最初的纸是作为新型的书写记事材料而出现的。在纸没有发明以前，我国记录事物多靠龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛之类。商代的甲骨文、钟鼎文实物资料，本世纪以来不断出土；战国到秦汉的竹简、木牍和帛书、帛画，近年来也有大量出土实物。但是甲骨不易多得，金石笨重，缣帛昂贵，简牍所占空间很大，都不便于使用。随着社会经济文化的发展，迫切需要寻找廉价易得的新型书写材料。经过长期探索和实践，终于发明了用麻绳头、破布、旧鱼网等废旧麻料制成植物纤维纸。关于造纸术的起源，过去多是沿用公元五世纪的历史家范晔（398445）在《后汉书·蔡伦传》中的说法，认为纸是东汉的宦官蔡伦（62121）于汉和帝永元十七年（公元105年）发明的。但是本世纪以来的考古发掘实践动摇了蔡伦发明纸的说法。1933年新疆罗布淖尔汉烽燧遗址中出土了公元前一世纪的西汉麻纸，比蔡伦早了一个多世纪。1957年西安市东郊的灞桥再次出土了公元前二世纪的西汉初期古纸。经笔者对这纸的分析化验，确认它主要由大麻和少量苎麻的纤维所制成。继这之后，1973年在甘肃省居延的汉代金关遗址、1978年在陕西省扶风中颜村的汉代窖藏中，也分别出土了西汉时的麻纸。值得指出的是，1986年甘肃天水市附近的放马滩古墓葬中更出土西汉初文帝、景帝时期（公元前179年到前141年）的绘有地图的麻纸，这是目前发现的世界上最早的植物纤维纸。1990年冬在教煌甜水井西汉邮驿遗址中发掘出三十多张麻纸，其中三张纸上写有文字。这些事实有力地说明了，早在公元前二世纪，我国劳动人民就已经发明了造纸术，而且当时造出的纸已经可以用于书写。但是早期的西汉麻纸仍有待进一步改进。到了公元二世纪，在东汉宫廷中任尚方令的蔡伦，凭借充足的人力和物力，监制并且组织生产了一批良纸，于永元十七年献给朝廷，从此造纸术在国内推广起来。同时，东汉还进而用树皮特别是楮皮造纸，扩大了原料来源。从这个意义上说，蔡伦在历史上是作为良纸的监制者和推广者的身分出现的，这些活动在客观上对造纸术的发展有利，因此他的作用不应该完全抹杀。汉代麻纸制造过程，根据我们的实验研究，大体上是把麻头、破布等原料先用水浸，使它润胀，再用斧头切碎，用水洗涤。然后用弱碱性草木灰水浸透并且蒸煮，这可以说是后世碱法化学制浆过程的滥觞。通过碱液蒸煮，原料中的木素、果胶、色素、油脂等杂质进一步被除去，用清水漂洗后，就加以舂捣。捣碎后的细纤维用水配成悬浮的浆液，再用漏水的纸模捞取纸浆，经脱水、干燥后就成纸张。如果纸表皱涩，还要砑光，方能书写。汉代劳动人民用简单平常的设备，从纺织废料中用化学和机械加工方法使纤维原料更生，制成植物纤维纸，在化学史和工艺史上的确是件值得大书的一项成就。这里有两个技术关键。一是用化学方法把纤维原料中的非纤维素成分去掉，再用强力舂捣使纯纤维素大分子被切短和分丝。二是设计出一种多孔的平面筛，使纸浆能在筛面上滞流，把大部分水滤出后，含少量水的纤维便留在筛面上，再经干燥脱水，就构成一张有一定机械强度的纸。这种平面筛就是抄纸器，是现代长网和圆网造纸机的原始雏型。
两岸博物院所典藏中国历代书画作品，不但为一艺术欣赏的对象，更为一宝贵的史料，时代包涵隋、唐、五代、宋、元、明、清等，长达千余年之久，其主要材质不外绢、纸、墨及绘画颜料，初期多绘於绢上，画绢於画史上记载：「唐人五代绢素粗厚，宋绢轻细」，后因造纸技术的改良普及，至宋以后，画家渐多用纸。为了便於收藏展示，往往选择搭配画心（书画作品主体之绢纸心）且质佳的宣、棉纸加以托裱，除加固画心外，多装裱成卷、轴、册或框式，以利张挂展示或收藏保护。
唐太宗用麻纸写敕，黄纸写诏；高宗以白纸多蛀，颁下「诏制敕并用黄麻纸」；后曾因图书损坏严重，召艺工及天下画工入京修内府图书。南宋孝宗时，《左传》《国语》等书多蛀伤，奉敕用枣木椒纸各造十部，至清约六百年，无一遭受虫蛀，可见历代对纸质文物的保存维护工作深为重视。
纸质文物的演变过程，则与主要构成材料纸的发明及造纸术的改良制作的进程有著直接关系，试略加分述之。
第一节 纸的发明
纸发明於何时？是谁发明的？长期以来在学术界争论不休，一般都认为，纸是东汉时的宦官蔡伦发明的，随著考古工作的深入发展，出土的纸文物为我们回答纸的起源问题，提供了有价值的实物标本。1933年考古学家黄文弼先生在新疆罗布卓尔汉代烽燧亭遗址中发现麻制纸张。1957年5月8日，在陕西西安灞桥附近又出土了西汉时期的麻纸（亦有一些造纸及学术界人士认为，是否为麻絮而非纸），1978年在陜西扶风则发现汉宣帝时麻纸。以及在甘肃武威、内蒙等地出土的古纸残片。这些实物的发现，证明早在蔡伦以前，我国人民已发明用植物纤维造纸了。
到了东汉(公元105年)，蔡伦在前人实践的基础上总结了民间造纸的经验，采用官府提供的设备加以改良、提高和推广，使造纸术有了前所未有的突破。从此，我国造纸业得到进一步的发展。
第二节 中国造纸术的进程
