Тема исследовательской работы «Эта удивительная бумага »

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Самарской области средняя общеобразовательная школа №1 «Образовательный центр»

с. Кинель-Черкассы имени Героя Советского Союза Елисова Павла Алексаедровича муниципального района Кинель-Черкасский Самаркой области

Школьная научно- практическая конференция  «Первые шаги в науку»

Тема исследовательской работы

 «Эта удивительная бумага »

Выполнила: Зубкова Варвара

ученица 3 «г» класса

Руководитель: Сердиткина Т.А.

учитель начальных классов

с.Кинель-Черкассы

 2016

Содержание

Введение_______________________________________________________3

I. Теоретическая часть____________________________________________3

1) На чем писали в старину________________________________________3

2) Промышленное изготовление бумаги______________________________5

3) Использование бумаги__________________________________________6

II. Практическая часть (методика исследования)_______________________10

Заключение_____________________________________________________11

Литература_____________________________________________________ 12

Введение.

Бумагу производят на предприятиях бумажной промышленности из дерева, из отходов сахарного тростника и из других растительных материалов. Бумага мало загрязняет окружающую среду, но в ее производстве используют такие вещества как, например, отбеливатель, являющийся ядовитым. Бумага дает нам широкие возможности для творчества: ее можно складывать, резать, клеить. На ней можно рисовать и печатать. Непригодные газеты, журналы, тетради- все это в большом количестве скапливается в каждом доме. Пунктов приема макулатуры, которые бы собирали не нужную бумагу для дальнейшей  переработки, в нашем селе,  к сожалению, нет. Использованную бумагу можно перерабатывать и, кроме того, она легко разлагается. У нас дома много различной бумаги и поэтому было решено попробовать использовать эти отходы с пользой.  

Объектом исследования является: ненужная бумага.

Предмет исследования:   вторичное использование бумаги.

Цель исследования: изучение способов получения бумаги в домашних условиях.

Для достижения цели были поставлены задачи исследования:

1. изучить историю возникновения бумаги
2. познакомиться со способами получения бумаги из древесины, ее использование
3. найти способ получения бумаги в домашних условиях и применить его на практике
4. получить бумагу в домашних условиях из разных видов бумаги  с использованием красителей, отбеливателей, ароматизаторов.

Для решения поставленных задач был выбран следующий метод – эксперимент.

I. Теоретическая часть.

1. На чем писали в старину

Вначале человек писал на том, что попадалось ему в руки: на камне, листьях, кусках коры, костях, глиняных черепках. Острой костью ли куском камня на них процарапывалось нужное изображение. В Древнем Вавилоне писали, выдавливая знаки острой палочкой на куске мягкой глины, которую затем сушили и обжигали в печи.  Это было долговечно, но неудобно – глину можно было использовать только один раз.

Поэтому в разных концах земли стали искать более удобный материал для письма. И вот что придумали в Древнем Египте. По берегам Нила в болотистых местах росло странного вида растение с длинным голым стеблем и кистью цветков наверху. Именно из него древние египтяне научились делать свой материал для письма. Эти растения здесь называли папирусом. Из него египтяне изготавливали материал для письма, вытеснивший камень, глину и дерево. Стебли папируса разделяли иглой на тонкие, но возможно более широкие полоски. Эти полоски приклеивали одну к другой так, чтобы получилась целая страничка. Работа велась на столах, смоченных илистой нильской водой: ил заменял в этом случае клей.

3

 Стол ставили наклоном, чтобы стекала лишняя вода.  Склеив один ряд полосок, обрезали концы и потом клали сверху другой ряд поперек. Получалось что-то вроде ткани, в которой одни нити идут вдоль, а другие- поперек. Сделав пачку листов, ее прессовали, положив сверху какую-нибудь тяжесть. Потом листки высушивали на солнце и полировали клыком или раковиной. Этот материал так и называли папирус. Он не только является ближайшим предком бумаги, но и передал ей свое название. На многих языках бумага до сих пор называется папирусом: по-немецки – папир, по-французски – папье, по-английски – пэйпер.  Но папирус не отличался прочностью: сделанный из него лист нельзя было складывать или перегибать. Поэтому из него стали делать длинные ленты, которые наматывали на палочку с ручкой. Получались свитки, на которых переписывали книги и документы. Читали свиток таким образом: левой рукой держали палочку за фигурный конец, а правой рукой разворачивали перед глазами текст. Кроме папируса стали использовать стебли некоторых пальм. Из них также делали свитки и небольшие листки. На них писали в Древней Индии и Тибете. Свитки складывали в специальные корзины. В производстве папируса египтяне достигли высокого совершенства. Его охотно покупали в соседних странах. Из папирусных свитков создавали целые библиотеки. Так, библиотека в городе Александрии насчитывала более 500 тыс. свитков.

