革新，具体情况已不可知。 在抄纸工序中，另一重要工艺是使用纸药。古代的纸药，是从某些新鲜植物中提取的一种粘滑液汁。造纸纤维经舂捣以后，成为纸浆。纸浆之中唯有加进了纸药，才可以使纤维均匀地浮悬在水中，不产生聚积沉淀现象。纸药的奇妙作用是：一，促使抄纸帘抄捞的纤维，在帘上分布均匀，以免纸张厚薄不匀；二，使湿纸页经叠堆在一起，再经压榨脱水之后，彼此不会产生粘连现象，仍能够一页一页地分页揭开。因此，有抄纸帘而无纸药，无法连续不断地抄纸。日本纸史专家山下寅次教授、秃氏佑祥教授等中外学者都认为，纸药是蔡伦发明的。此说可信。因为不用纸药，就不能解决纸坊手工生产的不间断性。如此生产一张两张样纸未尝不可，若要不间断地进行连续的手工生产，却是非用纸药不可，此外不存在第二种方法。据文献记载，自蔡伦发明“蔡侯纸”，立即出现“天下莫不从用”的局面，从此朝廷开始供应官员所需纸张，全国文人纷纷用纸抄书写信。要是东汉的纸坊尚不使用纸药，生产数量必定非常有限，怎能出现“天下莫不从用”这种热闹局面？怎能基本满足全国之需？因此，自蔡伦开始的东汉纸坊非用纸药不可，此外别无它法。纸药问题，理应是蔡伦在尚方的纸坊生产中解决的。这是推论，相信是合理的推论。 抄纸帘与纸药相配套的抄纸，为纸坊中连续不间断的手工生产，提供关键性技术。 综上所述，蔡伦的造纸工艺路线，包括原料与加工过程两部分，成为一套完整而成熟的生产工艺技术。靠这套生产工艺，在作坊中生产出合格的纸张 “蔡侯纸”。其中，需要从科技上解决的重大问题主要有三个：一是降低产品成本；二是保证产品性能及质量；三是在纸坊中实现连续不间断生产。诚然，蔡伦不可能不继承借鉴别人的科技成果。但是，足以解决上述问题的一套完整而成熟的生产工艺技术，在蔡伦以前并不存在。因此，这套完整而成熟的生产工艺技术，是蔡伦自己的发明创造。