一、中国造纸术的起始及发展阶段
蔡伦之后，左伯在总结蔡伦造纸术的基础上，在造纸原料、工艺上又作了进一步改正。如果说，西汉是中国造纸术的起始阶段，那麼魏晋南北朝则进入发展阶段。这时期的造纸术与汉代相比，不仅在产量、质量等方面有所提高，而且造纸原料扩大，设备更新，出现了新的工艺技术，并且用黄孽汁浸染纸张，以防虫蛀等措施，是我国人民染潢技术的首创。
二、中国造纸术的兴盛时期
隋唐五代是中国造纸术的兴盛时期，其造纸原料比魏晋南北朝又进一步扩大，成本降低，纸制品在日常生活中广泛应用。同时，在改善纸浆性能，改革造纸设备等方面也取得了一些进步和提高。随著对外文化交流，造纸术从东、西、南三个方向传播到日本、阿拉伯和印度、尼泊尔等东南亚、东亚和西亚各国。
三、中国造纸术的成熟阶段
宋元时期称为中国古代造纸术的成熟阶段，造纸原料从原来的树皮、麻、破布和旧鱼网，又增加了竹子、稻草、麦杆等。由於造纸原料的扩大，造纸技术革新，造纸设备改进，这一时期造出来的纸，比前代数量更多、质量更高的各种纸，如竹纸和麦、稻杆纸，这标志著造纸史上的新纪元。纸在绘画、印刷、货币等方面广为应用，同时纸制品还运用於制作衣服、帐、被和枕头等，成为缣帛、纺织品的部分代替物。
四、中国造纸术的集大成时期
明清时期的造纸术可以说是集大成的阶段，不但造纸的原料、技术、设备和加工方面大为改进，就是纸的产量、质量、用途、产地均比前代更为增长。甚至还出现了专门记载造纸和加工技术的著作，为前代所少见。
五、中国近代工业造纸的发轫
随著纸的需求量日益增加，原来传统，手工造纸已不能满足社会发展和日常生活的要求。在工业革命浪潮影响下，清光绪十三年（西元1887年）於香港设大成造纸厂，李鸿章於1891年引进了西欧造纸机器和技术，在上海创办了机器造纸厂--「伦章造纸厂」，从此，使我国造纸业开始步入到机器造纸阶段，后续於上海浦东设「华章造纸厂」，上海龙华路设「龙章造纸厂」，1911年张之洞於汉口设「度支部官纸厂」。至1978年台湾计有造纸厂170余家，纸及纸板产量，居世界第22位。
在纸尚未发明或普遍使用之前，文字刻在龟甲、兽骨、玉石器、金属上，有的书写在竹简、木牍、缣帛上，由於这些载体笨重，而保存、阅读、携带极不方便，因此，难以普及、推广，阻碍了文化传播与交流。随著纸的发明、生产和使用，使纸成为书写、绘画、印刷的载体和日常生活中不可缺少的材料。它对思想、学术的广泛传播起了巨大的作用，对於推动人类社会的进步具有划时代的意义。
历代遗留的手稿、图书、绘画、经卷、报纸、文献等，都是历史真实的记录，是研究历史、政冶、科技、文化、艺术的原始材料，不仅数量多，而且内容相当丰富，是中华民族宝贵的文化资产，对於研究人类社会的进步和科学技术的发展有著十分重要的价值。
随著岁月的流逝，由於内在因素(酸化和材质的变化)以及外在因素：温度、湿度的剧变、光的照射、有害气体的侵蚀、昆虫的蛀蚀、微生物的滋生，机械的磨损、撕破、鼠咬、火灾、水灾等都会造成纸张的变质和损坏，甚至造成无可挽回的损失。因此，研究纸张损坏的原因及其维护方法，延长其使用寿命，便成为纸质文物保护的一项迫切任务。
第二章 纸质文物的构成材料
纸质文物是由纸、书写的墨迹、印刷的油墨、绘画的颜料以及粘合剂等材料所构成。这些材料质量的好坏，直接关系著纸质文物能否长期保存的内在因素。
第一节 造纸的主要材料
纸是纸质文物主要构成材料，纸的种类可分为手工纸和机械纸。手工纸有麻纸、皮纸、藤纸、竹纸、棉纸，还有宣纸、毛边纸、连史纸等。19世纪末，机器纸逐渐代替了手工纸，常用的有新闻纸、印刷纸、打字纸、有光纸、图画纸、牛皮纸等。
造纸的主要原料是植物纤维，而植物纤维的种类很多，基本上可分为:韧皮纤维、茎纤维和种毛纤维。
表一 造纸植物纤维的种类
木本
桑、楮、藤
茎纤维
一年生
稻草、麦杆、芦苇
多年生
竹类
种毛纤维
棉花
一、 韧皮纤维:
是古代造纸主要原料，由於含纤维素多，一般多在 60% ~ 83% 之间。加上纤维长达120~180毫米，纤维长度比宽度约大於950至1230倍。由於韧皮纤维很长，造出纸来很坚韧。
二、 茎纤维:
如竹、稻草。其纤维素含量在24％~ 60% 之间，长度比宽度约大於 100至 200倍。纸张在不同时期，选用什麼材料和工艺制作，其纸张的成份、性能是不同的。
三、 种毛纤维:
如棉花，棉花纤维素含量最纯、最多，一般可达 90% 以上。纤维长度比宽度大约有1250倍。由於纤维特别细长，交结力好，质地强韧、组织细致柔腻，造出来的纸较耐磨、耐久。
第二节 修护纸质的种类
破损纸质文物（书籍、绘画）的修补或装裱中经常遇到的是，如何选配颜色、质料、性能、厚薄相当的纸张，是关系著纸质文物维修质量好坏的重要因素。故就书籍、绘画维护中，经常遇到的各种纸质，依其时代、质地、性质和特点，加以简述之：
一、麻纸
麻纸就是以麻类纤维（萱麻和大麻）制的纸张。常见的有白麻纸、黄麻纸、麻沙纸、旱滩坡纸等。
