IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
БУМАГА. ЕЕ СВОЙСТВА И ЗНАЧЕНИЕ .
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
АННОТАЦИЯ
Вокруг нас миллион самых обычных предметов и каждый из них имеет свою историю. Порой самые обычные вещи таят в себе столько интересного и удивительного, но мы не замечаем этого, так как привыкли использовать предмет по его прямому назначению. Например, бумага - для чего она нужна?
Бумага одно из самых значимых изобретений человечества. Ни один человек не может обойтись без бумаги хотя бы один день. В чем же секрет? В чем ее польза?
В ходе исследования было выяснено что такое бумага, как образуется, для чего необходима, а соответственно может ли приносить пользу нам людям и всему живому в нашей природе. Также была изучена история ее появления, ее свойства, области применения, как в обычной жизни, так и в производстве.
Целью работы стало изучение бумаги, её состава, происхождения, значения и свойств, а также попытка изготовить бумагу в домашних условиях.
Задачи:
- Узнать историю появления бумаги.
- Изучить свойства бумаги.
-Выяснить какие бывают виды бумаги.
Научно исследовательская работа « Бумага. Ее свойства и значение» состоит из теоритической и практической части.
В теоритической части рассматриваются понятие о бумаге, кто изобрел бумагу, виды бумаги, её свойства, из чего делают бумагу, какую она приносит пользу, а в практической части проводятся опыты с бумагой и изготовление бумаги в домашних условиях.
Проанализировав полученные данные, в ходе исследований было определено, что бумага необходима человеку для использования в быту, в производстве, в сфере услуг, для выпуска книг, для образования, для печати денег. Также, благодаря химическим и физическим свойствам бумагу можно использовать в различных отраслях промышленности.
Бумага по праву может считаться величайшим открытием человечества, изменившим ход истории.
Работа представляет собой актуальное самостоятельное исследование, в котором удалось добиться поставленных задач и целей.
ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЯ
Современный человек не может обойтись без бумаги. Бумага широко используется в различных отраслях, все люди ежедневно пользуются бумагой и даже не задумываются как много ее используют.
Бумага приносит много пользы, но ее изготовление может принести и вред природе.
Я считаю, что тема моего исследования актуальна.
Мне стало интересно о том: что такое бумага, как образуется, для чего необходима, а соответственно может ли приносить пользу нам людям и всему живому в нашей природе.
В своей исследовательской работе я попытаюсь ответить на эти вопросы.
Цель работы: Стало изучение бумаги, её состава, происхождение, значение и свойств, а также попытка изготовить бумагу в домашних условиях.
Задачи:
- Узнать историю появления бумаги.
- Изучить свойства бумаги.
-Выяснить какие бывают виды бумаги.
Методы исследования:
-опыты.
-изучение книг, интернет ресурсов.
Объект исследования: Бумага.
Гипотеза: Предположим что бумагу можно сделать в домашних условиях.
Предмет исследования: Стала бумага, её свойства и значение.
1. ВВЕДЕНИЕ
Вокруг нас миллион самых обычных предметов и каждый из них имеет свою историю. Порой самые обычные вещи таят в себе столько интересного и удивительного, но мы не замечаем этого, так как привыкли использовать предмет по его прямому назначению. Например, бумага - для чего она нужна?
Бумага одно из самых значимых изобретений человечества. Ни один человек не может обойтись без бумаги хотя бы один день. В чем же секрет? В чем ее польза?
Я считаю, что тема моего исследования очень актуальна.
Меня заинтересовал вопрос, из чего делается бумага и каковы ее свойства? Что использовали в древности вместо бумаги и кто ее изобрел. Сможет ли современный человек обойтись без бумаги.
Мной была выдвинута гипотеза: предположим, что бумагу можно сделать в домашних условиях.
Предметом исследования стала бумага, ее свойства и значение.
Объектом исследования стала бумага.
Целью данной работы стало изучение бумаги, ее состава, происхождение, значения и свойств, попытка изготовить бумагу в домашних условиях.
Задачи данной работы
- узнать историю появления бумаги
- изучить свойства бумаги
- выяснить какие бывают виды бумаги
Методы исследования
- беседа с родителями
- опыты
- изучение литературы, интернет ресурсов
Так давайте разбираться и узнаем, что же такое бумага?!
2. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Что такое бумага.
Заглянем в словарь:
Словарь Ожегова
Бумага - материал для письма, печатания, а также для других целей, изготовляемый из растительных волокон, тряпичной массы.
Большой энциклопедический политехнический словарь
Бумага - (от итал. bambagia - хлопок) - материал в виде тонкого листа, состоящий в основном из предварительно размолотых растительных волокон, тесно переплетённых между собой и связанных силами сцепления различного вида.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Бума́га (предположительно от итал. bombagia от лат. bombacium ‘хлопок’) -волокнистый материал с минеральными добавками. Представлен в виде листов для письма, рисования, упаковки и прочего, получаемый из целлюлозы: растений, а также вторсырья (тряпья и макулатуры).
Убедимся в том, что бумага состоит из волокон.
Бумага окружает нас повсюду, мы встречаемся с ней каждый день. Бумага используется для письма, графических работ, создания художественных бытовых изделий, печатания книг. Благодаря этому между людьми быстро распространяется различная информация. Бумага широко используется в различных отраслях промышленности, но так было не всегда. У бумаги было много предшественников глина, береста, пергамент, кожа, воск и металл. Что использовали для письма в глубокой древности? То, что создала природа камень и дерево. Первым пером были нож и топор. Не только камень, но и металл сохранил на тысячи лет древние надписи.
Жители Древнего Востока писали на тонких свинцовых полосках, которые скатывали в рулоны (приложение № 1).
Три тысячи бронзовых, медных и свинцовых досок с письменами украшали Рим в 1 веке. Ассирийцы и Вавилоняне, которые жили тысячи лет назад, писали на сырых глиняных плитах заостренной палочкой (приложение № 2).
На Руси самым распространенным материалом для письма была береста наружная часть березовой коры, это самый дешевый и доступный материал (приложение № 3).
В Египте для письма служил папирус, достоинством которого были мягкость и гибкость (приложение № 4).
В Европе для письма использовали пергамент - это обработанная кожа животных (телёнка, козлёнка, барашка). Преимущество пергамента над папирусом заключается в том, что на пергаменте можно писать с обеих сторон листа, а кроме того, его можно использовать повторно. Пергамент был не дешевле папируса, поскольку на изготовление крупноформатных книг (а священные книги часто изготавливались в большом формате) уходило множество шкур (приложение № 5).
Даже представить сложно, как много применений нашла бумага сегодня. Обои на стенах, газеты и журналы, различная упаковка, почтовые марки, текстура на мебели, денежные купюры, салфетки, полотенца, картон, посуда, — все это сейчас производят из бумаги. Современные технологии позволяют производить бумагу со свойствами дерева, металла и даже стекла. В Швеции научились делать из бумаги даже мебель (приложение №6). Люди на всей земле потребляют невероятное количество бумаги. Один человек потребляет около 150 килограммов бумаги в год. Это наши тетради, журналы, книги, бумажные пакеты и картонные коробки для упаковки, бумага, которая используется в гигиенических целях, салфетки, бумажные полотенца и туалетная бумага. Существует множество видов бумаги, каждый из которых имеет свою сферу применения.
С каждым годом потребность в бумаге увеличивается, а запасы древесины, из которой её получают – уменьшаются. Поэтому использование вторичного сырья для получения бумаги – одно из актуальных решений экологической проблемы.
2.2. Кто первый изобрел бумагу.
Настоящим началом истории бумаги принято считать 105 год нашей эры, а родиной – Китай. Отцом бумаги считают китайца Цай Лунь, который придумал бумагу (приложение № 7). Делали её тогда так: клочки шелковой ваты, тряпье, старые рыболовные сети измельчали и бросали в чан с водой, взбалтывали, пока не получалась однородная, водянистая кашеобразная масса, которую черпали бамбуковой сеткой. Осадок, оставшийся лежать ровным слоем на сетке, просушивали. Этот принцип работает и сегодня, изменились только средства производства, масштабы, скорости и сырье.
На рубеже II и III веков новой эры бумага, изготовленная из растительных волокон, уже не считалась в Китае редким материалом. Бумагу изготавливали нужного размера, цвета, толщины и пропитывали специальными веществами для более длительного хранения.
