Лак — это прозрачное твердое защитное покрытие или пленка. Его не следует путать с морилкой для дерева . Обычно он имеет желтоватый оттенок из-за производственного процесса и используемых материалов, но может также быть пигментированным по желанию. Он продается в различных оттенках.
Лак в основном используется в качестве отделки древесины [1], где, окрашенная или нет, отличительные тона и зерна древесины должны быть видны. Отделки лаком имеют естественный блеск , но доступны сатиновые/полуглянцевые и матовые блески. [2] [3]
Слово «лак» происходит от средневекового латинского vernix , означающего пахучую смолу, возможно, происходящего от среднегреческого berōnikón или beroníkē , означающего янтарь или стекло янтарного цвета. [4] Ложная этимология прослеживает это слово до греческого Berenice , древнего названия современного Бенгази в Ливии, где предположительно использовались первые лаки в районе Средиземноморья и где продавалась смола из деревьев ныне исчезнувших лесов.
Ранние лаки были разработаны путем смешивания смолы — например, сосновой смолы — с растворителем и нанесения их кистью для получения золотистого и затвердевшего эффекта, который можно увидеть в современных лаках. Лакирование было техникой, хорошо известной в Древнем Египте .
Лакирование также зафиксировано в истории Восточной и Южной Азии; в Индии , Китае и Японии , где практика лакирования , разновидность нанесения лака, была известна с очень раннего времени. Китайцы Тан использовали средневековые химические эксперименты для производства лака для одежды и оружия, применяя сложные химические формулы, применяемые к шелковой одежде подводных ныряльщиков , крем, предназначенный для полировки бронзовых зеркал, и другие формулы. [5]
Из-за проблем с воспламеняемостью на многих контейнерах с продуктами указаны меры предосторожности при хранении и утилизации лаков и олиф , поскольку они легковоспламеняемы, а материалы, используемые для нанесения лаков, могут самопроизвольно воспламеняться. Многие лаки содержат растительные масла (например, льняное масло ), синтетические масла (например, полиуретаны ) или смолы в качестве связующего в сочетании с органическими растворителями. Они воспламеняемы в жидком состоянии. Все олифы , некоторые алкиды (включая краски ) и многие полиуретаны выделяют тепло ( экзотермическая реакция) в процессе отверждения . Таким образом, пропитанные маслом тряпки и бумага могут тлеть и воспламеняться даже через несколько часов после использования, если не приняты надлежащие меры предосторожности. Поэтому многие производители указывают надлежащие методы утилизации тряпок и других предметов, используемых для нанесения отделки, например, утилизацию в контейнере, наполненном водой. [6] [7]
Лак традиционно представляет собой комбинацию высыхающего масла , смолы и разбавителя или растворителя, а также металлического сиккатива для ускорения высыхания. Однако разные типы лаков имеют разные компоненты. После нанесения пленкообразующие вещества в лаках либо затвердевают непосредственно, как только растворитель полностью испарится , либо затвердевают после испарения растворителя в результате процессов отверждения , в первую очередь химической реакции между маслами и кислородом воздуха ( автоокисление ) и химических реакций между компонентами лака.
Смоляные лаки высыхают за счет испарения растворителя и быстро затвердевают при высыхании. Акриловые и водные лаки высыхают за счет испарения воды, но будут испытывать более длительный период отверждения из-за испарения органических растворителей, абсорбированных на латексных частицах, и, возможно, химического отверждения частиц. Масляные, полиуретановые и эпоксидные лаки остаются жидкими даже после испарения растворителя, но быстро начинают отверждаться, проходя последовательные стадии от жидкого или сиропообразного до липкого или липкого, до сухого клейкого, до сухого на ощупь, до твердого.
Факторы окружающей среды, такие как тепло и влажность, играют большую роль во времени высыхания и отверждения лаков. В классическом лаке скорость отверждения зависит от типа используемого масла и, в некоторой степени, от соотношения масла и смолы. Время высыхания и отверждения всех лаков может быть ускорено путем воздействия источника энергии, такого как солнечный свет , ультрафиолетовый свет или тепло.
