XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Просто ли сделать простую бумагу?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I ВВЕДЕНИЕ
С разными видами бумаги мы встречаемся каждый день. Она необходима для работы, учебы, творчества. Её вид нам всем хорошо знаком.
Но недавно мне подарили открытку из необычной бумаги, которая отличалась по виду от привычной для меня бумаги. На данной открытке было указано, что она выполнена из бумаги ручной работы. Мне стало интересно: как и из чего она производится, какие бывают виды бумаги и могу ли я сделать её в домашних условиях.
Таким образом, предмет моего исследования: различное сырьё для создания бумаги.
Объект исследования: разные виды бумаги.
Тема исследования: возможность создания бумаги в домашних условиях из разных видов сырья и дальнейшее её использование.
Цель работы: узнать разновидности бумаги и изготовить её в домашних условиях из доступного сырья
Задачи:
-
Изучить литературу и интернет – источники о видах бумаги и способах её изготовления. В этом нам помогут взрослые.
-
Познакомиться с историей создания бумаги.
-
Проверить свою гипотезу о возможности самостоятельного изготовления бумаги в домашних условиях.
-
Описать результаты экспериментов и сделать выводы.
-
Рассказать ученикам моего класса и ребятам школы о результатах своих исследований.
-
Выпустить Памятку-буклет с результатами своих исследований.
Мы попробуем окунуться в процесс создания бумаги с целью получения новых знаний и навыков.
Методы моей исследовательской деятельности: поиск и сбор информации, изучение литературных источников и интернет- ресурсов, эксперименты с различными видами сырья, которые есть у нас дома, анализ изученного и практическое применение.
Итак, гипотеза нашего исследования такая: изготовить бумагу можно самостоятельно из доступных материалов.
Практическое применение:
Данная работа может быть использована для создания уникальных открыток, поделок, блокнотов и т.д., что поможет в развитии творческих способностей, экономии обычной бумаги с целью сохранения природных ресурсов, а также для расширения научных познаний и практических навыков ручного труда.
План исследования:
1.Наблюдение. Возникновение вопросов
2.Выдвижение гипотезы
3.Изучение информации
4.Проведение экспериментов, используя разные материалы
5.Оформление информационного буклета
6.Защита работы
Основная часть, практическая:
Исследование 1. Изготовление бумаги из опилок.
Исследование 2. Изготовление бумаги из тростника.
Исследование 3. Изготовление бумаги из макулатуры.
Исходя из проделанной работы, формирование вывода.
Оформление работы и представление ее результатов: фото и видео проведённых исследований, презентация с поэтапным ходом и результатами исследования, памятка-буклет с советами по изготовлению бумаги.
Приложение: фото, видео, буклет, листы бумаги из разных видов сырья, презентация.
Рефлексия:
Что может быть интереснее новых знаний?! А, если эти знания могут помочь в создании чего-то полезного и нужного?! А если ты можешь создать это из того, что, казалось бы, можно просто выбросить?! Это очень интересно сделать что-то новое своими руками из обычных материалов!
-
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Бумага! Человек её искал!
Чтоб что-то написать, долбил он скалы!
Но в мире не отыщешь столько скал,
Чтоб все вместить, что люди написали!
Павел ХМАРА
Люди издавна накапливали и передавали опыт следующим поколениям. Это делалось в устной форме, но гораздо надежнее было письменное послание потомкам. Для записей использовались шкуры животных, кора деревьев, листья, кости, ткани и черепаховые панцири. Каждый из этих материалов имел много недостатков.
1. Появление бумаги
Впервые бумага упоминалась в документах II века до н.э., когда правил император Вуди династии Хань. Создателем бумаги считается сановник Цай Лунь, придумавший технологичный принцип ее производства - образование листового материала путем их обезвоживания на сетке из предварительно разбавленной волокнистой суспензии.
