MATERIALARCHIV

Mikrowachs

Mikrowachs
Materialgruppen:
Wachs > Wachse der Petrochemie Materialbeschrieb Mikrowachse sind ein Gemisch aus vorwiegend gesättigten, bei Raumtemperatur festen, meist verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffen, mit einer mikrokristallinen Gefügestruktur. Mikrowachs ist ein Sammelbegriff für mikrokristalline Paraffinwachse, die überwiegend aus Erdöl gewonnen werden. Im 19. Jh. erfolgte die Gewinnung mikrokristalliner Wachse noch aus bitumenartigen, oberflächennahen Erdschichten und man bezeichnete sie als Ozokerit oder Ceresin (gebleichtes Ozokerit). Heute haben diese Wachse an Bedeutung eingebüsst, da ihre natürlichen Vorkommen praktisch erschöpft sind. Die Namen werden jedoch vereinzelt noch für mineralölbasierte Mikrowachse verwendet. Mikrowachse sind komplexe Gemische und weisen je nach Rohstoff unterschiedlichste Eigenschaften auf. Generell werden sie in plastische und harte Wachse unterteilt. Mikrowachse sind beständig gegenüber Wasser, jedoch in zahlreichen organischen Lösungsmitteln löslich. Sie sind weitgehend beständig gegenüber Umwelteinflüssen, neigen aber bei längerer Lichteinwirkung zum Vergilben. Mikrowachse lassen sich in vielfältiger Weise bearbeiten und eignen sich insbesondere zum Giessen von Gegenständen. Als Grund- oder Zusatzstoffe sind Mikrowachse für viele Anwendungen von grosser Bedeutung. Sie dienen bei der Herstellung von kosmetischen und pharmazeutischen Produkten als Ausgangsstoffe oder Hilfsmittel, z.B. als Salben- und Lippenstiftgrundlage. In der Verpackungsindustrie wird Mikrowachs für Beschichtungen und als Trennmittel eingesetzt und in der Kunststoffverarbeitung kommt es als Additiv zum Einsatz. Weiter werden Mikrowachse eingesetzt, um Eigenschaften von Wachsmischungen optimal einzustellen, wie sie beispielsweise in der Kerzenproduktion, beim Metallguss (Wachsausschmelzverfahren) und für Wachsplastiken erwünscht sind. Andere Bezeichnungen/Synonyme:
mikrokristallines Wachs, mikrokristallines Paraffin(wachs), Mikroparaffin, Hartpetrolatum, Petroleumceresin, Ceresin, Ozokerit, plastische Ozokerite Chemische Formel:
CnH2n+2 UN-Nummer:
3257 CAS-Nummer:
63231-60-7 Italienische Bezeichnung:
cera microcristallina Französische Bezeichnung:
cire microcristalline Englische Bezeichnung:
microcrystalline wax Ähnliche Materialien:
[[Hartparaffin|Hartparaffin]], [[Weichparaffin|Weichparaffin]], [[Petrolatum|Petrolatum]] Hintergrund Etymologie:
Mikrowachse werden nach ihrer morphologischen Struktur benannt. Geschichte:
Ab etwa 1875 wurden mikrokristalline Wachse aus bitumenartigen, oberflächennahen Erdschichten gewonnen und als Ozokerit bezeichnet. Dieses dunkle Material wurde mittels Schwefelsäure und Bleicherden zu Ceresin raffiniert. Ende des Ersten Weltkrieges gewannen mikrokristalline Wachse in der Industrie an Bedeutung. Um 1940 begann schliesslich die Produktion von Mikrowachsen aus Erdöl, welche die Erdwachse zunehmend ersetzten. Ozokerit und Cersesin wurden zusätzlich vom Markt verdrängt, da deren natürliche Vorkommen z. B. in den USA (Utah-Wachs) praktisch erschöpft sind. Ökonomie:
Mikrowachse sind im allgemeinen eher Spezialitätenwachse, die meist als Additive Verwendung finden. Mengenmässig ist der Absatz deshalb geringer als jener von handelsüblicheren Paraffinen. Ökologie:
Mikrowachse werden für Mensch und Umwelt als unbedenklich eingestuft. Bei der Raffination von Mikrowachsen können allerdings umweltbelastende Lösungsmittel zum Einsatz kommen. Recycling:
Mikrowachs kann aufbereitet und wiederverwendet werden. Kunst, Handwerk, Design:
Wachs wird schon seit dem Altertum in Kunst und Kunsthandwerk verwendet. Als Bestandteil von Wachsgemischen mit Paraffinwachs haben Mikrowachse besonders in der modernen und zeitgenössischen Kunst grosse Bedeutung. Sie dienen als Hilfsmittel zur Herstellung von Skulpturen nach menschlichem Abbild (Ugo Rondinone, Berlinde De Bruyckere, Andro Wekua), ebenso wie für vergängliche Skulpturen (Urs Fischer). Herstellung Herkunft, geografische Region:
Erdöl aus den USA, Kanada, Russland, Iran, Irak, den Vereinigten Arabischen Emiraten usw., die eigentliche Produktion geschieht weltweit, auch an Standorten ohne Erdölvorkommen. Entstehung:
Mikrowachse sind in der schweren Fraktion von Erdöl enthalten. Gewinnung:
