Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
“Средняя общеобразовательная школа №7”
Изобильненского муниципального округа Ставропольского края
Исследовательский проект на тему:
«Создание бумаги в домашних условиях»
Автор: Швецова Алена Евгеньевна, 11 класс
Научный руководитель:
Смертина Валентина Николаевна, учитель биологии
22 ноября 2024г.,
Ставропольский край,
г. Изобильный,
Оглавление:
- Введение
- Актуальность работы…………………………………..……..3
- Цель и задачи……………………………………………..……3
- Основная часть…………………………………………………4
2.1. Из чего изготавливают современную бумагу? ……………..4
2.2. Этапы изготовления бумаги………………………………4 — 5
2.3. Какой вред наносит целлюлозно-бумажная
промышленность Земле?…………………………………………………….5 — 6
2.4. Изготовление бумаги в домашних условиях. ……………6 — 7
- Проведение исследования: «Изготовления бумаги»…….7 — 9
- Итоги исследования…………………………………………9 — 10
- Список используемой литературы. …………………………..10
Введение
История создания бумаги уходит корнями в глубокую древность и берёт своё начала с Востока. Ещё в 105 году н.э советник китайского императора Цай Лунь обобщил и усовершенствовал уже имеющиеся способы изготовления бумагоподобных материалов. Благодаря этому бумага стала более доступным материалом для письма. [5] В современном обществе она неотъемлемая часть жизни, люди печатают на ней документы, дети, с помощью созданных из неё учебников открывают для себя мир букв и звуков, писатели и художники выражают на ней свои мысли и чувства, которые становятся достояниями культуры и общества в целом. К сожалению, всё не так идеально, как может показаться на первый взгляд. В реальность из-за производства бумаги вырубаются леса, которые служат домам для многих видов флоры и фауны, отходы производства загрязняют воздух и воду.
Несмотря на все эти экологические проблемы бумага – это одна из вещей, которая будет вечной составляющей нашей обыденности. Люди по незнанию считают её более экологичным материалом, заменяя ей пластик. Бумажные пакеты, стаканчики, упаковки для продуктов питания, цветов и подарков привлекая своим видом, заставляют людей выбирать их вместо пластиковых упаковок, ведь пластик, как мы все привыкли считать, гораздо опаснее для окружающей нас среды.
Наша работа направлена на то, чтобы показать способ переработки бумажного вторичного сырья в домашних условиях.
Цель: освоить навык переработки бумаги в домашних условиях, проверить и сравнить качество различных видов сырья и установить, из какого сырья бумага получится более качественная.
Гипотеза: переработка домашнего сырья в домашних условиях возможна.
2.1 Из чего изготавливают современную бумагу?
С развитием технических возможностей производства бумага постоянно совершенствуется и номенклатура наиболее распространенных, ходовых бумаг изменяется с учетом требований современного рынка. Это касается прежде всего их внешнего вида, а также потребительских качеств. Существенное развитие получают так называемые дизайнерские бумаги, обладающие новыми свойствами, которые отвечают замыслам оформителей печатной продукции. К настоящему времени сложились два крупных класса современных печатных бумаг: натуральные и мелованные. Наиболее распространенным источником для производства бумаги являются древесные волокна. Для их изготовления используются как хвойные, так и лиственные породы. Хвойные деревья, такие как сосна и ель, обычно содержат длинные волокна, которые придают бумаге прочность. Лиственные деревья, такие как береза и дуб, обладают более короткими, но более плотными волокнами. Бамбук также является важным источником волокон для производства бумаги. Бамбуковые волокна обладают высокой прочностью и гибкостью, что делает бумагу из них идеальным выбором для определенных решений. Хлопок — это натуральное волокно, получаемое из растения хлопковика. Хлопковая бумага обладает хорошей гладкостью и плотностью, что делает ее подходящей для печати и письма. С целью уменьшения воздействия на окружающую среду и экономии ресурсов, макулатура — переработанные отходы бумаги и картона — используется для получения рециклированных волокон. Эти волокна проходят специальную обработку, чтобы их можно было использовать в производстве новой бумаги. Процесс переработки макулатуры позволяет сэкономить лесные ресурсы и снизить негативное воздействие на природу. [2]
2.2 Этапы изготовления бумаги.
