Исследовательский проект «Бумага своими руками»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

основная общеобразовательная школа

с. Загарье Юрьянский район Кировская область

Исследовательский проект

«Бумага своими руками»

Работу выполнила ученица

5 класса МКОУ ООШ с. Загарье

Юрьянский район Кировская область

Гордина Виктория

Руководитель: учитель биологии

МКОУ ООШ с. Загарье

Гордина Елена Николаевна

2012

Содержание

Стр.

1. Паспорт............................................................................................................................. 3

2. Введение........................................................................................................................... 4

3. Этапы работы над проектом........................................................................................... 6

4. Разговоры о бумаге

   4.1. Появление бумаги...................................................................................................... 7

   4.2. Изготовление бумаги сегодня................................................................................... 10

   4.3. Методы изготовления  бумаги в домашних условиях............................................ 12

5. Заключение....................................................................................................................... 14

Информационные ресурсы................................................................................................. 15

Приложения......................................................................................................................... 16  

1. Паспорт проекта

Название проекта: Бумага своими руками

Возраст участника проекта: 11 лет

Количество участников: 1

Руководитель: Гордина Елена Николаевна, учитель биологии химии  МКОУ ООШ с. Загарье

Учебный предмет, в рамках которого проводилась работа –       природоведение

Учебные дисциплины, близкие к теме проекта – биология, химия, экология, краеведение

Тип проекта -  долгосрочный

Предполагаемый продукт:  получение образцов бумаги,  выпуск буклета.

2. Введение

Тема проекта «Бумага своими руками»

Бумага занимает исключительное место в жизни людей. У нее было много предшественников. Камень и глина, дерево и кость, кожа и береста, воск и металл, папирус и пергамент – все они в разные исторические эпохи служили людям в качестве материала для письма, для передачи столь ценимой информации.

Бумага своими руками…  Можно ли её изготовить в домашних условиях? Этим вопросом задался  автор предлагаемого проекта. Изучив литературу по данному вопросу, автор  пришел к выводу, что невозможного в этом случае не бывает. Было найдено несколько способов изготовления бумаги в домашних условиях, но испробовав их, был выбран один. В наши дни изделия ручной работы ценятся очень высоко, ведь они хранят тепло человеческих рук и не имеют аналогов. То же можно сказать и о бумаге ручного производства: интерес к ней растет с каждым днем, так что, по прогнозам, мастерам бумажного дела скучать не придется.

Гипотеза

Я предполагаю, что продукт бумага собственного изготовления заинтересует не только учащихся школы, но и учителей, знакомых

Объект исследования

Производство бумаги из вторичного сырья

Предмет изучения

История производства бумаги

Проблема

Все используют бумагу, но как её получают - знает не каждый

Цель  проекта:

Самостоятельно получить бумагу ручным способом из вторичного сырья.

Задачи:

1.     Изучить историю возникновения бумаги..

2.     Познакомиться с промышленным способом изготовления бумаги.

3.     Изготовить образцы бумаги в домашних условиях.

4.      Научиться применять вторичное сырьё, сберечь лесные ресурсы (как ни громко это звучит)

5.     Представить материал в виде презентации, буклета.

Моя работа состояла из двух этапов:

1.     Изучение литературы по данной теме в библиотеке и в Интернете.

2.     Исследовательская часть изготовления образцов бумаги

 Используемые источники
1. "Новая Газета" № 49 (492), 2005 год
2. Хорёва Г. А. "Твоя альтернатива АЭС" Книга 2 / Энергетический паспорт семьи/ Изд. 2–е, перераб. и дополненное. – Мурманск, 2002. – 32 с.

3. Интернет-сайты:

www.stranamasterov.ru/node/2770

www.creative-handmade.org/.../master-klass-bumaga-......

www.home-sweet.ru

www.magic-beads.ru/articles/1873/

http://ec-dejavu.ru/h/History_paper.html

ru.wikipedia.org/wiki/Бумага

http://www.vlasta-tula.ru/articles/show-20.htm

3. Этапы работы над проектом.

1.      Подготовительный (октябрь-ноябрь)

Поиск и изучение литературы  по производству бумаги в школьной и сельской библиотеках, так как найденный материал имел мало иллюстраций, то пришлось обратиться к ресурсам  Интернета. Мы изучили историю возникновения бумаги, различные виды бумаги, изготовление бумаги в промышленности.

2.      Практический (декабрь – февраль)

Оформление работы на компьютере, приложений, изготовление бумаги.

3.      Контрольно-оценочный (март)

Выпуск буклета и презентации, изготовление образцов бумаги собственными руками. Подготовка и защита проекта на школьном и районном конкурсе исследовательских работ.

4.   Разговоры о бумаге.

