设计学视野下的传统棉花初加工器具研究

张明山（清华大学美术学院，北京100084）

设计学视野下的传统棉花初加工器具研究

张明山（清华大学美术学院，北京100084）

针对棉花加工之初始阶段（即去籽、弹花、纺纱阶段）所涉及之典型的传统棉花加工器具，如轧花机、弹花弓、手摇纺车等，从设计学的本体语言（功能、选材、工艺、形态）对其展开分析，研究设计学视野下的传统棉花初加工器具设计特点。传统棉花加工采用手工技艺，器具结构组合巧妙，操作工序繁复又不失精湛，各项性能良好，成品质地柔软，体现出古人善假于物，物尽其用，因地制宜的设计意识。

传统棉花初加工器具；设计学；轧花机；弹花弓；手摇纺车

元明以后，棉花种植、织造普及全国，麻织物需求量大为下降，逐渐为棉织品代替，成为普通大众司空见惯之日用产品。我们今天所见的棉布，都是大型织机生产的，与古代棉织已面目全非。中国古代棉织工艺，是古代丝织、麻织工艺的“简约版”衍生技术，除去缫丝、练丝外，古代棉织工艺与古代丝织工艺相比，工艺原理、织造方式、操作工序基本相近。各地所存民间土织棉布，属于当代民俗土产范围，本文仅就古代棉织前的初加工器具部分进行阐述。关于“设计学视野”的表述，是在“研究中国传统设计思想”范畴之内的设计成分，主要针对各器具从设计学的本体语言（功能、选材、工艺、形态）展开，也是最根本的设计学基本要素，即传统棉花初加工器具的可视觉感知的物质化的部分，包括各类器具的材料选择、工作原理、结构形态、操作方式、应用范围及制作工艺等方面。

一、传统棉花初加工器具之设计分析

原棉采摘后，从棉花加工到制作成为可制衣缝被的棉布需要经过几项工序：去籽（漂洗纤维）——弹花——纺线——织造坯布（亦可色织）——印染（单色棉布浸煮着色，花色棉布或扎染或蜡染）。棉花加工按照工序有其专门的一系列器具，制作生产过程能够有效地协调各个环节要素。鉴于现有文献资料对织布、印染工艺的相关研究已极为丰富和到位，因此，本文研究范围界定为：棉花加工之初始阶段，即去籽、弹花、纺纱阶段。重点对此三环节中所涉及之典型传统棉花初加工器具进行设计分析，即轧花车、弹花弓、手摇纺车。其中，制作棉被、棉衣的棉花，只需加工到弹花这一步即可。如若制作棉布则需在弹花的基础上进一步加工。

图1　轧花机（明）《天工开物》

图2搅车构造图①卢嘉锡：《中国科学技术史：机械卷》，科学出版社2009年版，第67页。

1.轧花机的设计分析

棉花从棉田采摘载回，棉花絮与棉籽粘在棉桃内，需要将其烘晒干尽，方可用轧花、脱籽的轧花机将二者分开。轧花，即轧去棉花中的棉籽取得棉花絮。元代王祯《农书》记载的“木棉搅车”是三人操作的手摇轧花机，使用时，两人分立左右两侧摇轴，一人置于中间将棉花填入两轴之间。后又发展出由两人操作之轧花机，各执一手柄以相反方向摇动，一人不断向两轴之间的狭缝中喂送棉花，两轴对向滚动，棉籽被挤出，棉絮和棉籽自然分离。明代在此基础上发展出一人操作的轧花机，明代徐光启的《农政全书》中对此轧花机的结构有说明：“今之搅车，以一人当三人矣。”改进后的轧花机仍有两轴，下面一轴不改，上面一轴用铁制，并在其出头一端装一“十字形”木架，木架四端各固定一重木，使得木架起到飞轮的功效。在木架底部挂以连轴踏板，供操作者脚踩。轧花时，棉农右手摇手柄，左脚踩踏板，使十字形木架带动铁轴转动，利用飞轮惯性不停旋转，同时左手将棉花填入轴间，则棉花被带出车前，棉絮落于车后。改进后的轧花机，只需一人操作，大大节约了劳动力，降低了人工成本。

