初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 張 瀚 中 1 陳 均 伊 2 * 1 苗 栗 縣 立 田 美 國 民 小 學 2 國 立 嘉 義 大 學 科 學 教 育 研 究 所 前 言 紙 的 應 用 在 日 常 生 活 中 非 常 廣 泛, 舉 凡 課 本 衛 生 紙 紙 箱, 和 紙 袋 等 等, 都 離 不 開 此 範 疇 對 多 數 人 而 言, 隨 手 將 紙 張 丟 掉, 是 多 麼 容 易 的 一 件 事 然 而, 紙 的 用 量 愈 多, 代 表 我 們 砍 伐 樹 木 的 數 量 也 愈 多, 對 環 境 衝 擊 無 疑 是 沈 重 的 負 擔, 況 且 地 球 正 面 臨 著 溫 室 效 應 的 衝 擊, 保 護 環 境 應 是 刻 不 容 緩 的 事 宜 本 研 究 以 學 生 生 活 中 常 接 觸 的 植 物 為 範 圍, 探 討 什 麼 樣 的 植 物 適 合 成 為 製 紙 原 料 在 校 園 中, 常 見 的 植 物 有 銀 樺 桃 花 樹 與 鳳 凰 木, 南 庄 地 區 常 見 的 植 物 有 桂 花 樹 與 桂 竹 南 庄 鄉 的 特 產 桂 竹 具 有 生 長 期 短 與 易 於 繁 殖 的 特 點, 應 可 取 代 樹 木 成 為 製 紙 原 料 希 冀 學 生 在 尋 找 製 紙 原 料 與 製 紙 的 過 程 中, 能 逐 步 克 服 接 踵 而 來 的 問 題, 其 次, 並 從 中 瞭 解 製 紙 是 一 件 非 常 不 簡 單 的 工 作, 正 視 愛 惜 資 源 與 保 護 生 態 的 重 要 性, 並 能 將 知 識 轉 化 為 行 動, 節 約 紙 與 降 低 紙 製 品 的 使 用 量 維 ), 減 少 樹 木 的 砍 伐 與 尋 找 替 代 原 料, 是 保 護 環 境 不 容 忽 視 的 要 務 在 國 小 六 年 級 的 自 然 生 活 科 技 課 本 中, 亦 提 到 永 續 家 園 的 重 要 性, 並 倡 導 生 態 環 境 發 展 的 永 久 性, 所 以, 教 導 學 生 愛 惜 森 林 資 產, 深 植 保 護 生 態 觀 念, 顯 得 特 別 重 要 本 研 究 從 分 析 什 麼 樣 的 植 物 適 合 成 為 製 紙 原 料, 設 計 一 個 探 究 過 程, 找 出 學 生 生 活 中 可 以 成 為 製 紙 替 代 原 料 的 植 物, 在 一 系 列 的 實 驗 活 動 中, 研 製 自 行 製 紙 的 可 行 性, 並 藉 由 製 紙 的 過 程, 提 醒 學 生 重 視 紙, 不 要 輕 易 浪 費 紙 張 貳 研 究 目 的 一 藉 由 學 童 平 時 接 觸 的 家 鄉 特 產 桂 竹, 厚 植 珍 惜 資 源 和 保 護 環 境 的 觀 念 二 學 習 經 由 資 料 收 集 和 實 驗 操 作, 探 討 紙 的 本 質 和 製 紙 的 流 程 三 培 養 實 驗 操 作 記 錄 數 據 與 問 題 解 決 的 能 力 四 訓 練 有 組 織 有 系 統 的 科 學 思 能 力 壹 研 究 動 機 製 紙 最 重 要 的 原 料 是 樹 木 ( 樹 皮 纖 * 為 本 文 通 訊 作 者 參 實 驗 器 材 一 材 料 : 桂 竹 片 桂 竹 內 膜 桂 竹 葉 桂 竹 根 ; 桃 花 樹 皮 桃 花 樹 葉 桃 花 -30-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 樹 根 ; 桂 花 樹 皮 桂 花 樹 葉 桂 花 樹 根 ; 銀 樺 樹 皮 銀 化 樹 根 銀 化 樹 葉 ; 鳳 凰 木 樹 皮 鳳 凰 木 樹 葉 鳳 凰 木 樹 根 ; 榕 樹 葉 榕 樹 根 榕 樹 樹 皮 油 桐 花 二 化 學 藥 劑 : 三 溶 液 : 四 器 材 : 