二、藤纸
藤纸早在晋代已有制作，到了唐代已在浙江、江西两省大量生产，其纸是用藤树皮的纤维所造。当时有白藤纸、青藤纸、黄藤纸之分。
三、宣纸
宣纸是用檀树皮、稻草为原料制成的手工纸，出产於安徽宣州而得名。此纸质地柔轫、洁白平滑、细致匀整、色泽经久不变，被誉为「滑如春冰密如蚕」的美称。宣纸属皮棉纸类，因品种规格繁多，不一一详述，常见的有：罗纹纸、棉连纸、玉版宣、单宣、十刀头、夹连纸等，为我国唐、宋以来的古代书画所采用的纸。
四、棉纸
棉纸又称皮纸，是以楮树皮为原料制作而成，质地细柔、富有轫性。从纸的纵面撕去，其断裂处呈现丝棉状，因而得名。棉纸的品种因地而异，常见的有河南棉纸、贵州棉纸、上海棉纸、迁安棉纸、蚕茧纸、藏经纸、高丽纸、册子纸、美浓纸、开化纸、太史连纸等20余种。
五、竹纸
竹纸是用石灰处理的嫩竹为原料制作而成，因颜色略呈**，又称「黄纸」，主要有：毛边纸、毛太纸、川连纸、元书纸、梗棒纸、连史纸等十余种。
六、其它纸
除了上面介绍的几种纸以外常见的还有牛皮纸、磁青纸、虎皮宣、蜡笺纸、发笺纸、金纸等。
图2-1 出土古麻纸
图2-2 宣纸
图2-3 棉纸
图2-4 竹浆纸
图2-5 老墨
图2-6 收藏墨
第三节 书写材料
在纸上书写、印刷、绘画所用的材料为墨、颜料、墨水、圆珠笔油、铅笔及胶料等，兹分别略述如下：
一、墨和墨汁
墨在我国已有4700年左右的历史，相传西周刑夷始制墨，秦以前多用天然石墨，秦以后出现人工造墨。汉墨重点产地在陜西汉阳，古称「隃縻」。到了唐代，块墨不仅闻名於中国，而且当时的徽墨已经闻名於世界。历代制墨名家辈出，如魏之韦诞、南唐之李廷珪、北宋潘谷、明代程君房、方于鲁、清代曹素功、胡开文等，尤其制墨名家李廷珪的墨，颇为时人喜用珍藏，更有「黄金易得、李墨难求」的美名。
（一）制墨的主要原料为炭墨烟、动物胶、防腐添加剂。
1炭墨烟：
为有机之碳氢化合物於不完全燃烧下，集烟而成，由於燃烧的原料不同，可概分为松烟、油烟、漆烟和工业炭黑等四种。松烟乃以松枝燃烧而成，取烟方式原采「立窑」，后改采「卧窑」，以清烟为上，一般松烟墨之墨色深重，较缺乏光泽。油烟制墨始於南唐，至宋才流行於世，古人曾采菜油、豆油、猪油、皂青油、麻油、桐油烟造墨，其中以桐油炼烟为墨，写成的墨色黑润而光亮，经久不褪。漆烟则於宋代有以古松蘸漆渣炼烟者，明代程君房的漆烟墨质地最佳，是燃烧桐油和一定数量的漆而成的，其字迹特别有光泽，颇得人们喜用。工业炭黑为矿物油或工业烟经燃烧提炼而成，品质较差。
2动物胶：
动物胶为一种蛋白质，由骨胶原经水解而成，种类以骨胶、皮胶为多，大底加工方式为经取料、水洗、石灰浸、去除非胶蛋白质、酸洗、水煮、过滤而成。历代曾用鹿角胶、鱼鳔胶、牛皮胶等，其作用使炭墨的微粒粘固在一起，便於制成块状，使书写的字迹牢固。
3防腐添加剂：
其作用为防止动物胶生霉、改善气味、色泽或黏度，历代名家所用防腐添加剂亦多有差异，种类统计近千余种，常用於防腐及改善气味的有龙脑、麝香、丁香、檀香、甘松、藿香、零陵香等，改善色泽以增光助色的有朱砂、雌黄、珍珠粉、金箔、银箔、硫酸铜、银朱、秦皮、地榆、紫草、茜草、黄芦、黑豆、五倍子、胡桃、牡丹皮、薰草豆、石榴皮等，改善黏度使墨坚而不裂则有於不同制成分别添加梣皮、蛋白、生漆、紫矿、木贼草、当归、皂角水、巴豆汁等，甚或有另添加各式药物如熊胆、犀角粉、藤黄、丹参、黄莲、乌头、大梅片之类。
（二）传统制墨程序
可依序细分为1浸油2烟碗3烧烟4筛烟5和胶6用药7搜烟8蒸剂9杵捣10秤剂11鎚鍊12丸扞13样制14入灰15出灰16印脱17修墨18阴乾19描字著彩20包装等。烟以细而轻者为佳，而且愈陈愈好，且需经漂洗及筛选。和胶及杵捣则为制墨的重要工序，胶的比例往往视工法、添加物及环境气候的不同有所差异，胶以勿过重或过轻为宜，胶多则利於成型及发彩，胶过重又会滞笔，古有所谓「轻胶十万杵」的说法，用胶偏轻时，杵捣的工夫则更为繁复。
（三）墨汁的主要原料
墨汁的主要原料为炭烟、胶料、添加剂和溶液等，一般经由机械的加工而成。炭烟的种类繁多，包括各种矿植物及动物原料经燃烧或热分解而成。胶则除动物胶外，多采植物胶（阿拉伯胶）或各种合成胶如压克力胶、聚醇树脂等。添加剂则有各式稳定剂、渗透剂、湿润剂、防腐剂、芳香剂等等。
比较之下墨汁的使用便利性较墨锭为佳，但因大量使用各式各样合成材料，以防止其变质沉淀及腐败，其是否会对人类及纸质文物造成不利的影响，将是有待进一步加以评估及探讨的问题。反观中国墨锭的特质在於色黑有光泽，墨质稳定，且墨色耐久不变，在遗存的千年古文书及绘画中仍可见神采如新，远非其他文明古国如埃及、希腊、罗马的墨所可比拟。中国墨的品质特殊，曾为其他国家争相仿制而不可得，十七世纪时法国传教士拉康特（Louis Le Comte）曾说：「中国墨品质极佳，法人一再仿造而不得。」杜哈德（du Halde）於西元1735 年亦称欧洲人企图仿制中国墨而未能成功。 故中国的墨为历代重要的发明，不但用来书写作画、印刷拓碑、饰染宫殿、妇女画眉，又可作治血症与目疾的药物，它的主要特点是不变色、不褪色，不论六朝唐人写经，或五代初印本，经过千年或是一千五六百年，还是漆黑发光。其主要因素为碳的化学性质在常温下很稳定，加以传统合胶加工的程序已累积出许多方法，所以经书写而成的字迹，能耐热、耐水、耐光、不易褪色，适於长期保存。
