Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исторические предпосылки возникновения лакокрасочной промышленности России. 8
1.1. Природные источники пигментов и красок. 8
1.2. История возникновения первых лакокрасочных предприятий в России. 14
Глава 2. Исторические аспекты возникновения и становления Уфимского лакокрасочного завода. 21
2.1. Предпосылки создания лакокрасочного производства в Башкирии. 21
2.2. Геологическое исследование месторождений сырья для производства красок в Башкирии. 22
2.3. Разработка способов получения искусственной олифы. 28
2.4. История создания и становления Уфимского лакокрасочного завода. 34
2.5. Современное состояние Уфимского лакокрасочного завода. 38
2.6. Выпуск продукции Уфимским лакокрасочным заводом. 43
2.7. Технологические процессы получения лакокрасочных материалов. 55
Глава 3. Современное состояние лакокрасочных предприятий России. 61
3.1. Сырье и продукция лакокрасочных производств . 61
3.2. Производство лакокрасочной продукции в 1970-2004 гг. в России. 81
3.3. Крупнейшие производители лакокрасочной продукции в России. 90
Выводы 102
Список цитированной литературы 103
Приложения 111
- Природные источники пигментов и красок.
- Предпосылки создания лакокрасочного производства в Башкирии.
- Сырье и продукция лакокрасочных производств
Введение к работе
Лакокрасочные материалы широко используются в современной жизни для придания изделиям декоративных свойств и обеспечения защиты окрашиваемой поверхности. Сформированное покрытие должно удовлетворять разнообразным требованиям по декоративности - цвету, глянцу, шероховатости и т.п., а также защищать от внешних воздействий подложки, которая представляет собой сталь, пластмассу, бетон, дерево или другой материал.
Роль покрытий как средства защиты материалов от разрушения стала особенно важна с ростом производства и потребления металлов. Убытки, причиняемы коррозией в результате выхода из строя оборудования и сооружений, достигают сотен миллиардов рублей ежегодно, а потери черных металлов при этом составляют миллионы тонн. Усиление борьбы с коррозией предусматривает не только увеличение доли потребления лакокрасочных материалов, но, прежде всего, улучшение качества и защитной способности покрытий.
С развитием потребляющих отраслей промышленности все более возрастают требования к лакокрасочным покрытиям. Сегодня мировая промышленность производит широкий ассортимент лакокрасочных материалов. Наиболее быстро развивается производство водоразбавляемых и порошковых красок. Это обусловлено тем, что сейчас как в России, так и в целом мире, лакокрасочная промышленность переживает этап смены ассортимента выпускаемой продукции под давлением конкуренции и ужесточения законодательства по охране здоровья персонала и потребителя и защите окружающей среды.
Например, уже сейчас в США нормируется предельное содержание органических растворителей в лакокрасочных материалах, в ряде штатов запрещена продажа лакокрасочных материалов с содержанием летучих органических соединений свыше 250 г/л.
Жесткие меры по охране здоровья человека и окружающей среды позволили уменьшить производство и применение традиционных лакокрасоч-
4 ных материалов на 30-50 %, увеличить применение водоразбавляемых и порошковых красок. При отделке помещений водоэмульсионные краски почти полностью заменили традиционные эмали.
Современная отечественная лакокрасочная промышленность представляет собой сложный комплекс неоднородных по технологии производств органического и неорганического синтеза. Дальнейшее улучшение качества лакокрасочных материалов, выпускаемых отечественными предприятиями, расширение их ассортимента зависят как от маркетинговой стратегии, ориентированной на потребителя, и усовершенствования техники и технологии производства, так и от анализа исторических аспектов возникновения и становления ремесел и производств лакокрасочной продукции, изучения исторических предпосылок и особенностей создания и развития лакокрасочной отрасли промышленности России.
Актуальность темы.
В настоящее время в связи с повышением темпов промышленного и гражданского строительства, с постоянным расширением ассортимента и увеличением объемов производства строительных и отделочных материалов, существенным ростом требований к защите конструкций от коррозии непрерывно возрастает потребность в высококачественной лакокрасочной продукции различных видов и назначения. Это, в свою очередь, вызывает необходимость создания новых лакокрасочных заводов, осуществляющих выпуск продукции, отвечающей современным требованиям.
Несомненно, что оценка потенциала и прогнозирование развития лакокрасочной отрасли промышленности России возможны только на основе тщательного анализа исторического опыта. В настоящее время существует множество работ по составам и технологии получения различных видов красителей, однако история развития производства лаков и красок России системно не анализировалась.
