Wachs - Wax

Cetylpalmitat , ein typischer Wachsester .
Kommerzielle Wabengrundlage , hergestellt durch Pressen von Bienenwachs zwischen gemusterten Metallwalzen.

Wachse sind eine vielfältige Klasse organischer Verbindungen , die bei Umgebungstemperaturen lipophile , formbare Feststoffe sind. Sie umfassen höhere Alkane und Lipide , typischerweise mit Schmelzpunkten über etwa 40 °C (104 °F), die schmelzen, um Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität zu ergeben . Wachse sind in Wasser unlöslich, aber in organischen, unpolaren Lösungsmitteln löslich. Natürliche Wachse unterschiedlicher Art werden von Pflanzen und Tieren produziert und kommen in Erdöl vor .

Chemie

Ceroline Markenwachs für Fußböden und Möbel, erste Hälfte des 20. Jahrhunderts. Aus der Sammlung des Museo del Objeto del Objeto

Wachse sind organische Verbindungen, die charakteristischerweise aus langen aliphatischen Alkylketten bestehen, obwohl auch aromatische Verbindungen vorhanden sein können. Natürliche Wachse können ungesättigte Bindungen enthalten und umfassen verschiedene funktionelle Gruppen , wie beispielsweise Fettsäuren , primäre und sekundäre Alkohole , Ketone , Aldehyde und Fettsäureester . Synthetische Wachse bestehen oft aus homologen Reihen langkettiger aliphatischer Kohlenwasserstoffe ( Alkane oder Paraffine), denen funktionelle Gruppen fehlen .

Pflanzen- und Tierwachse

Wachse werden von vielen Pflanzen und Tieren synthetisiert . Diejenigen tierischen Ursprungs bestehen typischerweise aus Wachsestern, die von einer Vielzahl von Fettsäuren und Carbonsäurealkoholen abgeleitet sind. In Wachsen pflanzlichen Ursprungs können charakteristische Gemische unveresterter Kohlenwasserstoffe gegenüber Estern überwiegen. Die Zusammensetzung hängt nicht nur von der Art ab, sondern auch von der geografischen Lage des Organismus.

Tierische Wachse

Das bekannteste Tier Wachs ist Bienenwachs bei der Konstruktion der verwendeten Waben der Bienenstöcke, aber auch andere Insekten auch absondern Wächst. Ein Hauptbestandteil von Bienenwachs ist Myricylpalmitat, ein Ester von Triacontanol und Palmitinsäure . Sein Schmelzpunkt liegt bei 62-65 °C. Spermaceti kommt in großen Mengen im Kopföl des Pottwals vor . Einer seiner Hauptbestandteile ist Cetylpalmitat , ein weiterer Ester einer Fettsäure und eines Fettalkohols . Lanolin ist ein aus Wolle gewonnenes Wachs, das aus Estern von Sterolen besteht .

Pflanzenwachse

Pflanzen scheiden Wachse in und auf der Oberfläche ihrer Nagelhaut aus , um Verdunstung, Benetzbarkeit und Hydratation zu kontrollieren. Die epikutikulären Pflanzenwachse sind Mischungen substituierter langkettiger aliphatischer Kohlenwasserstoffe, die Alkane, Alkylester, Fettsäuren, primäre und sekundäre Alkohole, Diole , Ketone und Aldehyde enthalten. Das aus kommerzieller Sicht wichtigste Pflanzenwachs ist Carnaubawachs , ein Hartwachs, das aus der brasilianischen Palme Copernicia prunifera gewonnen wird . Es enthält den Ester Myricylcerotat und hat viele Anwendungen, wie zum Beispiel Süßwaren und andere Lebensmittelbeschichtungen, Auto- und Möbelpolitur, Zahnseidebeschichtung und Surfbrettwachs . Andere spezialisiertere Pflanzenwachse sind Jojobaöl , Candelillawachs und Ouricury-Wachs .

