Schellack: Natürliches Harz für Premium-Oberflächen und Lebensmittelbeschichtungen

Hintergrund

Lak ist die Bezeichnung für die harzige Sekretion des winzigen Lackschildlaus (Laccifer lacca), der parasitär auf bestimmten Bäumen in Asien lebt, besonders in Indien und Thailand. Diese Insektenssekretion wird kultiviert und veredelt, wegen des kommerziellen Werts des Endprodukts, bekannt als Schellack. Der Begriff Schellack leitet sich von Shell-Lac (dem Wort für das veredelte Lack in Flockenform) ab, bezeichnet aber heute alle veredelten Lacke, ob trocken oder in einem alkoholbasierten Lösungsmittel suspendiert.

Schellack wird heute primär als Holzversiegler und -veredler genutzt. Er hat den großen Vorteil, in Ethyl- oder denaturiertem Alkohol löslich zu sein, einem umweltverträglichen Lösungsmittel. Alkohollösungsmittel machen Schellack auch schnell trocknend – Schellackbeschichtungen auf Holz trocknen allgemein in ca. 45 Minuten, im Gegensatz zu Öloberflächen, die viele Stunden brauchen. Zusätzlich verblasst Schellack nicht im Sonnenlicht und oxidiert nicht mit der Zeit. Allerdings hat Schellack eine begrenzte Haltbarkeit und trocknet möglicherweise nicht richtig, wenn er die vom Hersteller empfohlene Haltbarkeit überschritten hat. Diese kann so kurz wie sechs Monate oder so lang wie drei Jahre sein, abhängig von den Additiven des Herstellers.

Industrielle Anwendungen für Schellack umfassen Bodenpolituren, Tinten, Schleifscheiben, elektrische Isolierungen und Lederpflege. Dieser natürliche, harzige Versiegler ist ungiftig und von der FDA für die Beschichtung von Süßigkeiten, Pharmazeutika, Obst und Baby- und Kindermöbeln zugelassen.

Schellack ist in den meisten Baumärkten oder Farbgeschäften in klar, weiß oder orange erhältlich, wobei orangener Schellack einen orangeroten Farbton auf Naturholz verleiht. Andere Farbtöne beziehen ihre Farbe nicht von Farbstoffen oder Bleichmitteln, sondern vom Baum, an dem die Lackschildlaus sich angesiedelt hat – der Saft beeinflusst die Farbe der Insektenssekretion und verändert so die Farbe des veredelten Schellacks. Schellack kann auf Holz, über Lack, Farbe, Glas, Keramik, sogar Kunststoff mit bemerkenswerter Haftung aufgetragen werden, aber nicht unter synthetischen Versieglern wie Polyurethan.

Geschichte

Lak wird seit drei Jahrhunderten kultiviert. Die meiste Zeit wurde das Lackschildlaus-Sekret für den purpurroten Farbstoff geschätzt, der durch Einweichen in Wasser gewonnen wurde. Dieser Farbstoff wurde zum Färben von Seide, Leder und Kosmetika verwendet und primär zu diesem Zweck kultiviert bis in die 1870er. Dann begannen Anilin- oder chemische Farbstoffe, diese und andere Naturfarbstoffe zu verdrängen.

Bereits im 16. Jahrhundert wurden Verweise auf die Nützlichkeit der Lackschildlaus-Sekretion als dekorativer Lack für Möbel und feine Musikinstrumente gemacht. Einheimische des Fernen Ostens hatten den Schellack mühsam von Hand kultiviert und verarbeitet, indem sie die mit Lackschildlaus-Sekret verkrusteten Zweige abschabten, die Sekretion in Mull pressten und lange Mullbeutel des Sekrets über das Feuer hielten, um es zu verflüssigen und zu reinigen. Sie zogen es von Hand zu riesigen Blättern und brachen diese dann zu Flocken für spätere Wiederbefeuchtung.

