XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайна бумаги
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Ежедневно в своей жизни я использую школьные тетради и учебники, блокноты для записей, альбомы для рисования, за едой салфетки, покупаю товары, упакованные в картонные коробки, и расплачиваюсь бумажными деньгами, дарю открытки. Все это сделано из бумаги! А еще мы собираем использованную бумагу - макулатуру и сдаем ее. Как и из чего сделана бумага? Откуда появилась, и кто ее придумал? Так много вопросов появилось у меня! Чтобы получить на них ответы, я решил провести исследовательскую работу!
Цель:
Узнать, что такое бумага;
Выяснить, какое сырье можно использовать при изготовлении бумаги;
Изготовить собственную бумагу в домашних условиях.
Задачи:
Изучить историю появления бумаги;
Узнать разновидности писчих материалов;
Узнать, какие у бумаги преимущества и недостатки;
Провести опрос;
Исследовать процесс изготовления бумаги.
Методы исследования:
Для подтверждения гипотез использованы следующие методы:
1) Изучение информации по данному вопросу в справочной литературе, Интернет- ресурсах.
2) Проведение опроса среди учащихся школы.
3) Практические опыты для изготовления бумаги в домашних условиях.
Основная часть
Историческая справка
Из Интернет- ресурсов я узнал, что происхождение бумаги было обусловлено появлением письменности – ведь помимо изобретения алфавита и грамматики, необходимо было на чем-то писать.
У бумаги было немало предшественников. Шумеры, представители древнейшей цивилизации, использовали для своей клинописи хрупкие глиняные таблички. В Древнем Египте, 4000 лет до н.э. для этой цели приспособили папирус, который изготавливали из произрастающего у берегов Нила тростника. Во II в. до н.э. в Малой Азии появился пергамент, производился он из шкур животных. Еще одним материалом для записи текстов являлись восковые таблички, деревянные пластинки, на которые тонким слоем наносили воск. Многие тысячелетия у разных народов использовалась кора деревьев, в частности береста, которая издревле применялись в Европе.
Первые обрывки материала, который можно было назвать хотя бы прообразом бумаги, были обнаружены в раскопках на территории Китая и датировались II в. до н.э. Древний Китай является родиной ряда значительных изобретений человеческой цивилизации, в том числе и бумаги
История изобретения бумаги
Датой изобретения бумаги считается 105 г. н.э. В древнем Китае придворный императора по имени Цай Лунь после долгих наблюдений за осами, строящими гнезда из производимой ими сероватой «бумаги», измельчил пеньку (прядильное волокно из некоторых растений), кору тутового дерева, обрывки старых рыболовных сетей, рваные тряпки и перемешал эту массу с водой, хорошенько растерев ее, чтобы получилась паста. Затем добавил еще немного воды и сварил. Дальше мастер брал форму и зачерпывал вязкую массу. Вода стекала через бамбуковое сито, а на специальной рамке оставался тонкий ровный слой чего-то, что оставляли сушиться на солнце. Во время высушивания массу старательно выглаживали особыми камнями. После высыхания, мастер складывал листы бумаги в стопку, один на другой, и придавливал большим камнем.
В современном мире бумагу производят специальные фабрики. Основным сырьем для производства является древесная целлюлоза. Ее получают из лесных пород: в основном из ели, сосны и березы, но используют также эвкалипт, тополь, каштан и другие деревья.
Гипотеза №1
Я предположил, что макулатуру можно переработать и изготовить из нее новую бумагу.
Из Интернет-ресурсов я узнал, что бумажные отходы, называемые макулатурой, используют в качестве вторичного сырья при производстве бумаги (писчей, типографской и туалетной), тарного и упаковочного картона, а также некоторых строительных материалов. Использование макулатуры существенно экономит первичное сырье – древесину, то есть вырубается меньше лесов. Это положительно влияет на экологию и экономику.
Опрос
Я провел опрос среди своих одноклассников и узнал их мнение по следующим вопросам:
Для чего мы собираем и сдаем макулатуру?
Из чего делают бумагу?
Р
не засорять природу
сберечь много бумаги
делать деревья
лечить деревья
переработать и сделать бумагу
перерабатывать, обрабатывать
для новых вещей
меньше вырубать леса
не знаю
езультаты показаны на диаграммах.
не знаю
дерево и нитки
дерево
Немного эксперимента
Опыт №1
Переработка бумажных отходов в новую бумагу
Мне потребовались: макулатура, блендер, две деревянные фоторамки, сетчатая ткань, емкость с водой, полотенце, губка.
Часть 1
Дома много старых газет, использовал их.
