Научно-исследовательский проект "Удивительное превращение"

Научно-исследовательский проект "Удивительное превращение"

 В моей семье в течение года не выбрасывается просто так ни одного листочка бумаги. Мои черновики, прочитанные газеты, коробки, всевозможная бумажная  упаковка - всё это бережно складывается,  а когда в школе проходит сбор макулатуры  - я сдаю. Я провела в классе опрос  и узнала,  что из 22 человек нашего класса 20 учеников сдают макулатуру каждый год. Макулатуру сдавали бабушки и дедушки, мамы и папы и я со своими сверстниками.  Я спросила у родителей: «Для чего собирают макулатуру?».  Мне ответили,  что из старой бумаги делают новую. Как  это - делают новую? Я снова обратилась к одноклассникам, но никто не ответил на этот вопрос. Мне стало это интересно, и я решила найти ответы на следующие вопросы:
Какова история производства бумаги?
Как делают бумагу в современном мире?
Смогу ли я сама сделать бумагу?
Ответить на эти вопросы мне помогло выполнение исследования «Удивительное превращение».

Цель моего исследования: сделать самостоятельно  бумагу из макулатуры.

Задачи:
Изучить историю появления  бумаги.
Познакомиться с  технологией  производства бумаги.
Узнать виды бумаги.
Создать собственную бумагу.
Провести эксперимент по отбеливанию бумаги.
Рассказать одноклассникам о превращении макулатуры в бумагу. 

Гипотеза: я предполагаю, что смогу сделать собственную бумагу нескольких видов из макулатуры.

Получить ответы на вопросы мне помогли методы исследования:
Анализ научно-познавательной литературы, Интернет-источников;
Практическая работа.
Анкетирование.
Эксперимент. 

Интересные факты о бумаге
История создания бумаги насчитывает вот уже не одну тысячу лет, и по сей день бумага остается самым распространенным средством передачи информации. Но также она нашла свое применение и в быту, в качестве упаковочного материала, в оформлении интерьеров и в гигиенических целях.
Из интернет источников я узнала, много интересного.
•   100 килограммов  макулатуры – это одно спасенное дерево.
•   Около четверти всего мусора на планете является бумажными отходами и бумажной продукцией.
•  Среднестатистический россиянин нуждается в 25 килограммах бумаги в год, соответственно одна семья при желании может сберечь 1 дерево в год.
• Площадь лесных массивов на нашей планете постоянно сокращается, следовательно, дефицит деревьев станет глобальной проблемой в ближайшее время.
•  За последние несколько лет мировое потребление бумаги увеличилось в несколько раз.
• 350 миллионов тонн бумаги производится во всём мире каждый год.
•   Миллионы лет осы строят свои жилища из настоящей бумаги, пережевывая древесину. Людям оставалось разве что повторить этот процесс.
• Экологи выяснили: чиновники, юристы и финансисты по расходу писчей бумаги бьют все рекорды. Один такой работник за год исписывает  целых 17 хвойных стволов.
• Статистика: В России лишь 0,1% бумаги производится из макулатуры. В Европе эта цифра доходит до 50%, а в Японии и вовсе - 65% новой бумаги делается из старой макулатуры.
• Оказывается, порезаться бумагой проще простого, ведь бумажный лист не толще бритвенного лезвия - всего 100 микромиллиметров.
•  В 1991 году во время операции «Буря в пустыне» для маскировки танков использовалась туалетная бумага.
• Бумага не только съедобна, но и обладает такой энергетической ценностью, как картофель! Бумага на 85 % состоит из целлюлозы, которая сама по себе является сложным углеводом. Белков в ней нет, а вот глюкоза имеется. Так что содержимое бумажника пригодится даже на необитаемом острове.
•   Массу для производства бумаги делают из деревьев хвойных пород (так как они содержат до 60% целлюлозы). Тонна газетной бумаги стоит - 15.000 рублей.
• Екатерина II 240 лет назад подумала и решила, что бумагу можно использовать в денежных отношениях. Именно тогда, по указу императрицы появились первые бумажные деньги.