В Европе в средние века пользовались для рукописей пергаментом – особо нежной обработанной телячьей и овечьей кожей. Для того чтобы можно было писать на коже, нужно было сначала снять шерсть, обезжирить шкуру, хорошо ее промыть и отполировать пемзой. Все операции были достаточно трудоемкими, поэтому пергамент стоил во много раз дороже папируса. Но он имел и множество преимуществ – был плотнее, не пропускал краски и чернила, на нем можно было писать с обеих сторон. Для изготовления большой книги требовалось целая стадо телят или ягнят. Часто книга приравнивалась по цене к каменному дому или даже к целому поместью. В некоторых библиотеках пергаментные книги приковывались цепями к стене. Спустя несколько веков пергамент окончательно вытеснил из употребления папирус, но стоил очень дорого, а поэтому был доступен только богатым людям.

В Древней Руси писали письма на бересте – наружной части березовой коры.

Бумагу же изобрели в совсем другом месте – в Древнем Китае. Но способ производства долго держался в тайне. Из Китая секрет изготовления бумаги перешел к арабам, а от них распространился и в Европе. Лишь в X веке в Европе появилась первая бумага, сваренная из размолотых тряпок, древесного корья, бамбуковой щепы. Изготавливали ее также из соломы, ржи, пшеницы, овса, крапивы, водорослей, камыша и т.д. Делали бумагу вручную, с применением самой примитивной техники. Измельчали волокнистые материалы в специальных каменных ступах, позже в толчеях, которые приводились  в движение водяными колесами или ветряными двигателями. Производительность труда была низкой, за день получали не более 100-120 кг  бумаги.

4

 С развитием книгопечатания и ростом тиражей книг бумаги требовалось все больше. Тряпья, сбором которого занимались тысячи людей, старых рогож, соломы не хватало. И тут решили попробовать дерево. Опыт удался – древесину расщепили на отдельные волокна и превратили их в бумажную массу. С тех пор и производят бумагу из дерева.

2. Промышленное изготовление бумаги.

Для изготовления высших сортов бумаги, на которой печатают деньги и документы, и сейчас пользуются измельченными обрезками текстиля, поскольку для производства бумаги требуется древесина и много воды, бумажные фабрики строят обычно на берегах больших рек. Вода сама несет к фабрике сырые связки бревен. Специальные машины – слешеры – быстро пилят стволы деревьев на несколько полутораметровых бревен – балансов. Едва смолкнут круглые бешено вращающиеся пилы, как балансы попадают на движущуюся ленту транспортера. С него балансы попадают в огромный окоронный вращающийся барабан, где они за счет трения друг о друга и о ребристую поверхность стенок очищаются от коры и промываются водой. Теперь транспортер несет их под гигантские ножи рубительных машин, которые превратят балансы в технологическую щепу. Каждая рубительная машина оснащена 10-12 ножами и может превратить в щепу до 300 кубометров древесины в час. В минуту делается 6-7 тыс. отрубов. Непрерывным потоком сыплется очищенная и отсортированная щепа на ленту транспортера, который несет ее в бункеры огромного, высотой в десятиэтажный дом варочного цеха. Здесь в высоких металлических котлах при высоких давлениях и температуре в союзе с химическими реагентами происходит таинство превращения щепы в целлюлозу. Но прежде чем стать бумагой целлюлоза промывается, процеживается, очищается  от непереваренных частиц, отбеливается, происходит через дисковые или конические мельницы тонкого помола и только потом поступает в бумагоделательную машину. Каждую минуту 700-800 м бумажного полотна шириной 4-7 метров и более наматывается на большой тамбурный вал в рулон. Но на этом не кончается путешествие сосны, ели или другого дерева. Рулон осторожно снимают краном и разглаживают на специальных машинах. Бумажная лента перематывается между несколькими расположенными друг над другом металлическими и бумажными валами, после чего становится еще более гладкой. Ее режут на рулоны определенного размера и отвозят на склад. Теперь на ней можно отпечатать любую книгу. Вот какой сложный и долгий путь проходит то или иное дерево, прежде чем стать бумагой. Но из чистой целлюлозы изготавливают лишь высшие сорта бумаги. Обычную же простую бумагу для журналов, газет, книг делают из смеси целлюлозы с древесной массой. И чем больше в ее составе целлюлозы, тем выше качество бумаги. Сюда добавляют также канифольный клей, красители, иногда особый сорт белой глины, чтобы бумага получилась чистой и белой.