Шаг 1. Берем газеты, мелко рвем и смешиваем с водой;
Шаг 2. Измельчаем размокшую бумагу с помощью блендера, сырье расщепляется на волокна целлюлозы, получаем смесь - пульпу;
Шаг 3. В промышленном масштабе пульпу процеживают через сита, которые удаляют остатки клея или пластмассы, очищают от краски, белил;
Шаг 4. Смешиваем пульпу с водой;
Шаг 5. Сделаем приспособление из фоторамок сетчатой ткани, пропускающей воду для формовки листов;
Шаг 6. Набираем на сетчатую раму пульпу, переворачиваем и выкладываем на ткань, снимаем излишки воды губкой;
Шаг 7. Высушиваем листы сутки;
Шаг 8. Кладем под пресс или проглаживаем полученные листы.
Часть 2
Еще дома осталась бумажная тара из-под яиц, все те же шаги проделал с ней.
Часть 3
А теперь проделал опыт с обычной использованной офисной бумагой с маминой работы, ее там уже измельчили с помощью шредера.
Во всех трех случаях получилась хорошая бумага. В зависимости от количества набранной на рамку пульпы получались плотные листы, похожие на картон или тонкие, как писчая бумага, листы.
Вывод к гипотезе №1
Моя гипотеза подтвердилась. Макулатуру собирают для того, чтобы в дальнейшем переработать ее в новую бумагу, картон или при производстве некоторых строительных материалов. Я смог сделать новую бумагу из газет, из бумажной тары из-под яиц, из использованной офисной бумаги.
Гипотеза №2
Я предположил, что бумагу можно сделать не только из целлюлозы, но и из различных растительных материалов
Я решил использовать для производства бумаги следующие природные материалы:
Листья свеклы
Листья рогоза
Тростник обыкновенный
Листья смородины, желтые
Еловые иголки
Листья с деревьев, красные
Опыт №2
Часть 1
Переработка листьев свеклы
Проделываю шаги как в опыте №1 с высушенными листьями свеклы. Изначально у них красивый цвет, но цвет ушел в воду, а бумага получилась невзрачно коричневая. Так же бумага при высыхании деформировалась. Я повторно ее смочил и сушил под прессом.
Часть 2
Переработка тростника обыкновенного
Проделываю все шаги с сушеными колосьями тростника обыкновенного. После высыхания получилась хрупкая бумага, но ее можно использовать в декоративных целях.
Часть 3
Переработка листьев смородины
Проделываю все шаги с высушенными листьями смородины. После высыхания они почти потеряли свой желтый цвет, стали коричневыми. После высыхания бумага рассыпалась. В поисках информации почему так произошло я прочел что растительные материалы необходимо предварительно несколько часов поварить. Сварив пульпу из листьев снова сформовал бумагу. На этот раз при высыхании получился достойный лист бумаги. Для сравнения сделал еще один, добавив в вареную пульпу ложку обычной бумажной пульпы. Лист получился светлее, но такой же крепкий.
Часть 4
Переработка сухих листьев рогоза
Проделываю все шаги с сухими листьями рогоза. Домашним блендером его сложно мелко измельчить, пульпа получилась не однородной. После высыхания бумага рассыпалась. Сварил пульпу и снова сформовал лист. Теперь получился лист бумаги.
Часть 5
Переработка тростника еловых иголок
Проделываю все шаги с еловыми иголками. Домашним блендером измельчить их почти невозможно. Воспользовался мельницей для круп с помощью взрослых. После высыхания бумага легко разломалась на части. Так же сварил пульпу и снова сформовал лист. Бумага готова.
Вывод к гипотезе №2
Моя гипотеза подтвердилась. Бумагу можно сделать не только из целлюлозы, но и из различных растительных материалов, предварительно их проварив. У меня особенно хорошо получилась бумага из листьев смородины.
Заключение
Выполняя данную исследовательскую работу, я узнал много нового о бумаге: прочел несколько книг, изучил научные статьи в сети «Интернет», посмотрел фотографии, и видеоролики по изготовлению бумаги. Так же я провел опрос среди друзей и изготовил собственную бумагу из разных материалов. Быть исследователем познавательно и увлекательно!
Библиографический список
В. В. Богданова «Энциклопедия обыкновенных вещей», изд. «Химиздат», 1998;
Качур Елена «Путешествие в Китай», детские энциклопедии с Чевостиком, изд. «Манн, Иванов и Фербер», 2019;
Иэн Сэнсом «Бумага. О самом хрупком и вечном материале», изд. «Corpus», 2015;
Розен Б.Я. «Чудесный мир бумаги», изд. «Лесная промышленность», 1986.;
Статьи, видеоролики из сети «Интернет».