4.1.            Появление бумаги

Лесорубы дерево срубили,

На станке, на части разделили,

Чурбачки на щепки порубили,

И в растворе долго их варили.

А потом всю жидкость отжимают,

Валиком утюжат, сушат, гладят.

Так выходит чистый лист бумаги

Для журнала, книги и тетради.

Бумагу придумали китайцы. Вернее, один вполне конкретный китаец – Цай Лунь. До него писчий материал тоже был – египтяне делали его из листов папируса (Приложение1), но у этого материала была целая масса недостатков: он ломался, плохо переносил влагу, расслаивался со временем. Да и делать папирусную бумагу было не очень просто. Так что Цай Лунь оказал всему миру очень большую услугу, ранним весенним утром 105 года нашей эры решившись, наконец, попробовать сотворить самый лучший писчий материал во вселенной.

До этого китайцы делали бумагу из пеньки и бракованных коконов шелкопряда. Цай Лунь же растолок волокна шелковницы (тутового дерева), древесную золу, тряпки и пеньку, смешал все это с водой, выложил получившуюся массу на бамбуковое сито и высушил на солнце. А когда масса высохла, разгладил ее камнями. Бумага Цай Луня чрезвычайно понравилась императору – она была более ровной и гладкой, чем пеньковые листы, и более прочной и долговечной, чем шелковые рулоны, – и он тут же обязал всех китайских чиновников перейти на использование нового материала.

Изначально бумага в Китае использовалась для упаковки тканей, и только потом стала писчей. При династии Тан китайцы придумали чайные пакетики и туалетную бумагу, а при династии Сун первыми на планете ввели бумажные деньги.

С тех пор процесс изготовления совершенствовался, но не менялся. Добавляли новые компоненты – крахмал, клей, красители, – гладкие камни сменились цилиндрическими прессами, сушка на солнце уступила место ультрафиолетовым лампам. Во второй половине семнадцатого века европейцы придумали размалывающий аппарат, существенно сокративший время на производство бумаги. В 1770 году британский бумажный фабрикант Дж. Ватман придумал технологию, позволяющую получать лист бумаги без следов сушильной сетки. А в 1806 году братья Фурдинье запатентовали первую бумагоделательную машину.

Первой в Европе (около 1150 г.) начала делать бумагу Испания, переняв технологию у арабов. В 1154 году бумага появилась в Италии. В 1300 году бумагу начала изготавливать Венгрия, в 1390 году – Германия, в 1494 году – Англия, в 1565 году – Россия, в 1586 году – Голландия, и в 1698 году – Швеция.

В технологии изготовления бумаги 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 отличии от остальных мастеров.

Со временем цеховое бумажное производство изменило свой характер, приобрело черты мануфактурного производства. Таким оно оставалось до конца XIX века. Эта операция была очень трудоемкой, требовала больших физических затрат, опыта, сноровки. Обычно это были мастера высокой квалификации. Они пользовались уважением и льготами. 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. На многих гравюрах детально показан такой пресс, так что при желании можно изготовить действующую модель без особого труда, настолько точны рисунки и гравюры.

 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 считался лучше, так как меньше подвергался гниению. Затем была повторная сушка и разглаживание.

Процесс изготовления бумаги требует большого количества воды для приводов мельниц. Поэтому бумажные цеха стремились строить как можно ближе к воде, а чаще – прямо на реке. Такие цеха стали называться «бумажными мельницами». Первые бумажные мельницы появились в Италии в XIII веке (Фабриано, 1276 год, позже в Болонье и в Анконе), во Франции в XIV веке (1348 г.), в Германии в 1380 году, в Англии в середине XIV века, в Голландии, Норвегии, Дании – в 60-х годах XIV века, в Польше в 1493 году, в Чехии – в 1499 году.

 Растет спрос на бумагу, увеличивается количество цехов, мастеров, учеников. Растет конкуренция – крепнет желание занять свою нишу в производстве, поставке своего товара, в закреплении своего имени. Каждый мастер имеет свои хитрости, свои секреты, которые держит под строгим контролем, хотя в целом общий принцип производства был известен.

В Европе бумагу делали из льняного тряпья. Сначала его замачивали в известковом молоке. Потом тряпье растирали в больших ступках, и  снова замачивали в известковой воде около суток. Затем измельченная масса доставалась, отжималась, и снова перемалывалась до получения однородной смеси в больших чанах. Мастер определял готовность сырья – разрешал формовщикам зачерпнуть особым ситом (деревянная рама, обтянутая мелкой сеткой) специальным отработанным движением массу – заготовку бумаги. Через некоторое время вода сцеживалась через сито, уплотнялась, после этого «откидывалась» на слой войлока. Оставшаяся вода впитывалась в войлок, и бумажная масса – сырье еще более уплотнялась. Сверху клали лист войлока, и операция повторялась, таким образом, несколько раз. После определенного времени всю эту стопку из войлока и бумажной массы уплотняли под прессом. Пресс отжимал остаток влаги и после этого чуть влажные листы заготовки развешивали в тени (обязательно под навесом) для воздушной сушки.

