XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Не мусор, а ресурс: создание изделий из изношенной резины для семьи и школы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Кусраев Г.Г. 1Таракчян А.А. 1

---

1Негосударственного (частного) общеобразовательного учреждения (НОУ) гимназии «Школа бизнеса»

Петренко Е.В. 1

---

1Негосударственного (частного) общеобразовательного учреждения (НОУ) гимназии «Школа бизнеса»

Работа в формате PDF

1.2 MB

Введение

Каждый день нас окружают резиновые предметы: обувь, перчатки, коврики, мячи, шланги, детали техники. Мы пользуемся ими постоянно, но почти не задумываемся, из какого материала они сделаны и что происходит с ними после того, как они стареют и превращаются в мусор. При этом изношенные резиновые изделия накапливаются на свалках, очень медленно разлагаются и могут наносить вред окружающей среде при неправильной утилизации, что создаёт серьёзную экологическую проблему.

Сегодня особенно важно искать способы бережного отношения к природе и уменьшения количества твёрдых бытовых отходов. Один из таких способов — дать резиновым изделиям «вторую жизнь», превращая их из мусора в полезный ресурс. В рамках нашего проекта мы решили узнать, что такое каучук и резина, какие свойства делают этот материал таким особенным и как эти свойства позволяют использовать резину повторно.

Тема проекта: Не мусор, а ресурс: создание изделий из изношенной резины для семьи и школы».

Цель проекта:

- проследить путь каучука, изучить свойства резины, создать продукты из старой резины, показав экологически безопасное повторное использование изделий для сокращения отходов и повышения экологической культуры учеников.

Задачи проекта (с экологическим содержанием):

1) Организационная: сформировать инициативную группу и распределить

обязанности (сбор материалов, проведение опытов, оформление результатов).

2) Учебно‑методическая: освоить простую технологию переработки старых резиновых изделий в резиновую крошку и изготовление изделий, разработать понятную инструкцию (памятку) по её использованию.

3) Информационно‑просветительская: подготовить и провести для одноклассников беседу/презентацию о вреде резиновых отходов и пользе их вторичного использования.

Актуальность: резина повсюду используется, но изношенные изделия накапливаются на свалках, долго разлагаются и при сжигании загрязняют среду, создавая серьёзную экологическую проблему.

Новизна проекта проявляется в нескольких аспектах.

Проект сочетает изучение свойств материала (каучука и резины), практическое изготовление изделий и экологическое просвещение школьников и их семей, что позволяет связать химию, технологию и экологию в одной работе.

В качестве основного ресурса используются не новые материалы, а изношенные резиновые изделия из семей и школы.

Участники не только знакомятся с промышленными способами переработки резины по книгам и интернет‑источникам, но и сами выполняют полный мини‑цикл: сбор отходов – переработка в резиновую крошку – создание изделия – его испытание и оценка удобства и безопасности.

Проект ориентирован на формирование экологической культуры на уровне начальной школы.

Разрабатывается простая, доступная для повторения другими школьниками инструкция по созданию изделий из вторичной резины, что позволяет тиражировать результаты проекта в других классах и школах.

Паспорт проекта представлен в Приложении 1.

Глава 1. Теоретические обоснования темы проекта

1.1. Каучук и резина: что это за материалы

Каучук – это природное или синтетическое вещество, которое обладает высокой эластичностью и служит основой для получения резины.

В начале XX века люди научились получать синтетический каучук на химических заводах, что позволило значительно увеличить производство резиновых изделий.

Резина – это материал, который получают из каучука с добавлением различных веществ (серы, наполнителей, добавок) и последующей термической обработкой. Благодаря специальной обработке резина становится прочной, упругой и устойчивой к воздействию внешних факторов. Сегодня резина используется практически во всех сферах жизни: из неё делают автомобильные шины, обувь, перчатки, коврики, детали техники, медицинские и спортивные изделия.

1.2. Экологическая проблема резиновых отходов

Сильные стороны резины как материала одновременно являются и источником экологических проблем. Резиновые изделия очень долговечны и практически не разлагаются в природных условиях десятки и даже сотни лет. Когда изношенные шины, обувь, перчатки и другие резиновые предметы просто выбрасываются на свалки, они накапливаются и занимают большую площадь. При сжигании резиновых отходов в атмосферу выделяются вредные вещества, которые загрязняют воздух и отрицательно влияют на здоровье людей и животных.

Кроме того, резиновые отходы могут попадать в почву и водоёмы в виде мелких частиц, ухудшая качество среды обитания. Всё это делает проблему утилизации резины важной частью общей проблемы обращения с твёрдыми бытовыми отходами. Решение этой проблемы требует не только технических решений на уровне предприятий, но и изменения отношения людей к бытовому «мусору» и распространения экологической культуры.