試 管 試 管 架 燒 杯 酒 精 燈 天 枰 鑷 子 石 棉 心 網 鐵 三 角 架 載 玻 片 蓋 玻 片 顯 微 鏡 滴 管 五 其 他 : 膠 帶 水 桶 數 位 相 機 實 驗 紀 錄 紙 電 腦 果 汁 機 篩 子 熨 斗 肆 研 究 過 程 及 方 法 一 研 究 架 構 刮 取 樣 本, 製 成 樣 本, 以 利 觀 察, 如 圖 二 圖 三 圖 二 桂 花 和 銀 化 樹 皮 標 本 列 出 生 活 中 常 見 的 植 物 找 出 可 以 當 作 製 紙 原 料 的 合 適 植 分 析 該 植 物 的 特 性 探 討 可 行 的 製 作 流 程 圖 三 鳳 凰 木 和 榕 樹 標 本 圖 一 研 究 架 構 圖 二 實 驗 步 驟 實 驗 一 : 觀 察 加 箱 內 與 校 園 中 不 同 植 物 的 纖 維 組 織 和 紙 纖 維 的 比 較, 並 實 驗 二 : 探 討 溶 液 的 酸 鹼 性 和 溫 度 對 纖 維 組 織 分 離 的 影 響 力 ( 一 ) 探 討 酸 鹼 性 ( 表 一 ) 對 於 植 物 纖 維 組 織 的 影 響 力 ( 二 ) 探 討 溫 度 對 於 植 物 纖 維 組 織 分 離 的 影 響 力 -31-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 表 一 各 式 水 溶 液 的 酸 ( 鹼 ) 性 待 檢 定 的 溶 液 酸 ( 鹼 ) 性 步 驟 二 將 碎 紙 張 浸 泡 於 水 桶 中 靜 置 兩 週 ( 圖 五 ) 鹼 性 鹼 性 鹼 性 中 性 酸 性 酸 性 圖 五 泡 水 實 驗 三 : 探 討 再 生 紙 再 生 桂 竹 紙 ( 探 討 桂 竹 纖 維 和 紙 纖 維 是 否 相 似 ), 和 桂 竹 紙 的 製 作 流 程 ( 一 ) 探 討 再 生 紙 製 作 步 驟 ( 表 二 ) 從 製 作 再 生 紙 的 經 驗 中, 獲 取 經 驗, 以 利 完 成 桂 竹 紙 步 驟 三 以 水 與 廢 紙 為 1: 2 比 例 製 成 紙 漿 ( 圖 六 ) 表 二 再 生 紙 自 製 步 驟 步 驟 說 明 步 驟 一 先 利 用 碎 紙 機 將 廢 紙 絞 碎 ( 圖 四 ) 圖 六 製 成 廢 紙 漿 步 驟 四 使 用 抄 紙 器 將 製 好 的 紙 漿 紙 ( 圖 七 ) 圖 四 將 廢 紙 絞 碎 圖 七 再 生 紙 -32-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 ( 二 ) 再 生 桂 竹 紙 製 作 步 驟 ( 表 三 ) 將 處 理 過 的 桂 竹 纖 維 與 再 生 紙 漿 合 併, 檢 視 桂 竹 能 否 成 為 製 紙 的 原 料 表 三 檢 視 桂 竹 纖 維 步 驟 三 再 生 桂 竹 紙 與 再 生 紙 比 較 ( 圖 十 ) 步 驟 說 明 步 驟 一 使 用 果 汁 機 將 廢 紙 絞 成 糊 狀, 添 加 桂 竹 纖 維, 水 與 廢 紙 和 桂 竹 纖 維 的 比 例 為 1: 2 : 1( 圖 八 ) 圖 十 半 成 品 比 較 ( 三 ) 桂 竹 紙 製 作 步 驟 ( 表 四 ) 將 處 理 過 的 桂 竹 纖 維 添 加 樹 糊 製 成 紙 漿, 完 成 自 製 桂 竹 紙 圖 八 攪 拌 纖 維 步 驟 二 使 用 抄 紙 器 將 製 好 的 紙 漿 抄 紙 出 來, 再 以 熨 斗 將 紙 張 熨 平, 完 成 再 生 的 桂 竹 紙 ( 圖 九 ) 表 四 實 際 操 作 自 製 桂 竹 紙 步 驟 說 明 步 驟 一 將 預 先 準 備 好 的 桂 竹 纖 維 加 入 樹 糊, 調 和 成 紙 漿 ( 圖 十 一 ) 圖 九 半 成 品 圖 十 一 攪 拌 纖 維 -33-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 