 Подсушенная бумага поступала к гладильщикам: на мраморной доске лист разглаживался костяным стеком (своего рода плоский и очень гладкий нож без ручки). Проглаженная таким образом бумага поступала к проклейщику. Он пропитывал лист желатиновым раствором и снова развешивал для сушки. Высохший лист вновь поступал к проклейщику для обработки другой стороны, после чего лист снова развешивали для сушки. Проклеенный лист возвращался к гладильщику. Он повторял операцию выглаживания листа и передавал ее, если нужна была полированная бумага (тип современной мелованной бумаги) полировщику. Он полировал ее слоновой костью и завершал свои действия обработкой поверхности яшмой, нефритом, агатом, ониксом. Чаще всего применяли агатовые лощила. Подобная техника лощения или полировки сырого изделия из глины сохранена и по сей день. Такие изделия, называемые в керамике «лощеными», пользуются успехом у любителей керамики.

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, льном, перевязывалось лентами, и сдавалось на склад готовой продукции или прямо из рук в руки заказчику. Бумага, как товар, не залеживалась на складе. Основных операций было около 30, дополнительных около 15-ти, технологически довольно сложных манипуляций с бумажной массой.

4.2. Изготовление бумаги сегодня.

Практически так же, как при Цай Луне. В специальной большой ванне растворяют в воде измельченные частицы древесины, ткани, укрепляющих веществ и краски. Потом получившуюся массу вычерпывают и выкладывают порциями на сушильной сетке (Приложение1).

Если вычерпанную смесь (ее называют первичной бумагой) просто высушить под лампочкой, получится рыхлая и довольно ломкая масса. Поэтому после сушки первичную бумагу прессуют на специальных прессовальных валах – то есть прогоняют между рядов гладких цилиндров (Приложение1)., которые давят на лист с определенной силой Чем больше давление, тем плотнее получается бумага и тем сложнее ее, потом будет согнуть.

Сама по себе бумага обычно получается коричневого цвета разной степени насыщенности. Для того, чтобы выбелить бумагу (ну или придать ей какой-то другой оттенок), в первичную смесь добавляют специальные красители и химикаты. Кроме того, часто листы мелуют – то есть распыляют по бумаге меловой раствор, а затем еще раз прессуют лист цилиндрами. Помимо красивого цвета, мелованная бумага отличается повышенной прочностью и более удобным для печатника точечным впитыванием краски.

Стандартная бумага, мелованная или нет, получается матовой, немного шершавой на ощупь. Для того, чтобы сделать из нее гладкую и глянцевую, бумагу в процессе мелования покрывают специальным составом. Глянцевая бумага обычно более плотная, чем матовая.  На таких листах лучше всего печатать полноцветные иллюстрации и фотографии: размер печатной точки на такой бумаге самый маленький, а, значит, и разрешение картинки – самое высокое, и цветопередача – самая точная.

Помимо мелованной существует  один тип белой матовой бумаги – каландрированная. Она используется для цифровой печати: чернила цифрового принтера ложатся на такую бумагу очень ровно и закрепляются лучше, чем на меле. Для того, чтобы добиться такого эффекта, листы пропускают через специальную машину по имени каландр (Приложение 1). По сути, каландр ничем не отличается от прессовального аппарата – та же лента, те же цилиндры. Только вот поверхность самих цилиндров очень гладкая, и листы пропускаются под большим давлением – поэтому бумага получается очень плотной. Каландрированная бумага не бывает глянцевой, а цвет ее белого листа чуть желтоватый, поэтому с него очень удобно читать.

Для того, чтобы получить фактурную бумагу, при прессовании первичную бумагу кладут на фактурную сетку. Или при замешивании состава добавляют дополнительные элементы (нити, частицы целлюлозы, тонкие пластиковые срезы и т.п.)

В последнее время очень популярна бумага из вторсырья, в качестве основы для ее листов используется собранная макулатура или ткани. Такая бумага становится основной для упаковочных материалов или используется для изготовления дизайнерской бумаги со сложной фактурой.

Основой бумаги являются растительные волокна, должным образом обработанные и соединенные в тонкий лист поверхностными силами сцепления. Для изготовления специальных видов бумаги в последнее время используются также волокна синтетического и минерального происхождения (асбестовые, стеклянные и др.). Иногда при производстве бумаги используют волокна шерсти, соломы или риса. Для создания цветной бумаги в состав добавляются красители.

