金門地區第 61 屆中小學科學展覽會 作品說明書
科 別：生活與應用科學(二) (環保與民生) 組 別：國中組
作品名稱：枯葉再生-探討蒲葵再生紙性質與可行性 關 鍵 詞： 造紙、蒲葵、環保
編 號：
1
摘要
紙張的原物料來自於樹木，大量地使用紙張勢必會導致環境受到破壞，加速全球軟 化等問題。為了達到環境保護的目的，本次研究主題為蒲葵葉再生紙的製作，設計一連 串的實驗探討下列不同的變因:1.不同紙張和蒲葵葉組成比例 2. 蒲葵葉的解纖強弱 3.添 加黏著劑類型，透過三組不同的實驗，來比較所製造的蒲葵再生紙的外觀、吸水性、摩 擦力、透光度、抗拉扯能力等紙張性質，進一步思考蒲葵再生紙可以應用的地方。
實驗結果我們推測利用蒲葵造紙是可行的，其中蒲葵再生紙的纖維大小會影響紙張 的性質，其中解纖程度越高，紙張的吸水性越強、抗拉扯能力越弱；解纖程度越低，紙 張的吸水性越弱，抗拉扯能力越強，應用上可根據再生紙其吸水性弱、抗拉扯能力強的 特點製作出紙袋，讓校園中的落葉變成具有價值的物品，運用於我們的生活上。
壹、 研究動機
紙張是校園不可或缺的東西，校園中的課本、考試都會用到大量的紙，每位學生 一學期下來使用到的紙張數量十分可觀。紙張的材料來源須砍伐樹木，地球的樹木減 少，植物能調節氣候的就減弱，因此我們就想到如果能以校園中的植物的落葉作為再生 紙的原料，將這些沒有價值的落葉轉換為可以使用的紙張，那麼勢必可以減少原物料的 消耗，落實廢物利用和環保的理念。綜合上述的想法，我們從校園開始尋找可替代資 源，而校園內有數十棵的蒲葵，而其像扇子落葉最為顯眼，因此本次的研究決定探討利 用蒲葵葉作為再生紙的原料之一，並探討其性質。
貳、 研究目的
一、探討利用蒲葵葉製作再生紙的可行性
二、探討不同紙張和蒲葵葉組成比例所製成再生紙的性質 三、探討蒲葵葉不同的解纖過程所製成再生紙的性質 四、探討添加黏著劑對所製成的再生紙性質影響
五、蒲葵再生紙性質之比較 : (1) 吸水性 (2)摩擦力 (3)透光度 (4)抗拉扯能力 六、蒲葵再生紙的應用思考
枯葉再生-探討蒲葵再生紙性質與可行性
2
參、 研究設備及器材
一、抄紙網製作器材 : 木條、鋸刀、釘槍、紗網、剪刀
二、紙漿製作實驗器材 : 紙張碎屑、蒲葵葉、氫氧化鈉、果汁機、燒杯、電子秤、鐵 盆、護貝膠膜、吸水抹布、抄紙網、水盆
三、抄紙實驗器材: 紙漿、護貝膠膜、吸水抹布、抄紙網、水盆、漿糊、膠水、裁紙機 四、紙張性質檢驗器材 :
1. 摩擦力實驗 : 滑行鐵軌、玩具車、對照尺、直尺 2. 透光度實驗 : 四腳架、照度計 APP
3. 吸水性實驗 : 玻璃水盆、紅墨水、木夾、木條、碼表 4. 抗拉扯實驗 : 砝碼掛勾、鐵架、打孔機、寶特瓶、棉線
肆、 實驗架構圖
3
伍、 研究過程與方法
一、抄紙網的製作
1. 將木條和紗窗網組合釘好，如下圖所示，其大小為 15cmX15cm
二、紙漿製作與抄紙過程
1 取校園內枯萎的蒲葵頁數片，
和紙張碎片備用
2 將葉子裁減並以加入氫氧化 鈉煮 90 分鐘，使葉子軟化
3 洗去殘餘的氫氧化鈉，葉子 留著備用
4 將葉子和碎紙放入果汁機以高 速攪拌 60 秒，製成紙漿
5 將紙漿放入水盆，並加入水 量總共兩公升與黏著劑，進行 抄紙
6. 將抄紙網上的紙漿轉移護貝 膠膜上，並以抹布吸乾水份
4
7 將紙張每份各做 4 張，放置室 外晾乾
8 紙張晾乾後以重物將紙張壓 平，紙張切成 12cmX12cm 大小
在實驗的過程中我們分別探討三個可能影響紙張性質的變因 1. 變因一 : 不同紙張和蒲葵葉組成比例
