木芙蓉皮成纸可行性研究

王 珊

(1.北京科技大学科技史与文化遗产研究院，北京，100083； 2.中国文化遗产研究院，北京，100029)

·木芙蓉皮·

木芙蓉皮成纸可行性研究

王 珊1，2

(1.北京科技大学科技史与文化遗产研究院，北京，100083； 2.中国文化遗产研究院，北京，100029)

为探讨木芙蓉皮是否具有制浆造纸价值，对木芙蓉的植物学特征、木芙蓉皮的纤维形态、化学成分进行分析，并进行手工纸抄造实验。结果表明，所抄木芙蓉皮纸的平均白度为31%，平均厚度为0.063 mm，平均定量为22.21 g/m2，纸面光滑细腻，可用作文化用纸，证明木芙蓉皮确是一种良好的造纸植物原料。

天工开物；薛涛笺；木芙蓉；皮纸；造纸

明代科学家宋应星在《天工开物·杀青》中称[1]：“芙蓉等皮造者统曰小皮纸。……四川薛涛笺亦芙蓉皮为料，煮糜，入芙蓉花末汁。或当时薛涛所指，遂留名至今。其美在色，不在质料也。”文中所提到的薛涛笺是中唐女诗人薛涛(770— 832)为唱酬诗友特制的诗笺，它色泽艳丽，清新高雅，为历代文人骚客所题咏，自宋代以来历代均有仿制[2]，该笺对东亚国家笺纸纸种的产生和发展产生了深远影响。宋应星言及薛涛笺是由芙蓉皮所造，芙蓉皮即木芙蓉树的韧皮部纤维。木芙蓉为锦葵科木槿属落叶灌木或小乔木，因其花朵艳丽而常被人们当作观赏植物。然而令人费解的是，在漫长的历史长河中，《天工开物》是唯一记录有用木芙蓉皮造纸的文献，除此以外，前无古人后无来者；而且迄今为止，人们也从未从传世或出土纸张中发现任何木芙蓉皮纸实物。因此，《天工开物》中的记录只是木芙蓉皮造纸的孤证。

木芙蓉皮真可被用于造纸吗？研究中发现，这一问题并未引起较多人的关注，目前关于木芙蓉皮的研究多集中于纺织界对其韧皮纤维可纺性能的探索，如黄丽[3]对木芙蓉皮化学成分开展定量分析，尝试采用新脱胶方式提取纤维，测试了纤维纱线性能；姚桂香等人[4]探索在不同脱胶工艺下木芙蓉皮的可纺性能变化。另外，《福建野生经济植物》介绍了木芙蓉皮的科属及形态、分布地区、采集、土法脱胶、性能和用途、质量规格、栽培方法[5]。

在造纸界，有关的研究还主要停留在理论判断的层面，孙宝明等人[6]认为古人曾用芙蓉皮纤维制绳、织布和制纸，木芙蓉应该被研究利用。陈大川称木芙蓉在台湾生长甚速，秋花后即可伐枝取皮供用，他曾试种多株，试制皮纸亦佳，为可推广之原料[6]。潘吉星[7]认为用木芙蓉韧皮纤维造纸，在技术上可行，因为经脱胶后，其纤维素总量达59.75%。

图1 木芙蓉的外形

刘仁庆[8]认为木芙蓉纤维的平均长度为1.9 mm，宽度为0.018 mm，长宽比为105，可以造纸，但它又是一种观赏性植物，不宜大量采集用来造纸。易晓辉[9]把木芙蓉列为我国传统手工纸常用纤维原料。总体上看，纸史研究者普遍认为木芙蓉皮可被用于造纸，但因未见相关的研究报告，笔者利用实验室实验分析了木芙蓉皮的纤维形态和化学成分，并通过手工纸抄造实验验证了木芙蓉皮成纸的可行性。

1 木芙蓉的植物学特征

木芙蓉学名为Hibiscus mutabilis，别名芙蓉花、酒醉芙蓉，科名为Malvaceae，中文科名锦葵科，木槿属落叶灌木或小乔木，高2～5 m，花期8～10月，喜欢温暖湿润的气候，喜阳光，适应性较强，其外形见图1。由图1可知，木芙蓉小枝、叶柄、花梗、花萼均密被细绒毛。花单生于枝端叶腋间，初开时是白色或淡红色，后变深红色(见图1(a))。木芙蓉树干的皮上疏被均匀小疣突(见图1(b))。木芙蓉叶呈宽卵形至圆卵形或心形，常5～7裂，裂片三角形，先端渐尖，具锯齿，叶两面均被细绒毛(见图1(c))。蒴果扁形，被淡黄色毛，具5个分果爿，有多粒种子，种子肾形，被绒毛(见图1(d))。我国江苏、浙江、江西、福建、台湾、广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州和云南等省区有栽培，日本和东南亚各国也有栽培。