4.3.  Методы изготовления  бумаги в домашних условиях

МЕТОД I

Оборудование:

Большая кастрюля

Листы использованной бумаги

Миксер или кухонный комбайн

Вода

Кусок марли с мелкими отверстиями

Растворимый крахмал (две чайные ложки)

Два листа промокательной бумаги (или газета)

Ход работы:

1. Разорвите бумагу на мелкие кусочки (не больше, чем 2х2 см) и поместите их в кастрюлю. (Если Вы используете кухонный комбайн, просто положите в него порванную бумагу, налейте немного воды и взбивайте, пока бумага не распадется на волокна.)

2. Затем вылейте полученную массу в кастрюлю с теплой водой. Если хотите использовать крахмал, то добавьте его в воду сейчас (две чайные ложки).

3. Дайте бумаге постоять минут 10, а затем взбивайте миксером до тех пор, пока волокна бумаги не разделятся и масса не станет мягкой.

4. Опускайте постепенно кусок марли в кастрюлю одним краем, держа ее за другой край. Полностью погрузите ее в массу, а затем осторожно выньте. Дайте воде стечь обратно в кастрюлю

5. Накройте марлю промокательной бумагой и переверните, но осторожно, чтобы полученная "целлюлоза" не распалась.

6. Аккуратно удалите марлю и накройте оставшуюся "целлюлозу" вторым листом промокательной бумаги и прокатайте.

7. Высушите с помощью утюга

8. Аккуратно удалите промокательную бумагу. Получившийся лист не трогайте 24 часа до полного высыхания.

МЕТОД II

Оборудование:

Специальные рамки с сеткой для процеживания жидкости. (Приложение 2)Они деревянные, размером листов A4 и A5. Для работы достаточно иметь по две каждого размера. Сетка мелкозернистая, похожа на сито, она применяется в строительстве. Сетка прикреплена к рамке небольшими гвоздиками. Верхняя рамка без сетки не обязательна, но желательна. Она дает возможность набрать больше массы и легче разровнять ее на сетке.
Также мы используем блендер и утюг для ускорения процесса , но можно вполне обойтись и без них.

Материалы:

Для работы можно брать самую различную бумагу: документы, прошедшие уничтожение в специальных машинах (шредерах), старые газеты, яичные лотки, туалетную бумагу. На изготовление 2—3 листов бумаги надо приблизительно 3—4 литра массы. Чем тоньше бумагу хотим получить в итоге, тем больше воды берем в начале.

Для окраски можно использовать любые краски, начиная с гуашевых. Для декора можно использовать нитки, сухие листья, лепестки цветов, блёстки, конфетти и т.п.

Ход работы:

1. Собранная для работы бумага рвется на мелкие кусочки, заливается водой,  настаивается 30 минут и помещается в блендер, где измельчается до состояния однородной массы.(Приложение 2) Можно добавить краситель. Когда бумажная масса готова, она наносится на рамку с сеткой, сверху накрывается рамкой без сетки. Некоторое время нужно, чтобы дать воде стечь(Приложение 2)

2. Снимается верхняя рамка (без сетки).

3. Переворачиваем рамку сеткой к верху и с помощью губки удаляем всю лишнюю влагу. После этого осторожно удаляем рамку с сеткой и оставляем высыхать в течении нескольких часов.

4. В конце проглаживаем получившуюся бумагу утюгом через тонкую тряпку или газету.

Автором были получены несколько образцов бумаги, основываясь на данную методику. Технология производства бумаги ручным способом представлена. (См. приложение 3 и 4).  

5.  Заключение

В ходе работы цель, поставленная автором работы в самом начале, была достигнута:  были освоены два описанных в литературе способа изготовления бумаги в домашних условиях. Кроме того, что это занятие оказалось увлекательным, оно, безусловно, полезное. Из бумаги собственного производства можно изготовить красивейшие открытки, обложки для ежедневников, фотоальбомов, абажуры для светильников, существуют даже дизайнерские обои, изготовленные ручным способом. Такая бумага ценится и стоит довольно дорого.

Было собрано 18 килограммов макулатуры: основная её часть была сдана в школу  для последующей сдачи  в пункте вторсырья. Обрезанные поля собранных газет были  использованы для изготовления бумаги, 300 граммов  макулатуры использовали для получения 3 листов  бумаги в домашних условиях.

Автор считает, что данная  работа принесла небольшую пользу природе. В ходе выполнения проектной работы автор узнал много нового и интересного и получил удовлетворение. Продуктом заинтересовались друзья, родственники и учителя.

Ведь это и было главной  задачей.