Существует множество различных типов высыхающих масел, включая льняное масло , тунговое масло и масло грецкого ореха . Они содержат большое количество полиненасыщенных жирных кислот . Высыхающие масла отверждаются посредством экзотермической реакции между полиненасыщенной частью масла и кислородом воздуха. Первоначально термин «лак» относился к отделкам, которые были сделаны полностью из смолы, растворенной в подходящих растворителях, либо этаноле (спирте), либо скипидаре . Преимущество отделок в предыдущие века заключалось в том, что смоляные лаки имели очень быструю скорость отверждения по сравнению с маслами; в большинстве случаев они отверждаются практически сразу после полного испарения растворителя. Напротив, необработанным или «сырым» маслам для отверждения могут потребоваться недели или месяцы, в зависимости от температуры окружающей среды и других факторов окружающей среды. В современных терминах, кипяченые или частично полимеризованные высыхающие масла с добавлением сиккативов или осушителей (химических катализаторов ) имеют время отверждения менее 24 часов. Однако некоторые нетоксичные побочные продукты процесса отверждения выделяются из масляной пленки даже после того, как она становится сухой на ощупь, и в течение значительного периода времени. Издавна существовала традиция сочетать высыхающие масла со смолами, чтобы получить благоприятные свойства обоих веществ.
Для создания лака можно использовать множество различных видов смол. Натуральные смолы, используемые для лака, включают янтарь , каури , даммар , копал , канифоль ( канифоль или сосновую смолу), сандарак , бальзам , элеми , мастику и шеллак . Лак также может быть создан из синтетических смол, таких как акриловые , алкидные или полиуретановые . Формула лака может вообще не содержать никаких добавленных смол, поскольку высыхающие масла могут сами по себе создавать эффект лака. [8]
Первоначально для растворения смолы и разбавления высыхающих масел использовался скипидар или спирт . Изобретение нефтяных дистиллятов привело к появлению заменителей скипидара, таких как уайт-спирит , разбавитель для краски и уайт-спирит . Современные синтетические лаки могут быть приготовлены с использованием воды вместо углеводородных растворителей.
Лакировка скрипки — многоэтапный процесс, включающий некоторые или все из следующих действий: грунтовка, герметик, грунтовка, цветные покрытия и прозрачный верхний слой. В некоторых системах используется лак на основе высыхающего масла, как описано ниже, в то время как в других используется спиртовой лак, изготовленный из смолы(смол), растворенной в спирте. Подкраска при ремонте или реставрации выполняется только лаком на основе растворителя.
Высушенное масло, такое как ореховое масло или льняное масло, может использоваться в сочетании с янтарем , копалом , канифолью или другими смолами . Традиционно масло готовят путем приготовления пищи или воздействия воздуха и солнечного света, но современное масло готовят путем нагревания масла при высокой температуре без кислорода. Очищенная смола иногда доступна в виде полупрозрачного твердого вещества, а затем «запускается» путем приготовления пищи или плавления ее в горшке на огне без растворителей. Загущенное масло и подготовленная смола затем варятся вместе и разбавляются скипидаром (вдали от открытого огня) в раствор , который можно наносить кистью . Состав и процессы изготовления скрипичного лака очень разнообразны, при этом некоторые высоко ценимые старые образцы демонстрируют дефекты (например, растрескивание, образование трещин), связанные с несовместимыми компонентами лака.
Некоторые системы отделки скрипок используют vernice bianca (яичный белок и гуммиарабик) в качестве герметика или грунта. Также есть свидетельства того, что в некоторых грунтах использовались тонко измельченные минералы, возможно, вулканический пепел. Некоторые скрипки, изготовленные в конце 18 века, использовали бычью кровь для создания очень глубокого красного цвета. Сегодня этот лак бы выцвел и в настоящее время имеет очень теплый, темно-оранжевый цвет. [9]
Большинство смоляных или камеди-лаков состоят из натурального вещества растительного или насекомого происхождения, растворенного в растворителе, называемом спиртовым лаком или сольвентным лаком. [10] Растворитель может быть на основе спирта , скипидара или нефти . Некоторые смолы растворяются как в спирте, так и в скипидаре. Как правило, нефтяные растворители, то есть уайт-спирит или разбавитель для краски , могут заменить скипидар. Смолы включают янтарь , даммар , копал , канифоль , сандарак , элеми , бензоин , мастику , бальзам , шеллак и множество лаков .
