Животный клей — это клей , который создается путем длительного кипячения соединительной ткани животных в процессе, называемом рендерингом . [1] Помимо использования в качестве клея, он используется для покрытия и проклейки , в декоративных композициях , а также в качестве осветлителя . [1]
Эти белковые коллоидные клеи образуются путем гидролиза коллагена из кожи, костей, сухожилий и других тканей, подобно желатину . Само слово коллаген происходит от греческого κόλλα ( kolla ), что означает «клей». Эти белки образуют молекулярную связь с приклеиваемым объектом. [ требуется цитата ] Традиционно кератиновые клеи , хотя и изготавливаются из частей животных, таких как рога и копыта, не считаются животными клеями, поскольку они не являются коллагеновыми клеями. [2]
Стереотипно, что животное, о котором идет речь, — лошадь , и о лошадях, которых усыпляют, часто говорят, что их «отправили на клеевую фабрику». Однако используются и другие животные, включая крупный рогатый скот, [3] кроликов и рыбу . [4]
Животный клей существовал с древних времен, хотя его использование не было широко распространено. Клей, полученный из конского зуба, может быть датирован почти 6000 лет назад, но никакие письменные записи тех времен не могут доказать, что они использовались в полной мере или широко. [5]
Первые известные письменные процедуры изготовления животного клея были записаны около 2000 г. до н. э. Между 1500 и 1000 г. до н. э. его использовали для деревянной мебели и настенных росписей, которые можно найти даже на гробах египетских фараонов . [6] Доказательствами служат каменные резьбы, изображающие приготовление и использование клея, в основном использовавшегося для мебели в гробнице фараона. [7] Египетские записи говорят, что животный клей изготавливали, расплавляя его на огне, а затем нанося кистью. [8]
Древние греки и римляне позже использовали животный и рыбий клей для разработки шпона и маркетри , склеивания тонких секций или слоев древесины. [6] Животный клей, известный как тауроколла ( ταυρόκολλα ) по-гречески и глютен тауринум по -латыни , изготавливался из шкур быков в древности . [9] Разбитую керамику также можно было ремонтировать с помощью животного клея, заполняя трещины, чтобы скрыть недостатки. [10]
Около 906–618 гг. до н. э. рога рыбы, быка и оленя использовались для производства клея и связующих веществ для пигментов в Китае . [11] Животные клеи использовались в качестве связующих веществ в красках во времена династии Тан . Они также использовались на фигурках Терракотовой армии . [12] Записи указывают, что одним из основных компонентов чернил из ламповой сажи был белковый клей. Клей из быка и рогов оленя связывал частицы пигментов вместе, действуя как консервант, образуя пленку на поверхности по мере высыхания чернил. [9] Китайцы, такие как Као Гун Цзи, также исследовали клей в медицинских целях. [13]
Использование животного клея, а также некоторых других видов клея, в значительной степени исчезло в Европе после упадка Западной Римской империи до XVI-XVIII веков, когда изготовление деревянной мебели стало превращаться в крупное ремесло. [6] В средние века рыбий клей оставался источником для живописи и иллюминации рукописей. [14] С XVI века мездровый клей использовался при изготовлении скрипок . [7]
Коренные американцы использовали клей для копыт в первую очередь как связующее вещество и как водостойкое покрытие, вываривая его из остатков животных и нанося на открытые поверхности. Иногда они использовали клей для кожи в качестве краски для получения узоров после нанесения пигментов и дубления на шкуры . [15] Клей для копыт использовался не только для шкур, но и в качестве консерванта для волос. Ассинибойны предпочитали более длинные волосы, поэтому они обмазывали пряди смесью красной земли и клея для копыт. [16] Его также использовали для связывания перьев и снаряжения. [17]
Первая коммерческая фабрика по производству клея открылась в Голландии около 1700 года, производя животный клей из шкур. [6] Первая фабрика по производству клея в Соединенных Штатах открылась в 1899 году, ее основала Milwaukee Tanning Industry. [5] Компания LD Davis процветала, производя животный клей во время Великой депрессии , сместив фокус с трафаретной печати на продажу местным производителям коробок и другим пользователям. Формула животного клея LD Davis для переплетного дела остается в производстве. [18] В течение 18-го и 19-го веков владельцы ранчо избавлялись от старых животных, в частности лошадей, на клеевых фабриках. Появление синтетических клеев ознаменовало крах индустрии животного клея.
Сегодня животные клеи мало промышленно развиты, но все еще используются для изготовления и реставрации инструментов семейства скрипичных , картин, иллюминированных пергаментных рукописей и других артефактов. [9] Желатин , форма животного клея, встречается во многих современных продуктах, таких как желатиновые десерты , зефир , фармацевтические капсулы, [19] и фотопленка, и используется для укрепления оберток сухожилий, дерева, кожи, коры и бумаги. Мясной клей также предпочитают многие мастера синтетическим клеям за его обратимость, сопротивление ползучести и тенденцию затягивать соединения по мере затвердевания.
