一、科研——煙花藝術發展的“推進器”
自從第一個“真爆竹”爆響的幾千年以來，人類對煙花藝術的歡迎喜愛可謂樂此不疲，長盛不衰，這在世間事物中可以說是很少見的。人類的審美意識隨社會文明程度的提升、經濟狀況的改變而改變，要求越來越高。煙花藝術何以能夠如此長時期地保持魅力？這完全取決於煙花鞭炮工作者長期堅持不懈地努力，讓煙花產品不斷地推陳出新。他們艱苦攻關的科研實踐取得了豐碩的成果。恩格斯說：“生產力就是人類征服自然的能力。”鄧小平說：“科學技術是第一生產力。”科學技術，說簡單就簡單，說複雜就複雜，從科學發展史的唯物論辯證法觀點看問題，發明，即便最簡單的發明，也不可否認其科研的性質。舉一個極簡單的例子，鄉下的老木匠將一根杉圓木鋸成木板，然後用角尺、鋼刨，經過一番砍削，便成了一隻能裝水的木桶。這樣的木匠活，用現代人的目光來看，真是再簡單不過的了。但你是否想過第一隻木桶製成時的價值呢？隻要你認真思索，你就會感知其科學的含金量，在科技方麵的曆史價值。依據同樣的道理，就會認識到我們的祖先“第一次”有意識地將一截竹子放在火裏燃燒，達到獲取那一聲“叭”的爆炸之於科學的意義。殊不知當代社會展示在人們麵前如此美妙、如此複雜、綜合了多門學科的煙花藝術，它的源頭原來就是火中燒竹爆生發出來的呀！在我們當代人麵前的煙花鞭炮，其科學、其技術就是一代又一代花炮人科技攻關的碩果，與“真爆竹”不可同日而語，但是，人們不至於數典忘祖，對先人火中燒竹那一聲“叭”的爆響銘記在心，這是一種應有的科學態度，正是對科學的尊重。問渠哪得清如許，為有源頭活水來。自從人類引爆了第一顆“爆竹”之後，就一直沒有停止過充分發揮自己的聰明才智進行新創意。爆竹而陶炮，再炮仗、鞭炮，無一不是花炮人智慧的結晶，不可否認那是科技攻關的結果。清代康熙年間，湖南煙花鞭炮製造業已經十分發達，史籍有關於如何製作鞭炮方麵的記載，當然，講的是技術，也許“科學”少了那麼一點點。不過，有道是科技科技，科與技並不好截然分開，“卷紙作筒，實以硝磺”，“在直徑0.66米的陶器內密封火藥，外裹以籮筐，以防破損”，如果遇上較為重大的喜慶活動，還可弄複雜些，“以綿綺、綾羅、洋絨為飾，又以金箔、絲綢、珍珠等剪貼，點綴成花卉圖案裝飾其上”。這看似簡單，正如老木匠做木桶那麼簡單，可做第一次的時候呢？
但是，話說回來，煙花鞭炮雖然有了千餘年的曆史，曆代從業人員為其發展進步奮鬥不止，但就科技方麵的投入而言則還是近半個世紀以來的事。新中國建立以來，對煙花鞭炮的科技投入十分重視，擁有一支日益壯大的科技隊伍，研製新配方、研究新工藝、挖掘新材料，碩果累累，幾十年間所取得的成就超過了千年曆史。千餘年來煙花鞭炮的生產，其傳統工藝均係手工操作，屬密集型的勞動，因此工藝繁瑣而艱辛。明顯的缺陷是勞動強度大，效率卻很低下，安全難以得到保證。多年以來，各地生產和科研單位，積極開展科研活動，大搞技術革新，摸索出了一些經驗，也取得了一定的成果。
