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蔡倫再現—尋找新的造紙原料之研究

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Academic year: 2022

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蔡倫再現—尋找新的造紙原料之研究

摘要

我們這個研究的目的是希望為「造紙」找到新的原料,經過長時間的實驗研 究,我們獲得下列幾項結論:

(一)把「樹葉纖維」拿來造紙,絕對可行;如此可以降低砍伐樹木造紙的行為,

減緩地球的暖化。

(二)地上剛掉下一、兩天的「落葉」,或由樹上「新摘的葉子」,都可以加工淬 取到「纖維」。

(三)使用「樹葉自然腐爛分解」或「加入氫氧化鈉的煮沸法」的方法,都能得 到植物葉子的纖維。

(四)植物葉子纖維中加入「回收紙做的紙漿 50%」、「馬拉巴栗的水溶液水溶 液濃度 30%」和「聚丙烯醯胺濃度 10%」就可以製作紙張。

(五)用樹葉纖維手抄製作的紙張,在吸水性、擴散性、透水性、平滑性、柔軟 性、張力性等性質上,比較差,但是將來還有改進的空間。

(六)用樹葉纖維手抄製作的紙張,用於「寫字」是不理想,但是在「水彩或彩 色筆畫畫」、「製作版畫」、「進行立體雕塑作品」,不但效果不錯,更是具 有創意。

一、研究動機:

自古以來,人類造紙都是利用樹木,做成紙漿,因此要大量砍伐樹木。現代 科學發達以後,人類對紙的需求越來越高,例如:書本、筆記本、報紙、包裝紙、

雜誌、海報等等。一棵樹要長大,需要好多年的時間;但是砍一棵樹,只需要幾 分鐘的時間。而近年來,地球暖化日益嚴重,加上人類過度的開發,樹木減少,

所以我們決定尋找除了樹木外的造紙原料。使用再生紙也是避免砍伐樹木、比較 環保的方式之一。但是,目前常用之再生紙的原料就是廢紙,能回收的廢紙,數 量有限,所以我們想到了「樹葉」,因為樹葉長得快,又可以再生,不需要砍樹。

樹葉的纖維與造纸原料有關係嗎?到底樹葉纖維能不能造纸?不同樹木葉 子的纖維數量相同嗎?草本和木本植物葉子的纖維是否相同?還有更環保的纖 維處理方法嗎?這些都是我們感興趣的問題,於是我們針對這些問題展開研究。

本研究與課程的相關性為康軒版自然課本六上第三單元「生物與環境」之活動二

「人類活動對環境的影響」及五上第二單元「植物世界面面觀」之「活動一:植 物根莖葉的功能」。我們思考是否能應用「植物葉子的纖維」,來減少造紙砍伐樹 木,降低「人類活動」對環境的影響。

二、研究目的

(一)了解造紙的原料和學習再生紙的製作方法。

(二)研究應用樹葉纖維來造紙。

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(三)探討植物種類和葉子纖維的關係。

(四)評估利用樹葉纖維做為創新造紙原料的可行性。

為了達到這個目的,我們針對探討造紙的專題,列出以下幾個問題進行研究。

研究問題

研究一 造紙的理論根據為何?如何製作再生紙?

步驟(一)文獻探討:1.造紙原理、2.現代的造紙方法 步驟(二)參觀廣興紙廠

步驟(三)再生紙的製作方法

研究二 用那些方法可以萃取樹葉的纖維?

實驗(一)如何取得樹葉的纖維?

實驗(二)氫氧化鈉的水溶液的濃度和樹葉纖維的處理有關係嗎?

實驗(三)樹葉纖維的顏色可以改變嗎?

研究三 不同種類的植物和葉子的纖維量有關係嗎?

實驗(一)草本植物和木本植物葉子的纖維量相同嗎?

實驗(二)不同種類的木本植物中,哪一種葉子的纖維量最多?

研究四 樹葉纖維可以造紙嗎?

實驗(一)純樹葉纖維可以造紙嗎?

實驗(二)還有哪些方法可以使樹葉纖維做成紙?

實驗(三)造紙時樹葉纖維和添加物的比例有甚麼關係?

試驗一 在樹葉纖維中加入不同濃度的紙漿造紙會有差異嗎?

試驗二 在樹葉纖維中加入不同濃度的馬拉巴栗水溶液造紙會有差異嗎?

試驗三 在樹葉纖維中加入不同濃度的聚丙烯醯胺水溶液造紙會有差異 嗎?

實驗(四)不同植物纖維製造出來的紙一樣嗎?

研究五 使用植物葉子纖維製造的紙張可以使用嗎?

實驗(一)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「吸水性」有差異嗎?

實驗(二)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「透水性」有差異嗎?

實驗(三)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「擴散性」有差異嗎?

實驗(四)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「柔軟性」有差異嗎?

實驗(五)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「平滑性」有差異嗎?

實驗(六)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「張力性」有差異嗎?

研究六 樹葉纖維紙張的用途有哪些?

實驗(一)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「書寫」的效果如何?

實驗(二)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「畫畫」的效果如何?

實驗(三)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「版畫」的效果如何?

實驗(四)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「立體雕塑」的效果如何?

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三.研究設備及器材

燒杯(500cc、250cc)、秤子、大小不同的塑膠盆子、剪刀、各種植物的樹 葉、馬拉巴栗水果刀、砧板、卡斯爐、瓦斯罐、鍋子、蓋子、筷子、果汁機、濾 網、篩網、報紙、氫氧化鈉、聚丙烯醯胺、湯匙、天秤、砝碼、數位相機、水桶、

小桶瓦斯、快速爐、攪拌棒、塑膠瓶。

四.研究過程或方法

研究一 造紙的理論根據為何?如何製作再生紙?

(一)文獻探討 1.造紙原理

造紙,簡言之就是一種纖維重組技術。根據造紙專家的研究,他們發現可以 造紙的纖維原料有以下五種:第一種是樹皮,有雁樹皮、鹿仔樹皮、桑樹皮。第 二種是麻。第三種是藤類。第四種是草,有蘆葦、稻草、麥桿渣。第五種則是竹 子。我們看到了用不同原料造的紙,也知道造紙的過程。首先,要先經過蒸煮-

浸泡-漂白-打漿-抄紙-壓榨-乾燥-成紙等過程。從開始有造紙的觀念以 來,以歷兩千年之久,造紙技術不斷改良,工具也更見複雜,但是所依據的基本 原理及過程,卻未改變。

