Маточный раствор.

Соскучились по лонгридам? Вот вам он. Продолжаю «войну» с шеллаком — назову её «Первая телеграмм-шеллачная война». Продолжаю получать опыт работы с растворами этой смолы, набиваю побольше шишек и делюсь с читателями.

По ряду причин в сети, да и не только, современной русскоязычной литературы по шеллаку почти нет. Если что-то и есть, то это упрощённая перепечатка довоенных, а иногда дореволюционных изданий, зачастую без глубокого понимания технологии. Вся доступная информация получается либо из старых изданий, либо из современных, но англоязычных (что-то, наверное, есть и на немецком, китайском или хинди, но увы… сами понимаете). Отсматривать часы видео на ютубе с крупицами полезной информации — долго и неинтересно, а местами чревато тяжёлыми душевными травмами. К примеру, я как-то писал про ютубера, предлагавшего неделю цедить шеллак по каплям в фильтре из банки от огурцов, куска туалетной бумаги и пластиковой бутылки. Помимо того что его методы очень попахивают мазохизмом, результат он в итоге получает, но какой именно? Что в итоге в том самом растворе? И главное, не решена проблема концентрации полученного раствора.

Для чего её нужно знать? Если вы занимаетесь реставрацией или изготовлением изделий с «французской полировкой», то вам нужено два раствора, «политуры» разной концентрации: около 10–15% и около 20%. Если же, как я, хотите получить лак, то в конечном продукте вам нужно получить концентрацию смол не менее 30%. И, как понимаете, чем точнее знаешь соотношение веществ в растворе, с которым работаешь, тем выше повторяемость результатов.

В американской англоязычной литературе используют метод измерения концентрации, называемый «Cut» (англ.: резать, разбавлять, подрезать). Методика разбавления таким способом входит в «Стандартные спецификации», утверждённые Американской ассоциацией производителей шеллака. Также этот метод используется в американской литературе, в частности книге Роберта Шарффа «Wood Finish», отрывок из которой перевёл мой читатель Борис. Приведу отрывок(Борис, спасибо):

«Концентрация шеллака в спирте называется «разбавлением» («cut»). Большинство шеллаков, представленных на рынке, имеют разбавление 4-, 4½- или 5-фунтовое, то есть 4, 4½ или 5 фунтов гранулированного шеллака растворены в одном галлоне спирта. Разбавление указано на этикетке. Для большинства целей коммерческий шеллак необходимо разбавлять спиртом».

Методика такая возникла не на пустом месте. Столяры в XIX, да собственно даже до середины XX века, не имели доступа к точному оборудованию (даже точные весы купить было сложно) и, видимо, эмпирическим путём пришли к соотношениям: 1 фунт на галлон — это грунтовка, 2 фунта на галлон — французская полировка и так далее. Потом эту методику подхватили производители и начали выпускать стандартный раствор «3-lb cut», по-русски: 3 фунта на галлон, или в метрической системе примерно ±30% раствор. И так этот способ обозначения концентрации дожил в США до наших дней.

Система, на самом деле удобная: надо запомнить только одно значение и работать с ним (это как с форматами бумаги — запоминаешь размер А4 210×297 мм, остальные считаешь уже в уме). К примеру, если перевести в метрическую систему 5Lb cut (самое удобное для нас соотношение), это будет ориентировочно 600 г шеллака на 1 л спирта или, упрощая, 6 к 10. Соответственно, к такому раствору для получения 30% раствора добавляем 1 л спирта, для 15% — 3 л (на самом деле не совсем так, но об этом ниже). До войны как раз такую систему, только в виде соотношений, использовали в мастерских и лаковой промышленности в СССР. Но, как всегда, то дьявол в деталях, то собака порылась, то подводные камни всплыли. Разбираемся.

Качество шеллака. Моя «ТГ-шеллачная война» началась как раз из-за низкого качества шеллака, который доступен сейчас на рынке. Вместо 5–6% сухого остатка из 200 г шеллака я получаю всего 10–15% готового раствора — остальное в виде спиртованного геля идёт в мусорное ведро. То есть мои 600 г на литр дадут не раствор предсказуемой концентрации, а непонятно что.

