Szelak

Tło

Szelak to nazwa nadana żywicznej wydzielinie maleńkiego owada lac (Laccifer lacca), który pasożytuje na niektórych drzewach w Azji, szczególnie w Indiach i Tajlandii. Wydzielina tego owada jest uprawiana i rafinowana ze względu na wartość handlową produktu końcowego znanego jako szelak. Termin szelak pochodzi od shell-lac (słowo dla rafinowanego szelaku w formie płatków), ale zaczął odnosić się do wszystkich rafinowanych szelaków, zarówno suchych, jak i zawieszonych w rozpuszczalniku na bazie alkoholu.

Szelak jest głównie używany jako uszczelniacz i wykańczacz drewna dzisiaj. Jego wielką zaletą jest to, że jest rozpuszczalny w alkoholu etylowym lub denaturowanym, rozpuszczalniku bezpiecznym dla środowiska. Rozpuszczalniki alkoholowe również uczynić szelak szybki suchy – powłoki szelakowe na drewnie zazwyczaj wysychają w około 45 minut, w przeciwieństwie do wykończeń olejowych, które wymagają wielu godzin, aby wyschnąć. Ponadto, szelak nie blaknie w świetle słonecznym lub utlenia się w czasie. Jednak szelak ma ograniczony okres trwałości i może nie wyschnąć prawidłowo, jeśli przekroczył okres trwałości zalecany przez producenta. Ten okres trwałości może być tak krótki jak sześć miesięcy lub tak długi jak trzy lata, w zależności od dodatków producenta.

Przemysłowe zastosowania szelaku obejmują pasty do polerowania podłóg, tusze, tarcze szlifierskie, izolacje elektryczne i opatrunki skórzane. Ten naturalny, żywiczny uszczelniacz jest nietoksyczny i został zatwierdzony przez Federalną Agencję ds. Leków (FDA) do stosowania do powlekania cukierków, farmaceutyków, owoców oraz mebli dziecięcych i niemowlęcych.

Szelak jest dostępny w większości sklepów z artykułami żelaznymi lub farbami w postaci czystego lub białego szelaku lub szelaku pomarańczowego, który nadaje pomarańczowo-czerwony odcień naturalnemu drewnu. Inne odcienie czerpią swój kolor nie z barwników lub wybielaczy, ale z powodu drzewa, do którego przywiązała się pluskwa lac – sok wpływa na kolor wydzielin pluskwy, zmieniając w ten sposób kolor rafinowanego szelaku. Szelak może być nakładany na drewno, na lakier, farbę, szkło, ceramikę, a nawet plastik z niezwykłą przyczepnością, ale nie może być stosowany pod syntetyczne uszczelniacze, takie jak poliuretan.

Historia

Lak jest uprawiany od trzech wieków. Przez większość tego czasu, wydzieliny pluskwiaka laka były cenione za purpurowo-czerwony barwnik uzyskiwany po namoczeniu w wodzie. Barwnik ten był używany do barwienia jedwabiu, skóry i kosmetyków i był uprawiany głównie w tym celu do lat 70-tych XIX wieku. Następnie anilina lub barwniki chemiczne zaczęły wypierać te i inne naturalne barwniki.

Już w XVI w. pojawiły się wzmianki o przydatności wydzielin pluskwiaka laka jako dekoracyjnego lakieru do mebli i pięknych instrumentów muzycznych. Tubylcy z Dalekiego Wschodu pracowicie uprawiali i przetwarzali szelak ręcznie, skrobiąc gałęzie inkrustowane wydzielinami pluskwy lakowej, wciskając je w muślin i trzymając długie muślinowe worki z wydzielinami nad ogniem, aby je upłynnić i oczyścić. Wyciągali go ręcznie w ogromne arkusze, a następnie łamali arkusze na płatki do ponownego nawilżania później.

Do połowy XIX wieku procesy ręczne zostały częściowo zastąpione. W momencie, gdy barwnik pochodzący z laki miał stracić na popularności, zakłady przemysłowe zaczęły przetwarzać wydzielinę z laki do użytku jako uszczelniacz i wykończenie drewna. W 1849 roku William Zinsser założył w Nowym Jorku firmę Wm. Zinsser & Company. Szelaki Zinssera były rozpuszczalne w alkoholu etylowym i były pierwszymi szybkoschnącymi, twardymi, bezbarwnymi

wykończeniami dostępnymi w Stanach Zjednoczonych. Szelak był szczególnie popularny późno w XIX wieku i na początku XX wieku, kiedy domy były szybko budowane we wczesnych pododdziałów na break-neck speed-szelak był idealny wykończenie drewna, ponieważ był tak szybko do wyschnięcia i kilka warstw może być stosowany w ciągu jednego dnia. Szelak znany jako buttonlac, bardzo ciemny szelak, nadawał niedrogiej stolarce bardzo głęboki orzechowy kolor, który ludzie uznali wtedy za bardzo pożądany.