花炮工藝大師們認為，首先要解決的是如何將一線工人從純手工操作中解脫出來，代之以機械。打從20世紀70年代開始，花炮行業就投入了大量的人力物力用於科研。花炮的所有工序中，製作紙筒的勞動量最大，傳統的扯筒方法周期長、產量低，質量難以得到保證，有的紙筒外徑過大或過小，有的紙筒不是頭大尾小就是包麵紙與內紙相脫離。此外，手工加工的筒子往往含水過多，導致藥物吸濕變質現象嚴重，而日本、美國和西歐都已經采用機械化生產花炮紙筒，不但產量高，質量有保證，還能節約材料，降低了成本，大大地提高了勞動生產率。我們的科研人員經過兩年多的努力，率先在醴陵研製出了彩珠筒扯筒機、平板卷筒機、ZT8203型自動卷筒機等。
傳統的製藥工藝很複雜卻又是手工操作，隨著煙花品種的不斷增加，配方的化學藥物也隨之增多，製藥工藝更趨複雜，有的需要製成不同大小的顆粒。手工操作既不安全還會影響產品質量。1982年，瀏陽和醴陵分別製成了藥物粉碎和藥團粒機。遙控操作，可以自對口倒藥，並配備磨擦儀、撣衝儀、爆發儀、分光計等測試儀器。使用這種機械不但安全，而且大大地提高了工效。1987—1988年，醴陵市出口花炮廠、白兔潭出口花炮廠又分別研製成功了煙花類扯筒機、吐珠類卷筒機，效率比手工操作整整快了10倍。
1990年，花炮工作者在科研領域裏又有了新的成果問世，瀏陽城郊出口花炮廠經過反複試驗成功地研製出一台火箭類產品專用築藥機。築藥又叫裝藥，也叫上盤。這是製作鞭炮時的一道工序，先將粉狀的泥灌進紙筒壓緊，接著就是裝火藥，火藥也要適當壓緊，再接下來又是往紙筒內築粉狀黃土以為封底。煙花品種不同，所裝泥土、火藥的分量自然也不盡相同。此項工作，過去手工操作，費時費力，還很難保證質量。采用這種機械，既能大大地減輕勞動強度，還能提高生產效率。人工築藥，人平每天隻能築三盤，改用築藥機，人平可築藥50餘盤。使用築藥機產品的質量可以得到保證。機械築藥采用模具裝藥，使發射藥筒的藥量均勻一致。采用液壓調節控製，可以根據產品規格隨時調節，從而保證了火箭發射藥筒的壓藥密度相同。
在這期間，湖南的其他一些花炮產區還研製成功了多種花炮機械。HY—2000型單刀切紙機（比手工操作快10倍）；1.2M分切機（可將製花炮的長卷紙邊滾邊切成做花炮所需的各種規格的紙筒）；TS2100型二元球磨機、三元球磨機、搪衣機（做亮子用）、自動鑽眼機、禮花彈壓殼機、簡易衝床、皮紙引線機以及黑色火藥混合對磨機等等。
除了研製一些機械之外，在新工藝方麵的革新也取得了驕人的成就。1985年，瀏陽城西出口花炮廠研製出的鞭炮不鑽眼上引線及封口複蓋材料，取代了傳統的磕鑽工序。這是鞭炮生產工藝的一次大突破。采用新工藝，不但減輕了勞動強度，而且簡單易學，便於推廣，安全係數大，生產成本低。如果采用新工藝生產鞭炮的話，一等品可達95%，比傳統工藝提高20%以上。鞭炮封口新材料及上引線的新工藝均係國內首創。此項新工藝榮獲1987年湖南省科技進步獎。機械操作還可以大大地降低生產成本，增強企業的競爭能力。比如人工築藥的話，每一盤需付2元的工資，用機械築藥所付的工資隻有它的1/10。
由此我們可以得出一個科學的結論：要想煙花產業加快發展的步伐，煙花行業的從業人員，一定要高度重視機械化的推廣與應用。目前，全國有煙花爆竹生產企業7000餘家，年銷售收入約200億元人民幣，平均每家還不到200萬元人民幣。大量小而分散的煙花爆竹企業的存在，其中有相當一部分還處於十分落後的傳統家庭作坊式的生產狀況，這不利於推行機械化。煙花行業要想全麵推行機械化，首先就要改變其小作坊狀況，實行工廠化。傳統的煙花爆竹產業屬於勞動密集型，完全靠手工操作，從業人員多，勞動生產率低下，安全隱患嚴重。隨著煙花爆竹機械製造業的發展，在一些重要的生產工序上已有成型的技術設備，如結鞭機、插引機，實行電子控製遠距離控製設備等，這對於減少危險工序的操作人員、改善安全生產條件非常重要。