把舊報紙摺成篩網大小,在手工抄紙 時,做為抄起的紙漿的襯底,再晾乾。

乾燥後,把抄起來的紙,從報紙上撕下 來,就製作完成一張紙了。

2.現代的造紙方法

現代的造紙程序可分為製漿、調製、抄造、加工等主要步驟。

(1)製漿為造紙的第一步,一般將木材轉變成紙漿的方法有「機械製漿法」、「化 學製漿法」和「半化學製漿法」等三種。

(2)調製過程:紙張的強度、色調、印刷性的優劣、紙張保存期限的長短都與 它有關。一般常見的調製過程大致可分為以下三步驟:a. 散漿、b.打漿、

c.加膠與充填。

(3)操作過程:抄紙過程的主要工作為讓「紙漿」使其均勻的交織和脫水,再 經乾燥、壓光、捲紙、裁切、選別、包裝等,完成並製造出紙。

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上述各種製漿法,在製漿前,都需先運用「微生物」分解木片,做為各種製 漿法前的處理,再進行製漿試驗及製漿評估,以為開發或改良製漿法之依據,同 時並以酵素處理改善紙漿性質。「機械紙漿」的製造是利用磨木機將木材磨碎成 紙漿。因木材組織堅硬,在磨木過程中會將木材纖維磨斷,故此種紙漿所製成之 紙張紙力較弱。又因此種紙漿含有木材原有的各種成分,特別是不利於紙張保存 之木質素含量並未減少,故紙張性質不穩定,遇光容易變色,報紙主要是由此種 紙漿製造而成。

「半化學製漿法」先經輕度的化學藥品處理,使木材組織部分軟化之後,再 利用機械磨成紙漿。此種紙漿一般做為紙板原料。「化學製漿法」是將木材中之 大部分木質素溶除,使纖維各自分離成紙漿。此種紙漿之纖維形態完整,木質素 及樹脂等不純物大部分被溶除,故紙漿品質較佳,適合製造高級紙張。

(二)參觀廣興紙廠

去年 8 月 26 日,我們來到了廣興紙廠,在那裡,我們看到紙是從紙漿原料 的懸浮液中,用與篩子相似的網簾把纖維攪起來,去除水分並乾燥以後,交結的 纖維就黏成一片薄片,再放到烤爐上乾燥,就完成了一張紙。

隨後,我們就跟著廣興紙廠的工作人員,很會造紙的阿姨進行體驗活動,跟 她學習造紙的方法。一開始,手要放到盆子裡把紙漿攪均勻,之後再以 45 度把 篩網放進盆子內,完成後,再用工具把水分擠乾。但這樣還沒有完成,還要放到 烘乾架上烘乾,這樣就完成了。

經過這次體驗,我們發現要做一張紙是多麼不容易,所以我們以後一定要好 好愛惜紙張;我們也看到了造紙材料的標本,對於使用樹葉纖維造紙,更有信心。

雁樹皮、櫡樹皮 三掗皮、青檀皮

麻、稻草、馬尼拉麻 茭白筍殼、竹漿(製作毛邊紙)

(三)再生紙的製作方法

首先,我們把回收的牛奶盒或的報紙一一撕碎,再把它們浸泡在水裡,然後 倒入果汁機並加水,打成爛爛的紙漿。我們把紙漿倒到方形的塑膠盆子中,準備

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抄紙。製做再生紙時,首先將篩網傾斜放入裝有紙漿的塑膠盆中,讓紙纖維均勻 佈滿篩網時再撈起來,放在盆子角落。拿出已經事先摺好的舊報紙,覆蓋在篩網 上,壓出多餘的水分,等到它不會滴水,將已經蓋好報紙的篩網反過來,往地上 一敲,舊報紙連抄好的紙將一起掉下來,再拿到外面晾乾,就大功告成了。

回收牛奶盒,去除膠膜 用台秤量出重量 牛奶盒撕成小紙片

把小紙片浸泡於水中 使用果汁機來打成紙漿 把紙漿到入塑膠盆中

用篩網抄起薄薄的紙漿 用舊報紙壓出多餘的水 放在適當的地方晾乾

研究二 用那些方法可以萃取樹葉的纖維?

在這個實驗過程中,我們找尋多種不同的樹葉,如:黑板樹、榕樹等等,使 用自來水和臭水溝的水,浸泡剪下來的葉子。也用化學藥品氫氧化鈉煮各種樹葉 的葉子,我們的做法如下:

實驗(一) 如何取得樹葉的纖維?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:自來水與臭水溝水

2.保持不變的變因:水量、樹葉的重量、浸泡的時間 3.應變的變因:樹葉纖維的量

(二)操作方法

1.先用天秤量出樹葉的重量,每一盆 100g。

2.用量杯量出 2000 ㏄的自來水與臭水溝水。

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3.把樹葉分別放入這些水中,再用湯匙攪拌,讓樹葉完全浸泡在水裡。

4.直到葉肉腐爛,用天秤測量樹葉纖維的重量,並加以記錄。

實驗(二) 氫氧化鈉的水溶液的濃度和樹葉纖維的處理有關係嗎?

雖然大部分的樹葉泡一段時間以後就能把葉肉侵蝕掉,但這個方法需要花上 一個禮拜以上的時間,太費時了,所以我們改用氫氧化鈉來煮樹葉。

(一)實驗設計

1.操縱的變因:氫氧化鈉的濃度

2.保持不變的變因:水量、樹葉的重量、煮沸的時間 3.應變的變因:樹葉纖維的量

(二)操作方法

1.先用天秤量出氫氧化鈉的容量,分別是 10g、20g、30g、40g。

2.用量筒量出 190 ㏄、180 ㏄、170 ㏄、160 ㏄的清水,倒入燒杯中。

3.把氫氧化鈉分別倒入這些水中,再用湯匙攪拌。

4.它們的比率分別是 5%、10%、15%、20%。

5.把樹葉 20 克放進去煮 40 分鐘,取出後用果汁機打碎,再用篩網過濾。

6.用清水沖洗,濾乾後得到植物纖維,使用天平秤其重量並記錄。

實驗(三) 樹葉纖維的顏色可以改變嗎?

我們使用氫氧化鈉來煮樹葉,清洗出來後,大部分樹葉纖維受到葉色素溶解 出來的影響,顏色大部分會變成褐色或深褐色,我們想使用漂白水來試試看,能 不能讓樹葉纖維的顏色改變。

(一)實驗設計

1.操縱的變因:漂白水的濃度

2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、浸泡的時間 3.應變的變因:樹葉纖維的顏色

(二)操作方法

樹葉浸泡自來水與臭水溝水 桂花葉浸泡自來水中的情形 菩提葉浸泡在臭水溝水中的 情形

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1.先用量筒量出漂白劑溶液的容量,分別是 40g、60g、

80g、100g。

2.用量筒量出 160 ㏄、140 ㏄、120 ㏄、100 ㏄的清水,

倒入燒杯中。

3.把漂白劑分別倒入這些水中,再用湯匙攪拌。

4.它們的比率分別是 20%、30%、40%、50%。

5.把樹葉纖維 10 克放進去浸泡 24 小時,取出後用清水 洗淨,再用篩網過濾。

6.乾燥後得到植物纖維,觀察其顏色並記錄。

研究三 不同種類的植物和葉子的纖維量有關係嗎?