轧花机的设计，反映了古人对轮轴原理的早期运用。轧花机作为一种去除棉籽的雏形机器，比之前用手剥或铁杖擀搓去籽，效率大为提高，而且“功力数倍”，“凡木棉虽多，今用此法，即去籽得棉，不致停滞”。轧花机在后续使用中也不断革新了棉纺织机械，从而提高了纺织水平，进一步促进了棉花种植的大面积推广和棉纺织业的迅速发展。

2.弹花弓的设计分析

图3　弹花弓①杨明朗：《中国设计全集·第12卷·工具类编·生产篇》，商务印书馆2012年版。

图4弹花弓使用方式图（元）王祯《农书》

弹花弓为弹棉花所用，俗称弹弓，是我国一种古老的棉花去籽后对棉絮加工的工具。元代王桢《农书·农器·纩絮门》中就对弓形弹花弓作出详细描述：“当时弹棉用木棉弹弓，用竹制成，四尺左右长；两头拿绳弦绷紧，用县弓来弹皮棉（指脱离了棉籽的棉纤维）。”弹花弓自其被设计创造出来便一直沿用至今，主要作用是把去籽后的棉花弹至松散、柔软，皮棉加工成棉被。在弓形弹花弓的基础上，民国时期还曾设计出以牲畜为动力的箱式弹花弓，效率相对较高。

弹花弓整体结构由弹弓、木槌和背弓扁等部件所组成，其中弹弓为最主要部件，由弓、弦及一些固定和调节弦的装置等构成。弹弓制作用材讲究：弓采用香椿木做成；传统弓弦是用弹性较好的羚羊肠子或者牛筋做成，现代有时也用钢丝代替；背弓扁采用弹性优良的竹子制作；弹棰一般用枣木或檀木等硬木材料制作，弓形蜂腰，长度约30公分，要求具有一定的重量。弹弓形似弓箭，但比普通弓箭体形要长、体重要重。操作时，先把竹篾铺在门板上，在铺满纵横交叉的纱线后放上拟弹松的皮棉，身背弓扁，左手握弓，弦朝怀里，弯腰使弦紧贴棉花，右手持木槌弹打弓弦，弓弦的上下跳动使棉花蓬松起来，弓弦上下跳动的大小决定皮棉蓬松的程度。在弹棉被所用之棉花时，还需在放置棉胎的案板四周插上许多小的竹竿，竹竿的顶部勾连纱线在这些小竹竿之间穿行，编织成网覆盖在棉胎上。此外，弹好的棉花还要经过磙、压等工序才能完工。弹花弓无论是在功能、用材还是造型上都显示其优良性能，特别是在人机工学方面都是值得现代产品借鉴的。限于其手工操作，耗时费力，效率低下，建国后逐渐被机械化弹花作业所代替。

图5　手摇纺车复原图

3.手摇纺车的设计分析

纺车是专用于将织造原材料处理成纱线的机械装置，用于纺纱的一种传统工具。依据考证，手摇纺车最早出现于春秋战国时期，汉代之后北方农村普遍使用。②李强、李斌：《中国古代手摇纺车的历史变迁》，《丝绸》2011年第10期，第45页。根据使用方式的不同，纺车又分为手摇纺车、脚踏纺车、大纺车等几种类型。脚踏纺车、大纺车、水力纺车多见于南方地区，多用于纺丝，且较之手摇式纺车出现较晚，但结构更先进，生产效率大为提高。而出现时间最早、使用范围最广泛、操作最简便的手摇纺车则最具代表性，广泛使用于民间乡村。

