Tiia, Emilia K.

PAPERIN VALMISTUS JA ERILAISET PAPERIT, Oppimateriaali 3-6 luokille

TAVOITE JA SISÄLTÖ

T5 “ohjata oppilasta suunnittelemaan ja toteuttamaan pieniä tutkimuksia, tekemään havaintoja ja mittauksia monipuolisissa oppimisympäristöissä eri aisteja ja tutkimus- ja mittausvälineitä käyttäen. (POPS 2014.)”

S4 Ympäristön tutkiminen

“Sisällöiksi valitaan omaan elinympäristöön liittyviä tutkimustehtäviä. Elinympäristössä kiinnitetään huomiota elolliseen ja elottomaan luontoon, rakennettuun ja sosiaaliseen ympäristöön sekä ympäristön ilmiöihin, materiaaleihin ja teknologisiin sovelluksiin. Tehtävien avulla harjoitellaan tutkimuksen tekemisen eri vaiheita. (POPS 2014.)”

Suunnittelimme oppimateriaalimme 3-6 luokkalaisille oppilaille. Kokonaisuuden läpikäymiseen menee noin kaksi oppituntia. Oppituntien on sijoituttava siten, että ensimmäisellä tunnilla tehtävä paperi ehtii kuivua ennen seuraavaa tuntia (noin yksi vuorokausi). Ensimmäisellä oppitunnilla tutustutaan paperin valmistusprosessiin videon ja keskustelujen kautta. Sen jälkeen oppilaat saavat valmistaa paperia parityönä opettajan varaamista materiaaleista. Toisen oppitunnin aikana oppilaat saavat suunnitella ja toteuttaa omia tutkimuksiaan valmistamansa paperin ja tehtaassa valmistettujen paperien mahdollisista eroavaisuuksista. 

Oppimateriaalin tavoitteena on tutustuttaa oppilaat paperin valmistusprosessiin sekä sen eri työvaiheisiin pääpiirteissään. Lisäksi tarkastellaan sitä, eroavatko eri paperilajit ja -muodot toisistaan? 

Oppilaat pääsevät itse valmistamaan paperia. Oppituntien aikana on tavoitteena saada oppilaat toteuttamaan vertaileva tutkimus, jossa he tutkivat haluamallaan tavalla itse tehdyn sekä tehtaassa valmistetun paperin ominaisuuksia. Näin ollen heidän taitonsa toteuttaa itse suunnittelemansa tutkimus karttuu. 


OPPIMATERIAALIN YHTYMÄKOHTA OPPILAAN ARKEEN

Oppilaat käyttävät paperia moneen asiaan, vaikka nykypäivänä tieto- ja viestintäteknologian käyttö onkin suosittua. Esimerkiksi piirustukseen ja askarteluun tarvitaan paperia ja kartonkia. Koulussa käytetään koulukirjoja ja vihkoja. Wc-paperia käytetään vessassa käydessä ja oppilaat maksavat ostoksiaan seteleillä.

Haastattelimme oppimateriaalia varten oppilasta, joka on syksyllä menossa kuudennelle luokalle. Kysyimme oppilaalta, mitä hän tietää paperista ja sen valmistamisesta. Oppilas totesi, että paperi tehdään puusta ja paperiin voi piirtää. Muuten hän ei osannut kuvailla valmistusprosessia. Kun kysyimme, onko oppilas koskaan itse tehnyt paperia ja miten uskoisi sen tapahtuvan, totesi oppilas “En oo tehnyt paperia. En tiedä miten se tapahtuu. Pitäis ehkä kysyä Sepolta”. Kun oppilaalta kuitenkin kysyi, kiinnostaako häntä jokin asia paperin valmistuksessa, vastasi hän kielteisesti. (Oppilas 2019.)

Oppilas tiesi, mihin paperia voisi hyödyntää. Hän luetteli kirjoittamisen, piirtämisen ja lennokkien tekemisen. Kun oppilaalta kysyi, miten paperi liittyy hänen elämäänsä, ei hän aluksi osannut sanoa mitään. Lopulta hän keksi, että koulussa hän käyttää sitä kirjoittamiseen ja totesi “jos lasketaan niin kun koulukirjat niin esim. matikan tehtäviin, enkun, äikän ja kaikkiin näihin muihin.” (Oppilas 2019.)

Oppilas tiesi erilaisia papereita, mutta ei osannut nimetä niitä nimeltä. Hän totesi “Kun niinkun en mä tiedä niiden nimiä, mutta niinkun tommonen ihan normaali paperi ja sit semmonen niinku joku semmonen mihin voi piirtää tussilla. Sit pahvi, vai onks se paperi? Oppilas myös osasi kertoa, että paperit eroavat toisistaan. Toiset ovat kovempia ja paksumpia kuin toiset. (Oppilas 2019.)

