Клей животного происхождения: история и производство

Введение

Клей, созданный из отваренной соединительной ткани животного.

Животный клей – это клей, получаемый в результате длительного отваривания соединительной ткани животного в процессе, называемом вытапливанием (или рендерингом). Эти белковые коллоидные клеи образуются путем гидролиза коллагена, извлеченного из кожи, костей, сухожилий и других тканей, подобно желатину. Само слово «коллаген» происходит от греческого κόλλα, что означает «клей». Эти белки формируют молекулярную связь с склеиваемой поверхностью. Традиционно, кератиновые клеи, хотя и изготавливаются из частей животных, таких как рога и копыта, не считаются животным клеем, поскольку они не являются коллагеновыми клеями. Распространенным стереотипом является то, что для производства клея используют лошадей, и о списанных лошадях часто говорят, что их "отправили на клеевую фабрику". Однако используются и другие животные, включая крупный рогатый скот, кроликов и рыбу.

Раннее использование

Животный клей известен с древнейших времен, хотя его применение не было широко распространено. Клей, получаемый из зубов лошадей, датируется почти 6000 лет назад, однако никаких письменных свидетельств того времени нет, чтобы подтвердить его полное или масштабное использование. Первые известные письменные инструкции по изготовлению животного клея относятся к периоду около 2000 года до нашей эры. В период с 1500 по 1000 год до нашей эры его использовали для изготовления деревянной мебели и настенных росписей, которые находили даже в саркофагах египетских фараонов. Подтверждением этому служат каменные рельефы, изображающие процесс приготовления и применения клея, в основном для мебели, предназначенной для гробниц фараонов. Египетские записи свидетельствуют о том, что животный клей изготавливали путем плавления на огне с последующим нанесением кистью. Древние греки и римляне использовали животный и рыбный клей для изготовления шпона и маркетри – склеивания тонких слоев или пластин дерева. Разбитую керамику также могли восстанавливать с помощью животного клея, заполняя трещины для маскировки дефектов. Примерно в 906–618 годах до нашей эры в Китае для производства клеев и связующих веществ для пигментов использовали рыбий клей, бычьи и оленьи рога. Животные клеи применялись в качестве связующих в составе красок во времена династии Тан. Аналогичным образом их использовали при создании терракотовой армии. Записи указывают на то, что одним из основных компонентов сажевых чернил был белковый клей. Клей из бычьих шкур и оленьих рогов связывал частицы пигментов, выступая в роли консерванта, образуя пленку на поверхности при высыхании чернил.

Возрождение

Использование животного клея, а также некоторых других типов клеев, в значительной степени исчезло в Европе после падения Западной Римской империи и до 16–18 веков, когда производство деревянной мебели стало быстро развиваться как важное ремесло. С XVI века кожевенный клей используется при изготовлении скрипок. Копытный клей применялся для целей, отличных от обработки шкур, например, в качестве средства для сохранения волос. Индейцы ассинибойн предпочитали длинные волосы и обмазывали их смесью красной земли и копытного клея. Его также использовали для скрепления перьев и снаряжения.

Промышленность клея

Первый коммерческий клеевой завод был открыт в Голландии примерно в 1700 году и производил животный клей из шкур. В XVIII и XIX веках ранчо и фермеры избавлялись от старых животных – особенно лошадей – отправляя их на клеевые фабрики. Изобретение синтетических клеев предвещало закат индустрии животного клея.

Современное использование

Сегодня животные клеи редко производятся в промышленных масштабах, но всё ещё используются для изготовления и реставрации инструментов семейства скрипки, картин, иллюминированных рукописей на пергаменте и других артефактов, а также фотоплёнок и для укрепления сухожилий, древесины, кожи, коры и бумаги. Многие мастера по изготовлению струнных инструментов предпочитают клей животного происхождения синтетическим из-за его обратимости, устойчивости к ползучести и способности стягивать соединения при высыхании. Этот клей в основном используется как клей, проклеивающий состав или лак, хотя он используется не так часто, как другие клеи, поскольку он растворим в воде. Другие факторы, такие как сложность хранения во влажном состоянии и необходимость в свежем сырье (шкура животного не должна быть гнилой или жирной), затрудняют получение и использование этого продукта. Сейчас на заводах производят другие виды клеев, так как процесс производства животного клея сложен. Животные клеи также темнеют с возрастом и сжимаются при высыхании, что может повредить древесину, бумагу или произведения искусства. Чрезмерное обращение и значительные колебания температуры или влажности могут нанести дополнительный вред. Иногда к таким соединениям применяют спирт для обезвоживания клея, делая его более хрупким и лёгким для разъединения. Также можно использовать пар для размягчения клея и разделения соединений. К специфическим видам относятся клей из шкур, костный клей, рыбный клей и клей из кроличьей кожи.

Спрячьте клей.