Mikrowachse fallen entweder als Rückstand bei der Vakuumdestillation in der Schmierölraffination an, oder sie sedimentieren bei der Lagerung oder dem Transport von Erdöl. Rückstandsöle der Vakuumdestillation werden zu sogenanntem Petrolatum weiterverarbeitet, das als Rohstoff für die Fertigung von Mikrowachsen dient. Sedimentierte Wachse werden zur Gewinnung von rohem Mikrowachs entasphaltiert. Fertigung:
Rohes Mikrowachs wird wie auch das Petrolatum über die fraktionierte Kristallisation in Lösungsmitteln entölt. Durch entsprechende Temperaturführung findet eine Auftrennung in harte, hochschmelzende bzw. in weichplastische, niedrigschmelzende Mikrowachse statt. Um die dunklen Anteile zu entfernen werden die Wachse anschliessend mit Bleicherden versetzt und gefiltert oder durch Hydrierungen (Wasserstoffbehandlung) zu heller Farbe raffiniert. Eigenschaften Kennwerte beziehen sich auf:
Mineralölstämmige Mikrowachse Zusammensetzung/Analyse:
Mikrowachse bestehen hauptsächlich aus [[Glossar:Alkane|Alkanen]]. Anders als bei Paraffinwachsen dominieren Isoalkane (verzweigt) und Cycloalkane (ringförmig). Der Anteil an unverzweigten Alkanen liegt meist unterhalb von 40%. Mikrokristalline Wachse zeigen eine höhere Affinität zu Öl als makrokristalline Paraffinwachse. Der Ölgehalt in Mikrowachsen beträgt 0,0-5%. Je nach Reinheit können ausserdem Schwefel-, Stickstoff- und ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen vorhanden sein. Beimischungen, Art:
Mikrowachs kann Antioxidantien enthalten. Beimischungen, Anteil in %:
Ölgehalt: 0-5% Gefüge/Mikrostruktur:
Mikrowachse sind unterhalb ihres Schmelzpunktes kristallin. Der stark verzweigte Molekülaufbau der Isoalkane bewirkt, dass die mikrokristallinen Paraffinwachse im Vergleich zu den makrokristallinen ein feineres Gefüge aufweisen. Mit etwa 33–60 C-Atomen pro Molekül haben Mikrowachse eine höhere Molekülmasse und folglich einen höheren Schmelzbereich als makrokristalline Paraffinwachse. Mikrowachse verfügen über eine breite Molekülmassenverteilung, eine Eigenschaft, worin sie sich ebenfalls von den makrokristallinen Wachsen unterscheiden. Besonderheiten:
Mikrowachse können je nach Provenienz Strukturell sehr unterschiedlich aufgebaut sein, entsprechend variieren auch die Eigenschaften. Allgemeine Aussagen über ihre Zusammensetzung und Eigenschaften beschreiben die einzelnen Produkte oft nur ungenau. Mikrowachse werden generell in plastische und harte Mikrowachse unterteilt, jedoch sind die Übergänge fliessend. Nachweis:
Chemische Zusammensetzung: Elementaranalyse, Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie (FTIR), Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (GC/MS), Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) Thermisches Verhalten: Differential scanning calorimetry (DSC)
Aufgrund des komplexen Aufbaus von Mikrowachsen ist eine präzise Analyse der chemischen Zusammensetzung und Morphologie schwierig. Alterungsverhalten:
Mikrowachse gelten als beständig. Sie werden weder durch [[Glossar:Hydrolyse|Hydrolyse]] noch durch Biodegradation wesentlich abgebaut. Geringe Bestandteile im Paraffinwachs (ungesättigte und polycyclische Kohlenwasserstoffe) sind photooxidativ abbaubar. Voroxidation des Materials bei der Verarbeitung kann zu erhöhter Oxidationsanfälligkeit führen. Anders als makrokristalline Paraffinwachse weisen Mikrowachse aufgrund ihres hohen Anteils an Isoalkanen eine schlechtere Langzeitstabilität gegenüber Oxidation auf. Oxidation führt zur Vergilbung des Materials. Zudem ist mit fortschreitender Oxidation mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften zu rechnen. Erscheinung: Aussehen:
Mikrowachse sind opak bis leicht transluzent und können verschiedene Glanzgrade aufweisen. Farbe: Brauntöne, Gelbtöne, Weisstöne
Zur Charakterisierung der Farbe wird meist der Saybolt-Wert angegeben: +30 für farblos (wasserweiss) bis -16 für mittelgelb/braun. Für dunklere Farbtöne wird der ASTM-Wert verwendet: 1 für farblos bis 8 für schwarz. Die Farbe kann von Weiss über Gelb bis Bräunlich variieren. Sie ist abhängig vom Raffinationsgrad und gibt somit einen Hinweis auf die Qualität des Wachses. Wachse mit höherem Ölanteil oder nicht hydrierte Wachse sind tendenziell tiefer gelb und dunkler als vollraffinierte Wachse. Geruch: neutral
Mit steigendem Ölanteil macht sich ein leicht öliger Geruch bemerkbar. Haptik: wachsartig
Die haptischen Eigenschaften von Mikrowachsen können sehr unterschiedlich sein, sie reichen von weichplastisch bis hart. Im Vergleich zu makrokristallinen Paraffinwachsen weisen Mikrowachse jedoch eine deutlich höhere Plastizität und Klebrigkeit auf. Beständigkeit:

Lösungsmittelbeständigkeit: bedingt beständig
Grundsätzlich sind Mikrowachse in unpolaren Lösungsmitteln löslich. Gut lösen Toluol und Benzol. Mikrowachse sind sehr beständig gegenüber Wasser. Temperaturbeständigkeit: unbeständig
Wachse sind thermoplastische Materialien und gehen bei erhöhten Temperaturen in den flüssigen Zustand über. Mikrowachse schmelzen bei Temperaturen um 60-90°C. Eine Erweichung des Gefüges kann allerdings schon bei Raumtemperatur beginnen. UV-Beständigkeit: bedingt beständig
Mikrowachse sind beschränkt beständig gegenüber UV-Strahlung. Längere Einwirkung führt zur Oxidation der Oberfläche und somit zu Vergilbung des Materials. Mit fortschreitender Oxidation ist zudem mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften zu rechnen. Mechanische Eigenschaften:

Dichte [ρ]: 780.00 bis 800.00 kg/m3
Nadelpenetration: 15.00 bis 35.00 0,1 mm/25°C
Viskosität (100°C): 10.00 bis 20.00 mm2/s

Thermische Eigenschaften:

Erstarrungspunkt/-bereich: 55.00 bis 90.00 °C
Schmelzpunkt/-bereich [T_SM]: 60.00 bis 90.00 °C
Tropfpunkt: 65.00 bis 90.00 °C

