天然橡膠歷史、天然乳膠產業發展、乳膠產地的未來

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說到橡膠大家都不陌生,但提到天然乳膠就可能有網友沒聽過,其實天然乳膠床墊、乳膠枕這些產品和橡膠息息相關,它們的主要成分就是天然橡膠。本文將帶大家了解橡膠的起源、歷史,並了解天然乳膠產業發展與產業體系,藉此了解乳膠產地的未來發展。

天然橡膠的歷史與起源

天然乳膠製品的原料就是天然橡膠。橡膠是由收集橡膠樹汁液而成,這種天然物質被拉丁美洲原住民採集使用。1490 年代,探險家哥倫布在海地,發現當地人使用這種「樹上的膠液」(Of the gum of a tree)製成的蹴球玩遊戲。歐洲開始報道這種來自樹木的「一種蠟」(a kind of wax):當切割樹皮時,這些「奶」(milk)便會在外樹皮與內樹皮之間流出。

這些流入歐洲的橡膠,只滿足了殖民地國貴族的好奇心。直至 1615 年,西班牙人運用橡膠,作為皮革與織物的防水手段,成為歐洲人運用橡膠的里程碑。不過這些零星的紀錄,仍只是橡膠發展的火星,一直到巴西橡膠樹的發現,才看到橡膠成為生活大量應用契機。

1734 年一位法國探險家、地理學家和數學家查爾斯‧馬里(Charles Marie de la Condamine)為了驗證牛頓對於地球不是一個完美的球體的假設,與探險隊前往世界各地實際測量。查爾斯在各地的探險取得很多方面的成就,其中之一就是發現橡膠原料的樹種。

圖片來源:維基百科

查爾斯前往南美洲時,發現了兩種不同的樹含有乳膠:巴西橡膠樹(Hevea brasiliensis,別名三葉橡膠樹)與彈性卡斯桑木(Castilla elastica),又稱為巴拿馬橡膠樹,這是一種原生於墨西哥、中美洲以及南美洲北部等熱帶地區的樹木,這種樹木是前哥倫布時期中部美洲居民主要的乳膠來源。

查爾斯將橡膠樹樣本帶回國並介紹給法國科學院。1751 年他遞交了一篇由防水材料先驅法蘭斯瓦·費奴著且記載天然橡膠多種性質的論文給科學院。這篇論文於 1755 年發行,被公認為是史上第一篇介紹天然橡膠的論文。之後歐洲陸續展開對橡膠的各種研究,也開始了人工合成橡膠的研究。不過談到天然乳膠產業的發展,最重要的還是固特異與登祿普的研究成果。

固特異與登祿普是推動橡膠產業的重要關鍵

1839 年 2 月,美國查爾斯‧固特異(Charles Goodyear)發現橡膠在冷時變脆而在熱時變黏的特性,他取得硫化橡膠的美國專利。硫化是用硫磺和熱來處理天然橡膠,使其硬化同時保持其彈性的過程,這個發明解決了許多與橡膠相關的運用問題,具體來說,硫化可以防止橡膠在夏天熔化和在冬天開裂。橡膠硫化的方法之後經過許多人的改良,最終才形成如今的製程,不過這種製程每隔一陣子就會出現一些優化,這是商業與科技不斷進步的原因。

固特異的重要發現經過數十年後,在 1888 年,有一位蘇格蘭獸醫約翰‧伯德‧登祿普(John Boyd Dunlop)為了解決兒子腳踏車輪胎的問題而發明了充氣橡膠輪胎,這個發明大幅改善汽車的性能,也促使橡膠成為世界範圍內極為重要的經濟材料,成為工業革命不可或缺的重要角色。因此提到橡膠,除了固特異外,登祿普也成為重要的推手之一。