Oppilaan haastattelun perusteella havaitsimme, että paperin valmistusprosessin eri vaiheet voivat monelle oppilaalle olla vieraita. Itse paperia hyödynnetään siis monessa, mutta se, miten se valmistuu on uusi opittava asia. Havaitsimme myös haastattelun perusteella, että itse paperin valmistusprosessi ei teoreettisena tietona ole oppilaista kovinkaan houkutteleva. Tämän vuoksi päädyimme materiaalissamme siihen ratkaisuun, että oppilaat saavat tehdä tutkimuksia itse valmistamansa sekä tehtaan valmistamien paperien välillä. Antamalla oppilaille mahdollisuus suunnitella tutkimus itse uskotaan siihen, että motivaatio tutkimusta kohtaan lisääntyy ja se muuttuu oppilaille mielekkäämmäksi. Halusimme kuitenkin rajata hieman tutkimusten toteutusta, jotta oppilaille muodostuisi selkeämpi kuva tehtävästä tutkimuksesta. 

OPETTAJAN MATERIAALI

1. Oppitunti: 

Oppitunnin aluksi pohditaan yhdessä, mitä oppilaat tietävät paperin valmistuksesta. Aihe oli haastateltavalle oppilaalle vaikea, joten oppilaiden kanssa voi puhua myös siitä, millaisia eri papereita he tietävät ja osaavat nimetä. Tämän jälkeen tutustutaan paperin valmistusprosessiin katsomalla siihen liittyvä video: 

Videon katsomisen jälkeen oppilaat saavat itse valmistaa paperia. Paperia tehdessä voidaan käydä paperin valmistuksen eri vaiheita läpi, jotta ne tulevat oppilaille tutuiksi.

Valmistukseen tarvitset: 

  • sanomalehtiä
  • astia, johon laitetaan vettä (huom tarpeeksi iso, jotta viira mahtuu siihen kokonaan)
  • viira (kaksiosainen)
  • alusta, johon paperi kumotaan kuivumaan
  • pöytäsuoja 

Ohjeet paperin valmistamiseen:

  • Revi sanomalehtiä postimerkin kokoisiksi paloiksi ja laita ne veteen likoamaan (tehdään haketta ja keitetään sitä)
  • Soseuta märät paperit sauvasekoittimella tasaiseksi massaksi (tehdään sellua, miltä sellu tuntuu?) 
  • Upota viira käsin reunoista pitäen selluun ja nosta se ylös vaakatasossa. Viiraverkon tulee olla ylöspäin, kehyksen alas.
  • Valuta vesi pois yhden kulman kautta viirasta
  • Kumoa paperi viirasta nopealla liikkeellä alustalle. Painele ylimääräinen vesi pois ja nosta viira toisen reunan kautta pois. (Sellusta poistetaan vesi puristimen kautta)
  • Nosta arkki kuivumaan (Paperi kuivataan)

Paperitehtaan viira (Banmark)  

Omatekoisen paperin valmistukseen käytettävä viira (Villi Variksenmarja 2011)


2. Oppitunti:

Paperin valmistamisen ja kuivumisen jälkeen oppilaat saavat itse tutkia ja testata tehdyn paperin ja opettajan valitsemien papereiden välisiä eroja. Opettaja voi varata oppitunnille erilaisia papereita, kuten piirustuspaperi, kartonki, sanomalehti ja wc-paperi. Oppilaat saavat vertailla niitä toisiinsa haluamallaan tavalla. Oppilaat voivat kiinnittää huomiota muun muassa näihin asioihin:
  • Paperin ulkonäkö ja pinta
  • Paperin lujuus
  • Paperin repäisy
  • Paperin imukyky
  • Paperin läpinäkyvyys
  • Paperin tuoksu

Havainnot kirjataan ylös paperille. Lopuksi käydään läpi oppilaiden saamia tuloksia. Yhteisessä keskustelussa voidaan etsiä oppilaiden havaintojen yhteneväisyyksiä sekä eroja. 


Paperikoneen toiminta:

Haastattelemallemme oppilaalle ei tullut mieleen kysymyksiä paperin valmistusprosessista. Toisille oppilaille niitä voi kuitenkin herätä. Haastattelimme kahta paperitehtaalla työskentelevää henkilöä. Haastattelujen sekä kirjallisuuden avulla kokosimme pienen tietopaketin paperikoneen toiminnasta.

Paperikone (Aikolon)

Paperi sekä kartonki ovat yhteiskunnalle tärkeitä ja monipuolisia hyödykkeitä (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2006, 8). Sen valmistus alkaa, kun puu kaadetaan metsässä ja lajitellaan eri puulajeihin (koivu, mänty, kuusi), puu tuodaan tehtaalle, puu käsitellään – kuoritaan, pestään, tehdään haketta, jonka jälkeen se käsitellään erilaisin prosessein massaksi (Kiuru 2019).