Verträglichkeit: Bioverträglichkeit:
Mikrowachse werden als für Mensch und Umwelt unbedenklich eingestuft. Vollraffinierte Mikrowachse sind in der EU unter der Bezeichnung E905 als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen. Quellen der Kennwerte: Aufgrund der Vielzahl verschiedener Mikrowachse ist es nicht möglich, allgemeingültige Kennwerte anzugeben. Die aufgeführten Werte sind Produktedatenblättern entnommen und zeigen die Bandbreite, in der sich die handelsüblichen Mikrowachse bewegen. Bearbeitung Lieferformen:
Granulat, Pastillen, Tafeln, Flocken, flüssig (in geheizten und isolierten Tankwagen oder Containern) Lieferbare Materialqualitäten:
Unterschiedlicher Ölgehalt, verschiedene Härten, verschiedene [[Glossar:Erstarrungspunkt|Erstarrungspunkte]] Besonderheiten:
Mikrowachse werden oft in Kombination mit anderen Wachsen verwendet. Beispielsweise haben andere Paraffinwachse nur eine kurze plastische Phase unterhalb ihres Erstarrungspunktes. Durch den Zusatz eines Mikrowachses lässt sich diese, und mit ihr der Temperaturbereich für die Verarbeitung, erweitern. Kompositionen, die hochschmelzende Mikrowachse enthalten, sind hart und temperaturbeständig. Ein Zusatz von 5–10% Mikrowachs kann die Transparenz von Paraffinwachsen verändern. Die Wachsmasse wird opak und gleicht mit entsprechenden Färbemitteln dem Aussehen von Bienenwachs. Die Zugabe von Mikrowachs zu Paraffinwachs führt ausserdem zu einer geringeren Volumenkontraktion beim Erstarren der Wachsmasse. Formen und Generieren: drücken, extrudieren, giessen, schmelzen, tauchen, ziehen
Fügen und Verbinden: schweissen
Oberflächenbearbeitung: polieren
Oberflächenbehandlung: bemalen, beschichten, lackieren
Trennen und Subtrahieren: bohren, raspeln, schneiden, schnitzen, spalten, wasserstrahlschneiden
Veredelung:
Wachse kann man mit Pigmenten oder Farbstoffen färben. In der Kerzenindustrie werden sie zwecks Farb- oder Glanzgebung auch mit Lack überzogen. Arbeitsschutz:
Werden mikrokristalline Wachse oberhalb ihres Schmelzpunktes gehalten, können sie über die Atemwege aufgenommen werden. Als maximale Arbeitskonzentration sind 2 mg/m3 (USA) bzw. 6 mg/m3 (Deutschland) einzuhalten (Paraffinwachs). Lagerung und Aufbewahrung:
Besondere Beachtung gilt der Temperatur. Die meisten Mikrowachse erweichen bereits bei Raumtemperatur, die Oberflächen werden duktil und klebrig. Grosse Objekte können sich durch ihr Eigengewicht verformen. Bei tiefen Temperaturen zeigt Mikrowachs eine verschlechterte Bruchfestigkeit. Objekte müssen vor direkter Sonneneinstrahlung und Staub geschützt aufbewahrt werden. Auch ist Vorsicht vor Falten und Knicken im Verpackungsmaterial geboten, die Abdrücke im Wachs hinterlassen könnten. Da Mikrowachs nicht hygroskopisch reagiert, ist die relative Feuchtigkeit für die Lagerung von Objekten von geringer Bedeutung. Restaurierung:
Eine Reinigung der Oberfläche erfolgt trocken mit einem weichen Pinsel. Vom Einsatz von Lösungsmitteln ist dringend abzuraten; sie verändern die Oberflächenstruktur und hinterlassen einen schmierigen Film. Das Entfernen tiefsitzender Schmutzschichten ist oft nicht möglich. Das Zusammenfügen von Bruchstücken stellt eine grosse Herausforderung dar: Mit Klebstoffen sind keine starken Verbindungen zu erreichen. Das Verschmelzen von Bruchstücken ist nicht reversibel und in der Regel nur mit einer sichtbaren Verbindungsstelle zu bewerkstelligen. Anwendung Anwendungsgebiete:
Verpackungsindustrie, Papierindustrie, Lebensmittelindustrie, Kosmetikindustrie, Fahrzeugbau, Kunstgewerbe, Farbindustrie, Bauwesen Anwendungsbeispiele:
Kerzen, Skulpturen, Positivform im Metallgiessprozess beim Wachsausschmelzverfahren, Bindemittel in Salben, Zusatz in Pflegeöl, Metallschutzwachse, Additive in Kunststoffen, Papierbeschichtungen, Käsewachse, Kaugummibasis Sammlungen

