紙業知識：傳統造紙原料有哪些？

造紙與制造莎草片、樹皮氈和貝葉片不同，實際上是化學過程和機械過程的結合，造紙植物纖維原料不但經歷了外觀形態上的物理學變化，而且還經歷了組成結構上的化學變化。紙工就像魔術師那樣，把廢舊臟亂的破布變成潔白平滑的紙。造紙術的發明反映了中國古代化學和機械工程兩方面的綜合成就。在討論造紙技術史以前，有必要把這項重大發明所賴以實現的科學原理說清楚，這涉及到現代纖維素化學和制漿造紙工藝學的一系列基本原理。盡管這些原理只是近百年來特別是近50年來才得以充分闡明，但2000多年前的造紙技術先輩們在生產實踐基礎上逐步發展起來的一整套造紙工藝、操作技術和設備構造，卻符合現代科學理論原理，并成為其源遠流長的歷史淵源。還要指出，中國不但只是為世界提供造紙的現成的技術經驗，還有不少總結這些經驗的理論思維模式和學理性的探討。有些先進的造紙設備的設計，事先要有完整的技術構思；有的試劑的引用，包含著深刻的學理，古人雖不能用現代術語說明，卻也用樸素語言道出其中的奧妙。中國造紙技術的科學寶庫像富集的金礦那樣，需要花大力氣去系統發掘，使其金光閃現于世。

紙的原料取自植物纖維，而中國是植物纖維原料最豐富的國家之一，在960萬平方公里的廣闊領土內，各地區可供造紙的資源很多。1959年孫寶明、李鐘凱二先生發表的《中國造紙植物原料志》一書，收錄草本類87種、竹類49種、皮料類74種、麻類32種、廢料類10種，共得252種。另有膠料類38種，都適用于手工造紙。這當然是不完全的記錄，實際上可資利用的原料決不限于此。但此書的確描述出中國造紙植物原料的大體輪廓。在過去手工造紙時代，麻類（主要取于破布）、木本韌皮（楮皮、桑皮、藤皮、結香皮、青檀皮等）、竹類、稻麥草以及其它種類繁多的野生植物，是取之不盡的造紙植物原料來源，而又充分利用了這些資源。在植物學中，所謂纖維指韌皮纖維及被子植物中兩端作紡錘狀的細長細胞而言。但在造紙學中，則將凡屬于細長細胞，構成紙漿主要成分者，統稱之為纖維。

我們可將造紙原料大體分為兩大類。第一大類為韌皮纖維，存在于植物的韌皮部，再可細分為草本與木本兩種。草本如各種麻類，多為一年生植物；木本多為多年生植物，如楮(構)、桑、藤、結香、青檀等。第二大類是莖桿纖維，多屬單子葉植物，其維管束（纖維與導管結合而成的束狀組織)散生于基本組織中，不易用機械方法將維管束分離，故一般用其莖桿之全部。莖桿類還可再細分為一年生及多年生兩種，一年生的稻、麥等及多年生的各種竹類。

不同原料的纖維長寬度不同，所造出的紙質量也各異。一般說，造紙用長纖維比短纖維好，細長纖維比短粗纖維好。這就是說，每種纖維中單個纖維平均長度越大越好，纖維的平均長寬比越大越好。所謂“平均”，是相對而言，通常從樣品中抽出100根單個纖維，分別測其長寬度，再從中取平均值，不可能也無必要對無數纖維逐一測量。細長纖維之所以是上好原料，因為在打漿（春搗）過程中纖維要被斷開，但長纖維裂斷后仍有足夠長度，而且兩端分絲帚化，成紙時組織緊密，紙的拉力強度大。同時，細長纖維的比表面大，相互之間交纏效果好。短纖維被打斷后的長度更小，兩端雖也能帚化，但因其偏短，使紙的拉力強度相對小些，因此造紙纖維以細而長者為最佳。

值得注意的是，中國從一開始發明造紙術時，就選中至今仍堪稱優質原料的麻類纖維。麻類纖維最佳，大麻纖維平均長寬比為1000，苧麻為3000，遙遙領先。其次是皮料，楮皮纖維長寬比為290，桑皮為463，青檀皮為276，瑞香皮為222。再其次是竹類，纖維平均長寬比為123~133。最次的是草類，稻草纖維長寬比為114，麥桿為102。取兩個極端作一比較，苧麻纖維長寬比竟比麥桿高出29倍以上。因此古代造高級文化紙多用麻類及皮料纖維，草類則用于造包裝紙、衛生紙及葬儀用“火紙”。竹類纖維相對說屬于短纖維，但中國竹材資源豐富，竹紙成本低，這是其一大優點。古人為改善竹紙性能，常有意在竹漿中添加一些麻類或皮料等細長纖維，目的在降低生產成本的前提下，盡可能增加紙的拉力和緊密度。還常將麻纖維攙入皮料紙漿中，也出于同樣的技術經濟上的考慮。正如同紡織業中的混紡那樣，造紙業的混抄或混合原料制漿，是完全符合科學原理和經濟學原則的，此后為各國所效法。