步 驟 二 使 用 抄 紙 器 將 製 好 的 紙 漿 抄 紙 出 來, 完 成 桂 竹 紙 ( 圖 十 二 ) 分 離 百 分 比 量 化 依 據 說 明 30% 纖 維 組 織 已 有 分 離, 纖 維 組 織 分 離 部 分 或 纖 維 組 織 間 空 隙 變 大 占 樣 本 的 3/10 以 下 40% 纖 維 組 織 已 有 分 離, 纖 維 組 織 分 離 部 分 或 纖 維 組 織 間 空 隙 變 大 占 樣 本 的 4/10 以 下 圖 十 二 半 成 品 50% 纖 維 組 織 完 全 分 離, 纖 維 組 織 分 離 部 分 或 纖 維 組 織 間 空 隙 變 大 占 樣 本 的 5/10 以 下 三 分 析 方 法 實 驗 的 進 行 分 對 照 組 和 實 驗 組, 對 照 組 僅 將 纖 維 組 織 放 入 水 中, 不 添 加 任 何 的 液 體, 實 驗 組 則 將 纖 維 組 織 放 入 和 醋 酸 等 溶 液 中 將 兩 組 結 果 做 交 叉 比 對, 訂 出 觀 察 的 量 化 依 據, 共 分 為 六 級, 分 級 的 項 目 如 表 五 表 五 纖 維 組 織 分 離 量 化 的 說 明 分 離 百 分 比 量 化 依 據 說 明 0% 纖 維 組 織 完 全 沒 有 分 離, 仍 呈 現 緊 密 的 狀 態 10% 纖 維 組 織 已 有 分 離, 纖 維 組 織 分 離 部 分 或 纖 維 組 織 間 空 隙 變 大 占 樣 本 的 1/10 以 下 20% 纖 維 組 織 已 有 分 離, 纖 維 組 織 分 離 部 分 或 纖 維 組 織 間 空 隙 變 大 占 樣 本 的 2/10 以 下 實 驗 週 期 因 纖 維 組 織 的 分 離 不 易 量 化, 因 此 以 三 天 為 一 個 週 期, 連 續 觀 察 七 週 期, 共 計 二 十 一 天 的 實 驗, 量 化 的 標 準 如 表 六 : 表 六 實 驗 週 期 的 界 定 實 驗 階 段 ( 第 幾 日 ~ 第 幾 日 ) 週 期 一 ( 第 1 日 ~ 第 3 日 ) 週 期 二 ( 第 4 日 ~ 第 6 日 ) 週 期 三 ( 第 7 日 ~ 第 9 日 ) 週 期 四 ( 第 10 日 ~ 第 12 日 ) 週 期 五 ( 第 13 日 ~ 第 15 日 ) 週 期 六 ( 第 16 日 ~ 第 18 日 ) 週 期 七 ( 第 19 日 ~ 第 21 日 ) 週 期 八 ( 第 22 日 ~ 第 24 日 ) 週 期 九 ( 第 25 日 ~ 第 27 日 ) 資 料 代 號 A B C D E F G H I -34-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 伍 研 究 結 果 一 研 究 架 構 ( 一 ) 研 究 一 : 比 較 家 鄉 中 各 種 植 物 的 特 徵 ( 表 七 ) 在 生 活 中, 桂 竹 的 成 長 期 短 與 繁 殖 力 強 特 性, 容 易 產 生 大 量 的 族 群, 且 經 濟 價 值 高, 除 了 可 生 產 桂 竹 筍 ( 每 年 四 五 月 ) 之 外, 亦 是 編 織 物 品 所 需 的 原 料 桃 花 樹 桂 花 樹 銀 樺, 和 榕 樹 雖 屬 常 見 植 物, 但 生 長 期 較 長, 繁 殖 不 易, 較 適 合 觀 賞 或 造 景 用 途 所 以, 紙 漿 原 料 取 得 方 面 以 桂 竹 較 佳 ( 二 ) 研 究 二 : 研 究 樣 本 植 物 根 莖 葉 纖 維 組 織 的 差 異 性? 