Введение
В современном мире бумага занимает важное место. Она служит нам в быту в виде салфеток, полотенец, туалетной бумаги, коробок для хранения, пергамента для выпечки и т.п. Также бумагой мы пользуемся для учебы и работы. Тетради, учебники, блокноты, папки, листы для принтера – наши верные помощники. Очень много игр производятся из бумаги – пазлы, настольные, карточные игры, развивающие карточки, викторины и многие другие. Не будем забывать и про творчество – листы для рисования, цветная бумага и картон – без них не обходится ни один школьник (приложение 1, рис.1).
Есть даже отдельные виды рукоделия из бумаги – оригами, квиллинг, бумажное моделирование, папье маше и другие.
С развитием научно-технического прогресса, многие вещи из бумаги, казалось бы, отходят на второй план. Например, письма заменяют смс-сообщения; новости теперь больше узнают не из газет, а в интернете; некоторые предпочитают читать электронные книги; бумажные деньги вытесняют банковские карточки. Но, несмотря на это, бумага все равно играет огромную роль в нашей жизни. И уровень её производства и потребления только растет с каждым годом [1].
В данной работе будем исследовать, как производится бумага из древесины, на сколько важно для экологии и экономики современного мира перерабатывать макулатуру; проводить опыты по изготовлению бумаги и выяснять, возможно ли произвести качественную бумагу в домашних условиях. А также предложим провести в школе урок на тему «Вторая жизнь макулатуры».
Для написания теоретической части работы пользовались книгами о бумаге, электронными ресурсами: статьи, записи телевизионной передачи «Галилео», ГОСТ 10700-97. Практическую часть работы разрабатывали и описывали самостоятельно.
Актуальностьтемы состоит в том, что невозможно представить современный мир без бумаги, а её производство пагубно влияет на экологию. Поэтому важно перерабатывать макулатуру, а не выбрасывать с общими отходами.
Цель работы:создать уникальную дизайнерскую бумагу из вторсырья в домашних условиях для дальнейшего использования на уроках труда в школе.
Задачи:
Рассмотреть литературу по теме проекта;
Изучить технологию производства параметры оценивания качества бумаги;
Провести эксперименты по изготовлению бумаги в домашних условиях;
Предложить методические материалы к уроку труда в школе на тему «Вторая жизнь макулатуры»;
Объектом исследования является бумага.
Предмет исследования– технология производства бумаги, критерии оценивания её качества, переработка макулатуры.
Методы исследования:
- анализ информации,
- обобщение данных,
- эксперименты,
- сравнение полученных результатов.
Гипотеза: предполагается, что возможно переработать макулатуру в домашних условиях и создать из нее бумагу, пригодную для использования.
Значимость исследования: в ходе проведения работы установлено, что каждый может внести свой вклад в защиту окружающей среды, не выбрасывая использованную бумагу, а сдавая на переработку. Также создавать свою авторскую дизайнерскую бумагу в домашних условиях – это реально. А проведение урока по созданию изделий из вторсырья в школе позволит максимально эффективно объяснить значимость переработки макулатуры, увеличит бережное отношение к ресурсам и раскроет творческий потенциал учащихся.
Глава 1. Теоретическая часть
1.1 Современное производство бумаги из древесины
Современные целлюлозно-бумажные предприятия используют механические и химические способы обработки древесины для получения из нее бумаги [2-4]. Полная схема процесса изготовления бумаги на современных предприятиях представлена на рисунке (приложение 1, рис.2).
Древесину очищают от коры, обрабатывают паром, измельчают в щепу. Далее получают древесную массу (приложение 2, рис.1). Для этого щепу промывают, заливают щелочью и нагревают до 160 градусов в течение четырех часов. Для того, чтобы бумага получилась белой, а не коричневой, в древесную массу добавляют диоксид хлора и водный раствор соды. Далее полученную «вату», промывают водой, фильтруют, сушат, прессуют и формируют в рулоны (приложение 2, рис.2). Затем полученную бумагу из рулонов режут лазером на готовые листы.
Основное сырье для производства бумаги - древесина хвойных и лиственных пород. Хвойную древесину специалисты называют мягкой, из нее получаются длинные древесные волокна, а лиственную древесину – твердой, из нее получаются короткие волокна. Производители используют оба типа древесины в смеси. Самые востребованные деревья для производства бумаги в России – это ель, сосна и береза.
1.2 Влияние производства бумаги на экологию
Вы когда-нибудь задумывались, сколько древесины используют для производства бумаги?