Привычка думать в метрической системе. Нам привычнее использовать проценты, а не соотношения, десятичные дроби, а не обычные.

Приблизительность результатов. Не учитывается плотность спирта, содержание восков и мусора в шеллаке. Да, можно сделать раствор 6 к 10, но в реальности мы получим не 60% концентрацию, а «плюс-минус 1-2 попугая».

Для избежания этих проблем, и в связи с метрическим мозгом, я использую методику «стандартного» или «маточного раствора» (не путайте с материнским — это хоть и близкое понятие, но используется для других целей). Метод я взял из химии, его используют уже давно. По легенде, зачатки представления о таких растворах начала использовать Мария Пророчица (Maria Prophetissima) — мифическая женщина-алхимик. Как научный метод он появился благодаря химику Альфреду Штоку в XIX веке. Сейчас используется в сельском хозяйстве, химии и вообще где удобно. 

В чём суть: делается максимально возможный по насыщенности раствор вещества, заведомо превосходящий по концентрации необходимый. После чего любым из доступных методов определяется его концентрация, и уже на основе этого знания раствор применяется.

Плюсы такого метода:

• Экономичность. Проще один раз сделать, рассчитать концентрацию и потом применять его, чем мешать каждый раз новый раствор.
• Простота хранения. Правда, я не знаю точно, относится ли это к раствору шеллака, но: концентрированные растворы заведомо хранятся лучше.
• Точность результата. Тут и так всё понятно, в моем случае точность до долей процента.
• Простота изготовления. Не нужно учитывать разницу в массе между смолой и спиртом. Мешаем на глаз. К примеру, 50 г смолы (без учёта мусора и воска) и 200 мл спирта (по весу это около 157 г) мешаю, не задумываясь. Точное значение я получу при любом раскладе равно.
• Простота применения. Коктейльчики с сиропами себе делали? Вот сироп — это тот самый маточный раствор.

Как с этим работать? И что понадобится?

Из обязательных инструментов нужны только максимально точные весы, которые можно достать (чем точнее, тем лучше), и любая более-менее мерная ёмкость для жидкости. Из расходных материалов я использую чашки Петри, но это не обязательно — можно взять пластиковый стаканчик. Остальное делаем на глаз.

Процесс:

1. Растворяем шеллак в спирте в соотношении 1:4 или 1:3. Раствор делаем как удобно — я растворяю на водяной бане для ускорения процесса. Кипячение раствора помогает отделить воски от смолы: они выпадают в осадок, и потом раствор либо отфильтровывается, либо сливается с осадка.
2. В конце процесса мы получаем максимально прозрачный раствор без мути. С ним и будем работать дальше.
3. Отбираем часть раствора (я беру примерно 2–3 мл пипеткой — много не надо, ниже поймёте почему) и помещаем в стаканчик.
4. Взвешиваем стакан с жидким раствором, записываем результат — пусть будет M_раств.
5. Помещаем его в проветриваемое помещение для полного испарения спирта. В среднем спирт из 2–5 мл раствора испаряется за сутки, поэтому не стоит наливать много.
6. Проверяем плёнку пальцем на отлип (это реальная методика по ГОСТ 19007-2023). Если не остаются следы и плёнка не липкая на ощупь, можно проводить второе взвешивание — это будет M_сух.
7. Ну, а дальше чистая математика: (M_сух / M_раств) * 100.

И получаем точную концентрацию раствора в процентах. При этом чем точнее весы, тем ниже количество «попугаев» получается в результате.

А что дальше? Дальше можно с этим раствором работать. К примеру, часть полученного 30% раствора можно разбавить до 20% и использовать как политуру для классической французской полировки, а неиспользованный раствор хранить до следующего раза. В моём случае, для получения лака, я смешиваю два разных раствора — шеллака и сандарака — с разной концентрацией. Зная точную концентрацию обоих растворов, я использую правило Пирсона (правило креста) и в итоге получаю точные значения, сколько и какого раствора нужно использовать для смешивания.