我們為了知道不同種類的植物和葉子的纖維數量有沒有差異,就把植物分成

「草本植物和木本植物」一類,「不同種類的木本植物」一類來實驗觀察。

實驗(一) 草本植物和木本植物葉子的纖維量相同嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:草本植物和木本植物的葉子

2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、煮沸的時間 3.應變的變因:樹葉纖維的重量

(二)操作方法

1.先製作濃度 20%的氫氧化鈉水溶液,置於燒杯中備用。

2.用天平量出 100g 的葉子,倒入燒杯,用湯匙攪拌,使樹葉都能浸泡在氫 氧化鈉的水溶液中。

3.將燒杯放在墊著陶瓷纖維網的三腳架上,底下點燃酒精燈,煮 40 分鐘。

4.把煮爛的樹葉取出後用篩網過濾,再用清水洗淨。

5.扭乾水分後得到植物纖維,稱它們的重量並記錄。

將漂白水加入植物纖維中

秤取 100g 的樹葉 樹葉加入 NaOH 水溶液中煮的情 形

測量乾燥後的樹葉纖維總量

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實驗(二)不同種類的木本植物中,哪一種葉子的纖維量最多?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的木本植物的葉子

2.保持不變的變因:氫氧化鈉水溶液的量、濃度、樹葉纖維的重量、煮沸的 時間

3.應變的變因:樹葉纖維的重量

(二)操作方法

1.先製作濃度 20%的氫氧化鈉水溶液,置於燒杯中備用。

2.用天平量出 100g 的木本植物葉子,倒入燒杯,用湯匙攪拌,使樹葉都能 浸泡在氫氧化鈉的水溶液中。

3.將燒杯放在墊著陶瓷纖維網的三腳架上,底下點燃酒精燈,煮 40 分鐘。

4.把煮爛的樹葉取出後用篩網過濾,再用清水洗淨。

5.扭乾水分後得到植物纖維,稱它們的重量並記錄。

研究四 樹葉纖維可以造紙嗎?

使用回收紙打成紙漿以後,就可以重新抄紙,製造出新紙張。從文獻和到廣 興紙廠參觀後,我們也得到一個結論,那就是製造紙的原料是植物的纖維,那麼 只要我們能拿到植物纖維;是不是就可以造紙了呢?我們將這個想法變成實驗設 計,準備一步一步的探討這個問題。

實驗(一) 純樹葉纖維可以造紙嗎?

實驗操作方法

1.先用台秤量出 20g 的阿勃勒樹葉纖維。

2.用量杯量出 1000 ㏄的清水,倒入果汁機,攪拌 30 秒。

3.把 3000 ㏄的清水倒入方形塑膠盆中,再用手攪拌。

4.使用篩網,以抄紙的方法,製紙。

將樹葉纖維放入果汁機中打勻 倒入塑膠盆中並加入清水 進行抄紙

實驗(二) 還有哪些方法可以使樹葉纖維做成紙?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:把葉子纖維加入不同的水溶液(紙漿、馬拉巴栗水溶液、聚 丙烯醯胺)。

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2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、抄紙的張數 3.應變的變因:紙張

(二)操作方法

1.取紙漿、馬拉巴栗、聚丙烯醯胺等不同的水溶液和樹葉混合。

(1)50g 的紙漿、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)50g 的馬拉巴栗水溶液、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)10g 的聚丙烯醯胺水溶液、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

2.分別用果汁機攪拌,使樹葉纖維和紙漿都能充分混合,分別成為濃度 50

%的製紙水溶液。

3.分別將用篩網抄紙。

實驗(三) 造紙時樹葉纖維和添加物的比例有甚麼關係?

試驗一 在樹葉纖維中加入不同濃度的紙漿造紙會有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同濃度的紙漿

2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、抄紙的張數 3.應變的變因:紙張

(二)操作方法

1.取不同比率的紙漿和樹葉纖維濃度 20%、30%、40%、50%紙漿。

(1)20g 的廢紙、80g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)30g 的廢紙、70g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)40g 的廢紙、60g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)50g 的廢紙、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

2.分別用果汁機攪拌,使樹葉纖維和紙漿都能充分混合,分別成為濃度 20

%、30%、40%、50%的水溶液。

3.分別將用篩網抄紙。

試驗二 在樹葉纖維中加入不同濃度的馬拉巴栗水溶液造紙會有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同濃度的馬拉巴栗水溶液

各式添加物 處理馬拉巴栗的莖 配置聚丙烯醯銨水溶液

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10

2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、抄紙的張數 3.應變的變因:紙張

(二)操作方法

1.取不同比率的馬拉巴栗水溶液和樹葉纖維濃度。

(1)10%的馬拉巴栗水溶液 200 ㏄、80g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)15%的馬拉巴栗水溶液 200 ㏄、70g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)20%的馬拉巴栗水溶液 200 ㏄、60g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)25%的馬拉巴栗水溶液 200 ㏄、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

2.分別用果汁機攪拌,使樹葉纖維和紙漿都能充分混合,分別成為濃度 20

%、30%、40%、50%的水溶液。

3.分別將用篩網抄紙。

馬拉巴栗樹幹的水溶液與阿 勃勒樹葉纖維的混合液

抄紙 手抄紙完成品

試驗三 在樹葉纖維中加入不同濃度的聚丙烯醯胺水溶液造紙會有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同濃度的聚丙烯醯胺水溶液

2.保持不變的變因:水量、樹葉纖維的重量、抄紙的張數 3.應變的變因:紙張

(二)操作方法

1.取不同比率的聚丙烯醯胺水溶液和樹葉纖維濃度。

(1)10%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)15%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)20%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)25%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

2.分別用果汁機攪拌,使樹葉纖維和紙漿都能充分混合,分別成為濃度 20

%、30%、40%、50%的水溶液。

3.分別將用篩網抄紙。

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實驗(四)不同植物纖維製造出來的紙一樣嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同植物的葉子纖維

2.保持不變的變因:樹葉纖維的量、濃度 20%聚丙烯醯胺水溶液、抄紙的張 數

3.應變的變因:紙張

(二)操作方法

1.取阿勃勒、印度紫檀、觀音棕竹等不同的樹葉 纖維水溶液和聚丙烯醯胺水溶液混合。

(1)50g 的阿勃勒樹葉纖維、200 ㏄濃度 10%

的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000 ㏄的水。

(2)50g 的印度紫檀樹葉纖維、200 ㏄濃度 10

%的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000 ㏄的水。

(3)50g 的觀音棕竹樹葉纖維、200 ㏄濃度 10

%的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000 ㏄的水。

2.分別用果汁機攪拌,使樹葉纖維、水和聚丙烯 醯胺水溶液都能充分混合,分別成為製紙水溶液。

3.分別將用篩網抄紙。

研究五 使用植物葉子纖維製造的紙張可以使用嗎?