觀 察 記 錄 表 如 表 八, 整 理 後 的 植 物 纖 維 比 較 如 圖 十 三, 由 內 容 可 知, 桂 竹 纖 維 組 織 較 為 鬆 散, 且 組 織 纖 維 間 的 空 隙 較 大, 對 製 作 紙 張 應 是 良 好 的 條 件, 能 減 少 處 理 的 時 間, 更 可 以 簡 化 製 紙 的 流 程 表 七 家 鄉 植 物 特 性 的 比 較 名 稱 分 類 分 佈 區 生 長 期 繁 殖 方 式 用 途 桂 竹 禾 本 科 低 海 拔 山 區 半 年 地 下 莖 繁 殖 農 具 編 織 建 築 桃 花 樹 薔 薇 科 分 佈 區 廣 數 年 種 子 經 濟 用 途 觀 賞 桂 花 樹 木 犀 科 分 佈 區 廣 數 年 扦 插 法 經 濟 用 途 觀 賞 鳳 凰 木 豆 科 分 佈 區 廣 數 年 種 子 造 景 銀 樺 山 龍 眼 科 分 佈 區 廣 數 年 種 子 造 景 榕 樹 桑 科 分 佈 區 廣 數 年 種 子 造 景 表 八 生 活 中 常 見 的 各 類 植 物 纖 維 比 較 名 稱 表 皮 葉 子 根 內 膜 桂 竹 內 部 纖 維 排 列 整 齊, 空 隙 大 細 胞 小 且 排 列 鬆 散 內 部 纖 維 紊 亂 而 鬆 散 多 空 隙 且 鬆 散 桃 花 樹 內 部 空 隙 小 排 列 較 為 不 規 則 內 部 排 列 緊 密 無 桂 花 樹 內 部 排 列 稍 密 內 部 排 列 緊 密 內 部 排 列 緊 密 無 鳳 凰 木 內 部 組 織 排 列 緊 密 細 胞 形 狀 明 顯, 氣 孔 易 察 覺 內 部 組 織 排 列 緊 密, 無 空 隙 銀 樺 內 部 組 織 排 列 緊 密 內 部 組 織 排 列 緊 密 內 部 組 織 排 列 緊 密 無 榕 樹 內 部 組 織 排 列 稍 鬆 內 部 組 織 排 列 稍 鬆 內 部 組 織 排 列 緊 密 無 無 -35-
科學教育月刊 第 324 期 中華民國九十八年十一月 圖十三 植物纖維觀察比較 表九 透光性的比較 1 2 3 4 5 6 桂竹片厚度 3cm 2cm 1cm 0.5cm 0.1cm 小 於 0.1cm 透光性 無 無 無 差 良好 優 編 號 二 探討桂竹片在不同溶液裡 以 為 佳 而 厚 度 小 於 0.1cm 的 桂 竹 片 最 及溶液在加熱過程中 其纖維 適 合 觀 察 但 厚 度 小 於 0.1cm 的 桂 竹 組織的改變 片 不 易 裁 切 故 以 厚 度 0.1cm 的 桂 竹 片 作 為 實 驗 觀 察 的 樣 本 編 號 1~ (一 ) 研 究 三 先 裁 取 不 同 厚 度 的 桂 竹 4 者皆不適合觀察 片 加以觀察比較 (二 ) 研 究 四 將 桂 竹 片 放 在 不 同 水 溶 液 桂竹片的軟化不易採用量化的方式 呈現 為克服此問題 改以桂竹片的 中 觀察其纖維組織的變化 厚薄為依據 便於以顯微鏡觀察組織 厚 度 約 0.1cm 的 桂 竹 片 分 別 放 入 碳 酸 纖維分離的情形 因而 先行找出合 鈉 適的桂竹片厚度觀察 觀察結果如表 肥皂水等六種水溶液中 觀察發現 九 透 光 性 以 0.1cm 以 下 (包 含 0.1cm) 桂竹片纖維在碳酸鈉水溶液和氨水 -36-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 水 溶 液 中, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 較 佳, 和 次 之, 和 完 全 沒 有 變 化, 據 此, 推 測 纖 維 組 織 在 鹼 性 溶 液 下 易 於 分 離 ( 三 ) 研 究 五 : 將 桂 竹 片 放 在 不 同 溶 液 中, 加 熱 並 觀 察 纖 維 組 織 的 改 變 厚 度 約 0.1cm 的 桂 竹 片 分 別 浸 泡 在 碳 酸 鈉 檸 檬 汁 等 六 種 水 溶 液 中, 經 24 小 時 後, 再 做 溫 度 的 實 驗, 實 驗 結 果 如 圖 十 四 從 中 可 知, 溫 度 愈 高, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 愈 明 顯, 當 隔 水 加 熱 至 80 以 上, 纖 維 組 織 分 離 的 狀 況 愈 理 想, 其 中 以 和 表 現 較 佳, 和 次 之, 和 則 無 變 化 所 以, 可 以 推 論 溫 度 的 變 化 對 纖 維 組 織 的 分 離 有 一 定 的 影 響 力 三 探 討 桂 竹 葉 在 不 同 溶 液 裡, 以 及 溶 液 在 加 熱 過 程 中, 其 纖 維 組 織 的 改 變 ( 一 ) 研 究 六 : 桂 竹 葉 片 分 別 放 入 肥 皂 水 等 六 種 水 溶 液 中, 觀 察 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 由 實 驗 的 觀 察 ( 圖 十 五 ) 可 以 發 現, 桂 竹 葉 纖 維 在 水 溶 液 和 水 溶 液 下, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 較 佳, 和 次 之, 和 完 全 沒 有 變 化 所 以, 桂 竹 葉 纖 維 組 織 在 鹼 性 溶 液 下 應 較 容 易 分 離 再 將 桂 竹 片 纖 維 組 織 和 桂 竹 葉 纖 維 組 織 進 行 比 較, 鹼 性 容 易 對 桂 竹 葉 纖 維 的 影 響 較 大 水 溶 液 總 類 40 30 100 90 80 70 60 50 溫 度 分 離 百 分 比 50% 40% 30% 20% 10% 0% 圖 十 四 桂 竹 片 在 不 同 水 溶 液 中 溫 度 改 變 對 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 -37-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 水 溶 液 種 類 A B C D E F G H I 實 驗 週 期 分 離 百 分 比 20% 10% 0% 50% 40% 30% 圖 十 五 桂 竹 葉 在 不 同 水 溶 液 中 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 ( 二 ) 研 究 七 : 將 桂 竹 葉 置 於 不 同 水 溶 液 中, 加 熱 並 觀 察 桂 竹 葉 分 別 浸 泡 在 碳 酸 氫 鈉 等 六 種 水 溶 液 裡, 經 24 小 時 後, 再 進 行 溫 度 變 化 的 實 驗, 實 驗 觀 察 紀 錄 如 圖 十 六 推 知 溫 度 愈 高 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 愈 明 顯, 當 隔 水 加 熱 至 70 以 上, 纖 維 組 織 分 離 的 狀 況 愈 理 想, 其 中 以 和 表 現 較 佳, 碳 酸 氫 鈉 和 次 之, 和 則 無 變 化 所 以, 溫 度 的 變 化 對 纖 維 組 織 的 分 離 有 一 定 的 影 響 力, 再 將 桂 竹 片 纖 維 和 桂 竹 葉 纖 維 兩 者 做 比 較 的 話, 溫 度 對 桂 竹 葉 纖 維 影 響 更 大 四 探 討 桂 竹 內 膜 在 不 同 溶 液 裡, 以 及 溶 液 在 加 熱 過 程 中, 其 纖 維 組 織 的 改 變 ( 一 ) 研 究 八 : 將 桂 竹 內 膜 放 在 不 同 溶 液 中, 觀 察 其 纖 維 組 織 的 改 變 桂 竹 剖 開 之 後, 取 出 桂 竹 內 膜 ( 俗 稱 竹 笙 ), 作 為 研 究 觀 察 的 樣 本, 取 材 的 樣 本 皆 以 桂 竹 兩 節 之 間 的 內 膜, 以 期 降 低 誤 差 值 將 桂 竹 內 膜 分 別 放 入 碳 酸 鈉 等 六 種 水 溶 液 裡, 觀 察 