Шеллак ( / ʃ ə ˈ l æ k / ) [1] — это смола, выделяемая самкой лакового клопа на деревьях в лесах Индии и Таиланда. Химически он в основном состоит из алевритовой кислоты , джаларовой кислоты, шеллоловой кислоты и других натуральных восков. [2] Он обрабатывается и продается в виде сухих хлопьев и растворяется в спирте для получения жидкого шеллака, который используется в качестве красителя для нанесения кистью, пищевой глазури и отделки дерева . Шеллак выполняет функции прочной натуральной грунтовки , шлифовального герметика , блокировщика танина , блокировщика запаха , морилки и высокоглянцевого лака . Шеллак когда-то использовался в электротехнике, поскольку он обладает хорошими изоляционными свойствами и изолирует влагу. Фонографические и граммофонные пластинки на 78 оборотов в минуту изготавливались из шеллака, пока их постепенно не заменил винил . К 1948 году шеллак больше не использовался для изготовления пластинок. [3]
С тех пор, как шеллак заменил масляные и восковые покрытия в 19 веке, он был одним из доминирующих покрытий древесины в западном мире, пока его в значительной степени не заменил нитроцеллюлозный лак в 1920-х и 1930-х годах. Помимо отделки древесины, шеллак используется в качестве ингредиента в пищевых продуктах, лекарствах и сладостях, таких как кондитерская глазурь , [4] , а также как средство сохранения собранных цитрусовых . [5]
Шеллак происходит от shell и lac , частичной кальки французского laque en écailles , «лак тонкими кусочками», позднее gomme-laque , «камедный лак». [6] Большинство европейских языков (кроме романских и греческого) заимствовали слово для обозначения вещества из английского или немецкого эквивалента Schellack . [ 7]
Шеллак соскабливают с коры деревьев, где самка лакового клопа Kerria lacca (отряд Hemiptera, семейство Kerriidae , также известная как Laccifer lacca ) выделяет его, образуя трубку, похожую на туннель, когда она пересекает ветви дерева. Хотя эти туннели иногда называют « коконами », они не являются коконами в энтомологическом смысле. [8] Это насекомое относится к тому же надсемейству , что и насекомое, из которого получают кошениль . Насекомые высасывают сок дерева и выделяют « стиклак » почти постоянно. Наименее окрашенный шеллак образуется, когда насекомые питаются деревом кусум ( Schleichera ). [9]
Количество лаковых червецов, необходимое для производства 1 килограмма (2,2 фунта) шеллака, по разным оценкам составляет от 50 000 до 300 000. [10] [11] Корень слова lakh является единицей в индийской системе счисления , равной 100 000, и предположительно относится к огромному количеству насекомых, которые роятся на деревьях-хозяевах, до 150 на квадратный дюйм (23/см 2 ). [12]
Необработанный шеллак, содержащий стружку коры и лаковых жучков, удаленных во время соскабливания, помещают в холщовые трубки (похожие на длинные носки) и нагревают на огне. Это заставляет шеллак разжижаться и просачиваться из холста, оставляя кору и жучков. Густой, липкий шеллак затем высушивают в плоский лист и разламывают на хлопья или высушивают в «кнопки» (шайбы/лепешки), затем упаковывают и продают. Затем конечный пользователь измельчает его в мелкий порошок и смешивает с этиловым спиртом перед использованием, чтобы растворить хлопья и сделать жидкий шеллак. [13]
Жидкий шеллак имеет ограниченный срок хранения (около 1 года), поэтому продается в сухом виде для растворения перед использованием. Жидкий шеллак, продаваемый в хозяйственных магазинах, часто маркируется датой производства (смешивания), поэтому потребитель может знать, годен ли шеллак внутри. Некоторые производители (например, Zinsser) перестали маркировать шеллак датой производства, но дату производства можно различить по коду производственной партии. В качестве альтернативы старый шеллак можно проверить, чтобы увидеть, пригоден ли он к использованию: несколько капель на стекле должны высохнуть до твердой поверхности примерно за 15 минут. Шеллак, который остается липким в течение длительного времени, больше не пригоден к использованию. Срок хранения зависит от пиковой температуры, поэтому охлаждение продлевает срок хранения. [ необходима цитата ]