Muster in folgenden Sammlungen: ETH Zürich Baubibliothek, Gewerbemuseum Winterthur, Sitterwerk St. Gallen
Standort in der Sammlung: ETH Zürich Baubibliothek:
ZW-SY | Wasche > Synthetische Wachse Gewerbemuseum Winterthur:
Wachs > Schublade 4 Bezugsquelle Bezugsquelle Sammlungsmuster:
Kemtan AG: www.kemtan.ch/de/ Musterherstellung:
Sitterwerk Quellennachweis Verwendete Quellen:
Bayerische Wachszieherinnung (1998). Fachbuch für den Wachzieher/Wachsbildner. Augsburg: Schroff Druck und Verlag GmbH.
Bennett, H. (2011). Commercial Waxes. 2. Auflage. New York: Chemical Publishing Company.
Büll, R. (1959-1977). Das grosse Buch vom Wachs. Frankfurt a. M.: Farbwerke Hoechst AG.
Kühn, H. (2001). Erhaltung und Pflege von Kunstwerken: Material und Technik, Konservierung und Restaurierung. 3. Auflage. München: Klinkhardt und Biermann.
Freud, M. et al. (1982). Paraffin products: Properties, technologies, applications (Übersetzung von Jakab, E.). Amsterdam, Oxford und New York: Elsevier.
Lüdecke, C. (1958). Taschenbuch für die Wachsindustrie. 4. Auflage. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH.
Meyer, G. (2009). Thermisches Verhalten von Mikrokristallinen Wachsen in Abhängigkeit vom Entölungsgrad. In: SOFW-Jurnal (Bd. 135, S. 43-50). Augsburg: Verlag für chemische Industrie. Weitere Quellen:
Knuutinen, U., & Norrman, A. (2000). The analysis of waxes by differential scanning calorimetry and Fourier transform infrared spectroscopy. In: Koskivirta, R. (Hrsg.). Conservation without limits. IIC Nordic Group XV Congress, August 23-26, 2000, Helsinki, Finland (S. 107-115). Loimaa: Loimaan Kirjapaino.
Kunstforeningen GL STRAND (2011). Wax: Sensation in Contemporary Sculpture (Ausstellungskatalog). Kopenhagen.
Lang, J. (2011). Adhesives for wax artifacts: investigation of suitable materials and their adhesion properties via tensile and bending tests. In: Symposium 2011: Adhesives and Consolidants for Conservation: research and applications. Ottawa: Canadian Conservation Institute. www.cci-icc.gc.ca/symposium/2011/index-eng.aspx (Stand 11. 2. 2013)
The Petroleum HPV Testing Group. Waxes and Related Materials: Category Analysis and Hazard Characterization.www.petroleumhpv.org/pages/waxes.html (Stand 25. 3. 2013).
Ullrich, J. (2003). Wächserne Körper. Zeitgenössische Wachsplastik im kulturhistorischen Kontext. Berlin: Reimer. Expertin / Experte:
Oliver Timeus, Kemtan AG speciality chemicals Material-Archiv-Signatur:
WAC_PET_MIN_3 Bilder

Flashplayer nicht installiert
Um die Materialsuche zu tätigen, benötigen Sie einen aktuellen Flash Player.
Sie können es hier kostenlos runterladen.
Alternativ können Sie auf aktuellen Browsern auch die HTML5-Version mit leicht eingeschränktem Funktionsumfang aufrufen.

Über MATERIAL ARCHIV
können Sie auch ohne Flashplayer anschauen: www.materialarchiv.ch/cms