二、墨水
墨水是随著书写工具的改正，如钢笔的使用而出现，从其原料的化学性能，可分为蓝黑墨水和颜色墨水。
（一）蓝黑墨水
又称鞣酸铁墨水，是由变黑持久不褪成份、色素成份、稳定剂、抗蚀剂、润湿剂和防腐剂等组成。
1变黑持久不褪成份：
主要是 鞣酸（C4H10O9）、没食子酸（C7H6O5H2O）和硫酸亚铁（FeSO4）等成分彼此化合，生成鞣酸亚铁和没食子酸亚铁，氧化后都变成不溶性的高价铁，即鞣酸铁和没食子酸铁，前者增强耐水性，后者增强变黑性，这样使墨水耐水、变黑，色持久不褪。
2色素成份：
目前常用的是酸性墨水蓝和直接湖蓝染料，黑水蓝是墨水的主色，水溶液遇酸不变质，但遇碱则变为棕色。直接湖蓝在墨水中起助色作用，由於其中含杂质较多，不宜多用，在潮湿环境易长霉。
3稳定剂：
在墨水中加稳定剂的目的，主要是消除墨水的沉淀，以免书写时发生断水现象。常用的稳定剂有 硫酸（HSO4）、草酸（COOH）2、甲醛（HCHO）溶液。这些稳定剂都具有一定酸性，给纸张酸化埋下了潜在的危害，不宜多用。
4抗蚀剂：
因墨水中加入的稳定剂具有较强酸性，为防止腐蚀，常加抗蚀剂，使它和铁质结成薄膜，降低硫酸的腐蚀作用 90％。使墨水中的含铁量不会因腐蚀笔尖而增加，从而增加了墨水的稳定性。
5润湿剂：
为防止墨水中的水份蒸发，造成书写不便，在墨水中加入不易挥发，且有吸水性的 丙三醇〔C3H5（OH）3〕，使笔尖保持湿润，以利书写。
6防腐剂：
墨水原料中所含有机物等物质，在潮湿环境下容易腐烂、长霉，为防止腐烂常加苯酚或五氯酚钠等药剂为防腐剂。
（二）纯蓝墨水和红墨水
纯蓝墨水和红墨水是属於有机染料墨水，虽色泽鲜艳，但字迹的坚牢性不如蓝黑墨水，其字迹容易褪色。而红色墨水遇水很快就褪掉渗化，应特别加以注意。
三、颜料染料
中国绘画常用的国画颜料，可分为天然矿物颜料的石青、石绿、褚石、朱砂、明矾等，植物颜料有花青、藤黄，动物性颜料有胭脂、洋红、辱粉，金属性颜料有泥金、泥银、铅粉、锌钛白等多种。
四、胶矾
国画颜料的调制、矾绢、矾纸作画、全色都需要用矾、胶，胶分动物胶与植物胶，动物胶有牛皮胶、鹿胶、驴皮胶、骨胶、黄鱼胶等，植物胶有树胶、白芨胶、石花菜胶等，以牛皮胶、骨胶较为常用。
矾， 又称「明矾」或「白矾」，用矾矿石烧成。绘画装裱为了保护纸绢、增强抗水力、减少伸缩性，调成胶矾水刷在纸绢上。镶料染色颜色水当中加适量胶矾水，促使色度均匀。胶矾水的调制，通常是一克胶加60ml的30℃热水，把胶浸一天后如未化，则用文火隔水炖，溶化成胶水，每一克矾於冬季加10℃温水浸化成矾水，用二克胶一克矾的比例，俟胶水、矾水冷却后，将两者混合，用木棒不断调匀，即成为比例适当的胶矾水。
胶矾水虽能增强纸绢的抗水力，但明矾在潮湿环境中吸收水份，促使明矾分解产生硫酸，会加速纸张的酸化，是值得注意和重视的。
第三章 纸质文物损坏原因及机理
第一节 内在原因
一、造纸原料
造纸的主要原料是植物纤维，植物纤维的主要化学成分是纤维素、半纤维素、木质素三大成分。另外还含有少量单宁、果胶、树脂、脂肪、蜡、色素及灰分等次要成分。
（一）纤维素
纤维素是α纤维素的简称，是碳(C)、氢(H)、氧(0)的化合物，它是由许多个D-葡萄糖基联结而成。葡萄糖基之间，相互以 β-葡萄糖 键联接而成长链状的纤维素大分子。其分子式为(C6H10O5)n，式中n为葡萄糖基数目，称为聚合度。 n的数值为几百至几千甚至一万以上。聚合度的大小，跟纤维的强度有直接影响，聚合度越大，分子量越大，即分子链越长，纤维的机械性能越强。纤维素呈白色，比重为15~56，具有光学双折现象。由於纤维素分子含有羟基，所以在空气中能吸收水分。但不溶於水，这是由於分子排列的规则性和大量氢键存在缘故。纤维素在酸的介质中能水解成葡萄糖，硝酸可以使纤维素水解和氧化，使它生成硝酸纤维素。
纤维素在常温下是很稳定的，随著温度的升高，其抗张强度也相应的降低。在高温、光照和氧存在时，会发生氧化反应，使纤维素生成氧化纤维素。
纤维素端点的葡萄糖为半缩醛形式，它与氧化剂反应使纤维素发生如下反应：
O O
∕
纤维素----C 十3HclO3 → 纤维素-C +2ClO2
H OH
纤维素还能发生酯化和醚化反应，使纤维素生成甲基纤维素、羟甲基纤维素等。
纤维素的化学性质与半纤维素和木质素相比还是比较稳定的，纸张中所含纤维素的成分越高，分子量越大，纸张中的强度和耐久性就越好。我国古代的手工纸，由於纤维素纯，纤维长，所以保存的时间就长。
（二）半纤维素
