Получение и исследование бумаги в домашних условиях

Задачи работы:

• 1. Понять, как происходит превращение растений в бумагу.
• 2. Опытным путем определить, из чего состоит бумага.
• 3. Изучить способы получения бумаги.
• 4. Получить бумагу в домашних условиях одним из способов.
• 5. Исследовать влияние крахмала на гибкость бумаги.

Методика работы:

1. Найти и изучить литературу.

2. Выбрать способ.

3. Провести и описать опыты.

4. Оформить реферат и презентацию.

Что такое бумага Бумага — родственник растений и деревьев, хотя и совсем не похожа на них.

Bumbagia (бумбагиа) — по-итальянски означает «хлопок».

Если вы скажете, что бумага — это то, «на чем можно писать», будете правы лишь отчасти. В древние времена люди выцарапывали слова и рисунки на кусочках дерева и камнях; они писали на листьях, звериных шкурах, древесной коре.

Но вы же не назовете это бумагой?

Египтяне склеивали сухие полоски из папируса и использовали их для письма. Сгибать такие листы было трудно, поэтому они скатывали их в свитки.

Но можно ли назвать папирусные свитки бумагой?

Если в поисках определения, что же такое бумага, вы заглянете в словарь, то найдете там приблизительно следующее: «Тонкий, гибкий листовой материал, сделанный из тряпья, целлюлозы и т. д. и используемый для письма или печати, а также обертывания и т. д.». Но то, на чем писал человек за всю свою историю, не всегда было гибким, или тонким, или сделанным из тряпья.

Значит, бумага — какой-то особенный, специальный материал.

Бумага — это коврик из крошечных волокон растительного вещества, которое называется целлюлоза. В растениях эти волокна соединены между собой другим веществом — лигнином. Если растолочь их и подвергнуть химической обработке, то тонкие волокна целлюлозы разделятся. А потом, переплетаясь, они образуют «паутину», и завершающее давление сгладит волокна, превращая их в тонкий гладкий лист.

Зачем нужна бумага Бумага нужна:

Для письма…

Для газет, журналов, книг…

Для черчения и для рисования.

Для копирования…

Для фотографирования…

Индикаторная бумага…

Для упаковки…

История производства бумаги Впервые секрет производства бумаги раскрыли в Древнем Китае. Никто не знает имени человека, сделавшего первый бумажный лист, но известно время — около 105 года н. э., то есть приблизительно 1900 лет назад. Что же он (или, может быть, она) открыл? Он догадался, что из некоторых растений или ткани можно получить тонкие волокна, вымочить их в воде, разложить на кусочке материи, высушить на солнце и получить гибкий лист необыкновенного материала, на котором можно писать.

Конечно, производство бумаги очень изменилось с тех пор, как наш китайский изобретатель получил первый грубый лист. Но его главная идея: вымачивание и высушивание растительных волокон — основные этапы и в современном производстве бумаги, которое за последние 1900 лет превратилось в целую науку. Раньше волокна хлопковой или льняной ткани считались лучшим материалом для изготовления бумаги. Однако она становилась незаменимой, люди находили ей все большее и большее применение, спрос на нее возрастал, и вскоре сырья стало не хватать. Нужно было искать новые материалы для производства. В XVIII веке француз по имени Рене Антуан де Реомюр внимательно исследовал колонию шершней. Оказывается, их круглые, размером с футбольный мяч, гнезда, висящие на деревьях, — бумажные! Де Реомюр обнаружил, что шершни делают бумагу для своего дома, пережевывая частички дерева и смешивая их со слюной. И предположил, что человек тоже может делать бумагу из дерева.

Целых 100 лет на открытие Реомюра никто не обращал внимания. Затем, в XIX веке, два немца, Фредерик Келлер и Генри Вольтер, вспомнили его исследования и экспериментальным путем обнаружили, как превратить древесину в тонкие волокна, необходимые для производства бумаги.

С тех пор человек открыл множество способов физического размалывания и химического получения древесных волокон. Но в любом случае они превращаются в бумагу именно в соответствии с древним китайским методом.

Изучение структуры бумаги Разорвав газетный лист и внимательно рассмотрим зубчатый край разрыва. Мы видим множество мельчайших целлюлозных волокон.

Сколько волокон нужно, чтобы получить лист бумаги?

Конечно, это зависит от его величины, 20 крошечных волоконец, помещенных кончик к кончику, составят около 2,5 см.

Чтобы занять те же 2,5 см, размещая их рядом друг с другом, потребуется около 200 волокон.

Приложим клейкую ленту к салфетке и слегка прижмем ее к бумаге. Теперь аккуратно отделим ленту. Рассмотрев ее на свету, мы видим приставшие к ней волокна.

Хотя бумага выглядит одним целым листом, этот опыт доказывает, что она состоит из множества отдельных волокон. Если осторожно снять несколько штук с ее поверхности можно увидеть, как они тонки и коротки.

Поэкспериментировав с другими видами бумаги, мы обнаружили, что все они тоже состоят из волокон, которые выглядят примерно одинаково.

Приклеим ленту к кусочку черной бумаги. На черном фоне волокна хорошо видны даже через ленту. Их можно сохранить!

Получение бумаги Был выбран способ, который впервые использовал древний китайский мастер.

Что нам понадобится:

Лоскуток хлопчатобумажной ткани Иголка швейная Ножницы Две тарелки Миксер Полотенце Скалка Крахмал Вода Этапы производства бумаги:

Отбеливание и кипячение.

«Бумажный суп».

Растворение и проклейка Взбивание Собирание кусочков бумаги Отцеживание Прессование Раскатывание Сушка Преобразование лоскутка ткани в лист происходит в несколько этапов:

• 1. Получение волокнистой массы.
• 2. «Бумажный суп». Кипячение, растворение и проклейка.
• 3. Взбивание.
• 4. Собирание кусочков бумаги. Отцеживание.
• 5. Раскатывание и сушка.