Синтетические смолы, такие как фенольная смола, могут использоваться в качестве вторичного компонента в некоторых лаках и красках.
На протяжении столетий разрабатывалось множество рецептов, включавших сочетание смол, масел и других ингредиентов, таких как определенные воски . Считалось, что они придают особые тональные качества музыкальным инструментам, и поэтому иногда были тщательно охраняемыми секретами. Взаимодействие различных ингредиентов трудно предсказать или воспроизвести, поэтому опытные отделочники часто были высоко ценимыми профессионалами.
Шеллак — это очень широко используемый однокомпонентный смоляной лак, растворимый в спирте. Он не используется для наружных поверхностей или там, где он будет многократно контактировать с водой, например, вокруг раковины или ванны. Источником шеллачной смолы является хрупкий или хлопьевидный секрет самки лакового насекомого Kerria lacca , встречающегося в лесах Ассама и Таиланда и собираемого с коры деревьев, где она откладывает его, чтобы обеспечить липкое сцепление со стволом. Шеллак является основой французской политуры , которая на протяжении столетий была предпочтительным покрытием для изысканной мебели. Указанный «депарафинированный» шеллак был обработан для удаления восковых веществ из исходного шеллака и может использоваться в качестве грунтовки и шлифовально-герметизирующей подложки для других покрытий, таких как полиуретаны, алкиды, масла и акрилы.
Подготовленный шеллак обычно доступен в «прозрачном» и «янтарном» (или «оранжевом») вариантах, как правило, как «трехфунтовая нарезка» или три фунта сухого шеллака на один галлон спирта США. Другие натуральные оттенки цвета, такие как рубиновый и желтый, доступны в специализированных пигментных или столярных магазинах. Сухой шеллак доступен в виде очищенных хлопьев, «sticklac», «button lac» или «seedlac». «Белая пигментированная» грунтовочная краска из шеллака широко доступна в розничных магазинах, рекламируется как быстросохнущая внутренняя грунтовка «решающая проблемы», поскольку она прилипает к различным поверхностям и изолирует запахи и пятна дыма. Очистку шеллака можно производить либо чистым спиртом, либо аммиачными очистителями.
Современные коммерчески производимые лаки используют некоторую форму алкида для создания защитной пленки. Алкиды обладают хорошей устойчивостью к растворителям, влаге и ультрафиолетовому излучению. Алкиды представляют собой химически модифицированные растительные масла, которые хорошо работают в широком диапазоне условий и могут быть разработаны для ускорения скорости отверждения и, таким образом, затвердевания. [11] Обычно это происходит за счет использования металлических солей-осушителей, таких как соли кобальта . [12] [13] Лучшие (и более дорогие) наружные лаки используют алкиды, изготовленные из высокоэффективных масел и содержащие УФ -поглотители; это улучшает сохранение глянца и продлевает срок службы отделки. Различные смолы также могут быть объединены с алкидами как часть формулы для типичных «масляных» лаков, которые имеются в продаже.
Лак для рангоута (также называемый морским лаком или яхтенным лаком ) изначально предназначался для использования на рангоутах кораблей или лодок , чтобы защитить древесину от воздействия моря и погоды. Рангоуты изгибаются под тяжестью парусов. Основными требованиями были водостойкость и эластичность , чтобы оставаться прилипшими при изгибе рангоута. Эластичность также была предварительным условием для защиты от атмосферных воздействий, поскольку покрытие, которое трескалось, затем пропускало воду, даже если оставшаяся пленка была непроницаемой. Внешний вид и блеск имели относительно низкую ценность.Часто используются модифицированное тунговое масло и фенольные смолы .
