Лак представляет собой прозрачное твердое защитное покрытие или пленку. Не следует путать с морилкой для дерева . Обычно он имеет желтоватый оттенок из-за производственного процесса и используемых материалов, но по желанию его также можно пигментировать . В продаже он продается в различных оттенках.
Лак в основном используется для отделки древесины [1] , где, независимо от того, окрашен он он или нет, должны быть видны отличительные тона и текстура древесины. Лак имеет естественный глянцевый блеск , но доступны сатиновый/полуглянцевый и плоский блеск. [2] [3]
Слово «лак» происходит от средневекового латинского vernix , что означает пахучую смолу, возможно, происходит от среднегреческого berōnikón или beroníkē , что означает янтарное или янтарное стекло. [4] Ложная этимология связывает это слово с греческим Береника , древним названием современного Бенгази в Ливии, где предположительно использовались первые лаки в Средиземноморье и где продавалась смола 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. [5] Лакирование было методом, хорошо известным в Древнем Египте .
Лакирование также зафиксировано в истории Восточной и Южной Азии; в Индии , Китае и Японии , где практика лаковых работ, разновидность нанесения лака, была известна очень рано. Китайцы Тан использовали средневековые химические эксперименты для изготовления лака для одежды и оружия, применяя сложные химические формулы, наносимые на шелковую одежду подводных водолазов , крем, предназначенный для полировки бронзовых зеркал, и другие формулы. [6]
Из-за проблем с воспламеняемостью на многих контейнерах с продуктами указаны меры предосторожности при хранении и утилизации лаков и олиф , поскольку они легко воспламеняются, а материалы, используемые для нанесения лаков, могут самопроизвольно возгораться. Многие лаки содержат масла растительного происхождения (например, льняное масло ), синтетические масла (например, полиуретаны ) или смолы в качестве связующего вещества в сочетании с органическими растворителями. В жидком состоянии они легко воспламеняются. Все олифы , некоторые алкиды (включая краски ) и многие полиуретаны выделяют тепло ( экзотермическую реакцию) в процессе отверждения . Таким образом, пропитанные маслом тряпки и бумага могут тлеть и воспламеняться даже через несколько часов после использования, если не принять надлежащие меры предосторожности. Поэтому многие производители указывают правильные методы утилизации ветоши и других предметов, используемых для нанесения отделки, например, утилизацию в контейнере, наполненном водой. [7] [8]
Лак традиционно представляет собой комбинацию олифы , смолы и разбавителя или растворителя , а также сиккатива для металла для ускорения высыхания. Однако разные виды лака 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 , прежде всего химической реакции между маслами и кислородом воздуха ( автоокисление ) и химических реакции 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 имеют длительный период отверждения из-за испарения органических растворителей, абсорбированных частицами латекса, 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, к липкому или липкому, к сухому, липкому, к сухому на ощупь, к твердому.
Факторы окружающей среды, такие как тепло и влажность, играют большую роль во времени высыхания и отверждения лаков. Скорость отверждения классического лака зависит от типа используемого масла и, в некоторой степени, от соотношения масла и смолы. Время высыхания и отверждения всех лаков можно ускорить под воздействием источника энергии, такого как солнечный свет , ультрафиолетовый свет или тепло.
Существует много различных типов олиф, включая льняное масло , тунговое масло и масло грецкого ореха . Они содержат высокий уровень полиненасыщенных жирных кислот . Олифа отверждается в результате экзотермической реакции между полиненасыщенной частью масла и кислородом воздуха. Первоначально термин «лак» относился к покрытиям, которые были полностью изготовлены из смолы, растворенной в подходящих растворителях: этаноле (спирте) или скипидаре . Преимущество отделки предыдущих столетий 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, для отверждения необработанных или «сырых» масел могут потребоваться недели или месяцы, в зависимости от температуры окружающей среды и других факторов окружающей среды. Говоря современным языком, кипяченые или частично полимеризованные олифы с добавлением сиккативов или сиккативов (химических катализаторов ) имеют время отверждения менее 24 часов. Однако некоторые нетоксичные побочные продукты процесса отверждения выделяются из масляной пленки даже после того, как она высохнет на ощупь и в течение значительного периода времени. Издавна сложилась традиция сочетать олифы со смолами для получения выгодных свойств обоих веществ.