Surowce

Szelak jest generalnie wytwarzany z dwóch składników, surowego szelaku i alkoholu etylowego. W rzeczywistości, większość firm chce oczyścić szelak tak całkowicie jak to tylko możliwe – zanieczyszczenia z robaka, kokonu itp. są usuwane, podobnie jak naturalne woski. Szelak jest zazwyczaj dostarczany w postaci suchej lub płatków i jest ponownie nawilżany rozpuszczalnikiem alkoholowym, zazwyczaj alkoholem denaturowanym. Niektóre firmy dodają składniki wydłużające trwałość produktu, ale nie ujawniają tych zastrzeżonych dodatków. Szelak, który jest wybielany (lub przerabiany na szelak bezbarwny), rozpuszcza się w węglanie sodu i odwirowuje w celu usunięcia nierozpuszczalnych substancji, a następnie wybiela podchlorynem sodu.

Proces produkcyjny

Rola pluskwiaka

• 1 Szelak jest produkowany przez maleńkiego czerwonego owada. Rójki tych owadów żerują na niektórych drzewach, głównie w Indiach i Tajlandii, znanych nieformalnie jako drzewa lakowe. Cykl życia owadów lakowych trwa tylko sześć miesięcy, w tym czasie jedzą, rozmnażają się i wydzielają żywicę, którą pobrały z drzewa do produkcji szelaku. niektórych porach roku, owady te roją się w ogromnych ilościach na drzewach, osiadają na gałęziach i wystają w głąb drzewa, aby przeniknąć przez korę. Wysysają one soki i wchłaniają je aż do momentu, kiedy same się wyżywią na śmierć (nazywaną wśród tubylców ucztą śmierci). W tym samym czasie, rozmnażanie trwa, z każdą samicą lac bug składającą około 1000 jaj przed śmiercią.

  Sok jest chemicznie zmieniany w ciele pluskwiaka lakowego i jest następnie wydzielany na gałąź drzewa. W kontakcie z powietrzem, wydaliny tworzą twardą skorupę pokrywającą cały rój. Pokrycie to tworzy skorupę na gałązce i owadach. Samica lac bug wydzielając połknięty sok przygotowuje się do śmierci i dostarcza płyn, w którym jej jaja będą dojrzewać pod ochroną. Rolą samców jest zapłodnienie samicy, i to właśnie po zapłodnieniu produkcja laku przez samice jest znacznie zwiększona. Dorosłe samce i samice stają się nieaktywne, a młode zaczynają przebijać się przez skorupę i roić się.

Rafinacja skorupy żywicy

• 2 Robotnicy tną miliony inkrustowanych gałęzi, zwanych sticklac, do transportu do rafinerii pewnego rodzaju (rafinowanych ręcznie lub mechanicznie). Niektórzy pracownicy używają młotków i odłamują skorupiastą powłokę, tak jak lód jest odłamywany z gałęzi w zimie (jest to określane jako grainlac).
• 3 W centrach rafinacji, sticklac jest zeskrobany, aby usunąć wydzieliny z gałązek. Sticklac i grainlac są mielone za pomocą obrotowych kamieni młyńskich. Otrzymany w ten sposób mielony materiał jest dość nieczysty, zawiera żywicę, szczątki owadów, gałązki, liście itp. Mieszaninę przeciska się przez sito, usuwając największe zanieczyszczenia.
• 4 Przesiana mieszanina żywicy jest umieszczana w dużych słojach i tupana przez pracownika, aby zmiażdżyć granulki i wymusić czerwony barwnik z nasion laku, a szczątki owadów zostaną uwolnione z żywicy. Woda z barwnika, szumowiny i inne zanieczyszczenia są następnie wypłukiwane w kilku płukaniach. Mieszaninę rozkłada się na betonowej podłodze do wyschnięcia i nazywa seedlac, ponieważ przypomina nasiona. Seedlac jest surowcem, z którego produkuje się zarówno szelak pomarańczowy, jak i szelak bielony lub bezbarwny. zelak może być wytwarzany z szelaku ręcznie lub przy użyciu nowoczesnych urządzeń mechanicznych. Prawie cały szelak używany w Ameryce jest rafinowany przy pomocy maszyn, z wykorzystaniem procesu opartego na cieple lub rozpuszczalniku.

Proces cieplny

• 5 Seedlac jest topiony na rusztach ogrzewanych parą. Stopiony szelak jest przepuszczany pod ciśnieniem hydraulicznym przez sito lub siatkę z tkaniny lub drobnej siatki. Przefiltrowany szelak jest zbierany i przenoszony do podgrzewanego parą kotła, z którego stopiony płyn spływa na walce. Ciecz jest przeciskana przez walce i wtłaczana w duże, cienkie arkusze szelaku. Po wyschnięciu, ten arkusz szelaku jest łamany na płatki i transportowany do innego obszaru, w którym płatki są łączone z alkoholem denaturowanym, aby wytworzyć szelak konsumenta.