5

3.Использование бумаги.

На бумаге не только печатаются  газеты и журналы, брошюры и книги, из неё изготовляют прочные мешки и верёвки, коробки и игрушки. Ни в одной стране не строят так много жилых домов и общественных зданий, фабрик и заводов, как у нас. С каждым годом строителям требуется всё больше кирпича, камня, цемента. Раньше цемент перевозили в деревянных бочках. А теперь цемент засыпают в бумажные мешки, которые делают из прочной сульфатной целлюлозы. Они занимают меньше места, легче и дешевле бочек. Выпускают из бумаги и такие мешки, в которые можно класть овощи и  спокойно оставлять их надолго под дождём или на снегу.

В последние годы во многих странах в бумажные мешки стали собирать мусор. Это гораздо удобнее и гигиеничнее, чем пользоваться более привычной нам металлической или пластмассовой тарой - бочками, вёдрами, ящиками. Пищевые отходы в бумажных мешках не разлагаются потому, что через бумагу непрерывно поступает воздух, они не нагреваются. Мешки с мусором сжигают, зарывают в землю или отправляют на переработку. Существуют много разных видов мешков. Большей частью их изготовляют из плотной мешочной бумаги с внутренней плёнкой – силиконовой, полиэтиленовой, и т. п., а также из парафиновой и битуминизированной  бумаги. В них хранят и перевозят сотни разных товаров – соль и сахар, удобрения и  стиральные порошки, картофель и зерно и более 300 других веществ.

Из бумаги шьют одежду, изготовляют бельё. Уже много лет в Швеции вырабатывают одеяла, состоящие из 10-30 слоёв эластичной крепированной  бумаги, вложенные в пододеяльник из льняной или хлопчатобумажной  ткани. Под таким одеялом не замёрзнешь и в холодной  комнате. Бумага, из которой делают бельё и одежду, не похожа на обыкновенную. На ощупь она напоминает хлопчатобумажную ткань или шелковистую пушистую шерсть – для зимней одежды. Бумажную ткань можно сделать даже непромокаемой.

Раньше, чтобы закрыть поры, которые, как мы знаем, есть между отдельными волоконцами бумаги, её пропитывали различными жирами. Но подобная ткань недолго оставалась непромокаемой. С течением времени жиры под действием кислорода окислялись и защитный слой разрушался. Учёные долго искали вещества, способные сделать бумагу влагопрочной.  На помощь к ним пришли новые полимеры. Теперь целлюлозные волокна обрабатывают синтетическими смолами. При нагревании частички смолы равномерно осаждаются на волокнах и плотно закрывают поры.

Одежду и бельё из бумаги гигиеничны, да и стоят намного дешевле обычных текстильных изделий, Бумажную одежду можно склеить водостойким клеем, и она не расползется даже в самый сильный ливень, И пуговиц пришивать не нужно – просто приклеить молнии и завязки. Такую одежду легко ежедневно менять.

6

 Это обеспечит безукоризненную чистоту на кондитерских фабриках и хлебозаводах, мясных и консервных комбинатах, предприятия химической и  фармацевтической промышленности, Но особую пользу приносят бумажные комбинезоны и костюмы на атомных установках, при работе с радиоактивными веществами.

Обрабатывая бумагу различными химическими составами, ей придают разные свойства. Так на Неманском целлюлозно – бумажном комбинате уже нескольких лет делают велюровую бумагу, которую сразу и не отличишь от настоящего бархата. В   небольшой комнате с лампами дневного света стоит необыкновенная машина. На ней бумага превращается в « бархат». Плотное бумажное полотно проходит по разным частям машины. Специальное приспособление намазывает на полотно клей, а другое – наносит на него иголочки ворса. Машина имеет сушильную камеру, где завершается превращение бумаги в бархат – там бесчисленные иголки ворса, впитавшиеся в тонкий слой клея на бумажном полотне, высыхают, образуя мягкую бархатную поверхность. Этой бумагой отделывают коробки, в которые упаковывают часы, духи, кольца, брошки. А стоит она в 10 раз дешевле натурального бархата. Очень нарядны сделанные из неё обои для альбомов и блокнотов.