Процесс начинается с обработки древесины, в большинстве случаев хвойных пород (ель, сосна, пихта). Из лиственных используется в том числе эвкалипт. Дерево состоит из целлюлозных волокон, связанных натуральным клеем — лигнином. На первом этапе его удаляют, что позволяет волокнам менять форму. После очистки волокна замачиваются в воде, чтобы сделать их более гибкими и подготовить к последующим этапам. Затем волокна размалываются, чтобы получить пастообразную массу, называемую целлюлозной пастой. Этот процесс позволяет раскрыть волокна и образовать однородную массу для дальнейшего формирования бумаги. Целлюлозная паста подается на специальные сита или валики, где происходит образование бумажного листа. Сита могут иметь разные размеры и текстуры, что позволяет получать бумагу с разными характеристиками. Целлюлозная паста распределяется равномерно на поверхности сита или валика, образуя первоначальную структуру листа бумаги. После образования листа бумаги он проходит через пресс, который удаляет избыточную влагу из массы. Прессование помогает создать более плотную и равномерную структуру. Затем лист бумаги направляется на этап сушки, где оставшаяся влага удаляется с помощью нагрева или воздушных потоков. Этот этап завершает формирование структуры бумаги. После сушки бумага может подвергаться дополнительной обработке и отделке в зависимости от ее назначения. Это может включать нанесение специальных покрытий для улучшения печати или придания дополнительной защиты. Также на этом этапе можно дать бумаге желаемый оттенок, текстуру или другие характеристики. Процесс производства бумаги состоит из нескольких ключевых этапов, каждый из которых влияет на качество и характеристики конечной продукции. Отбеливание, размол волокон, образование листа, прессование, сушка и обработка — все это важные шаги в создании бумаги, которая служит основой для множества наших повседневных задач. [3]
2.3. Какой вред наносит целлюлозно-бумажная промышленность Земле?
Ежегодно для изготовления бумаги вырубается более 100 млн га леса [1], это приводит к сокращению некоторых видов флоры и фауны, к заболачиванию местностей или к появлению на месте когда-то могучего соснового бора лугов, пустынь или полупустынь. Постепенно сокращается видовое разнообразие деревьев в определённых местностях. Также при производстве бумаги в атмосферу идёт выброс таких веществ как: оксиды азота, оксиды серы и диоксид углерода. Оксиды азота и серы являются основными виновниками кислотных дождей, а диоксид углерода, являясь парниковым газом, ответственен за изменение климата. В реки и озера выбрасываются отходы производства клеи, спирты, хлораты и другие неорганические вещества. Примерно 26 % твердых отходов, выбрасываемых на свалки, составляют отходы бумаги и картона. Кроме того, целлюлозно-бумажные комбинаты также способствуют загрязнению воды, земли и воздуха. Кроме того, эта отраслью используются огромные объёмы воды, по сравнению с другими отраслями промышленности. [4] Каждый этап требует большого количества воды: по данным Института для образования в области водных ресурсов ЮНЕСКО, на один лист формата А3 уходит около 13 л жидкости. Также было установлено, что обезжиривание бумаги при переработке является источником химических выбросов. [1]
2.4. Изготовление бумаги в домашних условиям.
В интернете существует большое количество различных роликов о том, как сделать бумагу из вторичной бумаги в домашних условиях. Изучив несколько из них, я установила, что основными инструментами являются блендер, клей ПВА, а также сделанная из рамки и москитной сетки (ситечко). Всё создание делится на 4 основных этапов.
Замачивание.
Нам необходимо измельчить наши листы бумаги на небольшие куски, длинной 3-4 сантиметра, в глубокую ёмкость и залить их водой. Уровень воды должен быть примерно 8-10 см. Листы должны хорошо напитаться водой, я замачивала 15 минут.
- Измельчение.
После того, как наши листы напитаются водой их нужно поместить в стакан от стационарного блендера, залить их водой из ёмкости, в которой они замачивались, на 3 сантиметра, и хорошо измельчить. Полученную массу переместить в отдельную ёмкость и добавить клей ПВА, для того чтобы наша масса стала более клейкой.