2 木芙蓉皮分析

2.1显微分析检测

实验原料：湖北省西北部某县城公园内2年生木芙蓉树，2014年2—3月份采集。

实验样品：剥去青皮阴干后的木芙蓉皮。

实验仪器：北京伦华XWY-VIII纤维分析仪。

图2 木芙蓉皮外观

(1) 木芙蓉皮外观物理性能分析

树皮剥掉外层粗皮后，留下次生韧皮部，样品外观呈浅黄色，树皮坚韧，纤维束粗长(见图2)。

(2)木芙蓉皮纤维形态分析

样品前处理：为更好地分散纤维，分析检测时将上述样品放入浓度约33.3 g/L的NaOH溶液中，60℃下常压浸煮约5 h后取出，清水置换清洗。

制作试片：将树皮纤维取出，用手指揉搓成细纤维，取少许样品置于载玻片上，加两滴赫氏纤维试剂，使纤维分散着色，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余的纤维试剂，然后用XWY-VIII纤维分析仪对样品的纤维形态进行分析。

木芙蓉皮纤维形态见图3。由图3可知，木芙蓉皮纤维端部较尖细，木芙蓉皮只经NaOH煮后浆，纤维平直，细胞壁较厚、平直，细胞腔小，且纤维节纹不明显，纤维周围没有胶衣。杂细胞较少，有的呈锥形、枕形，有的是球形。测得纤维长度最大值为3.74 mm，最小值为0.75 mm，平均长度为1.43 mm；纤维宽度最大值为22.29 μm，最小值为4.72 μm，平均宽度为11.34 μm。

(3)木芙蓉皮横截面切片实验

将木芙蓉皮用清水煮软，用手术刀和哈氏切片器切取皮料横截面，显微镜分析见4。由图4可知，木芙蓉皮纤维维管束很多，薄壁细胞只在维管束之间出现，所占的组织比量不大，说明杂细胞含量相对较少，纤维含量高。此外，维管束与薄壁细胞等分布均匀，有利于蒸煮时的药品渗透。

图3 木芙蓉皮的纤维形态(×200)

图4 去粗皮的木芙蓉次生韧皮水煮软化后切取横截面(×100)

通过以上分析可知，木芙蓉皮的韧皮部纤维比较丰富，杂细胞少，长宽比较大；实验使用NaOH于60℃浸煮即可分散纤维，可见该纤维易蒸煮分散。

2.2化学组成分析

实验对脱胶木芙蓉皮的化学组成进行了分析。

备料方法：根据GB2677.1—1993规定的方法将脱胶木芙蓉皮磨粉，提取40～60目筛分组分，测其干度为93.32%，用于化学组分分析。

实验方法：分别依据相关国家标准对木芙蓉皮综纤维素含量(GB/T2677.10—1995)，木素含量(GB/T2677.8—1994)以及1%NaOH抽出物(GB/T2677.5—1993)等指标进行分析，分析结果如表1所示。

表1 脱胶木芙蓉皮的化学成分分析 %

注 △数字代表在误差范围以外，故选取另外两个数据取算术平均值。平均值是除去误差较大数值后的值。

由表1可知，脱胶木芙蓉皮的综纤维素含量较高，平均为81.12%；木素(含酸不溶木素和酸溶木素)含量较低，平均为14.0%；1%NaOH抽出物含量平均为1.74%，明显低于一般的非木材原料；说明该原料在实际生产中具有良好的成浆得率和较低的污染物产生量，原料保存时不易腐朽变质，是较好的造纸原料。

3 手工纸抄造实验

为进一步验证木芙蓉皮造纸的可行性，实验根据一般手工纸抄造的工艺流程进行抄造。为尽量去除木素和提高纸浆的白度，采取分级蒸煮的方式对木芙蓉皮进行制浆。具体步骤如下(见图5)。