图6　妇女纺纱场景图③罗洪忠：《边陲墨脱：西藏仅存的一神秘处女地》，上海学林出版社2012年版。

手摇纺车结构主要由木架、绳轮、锭子和手柄四部分组成。一般锭子是金属质地，其余构件为木制，或使用竹制的长条板制作绳轮。木架是纺车的稳定结构，因此常采用具有韧性的木材榫卯穿插而成。绳轮两边各有“米”字形车齿，通过中心的圆孔穿插于车轴，两车齿以棉、麻细绳连接盘绕一虚空的转轮。锭子与转轮各设左右两边，以纱线相连，手柄设于转轮处。手摇纺车的基本工作原理是：驱动手摇纺车的动能来自于人的臂力，操作纺车时需一手持柄摇动纺车转轮，使之作周而复始的旋转，以便另一只手捻出的纤维粗束可以在环绕转轮的过程中自转拧结成束线、并缠绕在转轮上，形成供织布所用的线卷。使用手摇纺车纺纱，全靠两手的控制与配合。纺纱匀与不匀，关系着以后织成布的光细紧密与否，因此纺者须心思细致、注意操作，不可性急。否则纱线容易扯断，且纺出的纱线极不均匀。在使用手摇纺车纺纱之前，需要先将弹好的棉花在木板上将其搓成一个个长条束状的捻子，外圆中空。如清代孙琳撰《纺织图说》中记载江北淮安搓条，使“棉成条子，每条约长八九寸，重在一钱左右。如花生条粗，纺时便不光匀。熟而匀净，纱如蚕丝。”［1］搓制捻条各地所用工具有所差别，但样式及原理基本一致。搓条之后，再在纺车上牵引捻条中的棉絮纺成棉纱。

手摇纺车的大范围使用，证明了上千年前，在生产工具的设计、使用中，古人就掌握了“绳轮结构”的转动工作方式，并保存至今。也间接说明手摇纺车作为优良的纺织机械，其结构简单、易于操作、就地取材、方便拆卸重装等设计优点，满足了乡村妇孺进行小规模纺纱的生产需要。手摇纺车的使用，既能使操作者劳动强度降低，又大大提高了纺纱效率。

二、传统棉花初加工器具的设计意识

传统棉花初加工器具为手工技艺，器具结构组合巧妙，操作工序繁复不失精湛，成品质地柔软，各项性能良好。可以说，农耕条件下的生产方式，使农户自给自足，棉花自种、自轧去籽弹棉，棉布自织、自行设计加工，基本达到自给，如有盈余，或作它用。此间加工器具所涉及之设计意识，可以概括为：善假于物，物尽其用，因地制宜。

1.善用机械，操作捷便

各类传统棉花初加工器具，样式设计简单而实用，善于运用物理学中各类机械原理，以方便、快捷的操作完善自身的不足。轧花机根据轮轴相互转动原理，通过曲柄和柄臂卯榫组合，延长了轮轴的动力臂，达到轧棉时省力的效果。而弹花弓利用弹性原理，借助人力进行操作；利用牲畜带动机械运作的箱式弹花弓，较弓形弹花弓，其机械弹棉效率更有提高，且以畜力代替部分人力，减少操作者劳动量。造物显然是为了谋事①方晓风：《论主动设计》，《装饰》2015年第7期，第12-16页。，从机械学角度看，人在操作手摇纺车时，摇动绳轮中心一侧手柄，带动绳轮运动，绳轮则带动与其连接的锭子旋转，这样连同一侧手指对捻条的操作，抬手扯线，配合另侧手部对绳轮手柄的速度控制，将扯出细线缠上锭子，以此动作，循环往复。此间纺线含有一定技术水平，摇手柄的速度、捻线的力度、扯线的快慢，都需紧密配合，往往需长期积累经验，方可熟练掌握。各棉花初加工器具由于具有结构简单，善用机械，易于操作的特点，自其出现后，就一直为各地农人广泛利用，即使近现代普遍使用了大型机械，它们也并未被完全淘汰。

