XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Бумага своими руками: изготовление, сравнительный анализ и вклад в экологию окружающей среды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Константинова Е.К. 1

---

1ГБОУ СОШ "Школа №619"

Перминова Н.О. 1

---

1ГБОУ СОШ "Школа №619"

Работа в формате PDF

444 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В начале 2 класса на нашем первом уроке литературы я прочитала интересный текст про создание бумаги в Древнем Китае [5]. Оказывается, бумагу изобрели в I веке нашей эры из растительных волокон, старых рыболовных сетей и старых вещей. И меня заинтересовало, можно ли создать бумагу самостоятельно. Ведь для создания бумаги расходуются лесные массивы нашей планеты, что грозит экологической катастрофой. А я 4-летнего возраста я очень люблю рисовать и каждую неделю хожу в кружок рисования. Я трачу на свое хобби много расходных материалов, в первую очередь бумаги.

И меня заинтересовало, можно ли уберечь наши леса от вырубки и создать свою бумагу из подручных, может быть даже, бросовых материалов.

Цель исследования: изготовление бумаги из подручных материалов в домашних условиях по древнекитайской технологии для сохранения природы и окружающей среды.

Задачи:

1. Опросить учеников моего класса о том, сколько бумаги они расходуют в течение 1 месяца и знают ли они о том, из каких материалов создают бумагу и какими методами

2. Создать бумагу из подручных материалов: сорная трава, крапива, цветы садовых растений, кожура бананов, использованная бумага для принтеров, газеты, опилки.

3. Описать особенности создания бумаги на каждом этапе для облегчения процесса ее изготовления.

4. Выделение физических свойств каждого типа созданной бумаги: скорость горения, влагостойкость, мягкость, прочность, гибкость, ломкость.

5. Определить, какой вид созданной бумаги лучше всего подходит для рисования и письма.

Объект исследования: бумага.

Предмет исследования: возможность создания бумаги из окружающих нас предметов и изучение ее свойств.

^{Научная гипотеза: создание бумаги возможно} осуществить в домашних условиях и эта бумага будет сопоставима с изготовленной промышленным образом.

2. Основная часть.

   1. Теоретическая часть.

Обзор литературы

На протяжении тысячелетий человечество искало способы сохранять мысли, знания и законы — сначала высекая символы на камне, затем выдавливая клинопись на глиняных табличках или рисуя иероглифы на папирусе [1, 4]. Эти материалы помогали фиксировать информацию, но были неудобными: тяжёлыми, хрупкими или слишком дорогими.

Именно бумага - тонкая, лёгкая и доступная - стала тем революционным изобретением, которое изменило ход истории. Она не только упростила запись текстов, но и ускорила распространение знаний, сделав письменность массовой. От древних свитков до современных книг, бумага остаётся незаменимой даже в цифровую эпоху.

Но как и где она появилась? Почему технология её производства держалась в секрете веками? И как обычный материал из растительных волокон превратился в основу мировой культуры?

С древнейших времен человек искал способы сохранять и передавать знания. Первыми материалами, которые использовались для записи информации, стали камень и глина — прочные, доступные и долговечные [7].

Около 3200 года до н.э. в Месопотамии появилась клинопись — одна из древнейших систем письменности. Знаки выдавливались на сырых глиняных табличках с помощью заостренного тростникового пера, который оставлял клиновидные отпечатки (отсюда и название «клинопись») [3].

После нанесения текста таблички высушивали на солнце или обжигали в печах, делая их практически вечными. Благодаря этому тысячи клинописных документов сохранились до наших дней, рассказывая о законах, торговле, религии и повседневной жизни древних шумеров, аккадцев и вавилонян.

В Древнем Египте важные тексты высекали на камне: стенах храмов, гробниц, обелисках и стелах. Со временем древние египтяне перешли на папирус — легкий и удобный материал для письма. Его делали из стеблей папируса (Cyperus papyrus (лат.)), которые разрезали на полосы, спрессовывали и высушивали.