Из одного дерева в среднем получают 50-100кг бумаги [5]. Это около 17 стандартных пачек офисной бумаги по 500 листов в каждой. А если учитывать, что это дерево растет в среднем 100 лет перед тем, как его срубят для производства, то ценность каждого листа возрастает еще больше.
Ежегодно в мире производят свыше 400 млн.т. бумаги и картона, для этих целей вырубается 125 млн. деревьев. И с каждым годом этот показатель только растет. К сожалению, вырубка лесов приводит к исчезновению диких животных и редких растений, ухудшается состав воздуха (снижается содержание кислорода в атмосфере).
Как же можно сократить вырубку лесов и улучшить экологическую сторону процесса производства бумаги? Конечно, это переработка макулатуры и получение из нее новой бумаги.
1.3 Преимущества переработки макулатуры
Процесс производства бумаги из макулатуры имеет ряд преимуществ по сравнению с производством бумаги из древесины [6]. Во-первых, это позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды и бороться с вырубкой лесов. Чтобы сохранить 1 дерево - можно переработать 100 кг макулатуры.
Во-вторых, это экономия воды и энергии. По оценкам экологов, переработка одной тонны макулатуры позволяет сохранить 2,5 тысячи литров воды и значительное количество энергии.
В-третьих, снижаются затраты на производство готового продукта, что снижает итоговую стоимость бумаги.
В-четвертых, перерабатывающие производства развивают экономику, создают новые рабочие места.
Важно также отметить, что качество производимой бумаги из макулатуры ничем не уступает качеству обычной бумаги. Полученный материал получается прочным и долговечным.
Изделия из переработанной макулатуры – это не только привычные нам коробки, газеты и туалетная бумага. Это также открытки, блокноты, канцелярские товары, упаковочная бумага, строительные материалы, одноразовая посуда, дизайнерская бумага и многое другое.
Итак, преимуществ такого производства очень много. А вся ли бумага подходит для переработки?
1.4 Классификация макулатуры
Не вся бумага подходит для переработки. Пригодную макулатуру сортируют на 3 группы качества (приложение 2, рис.3):
Группа А (высокое качество) – это отходы бумаги для печати и её обрезков, бумажные мешки не влагопрочные [7].
Группа Б (среднее качество) – это картон, книги, журналы, печатная продукция из белой бумаги без переплетов, тетради, блокноты.
Группа В (низкое качество) – это газеты, картон и бумага с пропиткой, втулки, литые изделия из бумажной массы.
Не подойдут для переработки чеки, одноразовая посуда, упаковка тетра-пак, металлизированная или пропитанная воском бумага, бумажные полотенца, салфетки и т.п. Также у каждой перерабатывающей компании могут быть свои требования к принимаемой макулатуре.
1.5 Куда сдавать макулатуру
Куда же можно сдать макулатуру? С каждым годом сбор и переработка использованной бумаги становится все актуальнее, появляется все больше контейнеров по раздельному сбору мусора. В приложении 2ГИС можно посмотреть пункты приема и контейнеры около своего дома (приложение 3, рис.1).
Наша Гимназия 63 г. Челябинска проводит сбор макулатуры 2 раза в год, и многие ребята активно в нем участвуют. Также можно принимать участие в экологических акциях по сбору макулатуры, например, ежегодная акция «Бумбатл» на сайте https://бумбатл.национальныепроекты.рф [8]
Мы призываем каждого ответственнее относиться к этому вопросу и не выбрасывать пригодную для переработки бумагу в мусорные контейнеры, а сдать на переработку и принести пользу нашей планете.
Проведем эксперимент по переработке макулатуры в домашних условиях. Для того, чтобы оценить полученный результат, сначала выясним критерии качества бумаги.
1.6 Критерии качества бумаги
- Произведенная бумага должна быть прочной, иметь высокую сопротивляемость к разрыву [9];
- Белизна должна составлять 60-98%;
- Непрозрачность должна быть от 89%;
- Гладкость. Чем выше – тем лучше. Исключение составляет бумага, специально изготовленная с фактурной поверхностью. Например, бумага для акварели, гофрированная, дизайнерская и другие виды.
- Сопротивляемость к истиранию должна быть высокой;
- Впитываемость. Чем она сильнее, тем быстрее краски крепятся на листе.
- Плотность. У каждого вида бумаги критерии плотности разные, например, у офисной бумаги для принтера средняя плотность составляет 80гр/м2.
Эти критерии качества попробуем применить в практической части работы для оценки полученной бумаги в домашних условиях.