實驗(一)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「吸水性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:水量、紙的長度、紙的寬度、吸水的時間 3.應變的變因:紙張的吸水高度

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張 1×10 ㎝長條形的小紙條。

2.製作一個簡易的吸水實驗架,使紙條都能垂入水中。

3.同時將紙條放入水中,2 分鐘後測量水上升的高度。

宣紙、棉紙及阿勃勒手抄紙吸水性試驗

三種植物纖維製作出的手抄紙

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實驗(二)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「透水性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:水量、紙的面積、吸水的時間 3.應變的變因:紙張的透水滴數

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張直徑 15 ㎝的圓形小紙片。

2.使用燒杯,做成一個簡易的透水實驗架。

3.輕壓滴管,將水一滴一滴的滴在紙的中間。

4.直到水滴滴到燒杯裡,統計滴了多少滴,並做紀錄。

簡易透水實驗架 滴水在紙中間

實驗(三)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「擴散性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:滴 1 滴水、紙的面積、擴散的時間 3.應變的變因:紙張擴散的面積

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張 15 ㎝的圓形小紙片。

2.使用培養皿,做成一個簡易的擴散性實驗架。

3.輕壓滴管,將水滴在紙的中間。

4.30 秒以後,使用方格紙測量,滴水擴散的面積並做紀錄。

擴散性試驗 滴水在紙中央 利用方格紙計算擴散面積

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實驗(四)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「柔軟性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:紙條長度、紙的面積、固定高度 3.應變的變因:彎曲的情形

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張 2×10 ㎝的長方形紙條。

2.將紙的一端用砝碼壓住。

3.量出砝碼底部(最高點)及下垂一端的最低點相差的距離。

4.最高點及最低點相差的部分即為柔軟性,並紀錄下來。

阿勃勒手抄紙柔軟性測試 棉紙柔軟性測試 宣紙柔軟性測試

實驗(五)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「平滑性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:紙的面積、紙張的長度、墊圈的大小 3.應變的變因:墊圈滑動的高度

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張 20×10 ㎝的長條形小紙片。

2.使用簡易書架,做成一個測量紙張平滑性的實驗架。

3.把 20×10 ㎝的長條形小紙片,一端固定,輕拉紙條的另一端。

4.將鐵製墊圈放在紙條上,使用直尺測量墊圈開始滑動的高度並做紀錄。

阿勃勒手抄紙平滑性測試 宣紙平滑性測試

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實驗(六)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「張力性」有差異嗎?

(一)實驗設計

1.操縱的變因:不同的紙張

2.保持不變的變因:水量、紙的長度、紙的寬、每一個砝碼的重量 3.應變的變因:砝碼的總重量

(二)操作方法

1.取不同種類的紙張,裁成每張 6×10 cm 長條形的小紙條。

2.製作一個簡易的吊掛實驗架,使紙條都能吊掛砝碼。

3.紙條一端固定在鐵架子上,下半另一端吊掛砝碼,每次加一個。

4.直到紙條斷裂,扣除最後一個砝碼後,統計砝碼的重量。

簡易吊掛實驗架 阿勃勒手抄紙張力性測試

研究六 樹葉纖維紙張的用途有哪些?

實驗(一)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「書寫」的效果如何?

實驗操作方法

1.取植物樹葉纖維製作的紙張,每張約 15×25 ㎝長方形的紙卡。

2.使用各種筆或彩色筆,在紙卡上面寫字。

3.經由書寫後的作品,觀察書寫的效果,並做評估或記錄。

實驗(二)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「畫畫」的效果如何?

實驗操作方法

1.取植物樹葉纖維製作的紙張,每張約 15×25 ㎝長方形的紙卡。

2.使用各種筆或彩色筆,在紙卡上面畫畫。

3.經由畫畫後的作品,觀察畫畫的效果,並做評估或記錄。

(15)

15

實驗(三)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「版畫」的效果如何?

實驗操作方法

1.取植物樹葉纖維製作的紙張,每張約 15×25 ㎝長方形的紙卡。

2.使用製作版畫的方法,在紙卡上面拓印版畫。

3.經由製成的版畫作品,觀察植物樹葉纖維製作版畫的效果。

4.檢討與評估,並記錄。

實驗(四)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「立體雕塑」的效果如何?

實驗操作方法

1.取植物纖樹葉維製作的紙漿,製作立體雕塑作品

2.依據製作作品之大小,取適量的紙漿;為使用完的紙漿可以回收。

3.運用製作立體雕塑的技巧,進行製作立體雕塑,並上顏色或裝飾。

4.經由製成的立體雕塑作品,觀察植物樹葉纖維製作的效果。

5.檢討與評估,並記錄。

五.研究結果

研究一 造紙的理論根據為何?如何製作再生紙?

經由步驟(一)文獻探討:1.造紙原理、2.現代的造紙方法。步驟(二)參觀 廣興紙廠,步驟(三)再生紙的製作方法,我們發現可以造紙的纖維原料有以下 五種:第一種是樹皮,有雁樹皮、鹿仔樹皮、桑樹皮。第二種是麻。第三種是藤 類。第四種是草,有蘆葦、稻草、麥桿渣。第五種則是竹子。經過兩千多年之久,

造紙技術不斷改良,工具也更見複雜,但是就是現代造紙時所採用的「機械」、「辦 化學」、「化學」製漿、調製、抄造、加工等主要步驟,所依據的基本原理及過程,

卻未改變。因此我們認為,只要能取得植物樹葉的纖維,也應該可以應用於造紙。

參觀紙博物館 學習抄紙 把水分壓出來 紙的應用一做扇子

(16)

16

研究二 用那些方法可以萃取樹葉的纖維?

實驗(一) 如何取得樹葉的纖維?