Толщина (концентрация) шеллака измеряется единицей «фунтовый отруб», относящейся к количеству (в фунтах) хлопьев шеллака, растворенных в галлоне денатурированного спирта. Например: 1-фунтовый отруб шеллака — это крепость, полученная путем растворения одного фунта хлопьев шеллака в галлоне спирта (эквивалент 120 граммам на литр). [14] Большинство предварительно смешанных коммерческих препаратов выпускаются в 3-фунтовом отрубе. Несколько тонких слоев шеллака дают значительно лучший конечный результат, чем несколько толстых слоев. Толстые слои шеллака плохо прилипают к подложке или друг к другу, и поэтому могут отслаиваться с относительной легкостью; кроме того, толстый шеллак скроет мелкие детали в резных узорах на дереве и других подложках. [ необходима цитата ]
Шеллак естественным образом высыхает до глянцевого блеска. Для применений, где требуется более плоский (менее блестящий) блеск, в растворенный шеллак можно добавлять продукты, содержащие аморфный диоксид кремния, такие как «Shellac Flat». [15]
Шеллак, естественно, содержит небольшое количество воска (3–5% по объему), который выделяется лаковым червем. В некоторых препаратах этот воск удаляется (полученный продукт называется «депарафинированный шеллак»). Это делается для применений, где шеллак будет покрыт чем-то еще (например, краской или лаком), чтобы верхний слой прилипал. Восковой (недепарафинированный) шеллак выглядит молочным в жидкой форме, но высыхает прозрачным. [ необходима цитата ]
Шеллак бывает многих теплых цветов, от очень светлого блондина («платина») до очень темно-коричневого («гранат»), с множеством коричневых, желтых, оранжевых и красных оттенков между ними. Цвет зависит от сока дерева, на котором живет лаковый червец, и от времени сбора урожая. Исторически наиболее часто продаваемый шеллак называется «оранжевый шеллак» и широко использовался в качестве комбинированного протравы и защитного средства для деревянных панелей и шкафов в 20 веке. [ необходима цитата ]
Шеллак когда-то был очень распространен везде, где продавались краски или лаки (например, в хозяйственных магазинах). Однако более дешевые и более устойчивые к истиранию и химическим веществам покрытия, такие как полиуретан , почти полностью заменили его в декоративной отделке жилых помещений из дерева, например, полов из твердой древесины, деревянных панелей из досок и кухонных шкафов. Однако эти альтернативные продукты должны наноситься поверх морилки, если пользователь хочет, чтобы древесина была цветной; прозрачный или светлый шеллак может быть нанесен поверх морилки, не влияя на цвет готового изделия, в качестве защитного верхнего покрытия. «Воск по шеллаку» (нанесение полированного воска на несколько слоев шеллака) часто считается красивым, хотя и хрупким, покрытием для полов из твердой древесины. Мастера по-прежнему используют шеллак для французской полировки тонких акустических струнных инструментов, но во многих мастерских, особенно в условиях массового производства, его заменили синтетические пластиковые лаки и лаки. [16]
Шеллак, растворенный в спирте, обычно более разбавленном, чем тот, который используется во французской политуре, теперь обычно продается несколькими компаниями как «шлифовальный герметик». Он используется для герметизации деревянных поверхностей, часто как подготовка к окончательной более прочной отделке; он уменьшает количество необходимого окончательного покрытия, уменьшая его впитывание в древесину. [ необходима цитата ]
Шеллак — это натуральный биоадгезивный полимер , химически схожий с синтетическими полимерами. [17] Таким образом, его можно считать натуральной формой пластика .
При температуре плавления 75 °C (167 °F) его можно классифицировать как термопластик, используемый для связывания древесной муки ; смесь можно формовать под воздействием тепла и давления.
Шеллак царапается легче, чем большинство лаков и олиф, а нанесение более трудоемко, поэтому в большинстве областей его заменили пластиком. Шеллак намного мягче, чем , например, лак Urushi , который намного превосходит его по химической и механической стойкости. [ необходима цитата ] Но поврежденный шеллак можно легко подкрасить другим слоем шеллака (в отличие от полиуретана, который химически затвердевает до твердого состояния), потому что новый слой сливается и связывается с существующим слоем(ями).