Кстати, как только на листе бумаги появляются дата и подпись - он становится документом.  

История бумаги
Бумага - материал для письма, печатания, а также для других целей, изготовляемый из растительных волокон, тряпичной массы. (Ожегов С. И. «Толковый словарь русского языка»)
Изучая интернет источники, я узнала, что древние египтяне в третьем тысячелетии до нашей эры придумали папирус, который по праву можно считать предшественником бумаги. Его изготавливали из одноименного растения, произрастающего у берегов Нила. Для непосредственного производства использовалась внутренняя волокнистая часть, которую отделяли от стебля. Отделенные слои волокна накладывали поперечно относительно друг друга и помещали под пресс. В качестве связующего материала выступали как сам сок растения и мутная нильская вода, богатая иловыми отложениями и тиной, так и размягченный хлебный мякиш. Полученные листы склеивали между собой в свиток. Это был хороший способ хранения записей, папирус был легок, удобен в транспортировке, и на нем можно было записать тексты объемного содержания.
Бумага была создана в Китае советником императора  Цай Лунем в 105 году н. э. На производство бумаги  шли только отбракованные коконы тутового шелкопряда или обрезки ткани.
В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А ещё через 150 лет через военнопленных попадает к арабам.  В XI—XII веках бумага появилась в Европе
В 1799 Н. Л. Робер (Франция) изобрёл бумагоделательную машину, механизировав отлив бумаги путём применения бесконечно движущейся сетки. К середине XIX века бумагоделательная машина превратилась в сложный агрегат, работающий непрерывно и в значительной мере автоматически. В XX веке производство бумаги становится крупной высокомеханизированной отраслью промышленности.

Производство бумаги в современном мире
В наше время бумагу производят на бумажных фабриках.
Основным сырьем для производства бумаги является древесная целлюлоза. Целлюлозу получают из лесных пород: в основном из ели, сосны и березы, но используют также эвкалипт, тополь, каштан и другие деревья.
На фабрике машины сдирают с них кору, измельчают в щепки.
Самый экономичный способ получения древесной целлюлозы - механический: на деревообрабатывающем предприятии лесоматериалы измельчаются до крошки, которая смешивается с водой. Бумага, изготовленная на основе такой целлюлозы, непрочна и чаще всего идет на производство, например, газет.
Бумагу более высокого качества делают из целлюлозы, полученной химическим способом. Из такой древесной массы изготавливают бумагу для книг, брошюр и модных журналов, а также прочные оберточные материалы.
В этом случае щепки сортируют по размеру на специальных ситах и отправляют в варку. Варят дерево в специальных машинах, куда добавляют кислоту.
Очищенную и разваренную древесину фильтруют и промывают, чтобы очистить от примесей.
После этого бумагу окрашивают в смесителе, куда добавляют красители или пигменты, например, мелко размельченные вещества для мелования. Так, добавки каолина делают бумагу белой и непрозрачной.
Бумажная масса, превращенная в кашицу, попадает в бумагоделательную машину.
Сначала кашица выливается на сетку бумагоделательной машины. Эта сетка натянута на два вала и все время вращается, перенося бумажную кашицу вперед. На сеточном участке начинается образование бумажного полотна, называемое формованием листа. Это происходит благодаря удалению воды из волокнистого материала. По мере продвижения бумажной массы по ленточному конвейеру часть содержащейся в ней воды вытекает через ячеистые отверстия, и бумажные волокна начинают сплетаться друг с другом, образуя так называемую рулонную ленту.
Сырая бумажная лента проходит через целый ряд валиков. Одни валики отжимают воду, другие, обогреваемые изнутри паром, высушивают ее, третьи полируют.
В конце сеточного участка еще сырое бумажное полотно перемещается в секцию прессования, которую также называют "мокрым прессованием". Там бумажное полотно механически обезвоживается и еще больше уплотняется.
Наконец ровная белая лента выходит из машины и наматывается в огромный рулон.
Потом эти рулоны отправляют в типографии или режут на листы.
Так, переходя из машины в машину, дерево превращается в белую и чистую бумагу.
Для изготовления 1 тонны бумаги требуется 17 деревьев.
А из 1 тонны бумаги можно изготовить порядка 30 тысяч обычных ученических тетрадей.
 
