Schellak: Natuurlijke hars voor premium afwerkingen en voedselcoatings

Achtergrond

Lak is de naam gegeven aan de houdende afscheiding van het kleine lak-insect (Laccifer lacca) dat parasitaire is op bepaalde bomen in Azië, met name India en Thailand. Deze insectenafscheiding wordt gekweekt en geraffineerd vanwege de commerciële waarde van het afgeronde product bekend als schellak. De term schellak is afgeleid van shell-lac (het woord voor de geraffineerde lak in vlocvorm), maar is gekomen om alle geraffineerde lak te verwijzen ofwel in droge of in een alcohol-gebaseerde oplossing opgelost.

Schellak wordt vandaag primair gebruikt als houtbeitsel en afwerking. Het heeft het grote voordeel oplosbaar te zijn in ethyl- of gedatureerde alcohol, een milieuvriendelijk oplosmiddel. Alcoholoplosmiddelen maken schellak ook snel drogend – schellakcoatings op hout drogen doorgaans in ongeveer 45 minuten, in tegenstelling tot olie-afwerkingen die veel uren nodig hebben om te drogen. Bovendien verkleurt schellak niet in zonlicht of oxideert niet over tijd. Echter, schellak heeft een beperkte houdbaarheid en droogt mogelijk niet goed als het de aanbevolen houdbaarheid van de fabrikant overschreden heeft. Deze houdbaarheid kan zo kort zijn als zes maanden of zo lang als drie jaar afhankelijk van de additieven van de fabrikant.

Industriële toepassingen voor schellak omvatten vloerpolijsten, inkt, slijpwielen, elektrische isolaties, en leerbehandelingen. Deze natuurlijke, houdende beitsel is non-toxisch en Federal Drug Administration (FDA) goedgekeurd voor gebruik om snoepjes, farmaceutica, fruit, en baby- en kindermeubelen te coaten.

Schellak is verkrijgbaar in de meeste hardware of verfwinkels in heldere of witte schellak of oranje schellak, wat een oranje-rode tint aan natuurlijk hout geeft. Andere tinten verkrijgen hun kleur niet van kleurstoffen of bleekmiddelen, maar vanwege de boom waar het lak-insect zich aan heeft gehecht – de sap beïnvloedt de kleur van de insectenafscheiding, wat de kleur van de geraffineerde schellak verandert. Schellak kan toegepast worden op hout, over vernis, verf, glas, keramiek, zelfs plastic met opmerkelijke heching, maar kan niet gebruikt worden onder synthetische beitsels zoals polyurethaan.

Geschiedenis

Lak wordt al drie eeuwen gekweekt. Voor het grootste deel van die tijd werden de lak-insectenafscheidingen gewaardeerd voor de paars-rode kleurstof afgeleid van het in water weken. Deze kleurstof werd gebruikt om zijde, leer, en cosmetica te kleuren en werd primair voor dit doel gekweekt tot de 1870s. Toen aniline of chemische kleurstoffen begonnen deze en andere natuurlijke kleurstoffen te verdringen.

Zo vroeg als de zestiende eeuw werden verwijzingen gemaakt naar de bruikbaarheid van de lak-insectenafscheidingen als decoratieve lak voor meubelen en fijn muziekinstrumenten. Inheemsten van het Verre Oosten hadden arbeidsintensief de schellak handmatig gekweekt en verwerkt, de takken afschrapend bedekt met de lak-insectenafscheidingen, de afscheidingen in musselijn dwingend, en lange musselijn zakken van de afscheidingen over het vuur houdend om te vloeistoffen en te zuiveren. Ze trokken het met de hand in enorme vellen en braken de vellen dan in vlokken voor herhydratatie later.

Handprocessen werden deels vervangen door de middeleeuwse negentiende eeuw. Net als de lak-afgeleide kleurstof op het punt stond te vervagen in populariteit, begonnen industriële fabrieken de lak-afscheidingen te verwerken voor gebruik als houtbeitsel en afwerking. In 1849 richtte William Zinsser Wm. Zinsser & Company op in New York. Zinsser's schellaken waren oplosbaar in ethylalcohol en waren de eerste snel-drogende, zware, kleurloze afwerkingen beschikbaar in de Verenigde Staten. Schellak was met name populair laat in de negentiende eeuw en in de vroege twintigste eeuw toen huizen snel gebouwd werden in vroege wijkjes op breinbrekende snelheid – schellak was een ideaal houtafwerkingsmiddel omdat het zo snel droogde en meerdere lagen in één dag aangebracht konden worden. Een schellak bekend als knopschellak, een heel donkere schellak, gaf een zeer diepe notenkleur aan goedkope houtwerk die mensen toen zeer wenselijk vonden.