бумага волокнистый ткань гибкость Получение волокнистой массы из хлопчатобумажной ткани Первая задача — отделить целлюлозные волокна от хлопчатобумажного носового платка. Отрезаем от него полоску приблизительно 2,5×10 см. Затем по одной вытаскиваем нитки из узкого конца полоски. Получившуюся бахрому обрезаем ножницами. Все нитки, и длинные, и короткие, собираем в миску. Продолжаем выдергивать отдельные нитки и состригать бахрому до тех пор, пока вся полоска ткани не превратится в ворох маленьких ниточек.

Затем собираем по нескольку ниточек в пучок и обстригаем ножницами. Эту процедуру продолжаем до тех пор, пока все нитки не превратятся в однородную волокнистую массу.

«Бумажный суп». Кипячение, растворение и проклейка Сначала помещаем волокна в бумажную миску, заливаем их водой и кипятим.

Проклейка бумаги означает добавление в нее веществ, придающих ей жесткость. Удивительно, но это происходит задолго до того, как волокна превратятся в бумагу. Для приготовления клеящего раствора используем крахмал. Наливаем в миску полчашки горячей воды и начинаем сыпать крахмал, непрерывно перемешивая. Продолжаем до тех пор пока в чашке не появится желеобразная масса — это крахмальный клейстер. Добавляем еще четыре чашки горячей воды. Полученный жидкий клейстер, вливаем в миску с прокипяченными волокнами, непрерывно перемешивая. Необходимо следить, чтобы волокна не слипались.

В настоящем производстве бумаги волоки растворяют водой, превращая их в жидкий бумажный «суп». Только один процент этого супа — волокна, а девяносто девять — вода. Очень важно, как можно лучше разбавить волокна водой. Чем больше воды и чем равномернее волокна распространены в ней, тем лучше будет бумага. Настоящие бумагоделательные машины расходуют столько, что, если бы они использовали лишь ев жую воду, очень быстро все водные запасы вокруг были бы исчерпаны. Поэтому вода очищается и используется повторно.

Взбивание После растворения и проклейки бумажные волокна взбиваются миксером. Чем быстрее, интенсивнее и дольше взбивать смесь, тем лучше получается бумага. При взбивании волокна и все маленькие комочки размалываются и превращаются в своего рода кисель. Но самое главное — взбивание помогает кончикам волокон распушиться и лучше переплестись между собой. На этом последнем этапе волокна окончательно перемешиваются и получается однородная гладкая масса.

В настоящем производстве бумаги могут использоваться добавки — мел, клей и. специальные волокна. Они придают бумаге особые свойства. Добавки позволяют получать специальные виды и сорта бумаги, которые используются для самых различных целей.

Собирание кусочков бумаги и отцеживание Аккуратно перемешиваем ложкой бумажный «суп». Когда все волокна окажутся в воде в подвешенном состоянии, погрузите в нее кусочек оконной сетки. Осторожно по стенке кастрюли спустите ее на дно, расправляем и поднимаем, захватывая волокна.

Раскатывание и сушка Расправляем и укладываем сетку с бумажной массой на полотенце. Накрываем сверху полотенцем, и начинаем катать поверх полотенца скалкой. Раскатываем до тех пор пока не получится тонкий лист. Не снимая полотенца, оставляем бумагу сушиться на ночь.

Исследование влияния крахмала на гибкость бумаги Для исследования влияния крахмала на гибкость бумаги я изготовил три листа бумаги. Для каждого листа я использовал различную концентрацию крахмала в растворе «бумажного супа».

В результате получились листы с разной степень гибкости.

Результаты опытов описаны в таблице:

Увеличение концентрации крахмала в растворе «бумажного супа» приводит к уменьшению гибкости бумаги.

Вывод

• 1. Изучена структура бумаги.
• 2. Освоен способ получения бумаги.
• 3. Описана последовательность работ.
• 4. Получена бумага из хлопчатобумажной салфетки.
• 5. Исследовано влияние крахмала на гибкость бумаги.

Исследования проходили в домашних условиях. Для решения поставленных задач:

а) при помощи лупы, в поисках волокон, был исследован самый обыкновенный бумажный лист. Мы увидели множество мельчайших целлюлозных волокон. Это первый шаг.

б) изучен древнекитайский метод получения бумаги, который заключается в том, что из некоторых растений (солома, бамбук, лен, хлопок) или ткани можно получить тонкие волокна, вымочить их в воде, разложить на кусочке материи, высушить на солнце и получить гибкий лист необыкновенного материала, на котором можно писать.

в) проведены опыты — шаги и бумага получена!

— второй опыт — шаг — отбеливание.

— третий опыт — бумажный «суп».

— четвертый опыт — отцеживание.

— пятый опыт — раскатывание.

— шестой — сушка.

г) Увеличение концентрации крахмала в растворе «бумажного супа» приводит к уменьшению гибкости бумаги.

Используемая литература

• 1. Уайт Лоренс Б. Изучаем науку с помощью бумаги / Пер. с англ. Л. А. Игоревского — М.: ЗАО «Издательство «Центрполиграф», 2002
• 2. Наука. Энциклопедия — Лондон: Издательство «Дорлинг Киндерсли», 1997 — издание на русском языке М: ЗАО «Издательство «Росмэн-пресс», 2003
• 3. Большая энциклопедия школьника. Оксфорд / Пер. с англ. У. В. Сапциной, А. И. Кима и др. — М: ЗАО «Издательство «Росмэн-пресс», 2003
• 4. С. Н. Иванов Технология бумаги — М.: Издательство «Школа бумаги», 2006