木芙蓉皮成紙可行性研究

王 珊

(1.北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院，北京，100083； 2.中國文化遺產(chǎn)研究院，北京，100029)

·木芙蓉皮·

木芙蓉皮成紙可行性研究

王 珊1，2

(1.北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院，北京，100083； 2.中國文化遺產(chǎn)研究院，北京，100029)

為探討木芙蓉皮是否具有制漿造紙價(jià)值，對木芙蓉的植物學(xué)特征、木芙蓉皮的纖維形態(tài)、化學(xué)成分進(jìn)行分析，并進(jìn)行手工紙抄造實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所抄木芙蓉皮紙的平均白度為31%，平均厚度為0.063 mm，平均定量為22.21 g/m2，紙面光滑細(xì)膩，可用作文化用紙，證明木芙蓉皮確是一種良好的造紙植物原料。

天工開物；薛濤箋；木芙蓉；皮紙；造紙

明代科學(xué)家宋應(yīng)星在《天工開物·殺青》中稱[1]：“芙蓉等皮造者統(tǒng)曰小皮紙?！拇ㄑ{亦芙蓉皮為料，煮糜，入芙蓉花末汁?；虍?dāng)時(shí)薛濤所指，遂留名至今。其美在色，不在質(zhì)料也?！蔽闹兴岬降难{是中唐女詩人薛濤(770— 832)為唱酬詩友特制的詩箋，它色澤艷麗，清新高雅，為歷代文人騷客所題詠，自宋代以來歷代均有仿制[2]，該箋對東亞國家箋紙紙種的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。宋應(yīng)星言及薛濤箋是由芙蓉皮所造，芙蓉皮即木芙蓉樹的韌皮部纖維。木芙蓉為錦葵科木槿屬落葉灌木或小喬木，因其花朵艷麗而常被人們當(dāng)作觀賞植物。然而令人費(fèi)解的是，在漫長的歷史長河中，《天工開物》是唯一記錄有用木芙蓉皮造紙的文獻(xiàn)，除此以外，前無古人后無來者；而且迄今為止，人們也從未從傳世或出土紙張中發(fā)現(xiàn)任何木芙蓉皮紙實(shí)物。因此，《天工開物》中的記錄只是木芙蓉皮造紙的孤證。

木芙蓉皮真可被用于造紙嗎？研究中發(fā)現(xiàn)，這一問題并未引起較多人的關(guān)注，目前關(guān)于木芙蓉皮的研究多集中于紡織界對其韌皮纖維可紡性能的探索，如黃麗[3]對木芙蓉皮化學(xué)成分開展定量分析，嘗試采用新脫膠方式提取纖維，測試了纖維紗線性能；姚桂香等人[4]探索在不同脫膠工藝下木芙蓉皮的可紡性能變化。另外，《福建野生經(jīng)濟(jì)植物》介紹了木芙蓉皮的科屬及形態(tài)、分布地區(qū)、采集、土法脫膠、性能和用途、質(zhì)量規(guī)格、栽培方法[5]。

在造紙界，有關(guān)的研究還主要停留在理論判斷的層面，孫寶明等人[6]認(rèn)為古人曾用芙蓉皮纖維制繩、織布和制紙，木芙蓉應(yīng)該被研究利用。陳大川稱木芙蓉在臺灣生長甚速，秋花后即可伐枝取皮供用，他曾試種多株，試制皮紙亦佳，為可推廣之原料[6]。潘吉星[7]認(rèn)為用木芙蓉韌皮纖維造紙，在技術(shù)上可行，因?yàn)榻?jīng)脫膠后，其纖維素總量達(dá)59.75%。

圖1 木芙蓉的外形

劉仁慶[8]認(rèn)為木芙蓉纖維的平均長度為1.9 mm，寬度為0.018 mm，長寬比為105，可以造紙，但它又是一種觀賞性植物，不宜大量采集用來造紙。易曉輝[9]把木芙蓉列為我國傳統(tǒng)手工紙常用纖維原料?？傮w上看，紙史研究者普遍認(rèn)為木芙蓉皮可被用于造紙，但因未見相關(guān)的研究報(bào)告，筆者利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)分析了木芙蓉皮的纖維形態(tài)和化學(xué)成分，并通過手工紙抄造實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了木芙蓉皮成紙的可行性。