Modifizierte pflanzliche und tierische Wachse

Wachse oder Öle auf pflanzlicher und tierischer Basis können selektiven chemischen Modifikationen unterzogen werden, um Wachse mit wünschenswerteren Eigenschaften herzustellen, als sie in dem unmodifizierten Ausgangsmaterial verfügbar sind. Dieser Ansatz stützte sich auf Ansätze der grünen Chemie, einschließlich Olefinmetathese und enzymatischer Reaktionen, und kann verwendet werden, um Wachse aus kostengünstigen Ausgangsmaterialien wie Pflanzenölen herzustellen.

Wachse auf Erdölbasis

Obwohl viele natürliche Wachse Ester enthalten, sind Paraffinwachse Kohlenwasserstoffe, Gemische von Alkanen in der Regel in einer homologen Reihe von Kettenlängen. Diese Materialien machen einen erheblichen Anteil von Erdöl aus. Sie werden durch Vakuumdestillation raffiniert . Paraffinwachse sind Mischungen aus gesättigten n- und iso-Alkanen, Naphthenen und alkyl- und naphthensubstituierten Aromaten. Eine typische chemische Zusammensetzung von Alkanparaffinwachs umfasst Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel C n H 2 n +2 , wie beispielsweise Hentriacontan , C 31 H 64 . Der Verzweigungsgrad hat einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften. Mikrokristallines Wachs ist ein weniger produziertes Wachs auf Erdölbasis, das einen höheren Prozentsatz an isoparaffinischen (verzweigten) Kohlenwasserstoffen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen enthält.

Jährlich werden Millionen Tonnen Paraffinwachse produziert. Sie werden in Lebensmitteln (wie Kaugummi- und Käseverpackungen), in Kerzen und Kosmetika, als Antihaft- und Imprägnierbeschichtungen sowie in Polituren verwendet.

Montanwachs

Montanwachs ist ein fossiles Wachs, das aus Stein- und Braunkohle gewonnen wird . Es ist sehr hart, was die hohe Konzentration an gesättigten Fettsäuren und Alkoholen widerspiegelt . Obwohl sie dunkelbraun sind und riechen, können sie gereinigt und gebleicht werden, um kommerziell nützliche Produkte zu ergeben.

Polyethylen und verwandte Derivate

Ab 1995 wurden jährlich etwa 200 Millionen Kilogramm Polyethylenwachse verbraucht.

Polyethylenwachse werden nach einem von drei Verfahren hergestellt:

  1. Die direkte Polymerisation von Ethylen, möglicherweise auch mit Co-Monomeren;
  2. Der thermische Abbau von Polyethylenharz mit hohem Molekulargewicht;
  3. Die Gewinnung von Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht aus der Harzherstellung mit hohem Molekulargewicht.

Jede Produktionstechnik erzeugt Produkte mit leicht unterschiedlichen Eigenschaften. Schlüsseleigenschaften von Polyethylenwachsen mit niedrigem Molekulargewicht sind Viskosität, Dichte und Schmelzpunkt.

Polyethylenwachse, die mittels Abbau oder Rückgewinnung aus Polyethylenharzströmen hergestellt werden, enthalten Materialien mit sehr niedrigem Molekulargewicht, die entfernt werden müssen, um eine Verflüchtigung und eine potentielle Brandgefahr während des Gebrauchs zu verhindern. Nach diesem Verfahren hergestellte Polyethylenwachse werden gewöhnlich von Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht gestrippt, um einen Flammpunkt von >500ºF (>260ºC) zu ergeben. Viele Polyethylenharzanlagen produzieren einen Strom mit niedrigem Molekulargewicht, der oft als Low Polymer Wax (LPW) bezeichnet wird. LPW ist unraffiniert und enthält flüchtige Oligomere, korrosive Katalysatoren und kann andere Fremdstoffe und Wasser enthalten. Die Raffination von LPW zur Herstellung eines Polyethylenwachses beinhaltet die Entfernung von Oligomeren und gefährlichen Katalysatoren. Die richtige Raffination von LPW zur Herstellung von Polyethylenwachs ist besonders wichtig, wenn es in Anwendungen verwendet wird, die eine FDA- oder andere behördliche Zertifizierung erfordern.