В настоящей работе рассмотрена целостная картина истории возникновения и развития предприятий России, производящих лакокрасочную про-
5 дукцию; рассмотрены направления дальнейшего улучшения качества товарной продукции; проведен подробный анализ исторических предпосылок возникновения и становления взятого в качестве примера Уфимского лакокрасочного завода. В связи с все возрастающим ассортиментом и объемом производства лакокрасочной продукции, реферируемая работа актуальна и имеет важное значение для прогнозирования выпуска отечественной лакокрасочной продукции.
Цель работы:
исследование истории создания основных компонентов лакокрасочных изделий;
анализ истории исследования месторождений минерального сырья, используемого в производстве лакокрасочных материалов;
исследование исторических аспектов возникновения, становления и развития лакокрасочных предприятий России;
анализ тенденций развития отечественной лакокрасочной промышленности
в период 1970-2004 гг., исследование динамики выпуска лакокрасочных материалов;
- анализ архивных и других историко-технических документов, свидетельст-
вующих о предпосылках и особенностях создания и развития лакокрасочного производства на территории Республики Башкортостан.
Научная новизна.
Впервые проанализированы и систематизированы:
сведения об истории возникновения ремесел и промышленных предприятий, производящих лакокрасочную продукцию, на территории современной России, начиная с XIX века;
материалы исследования месторождений минеральных пигментов на территории Республики Башкортостан;
исторические этапы возникновения, становления и развития Уфимского лакокрасочного завода. Показана динамика изменения объемов производства и ассортимента продукции;
- деятельность предприятий лакокрасочной отрасли России в период 1970— 2004 гг.
Практическая значимость работы.
Материалы диссертационного исследования используются при чтении курса лекций студентам специальностей 240202.65 «Химическая технология и оборудование отделочного производства» и 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» института техники и технологии сервиса Уфимской государственной академии экономики и сервиса.
Материалы диссертационного исследования используются на ОАО «Уфимский лакокрасочный завод» при составлении прогнозов расширения ассортимента лакокрасочных изделий.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены на XVII Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 12-14 октября 2004 г.), V Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 21-23 декабря 2004 г.), VI Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 23-24 ноября 2005 г.), Международной научной конференции «Инновации и перспективы сервиса» (г. Уфа, 23-24 ноября 2004 г.), XIX Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (г. Уфа, 2-4 октября 2006 г.), VII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 21-22 ноября 2006 г.)
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 10 научных статей.
7 Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 112 стр. машинописного текста, включая 19 таблиц, 17 рисунков и состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитированной литературы.
8 ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Природные источники пигментов и красок.
История красок, вероятно, началась вместе с появлением человека. До нашего времени сохранились первобытные рисунки, выполненные углем и сангиной.
Основной принцип составления красок из красящего пигмента, связующих и пленкообразующих веществ был известен еще художникам Древнего Египта и Эллады. Древние египтяне знали способы приготовления красок на основе животного, растительного и минерального сырья. Фаюмские портреты (I—III вв. н. э.), средневековые изделия, покрытые китайскими и японскими лаками, кремонские скрипки с лаковыми покрытиями сохранились до сегодняшних дней. С древнейших времен и вплоть до XIX века краской могло стать все, что дарит мир природы - земли и минералы, травы и плоды растений, насекомые и животные [1].
К натуральным неорганическим пигментам относятся минералы, земли, черни и сажи. Это сиены, умбры, охры и земли различных цветов, горный ультрамарин, киноварь. Добываются они в недрах земли или поверхности, освобождаются от посторонних примесей и тонко измельчаются до размеров от 9 до 45-85 мкм. Издавна такие пигменты назывались по месту происхождения - итальянская сиена, берлинская лазурь. Например, «Умбра натуральная Ленинградская» и сейчас выпускается заводом художественных красок. Или такой пигмент как «шунгит» производится из земли, добываемый на Карельском перешейке, и относится к черням (т.е. к пигментам черного цвета).
Черни во все времена получали, сжигая без доступа воздуха различные вещества. Оттенки черного цвета зависят от того, что именно сжигается: ело 9 новая кость или косточки плодов (абрикоса, сливы, вишни, миндаля) или просто природный газ [2].
Синтетические неорганические пигменты получают в результате химического взаимодействия нескольких ингредиентов. В отличие от природных, синтетические пигменты обладают значительно более постоянным составом и структурой, яркими оттенками. В качестве примера можно назвать белила цинковые, кадмий лимонный, кадмий оранжевый, ультрамарин, железно-окисные пигменты.
Синтетические органические пигменты, такие как краплак, фталоциа-ниновые пигменты и ряд других, получают путем сложных химических синтезов.