將實驗分成五組，於步驟 4 改變不同比例的碎紙和蒲葵葉 (1) 都是碎紙共 30 g
(2) 碎紙 20g；蒲葵葉 10g 碎紙與蒲葵葉比例→「紙:葉」=「2:1」
(3) 碎紙 15g；蒲葵葉 15g 碎紙與蒲葵葉比例→「紙:葉」=「1:1」
(4) 碎紙 10g；蒲葵葉 20g 碎紙與蒲葵葉比例→「紙:葉」=「1:2」
(5) 都是葉子共 30g
2. 變因二 : 於抄紙中添加額外的黏著劑
將實驗分成三種，於步驟 5 添加黏著劑，五組紙張和蒲葵葉組成比例做一次 (1) 無額外添加黏著劑
(2) 添加 20g 的膠水 (3) 添加 20g 的漿糊
3. 變因三 : 蒲葵葉不同的解纖過程
將實驗分成三組，於步驟 2 以不同濃度的氫氧化鈉來煮葉子，三組煮的時間都 是 90 分鐘，五組紙張和蒲葵葉組成比例做一次
(1) 氫氧化鈉濃度 1M (共 3 公升) (2) 氫氧化鈉濃度 2M (共 3 公升) (3) 氫氧化鈉濃度 4M (共 3 公升)
5
三、 紙張性質比較實驗 1. 外觀比較
(1) 將所有紙張切成 12 公分 X12 公分的大小，方便實驗 (2) 以肉眼觀察紙張的外觀和手觸摸紙張比較各紙張的差異 2. 吸水性質比較
實驗裝置圖:
(1) 將紙張切成 2cmX12cm 的長條狀
(2) 將紙條夾於木棍上後平放於玻璃水缸上 (3) 每張紙條浸泡於紅墨水高度約 0.5cm (4) 計時 2 分鐘測量紙條上水位的高度 (5) 每種紙張重複測 3 次求平均值
(6) 水面上升的高度越高代表紙張的吸水性越好 3. 摩擦力比較
實驗裝置 : 距離對照尺
待測紙張
滑行軌道
6
(1) 將玩具車由靜止經由軌道下滑，並於軌道下方放置相同手抄紙 3 張 (2) 將玩具車下滑到停止前進的距離記錄下來
(3) 每種紙張各測 3 次求平均值
(4) 玩具車滑行的距離越遠代表受到紙張的摩擦力越少 4. 透光度比較
實驗裝置:
(1) 將紙張放在四角架上，於自然光的狀態下實驗
(2) 於紙張下方放置手機，並將手機鏡頭距離紙張約 5 公分 (3) 以照度計 APP 測試紙張擋住光線時的照度
(4) 每種紙張各測三次求平均值
(5) 所測得的數字越大，代表紙張的透光效果越好。
5. 抗拉扯能力比較 實驗裝置:
(1) 將紙張切成 2cmX12cm 長條狀
(2) 於紙張頂部和底部 1cm 處以打孔機打孔 待測紙張
砝碼掛勾
寶特瓶
7 組成比例
黏著劑
(3) 將紙張頂部的孔穿過掛勾掛於鐵架上 (4) 紙張底部掛一個寶特瓶測量工具
(5) 緩慢的將水加入於寶特瓶，直到紙張斷裂為止 (6) 以電子秤計算寶特瓶和砝碼掛鉤的總重
(7) 每張紙各測 3 次求平均值
(8) 所測得的總重越重，代表紙張的抗拉扯能力越強
陸、 研究結果
一、 各紙張成品外觀比較
1. 有無添加黏著劑，紙張的外觀觀察(解纖氫氧化鈉濃度都為 1M)
無添加黏著劑 添加 20g 膠水 添加 20g 漿糊
全紙張碎 片
「紙:葉」
=「2:1」
「紙:葉」
=「1:1」
8 組成比例
解纖濃度
「紙:葉」
=「1:2」
全葉子碎 片
2. 比較無添加黏著劑，不同濃度的氫氧化鈉解纖效果
氫氧化鈉 1M 氫氧化鈉 2M 氫氧化鈉 4M
「紙:葉」
=「2:1」
「紙:葉」
=「1:1」
9
「紙:葉」
=「1:2」
全葉子碎 片
說明與分析:
(1) 氫氧化鈉濃度會影響蒲葵葉纖維大小，當濃度為 1M 時，解纖程度較弱肉眼仍可見 到一些明顯的葉子纖維，當濃度提高為 2M 和 4M 時，葉子的纖維較細小，因此紙 張的顏色較均勻分布