Свойства и виды  бумаги
Для того, чтобы сделать свою бумагу я решила  узнать в интернете  какие свойства и виды бумаги существуют.

Cвойства бумаги:
плотность,
белизна,
прозрачность,
глянцевость или матовость.     

Виды бумаги:
Обычная бумага
Она же натуральная - основной вид бумаги. Такая бумага не имеет специального покрытия (мелованного, глянцевого или иного). То есть, не содержит никаких синтетических волокон, которые часто используются для того, чтобы придать материалу дополнительную прочность или внешнюю привлекательность.
Она зачастую выглядит менее  красиво, чем  ее современные товарищи. Но зато обладает большей прочностью. Такой вид бумаги пригоден для газет и рекламных листовок.
Мелованная бумага
Это один из наиболее популярных типов бумаги в полиграфии. Имеет поверхность, покрытую специальной пастой, чтобы скрыть волокна. Бумага при этом получается гладкой, с ровной поверхностью для печатания и с очень высоким показателем белизны. Может глянцевую либо матовую поверхность.
Это и художественные альбомы, и дорогие подарочные книжные издания, цветные вклейки с рекламой, плакаты, рекламная продукция повышенного качества, а так же бумага для детского творчества.
Глянцевая бумага
Бумага, имеющая на поверхности специальную полимерную пленку различных цветов. Обладает высокой отражательной способностью (блеском). Используется для производства визиток, папок и обложек.
Тисненая бумага
Эксклюзивный вид бумаги. Бумага, при изготовлении которой используется специальный способ обработки поверхности, с нанесением рельефного рисунка. Существует большое разнообразие видов этого рисунка на поверхности: лен, мороз, яичная скорлупа, изморозь и т.д.
Самоклеющаяся
Имеет на оборотной стороне адгезионный слой, который закрыт легко снимаемой защитной бумагой. Бывает разных цветов, мелованная и немелованная, металлизированная и прозрачная. Наиболее известные применения самоклеящихся бумаг - реклама в транспорте, этикетки на пластиковую и стеклянную тару, наклейки на корпуса приборов.
Самокопирующая
Особый сорт бумаги, который позволяет копировать оригинал при письме ручкой либо на пишущей машинке без использования копировальной бумаги.
Картон
Обладает большей толщиной, весом и жесткостью. В отличие от бумаги, структура картона может быть многослойной. Широко применяется картон в упаковке.
С защитой
Бумага специального назначения. Применяется для защиты, напечатанной на ней информации в виде документов, акций, денежных знаков, облигаций и т.п. от подделок. Содержит водяные знаки, искусственные флюоресцирующие волокна и прочие защитные элементы.
Технология создания водяных знаков является относительно несложной – в процессе изготовления бумаги, на которой в дальнейшем будет напечатана денежная купюра, происходит вдавливание металлического сетчатого валика на поверхность будущего изделия.
Дизайнерская
Выделяется наличием текстуры и различных покрытий для создания приятных тактильных ощущений, поверхностью с металлизированным или перламутровым покрытием. Помимо визиток, на ней печатаются открытки, приглашения, конверты и т.п.

Создание собственной бумаги
Изучив технологию создания бумаги, я решила сама в домашних условиях сделать бумагу из газетной  макулатуры.
Для создания собственной бумаги мне понадобилось:

• Макулатура.

• Деревянная рамка с натянутой на неё сеткой.

• Такая же  рамка, только без сетки.

• Таз с водой .

• Блендер.

• Утюг.

• Губка.

• Полотенце.

• Колеры разных цветов.

• Ткани разной фактуры.