Глава 2. Практическая часть
2.1 Проведение опыта по производству бумаги в домашних условиях
Для проведения опыта нам понадобилось следующее оборудование: погружной блендер, 2 небольших тазика, 1 большой таз, рамка с сеткой (сделал самостоятельно), плоское сито, хлопковая ткань, губка, формы для печенья [10].
Используемые материалы: макулатура, вода, крахмал, пищевые красители, блестки (приложение 3, рис.2).
Цели опытов:
1) Получить бумагу из макулатуры разного класса качества и сравнить результат.
2) Провести эксперимент – влияет ли добавление крахмала на прочность производимой бумаги.
3) Создать дизайнерскую окрашенную бумагу и выяснить, возможно ли изготавливать не только плоские листы бумаги, но и другие формы.
4) Сделать вывод, возможно ли изготавливать в домашних условиях качественную, пригодную для использования бумагу.
1 этап: Макулатуру отсортируем и используем отдельно макулатуру группы А (листы бумаги А4) и группы Б (тетрадные и блокнотные листы). На момент проведения опытов макулатуры группы В не нашлось дома, поэтому её не использовали. Далее бумагу измельчаем вручную на кусочки примерно 3-5см, заливаем горячей водой и оставляем размокать на 12 часов (приложение 4, рис.1).
2 этап: Размокшую бумагу измельчаем погружным блендером. Далее в большой таз наливаем теплую воду и добавляем в нее полученную массу. Ситом и рамкой зачерпываем и равномерно распределяем массу на сетке, даем лишней жидкости стечь и выкладываем на ткань. Губкой впитываем лишнюю влагу, переворачиваем и убираем сетку. Полученные листы высушиваем в течение 10-12 часов (приложение 4, рис.2).
Примечание: чем толще зачерпываемый слой – тем толще получится лист и время высыхания будет больше. У нас в квартире достаточно жарко, поэтому многие листы высохли за 5-6 часов.
На этом этапе были изготовлены несколько вариантов бумаги для тестирования: без добавок и с добавлением крахмала, пищевых красителей и блесток. Также полученное «тесто» без добавления воды спрессовали в формы для печенья и тоже оставили сохнуть (приложение 4, рис.3).
3 этап: Просушенную бумагу аккуратно отделяем от ткани, складываем в стопку и отправляем под пресс (мы использовали стопку книг). Выпрямляем таким образом бумагу 24 часа (приложение 5, рис.1).
Наша бумага готова (приложение 5, рис.2). Осталось её протестировать.
2.2 Тестирование полученных результатов
Полученную бумагу протестируем по следующим параметрам:
Внешний вид. На вид бумага неоднородная, с вкраплениями. На бумаге из макулатуры группы А имеются черные точки – это следы от печатной краски, которая была на листах. На бумаге из макулатуры группы Б имеются разноцветные вкрапления от надписей. Бумага группы А светлее бумаги группы Б, но обе темнее, чем лист белоснежной бумаги (приложение 5, рис.3). Для придания формы мы использовали круглое металлическое сито и самодельную рамку с сеткой. Листы, изготовленные круглым ситом, получились ровнее, у листов от рамки края получились не четкими. Это видно на изображении (приложение 5, рис.2).
Гладкость. Вся бумага получилась шероховатой на ощупь. С первой стороны отпечаталась фактура сетки, вторая более гладкая. Такая фактурность только украшает полученную бумагу.
Просвечиваемость. Некоторые листы получились неоднородными, что видно на просвет, но большинство листов получились плотными и не просвечивают. Все зависит от мастерства, создать равномерный лист вполне реально (приложение 6, рис.1).
Прочность. Бумага получилась не прочной, а хрупкой, рвется легко. Листы, изготовленные с добавлением крахмала и без него не отличаются по этому параметру. Возможно, нужно было добавлять какой-то другой ингредиент для получения более прочных листов (приложение 6, рис.2).
Гибкость. Полученная бумага сгибается плохо – не ровно и даже может сломаться при сгибе. Такую бумагу использовать для оригами не получится (приложение 6, рис.2).
Запах. Отсутствует. Листы, в которых добавляли пищевой краситель кофейного цвета при изготовлении имели легкий кофейный аромат, но после высыхания запах исчез.
Плотность. Все листы получились разной плотности, плотность можно регулировать при изготовлении – чем больше бумажной массы зачерпываем на сито, тем лист будет плотнее. Чтобы получить тонкие листы, нужно в раствор добавлять больше воды и меньше бумажной массы.