煙花鞭炮屬於危爆物品，運輸的時候要特別注意安全。鞭炮傳統的外包裝使用的是木箱，將一掛掛封裝的鞭炮置放在木箱內。1965年後，醴陵率先改用紙盒包裝。用紙盒比較木箱，有許多優點。紙箱可以彩印，使之美觀，更能吸引消費者的眼球。當然最主要的是它的實用價值。1981年，鐵道部及湖南省公安廳曾經對醴陵花炮裝紙箱進行過破壞性試驗，結果表明，紙箱富有彈性，而且抗震性強；搬運、裝卸、運輸安全可靠，磨擦係數與吸濕性都要比木箱小，便於存放和裝載；滿箱鞭炮承受400公斤壓力不變形，符合公安部、鐵道部規定的安全運輸要求，從此，花炮的外包裝一律用紙箱。
也許有人會不以為然，煙花鞭炮的生產自隋末唐初用火藥為材料至今已有1300多年了，其機械化程度還停留在這樣的一個水準。但是我們不要忘了，人類走出原始森林的曆史有多長，曆史博物館裏陳列的石器如此之簡陋，可是我們的祖先一用就是幾十萬年哪。就是銅、鐵剛剛發現之後所生產出來的工具，在我們這些後人的眼裏不也是醜陋不堪嗎？緣何參觀者一個個肅然起敬呢？我們還是來聽聽恩格斯是怎麼說的吧：“人和動物的最大區別就在於，人能製造工具，而動物卻隻能使用工具。”博物館裏陳列的石器那麼簡單，是人造的；在宇宙遨遊的飛船如此複雜，也是人製造的，在一部漫長的人類發展史上，它們一樣珍貴，一樣值得尊重。筆者認為，對待眼前這些看似簡單的煙花鞭炮生產線上的機械，也應該如此看待吧。此外，煙花鞭炮在新材料新配方研製方麵同樣有不可忽視的突破。一是煙花哨音藥劑新配方的研製。煙花品類中的地老鼠、全家樂、金雞報曉、哨音月旅行等都是帶哨音的，這些煙花遠銷歐、美各個國家和地區，深受消費者的歡迎，一直是中國出口的暢銷產品，也是湖南省出口花炮的重要品種之一。1979年之前，生產上述產品的配方使用的是氯酸鉀和五倍子酸。氯酸鉀的性能對機械衝擊十分敏感，又是一種強氧化劑，在生產、運輸和儲存過程中很不安全。因此，許多國家和地區是禁止含有氯酸鉀和五倍子酸的煙花進口的。不解決這個配方問題，勢必對我們的煙花出口造成影響。為了解決這個問題，1979年，湖南省輕工研究所和瀏陽縣出口花炮廠共同承擔了這個新配方的科研任務。由兩家單位抽調精幹力量組成的科研攻關小組通過一年多的不懈努力，一次次的試驗，終於獲取了新哨音藥劑的安全配方。新舊配方兩相比較，新配方具有吸濕性小、安全性能好、哨音清亮突出等諸多特點。1980年7月獲省政府重大科技成果獎、國家輕工業部重大科技成果四等獎，1983年1月再度榮獲省科技成果推廣三等獎。
1987年，國家勞動人事部、經委、公安部、輕工業部等五部委聯合下文通知，生產的煙花藥劑中不得使用氯酸鉀作氯化劑。這對花炮行業來說又將麵臨一個極大的挑戰。如果不盡快研製出新的藥劑配方，意味著企業的生產將沒法正常進行。湖南瀏陽花炮行業的科研人員頂住巨大的壓力，日夜奮戰，僅僅花了不到一年的時間就研製出了新藥劑配方不含氯酸鉀煙花鞭炮黑火藥，同年10月通過了省級鑒定，投入生產，可以直接出口創彙。