• Художественные контуры.

• Лепестки цветов, листья, нитки.

Шаг 1. Сначала я разорвала на мелкие кусочки старые газеты.

Шаг 2. Сложила их в блендер, добавила воды и перемолола. У меня получилась однородная масса серого цвета, похожая на кашицу.  

Шаг 3.Затем я вылила эту кашицу в таз с водой.

Шаг 4. Взяла обе рамки. Рамку с сеткой положила вниз, а другую рамку сверху.  Таким образом, образовалась чёткая  граница листа бумаги.

Шаг 5. Сложенные таким образом рамки, я опустила в таз, и зачерпнула ими содержимое. Массу ровно распределила по сетке.

Шаг 6. Аккуратно достала рамочки из таза, подождала, когда стечёт основная масса воды. Верхнюю рамку убрала,  а нижнюю, с сеткой перевернула на полотенце.

Шаг 7. Губкой  через сетку удалила лишнюю жидкость.

Шаг 8. Аккуратно, чтобы не повредить получившийся слой, сняла сетку.

Шаг 9. Накрыла сверху другим полотенцем и просушила утюгом.

Шаг 10. Так у меня получился лист  обычной бумаги.

Лист бумаги получился серого цвета. На нем можно писать, рисовать.
Мне захотелось сделать цветную бумагу. Я попробовала добавить колер. И у меня получилась бумага разных цветов. Из нее можно делать различные поделки. Я попробовала изготовить открытку и у меня получилось.
А получится ли картон? Я решила попробовать.  На сетку набрала более толстый слой массы. Удалила жидкость, просушила. Картон получился. Самый настоящий.
У меня даже получилась туалетная бумага. Для этого я постаралась набрать  очень тонкий слой массы.
Затем я решила попробовать сделать бумагу с тиснением. Мне показалось это трудно. Для этого я выложила из сетки ещё мокрый лист бумаги на фактурную ткань. Это были кружевные ткани и  лён с фактурой рогожи. Придавила  прессом. Высыхая, лист бумаги  приобрел  неровную поверхность с обеих сторон. Бумага с тиснением получилась.
Если же массу выкладывать  на ровную ткань, а  сверху накрывать кружевом, то лист получался тиснёный только с одной стороны.
Дизайнерскую бумагу я делала с добавлением в основную массу листочков,  лепестков растений, ниток с добавлением клея ПВА. Так же смешивала бумажную массу с массой полученной из цветных журналов, перемолотой более крупно.
Я очень хотела сделать бумагу с водяными знаками. Для этого я нанесла на сетку свои инициалы «Л.Т» художественным контуром. При высыхании он образует плотный водостойкий слой.  Бумага, в том месте где находится контур, становилась тоньше и на свет стали видны мои инициалы.
Бумагу,  которую я изготовила сама, можно использовать в быту и для творческих работ.
 
Эксперимент. Отбеливание бумаги
Все листы бумаги получались сероватого оттенка (кроме цветной), а мне хотелось получить белую бумагу.
Я провела эксперимент.
а)    В бумажную массу добавила  20 таблеток гидроперита  (это аптечный препарат, которым  когда-то обесцвечивали волосы)  и прокипятила.
Затем сравнила с  образцом.  Они одинаковые. Значит,  гидроперит  не осветлил газетную краску.
б)   Тогда я решила попробовать средство «Белизна». Проделав то  же, что и с гидроперитом, и сравнив образцы, я выяснила, что и на этот раз цвет бумажной массы не изменился. 
в)  В третий раз я взяла  средство, содержащее  кислоту.
На этот раз газетная масса стала немного светлее. Но белая бумага все-равно  не получилась. 
г)  В последний раз  в нагретую  массу я добавила раствор хлорной извести.  Кашица стала намного светлее. Из неё получилась бумага белого цвета.
Значит, можно сделать вывод: чтобы  получить бумагу белого цвета из макулатуры (газеты) в домашних условиях, необходимо осветлить  бумажную массу  хлорной известью.