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 實 驗 結 果 如 圖 十 七 顯 示, 桂 竹 內 膜 纖 維 在 水 溶 液 和 水 溶 液 下, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 較 佳, 和 次 之, 略 有 組 織 分 離, 但 完 全 沒 有 變 化, 故 桂 竹 內 膜 纖 維 組 織 在 鹼 性 溶 液 下 易 於 分 離 若 將 桂 竹 纖 維 桂 竹 葉 纖 維 和 桂 竹 內 膜 纖 維 三 者 做 比 較, 纖 維 組 織 分 離 的 情 況 以 桂 竹 內 膜 纖 維 最 佳, 桂 竹 葉 纖 維 次 之, 最 後 才 是 桂 竹 纖 維 -38-
30 初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 水 溶 液 種 類 60 50 40 90 80 70 溫 度 分 離 百 分 比 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100 圖 十 六 桂 竹 葉 在 不 同 水 溶 液 中 溫 度 改 變 對 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 水 溶 液 種 類 分 離 百 分 比 50% A B C D E F G H 實 驗 週 期 I 40% 30% 20% 10% 0% 圖 十 七 桂 竹 內 膜 在 不 同 水 溶 液 中 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 -39-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 ( 二 ) 研 究 九 : 將 桂 竹 內 膜 放 在 不 同 溶 液 裡, 加 熱 並 觀 察 纖 維 組 織 的 改 變 桂 竹 內 膜 分 別 浸 泡 在 碳 酸 氫 鈉 等 六 種 水 溶 液 中, 經 24 小 時 後, 再 做 溫 度 的 實 驗 如 圖 十 八, 由 實 驗 結 果 可 知, 溫 度 愈 高, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 愈 明 顯, 當 隔 水 加 熱 至 50 ~60 以 上, 纖 維 組 織 分 離 情 況 愈 理 想, 其 中 以 和 表 現 較 佳, 和 次 之, 略 有 分 離, 肥 皂 水 則 無 纖 維 分 離 所 以, 溫 度 變 化 對 纖 維 組 織 的 分 離 有 一 定 的 影 響 力 將 桂 竹 片 纖 維 桂 竹 葉 纖 維, 和 桂 竹 內 膜 纖 維 三 者 做 比 較, 纖 維 組 織 分 離 的 情 況 以 桂 竹 內 膜 纖 維 最 佳, 桂 竹 葉 纖 維 次 之, 最 後 才 是 桂 竹 片 纖 維 五 探 討 桂 竹 內 膜 在 不 同 濃 度 的 碳 酸 鈉 水 溶 液, 以 及 溶 液 在 加 熱 過 程 中, 其 纖 維 組 織 的 改 變 ( 由 研 究 四 ~ 研 究 九 可 知 水 溶 液 對 纖 維 組 織 的 分 離 影 響 較 大 ) ( 一 ) 研 究 十 : 桂 竹 的 內 膜 組 織 分 別 放 在 不 同 濃 度 的 水 溶 液 中, 並 觀 察 纖 維 組 織 的 改 變 所 以, 先 調 製 不 同 濃 度 的 水 溶 液 ( 表 十 ) 然 後, 將 桂 竹 內 膜 纖 維 分 別 放 入 不 同 濃 度 的 水 溶 中, 實 驗 結 果 如 圖 十 九 所 示, 在 水 溶 液 濃 度 為 9g/100ml 時, 纖 維 組 織 分 離 的 情 形 最 理 想, 水 溶 液 濃 度 為 11g/100ml 時, 為 過 飽 和 溶 液, 故 