Шеллак растворяется в щелочных растворах аммиака , бората натрия , карбоната натрия и гидроксида натрия , а также в различных органических растворителях . При растворении в спирте (обычно денатурированном этаноле ) для нанесения шеллак дает покрытие с хорошей прочностью и твердостью. [ требуется ссылка ]
При мягком гидролизе шеллак дает сложную смесь алифатических и алициклических гидроксикислот и их полимеров, точный состав которых варьируется в зависимости от источника шеллака и сезона сбора. Основным компонентом алифатического компонента является алевритовая кислота , тогда как основным алициклическим компонентом является шеллоловая кислота. [18]
Шеллак устойчив к ультрафиолетовому излучению и не темнеет со временем (хотя древесина под ним может темнеть, как в случае с сосной). [19]
Самые ранние письменные свидетельства о шеллаке датируются 3000 годами, но известно, что шеллак использовался и раньше. [19] Согласно древнеиндийской эпической поэме Махабхарата , целый дворец был построен из высушенного шеллака. [19]
Шеллак нечасто использовался в качестве красителя, пока существовала торговля с Ост-Индией . Согласно Меррифилду, [20] шеллак впервые был использован в качестве связующего вещества в пигментах художников в Испании в 1220 году.
Использование общей краски или лака на больших предметах мебели впервые стало популярным в Венеции (а затем и по всей Италии). Существует ряд упоминаний 13-го века о окрашенном или лакированном кассоне , часто приданном кассоне, которые делались намеренно впечатляющими в рамках династических браков. Определение лака не всегда ясно, но, похоже, это был спиртовой лак на основе камеди бенджамина или мастики , которые продавались по всему Средиземноморью. В какое-то время также начал использоваться шеллак. Статья из журнала Американского института консервации описывает использование инфракрасной спектроскопии для идентификации шеллачного покрытия на кассоне 16-го века. [21] Это также период в истории, когда «лакировщик» был идентифицирован как отдельная профессия, отдельная как от плотника, так и от художника. [ требуется ссылка ]
Другое применение шеллака — это сургуч . [22] Широкое распространение печатей из шеллака в Европе относится к XVII веку , благодаря росту торговли с Индией. [23]
В начале и середине двадцатого века оранжевый шеллак использовался в качестве однокомпонентной отделки (комбинация морилки и лакообразного верхнего покрытия) на декоративных деревянных панелях, используемых на стенах и потолках в домах, особенно в США. На американском Юге использование сучковатой сосновой обшивки , покрытой оранжевым шеллаком, когда-то было таким же распространенным в новом строительстве, как гипсокартон сегодня. Его также часто использовали на кухонных шкафах и полах из твердой древесины до появления полиуретана . [ требуется цитата ]
До появления винила большинство граммофонных пластинок прессовалось из шеллачных соединений. [24] [25] С 1921 по 1928 год 18 000 тонн шеллака было использовано для создания 260 миллионов пластинок для Европы. [12] В 1930-х годах было подсчитано, что половина всего шеллака использовалась для граммофонных пластинок . [26] Использование шеллака для пластинок было обычным явлением до 1950-х годов и продолжалось в 1970-х годах в некоторых незападных странах, а также для некоторых детских пластинок. [27] [28]
До недавних достижений в области технологий шеллак ( французский полироль ) был единственным клеем, который использовался при изготовлении пуантов для балетных танцоров , чтобы придать жесткость коробке (области носка) для поддержки танцора на пуантах. Многие производители пуантов до сих пор используют традиционные методы, и многие танцоры используют шеллак, чтобы оживить смягчившуюся пару обуви. [29]
Шеллак исторически использовался в качестве защитного покрытия для картин. [ необходима цитата ]
Листы Брайля были покрыты шеллаком, чтобы защитить их от износа при чтении от руки. [ необходима цитата ]
Шеллак использовался с середины девятнадцатого века для производства небольших формованных изделий, таких как рамы для картин , коробки , туалетные принадлежности, ювелирные изделия , чернильницы и даже зубные протезы . Достижения в области пластмасс сделали шеллак устаревшим в качестве формовочного состава. [30]