(2) 氫氧化鈉濃度會影響紙張的平滑感，當濃度為 1M 時，紙張觸感較粗糙，可以摸到 凹凸不平的紋路，當濃度提高為 2M 和 4M 時，觸感較平順
(3) 不同組成比例的紙張的影響: 當隨著蒲葵葉的組成比例越多時，所製造的紙張顏色 越深，越接近黃褐色
(4) 添加黏著劑在外觀和觸感上和一般無添加的觀察下無太大的差別
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二、 吸水性比較實驗結果
1. 比較不同氫氧化鈉濃度製作成的紙張吸水性 (三次平均值) 單位(cm) 氫氧化鈉 1M 氫氧化鈉 2M 氫氧化鈉 4M
「紙:葉」=「2:1」 7.2 6.8 7.8
「紙:葉」=「1:1」 6.8 6.6 8.5
「紙:葉」=「1:2」 6.5 7.0 8.0
全葉子碎片 3 7.8 7.6
說明與討論:
(1) 1M 氫氧化鈉製造的蒲葵葉紙張，吸水性明顯比 2M 和 4M 低 (2) 4M 氫氧化鈉製造的紙張在各混和組成比例中其吸水效果較好 (3) 1M 氫氧化鈉製造的紙張隨著葉子比例越多，吸水性下降
(4) 1M 氫氧化鈉製造的蒲葵葉紙張，其解纖程度較低，表面較粗糙影響吸水 4M 氫氧化鈉解纖程度較高，紙張表面較平整，吸水性較好
(5) 解纖程度會影響紙張吸水性，解纖程度較低，表面越不平整，吸水性越差
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
不同解纖方式對紙張吸水性實驗
氫氧化鈉1M 氫氧化鈉2M 氫氧化鈉4M
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2. 比較添加額外的黏著劑紙張的吸水性 (三次平均值) 單位(cm) 無添加 添加 20g 膠水 添加 20g 漿糊
全紙張碎片 6.5 6.0 5.7
「紙:葉」=「2:1」 7.2 7.6 5.3
「紙:葉」=「1:1」 6.8 8.0 6.0
「紙:葉」=「1:2」 6.5 8.5 5.5
全葉子碎片 3 1.8 2.3
說明與討論:
(1) 添加漿糊所製造的紙張其吸水性明顯下降
(2) 添加膠水在有葉子和紙片混和時，其吸水性皆提高
(3) 以蒲葵葉所製造的紙張吸水性，比以紙張製作的再生紙吸水性較差 (4) 紙張過於粗糙，所製造出來的紙張較不平整，吸水性較弱
(5) 添加漿糊時，有助於減低紙張的吸水性
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
全紙張碎片 「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
添加黏著劑對紙張吸水性比較
無添加 添加20g膠水 添加20g漿糊
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三、摩擦力實驗結果
1. 比較不同氫氧化鈉濃度製作成的紙張摩擦力 (三次平均值) 單位(cm) 氫氧化鈉 1M 氫氧化鈉 2M 氫氧化鈉 4M
「紙:葉」=「2:1」 28.4 33.7 32.6
「紙:葉」=「1:1」 26.5 32.8 34.3
「紙:葉」=「1:2」 25.6 31.5 33.2
全葉子碎片 22.6 31.0 31.6
說明與討論:
(1) 不同的解纖程度會影響紙張的摩擦性質，在 1M 的氫氧化鈉中，玩具車滑行距 離明顯較短