在這個實驗過程中,我們找尋多種不同的樹葉,如:黑板樹、榕樹等等,使 用自來水和臭水溝的水泡剪下來的葉子,這些葉子分解腐爛的情形記錄如下:

表一 自來水浸泡樹葉觀察記錄表 單位:日數(天) 植

物 名 稱

黑 板 樹

菩 提 樹

麵 包 樹

印 度 橡 膠 樹

茄 冬

血 桐

玉 蘭 花

桃 花 心 木

桂 花

印 度 紫 檀

華 他 卡 藤

羊 蹄 甲

歐 蔓

常 穗 木

1 16 19 24 - 15 18 28 28 31 25 15 20 10 9 2 9 10 15 - 8 7 14 15 16 14 7 12 6 5

植 物 名 稱

觀 音 棕 竹

台 灣 欒 樹

阿 勃 勒

榔 榆

欖 仁 樹

琴 葉 榕

楓 香

台 灣 赤 楠

象 牙 樹

樟 樹

豔 紫 荊

昭 和 草

榕 樹

1 29 11 27 30 30 29 20 26 - 26 27 9 28 2 18 7 18 19 18 20 11 15 30 16 15 4 18 說明:1 代表樹葉浸泡在自來水中 2.代表樹葉浸泡在臭水溝水中

研究結果:

(一)植物葉子浸泡在水裡,不管是自來水或水溝水,葉肉都會腐爛,清洗後可 以得到葉子的纖維。

(二)象牙樹、印度橡膠樹,因為葉面光滑、有革質,所以在觀察時間內一直是 很翠綠,後來因為水很臭,又滋生蚊子,因此放棄沒再觀察。

各種植物浸泡於臭水 溝水中的情形

象牙樹在觀察時間還是翠 綠,腐爛較少。

印度橡膠樹浸泡在臭水溝水 中滋生蚊子。

(17)

17

實驗(二)氫氧化鈉的水溶液的濃度和樹葉纖維的處理有關係嗎?

雖然使用浸泡的方法,大部分植物葉子的葉肉會被分解了,但這個方法需要 花上一個很長的時間,這對我們來說太費時了,所以我們用氫氧化鈉煮樹葉。

表二 氫氧化鈉水溶液處理阿勃勒樹葉的實驗記錄表

氫氧化鈉濃度 5% 10% 15% 20%

煮爛所需時間 70 65 55 40

纖維的數量 56 55 56 56

說明單位:時間單位是分、重量單位為 g。

表三 氫氧化鈉水溶液處理豔紫荊樹葉的實驗記錄表

氫氧化鈉濃度 5% 10% 15% 20%

煮爛所需時間 65 60 54 38

纖維的數量 57 58 59 58

說明單位:時間單位是分、重量單位為 g。

研究結果:

(一)以氫氧化鈉來煮葉子,可以使葉子很快就煮爛,輕輕搓一下葉子表面,葉 肉就掉下來。

(二)我們發現,氫氧化鈉濃度在 20%時,煮爛的時間最短,而濃度越低,煮 的時間就要更長一點;換句話說,氫氧化鈉的濃度與葉子煮爛的時間有關 係。

5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20%

(18)

18

實驗(三)樹葉纖維的顏色可以改變嗎?

由於使用氫氧化鈉水溶液煮出來的植物葉子,再經果汁機打碎,用篩網過濾 與清水沖洗後,所得到的植物纖維,顏色都會變成深褐色或紅褐色,看起來不太 好看,因此我們想到用漂白劑水溶液來處理它們的色素,以下是觀察記錄。

表四 漂白劑水溶液處理阿勃勒樹葉纖維的實驗記錄表

漂白劑濃度 20% 30% 40% 50%

一天

顏 色 還 是 很 深,根源來沒 什麼差別

纖維的顏色褐 色較淡,中還 帶一點紅

纖維的顏色較 淡,不過還是 有一些褐色

顏色變淡了很 多,和原來的 差別很大

兩天

顏色稍稍退了 一點,看起來 比第一天淡

顏色較淡,成 了淡褐色,比 昨天淡但是差 別很小

纖維的顏色變 淡很多,與前 兩種濃度的差 別明顯

有 明 顯 的 變 色,雖然還是 褐色,卻是較 淡

研究結果:

(一)以漂白劑的水溶液來浸泡葉子的纖維,可以使葉子纖維的顏色很快就變淡 一點。

(二)我們發現,使用漂白劑水溶液的濃度在 50%時,浸泡一天或兩天,顏色 都是同一組裡面最淡的,因此,我們認為漂白劑水溶液的濃度與葉子纖維 的顏色變淡一點或淺一點有關係。

研究三 不同種類的植物和葉子的纖維量有關係嗎?

從前面實驗發現,植物的葉子,是可以從綠綠的葉子,經過處理變成「纖維」, 那麼這一些植物葉子變成的纖維,它的重量和它們本身不同的種類會有關係嗎?

於是又針對下面兩個問題進行探討。

實驗(一)草本植物和木本植物葉子的纖維量相同嗎?

我們先把植物分成「草本植物」和「木本植物」兩類,看看它們有沒有不一 樣的地方。

表五 草本植物和木本植物葉子的纖維量的實驗記錄表

類別 萃取後的植物葉子纖維重量(g) 平均 草本植物名稱 昭和草 0g 歐蔓 5g 長穗木 0.3g 1.77g 木本植物名稱 黑板樹 16g 茄苳 18g 印度紫檀 53g 29g 研究結果:

(一)我們在這兩類植物中,在校園裡隨機各找出三種植物,使用氫氧化鈉煮沸 法,萃取葉子的纖維。結果,草本植物的纖維平均是 1.77g,木本植物獲 得 29g。

(19)

19

(二)我們發現,草本植物一般說來,都比樹木的葉子嫩,有時候摸起來還軟軟 的,煮的時候很快就爛,而木本植物的葉子通常比較硬,也不容易煮爛,

所以拿所得到樹葉纖維的重量來看,木本植物的葉子做成的纖維量是比草 本植物要多很多。

實驗(二)不同種類的木本植物中,哪一種葉子的纖維量最多?

我們在校園裡找了 24 種的木本植物做為樣本,進行這一個實驗,幫助我們 解答這一個問題-看看不一樣的樹葉所能淬取的纖維量到底有多少。我們固定樹 葉的重量,每一種都只是拿 100g 來做。

表六 不同木本植物葉子的纖維量的實驗記錄表 植

物 名 稱

菩 提 樹

麵 包 樹

印 度 橡 膠 樹

茄 冬

血 桐

玉 蘭 花

桃 花 心 木

桂 花

印 度 紫 檀

黑 板 樹

羊 蹄 甲

榕 樹

華 他 卡 藤

重量 26 26 20 18 15 27 12 20 53 16 14 15 34

植 物 名 稱

台 灣 欒 樹

阿 勃 勒

榔 榆

欖 仁 樹

琴 葉 榕

楓 香

台 灣 赤 楠

象 牙 樹

樟 樹

豔 紫 荊

觀 音 棕 竹 重量 10 58 17 20 21 15 40 19 41 57 39

研究結果

(一) 有關得到植物葉子纖維的數量,以「豔紫荊」、「阿勃勒」和「印度紫檀」

最多。

(二)這些纖維萃取量較多的樹木,它們的葉子都比較粗,葉脈很明顯,看起來 的感覺就是覺得纖維較多。

研究四 樹葉纖維可以造紙嗎?

