工艺的反复改进
确定了树皮、麻头、破布和渔网这些合适的造纸原料后,蔡伦和工匠们面临着一个新的挑战——摸索和完善造纸工艺。只有通过合理的工艺处理,才能将这些原料转化为高质量的纸张。
浸泡是造纸的第一道工序。蔡伦和工匠们最初只是简单地将原料放入水中,让其自然浸泡。然而,他们很快发现,不同的原料浸泡的时间和效果差异很大。树皮质地坚硬,浸泡时间短了,纤维无法充分软化;浸泡时间长了,又容易腐烂变质。麻头和破布相对容易浸泡,但如果浸泡不均匀,也会影响后续的处理。
为了解决这些问题,蔡伦和工匠们开始进行各种试验。他们准备了多个大缸,分别放入不同比例的原料,控制浸泡的时间和水温。在试验过程中,他们不断观察原料的变化,记录下每一个细节。经过多次尝试,他们发现,将树皮、麻头、破布和渔网按照一定的比例混合后,放入温水中浸泡三天左右,原料的纤维能够达到较好的软化效果。
蒸煮是浸泡之后的重要工序。蒸煮的目的是进一步去除原料中的杂质,使纤维更加纯净。蔡伦和工匠们最初采用普通的大锅进行蒸煮,但发现这样很难保证原料受热均匀。有些原料在锅底已经煮烂,而有些原料在锅边还没有完全煮熟。
为了改进蒸煮工艺,蔡伦和工匠们设计了一种特殊的蒸煮器具。他们用石头和砖块砌成一个大灶,在灶上安装了一个巨大的木桶。木桶底部有一个可以加热的火道,通过控制火候,可以使木桶内的水温均匀升高。在蒸煮过程中,他们还会不断搅拌原料,确保每一部分都能充分受热。经过多次试验,他们发现,将浸泡好的原料放入木桶中,用大火蒸煮一天一夜,然后再用小火焖煮半天,原料中的杂质能够被有效去除,纤维也变得更加柔软。
捣烂是将蒸煮后的原料进一步处理,使纤维更加细腻的工序。最初,蔡伦和工匠们使用石臼和木棒进行捣烂,但这种方法效率低下,而且很难将纤维完全捣烂。他们尝试了各种工具,如石磨、木碾等,但效果都不太理想。
有一次,蔡伦在宫中看到工匠们用舂米的工具舂米,受到了启发。他想,如果将舂米的工具进行改进,是否可以用来捣烂造纸原料呢?于是,他和工匠们一起对舂米工具进行了改造。他们将舂米的杵头换成了更加锋利的刀片,增加了舂米工具的冲击力。经过试验,这种改进后的工具能够更加有效地捣烂原料,大大提高了工作效率。
然而,新的问题又出现了。用这种工具捣烂的原料虽然纤维更加细腻,但容易产生很多细小的颗粒,影响纸张的质量。为了解决这个问题,蔡伦和工匠们又进行了多次试验。他们尝试在捣烂的过程中加入适量的水,使原料形成一种浆状的物质。这样,在后续的处理过程中,细小的颗粒就可以随着水一起被过滤掉。经过不断的调整和改进,他们终于找到了一种最佳的捣烂方法,能够使原料的纤维达到理想的细腻程度。
抄造是将捣烂后的原料制成纸张的关键工序。最初,蔡伦和工匠们采用手工抄纸的方法,用竹帘将原料浆舀起,然后沥干水分,让纸张自然晾干。但这种方法很难控制纸张的厚度和均匀度,而且效率低下。
为了改进抄造工艺,蔡伦和工匠们进行了大量的试验。他们尝试了不同材质的抄纸工具,如丝绸、麻布等,但效果都不理想。后来,他们发现用竹帘抄纸效果最好。竹帘的孔隙大小适中,能够使原料浆均匀地分布在上面,而且容易沥干水分。
在抄纸的过程中,蔡伦和工匠们还遇到了一个难题——纸张容易粘在竹帘上,难以取下。为了解决这个问题,他们在竹帘上涂抹了一层薄薄的油脂,这样纸张就不容易粘在竹帘上了。同时,他们还发明了一种特殊的揭纸工具,能够轻松地将纸张从竹帘上揭下来。