巴西橡膠樹是世界天然橡膠的來源

但實際上,目前只有巴西三葉橡膠樹成為重要的天然橡膠來源,原因是巴西橡膠樹的乳膠是沿著樹幹膠乳導管運輸,這種方式讓人容易採集。

巴西橡膠樹有連接的乳膠管形成網路,而彈性卡斯桑木卻沒有形成連接系統。由於巴西橡膠樹這個特點,當人們在樹幹上做一個特殊的切口時,橡膠樹會滲出乳膠,從而使橡膠的收穫更加容易。

巴西橡膠樹的解剖結構圖,天然乳膠床墊的膠乳就是從橡膠樹採集的。
橡膠樹的解剖結構圖。圖片來源:班尼斯

我們現在購買的天然乳膠床墊就是從巴西三葉橡膠樹採集的樹乳製成的,台語稱橡膠為「樹乳」就是這個原因。天然膠乳採集下來後,其固含量只有 30%~40%,這與季節、氣候有關。新鮮的天然乳膠含橡膠成分大約在 27%~41.3%(質量)、水 44%~70%、蛋白質 0.2%~4.5%、天然樹脂 2%~5%、糖類 0.36%~4.2%、灰分 0.4%。其中橡膠成份的分子粒徑平均為 1.06 微米。

班尼斯告訴您關於天然膠乳的知識
關於天然膠乳的知識

時至今日,橡膠已經是世界重要的經濟作物之一,目前全世界的天然橡膠供應量主要來自東南亞,取代了原本的南美洲。那麼原來在南美洲的橡膠,又如何遠渡重洋到東南亞呢?這又是另一個故事。

從南美到東南亞的嘗試

1876 年英國人亨利‧威克姆(HA Wickham)從巴西走私了 70,000 顆藏在香蕉葉中的橡膠種子,並將它們帶到了英國,種植在英國皇家植物園(Kew Gardens)的溫室。從這些種子中,有 2,397 株發芽,並長成了橡膠樹幼苗。

1877 年英國人將這些比種子還要寶貴的幼苗,分別送到如剛果、賴比瑞亞奈及利斯里蘭卡等殖民地區。再將橡膠樹移植到如剛果、賴比瑞亞、奈及利亞、錫蘭 Ceylon(斯里蘭卡)、馬來半島、新加坡、爪哇島和印度。其中斯里蘭卡的 22 株三葉橡膠樹被運至當時還屬於馬來西亞的新加坡植物園種植,目前普遍相信馬來西亞超過 75% 的栽培植物都是從花園裡的這 22 株幼苗中衍生出來的。不過當時南亞、東南亞還是以咖啡樹為主要經濟中心,橡膠樹一開始並沒有獲得重視。

一直到十餘年後,馬來西亞展開大片橡膠新種植園,開始嘗試橡膠生產,才與亞馬遜地區的橡膠生產一樣具有競爭力,並且逐步超越南美洲(馬來西亞華人管理、工人勤奮以及對於新技術的投入與發展,讓東南亞橡膠成本、品質超越南美洲)。這些種植園很快讓馬來西亞成為世界主要的天然橡膠供應地區,並拓展到東南亞其他國家,這個過程的發展背後主要有兩個因素。

革命性的連續割膠法

其一是 1888 年新加坡植物園的園長亨利‧尼古拉斯‧里德利(Henry Nicolas Ridley)在工作時,發現了在馬來西亞種植的第一批 11 棵橡膠樹,並開始推動建立橡膠樹種植園。他開發了一種革命性的連續割膠法,從橡膠樹中採集乳膠,堪稱橡膠產業發展史上的一座里程碑。這種採集方式是什麼呢?