Rauwmaterialen

Schellak wordt doorgaans gemaakt van twee ingrediënten, rauwe zaadlak en ethylalcohol. In feite willen de meeste bedrijven schellak zo volledig mogelijk zuiveren – onzuiverheden van het insect, het kokon, etc. worden verwijderd, evenals natuurlijke wassen. Schellak wordt doorgaans in droge of gevlocde vorm verzonden en wordt geherhydrateerd met een alcoholoplosmiddel, doorgaans gedatureerde alcohol. Sommige bedrijven voegen ingrediënten toe om de houdbaarheid van hun product te verlengen maar zullen deze eigenaardige additieven niet onthullen. Schellak die gebleekt is (of in heldere schellak gemaakt) wordt opgelost in natriumcarbonaat en gecentrifuged om onoplosbare stoffen te verwijderen en dan gebleekt met natriumhypochloriet.

Het productieproces

De rol van het lak-insect

• 1 Schellak wordt geproduceerd door een klein rood insect. Zwermen van de insecten voeden zich op bepaalde bomen, primair in India en Thailand, informeel bekend als lakbomen. De lak-insecten levenscyclus is slechts zes maanden, waarin ze eten, voortplanten, en de hars afscheiden die ze van de boom hebben opgenomen om schellak te produceren.

  In bepaalde seizoenen van het jaar zwermen deze insecten in grote aantallen op de bomen, vestigen op takken, en projecteren uittreksels in de boom om de bast te penetreren. Ze zuigen de sap op en absorberen het tot ze zichzelf tot de dood voeden (genaamd het feest van de dood onder de inheemse volkeren). Op diezelfde tijd gaat voortplanting door, met elk vrouwtjes lak-insect dat ongeveer 1.000 eieren legt voor het sterven.

  De sap wordt chemisch gewijzigd in het lak-insects lichaam en wordt dan op de tak uitgezeerd. Bij contact met de lucht vormt de excretie een harde, schil-achtige bedekking over de hele zwerm. Deze bedekking vormt een korst over de tak en insecten. Terwijl het vrouwtjes lak-insect de geïngeste sap uitscheidet, bereidt ze zich voor te sterven en levert een vloeistof waarin haar eieren zullen rijpen onder bescherming. De mannetjes rol is om het vrouwtje te bevruchten, en het is na bevruchting dat de vrouwtjes lak-uitvoer enorm toeneemt. De volwassen mannetjes en vrouwtjes worden inactief, en de jongen beginnen door de korst te breken en uit te zwermen.

De korstige hars raffineren

• 2 Werkers knippen miljoenen bekruste takken, genaamd stoklak, voor transport naar raffinaderijen van een of andere soort (zowel hand- als mechanisch geraffineerd). Sommige werkers gebruiken hammers en breken de korstige coating af net als ijs van takken in de winter gebroken wordt (het wordt granulaat lak genoemd).
• 3 In raffinadericentra wordt stoklak afgeschraapt om de afscheidingen van de takken te verwijderen. Stoklak en granulaat lak wordt gemalen met roterende meelstenen. Het resulterende gemalen materiaal is tamelijk onzuiver, bevattend hars, insectenresten, takken, bladeren, etc. Het mengsel wordt door een zeef gedwongen, wat de grootste onzuiverheden verwijdert.
• 4 Het gezifte harsmengsel wordt in grote potten gedaan en door een werker gestampt om granulaat te vergruizen en de rode kleurstof van de lakzaden en de insectenresten vrij te maken van de hars. Kleurstofwater, schuim, en andere onzuiverheden worden dan in diverse spoelbewerkingen weggespoeld. Het mengsel wordt op een betonnen vloer uitgebreid om te drogen en zaadlak genoemd omdat het zaad lijkt. Zaadlak is het rauwmateriaal waaruit zowel oranje schellak als gebleekte of heldere schellak geproduceerd worden.

  Schellak kan van zaadlak gemaakt worden met de hand of met moderne mechanische apparatuur. Bijna alle Amerikaans-gebruikte schellak wordt geraffineerd met de hulp van machines, met een warmte- of oplosmiddel-gebaseerd proces.

Warmteproces

• 5 Zaadlak wordt gesmolten op stoomverwarmde roosters. De gesmolten lak wordt door hydraulische druk door een zeef of scherm gedwongen, hetzij van stof of fijn maas. De gefilterde schellak wordt verzameld en overgebracht naar een stoomverwarmde ketel, die de gesmolten vloeistof op rollen drupt. De vloeistof wordt door de rollen geperst en in grote, dunne schellakvelden gedwongen. Wanneer droog, wordt dit schellakvel in vlokken gebroken en naar een ander gebied getransporteerd waarin de vlokken gecombineerd worden met gedaturede alcohol om de consumentenschellak te produceren.