半纤维素是由植物细胞组成，在水解时能分离出木糖和半乳糖。它属於多聚糖分子的混合物。包括多聚戊糖、多聚乙糖、多聚葡萄糖，以及β和α纤维素。其分子含有200~500个半纤维素糖基，在纤维素和木质素之间起联结作用。它与纤维素的区别在於，纤维素为线性高聚物，而半纤维素含有短侧链的多聚糖。纤维素为单一多聚糖，半纤维素由两种以上糖基来组成它们同属多聚糖，在外界条件光、热、酸、碱的作用下，皆可脂化、醚化、氧化、降解和水解。
纸张中含有适量的半纤维素，不仅能缩短打浆时间，而且能增加纸的强度。如半纤维素含量太多反而影响纸张的寿命。
（三）木质素
木质素是植物纤维中主要成分之一，它具有芳香族的特性，是一种含有碳、氢、氧的化合物。根据化学分析木质素中含有以下官能团，甲氧基(-OCH3)，羟基(0H)，羰基(O =C )，醛基(-CHO)，醚键(-0-)等。
木质素呈白色或近白色，不溶於溶剂，质地脆弱，在高温下能溶解，其溶液呈乳白色或深褐色。 由於木质素中含有各种官能团，其化学性质比较活泼，如发生磺化反应，使木质素变成可溶性木质素磺酸盐，氧化作用变成可溶性氯化木质素。木质素最容易氧化，尤其在光照、高温和碱存在下，氧化更为迅速。现代纸张中含有较多的木质素，所以新闻纸极易变黄发脆，不易长期保存。
由此可见，由於造纸原料中含有植物纤维，尤其含有木质素和果胶、脂肪、色素等成份，给纸张的危害埋下了潜在的因子。
二、 造纸工艺过程与纸张耐久性的关系
纸张的耐久性，不仅与造纸原料有关，而且与生产工艺也有很大的关系。纸的生产方法有手工造纸法、机器造纸法两种。
（一）手工造纸法
我国是发明纸张最早国家。在十九世纪以前生产的纸，通称手工纸。手工纸又分竹纸和皮纸。历代许多珍贵的古籍、文献、书画都是采用皮纸做成的。这些纸张保存了几百年，甚至上千年仍然很好，是什麼原因呢这与手工纸的生产过程有著密切的关系。造纸术随著时代的发展，社会的进步，不断得以发展、改正、提高。
潘吉星先生经过实地调查研究、分析，在纸坊工人师傅的大力支持下，采取模拟实验，从汉纸制造最原始的八步流程：
浸湿→切碎→洗涤→舂捣→打槽→抄纸→晒纸→揭纸。
过渡到现今陜西凤翔造纸的十六步复杂过程：
浸湿麻料→切碎→碾料→洗涤→化灰水→灰碾→灰沃→蒸煮→洗涤→细碾→洗涤→打槽→剪纸→压榨→晒纸→揭纸。
但归纳起来，手工纸生产过程大致可分蒸煮、漂白、打浆、抄
纸四个阶段进行讨论。
1蒸煮: 造纸原料经机械预处理（浸湿、切碎、洗涤），在制浆过程中，用石灰乳〔Ca（OH）2〕，草木灰水作蒸煮剂浸透，目的在於脱去原料中的色素，除去污质、蜡质、松解原料中残留的胶质及其它填充物，使制成的纸张不残留有害的化学物质，而含有钙(Ca2+)、镁(Mg2+)等物质，使纸呈中性或偏碱性，阻止游离酸的形成，防止纸张进一步的变质，使纸延年起了很好的作用。
2漂白: 古代造纸的漂白工艺采用「日光漂白」，其方法据清人莫兴三《造纸说》: 「曝已复渍，渍已复曝，如是者三，则黄者转为白矣。其渍也必以桐子灰，黄荆木灰，非是则不白」。纸浆先经过阳光照射，利用空气中的臭氧产生氧化作用，使值物纤维中所含的天然色素或著色物质变成其他基因，然后利用桐子灰、黄荆木灰和草木灰的水溶液，溶出被氧化的物质，起到漂白作用。经过这种漂白处理的纸浆所造的纸，久不变色，不易老化变脆。
3打浆: 胡韫玉在《纸说》中写道:「铸之於臼，千锤万杵捣愈多，而质愈融，楮骨竹筋尽为液流」。 说明打浆要充分，只有通过充分的锤捣才能造出纤维交织均匀的纸来。
4抄纸: 植物纤维经上述处理制成纸浆，为使纤维在水中离散浮游，除了充份搅拌，通常加一些如黄蜀葵、杨桃藤、野葡萄、梧桐等悬浮剂，以便使纤维分布均匀，增加强度。
从上述简单过程可以看出: 手工法造纸加工缓慢，生产过程细致，残留在纸中的有害化学物质很少，纤维不易受到损害，因此纸就坚固、耐磨。目前我们见到的晋、宋代的书画和古书籍，已有1000多年的历史了，有的纸张仍然是洁白如玉，完整无恙，这些纸都是用传统手工方法生产出来的。
（二）机器造纸法
机器造纸大致经过以下几个过程，首先准备原料，然后再制成纸浆。由於制造纸浆时所用的方法不同，又有机械与化学法之分。
1机械法：就是用机械的方法来离解纤维制成机械木浆。这种木浆，木质素无法除去，且其纤维短而粗，又含有较多非纤维素，所以制成的纸张疏松容易破脆 ，在日光及空气中容易氧化变黄，这是耐久性差的其中一个因素。
2化学法，就是用适当的化学药剂，在蒸煮原料过程中，除去木质素及其它非纤维素，使纤维离解而成一种纸浆。根据所用的化学药品的不同，化学法可分为亚硫酸盐法、碱法和氯化法等。
（1）亚硫酸盐法:是用亚硫酸氢钙[Ca(HS04)2〕和亚硫酸(HS03)2的混合液，用这种混合液蒸煮纤维，制成亚硫酸盐化学纸浆，此种纸浆中含有一定量的半纤维素和蒸煮液以及产生木质素磺酸的酸性残留在纸浆中，因此，纸张的耐久性受到了很大的影响。
