XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изготовление бумаги
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Оглянувшись вокруг, мы увидели, какое большое количество бумаги и изделий из нее нас окружает. Мы знаем, что для изготовления бумаги требуется древесина. А лесные запасы на нашей планете ограничены, а для того чтобы вырастить дерево требуется много лет. У нас возник вопрос: что может предпринять человек для сохранения деревьев?
На уроке, мы узнали, что один из способов для сохранения лесов является сбор макулатуры. Мы решили провести свое исследование, чтобы выяснить так ли это на самом деле?
Актуальность: Из года в год потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины уменьшаются. Необходимо спасать лес сейчас. Использование вторичного сырья для получения бумаги – одно из важнейших решений данной проблемы.
Цель исследования: повысить интерес к охране окружающей среды и сохранению наших лесов. Привлечь внимание школьников к важности сбора макулатуры.
Задачи исследования:
-познакомиться с историей бумаги, понятием макулатура и ее влиянием на экологию;
-узнать о промышленной переработке макулатуры;
-изготовить бумагу из макулатуры.
Гипотеза исследования: возможно ли изготовить бумагу в домашних условиях?
Методы исследования: анализ литературы, интернет-ресурсы, опыт, практическая работа.
Объектом исследования: является ненужная бумага (макулатура).
Предмет исследования: возможность вторичного использования бумаги.
Теоретическая часть
1.1. Происхождение бумаги
Свою работу мы начали с изучения вопроса о происхождении и появлении бумаги. Бумага была не всегда. В течение многих тысячелетий люди искали материал для письма. Сначала использовали камень, глину, кору деревьев. На смену им пришли деревянные дощечки, покрытые воском. Их сменил папирус, который иногда называют «дедушкой бумаги». Папирус – это растение с жестким полым стеблем, который разрезали и распрямляли – получались тонкие листы, на которых можно было писать. От египетского слова папирус произошло название бумаги у многих народов: у немцев – «папир», у англичан – «пейпер», у испанцев – «панель». Русское слово бумага происходит от итальянского «бамбаджио», что означает «хлопок». Первым сырьем для бумаги после папируса были тряпки из хлопчатобумажных тканей. Точную дату, когда появилась бумага, еще не указал ни один историк.
Первыми бумагу начали делать китайцы. Бумагу изобрел в Китае примерно в 105 году Цай Лунь. Он нашел способ делать бумагу из волокнистой внутренней части коры тутового дерева. Китайцы долго растирали кору деревьев, щепки, тряпьё в воде, пока не получалась каша без комочков, потом они выливали эту смесь на подносы, на дне которых находились длинные узкие полоски бамбука. Когда вода стекала, мягкие листы клали сушиться на ровную поверхность. Для этой цели использовали бамбук и старые тряпки. Позднее кто-то догадался, как улучшить качество бумаги, добавив в нее крахмал.
Делали бумагу вручную, с применением самой примитивной техники. За день получали не более 100–120 килограммов. С развитием книгопечатания бумаги требовалось все больше. Тряпья, сбором которого занимались тысячи людей, не хватало. И тут решили испробовать дерево. Опыт удался – древесину расщепили на отдельные волокна и превратили их в бумажную массу. С тех пор и производят бумагу из дерева.
Способ выделки бумаги китайцы хранили в секрете. За его разглашение полагалась смертная казнь. И тем не менее секрет был раскрыт. Однажды арабы разбили китайское войско и захватили пленников. У пленных китайцев они выпытали способ изготовления бумаги. По китайскому способу в VI веке бумагу стали изготавливать в Корее, в VII веке – в Японии. Японская бумага превзошла по качеству китайскую, японцы вырабатывали около 300 различных видов бумаги. Бумага постепенно распространялась по земному шару из страны в страну: в VIII веке она в Багдаде, в ХIII веке в Венеции. Бумага завоевала Европу примерно в ХVI веке. В ХVIII веке большой вклад в производство бумаги вносит Петр I: по его указу было построено несколько бумагоделательных фабрик.
Вывод: Из нашего исследования видно, что путь бумаги очень извилист и труден.
-
-
Технология изготовления бумаги.
-
Сейчас в мире производится свыше 300 млн. тонн бумаги и картона в год, что составляет около 50,8 кг на одного человека.
1 этап. Путь бумаги начинается в бескрайних лесах. С лесной делянки деревья отправляются на бумажный комбинат, где их переносят на распиловочные столы. В мгновение ока вековые стволы превращаются в метровые отрезки-чурки и в барабанах очищаются от коры. 60-тонные жерновые камни превращают их в древесную массу. Так заканчивается первый этап, который называется механическим.
2 этап. В древесную массу добавляют целлюлозу и наполнители, серу, соду, известь, каолин – белую глину высокого качества. Они придают бумаге белизну, плотность, гладкость и хорошие печатные свойства.
3 этап. Подготовленная бумажная масса разбавляется водой и под давлением через семиметровую щель выливается на сточный конвейер со скоростью 750 метров в минуту, сушится, прокатывается и превращается в бумагу.
4 этап. Выполняется отделка. Бумажному полотну придают форму готовой продукции – листы, рулоны. Вот такой длинный путь проходит бумага.
Вывод: производство бумаги в промышленных масштабах требует огромного количества сырья (вырубленных деревьев).