(2) 在 1M 和 2M 的氫氧化鈉中紙張比例越高，玩具車滑行距離較遠 (3) 蒲葵再生紙解纖程度越高，紙張表面越平順，玩具車滑行距離越遠
蒲葵再生紙解纖程度越低，紙張表面越粗糙，玩具車滑行距離越短 (4) 表面越不平整其紙張產生摩擦力越大，故含有葉子比例越高
紙張表面較不平，玩具車滑行距離較近
20 22 24 26 28 30 32 34 36
「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
不同解纖方式對紙張摩擦力比較
氫氧化鈉1M 氫氧化鈉2M 氫氧化鈉4M
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2. 比較添加額外的黏著劑紙張的摩擦性 (三次平均值) 單位(cm) 無添加 添加 20g 膠水 添加 20g 漿糊 全紙張碎片 29.7 27.5 29.6
「紙:葉」=「2:1」 28.4 26.8 30.0
「紙:葉」=「1:1」 26.5 26.0 28.4
「紙:葉」=「1:2」 25.6 25.4 25.3 全葉子碎片 22.6 24.3 24..5
說明與討論:
(1) 隨著葉子比例越多，玩具車滑行距離越短 (2) 添加膠水時，玩具車滑行距離較無添加時短，
(3) 添加漿糊時，玩具車滑行距離會變長，添加漿糊時，其產生的摩擦力較小，
紙張可能較平順
(4) 葉子越多時，紙張表面會較不平整，因此產生的摩擦力較大，滑行距離較短
22 23 24 25 26 27 28 29 30
全紙張碎片 「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
添加黏著劑對紙張摩擦力比較
無添加 添加20g膠水 添加20g漿糊
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四、透光度實驗結果
1. 比較不同氫氧化鈉濃度製作成的紙張其透光度 (三次求平均值) 單位:Lux 氫氧化鈉 1M 氫氧化鈉 2M 氫氧化鈉 4M
「紙:葉」=「2:1」 274 306 304
「紙:葉」=「1:1」 272 306 292
「紙:葉」=「1:2」 203 290 254
全葉子碎片 174 288 313
說明與討論:
(1) 由當氫氧化鈉濃度為 2M 時，混和比例做成的紙張透光度較好 (2) 當解纖氫氧化鈉濃度為 1M 時，各組成比例紙張透光程度較不好 (3) 透光程度最好的紙張為 4M，葉子做成的紙張
(4) 氫氧化鈉濃度為 1M 時，紙張表面的葉子纖維較粗糙，透光度較不好 氫氧化鈉濃度為 2M 和 4M 時，紙張表面均較平整，因此透光度也較好
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330
「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
解纖方式對透光度實驗比較
氫氧化鈉1M 氫氧化鈉2M 氫氧化鈉4M
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2. 比較添加額外的黏著劑對紙張的透光度影響 (三次求平均值) 單位:Lux 無添加 添加 20g 膠水 添加 20g 漿糊
全紙張碎片 257 276 256
「紙:葉」=「2:1」 274 257 276
「紙:葉」=「1:1」 272 257 293
「紙:葉」=「1:2」 203 256 307
全葉子碎片 174 271 270
說明與討論:
(1) 添加漿糊後，做成的紙張透光度較好
(2) 添加漿糊和膠水做成的紙張，不同混和比例其透光度沒有明顯的差距 五、張力實驗結果
1. 比較不同氫氧化鈉濃度製作成的紙張其抗拉扯能力(三次求平均值) 單位:公克 氫氧化鈉 1M 氫氧化鈉 2M 氫氧化鈉 4M
「紙:葉」=「2:1」 118 64 60
「紙:葉」=「1:1」 187 63 60
「紙:葉」=「1:2」 85 42 50
全葉子碎片 194 39 34
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330
全紙張碎片 「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
添加黏著劑對紙張透光度比較
無添加 添加20g膠水 添加20g漿糊
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說明與討論:
(1) 當氫氧化鈉濃度為 1M 時，其抗拉扯的能力較強
(2) 當氫氧化鈉濃度為 2M 和 4M 時，其抗拉扯的能力十分弱，紙張容易破損 (3) 解纖程度越高，紙張的纖維越細，葉子和紙張不容易交織，抗拉扯能力較弱
2. 添加額外的黏著劑對紙張的抗拉扯能力影響 (三次求平均值) 單位:公克 無添加 添加 20g 膠水 添加 20g 漿糊
全紙張碎片 213 197 212
「紙:葉」=「2:1」 118 163 174
「紙:葉」=「1:1」 187 257 204
「紙:葉」=「1:2」 85 129 146
全葉子碎片 194 228 200
0 50 100 150 200 250
「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
解纖方式對抗拉扯實驗比較
氫氧化鈉1M 氫氧化鈉2M 氫氧化鈉4M
50 100 150 200 250 300
全紙張碎片 「紙:葉」=「2:1」 「紙:葉」=「1:1」 「紙:葉」=「1:2」 全葉子碎片
黏著劑對紙張抗拉扯實驗
無添加 添加20g膠水 添加20g漿糊
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說明與討論：
(1) 添加漿糊和膠水時，紙張的抗拉扯程度明顯提高
(2) 在各混和比例中，以紙張和葉子１：１的比例下，紙張抗拉扯程度最好 (3) 添加黏著劑能提高紙張的抗拉扯能力
柒、 討論
一、蒲葵葉的解纖方式選擇:
起初我們打算用熱水煮的方式來軟化纖維，但煮了兩小時後葉子本身還是很硬，拿 去打漿後，發現纖維無法被攪碎，考量到時間的因素，思考如何以其他方式將葉子 纖維軟化，決定使用七年級製作葉脈書籤時軟化葉子的藥品-氫氧化鈉，再分別以 不同的氫氧化鈉濃度來探討解纖程度所製造出來的紙張性質，其中煮的時間以 90 分鐘為標準。
二、蒲葵再生紙與一般 A4 影印紙性質的比較
將 A4 影印紙重複上述的實驗檢測其性質，並與蒲葵再生紙的比較，我們發現 A4 影印紙，在吸水性上相對於再生紙非常的弱(實驗平均 1.6cm)，A4 影印紙的表面十 分光滑在摩擦力實驗上數字相較較大(實驗平均 42cm)，而在透光度實驗則透光率相 對於再生紙較高(實驗平均 330lux)，這和我們起初預想落差十分的大。
三、再生紙的表面粗糙度討論
觀察再生紙的各成品中，發現了紙張共同的一個特點，就是紙張有一面較平滑