Этот клей в основном используется в качестве клея, проклейки или лака, хотя он не так часто используется, как другие клеи, поскольку он водорастворим . Другие аспекты, такие как сложность хранения во влажном состоянии, потребность в свежем сырье (кожа животных не должна быть гниющей или обожженной жиром), делают этот продукт более сложным для получения и использования. Фабрики теперь производят другие виды клея, поскольку процесс получения животного клея сложен. [20] Животные клеи также темнеют со временем и сжимаются по мере высыхания, что дает им возможность нанести вред дереву, бумаге или произведениям искусства. Слишком частая обработка и слишком частые изменения температуры или влажности могут нанести еще больший вред. [10] Некоторые компании, например, в Канаде, по-прежнему производят животные, шкуры и копытные клеи лошадей. Недавно животный клей был заменен другими клеями и пластиком, но остается популярным для реставрации .
Животный клей был самым распространенным клеем для деревообработки на протяжении тысяч лет, пока в 20 веке не появились синтетические клеи, такие как поливинилацетат (ПВА) и другие смоляные клеи. Сегодня он используется в основном в специальных областях, таких как изготовление люстр , создание органов , ремонт фортепиано и реставрация антиквариата. Художники по стеклу используют способность мездрового клея склеивать стекло. По мере затвердевания клей сжимается, раскалывая стекло. [ требуется пояснение ] [ требуется цитата ]
Он имеет несколько преимуществ и недостатков по сравнению с другими клеями. Клей наносится горячим, как правило, кистью или шпателем. Клей поддерживается горячим в клеевой кастрюле, которая может быть электрическим устройством, специально предназначенным для этой цели, пароваркой или просто кастрюлей или глиняным горшком, чтобы обеспечить теплую водяную баню для контейнера с клеем. Большинство животных клеев растворимы в воде, что полезно для соединений, которые в какой-то момент могут потребовать разделения. [21] Иногда на такие соединения наносят спирт, чтобы обезвожить клей, сделав его более хрупким и более поддающимся растрескиванию. Пар также можно использовать для размягчения клея и разделения соединений. [ необходима цитата ] [ оригинальное исследование? ]
К особым типам относятся мездровый клей , костный клей , рыбий клей , клей из кроличьей кожи .
Клей для кожи изготавливается из шкур животных и часто используется в деревообработке. Он может поставляться в виде гранул, хлопьев или плоских листов, которые имеют неограниченный срок хранения, если хранить их в сухом виде. Его растворяют в воде, нагревают и наносят теплым, обычно около 60 °C (140 °F). Более высокие температуры быстро разрушают прочность клея для кожи. [22] Для поддержания горячего клея во время использования можно использовать коммерческие клеевые горшки, простые водяные бани или пароварки. Когда клей для кожи остывает, он быстро превращается в гель. При комнатной температуре готовый клей для кожи имеет консистенцию густого желатина, который на самом деле имеет схожий состав. Загущенный клей для кожи не обладает значительной прочностью, поэтому крайне важно нанести клей, подогнать детали и удерживать их неподвижно, прежде чем температура клея упадет намного ниже 50 °C (120 °F). Все клеи имеют время открытой выдержки , то есть время, в течение которого клей остается жидким и пригодным для работы. Соединение деталей после истечения времени открытой выдержки приводит к слабому склеиванию. Время схватывания мездрового клея обычно составляет минуту или меньше. На практике это часто означает необходимость нагревать склеиваемые детали и склеивать в очень теплом помещении [23] , хотя эти шаги можно обойти, если операция с клеем и зажимом может быть выполнена быстро.
Если клей для кожи используется время от времени, излишки клея можно хранить в морозильнике, чтобы предотвратить порчу из-за роста микроорганизмов . Клей для кожи обладает некоторыми свойствами заполнения щелей, [24] хотя современные клеи для заполнения щелей, такие как эпоксидная смола, в этом отношении лучше.
Клей для мездры, который остается жидким при комнатной температуре, также возможен путем добавления мочевины. В стресс-тестах, проведенных Марком Шофилдом из журнала Fine Woodworking Magazine, «жидкий клей для мездры» выгодно отличался от обычного клея для мездры [25] по средней прочности связи. «Однако любой жидкий клей для мездры старше шести месяцев может быть подозрительным, поскольку мочевина в конечном итоге гидролизует белковую структуру клея и ослабляет ее — даже если продукт был «защищен» различными бактерицидами и фунгицидами во время производства». [22]
Шкуры животных замачивают в воде для получения «запаса». Затем запас обрабатывают известью , чтобы разложить шкуры. Затем шкуры ополаскивают, чтобы удалить известь, а любые остатки нейтрализуют слабым раствором кислоты. Шкуры нагревают в воде до тщательно контролируемой температуры около 70 °C (158 °F). Затем «клеевой раствор» сливают, добавляют еще воды, и процесс повторяют при более высоких температурах.