Возможность писать, рисовать. Мы провели тестирование на тонком и плотном листе бумаги – писали гелевой ручкой, шариковой ручкой, простым карандашом, фломастером, гуашью, линером и цветным карандашом. Цветной карандаш писал хуже всего, даже повредил тонкий лист в одном месте. Остальные предметы писали очень хорошо. Также на тонком листе пропечатался с обратной стороны фломастер и линер, на плотном листе оборотная сторона осталась чистой (приложение 6, рис.3).
Сопротивляемость к истиранию. Низкая. При попытке стереть простой карандаш с листа ластиком – лист повредился (приложение 7, рис.1).
Влагостойкость. На полученный лист добавили воду оранжевого цвета, вода быстро впиталась, как в губку. При просыхании осталось пятно, т.к. вода была окрашена, но место высыхания не деформировалось. Бумага получилась не влагостойкой, зато быстро впитываемой и восстанавливаемой (приложение 7, рис.2).
Тестирование листов с блестками. Блестки осыпаются с полученных листов, к сожалению, но такую бумагу все равно можно использовать в открытках, аппликациях (приложение 7, рис.3).
Тестирование бумаги из формочек. Бумага из формочек получилась легкой, плотной, прочной, хорошо окрашивается гуашью. Таким образом можно сделать елочные игрушки, гирлянды, элементы декора и другие поделки (приложение 7, рис.3).
Тестирование бумаги ножницами. Обычными ножницами бумага режется отлично, пригодна для вырезания аппликаций. Фигурные ножницы с задачей не справились, бумага резалась неровно (приложение 7, рис.4).
В результате опытов выяснили, что из макулатуры в домашних условиях производить бумагу возможно. Эта бумага уступает по многим характеристикам фабричной, но ей можно найти много применения. Открытки, аппликации, поделки, картины, элементы декора - могут дать вторую жизнь макулатуре в вашем доме.
Предлагаем возможность расширения данного проекта – это проведение мастер-классов в школах, центрах внешкольной работы, кружков детского творчества и других местах. Рассмотрим на конкретном примере – подготовим методические материалы к уроку труда в школе на тему «Вторая жизнь макулатуры».
2.3 Методические материалы к уроку труда в школе на тему «Вторая жизнь макулатуры»
Предлагаем повторить проведенный опыт в школе на уроке труда и изготовить елочные украшения из макулатуры. Для этого потребуется провести 2 урока (с расстоянием между ними 1 день или больше) плюс подготовить место для сушки и хранения заготовок между уроками.
1 урок. Вначале будет небольшая презентация, где будет рассказано о важности переработки макулатуры, о способах и местах сдачи макулатуры (на основании информации из моего проекта).
Далее провести инструктаж по технологии, которую будем использовать для переработки макулатуры, по технике безопасности.
Ресурсное обеспечение: необходимо подготовить следующее оборудование: погружной блендер, 3 небольших тазика, хлопковая ткань (принести ненужные простыни или гладкие полотенца), губка 3шт, формы для печенья, шило, кисти для красок.
Используемые материалы: макулатура, горячая вода, гуашь, тонкая лента или джутовый шпагат, декор по желанию – стразы, бусины и т.п.
Все оборудование и материалы можно принести из дома (воду набрать в школе), т.е. обойтись без выделения специального бюджета.
Ребят разделить на 3 группы, чтобы было удобнее работать. Каждая группа рвет макулатуру на кусочки 3-5см в свои тазики, заливает горячей водой. Далее блендером по очереди размельчаем полученную смесь, получая бумажное «тесто». Затем тесто прессуем в формочки, удаляем лишнюю жидкость губками, аккуратно вынимаем формочки и убираем сушиться до следующего урока. Следующий урок можно провести на следующий день или по расписанию – на следующей неделе.
2 урок. Здесь будем декорировать полученные заготовки с помощью красок, блесток и другого декора. Предварительно проделываем дырочку в заготовке шилом и вдеваем ленту. А далее каждый делает елочную игрушку по своей фантазии.
Данное мероприятие будет способствовать формированию бережного отношения к использованным ресурсам (бумаге), даст возможность проявить себя творчески, а полученные елочные игрушки могут стать прекрасным подарком на Новый год или украсить елочку в классе.
Заключение
В ходе проведенных исследований, мы выяснили, что переработка макулатуры – это важный процесс для экологии и экономики нашей планеты. Каждый может внести свой вклад в полезное дело, не выбрасывая использованную бумагу, а сдавая на переработку.
В практической части исследования изготовили бумагу из макулатуры и оказались довольны полученным результатом. Процесс оказался интересным, сложным и не быстрым. Ценность бумаги возросла для нас еще больше после проведенных экспериментов.