，另一面較粗糙。經過討論，我們推測可能的原因在造紙的過程中，以吸水抹布擠 壓吸水的過程中，紙張的一面是朝向護貝膠膜，另外一面則是朝向紗網的原故，如 果需把紙張兩面弄得一樣平整，那麼在晾乾的過程中可以考慮以熨斗來將再生紙給 燙平。
四、蒲葵再生紙的應用 (一) 純蒲葵葉再生紙:
1. 純蒲葵葉再生紙在外觀上都偏黃褐色，不適合拿來書寫
2. 純蒲葵葉再生紙的性質容易受到解纖程度的影響，其中解纖程度越低(氫氧化鈉 1M)，紙張吸水性越差，但抗拉扯能力越好。考量到這兩個性質，我們將其應 用在生活上的紙袋，能達到校園中廢物再利用的環保概念。
(二) 混和比例紙張和蒲葵葉的再生紙
1. 混和紙張和葉子所製作的再生紙隨著葉子比例越高，外觀會越接近深褐色 2. 故可以運用不同的組合比例，製造出不同顏色的紙張，其中蒲葵再生紙具有天
然的氣息，可加以設計應用在手工卡片製作上
(三) 以下是我們思考蒲葵再生紙可應用於生活上，根據不同紙張性質的需求，可調 整不同變因來造紙。
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紙張特性需求 是否需混和紙 張碎片
解纖程度 是否需添加黏 著劑 書寫用紙 表面平滑
顏色較淡 抗拉扯
是 高 是
紙袋 不易吸水 抗拉扯
否 低 是
手工卡片 具藝術氣息 方便書寫
否 均可 是
吸 水 用 紙 具有吸水性 抗拉扯
均可 高 是
天然杯墊 具有吸水性 可重複使用
否 中 否
捌、 結論
一、含葉子量比例越多的再生紙，其外觀上顏色越深，越接近黃褐色，觸感較粗糙 含葉子量比例越少的再生紙，其外觀上顏色越淺，越接近白色，觸感較平順
二、蒲葵再生紙中以不同濃度氫氧化鈉解纖，對紙張吸水性、摩擦性、抗拉扯能力的實 驗比較
(一) 解纖程度越高，紙張的吸水性越強；解纖程度越低，紙張的吸水性越弱 (二) 解纖程度越高，紙張的表面越平順，摩擦力越低
(三) 解纖程度越低，紙張的抗拉扯能力越好；解纖程度越高，紙張的抗拉扯能 力越差
三、蒲葵再生紙中添加黏著劑對紙張吸水性、摩擦性、透光度、抗拉扯實驗比較 (一) 添加漿糊和膠水能提升紙張的抗拉扯能力
(二) 添加膠水能提升紙張的吸水性，添加漿糊反映降低紙張的吸水性 (三) 添加漿糊會增加紙張的摩擦力，添加膠水則會降低紙張的摩擦力 四、蒲葵再生紙的應用與價值
(一) 蒲葵再生紙是可行的，其紙張的性質隨著製作過程中紙張葉子組成比例、
解纖強弱、添加黏著劑、有很大的差異，故可根據所要的紙張性質來搭配
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製作。
(二) 蒲葵再生紙在外觀上呈黃褐色，所製造出來的紙張具有藝術氣息，可混和 紙張碎片製成手工卡片，也可稱根據其吸水性弱、抗拉扯能力強的特點製 作出包裝紙袋。
(三) 蒲葵是校園常見的植物，取得容易，落葉造紙的過程中能同時達到學習以 及環保的概念。
玖、 參考資料
1. 環境教育及訓練第 47 期電子月刊
https://record.epa.gov.tw/Epaper/10047/3-1.html
2. 主婦聯盟環境保護基金會
https://www.huf.org.tw/event/content/1550
3. 廣興紙寮
https://www.taiwanpaper.net/blank-7
4. 行政院農業委員會林業試驗所-再生紙與環保 5. 鈺植企業有限公司-紙類概論
https://www.elipaper.com.tw/article_detail/11.htm
6. 郭蘭生、鄭殷立、張文娟、陳信泰(2004)紙品在休閒事業上的應用