Существует легенда, что идею ему «подсказали» бумажные осы, строящие гнезда из бумаги, которую делают сами, пережевывая и смачивая клейкой слюной волокна древесины. В соответствии с записями в летописях, чтобы получить бумагу, Цай Лунь использовал древесную золу, пеньку, волокна тутового дерева и старые тряпки. Сановник создал также специальное приспособление виде деревянной рамки с бамбуковым ситом внутри, на которую выложил полученную смесь и выставил для просушки на солнце. Затем он разгладил высушенный материал камнями. В итоге получились тонкие, плотные листы, на которых было удобно делать записи.
С течением времени процесс был запущен в массовое производство. Бумагу изготавливали на водяных мельницах, но перед просушкой на солнце клали под мощный пресс. Чтобы чернила на листах не растекались, в чаны с бумажным сырьем добавляли клей. Древняя бумага могла включать в себя цельные древесные волокна и даже кусочки тряпок. Метод изготовления бумаги китайцы держали в строжайшем секрете на протяжении многих веков. Но постепенно технология производства бумаги распространилась по всему миру.
2. Распространение бумаги по миру
Когда в 610 году в Японию прибыл Данко (буддийский монах) и раскрыл им тайну изготовления бумаги и туши, японские монахи, конечно же, не смогли остаться в стороне: они не просто скопировали технологию, но и смогли сделать бумагу качественнее. Данная бумага «васи» считается самой прочной в мире.
В Европе производство бумаги началось в XII веке.
Голландцами в XVII веке был изобретен голлендер (ролл), заменяющий толчею, что повысило производительность в несколько раз, а также и улучшило качество.
В 1799 году во Франции была изобретена машина для изготовления бумаги, производительность которой достигала около 100 килограммов в сутки. Первое цельное полотно (около 5 метров) получилось изготовить в 1800 году. На это прогресс не остановился: сначала появилась прессовая часть, затем в 1823 году - сушильная.
История бумаги в России берет свое начало во второй половине XVII го столетия, во времена царствования на Руси Ивана Грозного. Бумага собственного производства в те времена не получила широкого распространения. В этот период под Москвой появилась первая бумажная мельница, но существование её было недолгим.
Писчебумажное производство в России наладил Петр I. В 1716 ом году им была основана бумажная мануфактура. К концу 18 го века в России функционировали более 60 бумажных фабрик. Многие отечественные мануфактуры были ничуть не хуже европейских. Лучшие фабрики по производству бумаги находились в Москве, Петербурге, Ярославле и Калуге. Из-за постоянно растущего спроса, недостаточного количества и высокой стоимости бумаги приходилось искать новые виды сырья для ее производства. Так, в конце 18 го века для изготовления бумаги применялись отходы текстильного и канатного производства и асбест, осока, камыш, водоросли, солома и т.д. Древесина же в бумажном производстве впервые была использована лишь в 1850 году.
3. Бумага в наши дни
Сегодня производство бумаги максимально усовершенствовано, технологии абсолютно автоматизированы и позволяют выпускать большие объемы продукции.
Существует два способа изготовления бумаги – химический и механический. Первый метод, химический, считается более трудоемким, но позволяет получать бумагу высшего качества. Основным компонентом для производства является древесная целлюлоза. Чтобы ее получить щепки березы, ели или сосны помещают в огромную емкость с водой и химикатами, которые помогают получить волокна. Далее массу варят, добавляя клей или смолу, для того чтобы изменить структуру волокон. Этот процесс позволяет сделать бумагу прочной и влагостойкой. После этого массу отбеливают, добавляя пигменты, выливают на сетку специального оборудования для формирования полотна. Сырье продвигается по двигающимся валам, избавляясь от лишней влаги. В конце бумажную массу высушивают, прессуют и наматывают в огромный рулон. В результате получается изделие высшего качества, применятся для изготовления журналов.
Механический способ более экономный. Процесс такой же, как химический, отличается только тем, что древесину не очищают, а сырье не отбеливают. Такая технология производства используется в основном для газет.
Для изготовления 1 тонны бумаги требуется 5,6 м3 древесины. Это примерно 17 деревьев.