Значительный урон народному хозяйству наносит ржавчина – злейший враг металлов. Ежегодно из строя выходит столько машин, станков, железнодорожных рельсов, мостов, что для их обновления потребовалась бы четверть добытого за это металла. И вот, оказывается, в наш век бумага, по особому обработанная, может победить ржавчину. В неё завёртывают гвозди, болты и винты, изготовляют чехлы, которые надевают на станки и машины. Серебряные изделия – вилки, ложки, бокалы – чернеют на воздухе вследствие образования на поверхности серебра сернистых соединений. Бумага, пропитанная особым химическим составом, предохраняет серебро от потускнения в течение полугода.

Однажды в багаж геологической экспедиции, направляющейся из Ленинграда в Якутию, положили несколько свежих булок. Для того, чтобы они не зачерствели в долгом  пути, их завернули в специальную бумагу, созданную научными сотрудниками Центрального научно – исследовательского института бумаги. Ящики и тюки экспедиции прибыли на место назначения через 2 месяца. Когда вскрыли свёртки с хлебом, увидели, что булки остались свежими, как - будто их только что принесли из булочной. Новый вид бумаги пропитан парафином, полиэтиленом и имеет прокладку из очень тонкой алюминиевой фольги. Сейчас такая бумага изготовляется на одной из ленинградских бумажных фабрик. Она пригодится путешественникам в пустыне и рыбакам на Крайнем Севере, нередко надолго уходящим в море. Химия поможет им всегда сохранить хлеб свежим.

Слышали ли вы когда-нибудь, что можно умываться без воды? На первый взгляд это может показаться нереальным. И вот бумага помогла создать полотенце, которым можно «мыться».  

7

И у нас и за рубежом они существуют более двух десятков лет. По внешнему виду такие полотенца нечем не отличаются от обычных. Кусок подготовленной особым образом бумажной ткани пропитывают дезинфицирующим ароматным составом. Когда им протирают кожу, это вещество испаряется, а кожа становится чистой и прохладной. Бумажное полотенце в несколько раз тоньше матерчатого. Его упаковывают в запечатанный конверт размером со спичечную коробку, изготовленный из алюминиевой фольги. Все шире применяется бумага для изготовления посуды. Из нее делают тарелочки, стаканчики, бутылки. Дешевые, удобные, гигиеничные они пользуются заслуженным успехом у потребителей. Если все стеклянные бутылки заменить бумажными пакетами, государство сэкономит сотни миллионов рублей. Освободится много рабочих рук -закроют пункты по приему стеклянной посуды, не нужны будут моечные машины. А стеклянные заводы начнут вырабатывать более ценные изделия.

На одной из промышленных выставок всеобщее внимание привлекла книга, которая не боится огня. А ведь стоит поднести спичку к обычной бумаге, и она моментально вспыхнет. Это неудивительное - мы знаем, что бумагу получают из древесины, а дерево - прекрасный горючий материал. Как сделать бумагу огнестойкой? Над этим вопросом ломали головы бумажники всего мира. Первым такую бумагу изготовили русские умельцы более 200 лет назад. Но в ее основе были не древесные, а каменные волокна. В горах Урала, богатых полезными ископаемыми, встречаются асбест, или горный лен. В 1722 г. известный русский промышленник Демидов прислал в подарок царю Петру I  кусок полотна, сотканного из волокон горного льна. Оно было чуть тоньше льняного, но самым главным его достоинством было то, что оно не горело в огне. Спустя несколько лет уральские умельцы научились вязать из асбестового волокна носки и перчатки, сделали и несколько листов бумаги, которая не боялась огня. Но из горного льна нельзя получить качественную бумагу – волокна его слишком коротки.

Защитить ее от разрушительной силы огня можно, пропитав каким-либо негорючим веществом. Из такой бумаги мастерят в основном елочные игрушки. Но химические растворы постепенно разрушают ее, она становится хрупкой, ломкой. Поэтому огнестойкую печатную бумагу делают иначе. На нее наносят тончайшие пластмассовые пленки, которые предохраняют бумагу от огня, не разрушая ее.

В 40-х гг. прошлого века английской королеве Виктории подарили привезенную из Индии и набранную на очень тонкой бумаге книгу. Печатать книги на такой бумаге было гораздо выгоднее, чем на обычной. Ведь из одного и того же количества сырья можно было сделать больше листов. На такую бумагу англичане отливать не умели. И лишь спустя несколько лет после появления в Англии необычной книги мастеру Фронде удалось получить бумагу подобную индийской. В течение 2 лет на ней было отпечатано свыше 200 тысяч книг.