1.3. Вторичная переработка резины и её возможности

Одним из наиболее эффективных способов уменьшить вред от резиновых отходов является их вторичная переработка. Изношенные резиновые изделия можно измельчать до состояния резиновой крошки и использовать её для производства новых материалов и изделий. На основе резиновой крошки создают покрытие для детских и спортивных площадок, дорожек, ступеней,

используют её в строительстве и благоустройстве.

Важным преимуществом вторичной переработки является то, что новые изделия сохраняют полезные свойства резины: эластичность, амортизацию, износостойкость и водонепроницаемость. При этом снижается количество отходов, уменьшается нагрузка на полигоны и потребность в новом сырье. Такие решения позволяют одновременно решать экологические задачи и улучшать качество жизни людей.

1.4. Актуальность темы для семьи и школы

Тема вторичного использования резины особенно близка семье и школе, потому что каждый ребёнок и взрослый ежедневно сталкивается с резиновыми предметами и может участвовать в их раздельном сборе. В школе есть множество мест, где можно применять изделия из переработанной резины: входные зоны, ступени, игровые и спортивные площадки, классы и мастерские. В семье также можно создавать небольшие полезные вещи из старой резины: коврики, подставки, амортизирующие подкладки и другие изделия.

Таким образом, теоретические сведения о каучуке и резине, их свойствах и влиянии на окружающую среду напрямую связаны с практическими задачами нашего проекта. Понимание этих основ помогает осознать, почему старые резиновые изделия не должны становиться просто мусором.

Глава 2. Практическое описание проекта

2.1. Свойства резины и их значение для человека

Резина обладает рядом важных свойств, которые делают её незаменимой в быту, технике и промышленности. К ним относятся:

- эластичность – способность растягиваться и возвращаться к исходной форме;

- водонепроницаемость – резина не пропускает воду;

- способность поглощать ударные нагрузки и вибрацию;

- теплостойкость и морозостойкость – сохранение свойств при разных температурах;

- низкая электропроводность – резина является хорошим диэлектриком;

- низкая теплопроводность;

- газонепроницаемость;

- износостойкость и высокая механическая прочность.

Итак, мы решили изучить свойства резины и выяснить, почему же без этого материала невозможно представить себе современный мир.

На сегодняшний день резина является незаменимым материалом в сельском хозяйстве, спорте, медицине, строительстве и в различных областях промышленности, и все это благодаря уникальным свойствам, которых лишены другие материалы.

Мы решили проверить некоторые из них.

Опыт 1. Эластичность.

Самым выдающимся качеством резины выступает высокая эластичность. Она может подвергаться любым деформациям, в том числе и растяжению. При этом после механического воздействия практически полностью возвращает свою первоначальную форму, причем мгновенно. Чтобы убедиться в этом, мы провели простой опыт.

Мы выбрали одинаковые по длине резиновые ленты и повесили на одинаковой высоте. Отметили, что они одинаковой длины. Затем разместили на резиновых лентах грузики (гири по 0,5 кг). Ленты растянулись под весом грузика, но не порвались. Было отмечено, что длина резиновых лент увеличилась. Затем сняли грузики, и оказалось, что длина лент вернулась в первоначальный размер.

После мы разместили на резиновых лентах разные по массе гири (0,5 кг и 1 кг). Заметили, что лента с большим грузом растянулась больше.

После этого мы немного поиграли. Растягивали резиновые ленты. Они при растяжении удлинялись, а затем возвращали свою длину.

Вывод: резина имеет свойство растягиваться под воздействием силы, а потом принимать ту же форму и размер, то есть резина эластична.

Опыт 2. Водонепроницаемость.

Резина является непроницаемым материалом для воды.

Если намочить руки в резиновых перчатках водой, перчатки станут мокрыми, а вот руки останутся сухими.

А если налить воду в перчатку, перчатка удержит ее.

Вывод: резина водонепроницаема — это очень полезное свойство, люди научились использовать его в жизни.

Опыт 3. Способность поглощать ударные нагрузки и вибрацию.

Высокую коробку установили на поверхность стола и бросили небольшой груз из LEGO деталей. В результате падения груз рассыпался, ударившись о твердое дно коробки. При повторах эксперимента мы получили такой же результат.

Затем в эту же коробку положили резиновую подкладку толщиной 1 см. После чего также бросили груз из LEGO деталей (точно такой же, что и при первом запуске).

В результате второго запуска груз остался в собранном виде, при повторах эксперимента мы получили такой же результат.