В течение многих веков китайцы были единственными, кто владел секретами изготовления бумаги, а потому они ревностно оберегали эту технологию.
Однако в 751 году произошло сражение, в котором арабы победили китайцев, и смогли пленить нескольких бумажных мастеров. От них арабы смогли перенять опыт по производству бумаги и потом усовершенствовали его, что оказало большое влияние на историю бумаги.
2.3. Из чего делается бумага.
Итак, мы выяснили, что бумага - это волокнистый материал с минеральными добавками, получаемый из целлюлозы: растений, а также вторсырья (тряпья и макулатуры). Представлен в виде листов для письма, рисования, упаковки и прочего.
Для приготовления бумаги нужны растительные вещества, обладающие достаточно длинным волокном, которые, смешиваясь с водой, дадут однородную, пластичную, так называемую бумажную массу.
Начиная с 1803 года в производстве бумаги используются бумагоделательные машины (приложение № 8).
Полуфабрикатами для производства бумаги могут служить:
- древесная масса или целлюлоза;
- целлюлоза однолетних растений (соломы, тростницы, конопли, риса и других);
- полуцеллюлоза;
- макулатура;
- тряпичная полумасса;
- для специальных видов бумаги: асбест, шерсть и другие текстильные волокна.
Производство бумаги состоит из нескольких процессов:
1. Приготовление бумажной массы (размол и смешение компонентов, проклейка, наполнение и окраска бумажной массы);
2. Выработка бумажной массы на бумагоделательной машине (разбавление водой и очистка массы от загрязнений, отлив, прессование и сушка, а также первичная отделка);
3. Окончательная отделка (каландирование, резка);
4. Сортировка и упаковка.
При размоле волокнам придают необходимые толщину и физические свойства.
Чтобы сделать бумагу пригодной для письма и придать ей гидрофобные свойства, в бумажную массу вводят канифольный клей, парафиновую эмульсию, глинозём и другие способствующие слипанию вещества (так называемая проклейка).
2.4. Виды Бумаги
В настоящее время производится большое количество видов бумаги. Все зависит от ее назначения.
Калька бумажная - прозрачная бумага, используемая для копирования чертежей и надписей и последующего воспроизведения их на светочувствительной бумаге.
Карточная - толстая и плотная, гладкая бумага белого или желтоватого цвета. Используется для печатания учетных карт, настольных игр, почтовых карточек.
Гофрированная или репсовая, креповая, крепированная - цветная бумага, применяемая для изготовления бумажных цветов, украшений, гирлянд.
Жидкая бумага - специальный состав, который при высыхании образует слой декоративной бумаги.
Ламинированная – бумага, оклеенная с одной стороны тончайшей водонепроницаемой эластичной пленкой. Используется для расфасовки молочных продуктов.
Дизайнерская бумага - бумага разной плотности, толщины, цвета и фактуры, предназначена для воплощения различных художественных замыслов. Такие бумаги используются для представительской продукции – папок, бланков, конвертов, открыток и приглашений, визиток и т.п.
Альбомная - гладкая цветная писчая бумага.
Ватманская - высший сорт чертежной бумаги. Толстая, плотная и прочная бумага.
Обложечная - бумага, на которой печатают обложки книг, журналов, тетрадей.
Обойная (обои) - бумага, на которой печатают обои для оклейки стен.
Парафинированная - бумага, пропитанная парафином для придания ей водонепроницаемости. Используется для изготовления бумажной тары для расфасовки молока, кефира, сливок и других молочных продуктов.
Фотографическая - бумага, покрытая тонким слоем светочувствительной эмульсии и предназначенная для печатания фотоснимков.
Цветная - окрашенная тонкая бумага с глянцевой или матовой поверхностью. Используется при переплетно-картонажных работах, для изготовления игрушек, аппликаций, карнавальных украшений, учебных пособий.
Наждачная, или шкурка - плотная бумага, на лицевой стороне которой наклеен порошок наждака с той или иной величиной зерен. Применяется для шлифования поверхности деталей изделий при их отделке.
Оберточная - бумага, используемая для упаковки товаров. Выпускается разной толщины, плотности и проклейки.
Чековая - толстая бумага для кассовых аппаратов.
