Научно-исследовательский проект «Изготовление цветных мелков в домашних условиях» - Eстествознание - Детские исследовательские проекты - Обучение и развитие - ПочемуЧка

Введение
Каждый из нас хорошо представляет себе обычный, ничем не примечательный школьный мелок. И не только представляет, но и не раз держал в руках во время учёбы. А сколько истин было открыто с помощью кусочка мела, сколько совершено открытий! И до сих пор школьный учитель, держа в руке незаметный, но в тоже время незаменимый кусочек мела, совершает чудеса. А так ли уж незаменим школьный мел? Всё больше в последнее время говорят и пишут о преимуществах интерактивных досок. Но мы по – прежнему работаем в школе с мелом. Да и рисуем мелом на асфальте, заборах, на стенах домов мелом.
В школе мел даёт нам учитель. Дома мы просим купить мел родителей, но родители не будут же каждый день покупать нам мел. И меня заинтересовал вопрос: а можно ли самому изготовить мел и из чего?

Объект исследования: цветные мелки.

Предмет исследования: компоненты мела: гипс, крахмал, яичная скорлупа, клей, краски.

Гипотеза: существует мнение, что мел можно изготовить и в домашних условиях из подручных средств.

Цель: изготовить цветные мелки своими руками в домашних условиях

Задачи:
1) изучить историю мела;
2) узнать про технологию его изготовления и применение мела в жизни человека;
3) изготовить цветной мел в домашних условиях;
4) опробовать изготовленный мел на асфальте;
5) обобщить результаты работы.

Методы исследования:
1)   изучение информации;
2)   практический (изготовление мела);
3)   наблюдение;
4)   обобщение.

Практическая значимость заключается в описании разных способов изготовления цветного мела в домашних условиях. А также можно предложить своим родителям сэкономить средства на покупке цветных мелков.

Что такое мел?
Мел — это мельчайшие остатки раковин, обломков скелетов вымерших морских животных. Мел откладывался в водоемах в течение миллионов лет. А когда они обмелели, то известняки вышли на поверхность.
Мел — осадочная горная порода белого цвета, мягкая и рассыпчатая, нерастворимая в воде. Изредка в меле встречаются раковины моллюсков, скелеты мшанок, морских ежей, лилий, кремневых губок, кораллов.
Мел представляет собой полузатвердевший морской ил, отлагавшийся на глубине 30-500м и более.
Мел принадлежит к очень распространенным в природе веществам минерального происхождения и потому общеизвестен. Он получается, кроме того, и искусственным путем.
Мел натурального происхождения часто имеет серовато-желтый оттенок. Бывает и совершенно серый мел. Лучшие сорта мела (наиболее чистые) имеют почти снежно-белый цвет, так как состоят почти из чистого карбоната кальция. Побочными натуральными примесями, находящимися в составе мела, являются: глина, кварц, карбонат магния, углерод и оксид железа. Эти примеси в хороших сортах мела не превышают 4% его состава. Углерод окрашивает мел в серый цвет, а оксид железа — в желтоватый.
Искусственный продукт получается осаждением растворов извести углекислым газом. Мел этот состоит из чистого карбоната кальция. Он обладает безукоризненным белым цветом, чрезвычайно тонок и хорошо кроет, но цена его значительно выше натурального продукта.

Применение мела
Мел используется в сельском хозяйстве (для известкования почв, подкормки животных). Осажденный мел используется в медицине (как лечебный препарат), в парфюмерии (составная часть зубных порошков, паст). В пластическом искусстве мел применяют как основу левкаса и других грунтов, как компонент при изготовлении художественных красок (например, пастели). Белый мел и чёрный мел (т. н. итальянский карандаш) используются как материалы для рисования. В промышленности мел применяется для производства цемента и извести, как наполнитель для резины, пластмасс, лакокрасочных материалов, для получения соды, стекла, очистки сахара; изготовления школьных мелков.