在文獻探討裡,我們知道造紙的原料就是植物的纖維,那麼我們在這一個研 究主題中,所想到的「植物葉子的纖維」到底能不能造紙?以下是我們的實驗記 錄:

實驗(一)純樹葉纖維可以造紙嗎?

我們把蒐集到的葉子放進濃度 20%的氫氧化鈉溶液中,進行煮沸,並使用 果汁機萃取出葉子的纖維,在依造紙的方法抄紙,結果如下:

(20)

20

摘葉子 煮葉子 能不能造紙? 完成品 研究結果:

(一)雖然我們把阿勃勒樹葉纖維和清水,倒入果汁機,攪拌 30 秒,再加入一 些清水倒入方形塑膠盆中,再用手攪拌,這時樹葉纖維先是分散開來,但 是一下又開始沈澱聚在一起。

(二)使用篩網,以抄紙的方法,雖然能夠抄起來,但是看起來非常不均勻,。

實驗(二)還有哪些方法可以使樹葉纖維做成紙?

我們取得取紙漿、馬拉巴栗、聚丙烯醯胺等不同的水溶液和樹葉纖維混合,

做成混合的水溶液。這時候抄紙就變成很容易。以下是我們的實驗紀錄。

表七 黑板樹樹葉纖維混合水溶液抄紙的實驗記錄表 混合水

溶液 紙漿混合液 馬拉巴栗混合液 聚丙烯醯胺混合液

觀察記 錄

紙漿在抄紙時,手不會 黏黏的,紙張抄起來很 順手。陰乾以後,撕下 來很容易。

乳白色的馬拉巴栗水溶液,會 使纖維均勻漂在混合水溶液 中。抄起來時,水不容易由篩 網下面流走。

混合水溶液很黏,摸起來滑滑 的,雖然會使纖維分散漂浮在 水溶液中,但是要把水分壓乾 也不容易。

我們的 成品

說明:這些混合水溶液的比例如下:

(1)50g 的紙漿、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)50g 的馬拉巴栗水溶液、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)50g 的聚丙烯醯胺水溶液、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

研究結果

(一)使用樹葉纖維抄紙的時候,一定要加入可以把樹葉纖維黏在一起的東西,

這樣才能把纖維結合在一起,也才能做成紙。

(二)使用我們的抄紙方法,用舊報紙墊著植物纖維的紙漿,抄出來的紙乾燥以 後,馬拉巴栗和聚丙烯醯胺造的紙,比較容易黏在報紙上;假如做得很薄 的話,是很難撕下來。

(21)

21

實驗(三)造紙時樹葉纖維和紙漿的比例有甚麼關係?

試驗一 在樹葉纖維中加入不同濃度的紙漿造紙會有差異嗎?

我們使用不同比率的紙漿和樹葉纖維做成混合液,其中紙漿所佔的比率分別是 20%、30%、40%、50%。底下是我們對樹葉纖維和紙漿之不同比率的混合液,

所做實驗的觀察結果。

表八 不同比率之樹葉纖維和紙漿的混合水溶液抄紙的實驗記錄表

比率 20% 30% 40% 50%

記 錄

紙漿太稀,大部 分 是 植 物 葉 子 的纖維,抄紙的 時 候 大 概 只 能 做 12 張。

紙 張 抄 起 來 很 容易,篩網上的 水 分 只 要 稍 微 用力一壓,很快 就濾乾。

樹 葉 纖 維 均 勻 在 混 合 水 溶 液 中,抄起來纖維 會 平 均 分 佈 在 紙上。

由 於 樹 葉 纖 維 在 混 合 水 溶 液 中 所 佔 的 比 率 不高,能夠抄出 的紙張較多。

張數 12 13 13 15

說明:(1)20%意思為:20g 的廢紙、80g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)30%意思為:30g 的廢紙、70g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)40%意思為:40g 的廢紙、60g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)50%意思為:50g 的廢紙、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

研究結果:

(一)以本項紙漿與纖維的混合容易來說,比率一比一,也就是紙漿和樹葉纖維 各佔一半的話,抄紙比較容易,數量是

15

張,屬於最多的

(二)植物樹葉纖維比率占太多做起來紙張比較粗糙。

試驗二 在樹葉纖維中加入不同濃度的馬拉巴栗水溶液造紙會有差異嗎?

我們使用不同比率的馬拉巴栗水溶液和樹葉纖維做成混合液,其中馬拉巴栗所 佔的比率分別是 20%、30%、40%、50%。底下是我們對混合液,所做實驗的 觀察結果。

表十 不同比率之樹葉纖維和馬拉巴栗的混合水溶液抄紙的實驗記錄表

比率 20% 30% 40% 50%

記 錄

雖 然 馬 拉 巴 栗 溶液不多,但是 抄 紙 的 時 候 還 算容易,做起來 易成功。

篩 網 上 的 馬 拉 巴 栗 水 溶 液 和 植 物 葉 子 纖 維 容 易 結 合 在 一 起。

樹 葉 纖 維 與 馬 拉 巴 栗 的 混 合 水溶液中,抄起 來容易。

樹 葉 纖 維 與 馬 拉 巴 栗 混 合 水 溶 液 所 佔 的 比 率各佔一半,抄 出 的 紙 張 並 沒 有更多。

張數 14 15 15 15

說明:(1)20%意思為:20g 的馬拉巴栗溶液、80g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(22)

22

(2)30%意思為:30g 的馬拉巴栗溶液、70g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)40%意思為:40g 的馬拉巴栗溶液、60g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)50%意思為:50g 的馬拉巴栗溶液、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

研究結果:

(一)使用馬拉巴栗溶液混合葉子纖維造紙,雖然植物葉子的纖維佔比率很大,

高達

30%時,造起紙來,還是很順手,可以製造的紙也不算少。

(二)當植物的葉子纖維所佔的比率與馬拉巴栗各佔一半時,抄紙時相對纖維就 少了,因此多餘的馬拉巴栗溶液會影響篩網濾水功能。

試驗三 在樹葉纖維中加入不同濃度的聚丙烯醯胺水溶液造紙會有差異嗎?