Такая обычная и привычная, бумага лежит в основе множества необходимых вещей.
3. ИССЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Свойства Бумаги
Прежде чем проводить опыты с бумагой я выяснил её свойства. Она легко рвётся, окрашивается, складывается, горит, намокает и мнётся. Эти свойства я использую в своих опытах.
Опыт №1
Прочность бумаги
Я взял 2 листа бумаги, 2 стакана и фигурку. На стаканы сверху положил лист бумаги, получается мостик и ставим сверху фигурку, она падает, а если сложить этот лист бумаги гармошкой он станет более прочным и фигурка не падает.
Вывод: лист писчей бумаги недостаточно прочен, он гибок и легко сминается. Сложив гармошкой, мы увеличили прочность. Это используется при изготовлении гофрокартона.
(Приложение 9)
Опыт №2
Увеличение прочности
Я взял и накрутил на карандаш полоски бумаги и сделал их опорой для подставки. Определим максимальный груз, который она может выдержать. Я взял груз весом более 3 кг. Я поставил эти опоры под подставку, сверху поставил груз, и опоры выдержали.
Вывод: меняя форму, можно повлиять на свойства прочности бумаги.
(Приложение 10)
Опыт №3
Плотность бумаги
Я взял первый лист бумаги и опустил его в ёмкость с водой, потом взял второй лист бумаги и опустил его в ёмкость с подсолнечным маслом. Затем через 20 минут я вынул оба листа из ёмкостей. В результате, лист, который был опущен в воду - размок и быстро порвался, а лист пропитанный маслом стал плотней.
Вывод: Химический состав жидкости влияет на прочность и плотность бумаги.
(Приложение 11)
Опыт №4
Макулатура(от лат. maculo - пачкаю) отслужившие свой срок изделия из бумаги и картона, изделия полиграфических предприятий и т. д., используемые в качестве вторичного сырья на бумажных фабриках. Сдавая макулатуру, мы не только уменьшаем количество отходов, но и сберегаем леса. Обратите внимание, сколько бумаги мы ежедневно выкидываем в мусорное ведро: это не только прочитанные газеты и журналы, но и бумажный хлам, и магазинные чеки, пакеты и обертки, а также коробочки от лекарств и еще много-много всего прочего. К счастью, бумага — это биоразлагаемый материал. То есть, попав на свалку, она просто со временем исчезнет без следа и не нанесет никакого вреда окружающей среде (Приложение 12).
Таблица расчётов
|
2017г. |
2018г. |
2019г. |
|
|
3В класс |
101 кг |
198 кг |
221 кг |
|
Гимназия №7 |
6,9 т |
7,1 т |
11,5 т |
60 кг макулатуры – 1 дерево
1 т макулатуры – ? деревьев
В итоге, за 3 года, что я учусь в гимназии, наш класс спас 8 деревьев, а ученики всей гимназии спасли 425 деревьев.
Опыт№5
Предел сложения бумаги пополам
Я узнал, что любой лист бумаги можно сложить пополам не более 8 раз. Мне показалось, что это не так. Я пробовал разные варианты сложения листа пополам: складывал поперёк и по диагонали, брал разные по величине, толщине и форме бумажные листы, но каждый
раз сложить лист получалось менее 8 раз. Это тоже связано с прочностью бумаги.
Если не верите, попробуйте сами в этом убедиться.
Вывод: предел складывания бумаги пополам — физический феномен, суть которого состоит в том, что лист обычной бумаги размера А4 можно сложить пополам не более 7 раз. Он происходит из-за быстроты роста показательной функции.(Приложение 13)
Опыт№6
Бумага под микроскопом. Я решил узнать, как выглядит бумага под микроскопом. Взял несколько видов бумаги и рассмотрел. Практически вся бумага выглядит одинаково. Вывод: примечательно, что разные типы бумаги под микроскопом выглядят очень похоже, будь то отделочная, писчая или упаковочная, ведь имеют они одинаковые с точки зрения микробиологии физические и химические свойства. Изображение представляет очень тонкие, переплетенные непрядёные нити. Их цветовой тон зависит от красящего компонента (Приложение 14)
Опыт№7
Изготовление бумаги в домашних условиях.