Натуральные органические красители уже ушли в прошлое, их полностью заменили синтетическими. А некогда они готовились из вытяжек соков или экстрактов различных веществ растительного или животного происхождения. В чистом виде натуральные красители использовались при приготовлении, например, сепии и пурпура. Так, самая дорогая краска во времена Римской Империи - пурпур, готовилась из секрета, вырабатываемого улитками. Это жидкость с характерным чесночным запахом, извлеченная из небольшого мешочка на теле улитки, под воздействием света и воздуха окрашивается сначала в зеленый, затем в синий и только потом в пурпурный цвет. Для сепии исходным продуктом являлась коричневато-черная жидкость из желез головоногих моллюсков и каракатиц [3].
Краски растительного и животного происхождения имели большое значение в красильном деле и живописи в прошедшие времена. Многие из растений, дающих красильный материал (марена, индиго, вайда) культивировались специально для выработки красок.
Материалами для приготовления красок служили корни, листья, кора и плоды различных растений, например, таких, как:
- желтое бразильское дерево, шафран, барбарис (желтые красящиеся вещества); - марена и крапп, красное дерево, сандаловое дерево (красные красящие вещества);
- индиго (синие красящие вещества);
- сепия, соковая зелень (коричневые и зеленые красящие вещества).
Все названные вещества содержат красильные начала, которые извлекаются из сырого материала и обращаются в пигменты, служащие для приготовления красок.
Употребление в дело соков растений и других органических природных красильных веществ в естественном их виде или с прибавкой некоторого количества клея, имело место в истории водяной живописи (первобытной акварели) [4].
Второй вид обработки природных красильных органических веществ заключается в извлечении сырого материала и превращении его в возможно чистый препарат (экстракт) красильного начала, который в таком виде получает способность служить как краска.
Кармин является общеизвестной и популярной краской, открытие которой относится к 1518 году и приписывается францисканскому монаху из Пизы. Фабрикация кармина началась с 1656 года. Эта краска вырабатывается в виде кармина, содержащего около 7% глинозема или извести; или же в виде карминлака, подобно прочим растительным лакам. Кармин (в некоторых источниках - «червлень», «краска из червеца») добывался из особых насекомых - кошенили. Сырьм для его получения служили кроме насекомых, паразиты, кактусы. Из них получали красильное начало кармина - карминовую кислоту. Кармин производился под многими названиями: накарат, флорен-тинский лак, парижский лак, мюнхенский лак [4].
Такие краски, как индиго, желтые лаки, краплаки готовились путем осаждения красителя на минеральном основании. Красящие вещества извлекались как из растений - кровохлебки, клюквы, мальвы (для краплаков), из шафрана, ноготков (желтые лаки), так и из частей экзотических сандалового и красного деревьев. Например, распространенную в старину индийскую желтую краску добывали из мочи коров, которых кормили листьями манго.
Первое свидетельство, указывающее на применении масляных красок, относится к X веку. Средневековая живопись на масле, состоявшая из одного масла и красок, была по своей сущности близка современной; но она не пользовалась популярностью у живописцев того времени и применялась лишь в редких случаях - росписях стен, покрасках, т.е. в декоративных работах [4, 5].
Английский король Эдуард III украсил живописью на масле свой дворец уже в 1239 году. Медленно высыхающие краски сушились на открытом воздухе и солнце; в закрытых же помещениях высыханию стенной живописи содействовали согреванием воздуха топкой печей [4].
Способы изготовления красок в старину передавались от живописца к живописцу, из поколения в поколение. Практически в каждой мастерской были свои «секреты». Рецепты русских художников, дошедшие до нас в рукописных списках, отличаются своеобразным «местным колоритом». Например, лазурит, приготовленный и тонкоизмельченный, отмучивали в кислых щах в течение 2-4 дней, после чего в них же промывали. Вот еще совет XVIII века, как создать золотой цвет: «Возьми шафран да щучью желчь сотри вместе и пиши» [6]. Конечно, сейчас подобные рецепты вызывают улыбку, но иногда они используются при реставрационных работах.
Предпосылки создания лакокрасочного производства в Башкирии.
К началу 1930-х годов лакокрасочной промышленности в Башкирии не было, однако имелись все возможности и предпосылки для ее развития по системе Наркомата местной промышленности и Кустпромсоюза для производства самых простых видов земляных красок (охра, мумия и др.). Необходимое для производства лакокрасочной продукции сырье было найдено почти во всех геологических отложениях на территории республики. Некоторые из этих красок отличались высокой чистотой и не требовали для производства сложного оборудования. Особенно богаты земляными красками палеозойские и допалеозойские отложения, широко распространенные в Белорецком районе Башкирии, где известен целый ряд месторождений красок [12-17].
