Шеллак для дерева: история, процесс создания и особенности.

Шеллак в классическом понимании — природное органическое соединение животного происхождения, хотя в ряде источников под ним понимают и вещества растительного генезиса. Мы упоминали о нем в публикации Лакокрасочные материалы для дерева: виды и особенности, где указывали, что в переводе с санскрита слово «лак» (lakh) означает «сто тысяч». Вероятно, это относится к огромному количеству насекомых, которые «оккупируют» кормовые деревья (до 150 шт. на 6,5 см²). А слово шеллак имеет смешанное происхождение «англо-санскритское» (по другим источникам «голландско-санскритское») sell lac — это фактически копия с французской фразы laque en écailles, означающей «лак в чешуйках» или «лак в тонких кусочках (частях)».

   Шеллак — продукт жизнедеятельности лаковых червецов Laccifer lacca или Kerria lacca. Изначально секрет насекомых использовали для производства ярких стойких красителей для ткани и кожи. Собственно, вплоть до 1870-х гг. насекомых культивировали именно с этой целью, пока анилиновые красители не вытеснили шеллачный.

Краситель шеллачный

История шеллака: это феникс

   Первое упоминание шеллака можно найти в «Махабхарате», где изложена легенда о целом дворце, построенном из шеллака. Заметим, что возраст «Вед» составляет от 2500 (поздние) до 3500 лет. Первое «европейское» упоминание о лаковом красителе относится к 250 г. — о нем написал римлянин Клавдий Элиан в своей «Естественной истории». В своей книге «Трактат об искусстве» 1844 г. Мэри Филадельфия Меррифилд цитирует источник 1222 г. — испанский художник оставил запись о применении шеллака в качестве пигмента при производстве красок. Однако только после путешествия Марко Поло в Индию Европа оценила уникальность шеллака. В 1534 г. было опубликовано подробное описание процесса культивации лаковых червецов и технологии получения готового продукта. Можно найти и упоминания об использовании шеллака в обработке музыкальных инструментов. А к середине 17 в. его стали активно использовать художники и краснодеревщики.

   Однако признание в качестве замечательного финишного покрытия шеллак получил лишь к середине 19 в. Когда Генри Перкинс изобрел анилиновый краситель, востребованность натуральных, в том числе лакового и кошенили, стала падать. Но одновременно росла популярность шеллака как собственно лака. И в Европе, и в США стали открываться заводы по его производству. Лучший шеллак производили в Германии. Еще в 1830-х гг. технологи выяснили, что его можно сделать практически бесцветным, обработав раствор хлором, а затем заново осадив смолу. Полученный продукт бледно-соломенного цвета по чистоте и прозрачности превосходил все масляные лаки. Безусловно, этот факт послужил фактором роста востребованности шеллака и сделал его самым любимым защитным покрытием не только в производстве мебели, но и в домостроении.

   Шеллак быстро набрал популярность, но так же быстро потерял ее с появлением дешевых синтетических продуктов типа нитролаков в 20-30-х гг. 20 в., хотя вплоть до 50-х гг. его активно использовали в отделке помещений.

   Как ни странно, но именно шеллак дал жизнь нитролакам и полиуретанам — химики стремились создать такой искусственный или синтетический продукт, который заменит шеллак. В 20-х гг. они обнаружили, что если нитроцеллюлозу растворить в смеси сильных растворителей, то можно получить материал, который легко наносится, быстро высыхает и образует практически такое же красивое покрытие, как и шеллак. Это, казалось, стало началом конца. А в 50-х гг. появились первые масляные полиуретаны. Эти продукты вытеснили шеллак с рынка, большинство производителей закрыли свои фабрики. С 60-х и вплоть до 90-х гг. шеллак был практически забыт.

   Сейчас он переживает второе рождение. Агрессивный маркетинг, развернутый против шеллака, уже не работает. Многие мифы развенчаны, взамен пришло понимание уникальности этого продукта. Но об этом чуть позже.

Почему шеллак стоит так дорого

   Потому что процесс получения товарного шеллака долог и трудоемок, несмотря на механизацию, а мировой объем производства относительно невелик. Основной поставщик, Индия, экспортирует около 14 400 т. в год, при этом в отрасли занято порядка 3 млн. чел. Второй крупный поставщик — Таиланд, но эта страна экспортирует полуфабрикаты.

