Особенности изготовления бумаги и исследование ее свойств

Особенности изготовления

бумаги и исследование ее свойств

Выполнила:

                                                     Бунина Яна,

                                                                  ученица  6 А класса

                                                                  МБОУ СОШ № 122

                    Научный руководитель:                  

                                                                Мурлатова   Елена

                                                        Вячеславовна

                                                                               учитель химии и биологии

                                                                высшей категории

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1.История изготовления бумаги…………………………………………..5

Глава 2.Производство бумаги…………………………………………….........7

2.1. Старинные способы изготовления бумаги……………………………….7

2.2. Получение бумаги на целлюлозно-бумажном комбинате…………………8

Глава 3.Практическая часть………………………………………………………9

3.1.Практическая работа №1. Этапы получения бумаги из тины……………...9

3.2.Практическая работа №2. Получения бумаги из банановых волокон…...10

3.3.Практическая работа №3. Получения бумаги из вторсырья……………...10

3.4.Практическая работа №4. Окрашивание бумаги красителями…………...10

3.5.Практическая работа №5. Изучение физических свойств бумаги………..11

3.6.Практическая работа №6.Изготовление рисунка  на бумаге……………..11

Заключение……………………………………………………………….............13

Список источников и литературы………………………………………………14

Приложение

Введение

                                                                                                 Мы делаем вещи,-

                                                                                                Не гибнущие никогда.

                                                                                          Из рвани и тряпок-книги,

                                                                                                        Живущие всегда.

                                                                            (Из песни бумажников XVI века)

Сегодня мы живем во времена огромного информационного прогресса. Но это не значит, что бумажная эра подходит к концу. Бумага по-прежнему является важным элементом в процессе печатания, для многих людей чтение книг остается большим удовольствием, а книга в красивом издании может стать чудесным подарком на любой праздник. Она изменяет наши идеи и нашу религию, переворачивает наши нравы и закон, свергает и восстанавливает царства, решает вопросы войны и мира. А значит, с уверенностью можно сказать, что бумага, как средство хранения информации, не перестает, и по сей день играть своей неоценимой роли.

Каждый человек ежедневно и в большом количестве использует бумагу. Как ее изготавливают? С этим вопросом я обратилась к родителям. Мама посоветовала мне прочитать книгу Николая Михайловича Верзилина «По следам Робинзона». Именно оттуда я узнала об одном из способов изготовления бумаги. Как вы думаете из чего? Из тины.

Во многих местах, в особенности в сибирских реках, тины настолько много, что весной после спада вод она повисает зелеными клочьями на ветвях прибрежных кустов. Эти клочья вне воды под действием солнечных лучей теряют свой зеленый хлорофилл и превращаются в темно-бурые куски, которые на ощупь напоминают бумагу. У меня возник вопрос: можно ли  изготовить бумагу из более дешевого сырья дома? (гипотеза)

С каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины, из которой её получают - уменьшаются.  Поэтому использование вторичного сырья для получения бумаги – одно из важнейших решений данной проблемы. В этом заключается актуальность выбранной темы

Объект моего исследования – бумага.

Предмет исследования – материалы для изготовления бумаги.

Цель исследования – изготовление бумаги из разных материалов и исследование ее свойств.

Для достижения поставленной цели мною определены следующие задачи:

• узнать историю получения бумаги;
• найти разные материалы, из которых можно изготовить бумагу;
• научиться окрашивать и обесцвечивать бумагу;
• исследовать физические свойства бумаги.

Для решения задач я применила следующие методы исследования:

• анализ литературных и интернет источников;
• проведение химических опытов (эксперимент);
• наблюдение и анализ результатов опытов.

Глава 1. История бумаги

Считается, что бумага появилась в Китае во II веке н.э. и постепенно проникла на Запад. В северной провинции Китая Шэньси есть пещера Баодяо. В 1957 году в ней обнаружили гробницу, где были найдены обрывки бумаги. До этих раскопок изобретение бумаги приписывалось Цай Луню. В 105 году он подал прошение императору об использовании способа изготовления бумаги.