Во II веке до н.э. в Пергамском царстве (Малая Азия) произошла настоящая революция в истории письменности — был разработан пергамент. Этот материал представлял собой особым образом обработанную кожу животных, преимущественно телят, овец или коз [8].

Согласно китайской истории, бумагу изобрёл придворный чиновник Цай Лунь в 105 году н.э., представив императору листы из волокон тутового дерева, старых рыболовных сетей и тряпья. Технологический прорыв китайских мастеров заключался в создании принципиально нового способа обработки растительных волокон. Они первыми догадались измельчать сырьё (коноплю, кору шелковицы, луб) в водной суспензии, отливать полученную массу на бамбуковые сита с подвижной рамой, а затем прессовать и сушить на горячих стенах [1,6].

Современное производство бумаги — это полностью автоматизированный, высокотехнологичный процесс, который начинается с подготовки сырья (древесная целлюлоза из хвойных и лиственных пород или макулатура), которое затем превращается в бумажную массу с помощью химической и механической обработки. Полученная масса формируется на непрерывно работающей бумагоделательной машине, где происходит обезвоживание, прессование и сушка. Завершается процесс отделкой (каландрирование), резкой и упаковкой готовой продукции [8, 9].

1. 2. Практическая часть

Материалы и методы

1. На первом этапе моего исследования я разработала анкету и провела опрос учеников моего класса о том, знают ли они, из каких материалов можно изготовить бумагу, вес бумаги, получаемой на производстве из 1 кг дерева, сколько бумаги тратят ученики за 1 неделю (Приложение 1). Это осуществлялось с целью определения информированности школьников об окружающей нас бумажной продукции.

2. Затем я начала собственное производство бумаги.

Прежде чем, собирать непосредственно материал для будущей бумаги, я сделала рамки с сеткой для фильтрации, формирования и сушки. К деревянным рамкам для фотографий 21х30 см степлером я прикрепила оконную сетку от комаров по размеру рамки. Получилось прямоугольное сито.

Процесс создания бумаги выглядел следующим образом:

Разберем на примере бумаги из садовых цветов (рис.1).

Рис.1. Процесс изготовления бумаги из цветов гортензии.

Нарвав цветов гортензии на даче, я промыла их. Затем я варила цветы в течение 2 часов в кастрюле с водой, чтобы растение стало мягким и волокнистым. Затем кастрюля с цветами остывала до комнатной температуры.

После измельчения массы с помощью кухонного миксера с добавлением клейстера из муки (2 ст.л.), крахмала (1 ст.л.) и воды (150 мл) получилась пульпа - кашица-основа для будущей бумаги.

Затем я вылила пульпу в большой таз и добавила воды.

Погрузив рамку в тазик, я выловила на сито равномерный слой пульпы около. Затем я подождала, пока вода стечет через сито и перевернула рамку на подготовленную твердую поверхность, покрытую тканью. После сбора губкой избытков влаги, я аккуратно отделила сито от будущей бумаги. И оставила этот слой концентрированной пульпы сушиться на несколько дней.

Спустя 2 суток она полностью высохла, и я отсоединила наш готовый листок бумаги из цветов от ткани.

3. В течение 2 месяцев последовательно 1 раз в несколько дней я изготавливала бумагу. Получилось 8 типов бумаги, которыю я изготовила (рис.2):

1 – из растительного сырья:

- из газонной травы (смесь осоки, одуванчиков, сныти)

- из стеблей крапивы

- из цветов гортензии

- из рогоза

- из кожуры бананов

2 – из макулатуры:

- из газеты «Дневник Петербуржца»

- из листов бумаги для принтера (формат А4)

3 – из опилок

Рис.2. Типы бумаги собственного производства

Результаты исследования

Результаты опроса учеников представлены в табл.1.

Табл.1. Информированность учеников 2 класса о бумажной продукции (24 чел.)