Когда впервые были разработаны, ни один лак не обладал хорошей устойчивостью к УФ-излучению . Даже после того, как более современные синтетические смолы стали устойчивыми, настоящий лак для шпата сохранил свою эластичность выше других достоинств, даже если это потребовало компромисса в его устойчивости к УФ-излучению. Таким образом, лаки для шпата не обязательно являются лучшим выбором для наружных деревянных изделий, которым не нужно изгибаться в процессе эксплуатации.
Несмотря на это, широко распространенное восприятие «морских продуктов» как «прочных» привело к тому, что отечественные наружные лаки стали называться «лаком Spar» и продаваться благодаря их стойкости к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению. Эти заявления могут быть более или менее реалистичными в зависимости от индивидуальных продуктов. Лишь сравнительно недавно появились лаки Spar, которые могут предложить как эффективную эластичность, так и устойчивость к ультрафиолетовому излучению.
Высыхающие масла, такие как льняное и тунговое масло , не являются настоящими лаками, хотя часто в современном понимании они выполняют ту же функцию.
Полиуретановые лаки обычно являются твердыми, износостойкими и долговечными покрытиями. Они популярны для полов из твердой древесины , но некоторые специалисты по отделке древесины считают их сложными или неподходящими для отделки мебели или других деталей. Полиуретаны по твердости сопоставимы с некоторыми алкидами, но обычно образуют более прочную пленку. По сравнению с простыми масляными или шеллачными лаками полиуретановый лак образует более твердую, значительно более прочную и водонепроницаемую пленку. Однако толстая пленка обычного полиуретана может расслаиваться при воздействии тепла или удара, разрушая пленку и оставляя белые пятна. Эта тенденция усиливается при длительном воздействии солнечного света или при нанесении на мягкие породы дерева, такие как сосна . Это также отчасти связано с меньшей проникающей способностью полиуретана в древесину. Для решения этой проблемы используются различные методы грунтования, включая использование определенных масляных лаков, определенного «депарафинированного» шеллака, прозрачного проникающего эпоксидного герметика или «модифицированного маслом» полиуретана, предназначенного для этой цели. Полиуретановый лак также может не иметь «ручного» блеска высыхающих масел, таких как льняное или тунговое масло; однако, напротив, он способен создавать гораздо более быструю и плотную пленку, достигая в два слоя того, что может потребовать многократного нанесения масла. Полиуретан также может быть нанесен поверх прямого масляного покрытия, но из-за относительно медленного времени отверждения масел, выделения определенных химических побочных продуктов и необходимости воздействия кислорода из воздуха, необходимо следить за тем, чтобы масла были достаточно отверждены, чтобы принять полиуретан. Одним из недостатков лака на основе полиуретана является тенденция к пожелтению с течением времени. Это происходит потому, что гидроксильные группы обычного алкида реагируют с ТДИ, образуя уретан-алкид. Это вносит высокую степень ароматичности и, следовательно, тенденцию к пожелтению. [14]
В отличие от высыхающих масел и алкидов, которые отверждаются после испарения растворителя и при реакции с кислородом из воздуха, настоящие полиуретановые покрытия отверждаются после испарения растворителя, а затем либо посредством различных реакций химикатов в исходной смеси, либо посредством реакции с влагой из воздуха. Некоторые полиуретановые продукты являются «гибридами» и сочетают в себе различные аспекты своих исходных компонентов. «Модифицированные маслом» полиуретаны, как на водной основе, так и на основе растворителя, в настоящее время являются наиболее широко используемыми покрытиями для деревянных полов.
