MATERIALARCHIV

Polyethylenwachs

Polyethylenwachs
Materialgruppen:
Wachs > Wachse der Petrochemie Materialbeschrieb Polyethylenwachse sind Gemische von festen, [[Glossar:aliphatische_Kohlenwasserstoffe|aliphatischen Kohlenwasserstoffen]] aus der [[Glossar:Polymerisation|Polymerisation]] von Ethylen. Polyethylenwachse sind die bekanntesten Vertreter der Polymerwachse. Aufgrund ihres chemischen Aufbaus, der jenem der [[Hartparaffin|Paraffine]] sehr ähnlich ist, werden Polyethylenwachse teilweise auch als synthetische Paraffinwachse bezeichnet. Je nach Steuerung des Herstellungsverfahrens können Art und Eigenschaften der Endprodukte stark beeinflusst werden. Es lassen sich Öle, Fette, weiche Wachse, harte Wachse und [[Glossar:Thermoplaste|thermoplastische]] Kunststoffe herstellen. Die Eigenschaften der Polyethylenwachse sind von der Abstimmung bei der Synthese abhängig. Allgemein werden Polyethylenwachse den harten, hochschmelzenden Wachsen zugeordnet und zeichnen sich insbesondere durch eine niedrige [[Glossar:Viskosität|Viskosität]] in der Schmelze aus. Neben den gängigen Polyethylenwachsen sind oxidierte Polyethylenwachse von grosser Bedeutung. Sie sind polar und lassen sich im Unterschied zu nicht oxidierten Polyethylenwachsen in Wasser emulgieren. Polyethylenwachse werden vor allem zur Härtung und zur Schmelzpunkterhöhung von Wachsgemischen in der Kerzenindustrie sowie im Kunsthandwerk eingesetzt. Die Emulgierbarkeit von oxidierten Polyethylenwachsen ermöglicht eine vielfältige Anwendung als Additiv in der Kunststoff-, Textil-, Lack- und Lebensmittelindustrie. Abkürzung:
PE-Wachse Handelsnamen:
Luwax, Deurex, Licowax, Licocene, Ceridust, Licolub, Lupolen, Winnothene, Alkathene, Alcowachse Alternative Schreibweise(n):
Polyäthylenwachse, Polyaethylenwachse Französische Bezeichnung:
cire de polyéthylène Englische Bezeichnung:
polyethylene wax Ähnliche Materialien:
[[Hartparaffin|Hartparaffine]], [[Fischer-Tropsch_Hartwachs|Fischer-Tropsch-Wachse]] Hintergrund Geschichte:
Die Synthese von Kohlenwasserstoffen geht auf Versuche von Bergius aus dem Jahr 1912 zurück. Er konnte nachweisen, dass Kohle beim Erhitzen mit Wasserstoff unter Druck ölige Kohlenwasserstoffe liefert. Die industrielle Herstellung von Polyethylenwachsen setzte 1939 ein, oxidierte Polyethylenwachse werden seit 1954 produziert. 1955 wurde das Verfahren der Ziegler-Natta-Synthese entdeckt, bei dem das Ethylen mit geringerem Druck und bei niedrigen Temperaturen über einen Aluminiumkatalysator polymerisiert wird. Inzwischen haben sich noch weitere Herstellungsverfahren etabliert. Ökonomie:
In vielen Anwendungsgebieten sind die einzigartigen Eigenschaften der Polyethylenwachse sehr gefragt und ergänzen jene der Paraffin- und [[Mikrowachs|Mikrowachse]]. Zudem ermöglicht die synthetische Produktion eine intensive Nutzung. Polyethylenwachse gehören neben den Fischer-Tropsch-Wachsen zu den am weitesten verbreiteten synthetischen Wachsen. Ökologie:
Bei der Verbrennung von Polyethylenwachsen können Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, entzündliche Kohlenwasserstoffe, Ammoniak und Rauch, sowie Spuren nitroser Gase und Stickoxide entstehen. Kunst, Handwerk, Design:
Wachs wurde schon im Altertum in Kunst und Kunsthandwerk verwendet. Als Bestandteil von Wachsgemischen mit Paraffinwachs sind Polyethylenwachse besonders in der modernen und zeitgenössischen Kunst von Bedeutung. Herstellung Herkunft, geografische Region:
weltweit Gewinnung:
Als Ausgangngsmaterial für die Gewinnung von Polyethylenwachs dient gereinigtes Ethylen, das katalytisch polymerisiert wird. Teilweise wird das Wachs auch durch die Aufbereitung von niedermolekularen Polyethylenen gewonnen, die als Nebenprodukte bei der Herstellung von hochmolekularen Polyethylenen anfallen. Fertigung:
Bei der Ziegler-Natta-Synthese wird Ethylen (C2H4) über einen Katalysator polymerisiert. Dabei wird die C=C- Doppelbindung aufgebrochen und die einzelnen Moleküle werden miteinander zu Molekülketten verbunden. Bei oxidierten Polyethylenwachsen baut man zusätzlich Säure- und Alkoholgruppen in die Molekülketten ein. Die Polymerisation der Polyethylenwachse ist auch mit anderen Methoden zu erreichen. Je nach Steuerung des Verfahrens können Art und Eigenschaften der Endprodukte stark beeinflusst werden. Es lassen sich Öle, Fette, weiche Wachse, harte Wachse und thermoplastische Kunststoffe herstellen. Eigenschaften Zusammensetzung/Analyse:
Polyethylenwachse bestehen hauptsächlich aus unverzweigten und verzweigten Alkanen. Von besonderem Einfluss ist der Verzweigungsgrad der Ketten. Die Kohlenstoffzahl der Seitenketten kann 0,5–10% jener der Hauptkette betragen. Daneben enthalten Polyethylenwachse geringe Mengen an ungesättigten Verbindungen (bis ca. 1 Doppelbindung pro Molekül) und vereinzelte Sauerstoffverbindungen. Oxidierte Polyethylenwachse enthalten pro Molekül mehrere Sauerstoffverbindungen. Gefüge/Mikrostruktur:
kristallin Besonderheiten:
Polyethylenwachse weisen je nach Abstimmung bei der Synthese sehr unterschiedliche Eigenschaften auf. Die gebräuchlichsten Polyethylenwachse werden den harten, hochschmelzenden Wachsen zugeordnet und zeichnen sich durch eine niedrige Viskosität in der Schmelze aus. Oxidierte Polyethylenwachse sind polar und lassen sich dadurch im Unterschied zu anderen Wachsen in Wasser emulgieren. Im Unterschied zu hochmolekularem Polyethylen (Kunststoff) weisen Polyethylenwachse ein geringeres Molekulargewicht, einen höheren Kristallinitätsgrad, eine geringere Schmelzviskosität und eine bessere Löslichkeit auf. Nachweis:
Chemische Zusammensetzung: Elementaranalyse, Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie (FTIR), Kernspinresonanzspektroskopie (NMR). C-Kettenverteilung: Gaschromatographie (GC)
Thermisches Verhalten: Differential scanning calorimetry (DSC) Alterungsverhalten:
Polyethylenwachse gelten als beständig. Sie werden weder durch Hydrolyse, noch durch Biodegradation wesentlich abgebaut. Geringe Bestandteile in Polyethylenwachsen sind photooxidativ abbaubar. Oxidierte Polyethylenwachse sind wesentlich oxidationsanfälliger als nicht oxidierte Polyethylenwachse. Erscheinung:

Farbe: Weisstöne
Polyethylenwachse sind weiss bis leicht hellgelb. Geruch: neutral
Haptik: hart, wachsartig
Polyethylenwachse sind im Vergleich zu anderen Wachsen hart. Die haptischen Eigenschaften können je nach Produkt beträchtlich variieren. Beständigkeit:

Lösungsmittelbeständigkeit: bedingt beständig
Grundsätzlich sind Polyethylenwachse in unpolaren Lösungsmitteln löslich. Oxidierte Polyethylenwachse sind auch in polaren Lösungsmitteln löslich, in Wasser dagegen unlöslich. Temperaturbeständigkeit: bedingt beständig
Wachse sind thermoplastische Materialien und gehen bei erhöhten Temperaturen in den flüssigen Zustand über. Polyethylenwachse schmelzen bei Temperaturen um 100–125°C und sind im Vergleich zu vielen anderen Wachsen temperaturbeständig. UV-Beständigkeit: bedingt beständig
Polyethylenwachse sind gegenüber UV-Strahlung relativ beständig. Längere Einwirkung führt jedoch zu Oxidation der Oberfläche und somit zur Vergilbung des Materials. Insbesondere oxidierte Polyethylenwachse sind gegenüber der Oxidation durch UV-Strahlung anfällig. Mechanische Eigenschaften:

Dichte [ρ]: 930.00 bis 960.00 kg/m3
Bei 23°C Nadelpenetration: 0.500 bis 25.00 0,1 mm/25°C

Thermische Eigenschaften:

Schmelzpunkt/-bereich [T_SM]: 100.00 bis 125.00 °C
Tropfpunkt: 105.00 bis 130.00 °C

Verträglichkeit: Bioverträglichkeit:
Polyethylenwachse werden als für Mensch und Umwelt ungefährlich eingestuft. Brandverhalten:

Flammpunkt: 170.00 °C

Quellen der Kennwerte: Die Eigenschaften von Polythylenwachsen sind von der Abstimmung bei der Synthese abhängig. Es gibt daher keine allgemeingültigen Kennwerte. Die aufgeführten Werte sind technischen Datenblättern verschiedener Produkte entnommen. Bearbeitung Lieferformen:
Pulver, Granulat, Pastillen, flüssig (in geheizten und isolierten Tankwagen oder Containern) Lieferbare Materialqualitäten:
Polyethylenwachs sind nicht oxidiert und oxidiert, mit verschiedenen Erstarrungspunkten sowie in verschiedenen Härten erhältlich Formen und Generieren: giessen, schmelzen
Fügen und Verbinden: schweissen
Oberflächenbearbeitung: polieren, prägen
Oberflächenbehandlung: bemalen, polieren
Trennen und Subtrahieren: bohren, sägen, schneiden, spalten, wasserstrahlschneiden
Arbeitsschutz:
Beim Einatmen von Dämpfen, Rauch und Gasen, die bei höheren Temperaturen entstehen, sind Irritationen der Atemwege möglich. Konservierung: Schutz und Pflege:
Objekte aus Wachs sind sehr schmutz-, kratz und druckempfindlich. Lagerung und Aufbewahrung:
Objekte aus Wachs dürfen keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden und sind ausserdem vor direkter Sonneneinstrahlung und Staub geschützt aufzubewahren. Da Polyethylenwachs nicht hygroskopisch ist, hat die relative Feuchtigkeit bei der Lagerung nur geringe 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:
Farbstoff- und Lackindustrie, Textilindustrie, Lebensmittelindustrie, Papierindustrie, Kunstgewerbe Anwendungsbeispiele:
Additiv für Lacke und Farben, Gleitmittel für unpolare Pigmentkonzentrate, Dispergiermittel, Mattierungsmittel, Trennmittel, Schmiermittel, Additiv für Kunststoffe, Wachsemulsion zur Verhinderung von Fusselbildung an Textilien, Zusatz in Pflegemitteln für Holz, Leder und Kunststoffe, Oberflächenbehandlungsmittel für Früchte und Gemüse, Beschichtung von Papier, Bestandteil von Wachmischungen zur Einstellung der Eigenschaften, Bestandteil von Kerzenwachs Besonderheiten:
Oxidierte Polyethylenwachse sind unter Druck in Wasser emulgierbar. Dies ermöglicht eine vielfältige Anwendung als Additiv in der Kunststoff-, Textil-, Lack- und Lebensmittelindustrie. Nicht oxidierte Polyethylenwachse werden vor allem zur Härtung und Schmelzpunkterhöhung von Wachsgemischen eingesetzt. Darüber hinaus erhöhen Polyethylenwachse den Glanzgrad von Wachsgemischen. Bei Wachsen, die zu Kerzen verarbeitet werden, bewirkt eine Zugabe von Polyethylenwachsen eine Verschlechterung des Brennverhaltens. 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 5 Bezugsquelle Bezugsquelle Sammlungsmuster:
Hongler Kerzen Quellennachweis Verwendete Quellen:
Bayerische Wachszieherinnung (1998). Fachbuch für den Wachzieher/Wachsbildner. Augsburg: Schroff Druck und Verlag GmbH
Büll, R. (1959-1977). Das grosse Buch vom Wachs. Frankfurt a. M.: Farbwerke Hoechst AG
Lüdecke, C. (1958). Taschenbuch für die Wachsindustrie 4. Auflage. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH. Weitere Quellen:
Bennett, H. (2011). Commercial Waxes 2. Auflage. New York: Chemical Publishing Company.
Freud, M. et al. (1982). Paraffin products: Properties, technologies, applications (Übersetzung von Jakab, E.). Amsterdam, Oxford und New York: Elsevier. Material-Archiv-Signatur:
WAC_PET_POL_1 Bilder

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