	Наиболее частый ответ	Правильный ответ (число учеников)
Исторический период изобретения бумаги	Средние века – 14 чел. (58%)	I век нашей эры – 4 чел. (17%)
Регион изобретения бумаги	Китай – 13 (54%)	Китай – 13 (54%)
Из чего можно изготовить бумагу	Дерево – 22 (92%) Макулатура – 12 (50%) Трава – 10 (42%) Бананы – 8 (33%) Листья – 5 (21%) Цветы – 3 (13%)	Все перечисленное - 0
Функции бумаги	Рисовать/писать – 24 (100%)	Много функций (рисовать/писать, делать поделки, есть…) - 0
Расход бумаги за неделю	Менее 5 листов – 15 (63%)	Нет правильного ответа
Предполагаемая стоимость 1 листа бумаги	1-10 рублей – 15 (63%)	Меньше 1 рубля – 0
Сколько бумаги можно изготовить из 1 кг древесины	1 кг бумаги – 12 (50%)	Менее 0,5 кг бумаги – 3 (13%)

Таким образом, степень информированности учеников об истории создания бумаги, процессе создания, функциях, стоимости бумаги были низкими, что подтверждает необходимость моего исследования.

Замечания, появившиеся в процессе изготовления бумаги:

1. Любые растения перед варкой нужно мелко нарезать. Иначе это грозит поломкой блендера.

2. Растения проваривать необходимо в течение минимум 2 часов для их разбухания и легкого расщепления миксером.

3. Пульпу лучше вылавливать рамками из тазика, а не выливать из кастрюли на рамки, иначе это приведет к утолщенному неравномерному слою на рамке.

4. Оптимальная высота выловленной пульпы – 3-4 мм.

5. Сушить бумагу можно на любой ровной поверхности, покрытой тканью или калькой. Главное, чтобы поверхность была гладкой и водопроницаемой для быстроты высыхания.

6. Бумага из сорной травы и из кожуры бананов при высыхании скручивается, становится складчатой, уменьшается в размере. Это связано с повышенной содержанием влаги в этих природных материалов. В дальнейшем ее необходимо проглаживать утюгом через ткань.

7. Бумагу из сорной травы и из кожуры бананов лучше всего сушить под прессом (как на производстве). И быстро высушивать.

8. Наиболее проста в изготовлении бумага из макулатуры. Она не нуждается в клейстере для сцепления.

9. Хуже всего получилась бумага из опилок. Опилки нужно варить очень долго – около 10 часов, и добавлять клейстер в 2 раза больше, т к получившаяся бумага является очень хрупкой.

Свойства полученных типов бумаги

После производства бумаги я провела оценку основных ее свойств в зависимости от типа материала (табл.2), с суммарным коэффициентом свойств каждого типа бумаги.

Контрольным тестом являлся лист высококачественной бумаги формата А4 (для принтеров).

Табл.2.Свойства разных типов бумаги, изготовленной вручную

Выяснилось, что бумага из рогоза получила наивысший суммарный коэффициент из-за ее мягкости, влагостойкости, прочности, более всего приближенный к контрольному листку из промышленной бумаги для принтеров. На втором месте была бумага из макулатуры. Она была менее влагостойкой и менее мягкой, чем бумага из рогоза, но зато более гибкой.

Бумага из макулатуры производить удобнее всего, т.к. она не нуждается в варке, а при пребывании в воде в течение 1 суток расщепляется самостоятельно и не нуждается в добавлении клейстера.

В свою очередь, бумага из опилок оказалась самой некачественной. Она хрупкая, ломкая, шершавая и сразу пропускает воду.

Рисование и письмо (рис.3) было наиболее комфортным на бумаге из газет и из бумаги для печатания.

Рис.3. Рисование и письмо на бумаге собственного изготовления.

В дальнейшем я провела подробный мастер-класс в моем классе по производству бумаги из макулатуры. Каждый ребенок сделал по листочку бумаги, и мы нарисовали на них красивые новогодние елочки. А также мы наладили коллективный сбор макулатуры в нашем классе для сохранения экологии.

3. Заключение

Выводы

1. Ученики начальной школы мало информированы о производстве бумаги.