Источник шеллака

   Kerria lacca — мелкие (1-2 мм взрослая особь и 0,5 мм личинка) насекомые, и живут всего 6 месяцев, в течение которых едят, размножаются и… испражняются. Из пор они выделяют секрет, который служит защитой от хищников. Лаковые жуки паразитируют на растениях 400 видов, включая акантовые, бобовые, березовые, мальвовые, ореховые, кутровые, рутовые и т.д. В определенное время личинки облюбовывают ветви, прогрызают древесину до сосудистой ткани растений, обрабатывают отверстия воском и начинают есть и выделять секрет.

   В последнюю стадию существования они устраивают «праздник смерти» — буквально закармливают себя, пока не умрут. В этот период лаковые червецы особенно продуктивны, особенно много секрета выделяют самки — для защиты потомства (в этот период самка откладывает порядка 1000 яиц). Продукт застывает на воздухе, образуя твердую прочную корку над роем. Но у каждого насекомого своя защитная «камера». У самок она округлая, в ней только 2 отверстия — дыхательное и анальное. Перед откладыванием яиц самка уменьшается в размерах, открывая эти отверстия, и потомство может покинуть камеру. У самцов камера продолговатая и есть люк, через который они выходят после достижения половой зрелости.

По разным подсчетам для получения 1 кг шеллака нужно 50000-300000 насекомых.

Лаковые жуки на дереве

Процесс производства сухого шеллака

   Как правило, шеллак собирают один раз в год. От времени сбора, породы кормового растения, точного времени сбора (до ухода личинок, во время него или после) зависят некоторые характеристики готового продукта, включая цвет.

   Перед сбором урожая, до выхода личинок наружу, примерно 25 % веток срезают и переносят часть ветвей с выводками (broodlac) на новую кормовую базу. Когда личинки выйдут, миллионы покрытых смолистым веществом ветвей, которые так и называют «палочный лак» (sticklac), отправляют в перерабатывающие центры. Иногда корку отбивают на местах молотками и получают так называемый «хлебный или зерновой лак» (grainlac).

Палочный шеллак

Зерновой шеллак

   В центрах с веток соскабливают палочный лак, а затем его и зерновой лак мелют на жерновых мельницах, получая земляной лак. Разумеется, измельченный материал неоднороден по составу, помимо смолы в нем содержатся остатки насекомых, веточки, кора, мусор. Для удаления самых крупных примесей смолу просеивают.

   После обработки на сите смесь помещают в большие емкости высотой порядка 70 см с зубчатой внутренней поверхностью. Рабочий гасандар (ghasandar) забирается в эту емкость и ногами (!) трет смолу об эти зубцы, чтобы разрушить крупные гранулы, удалить из них краситель и остатки насекомых, мелкий мусор.

   Измельченную смесь промывают в нескольких водах и в итоге получают так называемый «семенной лак» или «лак-сеянец» (seedlac), потому что визуально гранулы действительно напоминают семена от бледно-лимонного до темно-красного цвета. Этот полуфабрикат содержит всего 5 % примесей.  Seedlac выкладывают сушиться на бетонный пол. Именно из него затем получают товарный шеллак ручной, механической обработки и отбеленный. Однако семенной лак тоже продают — он популярен у реставраторов. А воду, которой тела насекомых и вымытый из гранул пигмент придают ярко алый цвет, используют для получения пищевого красителя.

Шеллак ручной работы

   Этот примитивный и очень древний метод еще используют малые индийские фабрики. Весь процесс выполняют три человека. Сначала зерновой лак засыпают в длинные и узкие мешки. По-настоящему длинные и узкие, скажем так — от 7,5 до 12,3 м длиной и 6,5 см в диаметре.

   Главный в процессе — каригар — садится рядом с угольной печью, которая называется бхатта, а помощник держит за другой конец мешка и медленно его крутит. Каригар держит за нагретый конец мешка и выдавливает расплавленную смолу сквозь ткань, периодически обрабатывая мешок шпателем; помощник «ссыпает» еще нерасплавленный зерновой лак в направлении каригара и крутит мешок.