Внешнее использование полиуретанового лака может быть проблематичным из-за его повышенной восприимчивости к ухудшению под воздействием ультрафиолетового света. Все прозрачные или полупрозрачные лаки, и, конечно, все пленочные полимерные покрытия (например, краска, морилка , эпоксидная смола, синтетический пластик и т. д.) подвержены этому повреждению в той или иной степени. Пигменты в красках и морилках защищают от повреждения ультрафиолетом. УФ-поглотители добавляются в полиуретановые и другие лаки (например, шпатовый лак) для защиты от повреждения ультрафиолетом, но их эффективность снижается в течение 2–4 лет в зависимости от количества и качества добавленных УФ-поглотителей, а также от интенсивности и продолжительности воздействия солнца. Воздействие воды, влажность, экстремальные температуры и другие факторы окружающей среды влияют на все отделки. [15]
Слово «лак» относится к быстросохнущим лакам или краскам на основе растворителя. Хотя их названия могут быть получены схожим образом, лак — это не то же самое, что шеллак , и он не растворяется в спирте. Лак растворяется в разбавителе для лака, который является легковоспламеняющимся растворителем, обычно содержащим бутилацетат и ксилол или толуол . Лак обычно наносится распылением в распылительной камере , которая удаляет излишки распыления и сводит к минимуму риск возгорания.
Правило большого пальца заключается в том, что прозрачная отделка древесины, предназначенная для распыления, является лаком, но если она предназначена для нанесения кистью, то это лак. Таким образом, большинство предметов деревянной мебели покрыты лаком. [ необходима цитата ]
Лак можно считать отличным от олифы, поскольку он может быть повторно растворен позже растворителем (например, тем, в котором он был растворен при нанесении) и не переходит в твердое состояние химическим путем, как другие лаки. [16]
Акриловые смоляные лаки обычно являются лаками на водной основе с самым низким показателем преломления среди всех покрытий [17] и высокой прозрачностью. Они устойчивы к пожелтению. Акриловые лаки обладают преимуществом очистки водой и отсутствием паров растворителя, но обычно не проникают в древесину так же хорошо, как масла. Иногда им не хватает способности к нанесению кистью и самовыравнивающихся качеств лаков на основе растворителя. Обычно они обладают хорошей устойчивостью к УФ-излучению.
В мире искусства лаки обеспечивают пыленепроницаемость и более твердую поверхность, чем голая краска — иногда они обладают преимуществом ультрафиолетовых резисторов, которые помогают защитить произведение искусства от выцветания под воздействием света. Акриловый лак следует наносить с использованием изолирующего слоя (постоянный защитный барьер между картиной и лаком, предпочтительно мягкий глянцевый гель-носитель), чтобы облегчить удаление лака и общую консервацию. Акриловые лаки, используемые для такого последнего съемного слоя защиты произведений искусства, обычно представляют собой акриловые лаки на основе минерального спирта, а не на водной основе.
Различные системы эпоксидных смол были сформулированы как лаки или напольные покрытия, в которых два компонента смешиваются непосредственно перед нанесением. [18] Иногда две части имеют одинаковый объем и обозначаются как 1:1, но не всегда, так как в продаже имеются пропорции смешивания 2:1, 3:1, 4:1 и даже 5:1. Отдельные компоненты обычно обозначаются как Часть A и Часть B. Все двухкомпонентные эпоксидные смолы имеют жизнеспособность или рабочее время, в течение которого смешанный материал может быть использован. Обычно жизнеспособность составляет несколько часов или меньше, но это сильно зависит от температуры. Используются как водорастворимые, так и растворимые эпоксидные смолы. Эпоксидные смолы имеют тенденцию желтеть в течение довольно короткого периода времени. [19]
Используется, когда требуется быстросохнущая, прочная, твердая отделка, например, для кухонных шкафов и офисной мебели. Поставляется в двух частях: смола и кислотный катализатор. Первая представляет собой смесь аминосмолы и алкида. Кислотный катализатор добавляется непосредственно перед нанесением в установленном соотношении, определенном производителем. Большинство из них производят минимальное пожелтение. Однако у этой отделки есть два недостатка. Первый заключается в том, что при отверждении отделки выделяется формальдегид , который является токсичным и канцерогенным. Второй заключается в том, что отделка может треснуть или потрескаться, если нанесено слишком много слоев.
