Вопрос: “Что сегодня выбрать для покрытия защитным слоем икон?” актуален во все времена. Однако сегодня на рынке масел, олиф и лаков представлено огромное количество материалов. И разобраться что можно использовать, а что нельзя, в иконописном деле – достаточно актуально. Данный материал будет интересен всем интересующимся темой покрывных материалов для иконописи. И, в первую очередь, отвечает на вопрос – можно ли сегодня использовать масла для полов и столешниц как покрывной материал для икон.
Почему олифа крепче масла для пола?
Сначала ответим на поставленный вопрос в заголовке: “Почему олифа крепче масла для пола?”. Верный ответ будет такой – потому что любая олифа крепче любого масла, в том числе для пола.
Теперь разберем ответ на этот вопрос подробнее. Сначала затронем тему отличия масла от олифы.
Отличие масла от олифы
Растительных масел в природе большое количество: подсолнечное, льняное, кунжутное, конопляное и прочие. Их разнообразие объясняется методом их приготовления: собранные семена помещают в пресс, которые выдавливает из семян масло. Получившиеся масла содержат в себе натуральные полимеры, которые при высыхании образуют пленку.
Несомненный плюс полимерных пленок от растительных масел – не растворимы в воде, простой способ производства.
Для живописи (масляной и темперной) используют льняное масло. Это имеет под собой как исторические корни (льняное семя хорошо растет в Европе), так и прикладные. Главное качество масла для живописи (как для краски, так и для покрытия) – проводимость световых лучей или прозрачность. Прозрачность льняного масла близка с к прозрачности лаков, что позволяет при живописи писать красками как полупрозрачно, так и совсем прозрачно. По этой же причине льняное масло используют и как мягкий лак. Прозрачность льняного масла достигается степенью его очистки от примесей. К тому же льняное масло сохнет быстрее, по сравнению с другими маслами.
Производство масла под давлением предполагает холодный отжим – семена давят холодным прессом. Получившийся полимерный продукт имеет следующие характеристики: долго сохнет, непрочные полимерные связи, легко растворим в слабых растворителях и щелочах, под воздействием света процесс полимеризации (образования крепких полимерных связей) происходит медленно.
Чтобы ускорить процесс высыхания и сделать полимерные связи в масле крепче – масло подвергают температурной обработке (варят), при взаимодействии с воздухом он насыщается кислородом, происходит его окисление. И после варки процессы полимеризации происходят быстрее. Масло, прошедшее температурную обработку, называют олифой
Олифы
Олифы — жидкие пленкообразующие вещества, получающиеся из высыхающих растительных масел. Прозрачные жидкости от желтого до вишневого цвета. Высыхают в тонком слое на воздухе, образуя мягкую эластичную пленку линоксина.
Отличие натуральных полимеров в том, что они имеют всего 3 состояния: твердое, вязкое и жидкое. То есть натуральные полимеры не могут испариться. Поэтому варка такого натурального полимера как льняное масло приводит не к испарению масла, а к испарению жидкостей из масла. При варке льняное масло густеет, но только потому, что в нем становится меньше жидкостей, хотя количество масел и полимеров остается то же.
Масляные олифы подразделяются на натуральные, комбинированные и олифы «оксоль». Все они связаны с изготовлением олифы. Поэтому существуют три схемы варки олифы из масел.
Натуральная олифа без сиккатива
Первый способ – создание натуральной олифы, когда в льняное масло ничего не добавляют, а масло просто нагревают. Наиболее распространенный способ изготовления натуральной олифы заключается в нагревании масла до 120-150°С в котлах с мешалками.
В чем же смысл нагревания? Обычно при комнатной температуре натуральное масло постепенно высыхает. При варке же масла высохнуть оно не может, так как температура всегда держит его в жидком виде. И от комнатного воздуха при варке масла происходит его насыщение кислородом. В насыщении кислородом принципиальное отличие олифы от масла! Обычное масло при высыхании просто теряет жидкость. Олифа, при высыхании, теряет не только жидкость (высыхает), но и происходит быстрее химический процесс окисления. А более быстрый процесс окисления масла приводит не только к более быстрому высыханию масла, но и к более прочным полимерным связям между макромолекулами масел. Именно поэтому любая олифа всегда прочнее любого масла.
Натуральная олифа с сиккативом
Второй способ варки олифы – нагревание льняного масла с добавлением в него сиккатива. Обычно это металл: свинец, цинк, марганец или кобальт. При температуре 150-250 градусов Цельсия вводимые в масла сиккативы легко растворяются. Сиккативы вводятся для более быстрого высыхания олифы, чем это была бы натуральная олиф без сиккатива.