1 木芙蓉的植物學(xué)特征

木芙蓉學(xué)名為Hibiscus mutabilis，別名芙蓉花、酒醉芙蓉，科名為Malvaceae，中文科名錦葵科，木槿屬落葉灌木或小喬木，高2～5 m，花期8～10月，喜歡溫暖濕潤的氣候，喜陽光，適應(yīng)性較強(qiáng)，其外形見圖1。由圖1可知，木芙蓉小枝、葉柄、花梗、花萼均密被細(xì)絨毛?；▎紊谥Χ巳~腋間，初開時(shí)是白色或淡紅色，后變深紅色(見圖1(a))。木芙蓉樹干的皮上疏被均勻小疣突(見圖1(b))。木芙蓉葉呈寬卵形至圓卵形或心形，常5～7裂，裂片三角形，先端漸尖，具鋸齒，葉兩面均被細(xì)絨毛(見圖1(c))。蒴果扁形，被淡黃色毛，具5個(gè)分果爿，有多粒種子，種子腎形，被絨毛(見圖1(d))。我國江蘇、浙江、江西、福建、臺灣、廣東、廣西、湖南、湖北、四川、貴州和云南等省區(qū)有栽培，日本和東南亞各國也有栽培。

2 木芙蓉皮分析

2.1顯微分析檢測

實(shí)驗(yàn)原料：湖北省西北部某縣城公園內(nèi)2年生木芙蓉樹，2014年2—3月份采集。

實(shí)驗(yàn)樣品：剝?nèi)デ嗥り幐珊蟮哪拒饺仄ぁ?/p>

實(shí)驗(yàn)儀器：北京倫華XWY-VIII纖維分析儀。

圖2 木芙蓉皮外觀

(1) 木芙蓉皮外觀物理性能分析

樹皮剝掉外層粗皮后，留下次生韌皮部，樣品外觀呈淺黃色，樹皮堅(jiān)韌，纖維束粗長(見圖2)。

(2)木芙蓉皮纖維形態(tài)分析

樣品前處理：為更好地分散纖維，分析檢測時(shí)將上述樣品放入濃度約33.3 g/L的NaOH溶液中，60℃下常壓浸煮約5 h后取出，清水置換清洗。

制作試片：將樹皮纖維取出，用手指揉搓成細(xì)纖維，取少許樣品置于載玻片上，加兩滴赫氏纖維試劑，使纖維分散著色，蓋上蓋玻片，用濾紙吸去多余的纖維試劑，然后用XWY-VIII纖維分析儀對樣品的纖維形態(tài)進(jìn)行分析。

木芙蓉皮纖維形態(tài)見圖3。由圖3可知，木芙蓉皮纖維端部較尖細(xì)，木芙蓉皮只經(jīng)NaOH煮后漿，纖維平直，細(xì)胞壁較厚、平直，細(xì)胞腔小，且纖維節(jié)紋不明顯，纖維周圍沒有膠衣。雜細(xì)胞較少，有的呈錐形、枕形，有的是球形。測得纖維長度最大值為3.74 mm，最小值為0.75 mm，平均長度為1.43 mm；纖維寬度最大值為22.29 μm，最小值為4.72 μm，平均寬度為11.34 μm。

(3)木芙蓉皮橫截面切片實(shí)驗(yàn)

將木芙蓉皮用清水煮軟，用手術(shù)刀和哈氏切片器切取皮料橫截面，顯微鏡分析見4。由圖4可知，木芙蓉皮纖維維管束很多，薄壁細(xì)胞只在維管束之間出現(xiàn)，所占的組織比量不大，說明雜細(xì)胞含量相對較少，纖維含量高。此外，維管束與薄壁細(xì)胞等分布均勻，有利于蒸煮時(shí)的藥品滲透。

圖3 木芙蓉皮的纖維形態(tài)(×200)

圖4 去粗皮的木芙蓉次生韌皮水煮軟化后切取橫截面(×100)

通過以上分析可知，木芙蓉皮的韌皮部纖維比較豐富，雜細(xì)胞少，長寬比較大；實(shí)驗(yàn)使用NaOH于60℃浸煮即可分散纖維，可見該纖維易蒸煮分散。

2.2化學(xué)組成分析

實(shí)驗(yàn)對脫膠木芙蓉皮的化學(xué)組成進(jìn)行了分析。

備料方法：根據(jù)GB2677.1—1993規(guī)定的方法將脫膠木芙蓉皮磨粉，提取40～60目篩分組分，測其干度為93.32%，用于化學(xué)組分分析。