（2）碱法: 是用苛性钠(NaOH)作为蒸煮液与原料一起在高温下蒸煮的方法。由於碱性太大，对纤维损害较大，使纸强度降低，加上成本高，现已很少应用。
（3）氯化法: 是将原料同氢氧化钠一起蒸煮，经氯化、碱液后处理，除去木质素， 再经过漂白，在这过程中有时用碱，有时用漂白粉，有时用氯来处理，会使纤维素遭到不同程度的损坏。
从纸浆制造方法可以看出:纸浆的质量与纸张的耐久性有著直接的关系。
（三）造纸过程与纸张的耐久性
从造纸过程来看，纸张的耐久性与打浆、上胶、加填料亦有关系。
1 打浆的目的：
打浆是决定纸张性能和质量的重要工序之一，打浆的目的，使纤维横向切断变短，纵向分裂变细。同时使纤维「水化」膨胀呈胶性，以及使纤维两端帚化发毛，增加纤维交结能力，提高纸张的坚牢度。
2 纸张上胶的目的：
是为了降低它的吸湿性。
参考资料：
造纸术是我国古代四大发明之一。公元105年，东汉蔡伦首创造纸术的光辉业绩，早已经载入史册。为推动人类历史文明的发展做出了巨大的贡献。这是我们中华民族的光荣，是海内外炎黄子孙的骄傲。
一、蔡伦发明造纸术之前，中国有没有纸？其它国家有没有纸？（指用于书写的纸）欧洲羊皮纸。埃及纸草纸算不算纸？这些问题在历史上有过争论。在唐宋年间，解放初期。七十年代专家、学者曾有过不同看法。今天我作为造纸工作者，对上述争论的焦点，内容也发表我的初浅看法，我不是学历史的，对有些古文理解不深，有说错之处，请同志们提出，我们可以共同探讨，今天我的发言，只起抛砖引玉的作用。
第一次争论在：
唐宋年间，笔墨文人对蔡伦发明纸提出不同看法。在北京图书馆查《负暄野录》论纸品，《百川学海》（书断）“纸笔不始于蔡伦蒙恬……又如蔡伦乃后汉时人，而前汉外戚传云赫蹄书注，谓赫蹄乃小纸也，纸字已见于前汉，恐也非始于蔡伦，但蔡蒙所造精工于前世则有之谓纸笔始此二人则不可也。《文房四谱》卷第四中，翰林学士苏易简纸谱三“汉兴已有幡纸代简而未通用至和帝时蔡伦用树皮及敝布鱼网以为纸秦上帝善其能自是天下咸称之蔡侯纸”。
说文云纸者絮，一苫字从系压声，古人书于帛，故裁其边幅如絮之一苫也。
……幡纸古者，以缣帛依书长短随事裁之以代竹筒也。
虞豫表云秘府有布纸三万余枚不任写御书气四百枚付著作史写起居注。
广义将军……古有藤角纸，范宁教云，土纸不可作文书皆令用藤角纸。
[袁翰青教授对藤纸有一考证，藤纸隋朝虞世南（公元558～638年）北堂书钞。其中引了晋人范宁（公元339～401年）的话，土纸不可作文书，皆令用藤角纸]。
宋书还偶提藤纸的已列重要地位，竹已代藤。
宋朝这几位文人，所提问题，我们通过看其它资料认为。
1、赫蹄—薄小纸，属于丝之类，漂絮剩下碎丝，交织在一起。称絮纸。（北京造纸公司刘锡功老先生用蚕丝稍为臼捣已抄出纸来。经检测，其纸有一定强度，显微镜观察，单根纤维，有内帚化现象）。
给赵飞燕的二丸药使用赫蹄包之。
2、幡纸——绢帛、丝织品、帛贵，简重不便于人，居延烽火燧曾发现2000多枚竹简，其中还有一封皇宫给边寨守防送去的一封信是用帛写的。
王明：《蔡伦与中国造纸术的发明》一文中表示，“缣帛不能算纸，有经、有纬丝织的”。
3、藤角纸——晋朝开始生产藤纸，质量较好，嘉泰会桥志一书“剡之藤纸得名最旧，其次苔笺 今独竹纸名天下，到宋朝竹纸已经代藤”。蔡伦发明纸最大特点是植物纤维，赫蹄，幡纸都是丝的范围。
第二次争论是：
解放初期有些教授，学者对蔡伦发明纸有些不同看法。张子高先生认为：“蔡伦是造纸新术的发明者，是伟大的技术革新家，蔡伦是受劳动人民的造纸经验的积累与启发，我们反对贬低蔡伦在科学文化史上的伟大贡献，但是也反对唯心主义的过分夸大个人作用的资产阶级观点”。
周一良先生认为：“蔡伦不是纸的发明者”但是一个很重要的改进者。
袁翰青先生认为。“蔡伦是造纸术改良者，而不是发明者，纸是我国劳动人民在西汉发明的，最初是以动物纤维的蚕丝为原料，后来逐渐采用了植物纤维的麻和麻织品、而树皮和破布也渐渐被用为原料，发展到东汉，留心工艺制造的宦宫蔡伦总结了民间造纸的经验，并提出一些技术改良，使造纸工业加速了发展”。
北京大家历史系中国古代史教研室的同志们认为：“新疆罗布卓尔西汉烽燧亭发掘一张质地比较粗糙的纸，认为是一世纪九十年代的遗物”。
张秀明先生认为：“蔡伦以首纪有纸的名字，一种是拍丝剩下来的薄薄一片蚕丝纤维的方块，古人所说的”方絮曰纸“。一种就是后汉书蔡伦所说的用丝织品缣帛写字都称纸，其实这两种纸与蔡侯纸有着本质上不同”。
不同意蔡伦是纸的发明者，大概根据古书上以下几方面记述。
第一，三辅旧事载，汉武帝晚年的时候，江充要害卫太子。因卫太子高鼻子，江充教卫太子见武帝时“当以纸蔽其鼻”。纸是什么纸？
第二，汉书外戚孝成赵皇后传载有“赫蹄书”颜师古注引后汉应劭说：“赫蹄，薄小纸也”。这是公元前十二年，已有纸的记载，纸是什么纸？
第三，后汉应劭风俗通说：“光武帝车驾徒都洛阳，载素、简、纸经凡二千两”。素一缣帛，简是竹片或木片，纸是什么纸？