不 列 入 考 慮 水 溶 液 種 類 30 60 50 40 70 100 90 80 溫 度 分 離 百 分 比 50% 40% 30% 20% 10% 0% 圖 十 八 桂 竹 內 膜 在 不 同 水 溶 液 中 溫 度 改 變 對 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 -40-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 表 十 不 同 濃 度 的 調 製 1g 3g 5g 7g 9g 11g 水 溶 液 100ml 100ml 100ml 100ml 100ml 10ml 和 水 的 比 例 備 註 1:100 3:100 5:100 7:100 9:100 11:100 過 飽 和 溶 液 重 量 1g 3g 5g 7g 9g 11g 11g 9g 7g 5g 3g 1g A B C G H I D E F 實 驗 週 期 分 離 百 分 比 50% 40% 30% 20% 10% 0% 圖 十 九 桂 竹 內 膜 在 濃 度 不 同 的 水 溶 液 中 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 ( 二 ) 研 究 十 一 : 將 桂 竹 的 內 膜 組 織 放 在 不 同 濃 度 的 中 加 熱, 並 觀 察 纖 維 組 織 的 改 變 桂 竹 內 膜 纖 維 組 織 分 別 浸 泡 在 不 同 濃 度 的 水 溶 液 裡, 經 二 十 四 小 時 後, 再 隔 水 加 熱, 並 在 不 同 的 溫 度 下, 取 出 觀 察 由 實 驗 結 果 ( 圖 二 十 ) 可 知, 纖 維 組 織 在 90 ~100 之 間 產 生 較 大 的 分 離, 由 此 驗 證 溫 度 的 變 化 會 深 深 地 影 響 到 纖 維 組 織 的 分 離 六 製 作 桂 竹 紙 綜 合 前 述 研 究 發 現, 將 其 整 理 如 表 十 一, 得 到 製 作 桂 竹 紙 的 條 件, 再 依 各 研 究 發 現 形 成 桂 竹 紙 製 作 的 流 程 之 步 驟 順 序 如 圖 二 十 一 -41-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 重 量 分 離 百 分 比 50% 1g 3g 5g 7g 9g 11g 11g 9g 7g 5g 3g 1g 100 90 80 70 60 50 40 溫 度 40% 30% 20% 10% 0% 30 圖 二 十 桂 竹 內 膜 在 不 同 濃 度 的 水 溶 液 中 溫 度 改 變 對 纖 維 組 織 分 離 的 數 值 資 料 圖 選 材 浸 泡 加 熱 加 工 處 理 添 加 樹 糊 抄 紙 去 除 水 分 完 成 圖 二 十 一 製 作 桂 竹 紙 流 程 圖 -42-
初 探 自 製 桂 竹 紙 的 研 究 表 十 一 各 研 究 發 現 彙 整 表 研 究 過 程 研 究 成 果 製 紙 流 程 研 究 應 用 研 究 一 驗 證 桂 竹 在 製 紙 應 用 上 可 作 為 製 紙 選 材 研 究 二 的 價 值 性 和 可 行 性 的 材 料 研 究 三 取 得 最 佳 的 觀 察 樣 本 選 材 製 紙 的 過 程 自 製 桂 竹 紙 的 實 際 應 用 厚 度 0.1cm 的 桂 竹 片 研 究 四 研 究 五 研 究 六 研 究 七 鹼 性 溶 液 和 溫 度 對 桂 竹 有 一 定 的 影 響 力 鹼 性 溶 液 和 溫 度 對 桂 竹 葉 有 一 定 的 影 響 力 浸 泡 加 熱 浸 泡 加 熱 製 紙 的 材 料 可 為 製 紙 的 材 料 調 製 水 溶 液 比 例 為 9g/100ml 研 究 八 研 究 九 鹼 性 溶 液 和 溫 度 對 桂 