實(shí)驗(yàn)方法：分別依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對木芙蓉皮綜纖維素含量(GB/T2677.10—1995)，木素含量(GB/T2677.8—1994)以及1%NaOH抽出物(GB/T2677.5—1993)等指標(biāo)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 脫膠木芙蓉皮的化學(xué)成分分析 %

注 △數(shù)字代表在誤差范圍以外，故選取另外兩個(gè)數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值。平均值是除去誤差較大數(shù)值后的值。

由表1可知，脫膠木芙蓉皮的綜纖維素含量較高，平均為81.12%；木素(含酸不溶木素和酸溶木素)含量較低，平均為14.0%；1%NaOH抽出物含量平均為1.74%，明顯低于一般的非木材原料；說明該原料在實(shí)際生產(chǎn)中具有良好的成漿得率和較低的污染物產(chǎn)生量，原料保存時(shí)不易腐朽變質(zhì)，是較好的造紙?jiān)稀?/p>

3 手工紙抄造實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證木芙蓉皮造紙的可行性，實(shí)驗(yàn)根據(jù)一般手工紙抄造的工藝流程進(jìn)行抄造。為盡量去除木素和提高紙漿的白度，采取分級蒸煮的方式對木芙蓉皮進(jìn)行制漿。具體步驟如下(見圖5)。

備料：秋末春初，砍伐2年生的木芙蓉樹干，取皮，用刀刮去外層粗皮部分，留下次生韌皮部，將次生韌皮放置戶外曬干，曬干后稱取皮料共2 kg，稱為“干皮”。

本實(shí)驗(yàn)干皮得率計(jì)算如下：2年生木芙蓉樹干2.5 kg，可剝得樹皮0.65 kg，曬干后270 g，樹干1.6 kg，外層粗皮0.25 kg，濕皮得率26%，干皮得率10.8%。

制漿：將皮料浸泡在清水中5天，漚制脫膠，保持每天換水。先對皮料進(jìn)行第1次汽蒸，即清水、常壓、100℃水溫，連續(xù)蒸煮24 h，見圖5(a)；對汽蒸后皮料實(shí)施第1次腌制，即將蒸煮的皮料在50%濃度石灰水漚泡2～3 h，見圖5(b)，撈起在陰涼處堆置4～5天。進(jìn)行第2次汽蒸，漂洗和第2次腌料，依次進(jìn)行第3次汽蒸和第3次腌料。用清水洗凈皮料后，觀察纖維的分散程度，判斷此時(shí)的皮料纖維是否適合打漿，方法是取少許樣品，順著纖維的方向用手指用力揉搓，放入清水中觀察纖維是否已充分散開，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)仍有部分纖維未完全打散。因此，用澄清過的草木灰水浸煮皮料3 h，保持水溫100℃(草木灰水為前一天配制，將2.5 kg的草木灰倒入25 L沸水，靜置一夜，pH值為8.5)，見圖5(c)。對煮完瀝水后的皮料再進(jìn)行第4次腌料，時(shí)間為10天。為提高皮料白度，將腌后的皮料清洗干凈，分撕成細(xì)綹擱置在網(wǎng)架中，攤晾在樓頂向陽處日曬雨淋約2個(gè)月，見圖5(d)。

打漿：攤曬結(jié)束后，將皮料用清水清洗干凈，去除雜質(zhì)，曬干后再次選料。把選好的皮料槌成片狀，用刀切細(xì)，每股皮料直徑僅有0.5 cm，見圖5(e)，再用木槌將切好的皮料搗成細(xì)泥狀，手可撕成單纖維，見圖5(f)。把皮料放入細(xì)目布袋中，置入流水中再次漂洗，直到水變清澈。

圖5 木芙蓉制漿及手工紙抄造實(shí)驗(yàn)

制滑水(制施膠液)：將約2.5 kg獼猴桃枝沖洗干凈，切斷壓扁至開裂，放入水桶中加冷水浸泡12～14 h，不時(shí)攪拌，濾出無色黏液，見圖5(g)。

抄造：把漂洗干凈的漿料放入紙槽中，倒入滑水，加水打槽(調(diào)濃、攪拌)，配成紙漿。用竹簾抄紙器手工抄紙，見圖5(h)。

曬紙、揭紙：采用一簾一抄，日曬晾干的方式，晾干后將紙從竹簾上小心揭取。圖5(i)為造好的木芙蓉皮紙。

手工抄造的木芙蓉皮紙的平均白度為31%，平均厚度為0.063 mm，平均定量為22.21g/m2，紙面光滑細(xì)膩，可用作文化用紙。

4 結(jié) 論

本課題通過對木芙蓉皮的纖維形態(tài)和化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明，木芙蓉皮韌皮部纖維豐富，雜細(xì)胞少，纖維長寬比大，并且易蒸煮分散；綜纖維素含量較高，木素含量較低，有較好的制漿造紙價(jià)值。