Вывод: резина поглощает ударные нагрузки. Это действительно хорошо при падении на резиновый коврик.

Опыт 4. Теплостойкость.

На одну ленту мы подули феном с температурой 60⁰ С!

Вывод: размер и форма резины почти не изменились, лишь немного сжалась.

Опыт 5. Низкая электропроводность.

Мы собрали электрическую цепь с лампочкой и увидели, что при вставленной между контактами резиновой линейки лампа не горит, то есть резина не проводит ток, поэтому резиновые коврики, сапоги и перчатки используют как дополнительную защиту электриков.

Вывод: резина не проводит электричество. Вот почему резиновые коврики, сапоги и перчатки используются электриками в качестве средств дополнительной защиты.

Опыт 6. Низкая теплопроводность.

Мы взяли два воздушных шарика и надули их. В один заранее налили немного воды. Подержали шарики над огнём. Шарик, в котором не было воды, сразу лопнул. А шарик с водой не лопнул, так как вода забрала тепло на себя.

Вывод: у резины низкая теплопроводность.

Остальные известные нам свойства мы проанализировали из своего, пусть небольшого, но жизненного опыта.

Наблюдение 1. Газонепроницаемость. В специализированном магазине надули шарики газом – гелием. В магазине отсутствовал какой-либо запах.

Наблюдение 2. Особый запах. Мы понюхали несколько резиновых предметов. Резина обладает своим специфическим запахом.

Наблюдение 3. Износостойкость и механическая прочность. Обратили свое внимание, что в повседневной жизни рядом с нами достаточно много резиновых предметов, которыми мы пользуемся часто и довольно длительный период.

Именно благодаря этим свойствам резина широко используется для защиты человека (обувь, перчатки, коврики), для безопасности (покрытия площадок, прокладки, амортизирующие детали), а также для создания долговечных изделий, которые не боятся влаги, холода и механических воздействий.

2.2. Изготовление образца резиновой плитки из переработанной резины

В ходе проекта мы решили проверить, можно ли в школьных и домашних условиях получить образец резинового покрытия из старых резиновых изделий. Для этого сначала провели «разведку» по дому и школе и выделили предметы, которые уже нельзя использовать по назначению, но подходят для переработки: старые резиновые грелки, сапоги, перчатки, шланги, мячи, некоторые детали от игрушек. Оказалось, что переработать, например, часть автомобильной покрышки вручную очень трудно: такая резина жёсткая, внутри неё находится металлический корд, и для её измельчения обычно требуется специальное оборудование (шредеры и дробилки). Поэтому для нашего образца мы сознательно выбрали более мягкую старую резиновую грелку, которую реально разрезать обычными ножницами или секатором в домашних условиях.

Такой образец по своим свойствам напоминал покрытие, используемое на детских площадках и дорожках, где важно сочетание мягкости, износостойкости и нескользкой поверхности.

Мы обратили внимание, что наше небольшое изделие повторяет принцип, который используют на настоящих детских и спортивных площадках: резиновая крошка из переработанных шин или других изделий соединяется с полиуретановым клеем и образует травмобезопасное покрытие, хорошо переносящее нагрузки и разные погодные условия.

Такой материал способен поглощать удар, не боится влаги и перепадов температур, а значит, может служить людям долго и безопасно.

На практике мы убедились, что переработка старой резины в крошку и изготовление плитки – доступный и достаточно простой способ дать резиновым изделиям «вторую жизнь» в виде нового полезного материала.

Наш опыт показывает, что подобные мини‑покрытия можно использовать не только как учебный образец, но и как реальный элемент обустройства школьного и домашнего пространства.

2.3. Экологические проектные решения (применение изготовленных изделий из переработанной резины дома и в школе)

После получения образца плитки мы задумались, как такие изделия можно

использовать для улучшения экологической и бытовой ситуации в семье и школе.

Покрытие детских и спортивных площадок (мягкий «резиновый асфальт», снижающий травмы при падениях).

Дорожки во дворе школы, входные зоны, ступени, пандусы, где важны нескользкость и амортизация.

Напольные покрытия в спортзале и тренажёрной зоне (амортизация, шумопоглощение).

Обувные подошвы, коврики, шумо- и гидроизоляционные материалы, панели.

Новые резинотехнические изделия: коврики для авто, брызговики, колёса для тележек, детали для железнодорожных путей.

Небольшие коврики у двери или в ванной из резиновой крошки (не скользят, легко моются).

Подставки под тёплое и под цветочные горшки из тонких резиновых плиток или крошки.

Амортизирующие подложки под стиральную машину, стол, стул, чтобы уменьшить шум и вибрацию.