Kun hake on valmista, voidaan paperia valmistaa joko kemiallisesti tai mekaanisesti. Kemiallisesti tehtynä haketta keitetään suuressa paineessa, jolloin siitä saadaan selluloosaa, eli paperimassaa. Jos paperi valmistetaan mekaanisesti, tehdään hierrettä ja hioketta. Tällöin haketta laitetaan levyjauhimeen kahden terän väliin, jotka raastaen hienontavat hakkeen hierteeksi ja hiokkeeksi. Hierteen ja hiokkeen väliin laitetaan vettä, jolloin siitä syntyy paperimassaa. Sellua, hierrettä ja hioketta voidaan käyttää sellaisenaan tai niitä voidaan sekoittaa keskenään. Aineiden välinen suhde määrää sen, millaista paperia tulee. Mitä enemmän sellua, sen lujempaa paperia tulee. Esimerkiksi setelit ovat lujaa paperia ja vaativat paljon sellua. (Kallio 2019) Eri paperi- ja kartonkilajit voidaan jaotella niiden massakoostumuksen perusteella ryhmiin. Myös paperinvalmistusprosessin mukaisesti voidaan ryhmitellä eri lajit toisistaan. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2006, 61.)

Tärkeimmät paperikoneen osat ovat perälaatikko, viiraosa, puristinosa sekä kuivatusosa (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2006, 15). Kun paperimassa on valmis, laitetaan perälaatikkoon 99% vettä ja 1% kuitua, eli paperimassaa. Vettä käytetään paljon, jotta paperista saadaan tasalaatuista. Mitä vähemmän nestettä, sen vaikeampaa on tehdä hyvää lopputulosta. Jos paperista haluaa värillistä, lisätään sitä perälaatikkoon pumpun avulla. Perälaatikosta lähtee kapea rako, josta massa kulkeutuu viiraosan päälle. Viira on kangas, joka erottelee kuidusta veden pois. (Kallio 2019.) Massa ajetaan sille koneelle, mitä paperia halutaan valmistaa, esimerkiksi kartonkikoneelle. Kartonki koostuu kolmesta paperimassa kerroksesta: taustasta, rungosta ja pinnasta. Normaalissa paperissa sen sijaan on vain yksi kerros. (Kiuru 2019.)

Paperin kerrokset kuivataan ja puristetaan yhteen. Puristimen avulla paperiin saadaan kiiltoa. Mitä kiiltävämpi paperi on, sen kalliimpaa se on. Esimerkiksi sanomalehti ei kiillä juuri yhtään, kun taas aikakausilehti kiiltää. Valmis paperi rullataan isoiksi konerulliksi. Rullat leikataan asiakkaan haluamiin mittoihin pituusleikkurille, pakataan ja mahdollisesti muovipäällystetään. (Kallio 2019; Kiuru 2019.) Paperirulla voi olla jopa 100km pitkä ja painaa 300-6000 kiloa. Paperia kuljetetaan muun muassa Kiinaan, Brasiliaan, Ruotsiin, Venäjään ja Amerikkaan. (Kallio 2019.) Paperia tuotetaan yhdellä koneella 1200 tonnia päivässä, jos kaikki menee hyvin (Kiuru 2019). 

Paperin valmistuksessa lähes kaikki voi kuitenkin epäonnistua. Jos yksikin prosessin vaihe menee pieleen, laatu heikkenee (Kiuru 2019). Esimerkiksi puusta ei poisteta tarpeeksi kuorta, paperista tulee väärän vahvuista tai se ei kuivu tarpeeksi ennen kuin se laitetaan rullalle. Myös työntekijöille saattaa tapahtua virheitä. Kerran työntekijä tiputti silmälasit, jotka menivät puristinosan läpi. Se maksoi tehtaalle 200 000 euroa. (Kallio 2019.)


Aiheeseen liittyviä linkkejä:

AMMe 2004. Paperin valmistus. https://www11.edu.fi/materiaali/index.php?id=127

Docplayer. Materiaalit ympärillämme: paperi, metalli ja muovi. https://docplayer.fi/4032905-Materiaalit-ymparillamme-paperi-metalli-ja-muovi.html

Kemianluokka Gabolin & UPM. Kestävää paperia. Opetusmateriaalia ja ideoita tutkimukselliseen kemian opetukseen. http://www.kemianluokka.fi/files/uudet/kestavaa_paperia_opettaja.pdf

Paperiopas. http://support.ricoh.com/bb_v1oi/pub_e/oi/0001051/0001051815/VD13879XXA_03/D1387954_fi.pdf

Siivonen, M. 2017. Käsintehtyä paperia. https://punomo.fi/tekniikat/kasintehtya-paperia/



LÄHTEET

Aikolon. Paperi- ja selluteollisuus. Paperi- ja selluteollisuuden muovimateriaalit. Räätälöityjä ratkaisuja metsäteollisuuden muovikomponenttitarpeisiin. Viitattu 7.7.2019 https://www.aikolon.fi/toimialat/paperi-ja-selluteollisuus

Banmark. Printstar. Viitattu 7.7.2019 https://www.banmark.fi/tuotteet/kudokset/markaviirat/printstar/

Häggblom-Ahnger, U. & Komulainen, P. 2006. Paperin ja kartongin valmistus. Jyväskylä: OPH.