- Создание листа бумаги.
Полученную массу, так называемую пульпу выливаем в ту ёмкость, в которой замачивали наши листы и с помощью самодельного ситечка, процеживаем воду, оставшаяся на сите масса должна сформировать лист. Получившийся пласт бумаги мы аккуратно перекладываем на хорошо впитывающую ткань, на которой он будет высыхать.
- Сушка.
Последний этап всей работы. Сушка может быть, как с помощью фена, так и естественным путём. На опыте могу сказать, что сушка фенам конечно ускоряет процесс, но на бумаге могут появиться заломы, изогнутые концы. В таком случае можно положить лист под пресс из книг или других тяжелых предметов.
2.5. Проведение исследования: «Изготовления бумаги».
Для изготовления бумаги я использовала три вида сырья: глянцевые журнальные листы + акварельная бумага (так как у меня много старых работ с художественной школы), акварельная бумага, офисная бумага. За счёт того, что сырьё имело разные состав и свойства, у меня получилось выделить плюсы и минусы получившейся бумаги. Для удобства анализа информации данные о качестве бумаги я перенесла в таблицу.
- Акварельная бумага + журнальные глянцевые листы.
| Плюсы | Минусы |
| Получившийся лист плотный и по структуре, благодаря хорошо измельчившейся пульпе и её исходной клейкости. | Из-за типографской краски на глянцевой бумаге получается тёмно-серый оттенок. |
| Можно рисовать красками, спиртовыми маркерами, благодаря качествам акриловой бумаги. | Из-за разницы в свойствах впитывания воды, глянцевую бумагу нужно замачивать дольше. |
| Баланс между свойствами впитывания воды позволяет использовать любые материалы для творчества, как графические, так и живописные. | Неоднородность волокон бумаги, из-за разности качества сырья. |
- Акриловая бумага.
| Плюсы | Минусы |
| Можно рисовать красками, спиртовыми маркерами, благодаря исходным свойствам бумаги. | Длительное высыхание (4-5 дней) из-за того, что акриловая бумага хорошо впитывает влагу. |
| На получившейся бумаге нет следов первичных загрязнений листа: краски, простого карандаша или маркеров. | Чрезмерная клейкость пульпы. |
| Лист на сите формируется с первых попыток, так как сырьё очень клейкое. Клей ПВА можно не использовать. | Неравномерно распределяется краситель. |
- Офисная бумага.
| Плюсы | Минусы |
| Не нужно долго замачивать, бумага хорошо впитывает воду. | Необходимо большое количество макулатуры, исходного сырья, так как лист при замачивании сильно сжимается. |
| Пульпа получается однородная без комочков. | Присутствуют разводы от красящих материалов на получившемся листе, так как и на глянцевой журнальной бумаге. |
| Лист получается тонким и ровным, благодаря лёгкости бумаги. | Потребуется больше клея ПВА, чем для остальных экземпляров. |
Во втором и в третьем экземпляры пульпы были добавлены краситель бордового цвета в виде гуаши. Сырьё из акриловой бумаги впитало краситель неравномерно, а вот из офисной бумаги наоборот. Лист получился однородного цвета, но с небольшими белыми пробелами. Так же на сырых экземплярах были сделаны оттиски сухоцветов, на первом и втором получился красивый узор, на третьем рисунок отпечатался неравномерно.
2.6. Итоги исследования.
Мной был проверен способ изготовления бумаги в домашних условиях из макулатуры.
В результате исследования мы выявили лучшую комбинацию сырья – глянцевая журнальная бумага и акриловая бумага. Проверены способы изменения цвета и текстуры бумаги.
В заключении хочется добавить, что данный способ неплохой, но бумаги полученная в процессе изготовления подойдёт больше для создания ежедневников, тетрадей или книг своими руками, для поделок или для создания текстурных картин. В качестве материала для печати в офисе она не подойдёт. Это занятие неплохой досуг для родителей и детей, творческих людей или экологов, я думаю, что также это неплохой пример для того, чтобы стать более бережным к природе. Я буду продолжать экспериментировать с исходным сырьём и его свойствами, а также попробую добиться большей гладкости от вторичной бумаги.