Химически сиккатив – соли металлов. Соли – это соединение металла и кислоты. Например, свинец – Pb просто попадая в льняное масло почти химические не взаимодействует с ним. Потому что льняное масло – это смесь триглицеридов пальмитиновой (C₁₆H₃₂O₂, CH₃(CH₂)₁₄COOH), стеариновой (С₁₇Н₃₅COOH), олеиновой (C₁₇H₃₃COOH) и линоленовой (C₁₇H₂₉COOH) кислот. Однако при нагревании льняного масла цепочки триглицеридов распадаются и кислоты начинают взаимодействовать со свинцом. В результате возникают четыре соединения солей:
свинец и пальмитиновая кислота – Pb+C₁₆H₃₂O₂, CH₃(CH₂)₁₄COOH = пальмитат свинца — соль свинца и пальмитиновой кислоты с формулой Pb(C15H31COO)2, белый порошок.
свинец и стеариновая кислота – Pb+С₁₇Н₃₅COOH = стеарат свинца — соль свинца и стеариновой кислоты с формулой Pb(C18H35O2)2, бесцветные (белые) кристаллы, не растворяется в воде.
свинец и олеиновая кислота – Pb+C₁₇H₃₃COOH = олеат свинца — соль свинца и олеиновой кислоты с формулой Pb(C17H33COO)2, твёрдое или пастообразное вещество, не растворяется в воде.
свинец и линоленовая кислота – Pb+C₁₇H₂₉COOH = линолеат свинца — соль свинца и линолевой кислоты с формулой Pb(C17H31COO)2, светло-жёлтое вещество, не растворяется в воде.
Таким образом, в сиккативах важно не использование металлов, и температура масла, чтобы могла произойти химическая реакция между металлом и кислотами масла. Что приведет к образованию соли.
Оксиполимизированные олифы (“оксоль”)
Третий способ приготовления олифы – производят продувку воздуха через масло. Такие олифы называются оксиполимеризованными. Они имеют темный цвет и образуют более быстро сохнущие покрытия, чем покрытия на олифах, получаемых без продувки воздухом.
Из огромного количества кислорода олифы “оксоль” имеют темный цвет (при окислении происходит потемнение масла) и сильно загустевают. Поэтому в них добавляют растворитель (уайт-спирит, скипидар живичный, нефрас С4) для меньшей вязкости и сиккатив для более быстрого высыхания.
Использование оксиполимеризованных олиф приводит к быстрому старению полимерных пленок и их сильному потемнению. Так появляются “черные доски” – либо как результат долгой полимеризации олифы в течении веков, либо как результат использования дешевой оксиполимеризованной олифы.
Масла
Как уже говорилось выше – получение масле происходит с помощью давления. Отличие масел от олиф – масло не подвергается температурной обработке. Таким образом процессы высыхания и полимеризации масел идут намного медленнее, чем у олиф.
Из-за меньшей густоты, чем у олиф, масла используют как пропитывающие средства, то есть как консолиданты. В то время как олифы можно использовать как для пропитки (если их развести растворителем), так и как покрывной материал – пропитка с образованием защитной пленки на поверхности материала. Использовать масла как защитный материал невозможно – у них слишком непрочная и эластичная пленка.
Однако на практике мы сталкиваемся с постоянной рекламой различных масел для пола, мебели, древесины, которые защищают дерево и даже образуют пленки. Однако, если мы обратим внимание на состав этих масле, то заметим, что они состоят из нескольких компонентов. Для примера разберем масло для Biofa 2043 для защиты деревянных фасадов. Казалось бы, масло для защиты фасадов должно быть крепче и прочнее, чем простая олифа. Так ли это? Проверим, изучив состав: алифатические углеводороды, рициновое масло, эфиры канифоли, льняное масло, белая глина, бентонит, оксид цинка, оксид титана, сиккатив, антирксиданты, пропиконазол, октили- зотиазолон и тербутрин в качестве биоцидов и антисептических добавок. Отбросив антисептические добавки и проанализировав состав, видим следующий принцип работы масла:
1) на первом месте в списке (то есть по количеству) – алифатические углеводороды, то есть растворитель.
2) на втором и четвертом месте масла – рициновое и льняное. Масла здесь обеспечивают эластичную пленку при высыхании.
3) на третьем месте эфиры канифоли. Канифоль – это смола, применяемая дли изготовления лаков. Эфир канифоли – также твердые вещества, но дающие при высыхании более блестящую и быстросохнущую пленку, чем у обычной канифоли. Растворитель для канифоли (чтобы ее нанести кистью) – на первом месте в списке – алифатические углеводороды.
4) на пятом месте и шестом месте – белая глина и бентонит. Здесь они наполнители, то есть для плотности состава, так как в нем уже много растворителей и масел. С наполнителем расход состава будет меньше, пленка – тоньше.
5) далее идут оскид цинка, оксид титана, сиккатив – это все сиккативы для более быстрого высыхания масел.