第四，后汉建初元年，章帝叫贾逵自选春秋公羊传严氏和颜氏两派的高才生二十人，教他们左氏传给他们简、纸、经传各一通，纸是什么纸？
第五，袁宏后汉记载，和帝永元十四年（公元一0二年）。邓皇后，诸家岁时载供纸墨。纸是什么纸？
王明先生关于：蔡伦与中国造纸术的发明一文中认为：这几种纸都不是“缣帛”，也不是“植物纸”，而是一种絮纸。
我同意王明先生的意见，这几种是“絮纸”。其根据是：
理由一：许慎说文解字中，纸字意义的纸，这些纸的原料是敝絮，用漂粘法制成。
理由二：送给邓皇后的纸是一0二年离蔡伦献纸时间只有三年。如在蔡伦之前三年已有植物纸，蔡伦向和帝献纸就无意义了，再说，邓皇后就在宫内，又是头面人物之一，蔡伦献纸有假，那要犯欺君之罪的。
理由三：漂絮法早在战国时代庄子逍遥篇中已有记载，后汉服虞的通俗文说：“方絮曰纸”正说明原始的纸是仿用漂絮法制成的。
理由四：王充（公元27～97年）在论衡一书中指出“载竹为简，破以为牒，加笔墨之迹乃成文字，大者为经，小者为传记”。
如有纸，他为什么要将字写在竹上。
“东方朔上书三千牍，太史公司马迁退而书策，藏之名山”。
“刘向校书，先书于竹，誉录于素”等等。如有纸，他们为什么要将字写在竹，绢帛上呢？
理由五：（公元107～124）刘珍（东观汉记）卷20“蔡伦……有才学，尽忠重慎，每至休沐，辄闭门绝宾客，曝体田野，典作尚方，造诣用树皮及敝布，鱼网作纸。元兴元年（公元105年）奏上，帝善其能，自是莫不用，天下咸称蔡侯纸”。
（后汉书）卷七十八宦者列传“蔡伦字敬仲，桂阳人也。以永平末（公元75年）始给事宫掖，建初（公元76～86年中），为小黄门及和帝即位（公元89年）传中常待。伦有才学，尽心敦慎……每至休沐，辄闭门绝宾，曝体田野。后加尚方令，永和九年（公元97年）监作秘剑及诸器械，莫不精工坚密，为后世法，自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之纸。缣贵而简重，并不便于人，伦乃造诣用树肤，麻头及敝布，鱼网以为纸。元兴元年奏上之，帝善其能，自是莫不从用焉，故天下感称蔡侯纸。（后经张德钧指出《东观汉记》所记关于蔡伦造纸故事的原文载在清乾隆修四库全书时从永乐大典得来的辑本中，纠正了当时错误）。
理由六：缣帛和絮纸的原料，虽然都是蚕茧，但绢帛取其丝，絮纸取其絮制的，丝和絮是两种东西，织和制也是不同的方法，因而缣帛和絮纸不能混为一谈。
有人怀疑不能成纸一说，已被刘锡功老先生用事实拨倒（已用絮抄成纸，并有一定强度）。
我们认为：蔡伦发明造纸之前，民间有絮纸一说，有丝絮与麻絮两种，丝絮已有人论证。麻絮虽无文字记载，从扶风出土和居延烽火燧出来的“片状物”应当属絮纸之类，但用途不清楚，片上也无文字，待不断发掘再进行讨论。
争论的另一焦点，这几位老先生都承认蔡伦的伟大贡献，但不承认他是发明家，主要认为在他前面有絮纸一说，这问题留在下面回答。
争论的第三个焦点是当官的不能发明创造。我们查过科学家小传，古代历史上留下名字的科学家都与“官”字有关，例如都江堰的领导者李冰父子，解放后四川人民为纪念他们在都江堰修了二王庙，李冰当时是秦朝太守。这次争议还有一个根据是1957年发现“灞桥纸而引起的，我们已将“灞桥纸”作为“衬垫物”结论，此处不再讨论。
第三次争论：
这次争论出现在七十年代，引起的原由是随着考古的不断发掘。从西汉古墓、窑藏、垃圾堆中出现一些“古纸片状物”。这次特点是造纸界一些同志参与争论。
古纸片发掘时间是：
1、1976年在甘肃居延地区汉代遗址中出土了两片古纸（一片较大，一片较小）据考古工作者认为这两片纸分别早于蔡伦150年和大约100年。
2、1979年5月13日北京日报，文汇报。光明日报以及文物第9期报导“陕西扶风县文物部门在清理一处西汉窑藏发现古纸三片，它们分别放置在一种作为漆器上的装饰品——铜泡里，据认为可能在宣帝时间（公元73～49年）”。也早于蔡伦献纸150～170年。
3、1979年，甘肃博物馆与敦煌文化馆组成汉代长城调查组对马圈湾汉代烽火燧遗址进行挖掘，其中有麻纸残片五件八片，同时出土的有1200多枚简牍（主要是木简）竹简极少，长3220厘米。
4、1989年文物第二期报导，“1986年3月甘肃天水市小陇山林业局党川林场的职工在放马滩护林站修建房舍时发现古墓群体100余座，当年共发掘14座，根据墓中器物及文字可为断代依据。主要从陶器、漆器的特点看，不同于秦墓，而与陕西、湖北云梦的早期汉墓很接近。因此确定为西汉初期墓葬。据报导”出土的纸质地图位于棺内死者胸部，死者骨架无存，葬式性别不明，残纸长5626cm，纸质薄而软，因墓内积水受潮，仅存不规则碎片，出土时呈**，用细墨残条绘制山、河流、道路等图形，绘法接近长沙马王堆汉墓出土的帛图。
这四件加上“灞桥纸”共五件出土文物，前四件样品我们二人都做过分析与研究，这里只将分析结论提一下。
灞桥纸——是铜镜下的衬垫物。
居延、扶风纸——具有纸的雏型。