4. Виды современной бумаги
На сегодня выделяют несколько видов бумаги, исходя из свойств которых можно определить пригодность материала для определенных целей:
ГазетнаяСамый низкий сорт, не отличается белизной и плотностью, может иметь тонированную окраску. Используется, как это понятно из названия, для печати газет с большим тиражом, а также применяется в качестве сырья для других сфер, где наибольшее значение уделяется минимизации стоимости производства.
Офсетная Качество на порядок лучше, но все же для широкоформатной и даже цифровой печати это не самый лучший вариант. Обычно применяется при печати полноцветных газет и однокрасочных книжек.
Мелованная Благодаря мелованию, бумага приобретает гладкость поверхности, однородность и плотность, а также максимально возможную белизну, и потому это самая интересная для печати категория. По необходимости поверхностный слой делают матовым или глянцевым.
Дизайнерская Наиболее дорогой из существующих вариант. Разные фактуры, полная цветовая палитра, теснение, металлизирование и прочие процессы помогают получить всевозможные зрительные и текстурные эффекты. Фактически, каждая коллекция из существующих чем-то отличается от остальных, а разрабатываемые новые варианты стараются делать непохожими ни на один из уже имеющихся.
Картон Это один из самых известных видов бумаги, обладающий высокой плотностью, весом и толщиной. По структуре картон — это несколько слоев листов бумаги. Применяется для изготовления коробок, упаковки и т.д.
Можно перечислить еще многие виды бумаги для полиграфии и печати, которые в наше время производятся и применяются в самых разных отраслях. Среди них есть этикеточная, форзацная, бумага для глубокой печати, бумага для печати денег и другие. Такое многообразие различных видов бумаги обусловлено тем, что этот материал является привычным, дешевым и удобным в использовании.
III. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Итак, заинтересовавшись процессом создания бумаги я окунулась в мир опытов и экспериментов.
ИССЛЕДОВАНИЕ 1. Создание бумаги из опилок.
Для проведения эксперимента понадобятся: посуда для варки, опилки хвойных пород, сода, вода, хлорсодержащее вещество, перекись водорода, уксус, крахмал, перчатки, емкость для разведения целлюлозы, сито с рамкой для отливки листов, поролоновая губка, отрез ткани.
Проведение данной работы предполагается в два этапа:
- приготовление древесной целлюлозы
- формирование бумажных листов.
Ход работы:
Зальем древесные опилки водой и добавим соду, так как для лучшего размягчения опилок во время варки необходимо создать щелочную среду (добавили пищевую соду, так как она доступна и является безопасной). Будем варить опилки не менее 24 часов. После варки промоем опилки от соды и отожмем.
В процессе варки опилки потемнели. Это происходит под действием окисления лигнина, содержащегося в древесине. На производствах осветление целлюлозы направлено на удаление лигнина разными химическими способами - чем меньше остаточного лигнина, тем выше качество бумаги. Мы можем видеть действие остаточного лигнина в бумаге на примере желтеющих со временем страниц книг.
Для осветления вываренных опилок используем несколько доступных веществ (белизна, перекись водорода, уксус). В ходе данного исследования установили, что лучшими отбеливающими свойствами обладает уксус.
Для улучшения свойств бумаги в кастрюлю к осветленным опилкам добавим крахмал и зальем водой (1:1). Опять нагреваем для заваривания крахмала.
В приготовленную массу добавляем воду до получения необходимой консистенции. Специальной рамой набираем массу, регулируя толщину листа. Убираем губкой излишки влаги и переносим полученный лист на ткань до полного высыхания. Бумага из древесных опилок готова!
В итоге я получила следующие результаты: мне удалось получить ровные листы бумаги, но они получились жесткие, грубые с четко выраженной структурой, в которой просматриваются мелкие опилки.
Вывод: изготовленную бумагу из древесных опилок в домашних условиях можно использовать в поделочных целях, однако для письма данный вид бумаги не подходит.
ИССЛЕДОВАНИЕ 2. Создание бумаги из тростника.
Для проведения эксперимента понадобятся: посуда для варки, стебли тростника, каустическая сода, вода, перчатки, блендер, емкость для разведения целлюлозы, сито с рамкой для отливки листов, поролоновая губка, отрез ткани, сухоцветы.