8

Долгое время секретом выделки тонкой бумаги Великобритания владела монопольно, но со временем ее научились делать и в других странах. На  ней печатают словари, энциклопедии, справочники, а также нередко собрания сочинений знаменитых писателей.

Совсем недавно научились делать конденсаторную бумагу, которая в 10 раз тоньше человеческого волоса и имеет толщину всего лишь 4 микрона. Эта бумага служит для изготовления некоторых деталей в радиоустройствах. Но, возможно придет такое время, когда на такой бумаге будут печатать книги.

Абсолютно сухая бумага обладает очень высоким электрическим сопротивлением –не проводит тока. Но если в нее впитывается даже небольшое количество влаги, всего 1%, то ее электрическое сопротивление уменьшается в тысячу раз. Происходит это оттого, что вода обладает очень малым электрическим сопротивлением. Электропроводщая бумага заменяет металл при изготовлении мембран в телефонных аппаратах.

Бумага сегодня – верный помощник строителей. Она успешно заменяет дерево, мрамор, железо, камень.

В фармацевтической практике часто приходится фильтровать различные растворы. И тут на помощь приходит бумага. Около 400 разных изделий для фармацевтической промышленности изготавливают сегодня из бумаги.

Для всего этого нужно очень много бумаги и ее выпуск ежегодно стремительно растет, но также стремительно сокращаются и площади лесов на нашей планете. А этого допустить нельзя. Поэтому ученые во всем мире ищут дереву замену, чтобы больше не вырубать лес и не отправлять его на целлюлозно-бумажные комбинаты. Бумагу уже пробуют изготавливать из стекла и камня, синтетических волокон, полимерных пленок, очень важен сбор макулатуры.      

9

II. Практическая часть

Для решения поставленных задач были проведены следующие опыты:

Опыт №1. Чтобы получить бумагу в домашних условиях была применена следующая методика:

1. Порвать на мелкие клочки много ненужной бумаги и замочить в ведре или тазу холодной воды на ночь.

2. На крышку от кастрюли натянуть капроновый чулок.

3. Положить немного размоченной бумаги в кухонный комбайн, добавить большое количество воды и размолоть бумагу так, чтобы можно было различать мелкие кусочки или волокна бумаги. Сделать таким образом пульпу.

4. Наполнить таз для стирки пульпой и погрузить в него рамку, держа ее горизонтально.  (Не дотрагивайся до нее и не капай водой на нее.)
5. Положи крышку на ровную поверхность, дай стечь воде, а затем оставь  для просушки.
6. Через несколько часов лист бумаги высохнет. Аккуратно отдели его от рамки.

 В результате получилась бумага голубого цвета, более грубая и толстая, чем тетрадная бумага.

Опыт №2.  Для того чтобы получить цветную бумагу было применено окрашивание ранее полученной пульпы различными красителями (пищевой краситель).

В результате этого опыта получилась цветная бумага.

Опыт №3.

Чтобы получить белую бумагу, нужно добавить хлорный отбеливатель.

Опыт №4.

Изготовление ароматизированной бумаги. Для этого в готовую пульпу добавить ванилин (или другой ароматизатор). Получается бумага с тонким ароматом ванили.

10

Заключение.

В результате  исследований :

1. изучила историю возникновения бумаги на земном шаре
2. изучив литературу, нашла способ получения бумаги в домашних условиях
3. применила найденный способ на практике и получила бумагу в домашних условиях
4. попыталась получить бумагу различного качества и цвета
5. пришла к выводу, что полученную бумагу можно использовать в детском творчестве.

Полученная в домашних условиях бумага, не подходит для письма, но изготовление такой бумаги, решает проблему утилизации макулатуры и избавляет дом от мусора. Такую необычную бумагу можно использовать для изготовления открыток, поделок, упаковки подарков. Ведь открытка, изготовленная своими руками, гораздо ценнее, чем открытка, купленная в магазине.

11

Литература

1. Зубков Б. В. Книжка про книжку. М., Малыш, 1984 г., с. 9-11
2. Орлова Н. Д. Я познаю мир. М., Издательство АСТ, 2000. с. 97
3. Розен Б. Я. Чудесный мир бумаги. М,: Лесная промышленность, 1976 г.,с. 49

12