竹 內 膜 有 一 定 的 影 響 力 浸 泡 加 熱 製 紙 的 材 料 ( 優 ) 研 究 十 研 究 十 一 驗 證 不 同 濃 度 的 鹼 性 溶 液 和 溫 度 的 影 響 力 浸 泡 加 熱 製 紙 的 過 程 加 熱 過 程 需 超 過 80 研 究 十 二 驗 證 桂 竹 纖 維 分 離 後 應 用 的 可 行 性 抄 紙 加 工 處 理 製 紙 的 過 程 陸 討 論 一 纖 維 分 離 的 界 定 不 易, 採 對 照 組 方 式, 獲 取 較 客 觀 的 判 斷 數 據, 但 仍 有 誤 差 二 鹼 性 容 易 和 溫 度 變 化 會 影 響 纖 維 分 離 的 多 寡, 但 酸 鹼 濃 度 是 否 會 影 響 仍 須 更 準 確 的 測 量, 且 持 續 加 熱 對 纖 維 的 分 離 是 否 有 影 響, 值 得 再 深 入 探 討 三 桂 竹 內 膜 因 纖 維 較 細 易 分 離, 適 合 當 成 製 紙 的 原 料, 惟 原 料 來 源 較 少, 甚 為 可 惜 四 長 時 間 浸 泡 在 溶 液 裡 的 桂 竹, 製 作 出 來 的 再 生 桂 竹 紙 和 桂 竹 紙 呈 現 弱 鹼 性, 需 要 酸 鹼 中 和 的 步 驟, 使 紙 質 更 溫 和 五 實 驗 三 製 紙 的 過 程 中, 桂 竹 纖 維 軟 化 及 絞 碎 不 易, 倘 能 克 服 技 術 問 題, 對 桂 竹 紙 的 品 質 將 大 幅 提 昇 六 樹 糊 的 功 用 是 凝 聚 紙 漿, 讓 紙 漿 凝 固 成 形, 而 樹 糊 是 由 馬 拉 巴 利 樹 樹 根 所 提 煉 的, 至 於 是 否 可 添 加 其 他 物 質 讓 紙 漿 凝 固, 則 需 進 一 步 的 研 究 探 討 七 初 步 觀 察 證 明 桂 竹 在 紙 漿 原 料 的 來 源 提 供 多 一 項 選 擇, 然 而, 是 否 可 採 用 其 他 品 種 的 竹 子 製 作 紙 張 時, 仍 須 進 一 步 的 驗 證 -43-
科 學 教 育 月 刊 第 324 期 中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月 柒 結 論 一 桂 竹 的 生 長 期 較 短, 易 於 栽 植, 適 合 做 為 紙 原 料 的 來 源 之 一, 可 以 減 輕 對 樹 木 的 依 賴 二 成 品 的 桂 竹 紙 缺 乏 彈 性 透 光 性 和 著 墨 性, 因 此 仍 有 很 大 的 改 進 空 間, 不 過 若 以 今 日 的 造 紙 工 藝 技 術 而 言, 應 有 解 決 的 方 法 三 酸 性 溶 液 和 鹼 性 溶 液 對 纖 維 的 分 離 有 一 定 的 影 響 力, 其 中 以 和 的 效 果 較 佳, 但 和 是 化 學 物 質, 若 隨 意 廢 棄 對 環 境 會 有 很 大 的 影 響, 需 要 謹 慎 的 處 理 四 製 紙 的 手 續 繁 複, 愛 惜 紙 張 珍 惜 紙 張 就 是 等 同 於 對 環 境 的 愛 護, 地 球 的 環 境 保 護 需 要 我 們 更 用 心 的 去 經 營 五 桂 竹 紙 的 製 作 流 程 圖 : 選 材 浸 泡 加 熱 加 工 處 理 加 入 樹 糊 抄 去 除 水 分 完 成 捌 參 考 資 料 三 上 自 然 與 生 活 科 技 課 本 (2006) 台 南 市 : 南 一 書 局 企 業 股 份 有 限 公 司 五 上 自 然 與 生 活 科 技 課 本 (2006) 台 南 市 : 南 一 書 局 企 業 股 份 有 限 公 司 五 下 自 然 與 生 活 科 技 課 本 (2007) 台 南 市 : 南 一 書 局 企 業 股 份 有 限 公 司 六 上 自 然 與 生 活 科 技 課 本 (2006) 台 南 市 : 南 一 書 局 企 業 股 份 有 限 公 司 -44-