Kallio, M. 2019. Kaipolan tehtaan lastaaja Markku Kallion haastattelu 8.7.2019. UPM-kymmene Oyj: Jämsä.

Kiuru, A. 2019. Stora Enson tehtaan prosessityöntekijä, käyttäjä ja kunnossapitäjä, sähkömies Aleksi Kiurun haastattelu 14.7.2019. Stora Enso: Imatra.

Oppilaan haastattelu 11.7.2019.

Villa Variksenmarja 2011. Itse tehtyä paperia/kartonkia. Viitattu 7.7.2019 http://villavariksenmarja.blogspot.com/2011/03/itse-tehtya-paperia-kartonkia.html


LIITE 1 


Oppilaan ennakkokäsityksiä selvitimme seuraavien kysymysten avulla:

  1. Mitä tiedät paperista ja sen valmistuksesta?
  2. Voiko paperia hyödyntää johonkin? Mihin?
  3. Millaisia eri papereita tiedät?
  4. Miten paperit eroavat toisistaan?
  5. Oletko tehnyt itse paperia? Miten uskot sen tapahtuvan?
  6. Miten paperi liittyy sinun elämääsi?
  7. Kiinnostaako joku asia paperin valmistuksessa?

Haastattelimme kahta paperiteollisuuden työntekijää oppimateriaaliamme varten. Käytetyt kysymykset olivat: 

  1. Mistä vaiheista paperin valmistus koostuu
  2. Mitä raaka-aineita hyödynnetään?
  3. Mikä paperin valmistuksessa voi epäonnistua?
  4. Kuinka paljon paperin valmistukseen kuluu aikaa
  5. Paljonko paperia tehdään vuodessa
  6. Onko eri paperilajien valmistuksessa erilaisia vaiheita?

TEHTÄVÄT OPPILAILLE, ohjeistus

1. Oppitunti:

Valmista oma paperi ohjeiden mukaan. Pohdi parisi kanssa eri vaiheita. Löydättekö yhtymäkohtia videoon?
  • Revi sanomalehtiä postimerkin kokoisiksi paloiksi ja laita ne teho-/sauvasekoittimeen.
  • Lisää vettä joukkoon ja soseuta paperit tasaiseksi massaksi
  • Upota viira käsin reunoista pitäen massaan ja nosta se ylös vaakatasossa. Viiraverkon tulee olla ylöspäin, kehyksen alas.
  • Valuta vesi pois yhden kulman kautta viirasta
  • Kumoa paperi viirasta nopealla liikkeellä alustalle. Painele ylimääräinen vesi pois ja nosta viira toisen reunan kautta pois. 
  • Nosta arkki kuivumaan 

2. Oppitunti:

Tutki itse tehdyn ja opettajan valitsemien papereiden välisiä eroja haluamallasi tavalla. Kirjaa havainnot ylös paperille ja valmistaudu kertomaan niistä muille. Voit tutkia muun muassa näitä asioita:
  • Paperin ulkonäkö ja pinta
  • Paperin lujuus
  • Paperin repäisy
  • Paperin imukyky
  • Paperin läpinäkyvyys
  • Paperin tuoksu

ARVIOINTI

Arvioinnissa keskitytään siihen, miten oppilaat toteuttavat suunnittelemansa tutkimuksen ja tekevät sen pohjalta havaintoja. Opettaja keskustelee oppilaiden kanssa tutkimusprosessista sen aikana. Tavoitteena on saada oppilaat kuvaamaan tekemiään ratkaisuja. 

Opettaja arvioi formatiivisesti, millaisia tutkimustapoja oppilaat keksivät ja millaisia havaintoja he tekivät paperin valmistuksesta, paperilajeista ja -muodoista. Opettaja voi kirjata havaintonsa ylös paperille. Lisäksi oppilaiden kanssa keskustelemalla saadaan lisätietoa. Lopuksi oppilaat voivat toteuttaa itsearvioinnin siitä, mitä he ovat paperin valmistuksesta oppineet. Näin ollen arvioinnissa keskitytään sekä tutkimustaitojen havainnointiin että tietosisällön oppimisen tarkasteluun. Tällöin tavoitteet ohjaavat arvioinnin toteuttamista.