Для создания лака можно использовать множество различных видов смол. К природным смолам, используемым для лака, относятся янтарь , камедь каури , даммар , копал , канифоль ( канифольная или сосновая смола), сандарак , бальзам , элеми , мастика и шеллак . Лак также может быть изготовлен из синтетических смол, таких как акрил , алкид или полиуретан . Формула лака может вообще не содержать добавленных смол, поскольку олифы сами по себе могут производить эффект лака. [9]
Первоначально для растворения смолы и разжижения олифы использовался скипидар или спирт . Изобретение нефтяных дистиллятов привело к появлению заменителей скипидара , таких как уайт-спирит , растворитель для красок и уайт-спирит . В состав современных синтетических лаков может быть добавлена вода вместо углеводородных растворителей.
Лакирование скрипки — это многоэтапный процесс, включающий некоторые или все из следующих действий: грунтовку, герметик, грунт, цветные покрытия и прозрачное верхнее покрытие. В некоторых системах используется олифа-лак, как описано ниже, в то время как в других используется спиртовой лак, изготовленный из смолы, растворенной в спирте. Подкраска при ремонте или реставрации выполняется только лаком на основе растворителя.
Олифа, такая как масло грецкого ореха 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 стендовое масло готовят путем нагревания масла при высокой температуре без кислорода. Очищенная смола иногда доступна в виде полупрозрачного твердого вещества, а затем ее «обрабатывают» путем варки или плавления в кастрюле на огне без растворителей. Затем загустевшее масло и подготовленную смолу варят вместе и разбавляют скипидаром (вдали от открытого огня) до получения раствора, который можно кистью . Ингредиенты и процессы нанесения скрипичного лака очень разнообразны, причем некоторые высоко ценимые старые образцы имеют дефекты (например, растрескивание, трещины), связанные с несовместимыми компонентами лака.
В некоторых системах отделки скрипок в качестве герметика или грунта используется вернис бьянка (яичный белок и гуммиарабик). Есть также свидетельства того, что в некоторых грунтах использовались мелкоизмельченные минералы, возможно, вулканический пепел. В некоторых скрипках, изготовленных в конце 18 века, использовалась бычья кровь для придания им очень темно-красного цвета. Сегодня этот лак поблек бы и стал бы очень тёплого тёмно-оранжевого цвета. [10]
Большинство лаков на основе смол или жевательных резинок состоят из натуральных веществ, полученных из растений или насекомых, растворенных в растворителе, называемых спиртовым лаком или лаком на основе растворителя. Растворителем может быть спирт , скипидар или нефть . Некоторые смолы растворимы как в спирте, так и в скипидаре. Как правило, скипидар можно заменить нефтяными растворителями, например, уайт-спиритом или растворителем для красок . К смолам относятся янтарь , даммар , копал , канифоль , сандарак , элеми , бензоин , мастика , бальзам , шеллак и множество лаков .
Синтетические смолы, такие как фенольная смола, могут использоваться в качестве вторичного компонента в некоторых лаках и красках.
На протяжении веков было разработано множество рецептов, в которых использовались комбинации смол, масел и других ингредиентов, таких как определенные воски . Считалось, что они придают музыкальным инструментам особые тембральные качества и поэтому иногда тщательно охранялись. Взаимодействие различных ингредиентов трудно предсказать или воспроизвести, поэтому эксперты по отделке часто ценились как профессионалы.
Шеллак – очень широко используемый однокомпонентный смолистый лак, растворимый в спирте. Его не используют для наружных поверхностей или там, где он будет неоднократно контактировать с водой, например, вокруг раковины или ванны. Источником смолы шеллака является хрупкий или шелушащийся секрет самки лакового насекомого Kerria lacca , обитающий в лесах Ассама и Таиланда и собираемый с коры деревьев, куда она откладывает его, чтобы обеспечить липкое удержание на стволе. Шеллак является основой французского лака , который на протяжении веков был 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 основы для других отделочных покрытий, таких как полиуретаны, алкиды, масла и акрилы.
Готовый шеллак обычно доступен в «прозрачном» и «янтарном» (или «оранжевом») вариантах, обычно в виде «трехфунтовой нарезки» или трех фунтов сухого шеллака на один галлон США спирта. Другие естественные оттенки, такие как рубиновый и желтый, можно приобрести в специализированных магазинах пигментов или в магазинах столяров. Сухой шеллак доступен в виде очищенных хлопьев, «стиклака», «пуговичного лака» или «сидлака». «Белая пигментированная» шеллачная грунтовка широко доступна в розничных магазинах и позиционируется 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 чистящими средствами на основе аммиака .