马圈湾纸——我们认为断代有待商榷。从纸的质量看相当唐朝的纸质。
放马滩纸地图——我们未进行研究，已去故宫看了展品，带去实体显微镜初步观察结果认为：
（1）该地图5626cm，是由3～4块厚薄相差甚远碎片拼制而成。
（2）纸的正、反两面（因夹在玻璃片中观察）有颗粒状物质，是涂上去的，还是贴上去的，还是渗进去的需待进一步分析。
（3）纸质地上没有任何标记可以说明它是西汉时代的。标记旁边无
文字说明。（秦朝六块木质地图标有文字）。
（4）有一条线划的非常直，用什么笔划的有待考证？
我们在七十年代曾为江苏省博物馆分析过古纸样品，是在南京永利宁厂扩建时，掘出一座西汉古墓，样品观察后发现样品中有磨木浆是机制纸，这是十九世纪以后的纸样，与西汉墓毫无关系。但确系从西汉墓中发掘。
参加这几件古纸的分析后，我们写了一篇文章，连同试验结果，曾在1979年11月16日光明日报上发表。这篇文章打破了一家独鸣的局面，从这以后，史学界、考古界、造纸界相继发表了100多篇文章，我们的观点已被大多数专家学者，甚至外国一些古纸研究者所接受，（到目前为止有西德、英国、瑞典、南朝鲜、西班牙等代表团来所访问我们）。
（5）悬泉置出土的纸
1992年1月5日上海“文汇报”、“中国文物报”等同时发表文章报道：敦煌汉代悬泉置遗址出土文物10000多件，并有20多张西汉麻纸，4张书有文字，其中一张有27个字。报上说是“西汉宣帝、元帝时期的“纸”，出土在西汉中期的文化层上。研究文字的学者从字体和内容上加以研究，认为这不是西汉纸，而是一件魏晋南北朝时期遗物。
（6）2006敦煌“残页”：留有汉字的纸
敦煌市博物馆傅立诚馆长告诉记者：“其中一块写有汉字的褐**麻纸残片，约有10平方厘米，长32厘米，宽20厘米。残片上的字工整、美观录书，可以辨认有20多字，这块有字的麻纸，是汉成帝刘骜绥和元年牖公元前8年牍的物品。比蔡侯纸早113年。从而说明，我国早在西汉时期已经造出了麻纸，而且将它用于书写了”。刘馆长又说“经甘肃省博物馆委托，文物专家鉴定，结果表明：古残纸生产工艺如下：麻絮——剪切——舂牍捶——打牍——干燥——在粗牖竹牍帘上抄制成形——干燥——涂布——干燥——另一面再涂布——再干燥”。作者说的很清楚该纸正、反面均涂布。据史书记载“左伯首创纸面加工技术”，应是汉灵帝时代（作者注：汉灵帝168—188年）在蔡侯纸之后，左伯，山东东莱（今掖县）人。
二、下面再谈谈什么叫发明？
1、著名物理学家，卢瑟福说：“任何一个人，突然完成了惊人的发现是不符合事物的本性的，科学一步一步向前发展，每个人都要依赖于前人的工作……，科学家依靠不是单独某一人的思想，而是成千万人汇集起来的集体智慧”。
牛顿说：“他的发现是站在巨人的肩膀上的结果”。
蒸汽机是瓦特所发明，而瓦特是在扭克门基础上进行了十年之久的研究改进。从而在设计结构上和性能上创造出一种崭新的蒸汽机，——主要把原来只能直线运动改变成旋转运动，以及机械性能效力的提高。没有先期的各种雏形蒸汽机作为先驱，瓦特的发明也是很困难的。
2、什么叫发明？摘自（发明奖励条例）
（1）前人没有的（2）先进的（3）经过实践证明是可以应用的
用这三条来衡量蔡伦，用植物纤维抄纸是前人没有的，抄纸技术是先进的，晋书文献考证“蔡伦发明造纸有锉、捣、抄等一整套植物纤维造纸工艺，始于东汉蔡伦”。蔡伦造的纸不但当时适用。1800年后的今天手工抄纸已被机器所代替。但蔡伦发明造纸的基本工序和原理没有变，为此，在蔡伦之前的西汉时期就出现过纸的雏形是可以理解的，但是，蔡伦完成了造纸术的发明，这是历史的客观存在，不仅在我国历史文献上而且在国际文化界中早有定论，我们必须尊重历史，尊重科学，实事求是，在没有取得确切的考古实物，科学鉴定与可靠的历史文献根据之前，决不可轻率地贬低蔡伦和修改历史。
三、最近几年通过争议，蔡伦发明造纸术已被越来越多的人们肯定。
公元105年，蔡伦在东汉京师洛阳总结前人的经验，发明了纸。他用树皮、麻头、破布、旧渔网等为原料制造。我国古书《天工开物》中记载了竹纸制造的方法。步骤如下：1斩下竹子的嫩枝，放入池塘，泡上一百天左右，并洗去竹子的青皮。2把泡好的竹子放入“徨”桶里和石灰一块煮上八天八夜。3取出煮好的竹子，放在石臼里，用石雕打成泥。4把打烂的竹料倒入水槽中，并用竹帘在水中荡料，到竹料成为薄层附于竹帘上面5把竹帘翻过去，使湿纸落在板上，叠积上千张，然后用木板重压，挤去大量水分。6用土砖垒成墙，烤上火培干纸。干后，揭起来即成。
在公元前二世纪到公元十八世纪初的两千年间，我国造纸术一直居于世界先进水平。古代在造纸的技术设备加工等方面为世界各国提供了一套完整的工艺体系。现代机器造纸工业的各个主要技术环节，都可以从我国古代的造纸术中找到最初的发展形式。世界各国沿着我国传统方法造纸有一千年以上的历史。
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