Сырьем для бумаги в Китае служили шелковые обрезки, отходы коконов шелкопряда, обрывки старых сетей. Китайский писатель XVII века так описывал этот процесс: "Си то погружают в корыто с бумажным раствором; при вынимании слой волокнистой массы оказывается в сетке. Сделать этот слой тонким или толстым — дело рук человеческих. Если формой зачерпывать мелко, бумага получается тонкой; если же зачерпывать глубже, она становится толстой. Волокнистая масса плавает по сетке, а вода сбегает. Затем сито опрокидывают на гладкую доску. Поверх кладут другую доску и прессуют камнем и бревном, подобно тому, как это делается при выдавливании рисового вина. Удалив влагу, бумагу поднимают медной иглой, чтобы поместить для просушки на раскаленную каменную печь".[3]

Бумага в Китае нашла широкое применение. Из нее стали делать носовые платки, зонтики, бумажные обои. Бумагу вклеивали в окна вместо стекол.

В Китае производство бумаги настолько распространилось, что можно было увидеть на базаре писца-бумажника, который тут же черпает из ведра массу, выкладывает листы бумаги на доску и сушит на солнце. И часто писец кладет на спину клиента еще не просохший лист такой бумаги и пишет под его диктовку письмо.

В Европу бумага попала не скоро. "Она пришла из Китая очень медленным путем, со средней скоростью, может быть, сто километров в сто лет, — пишет французский ученый Авенель. — В 650 году ее видели в Самарканде, в 800 году — в Багдаде, в 1100 году она дошла до Каира, затем она проходит по берегу Африки, переплывает через Средиземное море и долго не переходит Лангедока" (французской границы).

В Италии начали вырабатывать бумагу из тряпья в XI веке. В средние века итальянские бумажники считались искуснейшими мастерами. Итальянцы утверждали, что бумага изобретена ими, и даже рассказывали, при каких обстоятельствах. Будто один монах, незаслуженно обиженный настоятелем, пришел в келью и в ярости стал рвать на себе рубашку и грызть ее зубами, выплевывая жвачку. Придя в себя и видя кашицу жеваной ткани, он схватил ее и бросил на кафельную печь. Через несколько месяцев, перед каким-то праздником, монах стал приводить в порядок свою келью. Сняв высохшую лепешку с печки, он заметил, что одна сторона ее получилась гладкой, похожей на пергамент. Он попробовал писать на ней чернилами. Попытка его увенчалась успехом.

В Россию бумага попала в первой половине XIV века, о чем свидетельствуют старинные документы. Ее привозили в Новгород рижские купцы. Это была главным образом итальянская бумага.

Только при Петре I положено начало бумажной промышленности. Бумажное производство постепенно улучшалось в двух направлениях: в изобретении машин, заменявших ручной труд, и в применении новых материалов, заменяющих тряпье. Началом машинного производства бумаги в России следует считать 1817 г., когда на Петергофской бумажной фабрике была установлена первая бумагоделательная машина. К 1825 году в России насчитывалось 88 бумажных фабрик, и решение правительства было запрещено ввозить ее из-за границы.

Весьма интересен вопрос о происхождении в русском языке слова «бумага». Существует множество объяснений. Возможно, что первооснова – греческое слово bambagia (хлопчастая бумага). Хотя поскольку бумагу делали в Китае из молодых побегов бамбука, то вполне вероятно, что слово происходит от старого названия бамбука. Кстати, в европейских языках название бумаги (французский и немецкий papier, английский paper) явно ведет свое происхождение от греческого papyrus (папирус). Есть еще одна версия, что русское слово бумага происходит от татарского слова «бумуг», что значит «хлопок». [4]

Таким образом, можно сделать вывод, что бумага появилась в Китае и ей около 2000 лет.

Глава 2.Производство бумаги

2.1. Старинные способы изготовления бумаги

В технологии изготовления бумаги в древности насчитывалось 30 операций. Главной фигурой на бумажной мельнице был черпальщик, а основным рабочим инструментом ему служила четырехугольная форма с сеточным дном. Он опускал ее в чан, наполненный бумажной массой, и быстро поднимал. Требовалось делать это так, чтобы на сетке, после того как с нее стечет вода, остался ровный волокнистый слой, из которого потом получался лист бумаги. Черпальщик считался важной персоной и обладал рядом привилегий в отличие от остальных мастеров. Сделав свое дело, черпальщик передавал раму рабочему - приемщику. Тот ловко переворачивал раму, и волокно попадало на матерчатую суконную прокладку.