Verwendet

Wachse werden hauptsächlich industriell als Bestandteil komplexer Formulierungen, oft für Beschichtungen, verbraucht. Die Hauptanwendung von Polyethylen- und Polypropylenwachsen liegt in der Formulierung von Farbstoffen für Kunststoffe. Wachse verleihen Lacken Mattierungseffekte und Verschleißfestigkeit. Polyethylenwachse werden in Form von Dispersionen in Tinten eingearbeitet, um die Reibung zu verringern. Sie werden als Trennmittel verwendet , finden Verwendung als Gleitmittel in Möbeln und verleihen Korrosionsbeständigkeit.

Kerzen

Wachskerze.

Wachse wie Paraffinwachs oder Bienenwachs und harte Fette wie Talg werden zur Herstellung von Kerzen verwendet , die zum Anzünden und Dekorieren verwendet werden. Eine andere Brennstoffart, die bei der Kerzenherstellung verwendet wird, ist Soja . Sojawachs wird durch das Hydrierungsverfahren unter Verwendung von Sojabohnenöl hergestellt.

Wachsprodukte

Wachse werden als Lacke und Beschichtungen für Holzprodukte verwendet. Bienenwachs wird häufig als Schmiermittel auf Schubladenführungen verwendet, wo Holz-Holz-Kontakt auftritt.

Andere Verwendungen

Eine Lavalampe ist eine Neuheit, die Wachs enthält, das von unten durch eine Glühbirne geschmolzen wird. Das Wachs steigt und fällt in dekorativen, geschmolzenen Klecksen.

Siegellack wurde im Mittelalter zum Verschließen wichtiger Dokumente verwendet . Wachstafeln wurden als Schreibflächen verwendet wird . Im Mittelalter gab es verschiedene Wachsarten, nämlich vier Wachsarten ( Ragusan , Montenegro , Byzantinisch und Bulgarisch ), "gewöhnliche" Wachse aus Spanien , Polen und Riga , unraffinierte Wachse und farbige Wachse (rot, weiß und Grün). Wachse werden zur Herstellung von Wachspapier , Imprägnierung und Beschichtung von Papier und Karton verwendet, um es imprägnieren oder fleckenabweisend zu machen oder um seine Oberflächeneigenschaften zu verändern. Wachse werden auch in Schuhcremes , Holzpolituren und Autopolituren, als Trennmittel im Formenbau , als Beschichtung für viele Käsesorten und zum Imprägnieren von Leder und Stoffen verwendet. Wachs wird seit der Antike als temporäres, abnehmbares Modell beim Wachsausschmelzgießen von Gold , Silber und anderen Materialien verwendet.

Wachs mit farbigen Pigmentzusätzen wurde als Medium in der Enkaustikmalerei verwendet und wird heute zur Herstellung von Buntstiften , Porzellanmarkern und Farbstiften verwendet . Kohlepapier , das für die Herstellung von maschinengeschriebenen Duplikaten verwendet wurde, wurde mit in Wachs suspendiertem Ruß , typischerweise Montanwachs, beschichtet , wurde jedoch weitgehend von Fotokopierern und Computerdruckern abgelöst . In einem anderen Kontext sind Lippenstift und Mascara Mischungen verschiedener Fette und Wachse, die mit Pigmenten gefärbt sind, und sowohl Bienenwachs als auch Lanolin werden in anderen Kosmetika verwendet . Skiwachs wird beim Skifahren und Snowboarden verwendet . Auch die Sportarten Surfen und Skateboarden verwenden oft Wachs, um die Leistung zu verbessern.

Einige Wachse gelten als lebensmittelecht und werden zum Beschichten von Holzschneidebrettern und anderen Gegenständen verwendet, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen. Bienenwachs oder farbiges synthetisches Wachs wird in Rumänien , der Ukraine , Polen , Litauen und Tschechien zum Dekorieren von Ostereiern verwendet . Paraffinwachs wird bei der Herstellung von Süßigkeiten mit Schokoladenüberzug verwendet.

Wachs wird auch in Wachsgeschossen verwendet , die als Simulationshilfen verwendet werden.

Spezifische Beispiele

Tierische Wachse

Pflanzliche Wachse

Mineralwachse

Erdölwachse

Siehe auch

Verweise

Externe Links