Шеллак (как оранжевый, так и белый) использовался как в полевых условиях, так и в лабораторных условиях для склеивания и стабилизации костей динозавров примерно до середины 1960-х годов. Несмотря на эффективность в то время, долгосрочные негативные эффекты шеллака (поскольку он органический по своей природе) на кости динозавров и другие окаменелости обсуждаются, и шеллак очень редко используется профессиональными реставраторами и специалистами по подготовке ископаемых в наши дни. [31]
Шеллак использовался для фиксации обмоток индуктора , двигателя , генератора и трансформатора . Он наносился непосредственно на однослойные обмотки в спиртовом растворе. Для многослойных обмоток вся катушка погружалась в раствор шеллака, затем сливалась и помещалась в теплое место, чтобы позволить спирту испариться. Шеллак фиксировал витки провода на месте, обеспечивал дополнительную изоляцию, предотвращал движение и вибрацию и уменьшал жужжание и гул. В двигателях и генераторах он также помогает передавать силу, создаваемую магнитным притяжением и отталкиванием от обмоток к ротору или якорю . В последнее время шеллак был заменен в этих приложениях синтетическими смолами, такими как полиэфирная смола . В некоторых приложениях используется шеллак, смешанный с другими натуральными или синтетическими смолами, такими как сосновая смола или фенолформальдегидная смола , из которых бакелит является наиболее известным, для электрического использования. В смеси с другими смолами, сульфатом бария , карбонатом кальция , сульфидом цинка , оксидом алюминия и/или карбонатом меди ( малахитом ), шеллак образует компонент термоотверждаемого цемента для колпачков, используемого для крепления колпачков или цоколей к колбам электрических ламп. [ необходима ссылка ]
Это центральный элемент традиционного метода « французской полировки » для отделки мебели, тонких струнных инструментов и фортепиано . [32]
Шеллак, будучи съедобным, используется в качестве глазировочного агента на таблетках (см. наполнитель ) и сладостях в виде фармацевтической глазури (или «кондитерской глазури»). Из-за его кислотных свойств (устойчивости к желудочным кислотам) покрытые шеллаком таблетки могут использоваться для отложенного по времени высвобождения в кишечнике или толстой кишке. [33] Шеллак используется в качестве «воскового» покрытия на цитрусовых, чтобы продлить срок их хранения. Он также используется для замены натурального воска яблок , который удаляется в процессе очистки. [34] При использовании для этой цели он имеет пищевой номер добавки E E904. [35]
Шеллак является блокатором запахов и пятен, поэтому его часто используют в качестве основы для «универсальных» грунтовок. Хотя его устойчивость к абразивам и многим обычным растворителям не очень хороша, шеллак обеспечивает превосходный барьер против проникновения водяного пара. Грунтовки на основе шеллака являются эффективным герметиком для контроля запахов, связанных с повреждениями от пожара. [36]
Шеллак традиционно использовался в качестве красителя для хлопка и, особенно, шелковых тканей в Таиланде, особенно в северо-восточном регионе. [37] Он дает ряд теплых цветов от бледно-желтого до темного оранжево-красного и темной охры. [38] Натурально окрашенная шелковая ткань, в том числе с использованием шеллака, широко доступна в сельской местности северо-востока, особенно в районе Бан Квао , провинции Чайяпхум . Тайское название насекомого и вещества — «khrang» (тайский: ครั่ง). [ необходима цитата ]
Отделка древесины является одним из наиболее традиционных и все еще популярных способов использования шеллака, смешанного с растворителями или спиртом. Эта растворенная шеллачная жидкость, нанесенная на кусок дерева, является испаряющейся отделкой: спирт шеллачной смеси испаряется, оставляя защитную пленку. [39]
Шеллак как отделка древесины в чистом виде натуральный и нетоксичный. Отделка из шеллака устойчива к ультрафиолету. По водостойкости и долговечности не уступает синтетическим отделочным средствам. [40]
Поскольку шеллак совместим с большинством других отделочных материалов, его также используют в качестве барьера или грунтовочного слоя на древесине , чтобы предотвратить просачивание смолы или пигментов в конечный отделочный материал или предотвратить появление пятен на древесных морилках. [41]
Шеллак используется:
Смола, полученная из Schleichera oleosa, превосходила другие смолы по некоторым промышленно важным параметрам, например, по текучести (самая высокая), времени тепловой полимеризации (самая длительная) и цветовому индексу (самая низкая).