Сырые бумажные листы разделялись прокладками и собирались в стопы. Затем из них удаляли воду прессом. Сушка была завершающей, но не самой последней операцией. После удаления влаги листы распрямляли, разглаживали на гладком катке каталкой из твердых пород деревьев как бук, орех или костью. Затем снова прессовали. Иногда бумагу окунали в кювету с разведенным животным или рыбьим клеем. Рыбий жир считался лучше, так как меньше подвергался гниению. Затем была повторная сушка и разглаживание. Почти готовая бумага относилась на стол к мастеру - резчику. Он обрезал заготовки под определенный формат и складировал их десятками.

Упаковщик, в зависимости от количества листов в заказе собирал блок готовой бумаги, предварительно подложив снизу форматную дощечку и точно такую же сверху, чтобы уберечь края листов готовой бумаги от механических повреждений. Все это тщательно укрывалось сукном и перевязывалось лентами.

2.2. Получение бумаги на целлюлозно-бумажном комбинате

Современные способы бумаги основаны на переработке целлюлозы, которая в виде волокон составляет основную часть стенок растительных клеток. Главным источником получения целлюлозы служит древесина, предпочтительнее хвойных пород, так как бумага получается прочнее в 2 раза. Размолотое целлюлозное волокно, древесная масса, отбеленный и измельчённый каолин, клей, подсветку смешивают в нужных пропорциях. В качестве наполнителя печатной бумаги применяют главным образом каолин – белую фарфоровую глину или тальк – соединение из класса силикатов. Диоксид титана используют в производстве мелованных бумаг. Оксид цинка используется как наполнитель для специальных видов бумаги. Благодаря наполнителям бумага становится ровной, гладкой, непрозрачной, пластичной, капиллярной и менее пористой. Бумагу отливают из бумажной массы на бумагоделательной  машине и состоящей из четырёх составных частей:

1. Сеточная часть: бумажная масса потоком поступает на сетку машины. Формирующийся из кашеобразной массы тонкий волокнистый слой постепенно освобождается от воды на сеточной части.

2.  Прессовая часть: здесь вода отжимается давлением прессов.

3. Сушильная часть: бумажная лента, прижимаясь к сушильным цилиндрам, доводится до сухости 95%. В сушильной части встраивают клеильный пресс для поверхностной проклейки бумаги, что необходимо для бумаг, используемых для печати с применением увлажнения.

4. Отделочная часть с накатом бумаги: три – восемь полированных чугунных цилиндров уплотняют бумагу, делая её поверхность ровнее.

В России действуют несколько ЦБК. Ведущими предприятиями в целлюлозно-бумажном производстве являются ООО "Картонно-бумажный комбинат" (г. Туймазы) и ООО "Картон и упаковка" (г.Учалы), бумажно-картонный комбинат РОСПАК (поселке Новоалександровка республики Башкортостан). [4]

Таким образом, можно сказать, что на  заводах бумагу делают из древесины. Этот процесс идет непрерывно и состоит из несколько стадий.

Глава 3.Практическая часть. Получение бумаги

3.1.Практическая работа №1. Этапы получения бумаги из тины.

Тину я собрала  на берегу реки Кондурча в районе села Елховка. Вытащенную зеленую массу мягкой, шелковистой тины я отжала и повесила для просушки. Можно не ждать, пока она обесцветится, а, как только высохнет, нарезать ее ножницами на мелкие кусочки (не более полу сантиметра), сложить в ступку и, смачивая водой, толочь минут пятнадцать. Затем надо нагреть смесь тины с водой минут 7-10, остудить и процедить воду через мелкое сито. Слегка надавливая, отожмите массу и переложите на лист бумаги, положенной на гладкую поверхность.

Слой тины сверху покрыла листом бумаги или тряпочкой и прогладила горячим утюгом до полного высыхания. Я получила лист зеленой бумаги.

Можно получить из зеленой тины несовершенно белую бумагу. Для этого растолченную тину кладут в кастрюльку, вливают 10% раствор хлорной извести и ставят на огонь (можно использовать таблетки или Белизну). Хлорная известь обесцветит тину.