Технологии изготовления школьных мелков
Существует несколько способов изготовления школьных мелков.
1. Экструзионный способ. При этом способе мокрый мел в виде тонких колбасок поступает из машины, похожей на мясорубку. Колбаски укладываются на противне, режутся и сушатся в печах. Получаются мелки круглой формы. Технологическая особенность этих мелков – их «связывание» происходит за счет клея (чаще всего ПВА), что не совсем безопасно для здоровья детей (как известно белый мел в прямом смысле едят, причем как дети, так и взрослые). Зато этот мел мягок, приятен на ощупь, практически не пачкает рук.
2. Метод литья. Литой белый мел абсолютно безопасен для здоровья, так как его связующим является гипс в очень малых количествах.
Литой мел изготавливается с помощью пресс – формы, которая представляет собой емкость с ячейками в форме вытянутого куба. В смесителе порошок мела тщательно перемешивается с гипсом (белый мел), а также с красителями (цветной). От качества порошка напрямую зависит качество мела – в нем не должно быть твердых частиц гипса или песка, которые потом царапают доску при письме.
Полученный порошок ссыпается в бочку, где вручную разводится водой. Смесь заливается в матрицы и остается там на некоторое время – вода постепенно испаряется, происходит реакция связывания молекулярной структуры мела и гипса.
Затем матрицу переворачивают на специальный решетчатый поддон и «снимают» ее с мелков. После этого матрицы моют в специальном мыльном растворе - сырые мелки будут легче от нее отставать. Поддон ставят в сушильный шкаф, выдерживают там мел определенное время, затем готовые мелки поступают в цех упаковки. Упаковка производится вручную.
3. Отмучивание. Для лучших сортов различных мелков применяется так называемый отмученный мел (в торговле называется плавленый мел). Для приготовления отмученного мела применяют природный мел. Его разбивают на куски, сортируют, отбрасывают все примеси и затем растирают с водой на мельничных жерновах. Полученная масса отстаивается, причем тяжелые примеси (песок, камни) осядут на дно. Жидкость, содержащую уже более чистый материал, пропускают во второй чан, затем в третий, пока все посторонние примеси не осядут на дно и не будут удалены. Затем дают массе довольно долго отстаиваться в чану, вода сливается, а оставшаяся масса перекладывается в ящики с дырчатыми стенками, обтянутыми полотном. Далее массу сушат на решетах, причем если после высушивания мел очень рассыпается, то добавляют немного раствора декстрина или клея.

Практическая часть. Изготовление цветных мелков
Приготовление мела – простое и недорогое предприятие, которое вы можете устроить у себя дома, используя вещи, которые почти наверняка найдете под рукой. Добавьте немного красок и получите цветные мелки, которыми можно рисовать.

1 способ
1. Соберите все необходимое. Помимо ингредиентов для приготовления мела, вам нужно также найти форму. Поищите дома или отправляйтесь в ближайший магазин товаров дл хобби, чтобы собрать следующие вещи:
• Гипс. Вы можете купить большую пачку гипса почти в любом магазине товаров для хобби. Вам понадобится 1/2 стакана гипса на партию мела.
• Гуашевая краска.
• Вощеная бумага (или сами натрите бумагу свечкой). Она нужна вам для того, чтобы выложить ей формы для мела. Без бумаги мел приклеится к ним.
• Что-то, что вы будете использовать как форму. Вы можете воспользоваться картонной трубкой от туалетной бумаги или бумажных полотенец, пластиковыми формами для льда (только если вы не собираетесь больше их использовать по назначению) или любыми трубками или картонными формами.
• Изолента или скотч. Вам необходимо закрыть дно трубки, которую вы будете использовать как форму, чтобы удержать смесь внутри.
2. Приготовьте формы. Выстелите формы вощеной бумагой, глянцевой стороной вверх. Если вы используете трубки, заклейте один край скотчем, чтобы удержать меловую смесь внутри.
3. Налейте краску в миску. Вам нужно 2 ст. ложки краски на партию мела. Отмерьте краску в миску, на одну миску – один цвет. Вы можете смешивать краски, чтобы получить новые цвета; например, смешайте красный мел с желтым, чтобы получить оранжевый, или синий с желтым, чтобы получить зеленый. Убедитесь, что общее количество краски на миску будет около 2 ст. ложек.
4. Добавьте гипс. Насыпьте 1/2 стакана гипса в каждую миску. Тщательно перемешайте смесь, чтобы все ингредиенты полностью соединились, и не осталось комков.
5. Добавьте каплю жидкого посудного мыла. Так мел будет лучше отмываться. Просто вмешайте 1-2 капли в каждую миску со смесью.
6. Перелейте мел в формы. С помощью ложки переложите смесь в отдельные формы, по одному цвету на каждую форму. Наполняйте формы так сильно, как захочется – меловая смесь не расширится, когда будет высыхать. Накройте формы вощеной бумагой, когда закончите.
7. Дайте мелу высохнуть. Перенесите мел в сухое место, чтобы из него испарилась влага. Мел готов к использованию после того, как высохнет полностью.