Накладки на ступеньки или порог, чтобы не скользить зимой и в сырую погоду.

Игровые элементы для детей: мягкие кружки, «островки», дорожки, по которым можно ходить босиком.

Противоударные накладки на углы мебели или стены в местах, где дети часто играют.

Бордюры и окантовка клумб, «сухие ручьи» и другие элементы ландшафтного декора.

Мягкие сидушки на табуреты или стулья из куска резины, обтянутого тканью.

Небольшие декоративные фигуры (сердечки, звёздочки, зверюшки) из крошки с клеем, которые можно использовать как украшение комнаты или сада.

Органайзеры/корзинки из полос старой резины (для игрушек, инструментов, цветочных горшков).

Настенные или настольные панели для заметок и крепления мелочей (резина гасит звук, можно в неё вставлять кнопки, крючки).​

Противоскользящие накладки на ножки стульев и столов, чтобы мебель не ездила по полу и не царапала покрытие.​

Упругие «упоры» под двери и окна, которые не дают им резко захлопываться.​

Защитные прокладки между полками, бытовой техникой или посудой, чтобы уменьшить шум и вибрацию.​

Мягкие опоры под аквариум, цветочные ящики, технику, чтобы поверхность не намокала и не повреждалась.

Заключение

В ходе работы над проектом мы убедились, что изношенные резиновые изделия не являются просто мусором, а могут стать ценным ресурсом для семьи, школы и города. Мы познакомились с историей появления каучука и резины, узнали об их уникальных свойствах и поняли, почему именно эти свойства делают резину одновременно и очень полезной, и экологически проблемной при неправильной утилизации.

Выполняя опыты, мы на практике проверили важные свойства резины: эластичность, водонепроницаемость, способность поглощать удары, низкую теплопроводность и электропроводность. Это помогло объяснить, почему резиновые покрытия и изделия так широко используются в быту и технике. Изготовив образец резиновой плитки из переработанной старой грелки, мы показали, что даже в домашних и школьных условиях можно выполнить простой цикл переработки: от отхода до нового полезного продукта.

Мы рассмотрели варианты применения переработанной резины в школе, городе и дома: покрытия для детских площадок и дорожек, коврики и подставки, амортизирующие подложки и другие изделия, которые повышают безопасность и комфорт людей. Таким образом, наш проект подтвердил, что вторичное использование резины помогает уменьшать объём твёрдых бытовых отходов, снижать нагрузку на окружающую среду и формировать экологически ответственное поведение у детей и взрослых. Полученные знания и опыт мы можем использовать для дальнейших инициатив по раздельному сбору и переработке других видов отходов.

Перспективы развития проекта

Расширение охвата участников. В дальнейшем проект можно распространить на другие классы и параллели: провести мастер‑классы по изготовлению изделий из переработанной резины, организовать совместные занятия для младших школьников с участием авторов проекта как наставников.

Создание школьной системы раздельного сбора резиновых изделий. На основе полученного опыта возможно организовать в школе постоянный пункт приёма старых резиновых предметов (перчаток, обуви, мячей и т.п.) с последующей передачей части материалов на переработку и использованием части в учебных мини‑проектах.

Разработка и проведение серии экологических акций. Проект может перерасти в цикл мероприятий: классные часы об опасности резиновых отходов, школьные «дни без мусора», выставки изделий из вторичной резины, участие в городских конкурсах экологических проектов.

Распространение методических материалов. Инструкции по изготовлению изделий, презентации, результаты анкетирования и описания опытов можно оформить как методический комплект для учителей начальной и средней школы и разместить его на школьном сайте или представить на методическом объединении.​

Выход на сотрудничество с внешними партнёрами. На следующем этапе возможно сотрудничество с организациями, занимающимися переработкой шин и резиновых отходов: экскурсии на предприятие, совместные акции по сбору резины, участие в городских экологических программах.

Расширение тематики. Успешный опыт «второй жизни» резины может стать началом серии проектов по переработке других видов отходов (пластика, бумаги, стекла), что поможет формировать целостную систему экологического образования и культуры раздельного сбора в школе.

Библиографический список

1. Стрельникова Л.Н. «Из чего все сделано?» г. Москва, 2015г.

2. Кудрявцев Л.Д. «Воронежская гевея» г. Воронеж, 2002г.

3. Шляхов АЛ. «Химия для тех, кто все забыл», г. Москва, 2019г.

4. Электронный ресурс «HimiJa-online.ru» «История открытия и применения каучука».

5. Электронный ресурс «Academic.ru» «Гудиер, Чарльз».

6. Большая детская энциклопедия занимательных наук «Научные эксперименты и опыты» г. Москва, 2018г.