В современных лаках промышленного производства для создания защитной пленки используются различные виды алкидов . Алкиды обладают хорошей устойчивостью к растворителям, влаге и ультрафиолетовому излучению. Алкиды — это химически модифицированные растительные масла, которые хорошо работают в широком диапазоне условий и могут быть разработаны для ускорения скорости отверждения и, следовательно, более быстрого затвердевания. [11] Обычно для этого используются сиккативы на основе солей металлов, таких как соли кобальта . [12] [13] В лучших (и более дорогих) лаках для наружных работ используются алкиды, изготовленные из высококачественных масел и содержащие поглотители ультрафиолета ; это улучшает сохранение блеска и продлевает срок службы покрытия. Различные смолы также могут быть объединены с алкидами как часть формулы типичных «масляных» лаков, которые имеются в продаже.
Лак для лонжерона (также называемый морским лаком или яхтным лаком ) изначально предназначался для использования на лонжероне кораблей или лодок , чтобы защитить древесину от воздействия моря и погоды. Лонжероны прогибаются под нагрузкой парусов. Основными требованиями были водостойкость, а также эластичность , чтобы лонжероны оставались прилипшими при изгибе. Эластичность также была предварительным условием защиты от атмосферных воздействий, поскольку потрескавшаяся отделка пропускала воду, даже если оставшаяся пленка была непроницаемой. Внешний вид и блеск имели относительно низкую ценность. Часто используются модифицированное тунговое масло и фенольные смолы .
На момент разработки ни один лак не обладал хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Даже после того, как более современные синтетические смолы стали устойчивыми, настоящий лак для лонжеронов сохранял свою эластичность превыше других достоинств, даже если это требовало компромисса в его устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Таким образом, лаки для лонжеронов не обязательно являются лучшим выбором для наружных работ по дереву, которым не нужно гнуться при эксплуатации.
Несмотря на это, широко распространенное восприятие «морских продуктов» как «жестких» привело к тому, что отечественные лаки для наружных работ стали называться «лаками Spar» и продавались из-за их устойчивости к погодным условиям и ультрафиолетовому излучению. Эти заявления могут быть более или менее реалистичными, в зависимости от отдельных продуктов. Лишь относительно недавно стали доступны лаки для лонжеронов, которые могут обеспечить как эффективную эластичность, так и устойчивость к ультрафиолетовому излучению.
Олифы, такие как льняное и тунговое масло , не являются настоящими лаками, хотя часто, говоря современным языком, они выполняют то же самое.
Полиуретановые лаки обычно представляют собой твердые, устойчивые к истиранию и долговечные покрытия. Они популярны для паркетных полов, но некоторые специалисты по отделке древесины считают их трудными или непригодными для отделки мебели или других деталей. Полиуретаны по твердости сравнимы 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 под воздействием тепла или удара, что приведет к разрушению пленки и появлению белых пятен. Эта тенденция усиливается при длительном воздействии солнечного света или при нанесении на мягкую древесину, например сосну . Частично это также связано с меньшим проникновением полиуретана в древесину. Для решения этой проблемы используются различные методы грунтования, включая использование определенных масляных лаков, специального «депарафинированного» шеллака, прозрачного проникающего эпоксидного герметика или «модифицированного маслом» полиуретана, предназначенного для этой цели. Полиуретановому лаку также может не хватать блеска «натертого вручную» олифы, такого как льняное или тунговое масло; однако, напротив, он способен создавать гораздо более быструю и плотную пленку, выполняя в два слоя то, что может потребовать многократного нанесения масла. Полиуретан также можно наносить поверх чистого 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 достаточно отверждались. принять полиуретан. Одним из недостатков лака на основе полиуретана является склонность к пожелтению со временем. Это связано с тем, что гидроксильные группы обычного алкида вступают в реакцию с ТДИ с образованием уретан-алкида. Это придает напитку высокую степень ароматичности и, следовательно, склонность к пожелтению. [14]
В отличие от олиф и алкидов, которые отверждаются после испарения растворителя и при реакции с кислородом воздуха, настоящие полиуретановые покрытия отверждаются после испарения растворителя, а затем либо за счет различных реакций химических веществ в исходной смеси, либо за счет 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 растворителей, в настоящее время являются наиболее широко используемыми отделочными материалами для деревянных полов.