煙花鞭炮每每燃放後對環境造成一定的汙染，煙花工作者為研製無煙煙花投入了大量的人財物。無煙煙花的研究取決於無煙原材料和工藝製造。首先要研究無煙原料，它的主體燃料是硝化纖維素和經過碳化後可以完全燃燒可燃的物質。主體燃料在燃燒過程中無煙、無灰塵、無公害、燃燒完全；著色劑在燃燒時應顏色鮮豔，材料易購買；燃燒時無毒害；使用易燃燒的紙卷筒亦可以將阻燃劑對紙筒進行一次處理，達到耐燃而又無煙的效果；在點火引和傳火引上也要達到無煙的目的。並且應在生產中添加消煙劑及助燃劑，使之充分燃燒。無煙煙花製造過程中，硝化纖維素可以用丙酮或其他溶劑溶解，通過機械均勻造粒。為了安全起見，要在硝化纖維素中放入一定的穩定劑。
無煙煙花燃燒完全，產生的是二氧化碳、水蒸氣和其他氣體。沒有煙霧阻擋視線，所產生的焰火比普通焰火要鮮豔得多，它能給人帶來一種全新的享受。在人們的理念中，這種既環保又安全的煙花鞭炮應該是最令人向往的吧？然而，事情就是那麼怪，人們在燃放這種煙花鞭炮時，竟然感受不到原來那種樂趣，那種紙屑滿天飛舞、煙霧繚繞的氛圍下所固有的樂趣。為什麼會出現這種狀況呢？令人深思。
紙在花炮工業中占有十分重要的位置，煙花鞭炮行業向來有一紙二硝三做手的說法。花炮用紙曆來有用廢紙做原料造紙的習慣，但是成本太高這個問題直到1992年才得以解決，在醴陵發明了一種新型造紙法。運用這種方法造的紙，具有拉力小、炸力大、吸水性強、定量準確等優點。這種紙的產生，在花炮行業裏是一次革命，意義重大。
二、煙花行業的常用工具及機械化狀況
一部煙花鞭炮發展史表明，它的進步，集中體現在科技的貢獻上。本節準備對目前煙花鞭炮製造業所使用的常用工具及機械化狀況作一番較係統而全麵的介紹。
先介紹常用量具。1、鋼卷尺。鋼卷尺在煙花鞭炮生產中主要用於測量產品規格、紙筒長度、紙張尺寸等，它具有體積小、輕巧、攜帶方便、耐用等特點。鋼卷尺使用時應注意：尺帶切勿彎折，花麵不能摩擦；不能用於測量高溫物體，否則尺帶彈性容易消失，塗層易破壞，尺花易模糊；使用時若發現尺帶受濕必須用布或紗頭揩幹，切不可將潮濕尺帶卷入，以防鏽蝕。2、鋼直尺。鋼直尺又稱鋼皮尺、金屬直尺、鋼尺。鋼直尺是一種簡單的測量工具，其用途與鋼卷尺基本一致。鋼尺的規格以能測量的最大尺寸表示，有150mm、300mm、500mm、1000mm四種。3、遊標卡尺。遊標卡尺是一種常用的中等精度的量具，應用範圍很廣，花炮生產中主要用於測量花炮規格尺寸、紙筒及加工工具的內徑、外徑、長度、孔深孔距等。遊標卡尺是由碳素工具鋼經機械加工、熱處理、照相電鍍、標尺刻線等工序製作而成，標尺刻成線一般經過電解法處理，永不脫落，尺身具有防鏽耐磨性能。4、架盤天平。架盤天平一般用於小批量藥物配料時使用，這種天平精度隨最大稱量的不同而有大小，最大稱量為200g以下的天平，精確到能稱準0.1g的物質；最大稱量為500g的天平，精確到能稱準0.5g（即感量0.5g）。5、秒表。秒表在花炮行業中用於測量產品效果燃放時間和引火線引燃時間。市場出售的秒表有機械秒表和電子秒表。機械秒表是靠擰緊發條產生能量，通過多種齒輪和控速裝置帶動指針轉動，在表板上指示出時間讀數。電子秒表靠微型電池提供能量由集成電路處理轉換成時間數值，通過液晶顯示器直觀顯示出來。