Handprozesse wurden Mitte des 19. Jahrhunderts teilweise ersetzt. Gerade als der Lackfarbstoff an Popularität zu verlieren drohte, begannen Industrieanlagen, die Lacksekretionen für die Nutzung als Holzversiegler und -finish zu verarbeiten. 1849 gründete William Zinsser die Wm. Zinsser & Company in New York. Zinssers Schellacke waren in Ethylalkohol löslich und waren die ersten schnell trocknenden, harten, farblosen Finishes, die in den USA erhältlich waren. Schellack war besonders beliebt Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts, als Häuser in frühen Siedlungen in atemberaubender Geschwindigkeit gebaut wurden – Schellack war ein ideales Holzfinish, weil es so schnell trocknete und mehrere Schichten an einem Tag aufgetragen werden konnten. Ein als Buttonlack bekannter, sehr dunkler Schellack verlieh billigem Holzwerk einen sehr tiefen Nussbaumfarbton, den die Leute damals sehr begehrten.

Rohstoffe

Schellack wird generell aus zwei Zutaten hergestellt: rohem Saatlack und Ethylalkohol. Tatsächlich wollen die meisten Firmen Schellack so vollständig wie möglich reinigen – Verunreinigungen vom Insekt, dem Kokon etc. werden entfernt, ebenso natürliche Wachse. Schellack wird generell in trockener oder flockiger Form versandt und mit einem Alkohollösungsmittel, generell denaturiertem Alkohol, wieder befeuchtet. Einige Firmen fügen Zutaten hinzu, um die Haltbarkeit ihres Produkts zu verlängern, verraten diese proprietären Additive aber nicht. Schellack, der gebleicht wird (oder zu klarem Schellack gemacht wird), wird in Natriumcarbonat gelöst und zentrifugiert, um Unlösliches zu entfernen, und dann mit Natriumhypochlorit gebleicht.

Der Herstellungsprozess

Die Rolle der Lackschildlaus

• 1 Schellack wird von einem winzigen roten Insekt produziert. Schwärme der Insekten ernähren sich von bestimmten Bäumen, hauptsächlich in Indien und Thailand, umgangssprachlich als Lackbäume bekannt. Der Lebenszyklus der Lackschildlaus beträgt nur sechs Monate, in denen sie fressen, sich fortpflanzen und das Harz sezernieren, das sie aus dem Baum aufgenommen haben, um Schellack zu produzieren.

  In bestimmten Jahreszeiten schwärmen diese Insekten in riesigen Zahlen auf den Bäumen, setzen sich auf Zweige und projizieren Fortsätze in den Baum, um die Rinde zu durchdringen. Sie saugen den Saft auf und absorbieren ihn, bis sie sich zu Tode fressen (bei indigenen Völkern als „Festmahl des Todes“ bekannt). Gleichzeitig geht die Fortpflanzung weiter, wobei jedes weibliche Lackschildlaus etwa 1.000 Eier legt, bevor es stirbt.

  Der Saft wird im Körper der Lackschildlaus chemisch verändert und wird dann auf den Zweigen ausgeschieden. Beim Kontakt mit der Luft bildet die Ausscheidung eine harte, schalenartige Hülle über dem gesamten Schwarm. Diese Hülle bildet eine Kruste über Zweig und Insekten. Während das weibliche Lackschildlaus den aufgenommenen Saft ausscheidet, bereitet sie ihren Tod vor und liefert eine Flüssigkeit, in der ihre Eier unter Schutz reifen. Die Rolle der Männchen ist die Befruchtung des Weibchens, und nach der Befruchtung wird die Lackausbeute der Weibchen massiv gesteigert. Die erwachsenen Männchen und Weibchen werden inaktiv, und die Jungen beginnen, die Kruste zu durchbrechen und auszuschwärmen.