我們使用不同比率的聚丙烯醯胺和樹葉纖維做成混合液,其中聚丙烯醯胺所佔 的比率分別是 5%、10%、15%、20%。下表是我們所做實驗的觀察結果。

表十一 不同比率之樹葉纖維和聚丙烯醯胺的混合水溶液抄紙的實驗記錄表

比率 5% 10% 15% 20%

記 錄

聚 丙 烯 醯 胺 水 溶液太稀,分散 效果不明顯,纖 維 較 易 集 結 在 一起,做出來的 紙易不平整。

聚 丙 烯 醯 胺 溶 液不多,但是抄 紙 的 時 候 易 成 功。

聚 丙 烯 醯 胺 水 溶 液 和 植 物 葉 子 纖 維 容 易 結 合在一起。

聚 丙 烯 醯 胺 水 溶 液 所 佔 的 比 率太多,抄紙反 而不易。

張數 14 15 15 15

說明:(1)5%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(2)10%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(3)15%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

(4)20%的聚丙烯醯胺水溶液 200g、50g 的樹葉纖維和 4000 ㏄的水。

研究結果:

(一)用聚丙烯醯胺水溶液混合樹葉纖維來造紙,聚丙烯醯胺的濃度在 10%的 時候就可以造紙,濃度太高了並不一定好。

(二)所以只要使用 10%濃度的聚丙烯醯胺就能造紙就行,不必要消耗太多的 化學藥品。

(23)

23

實驗(四)不同植物纖維製造出來的紙一樣嗎?

在這個實驗裡,取阿勃勒、印度紫檀、觀音棕竹等不同的樹葉纖維水溶液分 別和聚丙烯醯胺水溶液混合做為抄紙的混合液,實驗結果記錄如下。

表十二 不同種類之樹葉纖維和聚丙烯醯胺的混合水溶液抄紙的實驗記錄表 植物

種類 阿勃勒 印度紫檀 觀音棕竹

記 錄

抄出來的紙顏色有點 偏咖啡色

紙的質地較阿勃勒的 紙稍稍細一點

紙的顏色為淺黃色,質 地稍粗些

張數 15 14 12

成品

說明:(1)50g 的阿勃勒樹葉纖維、200 ㏄濃度 10%的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000

㏄的水。

(2)50g 的印度紫檀樹葉纖維、200 ㏄濃度 10%的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000 ㏄的水。

(3)50g 的觀音棕竹樹葉纖維、200 ㏄濃度 10%的聚丙烯醯胺水溶液、和 4000 ㏄的水。

研究結果:

(一)用聚丙烯醯胺水溶液混合不同種類之樹葉纖維來造紙,除了紙張表面之粗 細有點不同外及紙張顏色不同外,其外觀是很接近。

(二)我們推論大部分的樹葉的纖維能與 10%濃度的聚丙烯醯胺就能造紙,不 必要消耗太多的化學藥品。

研究五 使用植物葉子纖維製造的紙張可以使用嗎?

實驗(一)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「吸水性」有差異嗎?

表十三 不同種類之紙張吸水性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

高度 0.5 0.5 0.5 0.5 4.1 4.0 4.3 4.2 2.3 2.5 3.2 2.2

平均 0.5 4.15 2.55

(24)

24

研究結果:我們發現棉紙的吸水性最好,阿勃勒手抄紙的吸水性效果最差.

實驗(二)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「透水性」有差異嗎?

表十四 不同種類之紙張透水性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

滴數 89 70 88 79 73 67 82 82 81 101 110 178

平均 81.5 76 177.2

研究結果:我們發現宣紙的透水性最好,棉紙的透水性效果最差.

實驗(三)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「擴散性」有差異嗎?

表十五 不同種類之紙張擴散性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

面積 0.81 0.63 0.8 0.72 8.75 12.4 16.2 7.13 7.5 6.75 6.6 3.91

平均 0.74 11.12 6.19

(25)

25

研究結果:我們發現棉紙的擴散性最好,阿勃勒手抄紙的擴散性最差

實驗(四)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「柔軟性」有差異嗎?

表十六 不同種類之紙張柔軟性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

最高 19 19.5 18.7 18.7 19.7 19.5 19 18.5 19.7 18.5 18.5 18.5 最低 12.5 14 8.6 13.5 13 12 13 10.2 17.5 13.5 15 14.9 差數 6.5 5.5 13.1 5.2 6.7 7.5 6 8.3 2.2 5 3.5 3.9 平均 7.575 7.125 3.65

研究結果:我們發現宣紙的柔軟性較硬,阿勃勒手抄紙的柔軟性最軟.

實驗(五)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「平滑性」有差異嗎?

表十七 不同種類之紙張平滑性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

高度 7 8.5 10 9 5.9 5.5 3.0 2.5 5.3 6.2 5 3.8 平均 8.625 4.225 5.075

(26)

26

研究結果:我們發現棉紙的平滑性最佳,摩擦力最小; 阿勃勒手抄紙的平滑性最差, 摩擦性最大.

實驗(六)樹葉纖維製造的紙張與其他紙張之「張力性」有差異嗎?

表十八 不同種類之紙張張力性的實驗記錄表

名稱 阿勃勒手抄紙 棉紙 宣紙

重量 50 50 50 50 140 140 130 150 110 110 110 100

平均 50 140 107.5

研究結果:我們發現紙的張力性較佳,阿勃勒手抄紙的張力性最差

研究六 樹葉纖維紙張的用途有哪些?

實驗(一)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「書寫」的效果如何?

紙的書寫,是紙的功能中重要的項目,因此在我們研究造紙的時候,就想到 要做這一項的實驗。以下是我們體驗的紀錄:

(27)

27

用 彩 色 筆 寫

用 原 子 筆 寫

用 細 的 彩 色 筆 寫

研究結果:

1.原子筆:是所有筆當中最好寫的,寫起來光滑順手。

2.彩色筆:寫的上去,但是並不是很好寫,寫的字也沒由其他來的工整,而 且字體會很粗,也受紙的粗糙所影響。

3.自動筆:非常難寫,寫上去後紙很容易破掉。

4.螢光筆:如果和自動筆比較的話,比自動筆好寫很多。

5.印章 :印得上去,可是很模糊。

6.立可帶:寫錯字的話,印在紙上還可以,但最好不要用,因為需要用很多 層。

我們的結論

(一)用植物樹葉纖維造出來的紙,是可以寫字的,但是寫起來澀澀的,筆在紙 上面移動不是很順。

(二)因為這是手抄紙,這一種假如用來寫字的話,不容易寫,不太好寫。

實驗(二)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「畫畫」的效果如何?

紙的用途可以畫畫,是紙的功能中的一個項目,因此在我們研究造紙的時 候,就想到要做這一項的實驗。以下是我們體驗的紀錄:

(28)

28

表十九 不同種類之紙張畫畫效果的實驗記錄表

名稱 水彩畫 水彩畫 貼畫

作品

研究結果:

(一)使用水彩在我們所製作的樹葉纖維手抄紙上面作畫,對水彩顏料色彩的表 現效果感覺不錯。

(二)雖然植物樹葉纖維手抄紙做出來的紙,顏色不是很白,但是確有一種柔和 的感覺,用它來作畫也是一種創意。

(三)假如把這一種紙用在撕貼畫上面,也有很好的效果。

實驗(三)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「版畫」的效果如何?