Также подготовлено предложение по внедрению проекта в школьную образовательную программу, которое принесет информационную и практическую пользу: позволит сформировать более бережное отношение к ресурсам и создать своими руками красивые элементы декора, т.е. подарить вторую жизнь макулатуре.
Надеемся принести пользу этим проектом, ведь выбранная тема очень актуальна и злободневна.
Список использованной литературы
Иэн Сэнсом «Бумага. О самом хрупком и вечном материале». Перевод с английского Дмитрия Карельского, ООО “Издательство АСТ”, 2015. Стр. 3-9
Роман Белопухов. Тайны современного производства бумаги. Статья от 03.09.2019г. [Электронный ресурс] https://kanzmen.ru/2019/09/03/kanzelyarskaya-bumaga-chast-vtoraya-dva/ (дата обращения 05.09.2024)
Олен Лисичка. Как делают бумагу? ЛитРес: Библиотека, 2017. – 13с. [Электронный ресурс] https://www.litres.ru/book/olen-lisichka/kak-delaut-bumagu-26113038/ (дата обращения 15.09.2024)
Телевизионная передача Галилео. Выпуск «Бумага» №509 от 24.02.2010. [Электронный ресурс] https://www.youtube.com/watch?v=YKIWfxo2qGc (дата обращения 05.09.2024)
Статья: Студенты университета Лестера подсчитали сколько нужно бумаги, чтобы напечатать весь интернет, 2015г. [Электронный ресурс] https://habr.com/ru/articles/378889/ (дата обращения 05.09.2024)
Статья: Бумага из макулатуры. Качество и возможности применения / Сайт перерабатывающей компании «Апрель» [Электронный ресурс] https://aprel2012.ru/stati/bumaga-iz-makulatury-kachestvo-i-vozmozhnosti-primeneniya/ (дата обращения 12.09.2024)
ГОСТ 10700-97 Межгосударственный Стандарт. Макулатура бумажная и картонная. Технические условия. Пункт 3 Классификация, основные параметры /Издание официальное, 2002г. [Электронный ресурс] https://meganorm.ru/Data2/1/4294816/4294816873.pdf (дата обращения 20.09.2024)
Бумбатл.рф - официальный ресурс Всероссийской акции по сбору макулатуры «БумБатл» движения «Экосистема». АНО Национальные приоритеты, 2020-2024 [Электронный ресурс] https://бумбатл.национальныепроекты.рф (дата обращения 25.09.2024)
Печатный центр АмегаПринт. Статья: Как производят бумагу. Критерии качества. [Электронный ресурс] https://amegaprint.ru/blog/kak-proizvodyat-bumagu-material-i-etapy-/# (дата обращения 07.09.2024)
Все о бумаге. Изготовление бумаги дома. Статья от 09.01.2020г. [Электронный ресурс] https://www.vseobumage.ru/1533/izgotovlenie-bumagi-doma/#more-1533 (дата обращения 16.09.2024)
Приложения
Приложение 1. Виды бумаги. Современное производство
Рисунок 1 – Введение. Бумага в нашей жизни
Рисунок 2 – Полная схема процесса изготовления бумаги
Приложение 2. Детали производства. Классификация макулатуры
Рисунок 1 – Щепа, древесное волокно
Рисунок 2 – Рулон бумаги
Рисунок 3 - Классификация макулатуры
Приложение 3. Пункты приема макулатуры. Подготовка к опытам
Рисунок 1 – Пункты приема макулатуры в 2ГИС
Рисунок 2 – Оборудование и материалы для опыта
Приложение 4. Опыты (1 и 2 этап)
Рисунок 1 – 1 этап опыта
Рисунок 2 – 2 этап опыта
Рисунок 3 – 2 этап опыта (продолжение)
Приложение 5. Готовая бумага
Рисунок 1 – 3 этап опыта
Рисунок 2 – Готовая бумага
Рисунок 3 – Определение белизны полученной бумаги
Приложение 6. Тестирование на просвечиваемость, прочность, гибкость, возможность писать
Рисунок 1 – Тестирование на просвечиваемость
Рисунок 2 – Тестирование листов на прочность и гибкость
Рисунок 3 – Тестирование на возможность писать, рисовать
Приложение 7. Тестирование на устойчивость к истиранию, влагостойкость, проверка ножницами
Рисунок 1 – Тест на устойчивость к истиранию
Рисунок 2 – Тестирование на влагостойкость
Рисунок 3 – Тестирование бумаги с блестками и из формочек
Рисунок 4 – Тестирование бумаги ножницами