Oplosmiddelproces

• 6 In dit proces worden de zaadlak en oplosmiddel, meestal ethylalcohol, in een oplostank gemengd, ongeveer een uur gerefluxt en dan gefilterd om onzuiverheden te verwijderen. De gefilterde hars wordt door verdampers gestuurd die het alcoholoplosmiddel verwijderen, wat het een viskeuze vloeistof maakt. Deze vloeistof wordt dan op rollen gedrupt, die het in vellen dwingen. De vellen worden dan gedroogd en in vlokken gesplitst.

Gebleekte schellak

Ondanks de verwijdering van veel van de rode kleurstof van de lakzaden in het raffinatieproces, blijft schellak een oranjeachtige oplossing na voltooiing van de verwerking. Sommige consumenten prefereren een heldere schellakafwerking, dus fabrikanten hebben een manier ontwikkeld om de kleur uit de schellak te bleken.

• 7 Bleken begint met het oplossen van zaadlak, dat alkali-oplosbaar is, in een waterige oplossing van natriumcarbonaat. De oplossing wordt dan door een fijn zeef geleid om onoplosbare lak, vuil, takken, etc. te verwijderen. De hars wordt dan gebleekt met een gedunne oplossing van natriumhypochloriet tot de gewenste kleur. De schellak wordt dan uit de oplossing neergehaald door toevoeging van gedunne zwavelzuur, gefilterd, en met water gewassen. Het wordt gedroogd in vacuümdroogers en in een wit poeder gemalen klaar voor verzending naar een fabriek die vloeistof aan de vlokken zal toevoegen.

Schellak mengen voor de consument

• 8 Grote schellakfabrikanten worden de droge schellakvlokken toegezonden. Ze herhydrateeren de vlokken dan door gedaturede ethylalcohol toe te voegen. Schellak wordt de consument aangeboden in vlokvorm of opgelost in gedaturede alcohol. Het laatste is het meest populair bij de consument. Fabrikanten van schellak verwijzen naar de concentratie van schellakvlokken tot gedaturede alcohol in termen van ponden sneden – het aantal ponden schellakvlokken opgelost in een enkele gallon gedaturede alcohol. Dus, een een pond snede schellak bevat één pond schellakvlokken opgelost in een gallon alcohol – heel gedund schellak. De fabrikanten standaard snede aangeboden aan de consument pre-gemengd wordt een drie pond snede genoemd. Sommige consumenten dunnen het verder met gedaturede alcohol als ze dat wensen.

  De meest populaire tint schellak verkocht pre-gemengd is de oranje schellak hoewel heldere of witte schellak ook pre-gemengd aan de consument aangeboden wordt. Fabrikanten stampen altijd de mengdatum van de schellak in de blik. Elke fabrikant heeft een aanbevolen houdbaarheid voor het product en de consument moet letten dat het product niet gebruikt wordt na de periode voorgesteld door de fabrikant. Als gebruikt na de aanbevolen tijdspanne, kan de schellak nooit volledig drogen.

  Voor houtwerkers die de diepe rijke kleuren van granaat schellak of knopschellak prefereren, kunnen de gedroogde vlokken van deze schellaken van de fabrikant gekocht en met gedaturede alcohol gemengd worden door de consument.

Bijproducten/Afval

De gedatureerde ethylalcohol gebruikt in het productieproces van schellak is een strikt geregelde bijproduct en bekend als een vluchtige organische stof (VOS). Het meest gevaarlijke of gevaarlijke deel, misschien het meest vervuilende, zijn de onoplosbare stoffen die geraffineerd worden uit de stoklak en granulaat lak zoals takken, kokons, bladeren, insectenlichamen, etc. verzadigd met alcohol. De schellakindustrie werkt aan het bouwen van enorme verdampers, die alle alcohol uit deze onoplosbare stoffen zullen zuigen zodat de vluchtigheid geen kwestie meer zal zijn. Schellakvlokken zijn alle natuurlijk en non-toxisch. Het is de alcoholoplosmiddelen die gereguleerd zijn.

Kwaliteitscontrole

Chemische analyse helpt niet bij het bepalen van de kwaliteit van schellak. Belangrijker zijn empirische tests zoals vloeibaarheid en houdbaarheid die de meeste klanten als grote zorgen hebben gearticuleerd. Daarnaast is het zorgvuldig onderzoeken van de zuiverheid van de schellak door zoveel mogelijk van de natuurlijke onzuiverheden in de stoklak te verwijderen van het utmost belang (onoplosbare stoffen gedefinieerd door de onopgeloste stof overblijvende wanneer de houdende verbinding met hete alcohol gemengd wordt). Alle raffinatieprocessen worden gemonitord voor hun effectiviteit in het verwijderen van deze ongewensen.