Кроме того, в те годы в Башкирии имелись многочисленные месторождения баритов, которые, в большинстве случаев, сопровождаются цинкосо-держащими полиметаллическими рудами, также являющимися сырьем для цинковых белил и литопона. Цинкосодержащие отбросы Белорецкого стале-проволочного завода и отходы цианистого способа извлечения золота также являются сырьем для производства литопона. Башкирия богата природными минеральными красками, т. е. разнообразными ярко-окрашенными рудами, глинами, землями и другими веществами, которые после механической обработки становятся пригодными для красочного производства.
В тот период в Башкирии производились канифоль, древесный спирт, скипидар и другие виды сырья органического происхождения для лаковой промышленности [18].
В порядке изучения качественных свойств полезных ископаемых Башкирии и с целью выяснения возможностей производства дефицитных минеральных красок сектором строительных минералов института химии АН УССР в тематику исследований 1934 года была включена тема «Строительные краски из Башкирского сырья». Этот шаг является началом работ в области изучения месторождений земляных красок Башкирии [19,20].
Сырье и продукция лакокрасочных производств
Лакокрасочные материалы представляют собой жидкие или пастообразные составы, которые после нанесения тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием твердой пленки - лакокрасочного материала.
К лакокрасочным материалам относятся: лаки, эмали, краски, грунтовки, шпатлевки, а также олифы, сиккативы, растворители и разбавители. Кроме того, выпускаются разные материалы, имеющие вспомогательный и подсобный характер: пасты, смывки, клеи, крепители, компаунды, мастики, составы, отвердители и ускорители. Ассортимент лакокрасочной продукции включает многие сотни марок, различающихся по составу, свойствам, назначению, методам нанесения и сушки [74].
В основу классификации лакокрасочных материалов, приведенной на рисунке 9, и обозначения по действующему стандарту положены три признака: вид (лак, эмаль и др.), химический состав (по роду смолы или другого пленкообразователя) и назначение (по условиям эксплуатации покрытий).
В качестве исходных материалов в производстве лаков и красок применяют: пленкообразующие вещества, пигмент, наполнители, пластификаторы, растворители и сиккативы, добавки вспомогательных веществ (стабилизаторы, диспергаторы) [75].
Большинство лакокрасочных материалов представляют собой жидкости. Для нанесения их ровным слоем на поверхность необходимо, чтобы они имели определенную вязкость. Вязкость лакокрасочных материалов зависит от вязкости пленкообразующего вещества и содержания в материале органического растворителя или воды, а также от содержания нелетучих веществ.
В композиции лакокрасочных покрытий вводят пигменты (органические и неорганические) и наполнители для придания покрытию определенных свойств. Неорганические пигменты - это природные или синтетические твердоокрашенные вещества, нерастворимые в воде, растворителях, пленко-образователях. При введении их в тонкодисперсном виде в пленкообразующие вещества образуются цветные покрытия. В основу классификации неорганических пигментов могут быть положены разные признаки. Пигменты можно классифицировать по цвету, химическому составу, способам производства, назначению. Однако, при таких способах классификации в одну и ту же группу попадают совершенно различные по свойствам пигменты. Поэтому наиболее точной является двойная классификация неорганических пигментов по цвету и химическому составу (рисунок 10) [76].
Органические пигменты представляют собой синтетические красящие вещества, при введении которых в пленкообразователи получают цветные покрытия.
Пигменты используются в лакокрасочной промышленности для изготовления различных типов красок, эмалей, грунтовок, шпатлевок и других пигментированных материалов. Пигменты не только придают материалам и покрытиям на их основе цвет, но и оказывают влияние на их свойства. Например, пигменты снижают паро- и водопроницаемость покрытий, увеличивают адгезию, придают твердость и тиксотропные свойства. Пигменты применяются и для ряда специальных целей: термоиндикаторные, светящиеся краски и др.
Для получения пигментированных лакокрасочных материалов большое значение имеет цвет пленкообразующего вещества. Большинство пленкообразующих веществ имеет окраску от светло-желтой до коричневой и образует растворы соответствующих цветов. В технологии пигментированных лакокрасочных материалов особенно ценятся малоокрашенные пленкообразующие вещества, так как на их основе получаются светлые покрытия чистых тонов. Важным показателем для пигментированных материалов является степень диспергирования, характеризуемая размерами частиц пигментов и наполнителей, содержащихся в лакокрасочных материалах [77-80].