原先在南美洲,工人們用斧子在樹幹上砍出缺口,這種方法割開了樹皮,但同時也傷害了樹皮下的「形成層」。形成層是位於樹皮和樹幹木質部之間的一層薄薄的組織。形成層雖然薄,卻非常重要,因為無論是樹皮還是樹幹,都是由形成層中的細胞形成,只有形成層的細胞保持分裂和生長,樹幹才能繼續長粗。

橡膠樹樹皮橫剖面圖示。巴西橡膠樹之所以成為現在天然橡膠的主要來源就是因為乳管組織讓循環採集容易,經濟價值最高。乳膠床墊的成分就是從乳管滴滴收集。
橡膠樹樹皮橫剖面圖示。里德利發明的割膠法不觸及形成層,只割到水囊皮之外。樹皮是產膠組織:乳管系統的所在部位,由外向內可分為 5層:
粗皮:即植物學上的周皮,包括木栓層、木栓形成層和栓內層,有保護樹皮內部組織的作用。
砂皮:含有許多石細胞,可分為內外 2層:外層石細胞多,乳管幾乎完全喪失功能;內層石細胞少,具有產膠乳管。
黃皮:含有大量乳管,產膠功能強,為主要產膠部分,其篩管已被堵塞或擠毀,無輸導功能。
水囊皮:具有輸導功能的篩管和少數幼嫩乳管列(割膠只割到水囊皮之外)。
形成層。圖片來源:班尼斯

里德利發明的割膠法,用特殊的刀在橡膠樹的樹皮上割開一個很淺的口子,但並不觸及形成層。這樣既能採集到膠乳,又不會對橡膠樹的健康造成嚴重影響,使得橡膠樹的可利用週期,從幾年延長到了幾十年。這一發現使膠乳產量大大提高。此外,1915 年荷蘭人黑爾滕等在印尼發明膠苗芽接法,也對橡膠種植有重要意義。

因此更具體的說,源於新的發現與技術的發明,促使橡膠在東南亞發展蓬勃的契機。

連續割膠法是東南亞橡膠發展的主要因素
連續割膠法是東南亞橡膠發展的主要因素。圖片來源:班尼斯

植物病害讓橡膠樹成為取代咖啡的經濟作物

第二個因素是 1890 年代,一種咖啡銹病將整個南亞和東南亞地區的咖啡種植業摧殘得風雨飄搖,於是,出於填補市場空缺的需要,橡膠種植業成為一種填補空白的替代品,從而走上了快速發展的道路。

1896 年馬來西亞華人陳齊賢(Tan Chay Yan,1870~1916)在亨利·里德利手中取得橡膠樹幼苗,他在出生故鄉馬六甲(Bukit Lintang)種植 43 英畝的橡膠,打造亞洲第一座橡膠園。陳齊賢是第一位將橡膠進行商業化種植的商人,他是新加坡富商陳篤生(Tan Tock Seng)的孫子、植物學家陳德源的兒子,也是馬六甲培風中學的創辦人之一。

兩年後的 1898 年,陳在 Bukit Asahan 建立了一個 3,000 英畝的莊園,馬來西亞開始大量種植橡膠。到了 1907 年,斯里蘭卡和馬來西亞兩地的橡膠種植面積超過了 30 萬公頃。這些新種植園在價格上更具競爭力(Tan Tock Seng),成為東南亞橡膠取代南美洲的背景條件。

與此大約同時,在 1905 年巴拿馬的橡膠種植園中,出現了一種名為南美葉疫病(Microcyclus ulei)的橡膠樹病害。在接下來的幾十年中,葉疫病在中美洲地區大肆傳播,並且在 1930 年傳到了巴西。因此從 19 世紀末到第一次世界大戰期間,從熱帶美洲的野生來源採集的橡膠急劇下降,東南亞的橡膠開始躍上世界舞台,因緣巧合而成的需求與供給成為東南亞橡膠產業興起的助力。

不過斯里蘭卡仍以種植茶葉為主,且由於國家長期處於內戰,因此相對穩定的馬來西亞後來成為整個世界橡膠發展最快的地區,而有橡膠王國的美譽。橡膠同時也陸續在泰國、印尼、越南等地種植,成為東南亞重要經濟作物。


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