Как только масса закипит, кастрюлю сдвигают с огня, хорошо размешивают и вливают 2% раствор серной кислоты. После этого массу промывают водой и, прибавив несколько капель нашатырного спирта, кладут в сито, а дальше делают то же, что и при обработке зеленой тины для получения небеленой бумаги. Бумага получится молочного цвета. [2]

3.2.Практическая работа №2. Получения бумаги из банановых волокон

Я попробовала изготовить бумагу из волокон банана. Для этого я собрала хвостики с плодов, высушила, сварила с добавлением 1 чайной ложки каустической соды около 2х часов, затем промыла  в проточной воде. Я получила комок размягченных банановых волокон, их натуральный цвет – кофейно-коричневый, хлебный или льняной. Если поместить такие очищенные волокна в емкость с водой и добавить отбеливатель, волокна в течение 2-4-х часов заметно осветлятся. Можно также осветлять волокна на солнце. После отбеливания волокна промыла в и измельчила еще в блендере и выкладывают массу в рамку, отжимают и высушивают. 

3.3.Практическая работа №3. Получения бумаги из вторсырья

Я использовала в качестве вторсырья туалетную бумагу и картон.

Ход работы:

1. Намочила и измельчила бумагу в блендере, чтобы разделить волокна и получить однородную массу.
2. Добавила 2 столовых ложки крахмального клейстера.
3. Выложила бумажную массу в сетку и оставила бумагу для просушки. Как только бумага достаточно высохла, я вынула ее и оставила досыхать.
4. Прогладила бумагу через тряпку. 

3.4.Практическая работа №4. Окрашивание бумаги красителями

Ход работы:

1.Обесцвеченную бумагу я поместила в разные чашки с красителями. Я использовала растительный краситель луковой шелухи и химические красители.

2.Прокипятила бумажную массу в течение 10-15 минут.

3. Окрашенную массу отжала и высушила.

4.Я получила бумагу разных цветов.

3.5.Практическая работа №5. Изучение физических свойств бумаги

3.6.Практическая работа №6.Изготовление рисунка (филиграни) на бумаге

1.На дно ситечка необходимо прикрепить, сделанный из тонкой проволоки, какой-либо значок, можно вышить.

2.Готовую жидкую бумажную массу вылить на сито, дать ей стечь, отжать и высушить.У вас получится бумага с "гербом" вашего бумажного производства.

Выводы:

1. Для изготовления бумаги можно использовать разное растительное сырье (тину, бананы, солому, древесину)
2. Для экономии растительных ресурсов можно изготовить бумагу из вторсырья: картон, тряпки.
3. Более сложный процесс изготовления бумаги из растительных волокон, так как сначала удаляют склеивающее природное вещество лигнин, проводя варку.  
4. Бумажные листы собственного приготовления не похожи на бумагу машинного производства. Они неравномерные по толщине, менее гладкие,  хрупкие,  жесткие, ломкие при сгибании. Такая бумага не подходит для печати. На ней можно писать только ручкой или карандашом.
5. Даже если при изготовлении двух листов используются одни и те же материалы и технология изготовления остается неизменной, все равно эти листы хоть немного, но будут отличаться друг от друга.
6. Бумага ручного изготовления обладает одним неоспоримым достоинством, которое заставляет забыть все ее недостатки, — абсолютной эксклюзивностью.

Заключение

Не смотря на то,  что по всему миру хорошо налажено промышленное производство бумаги, с  каждым днём растёт интерес  к бумаге ручного производства.  В наши дни изделия ручной работы ценятся очень высоко, ведь они хранят тепло человеческих рук и не имеют аналогов. Полученную бумагу можно использовать для бытовых нужд, а также на уроках технологии, что позволит сэкономить семейный бюджет и  природные ресурсы нашей страны. А еще я мечтаю открыть свой музей бумаги как, например, в городе Базель во Франции. [4] В этом заключается значение данного исследования  для науки и  практики.

Таким образом,  мы подтвердили нашу гипотезу о возможности получения бумаги в домашних условиях из вторсырья, я считаю, что цель, поставленная мною в работе, достигнута. Мне удалось:

• изучить историю возникновения бумаги и познакомиться с технологией производства бумаги на целлюлозно-бумажном комбинате;
• изготовить бумагу в домашних условиях из различного сырья, отбелить и получить бумагу разного цвета, изучить ее свойства