2. Производство бумаги на дому по древнекитайскому рецепту – вполне реальный процесс, посредством которого можно синтезировать разные виды бумаги из растительных материалов, а также путем переработки бумажной продукции.

3. Выделены наиболее подходящие для производства бумаги материалы: рогоз, использованная бумага для принтеров, садовые цветы.

4. Практическим путем определились наилучшие методы при изготовлении бумаги на дому.

Наше исследование доказало, что вполне возможно изготовить бумагу в домашних условиях. Нас окружают предметы живой и неживой природы, из которых можно наладить производство бумаги. Если мы говорим о живой природе, то это объекты быстро растущие (например, трава) и встречающиеся повсеместно. Конечно, мое исследование было пилотным, т.к. для массового изготовления бумаги из бросовых материалов необходимо производственное оборудование.

К сожалению, в XXI веке вырубка лесов является экологической катастрофой. Каждую минуту на Земле исчезает около 20 га деревьев. А в мире с 2018 года больше всего от незаконных рубок пострадали сибирские леса: Красноярский и Забайкальский края, Иркутская область [3]. 

Таким образом, призываю всех беречь нашу природу и сдавать макулатуру! Ведь, согласно, пословице: «Срубить дерево – пять минут, вырастить – сто лет!»

4. Список использованной литературы

1. Балаченкова А.П. История бумаги и бумажного производства: учебное пособие и хрестоматия / СПбГТУРП. – СПб, 2011. - 52 с.

2. Викизнание. Клинопись. https://znanierussia.ru/articles/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%81%D1%8C. Дата обращения 31.05.2026

3. Вырубка лесов: последствия и пути решения экологической катастрофы Вырубка лесов: причины и влияние экологической проблемы на природу и человека. Дата обращения 31.05.26.

4. Громов В.С. Рассказ о бумаге / В.С. Громов, С.И. Андабурский. - Рига: Зинатне, 1977. - 86 с.

5. Литературное чтение: 2-й класс : учебник : в 2 частях / Л. Ф. Климанова, В. Г. Горецкий, М. В. Голованова [и др.]. — 15-е изд., перераб. Moсквa. - 162 с.

6. Малкин Н.Т. История бумаги / Академия наук СССР. — М: Издательство Академии наук СССР, 1940. — 192 с.

7. От глиняных табличек до бумажных листов: когда и как человечество изобрело бумагу онлайн-ресурс https://www.ixbt.com/live/offtopic/kogda-i-kak-chelovechestvo-izobrelo-bumagu.html. Дата обращения 31.05.2026

8. Рукописи на пергаменте https://nasledie.digital/articles/rukopisi-na-pergamente/. Дата обращения 31.05.2026.

9. Технология бумаги и картона: учеб. пособие / П. М. Кейзер, Е. И. Симонова. — СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2023. — 92 с.

5. Приложение 1

Анкета для заполнения учениками 2 класса

Подчеркни, пожалуйста, правильные ответы на каждый вопрос.

1. Сколько лет назад появилась бумага?

А) больше 10000 лет до нашей эры

Б) 3000 лет назад до нашей эры

В) в I веке нашей эры

Г) в средние века

2. В какой стране впервые стали изготавливать бумагу?

А) В России

Б) В Китае

В) В Европе

Г) в Древнем Египте

3. Из каких материалов можно сделать бумагу?

А) из дерева

Б) из макулатуры

В) из травы

Г) из листьев

Д) из цветов

Е) из бананов

4. Что можно делать с бумагой?

А) есть

Б) рисовать и писать на ней

В) делать поделки

5. Сколько бумаги ты расходуешь за 1 неделю?

А) меньше 5 листов

Б) 10-50 листов

В) 50-100 листов

Г) Больше 100 листов

6. Как ты думаешь, сколько стоит 1 лист бумаги?

А) Меньше 1 рубля

Б) 1-10 рублей

В) 10-100 рублей

Г) больше 100 рублей

7. Сколько бумаги можно изготовить из одного килограмма древесины?

А) Меньше 0,5 кг бумаги

Б) 1 килограмм бумаги

В) 5 килограмм бумаги