再介紹常用工具。1、卷筒鋼芯。卷筒鋼芯俗名扯釺，用各種規格的圓鋼加工而成，如直徑較大，為了減輕重量可用鋼管加工。扯釺直徑由所需卷製的紙筒內徑決定，長度則應比紙筒長，應使扯釺操作時方便且容易從紙筒中退出。加工扯釺要求外徑尺寸準確一致，誤差控製在0.2mm內，有裝配要求的紙筒扯釺誤差應更小，扯釺外圓必須光滑，否則紙筒不易退出。2、平頭築泥鋼釺。這種鋼釺通常是采用各種規格的普通圓鋼經機械加工而成，外徑一般比紙筒內徑要小1～1.5mm，如紙筒內徑過大則築泥鋼釺與紙筒內徑的間隙適當增大，隻有這樣才能保證鋼釺在紙筒中容易進出，且泥底打得結實。如果鋼釺與紙筒內徑間隙過小，則鋼釺進出紙筒費力，這樣影響操作，甚至無法操作。但是鋼釺與紙筒的間隙也不能過大，否則泥底周邊容易掉泥。3、築藥釺。築藥釺呈規格不同的圓棒狀，其製作要求與築泥鋼釺類似，但一般應使用不發火材料製作，如黃銅、硬木、青筒等。4、鑽（錐）。鑽是生產煙花的常用工具，根據鑽孔方法的不同，鑽的結構形狀也不一樣，采用機械旋轉鑽孔，使用直柄麻花鑽。此種鑽頭係用碳素工具鋼鏡機械加工、淬火而成，精度較高，使用壽命長。5、吐珠類產品壓藥（泥）棒。主要用於吐珠類產品裝藥時推壓彩珠、壓緊顆粒泥（或鋸末等）、發射藥。製作材料一般為蔑或木材。6、加工噴花類產品噴口模型工具。因為噴花產品均有噴孔，這一噴孔必須用模型才能加工，模型由凸模和套釺組成，均為普通圓鋼，直徑大約1mm左右，孔深與泥鋼釺要求基本一致，但在一端鑽一直孔，孔徑比凸模芯外徑大1mm左右。7、打包機。又名紙塑兩用打包機，選用優質鋼材製造，具有結構簡單、體積小巧、造型美觀、使用方便、經久耐用、維修簡易等特點，適宜於手工捆紮木箱、紙箱及一般性軟性物件。8、噴槍。又叫噴漆槍，是進行油漆作業時使用的一種噴塗工具，花炮行業彩珠加工時噴射液體粘合劑或溶劑。9、銅絲篩。銅絲篩的用途非常廣泛。煙花鞭炮生產中主要用於原料藥物和亮珠篩選。通常由框架、壓條、銅絲布製成，框架一般用木板、蔑板等製成，有圓形的，也有方形的。壓條一般采用蔑條，鑽孔後用釘固定銅絲布。銅絲布有黃銅絲布、紫銅絲布、磷銅絲布幾種。其中黃銅絲布應用最廣，但抗腐蝕性能較低，紫銅絲布雖比黃銅絲布耐腐蝕，但強度較低、較軟。10、絹篩。又叫籮底。絹篩的用途很廣，如糧食加工、化學、製藥工業中用作篩選粉狀和顆粒狀物質，紡織工業中用作印花布、綢緞的圖案板，以及印刷文教用品的封麵和儀表的刻度盤、字盤的圖案板，漁業方麵用於兜捕魚苗和海洋浮遊生物，林業方麵作防護麵罩等。煙花爆竹生產中主要用於藥物苫蓋選和混合。用於花炮生產的絹篩一般由邊框、壓條、篩網製成，邊框一般采用韌性好的盤狀薄木板，壓條采用薄篾條製時，在木框和篾條上鑽孔，用壓條將篩網繃緊在邊框內，然後用小釘釘牢。11、鋁板篩。當篩選規格尺寸要求較高的彩珠時，最好選用鋁板篩，一般是以兩個以上的鋁板篩配套使用，根據設計要求確定篩選板孔徑。例如篩選設計尺寸為6～6.5mm濕態彩珠時，則鋁板篩孔徑應以6.2mm和6.7mm為宜，兩塊篩板的孔徑均比彩珠的上下限尺寸略大，這是因為濕態彩珠幹燥後一般均有收縮，還可根據彩珠幹燥後直徑變化情況調整鋁板篩孔徑。