Таким образом, масло Biofa 2043 – это наполнители (глина и бентонит), которые наносятся на пол вместе со смолой (эфиры канифоли) и ее растворителями, а также маслами. Насколько же будет крепкая пленка у этого состава? Без температурного воздействия белая глина – хрупкий материал, как и бетонит, и канифоль. Растворители и масла тоже не делают материал крепче. Поскольку все эти материалы можно совмещать только в холодном виде друг с другом, это означает, что масла в ней тоже добавлены в холодном виде. А не как олифа. Таким образом, процесс высыхания и полимеризации в составе идет с помощью растворителей, не из-за полимеризированного ранее масла в олифу. Поэтому сама пленка – достаточно хрупкая и неустойчивая. Но тогда почему производитель говорит о хороших защитных свойствах? Потому что пленка хорошо отталкивает воду засчет канифоли и масел. А главный враг древесины – влага из воздуха. Поэтому пропитка решает проблему влаги – засчет пропитки она не может проникнуть в волокна древесины, так как состав ее отталкивает. Однако крепость пленки – устойчивость к механическим повреждениям (в том числе трению от протирания тряпкой) – низкая. В составе Biofa 2043 за эластичность пленки и ее крепость могли бы отвечать полимеризированные масла, но масла есть, а полимеризации – нет.
А вообще насколько важно для крепости пленки – полимеризировано масло в олифу или нет?
Полимерная сшивка
Крепость полимерной пленки зависит от ее двух качеств:
– эластичности (эластичное сложно повредить),
– плотности.
Эластичность и плотность – антагонисты. Плотное – менее эластичное. Более эластичное – не плотное.
Сказать, что лучше для финишного покрытия иконы – плотная пленка или эластичная – сложно. На мой взгляд тут важен баланс между иконой и ее бытованием.
Тверды и плотные пленки хорошие в сухих помещениях, где перепады влаги температуры и влажности воздуха минимальны. Тогда подвижная деревянная основа и крепкая пленка на письме одинаково пребывают в стабильном состоянии.
Эластичные и тонкие пленки хороши на письме иконы в помещениях с резкими перепадами температур и влажности (например, неотапливаемые или малоотапливаемые). Тогда изменение размеров иконной доски из-за постоянного расширения (набухания от влаги) и сужения (усушка после набухания) будут меньше приводить к растрескиванию у эластичной пленки, чем у крепкой и плотной (у которой пойдут кракелюры).
Собственно, отчасти поэтому на севере Руси чаще всего применяли для икон олифу (эластичная пленка), когда в течении года перепады в неотапливаемом храме достигают до 60 градусов (от -30 до +30 градусов Цельсия за год). А в южных странах, где перепады температур не такие резкие (от +5 до +40 в течении года) любили применять твердые и крепкие пленки на основе смол.
Принято считать, что эластичность или плотность полимерных пленок зависит от полимерного материала. Что, например, прочность пленки янтарного лака всегда будет выше, чем у пленки шеллака или даммары. А прочность даммары всегда будет выше прочности олифы или льняного масла. Справедливости ради надо сказать, что на практике – это действительно так. Однако, если мы обратимся к химии, то узнаем, что прочность полимерных пленок зависит не столько от первоначального сырья, сколько от параметра “сшивки полимерных цепей”.
Сшивка полимерных цепей
Если мы попробуем представить полимер графически, то обнаружим, что самое клеящее вещество – это цепочка с боковыми отростками или без нее. Схематично структуры полимеров выглядят так:
Масла относятся к разветвленным полимерам – у них есть основная цепочка полимера и боковые ответвления.
Прочность полимерных пленок определяется “сшивкой” – насколько боковые ответвления у основной цепи сцепились с другими боковыми ответвлениями другой цепи полимера. Соединение боковых ответвлений полимера называют “сшивкой”. Сшивки образуют пространственные структуры полимеров.
Чем больше длина полимерной цепи, сшитых между собой боковых отростков, чем меньше расстояние между основными цепями полимера – тем прочнее пленка. А количество боковых отростков, длина цепи, расстояние между цепями – определяется материалом. Поэтому пленка янтарного лака всегда крепче пленки даммары – при равных условиях у янтарного лака полимеры сшиваются крепче, чем у даммары.
НО!
На сшивки боковых отростков и расстояние между полимерными цепями влияет еще и температура. Чем выше температурная обработка у полимера (в пределах допустимых у него свойств), тем прочнее он сошьется после остывания.
Приведем в пример пленки олифы. В обычном состоянии пленки олифы на иконах с каждым годом становятся все прочнее. Однако, они все равно легко утоньшаются слабыми или средними растворителями. Однако, иконы, которые пережили пожар (высокие температуры), у которых пленка олифы сначала расплавилась от жара (но не потекла), а потом остыла – те иконы имеют прочность пленки янтарного лака, то есть плохо растворимы даже сильнейшими растворителями. Причина – из-за высокой температуры влаги в пленках стало еще меньше, они загустели и сшились еще крепче, так как боковые отростки и основные цепи стали ближе друг к другу.
Поэтому сшивка молекул льняного масла всегда будет слабее, чем сшивка молекул у льняного масла после нагревания (температурного воздействия).
Выводы
Прочность полимерных пленок зависит от количества сшитых молекул и цепей в полимере. Независимо от добавок, сшивка полимеров льняного масла без температурного воздействия будет намного слабже, чем сшивка полимеров льняного масла с температурным воздействием (олифа). Таким образом, независимо от добавок молекулы олифы всегда будут сшиты прочнее (то есть пленка крепче), чем у льняного масла. Что и требовалось доказать.
