II Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

В МИРЕ ИГРУШЕК
Кадиева А.И.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


  Введение.

Когда в семье появляются дети, дом начинает постепенно заполняться игрушками. Сначала это погремушки и погрызушки, потом пирамидки, конструкторы, машинки и куклы, игрушки для ванной и улицы, мягкие и твердые, звенящие и пищащие. Их приносят знакомые и родственники, ими прямо-таки заваливают ребенка на его день рождения и Новый год. И ведь сегодня это сделать совсем не сложно - пошел в детский магазин и купил, они совсем недороги. А игрушки из натуральных материалов ведь так дорого стоят...

Поэтому в качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что дешевые игрушки вряд ли окажутся безопасными для здоровья и стоит ли их вообще давать детям.

Объект исследования: пластмассовые игрушки.

Предмет исследования: материалы, используемые при производстве пластмассовых игрушек.

Цель исследования: попробовать изготовить экологически безопасную игрушку.

В соответствии с целью и гипотезой были поставлены следующие задачи для исследования:

1.Провести анализ литературы по теме: материалы, используемые при производстве пластиковых игрушек;

2. Изучить местный рынок пластиковых игрушек, выяснить их состав и влияние на организм ребенка;

3. Изготовить экологически безопасную игрушку.

Результатом исследования будет представлена экологическая игрушка.

Основная часть.

Игрушка для детей первого года жизни должна быть достаточно крупной, ярко окрашенной, издающей звуки, удобной для захватывания и соответствовать по величине и весу физическим возможностям ребенка. Распространенными являются погремушки, кольца, пирамиды и тому подобные игрушки, изготовленные из пластмасс. Анализ литературных источников показал, что основным материалом, используемым при производстве игрушек в России, является поливинилхлорид и стирол.

Дети раннего и ясельного возраста, как правило, при занятии с игрушкой, познавая ее, включают все органы чувств, в том числе берут игрушку в рот. Поэтому гигиенический контроль за такими игрушками должен быть более жестким, чем установленный действующими нормативными документами 

Игрушки из ПВХ.

Погрызушки, и уточка, приобретенные нами для анализа изготовлены из ПВХ, что было заявлено производителем на этикетке. Анализ показал, что игрушки оказались эластичными, гладкими на ощупь, довольно ярко окрашенными, легко гнущимися. Первоначально они обладали довольно резким и неприятным запахом, что позволило предположить наличие в изделиях вредных для здоровья малышей веществ, раздражающих верхние дыхательные пути, слизистые оболочки глаз, тем самым вызывающие ряд аллергических реакций. Для проверки стойкости красителей мы, намочив белую фильтровальную бумагу, протерли поверхность игрушек. При этом обнаружили, что ярко окрашенные части оставляют след. Это указывает на возможное содержание ионов тяжелых металлов, что отрицательно скажется на здоровье малышей.

Далее приобретенные игрушки мы разрезали на мелкие части и провели ряд исследований.

Образцы оказались трудногорючи, при удалении из пламени самозатухали. При горении сильно коптили, в основании пламени можно было наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение. При этом выделялся очень резкий запах дыма. При сгорании образовывалось черное, углеподобное вещество, легко растираемое между пальцами в сажу.

Все это позволило экспериментально подтвердить, что данные игрушки действительно изготовлены из ПВХ, как и было заявлено на этикетке (производитель завод «Огонек» Россия).

Для определения наличия хлора маленькие кусочки образца анализируемой игрушки мы поместили в пробирку с газоотводной трубкой. Конец газоотводной трубки опустили в пробирку с лакмусом, причем конец газоотводной трубки помещался выше уровня раствора лакмуса. Содержимое пробирки нагрели. Выделяющийся хлороводород менял окраску лакмуса на красную. Затем эту газоотводную трубку опустили в раствор с нитратом серебра и наблюдали выделение белого творожистого осадка, со временем темнеющего.

При производстве пластмассы зачастую используют фенол в качестве антиоксиданта. Фенол, или карболовая кислота, токсичен, вызывает нарушение функций нервной системы. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу.