备料：秋末春初，砍伐2年生的木芙蓉树干，取皮，用刀刮去外层粗皮部分，留下次生韧皮部，将次生韧皮放置户外晒干，晒干后称取皮料共2 kg，称为“干皮”。

本实验干皮得率计算如下：2年生木芙蓉树干2.5 kg，可剥得树皮0.65 kg，晒干后270 g，树干1.6 kg，外层粗皮0.25 kg，湿皮得率26%，干皮得率10.8%。

制浆：将皮料浸泡在清水中5天，沤制脱胶，保持每天换水。先对皮料进行第1次汽蒸，即清水、常压、100℃水温，连续蒸煮24 h，见图5(a)；对汽蒸后皮料实施第1次腌制，即将蒸煮的皮料在50%浓度石灰水沤泡2～3 h，见图5(b)，捞起在阴凉处堆置4～5天。进行第2次汽蒸，漂洗和第2次腌料，依次进行第3次汽蒸和第3次腌料。用清水洗净皮料后，观察纤维的分散程度，判断此时的皮料纤维是否适合打浆，方法是取少许样品，顺着纤维的方向用手指用力揉搓，放入清水中观察纤维是否已充分散开，经观察发现仍有部分纤维未完全打散。因此，用澄清过的草木灰水浸煮皮料3 h，保持水温100℃(草木灰水为前一天配制，将2.5 kg的草木灰倒入25 L沸水，静置一夜，pH值为8.5)，见图5(c)。对煮完沥水后的皮料再进行第4次腌料，时间为10天。为提高皮料白度，将腌后的皮料清洗干净，分撕成细绺搁置在网架中，摊晾在楼顶向阳处日晒雨淋约2个月，见图5(d)。

打浆：摊晒结束后，将皮料用清水清洗干净，去除杂质，晒干后再次选料。把选好的皮料槌成片状，用刀切细，每股皮料直径仅有0.5 cm，见图5(e)，再用木槌将切好的皮料捣成细泥状，手可撕成单纤维，见图5(f)。把皮料放入细目布袋中，置入流水中再次漂洗，直到水变清澈。

图5 木芙蓉制浆及手工纸抄造实验

制滑水(制施胶液)：将约2.5 kg猕猴桃枝冲洗干净，切断压扁至开裂，放入水桶中加冷水浸泡12～14 h，不时搅拌，滤出无色黏液，见图5(g)。

抄造：把漂洗干净的浆料放入纸槽中，倒入滑水，加水打槽(调浓、搅拌)，配成纸浆。用竹帘抄纸器手工抄纸，见图5(h)。

晒纸、揭纸：采用一帘一抄，日晒晾干的方式，晾干后将纸从竹帘上小心揭取。图5(i)为造好的木芙蓉皮纸。

手工抄造的木芙蓉皮纸的平均白度为31%，平均厚度为0.063 mm，平均定量为22.21g/m2，纸面光滑细腻，可用作文化用纸。

4 结 论

本课题通过对木芙蓉皮的纤维形态和化学成分进行分析，结果表明，木芙蓉皮韧皮部纤维丰富，杂细胞少，纤维长宽比大，并且易蒸煮分散；综纤维素含量较高，木素含量较低，有较好的制浆造纸价值。

致谢：衷心感谢中国制浆造纸研究院王菊华高工、北京德承贡纸坊贡斌老师、天津科技大学李群教授、中国科技大学何鑫硕士对本文的大力帮助!

[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. 宋应星. 天工开物(卷中)[M]. 明崇祯十年自刻本, 不详．

[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. 邓剑鸣. 薛涛笺在中唐时期对四川造纸业的影响与贡献[J]. 中国造纸, 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. 黄 丽. 木芙蓉韧皮纤维的提取及理化性能研究[D]. 武汉： 武汉纺织大学, 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, 赵 磊.木芙蓉韧皮纤维的化学生物精细化工艺探讨[J].上海纺织科技, 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. 福建省商业厅. 木芙蓉皮//福建野生经济植物[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. 陈大川. 中国造纸术盛衰史[M]. 台北： 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. 中国造纸史[M]. 上海： 上海人民出版社, 2009．

[8] Liu Renqing. Ancient Chinese Paper[M]. Beijing: Intellectual Property Publishing House, 2009. 刘仁庆. 中国古纸谱[M]. 北京： 知识产权出版社, 2009．

(责任编辑：董凤霞)

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，副研究馆员；研究方向：纸质文物保护修复、造纸史。

TS766

A

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

2017- 06- 21(修改稿)