致謝：衷心感謝中國制漿造紙研究院王菊華高工、北京德承貢紙坊貢斌老師、天津科技大學(xué)李群教授、中國科技大學(xué)何鑫碩士對本文的大力幫助!

[1] Song Yingxing. The Exploitation of the Works of Nature(Volume II) [M]. The 10thyear of the Chongzhen Reign of the Ming dynastyblock-printed edition financed by the author, unknown. 宋應(yīng)星. 天工開物(卷中)[M]. 明崇禎十年自刻本, 不詳．

[2] DENG Jian-ming. The Influence of Xue Tao Stationery on and Its Contribution to the Papermaking Industry in Sichuan in the Middle Tang dynasty[J]. China Pulp & Paper, 1993, 12(6): 62. 鄧劍鳴. 薛濤箋在中唐時(shí)期對四川造紙業(yè)的影響與貢獻(xiàn)[J]. 中國造紙, 1993, 12(6)： 62．

[3] Huang Li. A study of the extraction and physical and chemical properties of thebast fibres ofHibiscus mutabilisbark[D]. Wuhan: Wuhan Textile University, 2010. 黃 麗. 木芙蓉韌皮纖維的提取及理化性能研究[D]. 武漢： 武漢紡織大學(xué), 2010．

[4] Yao Guixiang, Zhao Lei. An exploration of the chemical and biological refining of the bast fibres of Hibiscus mutabilis bark[J].Shanghai Textile Science & Technology, 2015(8): 94. 姚桂香, 趙 磊.木芙蓉韌皮纖維的化學(xué)生物精細(xì)化工藝探討[J].上海紡織科技, 2015(8)：94．

[5] The Department of Commerce of Fujian Province.Hibiscus mutabilisbark//Wild Economic Plants in Fujian[M]. Fuzhou: Fujian People’s Publishing House, 1960. 福建省商業(yè)廳. 木芙蓉皮//福建野生經(jīng)濟(jì)植物[M]. 福州： 福建人民出版社, 1960．

[6] Chen Dachuan. A History of the Rise and Fall of Papermaking in China [M]. Taibei: Chung Wai Press, 1979. 陳大川. 中國造紙術(shù)盛衰史[M]. 臺北： 中外出版社, 1979．

[7] Pan Jixing. A History of Papermaking in China[M]. Shanghai: Shanghai People’s Press, 2009. 潘吉星. 中國造紙史[M]. 上海： 上海人民出版社, 2009．

[8] Liu Renqing. Ancient Chinese Paper[M]. Beijing: Intellectual Property Publishing House, 2009. 劉仁慶. 中國古紙譜[M]. 北京： 知識產(chǎn)權(quán)出版社, 2009．

(責(zé)任編輯：董鳳霞)

TheFeasibilityStudyofPapermakingwithHibiscusMutabilisBark

WANG Shan1,2

(1.TheScienceandTechnologyHistoryandCulturalHeritageInstituteoftheUniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing, 100083; 2.ChineseAcademyofCulturalHeritage,Beijing, 100029)

(E-mail: 276368424@qq.com)

The Hibiscus mutabilis bark was recorded asa kind of papermaking raw material in the ancient science book The Exploitation of the Works of Natureas and the famous Xue Tao Stationery was made of it. In order to explore the papermaking feasibility of the material, the botanical characteristics of the Hibiscus mutabilis, the fiber morphology and chemical composition of its bark were analyzed, the hand make paper was prepared in the lab, which proved that the Hibiscus mutabilis bark was a good papermaking fiber raw material and had further application potential．

the exploitation of the works of nature; Xue Tao Stationery; Hibiscus mutabilis; bark paper; papermaking

王 珊女士，博士，副研究館員；研究方向：紙質(zhì)文物保護(hù)修復(fù)、造紙史。

TS766

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.09.009

2017- 06- 21(修改稿)