Фенол всасывается в кровь через слизистые оболочки и кожу, а затем распределяется в органах и тканях. И уже через несколько минут начинает воздействовать на ткани головного мозга. При хронических отравлениях фенолом наблюдаются слабость, повышенная утомляемость, плохой сон, головные боли, головокружение, нарушения центральной нервной системы, деятельности желудка, кожный зуд, дерматиты. Согласно требованиям СанПиНа, в детских игрушках содержание фенола не допускается ни в каких количествах.

Мы исследовали образцы игрушек на наличие фенолов. Для этого исследуемые образцы мы на сутки поместили в воду. К полученной вытяжке добавили несколько капель FeCl3. Изменение окраски при этом не наблюдалось. Значит, в выбранных для анализа игрушках фенола нет.

Игрушки из полистирола.

Погремушка «Гантелька», подвеска на коляску производитель Стеллар Россия изготовлены из полистирола, как утверждал производитель.

При сгибании полоски образцов, легко гнутся, потом резко ломаются с характерным треском. На изломе видна мелкозернистая структура. Горит образец ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный.

Мы провели деполимеризацию полистирола. Образующийся при разложении полимера стирол конденсируется в приемнике - пробирке, охлаждаемой водой. Примесями он окрашен в желтый цвет. Полученный стирол вызвал обесцвечивание раствора перманганата калия.

К какому выводу мы пришли:

Несомненно, эти пластмассы обладают рядом достоинств: устойчивость к кислотам, щелочам, растворителям и маслам, бензину, керосину, хорошие диэлектрики. Но прочитав, все достоинства этого материала можно подумать, что ребенок во время игры будет погружать игрушку в столь опасные для него вещества, или что еще интереснее поджаривать на костре? А тогда почему игрушки, попадающие на рынок изготовлены именно из ПВХ и полистирола? Единственный ответ, который пришел нам на ум – это дешевизна. А стоит ли «овчинка выделки»?

А сколько поломанных игрушек мы выбрасываем! В результате возникает еще одна проблема, пластмасса практически не подлежит вторичной переработке. Отслужившие свой срок игрушки отправятся либо на мусорную свалку, либо в печь мусоросжигательного завода. При горении пластмассы выделяют самые сильные из известных человеку ядов – диоксины, опасные даже в малых дозах. Они накапливаются и в окружающей среде, и в организме человека, практически не выводятся, способны вызывать расстройства репродуктивной функций и приводить к онкологическим заболеваниям.

Альтернатива есть!

А чем можно заменить столь опасные игрушки? Ведь пластмассы появились лишь в ХХ веке, а что заменяло этот материал ранее? Еще в 1899 году немецкий химик Адольф Шпитлер получил патент на производство пластика на основе казеина – белка, образующегося при сворачивании молока под действием ферментов (тех самых веществ, с помощью которых мы перевариваем пищу). Ученый обнаружил, что казеин придает материалам эластичные свойства, а при остывании – твердость и прочность.

Первое промышленное изготовление пластмасс на основе органических веществ началось в конце XIX века. Одной из них является галалит (дословно – молочный камень), который на заводах делался из казеина, обработанного формалином. Использование формалина нас несколько насторожило, ведь это тоже ядовитое вещество. Но возможно его можно будет заменить чем- то не столь вредным для здоровья?

В свое время галалит шёл на изготовление самых разных вещей, начиная от перьевых ручек и заканчивая бижутерией.

Итак, выход есть!

Изготовление экологически чистой игрушки.

Технология изготовления очень проста и приготовить самодельную галалитовую пластмассу может даже ничего не смыслящий в химии человек. Основными составляющими формулы являются молоко и лимонный сок.

Для приготовления галалита понадобятся:

  • Молоко, можно обезжиренное,

  • лимонный сок,

  • две чашки,

  • ложка, марля,

  • очень много бумажных салфеток

Молоко и лимонный сок берутся в пропорции 16:2 соответственно, или 1 столовая ложка сока на стакан молока. Из одного стакана молока получается кусок пластика диаметром около 5 см и толщиной 3 мм.