Каригар за работой

   Расплавленная смола стекает на смоченный водой камень печи, откуда ее в несколько приемов собирают в другой круглый мешок, который катают, чтобы сделать массу однородной.

   Полученный лак передают бхилвайе — именно этот человек формирует листы. Если вы думаете, что лак просто выливают и разравнивают, вы заблуждаетесь. Легких путей тут нет.

   Бхилвайа берет пальмовый лист и наносит расплавленную смолу на наполненный горячей водой сосуд. Потом снимает полученную плиту размерами примерно 0,7х0,7 м и толщиной в полсантиметра. Он берет этот кусок, встает у огня начинает его вытягивать, используя все четыре конечности и даже зубы. В итоге можно получить тонкий лист размером порядка 1,5х1,2 м. После сушки его дробят на кусочки.

Бхилвайа 

   Во втором варианте стекший на камень печи воск снимают шпателем и перекладывают на ровную поверхность, формируя «колбаску». Из нее нарезают диски диаметром 2,5-8 см, т.н. «пуговичный шеллак». Пока продукт окончательно не застыл, на каждую «пуговицу» наносят печать производителя.

Шеллак машинного производства

   Существует два принципиальных метода: метод тепловой обработки и метод экстракции.

   При тепловом способе обработки зернистый лак рассыпают на нагретых паром решетах и гидравлически проталкивают сквозь сетку из ткани или мелкое сито. Отфильтрованный продукт помещают в паровой котел, затем расплавленную массу сбрасывают на роликовый стан и прокатом получают тонкие листы смолы. После высушивания листы разбивают на хлопья. Это и есть готовый к продаже сухой чистый шеллак.

   При способе экстракции получают три вида шеллака: воскосодержащий, депарафинированный и депарафинированный обесцвеченный.

   Воскосодержащие шеллаки получают кипячением сырья в спирте (час или около того), а затем фильтруют. Из чистого расплава катают листы и хлопья, как описано выше. Так делают темные сорта шеллака типа гранатового.

   Депарафинированные шеллаки получают либо растворением в холодном спирте высокой крепости, либо кипячением в спирте меньшей крепости. Раствор пропускают через пресс-фильтр для удаления воска, а затем выпаивают в вакуумных испарителях. Далее — прокат листов и получение хлопьев. Так делают депарафинированные лимонный и гранатовый шеллаки.

   Процесс получения обесцвеченных депарафинированных шеллаков на первом этапе выполняется так же, как предыдущий. Но после пресс-фильтров раствор пропускают через угольные для удаления наиболее темного пигмента. Изменяя качество зернового лака, количество активированного угля и время его контакта с раствором, получают светлые сорта шеллака — от светло-янтарного до чрезвычайно бледно-соломенного. Например, «светлый», «суперсветлый», «ультрасветлый» (Blonde, Super Blonde and Ultra Blonde).

   И пока он находится в сухом виде, хранить его можно достаточно долго (гарантийный срок 2 года). В СССР на этот продукт существовали технические условия: ТУ 84-226-71 шеллак натуральный (неотбеленный). Продукт должен представлять собой пластинки (чешуйки) от желтого до светло-коричневого цвета. Масса — без видимых посторонних примесей, без канифоли, рыхлая (без комкования), плотностью при н. у. 1,08-1,2 г/см³. Доля нерастворимых примесей (при разведении) должна составлять не более 2,4 % по массе. Но хлопья — не единственный товар.

Шеллачный воск

Какой шеллак бывает

   Большая часть красного красителя удаляется из зернистого лака в процессе очистки, но шеллак остается оранжевым. Kusmi шеллак — очень светлый, но оно очень дорог, и его получают настолько мало, что в коммерческих целях он попросту недоступен. Для получения светлых тонов и прозрачного лака шеллак отбеливают. Этот процесс принципиально не изменяется уже полтора столетия.

   Сеяный лак растворяют в щелочи — водном растворе карбоната натрия. Затем его фильтруют, что позволяет удалить мусор и нерастворимый краситель. После чего смолу отбеливают раствором гипохлорита натрия до получения желаемого оттенка. Шеллак осаждают разбавленной серной кислотой, еще раз фильтруют, промывают, сушат в вакуумных камерах и измельчают.