2.“简洁”为人，适用即美

大多数中国古代生产器具的构造，特别的简洁实用，一点多余的部件也没有。这里所说的“简洁”，指这些器具的结构设计非常成功，整件器具的所有结构，都是直接与操作、功效连接，没有任何多余、夹杂的构件，以至于这些器具的良好性能，在中国某些地区依然被继续使用。［2］轧花机出现之前的棉花去籽工作完全靠手工，剖开去籽，效率非常低，轧花机的使用改进了“用手剖去其籽”的去棉籽的原始方法。轧花机的构造仅有支架、辊轴、手柄，再无多余装饰，但也着实使得轧棉花工效大为提高。弹花弓的设计同样极“简”，这个“简”字是经过深思熟虑后的设计，反复实践后的总结。弓形弹花弓的使用较之原始的用手指拨弦的小弹弓省力省时。由于敲击时振幅大，强劲有力，效率高，弹出的棉花既松散又洁净。手摇纺车木质摇柄的应用增加了人手把持的舒适性，绳轮的应用以绳子柔软的材质特性保证了纱与其接触不会有磨损，以人为本，适应人体生理结构和需求而进行设计②任皎：《人体工程学在家具设计中的应用》，《包装工程》2014年第35卷第18期，第50-52页。，反映在材料的选择和形态的构造上，各传统棉花初加工器具结构设计十分简洁、不拖拉，极为适用。

3.随地而作，宜人素朴

传统棉花初加工器具都是匠人因地取材，自己制作，顺应自然条件的基础上，针对棉花加工各工序中的需要，进行主观选材、制料、设计、加工。选材上，根据各地资源条件，不同地域使用不同材料，但其基本构造形式和操作原理基本相同。如手摇纺车，北方区域用硬木材，南方一带则以竹木为主，但纺纱扯线，都不耽误。几种器具对于环境的适应能力极强，无论室内室外，山地平原，只需有哪怕仅有几个平方面积的平地，就可操工施技。物质性需要最典型的就是人们对衣食住行的需要。③邓焱、李中扬：《设计中的“无用”之道》，《包装工程》2015年第36卷第6期，第109-112页。小农时期，农户种棉弹花、去籽加工、纺纱织布是生活常事。各器具使用频繁，俨然成为农户日常生产、生活中的常态。视觉上，各器具形式构造中，曲直、方圆结构均衡，有对比而不冲突，天然和谐。审美角度看，传统棉花加工器具体现出的质朴无华，素真无饰，与其结构功用相辅相成，浑然一体。

三、结语

棉花，由于其优良的特性，如保温性、吸湿性，穿着舒适透气，对染色有良好的亲和力，所以，一经传入种植，就很快得到推广，大江南北，黄河上下，都有了棉花的生产。元明以后，古人衣着以棉代麻，结束了几千年来人们以麻制衣的历史，使衣着材料有了重大的变革。各棉花初加工器具自被发明起使用至近现代，由于其结构造型简洁，材料选择简单，组装拆卸简便的特点，使其普及程度极高。不可否认，与现代大型机械棉花加工机具相比，传统棉花初加工器具的效率、产能较低，且费时费力。但在古代自给自足的小农经济条件下，当时各地妇女们的家务劳作，除去相夫教子，便以纺织作为重要副业，正所谓“男耕女织”。且大户人家也会设有专用织造的小型作坊，组织女工统一劳作。可以说，棉织业普及大江南北之时，伴随其普及的是大量从业人员，足以满足当时的生产、生活需要。

［1］孙琳.纺织图说［M］.江南总农会，1901（清光绪27年）.

［2］王琥.设计史鉴：中国传统设计思想研究·思想篇［M］.南京：江苏美术出版社，2010.

（责任编辑：王璇）

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1008-9675（2016）04-0138-04

2016-05-20

张明山（1983-），男，江苏盐城人，清华大学美术学院博士后。研究方向：艺术学理论、传统器具设计研究。