Veredeln der krustigen Harz

• 2 Arbeiter schneiden Millionen verkrusteter Zweige, genannt Sticklack, für den Transport zu Raffinerien irgendwelcher Art (entweder handveredelt oder mechanisch veredelt). Einige Arbeiter nutzen Hämmer und brechen die krustige Beschichtung ab, ähnlich wie Eis im Winter von Zweigen gebrochen wird (es wird als Grainlack bezeichnet).
• 3 In Raffineriezentren wird Sticklack abgeschabt, um die Sekretionen von den Zweigen zu entfernen. Sticklack und Grainlack werden mit rotierenden Mühlsteinen gemahlen. Das resultierende gemahlene Material ist recht unrein und enthält Harz, Insektenreste, Zweige, Blätter etc. Das Gemisch wird durch ein Sieb gezwungen, um die größten Verunreinigungen zu entfernen.
• 4 Das gesiebte Harzgemisch wird in große Gläser gegeben und von einem Arbeiter gestampft, um Granulate zu zerdrücken und den roten Farbstoff aus den Lack-Samen und die Insektenreste aus dem Harz zu lösen. Farbwasser, Schaum und andere Verunreinigungen werden dann in mehreren Spülgängen weggespült. Das Gemisch wird auf einem Betonboden zum Trocknen ausgebreitet und Saatlack genannt, weil er Samen ähnelt. Saatlack ist das Rohmaterial, aus dem sowohl orangener Schellack als auch gebleichter oder klarer Schellack produziert werden.

  Schellack kann aus Saatlack von Hand oder mit moderner mechanischer Ausrüstung hergestellt werden. Fast der gesamte in Amerika verwendete Schellack wird mit Hilfe von Maschinen veredelt, mittels eines wärme- oder lösungsmittelbasierten Prozesses.

Wärmeprozess

• 5 Saatlack wird auf dampfbeheizten Gittern geschmolzen. Das flüssige Harz wird durch hydraulischen Druck durch ein Sieb oder einen Schirm, entweder aus Stoff oder feinem Mesh, gepresst. Der gefilterte Schellack wird gesammelt und in einen dampfbeheizten Kessel übertragen, der die flüssige Schmelze auf Walzen tropft. Die Flüssigkeit wird durch die Walzen gepresst und in große, dünne Schellackblätter geformt. Wenn trocken, wird dieses Schellackblatt in Flocken gebrochen und in einen anderen Bereich transportiert, in dem die Flocken mit denaturiertem Alkohol kombiniert werden, um den Verbraucher-Schellack zu produzieren.

Lösungsmittelprozess

• 6 In diesem Prozess werden Saatlack und Lösungsmittel, meist Ethylalkohol, in einem Lösetank gemischt, etwa eine Stunde refluxiert und dann gefiltert, um Verunreinigungen zu entfernen. Das gefilterte Harz wird durch Verdampfer geleitet, die das Alkohollösungsmittel entfernen und es zu einer zähflüssigen Flüssigkeit machen. Diese Flüssigkeit wird dann auf Walzen getropft, die sie in Blätter pressen. Die Blätter werden dann getrocknet und in Flocken zerlegt.

Gebleichter Schellack

Trotz der Entfernung eines Großteils des roten Farbstoffs aus den Lack-Samen im Veredelungsprozess bleibt Schellack nach Abschluss der Verarbeitung eine orangefarbene Lösung. Einige Verbraucher bevorzugen ein klares Schellack-Finish, daher haben Hersteller einen Weg entwickelt, die Farbe aus dem Schellack zu bleichen.

• 7 Das Bleichen beginnt mit dem Lösen von Saatlack, der alkalilöslich ist, in einer wässrigen Natriumcarbonat-Lösung. Die Lösung wird dann durch ein feines Sieb geleitet, um unlöslichen Lack, Schmutz, Zweige etc. zu entfernen. Das Harz wird dann mit einer verdünnten Natriumhypochlorit-Lösung auf die gewünschte Farbe gebleicht. Der Schellack wird dann durch Zugabe verdünnter Schwefelsäure aus der Lösung gefällt, gefiltert und mit Wasser gewaschen. Er wird in Vakuumtrocknern getrocknet und zu einem weißen Pulver gemahlen, bereit für den Versand zu einer Anlage, die Flüssigkeit zu den Flocken hinzufügt.