表二十 不同種類之紙張製作版畫效果的實驗記錄表 名

稱 十字架 小精靈 可愛的貓咪

研究結果:

(一)使用我們所製作的樹葉纖維手抄紙作為拓印版畫,對油墨顏料或色彩的吸 收效果很好。

(二)假如把這一種紙用在版畫上面,也有很好的效果。

實驗(四)使用樹葉纖維製造的紙張應用於「立體雕塑」的效果如何?

表二十一 不同種類之紙張製作立體雕塑效果的實驗記錄表

名稱 太極拳 萬能的手 海洋世界

作品

(29)

29

研究結果:

(一)使用我們所製作的樹葉纖維手抄紙作為立體雕塑,有一種特殊的效果,我 們自己做了以後,那種感覺很好。

(二)假如把這一種紙,不管是抄好的紙或是在紙漿階段,好好的設計,對同學 們來說,可以提供另一種創意;相信對立體雕塑也會有很好的效果。

六、討論

(一)在這個實驗過程中,我們找尋多種不同的樹葉,如:黑板樹、榕樹等等,

使用臭水溝的水泡剪下來的葉子,利用水溝水裡的細菌把葉綠素吃掉,過 了一星期後,裡面長滿了孑孓,真噁心。我們帶手套用水沖洗,雖然大部 分葉綠素和葉肉都被沖掉了,但這個方法需要花上一個禮拜的時間。這對 我們來說太費時了,所以老師教我們用氫氧化鈉浸泡樹葉。經過一段時間 的觀察,我們發現有的樹葉泡 1~2 天就能把葉綠素和葉肉侵蝕,但有的不 管怎麼泡也泡不爛。

(二)用酒精可實驗「葉子的煮沸法」。我們用裝 300cc 的水的燒杯,放入已經 剪碎的葉子,並加入氫氧化鈉(10g),下面有酒精燈在燃燒,將葉片煮出纖 維,並用湯匙把葉子往下壓,一段時間後,菩提樹的葉子已經下沉,黑板 樹的葉子仍浮在水面上。有些杯子裝的水仍偏棕色,但有的已經成了黑色 (葉綠素和氫氧化納交替作用)水中也有些渣渣。

(三)但酒精燈所能煮的樹葉的量很少,所以可以改用快速爐來煮葉子。一開始,

我們把 2%的氫氧化納和 3000cc 的水倒入大鍋子中,然後再將剪好的葉子 倒入鍋子中,燜煮 40~45 分鐘後,泡到冷水裡,再用手搓揉到葉肉不見,

搓乾淨後,手上那一坨便是樹葉的纖維。

(四)用「卡式爐」也可以煮葉子,只要短短 20 至 30 分鐘,而且比較輕便,所 以之後我們每次都採用卡式爐來代替快速爐。用卡式爐煮樹葉要加 150 或 200g 的氫氧化納和 1500cc 的水(濃度約 10 至 14%),然後放入葉子開 始煮。用卡式爐煮有一個壞處,就是要隨時顧著正在悶煮中的葉子,不然 水會隨時溢出來,一開始並不太順手,但後來愈做愈順,老師也說我們很 有效率呢!我們現在已經做了 20 幾種的樹葉纖維了。

(五)我們一關接過一關,最後我們使用馬拉巴栗打成樹漿。把馬拉巴栗的漿、

阿勃勒纖維混合後放到果汁機裡打,完成後就開始造紙了。我們把篩網放 進大盆子中,把紙漿撈起來的時候,就是一層紙。另外使用「回收紙打成 的紙漿」、加入「聚丙烯醯胺水溶液」可以使植物纖維變成紙

(六)我們發現比較嫩的葉子得到的纖維比較少;比較老的葉子得到的纖維比較 多。例如我們用老的桃花心木來造紙,桃花心木在所有的樹葉當中,桃花 心木的量同樣是 100g,但煮的時間較久,這也是利用老葉子的壞處。相 同的氫氧化鈉的濃度和樹葉纖維的處理有很大的關聯,氫氧化鈉的濃度 高,纖維煮的比較爛,也比較快(時間一樣);相對的,氫氧化鈉濃度低,

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葉子纖維就需要煮比較久,這是我們研究的結果。

(七)一般的草本植物都是一些花草,但我們萃取它們的纖維後發現,草本植物 所得到的纖維是少之又少,所以我們決定試著萃取木本植物的纖維。木本 植物在校園中不但比草本植物來的多,而且也不必再太陽底下曬太久。我 們在萃取過後發現,用木本植物的纖維比草本植物來的多。

(八)我們用許多不同種類的樹葉來萃取纖維(同樣都是木本植物),發現阿勃勒 的纖維是所有樹葉裡面最多的,所以我們決定使用阿勃勒當作造紙的材 料。我們發現樹葉纖維可以造紙,我們在纖維中加入聚丙烯醯胺或馬拉巴 利漿可以膠結纖維,在纖維中加入紙漿造出來的紙比較白,比較容易膠 結。有些樹葉纖維量很高,所以我們認為利用植物纖維造紙的可行性很高, 宜多多推廣。

七、結論

我們這個研究的目的是希望為「造紙」找到新的原料,經過長時間的實驗研 究,我們獲得下列幾項結論:

(一)把「樹葉纖維」拿來造紙,絕對可行;如此可以降低砍伐樹木造紙的行為,

減緩地球的暖化。

(二)地上剛掉下一、兩天的「落葉」,或由樹上「新摘的葉子」,都可以加工淬 取到「纖維」。

(三)使用「樹葉自然腐爛分解」或「加入氫氧化鈉的煮沸法」的方法,都能得 到植物葉子的纖維。

(四)植物葉子纖維中加入「回收紙做的紙漿 50%」、「馬拉巴栗的水溶液水溶 液濃度 30%」和「聚丙烯醯胺濃度 20%」就可以製作紙張。

(五)用樹葉纖維手抄製作的紙張,在吸水性、擴散性、透水性、平滑性、柔軟 性、張力性等性質上,比較差,但是將來還有改進的空間。

(六)用樹葉纖維手抄製作的紙張,用於「寫字」是不理想,但是在「水彩或彩 色筆畫畫」、「製作版畫」、「進行立體雕塑作品」,不但效果不錯,更是具 有創意。

七、參考資料

錢存訓(1975)。中國古代的造紙原料。香港中文大學學報,p.27-39。

陳大川(1985)。台灣造紙史話。長春棉紙基金雜誌。

楊心豪(2008)。台灣的驕傲-精緻的手工造紙。源雜誌,p. 68。

參考文獻

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