Получение галалита.

Купленное молоко на сутки оставили в теплом месте.

Затем нагрели его до температуры 36-40 оС. Оно не должно кипеть (иначе масса для лепки будет слишком твёрдой). И добавили лимонный сок.

Буквально сразу в смеси стали появлятся частицы отделившегося казеина. Перемешили смесь с полминуты. Затем медленно процедили жидкость сквозь марлю, переливая из одной чашки в другую. Основная часть казеиновых частиц собралась в марле. Отжали марлю так, чтобы весь казеин в ней слипся в один комок. Переложили массу на вощеную бумагу. Массе пластика можно придавать желаемую форму, а имеет он консистенцию водянистого сыра. Приготовление массы занимает всего около 10-15 минут. Отвердевание происходит минимум двое суток.

После полного высыхания размер уменьшается в два раза и фигурки темнеют.

С помощью надфиля и наждачной бумаги, обработали поверхность каждой фигурки. Фигурки стали ровные и гладкие.

В домашних условиях можно найти еще много применений для этого нетоксичного, экологически чистого пластика. Например, его довольно успешно используют как материал для самодельных авторских пуговиц. Ведь в старину пуговицы на Руси и изготавливались из творога.

Утилизация подобного материала не представляет труда. Достаточно оставить изделие на несколько часов в теплой воде и оно развалится. Затем смесь можно слить в канализацию.

Заключение.

Для производства игрушек чаше используется ПВХ или полистирол, что связано с их дешевизной.

Альтернативу пластиковым игрушкам могут составить игрушки из естественных материалов, например дерева, натурального каучука, соломы, шерсти. Такие игрушки химически и экологически безопасны, знакомят малыша с естественными текстурами и свойствами материалов, как правило не окрашены, либо окрашены с использованием натуральных красителей.

Мы попытались в домашних условиях изроговидной пластмассы (из молока), с использованием натуральных красителей, изготовить разные игрушки. Такие игрушки химически и экологически безопасны, для малышей, а утилизация надоевшей игрушки не представляет труда. Проведенный нами блиц-опрос учащихся младших классов и учителей показал, что большинство опрошенных с большим удовольствием имели бы в доме безопасную игрушку. А если ее можно сделать самим это еще и увлекательно!

Литература.
  1. Безопасность пластиковых игрушек http://toyinbox.ru

  2. Верховцев О.Г. Практические советы мастеру-любителю. Энергоатомиздат, 1988, 386с.

  3. ГОСТ 25779 – 90 «Игрушки. Общие требования безопасности и методы контроля» – Москва – 1990.

  4. Донцов А.А., Лозовик Г.Я., Новицкая С.П. Хлорированные полимеры. М.: Химия, 1979, 58с.

  5. Методические указания по санитарно-химическому исследованию детских резиновых и латексных сосок и пустышек. – Москва – 1974.

  6. Пластмасса своими руками: как делать и зачем? http://home-plastmass.ru

  7. Самодельные пластмассы http://hobbyhandmade.com

  8. СанПиН № 42-125-4148-86 «Санитарно-гигиенические правила и нормы производства и реализации игр и игрушек» - Москва – 1987.

  9. Стан В.В. Методические подходы к гигиенической оценке игрушек из полимерных материалов. // Гигиена и санитария. – 1984 – N 8 – c. 32-35.

  10. Тужилин Н. Мир вокруг тебя. Издательство Крым, Симферополь, 1966.

11. Цветков Л.А. Синтетические высокомолекулярные вещества. Учебное пособие для средней школы., Москва – Учпедгиз - 1962.

Приложение.

Рис.1. Исследование продуктов горения.

Рис. 2. Определение наличия хлора.

Рис.3. Определение наличия фенола.

Рис.4.Деполимиризация стирола.

Рис.5. Проба на горение.

Рис. 6-8. Процесс изготовления экологически чистой игрушки.

Рис.7. Процесс изготовления экологически чистой игрушки.

Рис.8 Процесс изготовления экологически чистой игрушки.