Mischen von Schellack für den Verbraucher

• 8 Große Schellackhersteller erhalten die trockenen Schellackflocken. Sie befeuchten die Flocken dann durch Zugabe von denaturiertem Ethylalkohol. Schellack wird dem Verbraucher in Flockenform oder in denaturiertem Alkohol suspendiert angeboten. Letzteres ist beim Verbraucher am beliebtesten. Schellackhersteller bezeichnen die Konzentration von Schellackflocken zu denaturiertem Alkohol in Pfund-Cuts – die Anzahl Pfund Schellackflocken, die in einen einzelnen Gallonen denaturierten Alkohol gelöst werden. Ein Ein-Pfund-Cut Schellack enthält also ein Pfund Schellackflocken, gelöst in einem Gallonen Alkohol – sehr verdünnter Schellack. Der Standard-Cut der Hersteller, der dem Verbraucher vorgefertigt angeboten wird, wird als Drei-Pfund-Cut bezeichnet. Einige Verbraucher verdünnen ihn weiter mit denaturiertem Alkohol, wenn sie dies wünschen.

  Der beliebteste Farbton von vorgefertigtem Schellack ist orangener Schellack, obwohl klarer oder weißer Schellack auch vorgefertigt angeboten wird. Hersteller stempeln immer das Mischdatum des Schellacks in die Dose. Jeder Hersteller hat eine empfohlene Haltbarkeit für das Produkt, und der Verbraucher sollte beachten, dass das Produkt nicht nach dem vom Hersteller vorgeschlagenen Zeitraum verwendet wird. Wenn es nach dem empfohlenen Zeitraum verwendet wird, trocknet der Schellack möglicherweise nie vollständig.

  Für Holzarbeiter, die die tiefen, reichen Farben von Granat-Schellack oder Buttonlack bevorzugen, können die getrockneten Flocken dieser Schellacke vom Hersteller gekauft und vom Verbraucher mit denaturiertem Alkohol gemischt werden.

Nebenprodukte/Abfall

Der denaturierte Ethylalkohol, der im Schellackherstellungsprozess verwendet wird, ist ein streng reguliertes Nebenprodukt und als flüchtige organische Substanz (VOC) bekannt. Der vielleicht gefährlichste oder verschmutzendste Teil sind die Unlöslichen, die aus Sticklack und Grainlack herausveredelt werden, wie Zweige, Kokons, Blätter, Insektenkörper etc., gesättigt mit Alkohol. Die Schellackindustrie arbeitet an riesigen Verdampfern, die den gesamten Alkohol aus diesen Unlöslichen saugen, damit die Flüchtigkeit kein Problem mehr darstellt. Schellackflocken sind vollkommen natürlich und ungiftig. Es sind die Alkohollösungsmittel, die reguliert werden.

Qualitätskontrolle

Chemische Analyse hilft nicht bei der Bestimmung der Schellackqualität. Wichtiger sind empirische Tests wie Fließverhalten und Haltbarkeit, die die meisten Kunden als großes Anliegen artikuliert haben. Zusätzlich ist die sorgfältige Prüfung der Reinheit des Schellacks durch Entfernen so vieler natürlicher Verunreinigungen wie möglich, die im Sticklack gefunden werden, von größter Wichtigkeit (Unlösliche sind definiert als der ungelöste Rest, wenn die harzige Verbindung mit heißem Alkohol gemischt wird). Alle Veredelungsprozesse werden auf ihre Effektivität bei der Entfernung dieser Unerwünschtheiten überwacht.