-
-
Что такое макулатура?
-
Макулатура — отходы производства, переработки и потребления всех видов бумаги и картона, пригодных для дальнейшего использования в качестве волокнистого сырья.
Для изготовления 1 тонны бумаги нужно 5,6 м3 древесины. Это примерно 17 деревьев. А из 1 тонны бумаги можно изготовить порядка 30 тысяч обычных ученических тетрадей.
1.4. Изделия из макулатуры.
При переработке макулатуры, бумага получает вторую жизнь: из нее изготавливают гигиеническую и упаковочную продукцию, бумагу разных сортов, картон для коробок из- под обуви и других целей.
Бумажный мусор также используется при изготовлении волокнистых плит, которые применяются при отделке помещений. Макулатура распускается по «мокрой» технологии, прессуется и сушится. Полученный материал имеет высокие экологические характеристики. Отходы ламинированной бумаги сухим способом перерабатываются в полимерно-бумажные плиты (применяются при облицовке потолков). Ещё одно направление использования макулатуры - изготовление кровельных материалов.
Стало привычным, что при производстве тары используют макулатуру. Например, широко распространены «клетки», бугорчатые прокладки для перевозки яиц. Обычно, производство подобной продукции не окупает себя из-за своей невысокой цены, даже приняв во внимание низкую себестоимость. Поэтому производственные линии также используют для изготовления всевозможных прокладок для упаковок продуктов, цифровой техники и т.д. Высококачественная макулатура используется в производстве офисной бумаги и продукции для полиграфии.
Применение макулатуры лишь в производстве продукции низкого качества - очередной миф.
Область применения сырья, полученного из макулатуры, сегодня достаточно широка. В первую очередь, оно используется для производства различного вида упаковочной и оберточной бумаги, а также картона. Из макулатуры изготавливают лотки для яиц, упаковку для бытовой техники, горшки для высадки семян и одноразовые стаканчики. Кроме этого, вторсырье применяется для изготовления писчей, типографской и туалетной бумаги, а также стройматериалы, используемые для теплоизоляции помещений, в частности экологически чистую строительную вату. Существуют технологии, которые позволяют выпускать из макулатуры кровельные материалы и контейнеры для транспортировки овощей, одноразовые автомобильные коврики, средства личной гигиены, особо тонкую бумагу для оригами и даже одноразовую одежду.
Наиболее эффективный путь переработки журналов является их активное использование при производстве различных тароупаковочных видов картона и бумаги, и при производстве различных мягких кровельных материалов (таких как рубероид или пергамин). Кроме того, иногда их используют при производстве различных волокнистых плит или же специализированных теплоизоляционных материалов.
Книги служат основой для производства картонно-бумажной продукции.
Картон является самым распространенным упаковочным материалом, к тому же легко поддается вторичной переработке. Картон является основным тарным материалом при производстве транспортной и потребительской упаковки.
Вывод: использование макулатуры как вторсырья, помогает существенно сократить вырубку деревьев и других ресурсов планеты.
2. Практическая часть исследования
Поставив перед собой задачу: изготовить бумагу из макулатуры в домашних условиях, я обратился за помощью к бабушке. Мы вместе изучили интернет-ресурсы и нашли рецепт бумаги из вторсырья.
1 этап. Необходимо мелко нарвать бумагу
2 этап. Залить бумагу водой и оставить на несколько часов
3 этап. Спустя некоторое время размокшую бумагу необходимо перемешать миксером до однородного состояния
4 этап. В полученную массу мы добавили 2 ложки крахмала и еще раз перемешали
5 этап. Полученную целлюлозную массу необходимо выложить на ровную поверхность и дать возможность высохнуть.
Сутки спустя- бумага своими руками готова!
Вывод: изготовление бумаги в домашних условиях оказалось возможным и очень увлекательным!
3. Заключение
Гипотеза, которую мы поставили в начале нашего исследования подтвердилась. Мы смогли изготовить лист бумаги. Нам понравилось выполнять разные опыты с бумагой. Мы даже не думали, что изготовление бумаги очень трудоёмкий процесс. Нам бы хотелось сейчас, чтобы возобновился массовый сбор макулатуры и активнее велось разделение мусора. Ведь можно спасти огромное количество деревьев.
Внести свой вклад, в спасение деревьев и экологии в целом долг каждого жителя, любого человека, желающего, чтобы его дети росли здоровыми, дышали чистым воздухом. Надо действовать, как в книге А. Сент - Экзюпери «Маленький принц»: «…встал поутру, умылся, привел себя в порядок - и сразу же приведи в порядок планету».
Список литературы
1. Спарджен Р. Энциклопедия окружающего мира. Экология – М.: Росмен, 1997.
2. Популярная энциклопедия для детей «Всё обо всём» том1(200), 4 (455), 6(477), 9(129,431),13(382), «Аст», Москва, 1998 г.
3. http://www.livemaster.ru/topic/139701-istoriya-vozniknoveniya-bumagi
4. http://www.100bumag.ru/bumaga.html
5. http://livescience.ru/
6. https://www.vseobumage.ru/1533/izgotovlenie-bumagi-doma/
7. https://promzn.ru/proizvodstvo-bumagi-i-kartona/samostoyatelnoe-izgotovlenie.html