Я взял старые журналы и измельчил листы на мелкие кусочки. Затем залил водой на сутки. После этого с помощью миксера измельчил массу. Разложил в разную посуду, в одну добавил гуашь, а другую оставил без изменений, также добавил по 1 столовой ложке крахмала. Полученную массу я положил на самодельное сито, чтобы стекла лишняя жидкость. Дальше я снял полученную массу с сита и положил на тряпочные салфетки и прогладил утюгом. Полученная бумага была больше похожа на картон. Во вторую массу с гуашью, я решил добавить клей ПВА, чтоб она стала немного пластичней, также положил её на сито, чтобы стекла лишняя жидкость, но ничего из этого не получилось. Рассматривая первый образец, который у меня получился, я задумался, как мне сделать бумагу более похожую на ту бумагу, которую я использую ежедневно. В этом мне помог папа, если бумага состоит из целлюлозы, значит сначала нужно из бумаги извлечь эту целлюлозу. На этот раз я взял массу с гуашью и развел её в воде. С помощью специальной рамки, которую мне сделал папа, мы начали вымывать целлюлозу через сито. Потом опять выложили эту массу на полотенце и промокнули губкой лишнюю влагу. Вся целлюлоза с сита осталась на полотенце. Сверху мы положили второе полотенце и дощечку, чтоб получился своеобразный пресс и хорошо на него надавил. Дальше я все разобрал и у меня получился тоненький лист бумаги зеленого цвета. Я его оставил сушиться. Он был настолько тонкий, что я решил сделать новый лист поплотнее. Я заготовил побольше белых обрезков и повторил весь процесс заново. В результате я добился того, чего хотел. У меня получился ровный лист бумаги. Я посмотрел как выглядит целлюлоза и бумага которую я сделал сам, под микроскопом, чтобы сравнить есть ли у них отличия. Я пришёл к выводу, что вся бумага выглядит практически одинаково.
Вывод: теперь я с уверенностью могу сказать, что бумагу можно изготовить в домашних условиях, но небольшое количество и не такого качества, как на комбинате. (Приложение 15, 16,17)
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В процессе исследовательской работы я узнал много удивительного и интересного о бумаге. Я узнал, что такое бумага, историю ее появления, ее свойства, области применения, как в обычной жизни, так и в производстве.
Завершив исследование, я пришел к выводу, о том, что бумага оказала колоссальное влияние на жизнь людей, облегчила их быт и открыла для нас новые возможности. Также я смог сделать в домашних условия картон и бумагу, но небольшое количество и не такого качества, как на комбинате. Обратив внимание сколько ежедневно мы в классе выкидываем бумаги в мусорное ведро, я хочу внести предложение, чтобы весь бумажный мусор выбрасывать в отдельный мусорный бак для сдачи в пункты приёма макулатуры. Таким образом за год мы ещё больше спасём деревьев.
Бумага по праву может считаться величайшим открытием человечества, изменившим ход истории.
Список литературы, Интернет - источники:
1. Богданов В.В, С.Н. Попова. Истории обыкновенных вещей. Изд. «Педагогика-Пресс», М., 1992.
2. Большая Российская энциклопедия
3. Орлова Н.Я.Я познаю мир. – М: “Астрель”,2000 г.
4. Слово о бумаге. Н.Ю. Яковлев. М. 1988 г.
5. Технология бумаги, М., 1992 г.
6. Что такое. Кто такой. Т.1. – М.: Педагогика,1990.
7. Энциклопедия” Все обо всем” А. Ликум,1993г.
8. Черныш И. Удивительная бумага. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2000.
9. http://skachate.ru/istoriya/8746/index.html#760389
10. http://trolleybus42.ru/vidy-bumagi
11. ru.wikipedia.org
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Приложение 11
Приложение 12
|
2017г. |
2018г. |
2019г. |
|
|
3В класс |
101 кг |
198 кг |
221 кг |
|
Гимназия №7 |
6,9 т |
7,1 т |
11,5 т |
60 кг макулатуры – 1 дерево
1 т макулатуры – ? деревьев
В итоге, за 3 года, что я учусь в гимназии, наш класс спас 8 деревьев, а ученики всей гимназии спасли 425 деревьев.
Приложение13
Приложение 14
Приложение 15
Приложение 16
Приложение 17