   Конечный продукт имеет зернистую консистенцию. Так, старейшая американская компания (основана в 1849 г. выходцем из Германии, который занимался отбеливанием шеллака) выпускает особые сорта шеллака «Чистый шеллак «Бычий глаз» (янтарный) и B-I-N® (прозрачный). Оба сорта содержат 3-5 % воска, что дает им «молочность» в разведенном виде, но сухая пленка прозрачна.

Отбеленный шеллак

Как и сколько можно хранить шеллак для дерева

   Производители предлагают не только сухой шеллак, но и полностью готовый к применению. Однако эксперты рекомендуют внимательно смотреть на дату изготовления: в растворителе шеллак начинает химически изменяться и через полгода становится фактически непригодным к использованию. Впрочем, изготовители разработали присадки, которые они добавляют в продукт для продления срока его годности вплоть до года (а то и до трех лет, как обещают). Состав держится в секрете.

   Шеллак с истекшим сроком годности делает одно из двух: он либо не высыхает полностью, либо «помнет следующий слой защитного покрытия. В то же время покрытия из разведенного шеллака, которому меньше полугода, демонстрируют лучшую влагостойкость. Поэтому гораздо спокойнее купить сухой продукт и развести его самостоятельно в нужном количестве.

   Но сухой шеллак, хотя и хранится дольше разведенного, все же не вечен. При доступе влаги он реагирует сам с собой, образуя нерастворимые в спирте полимеры. Причем более восприимчивы к этому депарафинированные сорта. Но можно продлить жизненный срок сухого шеллака до 3 лет, поместив его в герметичную емкость, а емкость — в прохладное место. Холодильник прекрасно подойдет.

   В жару шеллак может слипнуться. Если он свежий, просто разбейте смолу молотком. И все же прохладное помещение с постоянной температурой 14-18 °C — это лучший вариант.

   Убедиться в годности сухого шеллака проще всего, приготовив небольшое количество раствора на пробу. Если через три дня в емкости останется желатинообразная нерастворенная масса, значит, шеллак уже не годится для работы. Готовый разведенный шеллак проверить не менее просто: небольшое количество нужно нанести на стекло. Качественный шеллак быстро высохнет.

Как развести лак-шеллак для дерева

   Идеальный растворитель для шеллака — старый добрый этиловый спирт. Но чаще говорят о денатурате. Это тот же этиловый, но с ядовитыми добавками. Типичный вариант: 95 % этилового спирта + 4 % метилового спирта + 1 % метилизобутилкетона. Почему денатурат? Да по той же причине, что и в России: чтобы не было соблазна его выпить. В зависимости от того, насколько густой лак вы хотите получить, нужно развести определенное количество шеллака в определенном объеме спирта.

   В англоязычном секторе употребляется термин «нарезка», мы применим нашу родную «навеску», ведь речь-то идет о массе. Итак, у иностранцев принято говорить о разрезах: 1 разрез, 2…5 разрезов. В таблице даем рецептуру в переводе на привычные нам величины. НО! Поскольку американцы упорно цепляются за свои местечковые системы измерения, значения округляем до грамма. 1 разрез — это 1 фунт шеллака на 1 галлон; 2 разреза — 2 фунта на 1 галлон и т.д.

   Базовый вариант концентрации шеллака в спирте подходит для герметизации, поднятия ворса для шлифовки. Еще более низкая концентрация используется для легкой грунтовки, например, для защиты материала от проникновения пигмента. Концентрация 360 г/л подходит практически для любых работ, это универсальный и самый распространенный вариант. Нестандартные «густые» концентрации чаще используются для получения нестандартных покрытий. Несколько тонких слоев шеллака обеспечивают значительно лучший конечный результат, чем несколько толстых слоев. Толстые слои шеллака плохо прилипают к основанию и друг другу, т.е. могут отслаиваться. И разумеется, толстый слой скроет детали, которые скрывать не нужно, например, резьбу.