Proces rozpuszczalnikowy

• 6 W tym procesie, szelak i rozpuszczalnik, zwykle alkohol etylowy, miesza się w zbiorniku do rozpuszczania, poddaje refluksowi przez około godzinę, a następnie filtruje w celu usunięcia zanieczyszczeń. Przefiltrowana żywica jest przesyłana przez parowniki, które usuwają rozpuszczalnik alkoholowy, czyniąc z niej lepką ciecz. Ciecz ta jest następnie upuszczana na wałki, które wtłaczają ją w arkusze. Arkusze są następnie suszone i płatkowane.

Szelak bielony

Pomimo usunięcia znacznej części czerwonego barwnika z nasion laku w procesie rafinacji, szelak pozostaje oranżowym roztworem po zakończeniu przetwarzania. Niektórzy konsumenci preferują czyste wykończenie szelaku, więc producenci opracowali sposób na wybielenie koloru z szelaku.

• 7 Wybielanie rozpoczyna się od rozpuszczenia szelaku, który jest rozpuszczalny w alkaliach, w wodnym roztworze węglanu sodu. Roztwór jest następnie przepuszczany przez drobne sito w celu usunięcia nierozpuszczalnego laku, brudu, gałązek itp. Żywica jest następnie bielona rozcieńczonym roztworem podchlorynu sodu do pożądanego koloru. Szelak jest następnie wytrącany z roztworu przez dodanie rozcieńczonego kwasu siarkowego, filtrowany i przemywany wodą. Jest on suszony w suszarkach próżniowych i mielony na biały proszek gotowy do wysyłki do zakładu, który doda ciecz do płatków.

Mieszanie szelaku dla konsumenta

• 8 Dużym producentom szelaku dostarcza się suche płatki szelaku. Następnie ponownie nawilżają płatki poprzez dodanie skażonego alkoholu etylowego. Szelak oferowany jest konsumentom w formie płatków lub zawieszony w alkoholu denaturowanym. To właśnie ta ostatnia forma jest najbardziej popularna wśród konsumentów. Producenci szelaku odnoszą się do stężenia płatków szelaku w alkoholu denaturowanym w kategoriach funtów kawałków – liczby funtów płatków szelaku rozpuszczonych w jednym galonie alkoholu denaturowanego. Tak więc jednofuntowa porcja szelaku zawiera jeden funt płatków szelaku rozpuszczonych w galonie alkoholu – bardzo rozcieńczony szelak. Standardowa porcja producenta oferowana konsumentowi w postaci wstępnie zmieszanej jest określana jako trzyfuntowa. Niektórzy konsumenci następnie rozcieńczyć go dalej z alkoholem denaturowanym, jeśli tak chcą.

  Najbardziej popularny odcień szelaku sprzedawane premixed jest pomarańczowy szelak chociaż jasne lub biały szelak jest również oferowane pre-mieszane do konsumenta. Producenci zawsze pieczęć datę mieszania szelaku do puszki. Każdy producent ma zalecany okres przydatności do użycia produktu i konsument powinien przestrzegać, że produkt nie jest używany po okresie sugerowanym przez producenta. Jeśli używany po zalecanym okresie czasu, szelak może nigdy nie wyschnąć całkowicie.

  Dla stolarzy, którzy wolą głębokie bogate kolory granat szelak lub buttonlac, suszone płatki tych szelaków mogą być nabywane od producenta i mieszane z alkoholem denaturowanym przez konsumenta.

Produkty uboczne/odpady

Alkohol etylowy używany w procesie wytwarzania szelaku jest ściśle regulowanym produktem ubocznym i jest znany jako lotna substancja organiczna (VOC). Najbardziej niebezpieczną lub szkodliwą częścią, a być może najbardziej zanieczyszczającą środowisko, są nierozpuszczalne substancje, które są rafinowane z szelaku i ziarnistego szelaku, takie jak gałązki, kokony, liście, ciała robaków itp. nasycone alkoholem. Przemysł szelakowy pracuje nad budową ogromnych parowników, które wyssą cały alkohol z tych nierozpuszczalnych substancji, więc lotność nie będzie problemem. Płatki szelaku są całkowicie naturalne i nietoksyczne. To rozpuszczalniki alkoholu, które są regulowane.

Kontrola jakości

Analiza chemiczna nie pomaga w określeniu jakości szelaku. Ważniejsze są testy empiryczne, takie jak przepływ i okres trwałości, które dla większości klientów są powodem do niepokoju. Ponadto, niezwykle ważne jest dokładne zbadanie czystości szelaku poprzez usunięcie jak największej ilości naturalnych zanieczyszczeń występujących w szelaku (nierozpuszczona substancja pozostająca po zmieszaniu związku żywicznego z gorącym alkoholem to insolubles). Wszystkie procesy rafinacji są monitorowane pod kątem ich skuteczności w usuwaniu tych niepożądanych substancji.