Клей из животного коллагена (из шкур животных) часто используется в деревообработке. Он может поставляться в виде гранул, хлопьев или плоских листов, которые имеют неограниченный срок хранения при условии хранения в сухом месте. Его растворяют в воде, нагревают и наносят в теплом виде, обычно около 60 °C (140 °F). Более высокие температуры быстро снижают прочность клея. Для поддержания клея в горячем состоянии во время работы можно использовать специальные горшки для клея, водяные бани или паровые котлы. При остывании клей быстро густеет. При комнатной температуре готовый клей из животного коллагена имеет консистенцию плотного желатина, который по составу очень похож на него. Загустевший клей не обладает значительной прочностью, поэтому важно нанести клей, подогнать детали и зафиксировать их до того, как температура клея опустится ниже 50 °C (120 °F). У всех клеев есть время открытого склеивания – период, в течение которого клей остается жидким и работоспособным. Соединение деталей после истечения этого времени приводит к слабому соединению. Время открытого склеивания клея из животного коллагена обычно составляет минуту или меньше. На практике это часто означает необходимость нагревать склеиваемые детали и работать в теплом помещении, хотя эти меры можно опустить, если склеивание и фиксация могут быть выполнены быстро. Если клей используется нечасто, излишки можно хранить в морозильной камере, чтобы предотвратить порчу из-за роста микроорганизмов. Клей из животного коллагена обладает некоторыми свойствами заполнения щелей, хотя современные клеи для заполнения щелей, такие как эпоксидная смола, в этом отношении превосходят его. Получить клей из животного коллагена, который остается жидким при комнатной температуре, можно путем добавления мочевины. В ходе испытаний на прочность, проведенных Марком Скофилдом из журнала Fine Woodworking Magazine, "жидкий клей из животного коллагена" показал результаты, сопоставимые с обычным клеем из животного коллагена по средней прочности соединения. "Однако любой жидкий клей из животного коллагена, которому больше шести месяцев, может вызывать подозрения, поскольку мочевина со временем гидролизует белковую структуру клея и ослабляет его, даже если продукт был защищен различными бактерицидами и фунгицидами в процессе производства".

Свойства

Значительные недостатки желатинового клея – его температурные ограничения, короткое время схватывания и уязвимость к микроорганизмам – компенсируются рядом преимуществ. Соединения, выполненные на желатиновом клее, обратимы и подлежат ремонту. Недавно склеенные соединения легко разъединяются при воздействии тепла и пара. Желатиновый клей хорошо приклеивается к себе, поэтому мастер может нанести новый клей на соединение и зафиксировать его струбцинами. В отличие от этого, клеи ПВА после затвердевания не склеиваются друг с другом, поэтому для успешного ремонта необходимо сначала удалить старый клей, что обычно требует удаления части склеиваемого материала. Желатиновый клей создает несколько хрупкое соединение, поэтому сильный удар часто приводит к чистому разлому вдоль линии склейки. Напротив, попытка разъединить соединение, склеенное ПВА, обычно повреждает окружающий материал, создавая неровный разлом, который сложнее отремонтировать. Инструментальные мастера используют эту хрупкость. Например, инструменты семейства скрипки требуют периодической разборки для ремонта и обслуживания. Верхнюю деку скрипки легко снять, поддев ее ножом-палитрой между декой и обечайкой и проведя им по всей линии склейки. Хрупкость позволяет снять деку, часто без значительного повреждения древесины. Для повторного склеивания деки достаточно нанести новый горячий клей на соединение. Если бы верхняя дека была приклеена клеем ПВА, для ее снятия потребовалось бы тепло и пар для разъединения соединения (что могло бы повредить лак), а затем необходимо было бы удалить древесину из линии склейки, чтобы убедиться в отсутствии остатков затвердевшего клея ПВА перед повторным склеиванием. Желатиновый клей также выполняет функцию струбцины. Как только клей начинает загустевать, он стягивает соединение. Скрипичные мастера могут склеивать центральные швы верхней и нижней дек, используя притирочный шов вместо струбцин. Эта техника заключается в нанесении горячего клея на половину соединения, а затем втирании другой половины в клей, пока клей не начнет загустевать, в этот момент клей становится липким. Затем деку откладывают в сторону без струбцин, и желатиновый клей стягивает соединение по мере затвердевания. Желатиновый клей восстанавливает свои рабочие свойства после охлаждения при повторном нагревании. Это свойство можно использовать, когда время схватывания клея недостаточно для нормального склеивания. Например, мастер, изготавливающий виолончель, может не успеть приклеить и зафиксировать деку к обечайке в течение короткого времени схватывания, составляющего около минуты. Вместо этого мастер наносит полоску клея вдоль обечайки и дает ему остыть. Затем деку фиксируют струбцинами к обечайке. Постепенно продвигаясь на несколько сантиметров за раз, мастер вставляет нагретый нож-палитру в линию склейки, нагревая клей. Когда клей разжижается, нож-палитру удаляют, и клей остывает, образуя соединение. Аналогичный процесс можно использовать для приклеивания шпона к основе. Шпон и/или основание покрываются горячим желатиновым клеем. После остывания клея шпон позиционируется на основе. Горячий предмет, например, утюг, прикладывается к шпону, разжижая клей под ним. Когда утюг убирают, клей остывает, приклеивая шпон к основе. Соединения, выполненные на желатиновом клее, не подвержены ползучести под нагрузкой. Клеи ПВА создают пластичные соединения, которые со временем могут деформироваться под воздействием больших нагрузок. Желатиновый клей поставляется в различных грамматических силах, каждая из которых подходит для конкретных применений. Мастера по изготовлению инструментов и мебели используют клей с прочностью от 120 до 200 грамм. Некоторые клеи продаются без указания грамматической силы. Опытные мастера избегают использования такого клея, так как он может оказаться слишком слабым или слишком сильным для предполагаемого применения.

Клей из кроличьей кожи

Клей из кроличьей кожи более гибкий в сухом состоянии, чем обычный костный клей. Он применяется для проклеивания или грунтовки холстов для масляной живописи. Также он используется в переплетном деле и в качестве связующего компонента в некоторых рецептах гессо и компо.

Рыбный клей

Рыбный клей изготавливается из костей или тканей рыб. Изингласс получают специально из плавательных пузырей и он основан на коллагене. Рыбные клеи использовались в Древнем Египте и в античности в Средиземноморье; их продолжали использовать в Европе в поздней античности и в Средние века, и они до сих пор применяются в специализированных областях. В сухом виде он хрупкий, поэтому его иногда смешивают с пластификаторами, такими как патока и мёд. Он использовался в искусстве, деревообработке, изготовлении струнных инструментов, а также для склеивания бумаги и кости.