   Шеллак известен своей требовательностью к скорости работы с ним. Нужно быть действительно быстрым. Чтобы снизить скорость испарения растворителя, можно добавлять другие спирты. Помимо этанола и метанола, продукт растворяется в бутиловом и пропиловом спирте. Быстрее всего испаряется метанол, затем — этанол, бутил и пропиловый спирты. Вот эти два последних, а также антипирены, можно добавлять в небольших количествах к этиловому спирту в качестве замедлителей. Но помните: все эти добавки токсичны.

Если вы планируете наносить финишное покрытие поверх шеллака, выбирайте депарафинированные сорта.

Реальные преимущества и недостатки природного шеллака

У любого лакокрасочного покрытия есть и преимущества, и недостатки. Что касается шеллака, его недостатки сильно преувеличены. Итак, преимущества.

1. Безопасный. Шеллак — абсолютно безопасный продукт. Его можно даже есть, да что там можно, наверняка вы его ели, ведь им покрывают кишечнорастворимые таблетки, конфеты, шоколад 9добавка Е 904). Его используют в восточной медицине, а последние исследования западной говорят, что азиаты-то не дураки, шеллак действительно может быть эффективен в борьбе с опухолями. Шеллак можно использовать для покрытия всего, что только в голову придет, включая детские игрушки, не говоря уже о мебели.

2. Результативный. Обладает прекрасными адгезионными свойствами — можно даже на гладкий пластик нанести, не говоря уже о шершавой пористой древесине. Можно работать кистью, краскопультом, тканевой губкой. Совместим с красителями и пигментами. Высыхает на отлип всего за 15 минут. Полная готовность покрытия — не больше суток. Прекрасно поддается шлифовке и полировке.

3. Надежный. Шеллак устойчив к УФ излучению — не выцветает или выцветает медленно, не желтеет, не темнеет, в отличие от нитролаков.

4. Красивый. Подчеркивает текстуру древесины, обладает хорошим блеском. Достаточно широкая цветовая гамма.

5. Защитник. Шеллак превосходный герметик. Он способен «запечатать» даже запах мочи! Он решает распространенные проблемы с «просачиванием» некоторых загрязнителей через слои краски. Он запечатает масло, грязь, силикон, воск, танин и даже смолу.

6. Паронепроницаемый. Нет, мы не ошиблись. По сопротивлению проникновению влаги сквозь себя шеллак превосходит даже полиуретаны.

7. Умение предотвращать проникновение паров влаги в структуру дерева — это очень важно, поскольку уменьшает нестабильность геометрии изделия. Сопротивление паропроницанию у шеллака выше, чем у полиуретанового, фенольного, алкидного и нитролака.

8. Ремонтопригодный. Новые слои «тают» в старом, обеспечивая прекрасный результат. Можно устранить царапины и сколы. Можно полностью удалить старый слой обычным денатурированным спиртом, т.е. без токсичных растворителей.

Конечно, у шеллака есть недостатки, но что касается самого главного «он не высыхает», мы выше уже сняли эти возражения. Не высыхает шеллак с истекшим сроком годности. А теперь о других недостатках.

1. Шеллак не терпит алкоголя (даже если это отличный виски), щелочам, аммиаку. Поэтому берегите его от них, а заодно от ацетона, средств для укладки волос и прочей химии. И конечно, не пытайтесь почистить нашатырным спиртом. Но эти вещества и многие другие покрытия не переносят.

2. Недостаточно стоек к воде — образуются белые пятна. НО! Свежее покрытие из молодого депарафинированного шеллака намного лучше противостоит этому фактору. К воде нестойки большинство лакокрасочных покрытий.

3. Нестоек к царапинам. Да, у этого продукта низкий молекулярный вес. Но можно повысить стойкость к этому фактору обработкой воском.

4. Низкая стойкость к температуре. Ну как низкая… в зависимости от сорта, температура плавления составляет 75-150 °C. Не так уж не мало. Конечно, кастрюлю с плиты ставить не стоит, но чай с температурой, при котором его можно пить, шеллаку не повредит. Впрочем, горячее нельзя ставить на большинство (если не на все) покрытия.

5. Дорог. Да, недешев. Конечно, дешевле низкие сорта — с темным окрасом. Светлый шеллак дороже.