2 способ
1. Соберите все ингредиенты. Этот способ изготовления мела включает в себя только натуральные продукты, которые вы можете найти в любом магазине, если вдруг их не оказалось по рукой. Соберите следующие вещи в качестве подготовки для вашего проекта по изготовлению мела:
• Скорлупа от яиц.
• Мука. Она сделает смесь более густой и сделает мел пышнее.
• Пищевой краситель. Подойдет как жидкий краситель, так и гель.
• Формы. Используйте трубки от туалетной бумаги или формы для льда, или же любые другие формы, которые вам захочется.
• Вощеная бумага. Она понадобится для того, чтобы выложить ей формы.
• Липкая лента.
2. Подготовьте формы. Выложите выбранные вами формы вощеной бумагой, глянцевой стороной вверх. Если вы используете картонные трубки, заклейте скотчем один конец.
3. Измельчите яичные скорлупки. Перед тем, как делать это, убедитесь, что они полностью сухие. Воспользуйтесь ступкой и пестиком или миской и тыльной стороной ложки, чтобы измельчить скорлупки в мелкий порошок. Убедитесь, что не осталось ни одного крупного кусочка скорлупы; смесь должна быть абсолютно однородной.
4. Смешайте базу. Смешайте в миске две части муки и одну часть яичных скорлупок. Добавляйте воду, понемногу за один раз, пока у вас не получится густая паста. Разделите смесь по мискам, в зависимости от того, сколько разных цветов вы хотите получить.
5. Добавьте пищевой краситель. Вмешайте несколько капель пищевого красителя в каждую миску.
6. Наполните формы. Переложите ложкой смесь по формам, по одному цвету на каждую. Накройте формы вощеной бумагой. Чтобы вышло интереснее, попробуйте наполнить одну половину одним цветом, а другую – другим.
7. Дайте мелу высохнуть. Подождите хотя бы 12 часов, перед тем, как вытаскивать мел из формы и использовать.

3 способ
1. Подготовьте ингредиенты. Простой рецепт мела состоит из двух вещей: крахмал и вода в равных пропорциях. Используйте пищевые красители, чтобы сделать больше чем один цвет. В качестве формочек можете использовать трубки от туалетной бумаги или бумажных полотенец или другие мелкие емкости.
2. Приготовьте формы. Выстелите формы вощеной бумагой, не забыв повернуть ее глянцевой стороной вверх. Если вы используете в качестве форм картонные трубки, заклейте один конец скотчем или изолентой, чтобы мел не вытек.
3. Смешайте воду и крахмал. Добавьте одинаковое количество крахмала и воды в миску, в которой будете перемешивать ингредиенты. Перемешивайте до тех пор, пока смесь не станет плотной и однородной. Разделите смесь по разным мискам; их количество зависит от того, сколько разных цветов вы хотите получить.
4. Добавьте пищевой краситель. Используйте несколько капель пищевого красителя. Хорошо перемешайте смесь в каждой миске, чтобы краситель распределился равномерно.
5. Налейте смеси в формы. С помощью ложки разложите смеси по отдельным формам. Накройте формы вощеной бумагой.
6. Дайте мелу высохнуть. Подождите 12 часов перед тем, как вытаскивать мел из форм. Этот мел полностью натуральный и полностью разлагается.
Выводы: все изготовленные нами мелки были опробованы на школьной доске. Цвет на доске был неярким от гипса и яичной скорлупы. Из крахмала мелки крошились. Мы попробовали изготовленные нами мелки на асфальте и на заборе. Наши мелки здесь писали ярче и не пачкали рук.

Заключение
В ходе данной исследовательской работы, задачи, поставленные в её начале, были выполнены:
• Был изучен необходимый материал о составе и применении мела;
• Также мы узнали, как изготавливают мел;
• Опытным путём были изготовлены и опробованы цветные мелки из гипса, крахмала и яичной скорлупы.
Изготовив цветные мелки в домашних условиях, мы выяснили, что мел из крахмала быстро рассыпается и плохо пишет на доске. Мел с гипсом твердый и хорошо пишет на доске, но он серый, царапает доску и неяркий..
В ходе работы нам удалось подтвердить гипотезу нашего исследования - мел можно изготовить и в домашних условиях из подручных средств.