Проведение данной работы предполагается в два этапа:
- приготовление тростниковой целлюлозы
- формирование бумажных листов.
Ход работы:
Измельчим и зальем тростник водой. Для лучшего размягчения стеблей при варке добавим каустическую соду (100 гр на 5 л воды). Будем варить 3 часа.
Проваренный тростник промоем от каустической соды и процедим. Далее стебли измельчим блендером до однородной массы.
Второй этап эксперимента по отливке бумажных листов из тростника проводится так же как и с древесными опилками. На этапе заливки листов добавим сухоцветы.
В результате данного эксперимента я получила бумагу светлого бежевого цвета, которая обладает приятной текстурой и по своим свойствам схожа с обычной бумагой. Применение сухоцветов расширило возможности декорирования бумаги.
Вывод: изготовленную бумагу из тростника в домашних условиях можно использовать для творческих поделок (открытки, блокноты, аппликации) и просто для письма.
ИССЛЕДОВАНИЕ 3. Создание бумаги из макулатуры.
Для проведения эксперимента понадобятся: посуда для замачивания, макулатура, вода, желатин, перчатки, блендер, емкость для разведения целлюлозы, сито с рамкой для отливки листов, поролоновая губка, отрез ткани, красители, декоративные элементы.
Проведение данной работы предполагается в два этапа:
- приготовление целлюлозы
- формирование бумажных листов.
Ход работы:
Порвем макулатуру на мелкие кусочки и зальем кипятком. Настаиваем, периодически помешивая, в течении нескольких часов. По истечении времени полученную массу измельчаем блендером до однородного состояния.
Добавим необходимое количество воды и проведем отливку листов. На данном этапе применим красители и подручные декоративные элементы (нитки, блестки, сухоцветы).
После полного высыхания (примерно 12-15 часов) листы аккуратно отделяем от ткани, и наша бумага готова к дальнейшему использованию!
В результате данного эксперимента с макулатурой я смогла получить более тонкую и светлую бумагу. Она хорошо поддается декорированию и окрашиванию. По своим свойствам полученная бумага приближена к привычной для нас бумаге, но при этом имеет очень необыкновенную текстуру.
Вывод: бумагу из макулатуры сделать самостоятельно очень просто. Полученная бумага прекрасно подходит для письма, а также является уникальным эстетическим продуктом для воплощения творческих идей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате исследования я пришла к следующему выводу:
Сделать простую бумагу в домашних условиях при помощи доступного сырья и подручных средств возможно, надо только проявить аккуратность и терпение. Полученную бумагу я могу использовать для письма, рисования, создания творческих поделок.
В ходе изучения и проведения процесса изготовлении бумаги я узнала, что целлюлоза, используемая к качестве сырья для бумаги, оказывается применяется при производстве многих окружающих нас вещей (продукты питания, текстиль, пластик и пр.). Я обязательно продолжу изучение в этом направлении…
Вспомним нашу Гипотезу: изготовить бумагу можно самостоятельно из доступных материалов.
Таким образом, с помощью теоретического изучения данной темы и ее практического подтверждения и была достигнута основная цель исследования
Источники информации:
https://yandex.ru/video/preview/8152289211888568480
https://yandex.ru/video/preview/6919911603273110999
https://yandex.ru/video/preview/9604770735581566153
https://yandex.ru/video/preview/1528471322987699580
https://yandex.ru/video/preview/16775582113508315883
https://yandex.ru/video/preview/16988838076798177920
https://burdastyle.ru/master-klassy/tkani/kak-sdelat-bumagu-v-domashnih-usloviyah-poshagovyj-master-klass_37391/
https://dzen.ru/a/YkmYKdwnZA9fbmaW
https://nsportal.ru/detskiy-sad/raznoe/2021/10/21/master-klass-izgotovlenie-bumagi-v-domashnih-usloviyah
https://ru.wikihow.com/сделать-бумагу
https://school-science.ru/22/13/59487