Наружное использование полиуретанового лака может быть проблематичным из-за его повышенной подверженности разрушению под воздействием ультрафиолетового света. Этому повреждению в той или иной степени подвержены все прозрачные или полупрозрачные лаки, а также все пленочно - полимерные покрытия (например, краска, морилка , эпоксидная смола, синтетический пластик и т. д.). Пигменты в красках и морилках защищают от ультрафиолетового излучения. Поглотители УФ-излучения добавляются в полиуретановые и другие лаки (например, лак для лонжеронов) для защиты от УФ-повреждений, но их эффективность снижается в течение 2–4 лет, в зависимости от количества и качества добавленных поглотителей УФ-излучения, а также от серьезности воздействия. и продолжительность пребывания на солнце. Воздействие воды, влажность, экстремальные температуры и другие факторы окружающей среды влияют на всю отделку. [15]
Слово «лак» относится к быстросохнущим лакам или краскам на основе растворителей. Хотя их названия могут иметь схожее происхождение, лак — это не то же самое, что шеллак , и он не растворяется в спирте. Лак растворяют в растворителе для лака, который представляет собой легковоспламеняющийся растворитель, обычно содержащий бутилацетат и ксилол или толуол . Лак обычно распыляется в покрасочной камере , которая удаляет избыточное распыление и сводит к минимуму риск возгорания.
Эмпирическое правило заключается в том, что прозрачная отделка древесины, предназначенная для распыления, представляет собой лак, но если она предназначена для нанесения кистью, то это лак. Таким образом, на сегодняшний день большинство предметов деревянной мебели покрыты лаком. [ нужна цитата ]
Лак можно считать отличным от лака, поскольку он может быть повторно растворен позже растворителем (например, тем, в котором он был растворен при нанесении) и не превращается химически в твердое вещество, как другие лаки. [16]
Лаки на основе акриловых смол обычно представляют собой лаки на водной основе с самым низким показателем преломления среди всех покрытий [17] и высокой прозрачностью. Они сопротивляются пожелтению. Преимущество акрила состоит в том, что он очищает воду и не содержит паров растворителей, но обычно не проникает в древесину так же хорошо, как масла. Иногда им не хватает способности к нанесению кистью и самовыравнивающихся свойств лаков на основе растворителей. Обычно они обладают хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
В мире искусства лаки обеспечивают пыленепроницаемость и более твердую поверхность, чем голая краска. Иногда у них есть преимущество в виде резисторов ультрафиолетового света, которые помогают защитить произведения искусства от выцветания под воздействием света. Акриловый лак следует наносить с использованием изолирующего слоя (постоянного защитного барьера между картиной и лаком, предпочтительно мягкого глянцевого геля), чтобы облегчить удаление лака и общую консервацию. Акриловые лаки, используемые для такого окончательного съемного защитного слоя произведений искусства, обычно представляют собой акрил на минеральной основе, а не на водной основе.
Различные системы эпоксидных смол разрабатываются в виде лаков или отделочных материалов для полов, при этом два компонента смешиваются непосредственно перед нанесением. [18] Иногда две части имеют одинаковый объем и называются 1:1, но не всегда, поскольку коммерчески доступны соотношения 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 срок годности или рабочее время, в течение которого можно использовать смешанный материал. Обычно жизнеспособность составляет несколько часов или меньше, но это сильно зависит от температуры. Используются эпоксидные смолы как на водной основе, так и на основе растворителей. Эпоксидные смолы имеют тенденцию желтеть в течение довольно короткого периода времени. [19]
Используется, когда требуется быстросохнущая, прочная и твердая отделка, например, для кухонных шкафов и офисной мебели. Поставляется в двух частях: смола и кислотный катализатор. Первый представляет собой смесь аминосмолы и алкида. Кислотный катализатор добавляется непосредственно перед применением в установленной пропорции, установленной производителем. Большинство из них вызывают минимальное пожелтение. Однако у этой отделки есть два недостатка. Во-первых, при затвердевании покрытия выделяется формальдегид , который является токсичным и канцерогенным. Во-вторых, покрытие может потрескаться или растрескаться, если нанести слишком много слоев.