Затем клеевой раствор высушивают и измельчают в гранулы. [26]
Существенные недостатки мездрового клея — его температурные ограничения, короткое время открытой выдержки и уязвимость к микроорганизмам — компенсируются несколькими преимуществами. Соединения мездрового клея обратимы и поддаются ремонту. Недавно склеенные соединения легко разъединяются при применении тепла и пара. Мездровый клей прилипает сам к себе, поэтому ремонтник может нанести новый мездровый клей на соединение и повторно зажать его. Напротив, клеи ПВА не прилипают сами к себе после затвердевания, поэтому для успешного ремонта сначала требуется удалить старый клей, что обычно требует удаления части склеиваемого материала.
Клей для кожи создает довольно хрупкое соединение, поэтому сильный удар часто приводит к очень чистому разрыву вдоль соединения. Напротив, раскалывание соединения, склеенного ПВА, обычно повреждает окружающий материал, создавая неровный разрыв, который труднее исправить. Эта хрупкость используется изготовителями инструментов. Например, инструменты семейства скрипок требуют периодической разборки для ремонта и обслуживания. Верхняя дека скрипки легко снимается, если поддеть мастихином верхнюю деку между верхней декой и ребрами и провести им по всему соединению. Хрупкость позволяет снять верхнюю деку, часто без значительного повреждения древесины. Для повторного склеивания верхней деки требуется только нанести новый горячий клей для кожи на соединение. Если бы верхняя дека скрипки была приклеена клеем ПВА, для снятия верхней деки потребовалось бы нагревание и пар для разборки соединения (что приводит к повреждению лака), тогда пришлось бы удалить древесину из соединения, чтобы убедиться, что не осталось затвердевшего клея ПВА, прежде чем повторно склеивать верхнюю деку.
Клей для кожи также выполняет функцию собственного зажима. Как только клей начинает превращаться в гель, он стягивает соединение. Изготовители скрипок могут склеивать центральные швы верхней и задней пластин вместе, используя натертое соединение вместо использования зажимов . Эта техника заключается в покрытии половины соединения горячим клеем для кожи, а затем втирании другой половины в соединение до тех пор, пока клей для кожи не начнет превращаться в гель, после чего клей станет липким. В этот момент пластину откладывают в сторону без зажимов, и клей для кожи стягивает соединение вместе по мере его застывания.
Клей для кожи восстанавливает свои рабочие свойства после охлаждения, если его снова нагреть. Это свойство можно использовать, когда время открытой выдержки клея не позволяет нормально склеить соединение. Например, изготовитель виолончелей может не иметь возможности приклеить и зажать верхнюю часть к ребрам инструмента за короткое время открытой выдержки в одну минуту. Вместо этого изготовитель наносит каплю клея вдоль ребер и дает ему остыть. Затем верхняя часть зажимается к ребрам. Двигаясь на несколько дюймов за раз, изготовитель вставляет нагретый мастихин в соединение, нагревая клей. Когда клей разжижается, мастихин вынимается, и клей остывает, создавая связь. Похожий процесс можно использовать для приклеивания шпона к подложке. Шпон и/или подложка покрываются горячим клеем для кожи. Когда клей остынет, шпон размещается на подложке. Горячий предмет, такой как утюг, прикладывается к шпону, разжижая лежащий под ним клей. После снятия утюга клей остывает, прикрепляя шпон к основе.
Клеевые соединения на основе мездрового клея не расползаются под нагрузкой. Клеи ПВА создают пластичные соединения, которые со временем расползаются, если к ним приложить большие нагрузки.
Клей для кожи поставляется в различных концентрациях в граммах , каждая из которых подходит для определенных целей. Производители инструментов и шкафов используют диапазон концентрации от 120 до 200 граммов. Некоторые клеи для кожи продаются без указания концентрации в граммах. Опытные пользователи избегают этого клея, поскольку он может быть слишком слабым или слишком сильным для ожидаемого применения.
Клей из кроличьей кожи более пластичен после высыхания, чем обычные кожистые клеи. Он используется для проклейки или грунтовки холстов масляных художников. Он также используется в переплетном деле и как клеевой компонент некоторых рецептов для гипса и композита .
Рыбий клей изготавливается из костей или тканей рыб. Изингласс изготавливается специально из плавательных пузырей и имеет коллагеновую основу. Рыбий клей использовался в Древнем Египте и классической античности в Средиземноморье; он продолжал использоваться в Европе в поздней античности и средневековье, и до сих пор используется в нишевых приложениях сегодня. Он становится хрупким при высыхании, поэтому его иногда смешивали с пластификаторами, такими как патока и мед . Он использовался в искусстве, переплете книг [27] , деревообработке, мебельном деле и для склеивания бумаги и кости. [28]
Рыбий клей — высший сорт рыбьего клея, получаемый путем промывания и высушивания внутренних слоев плавательных пузырей рыб. Лучший сорт, русский рыбий клей, получают из осетровых.